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KR101503592B1 - Omnidirectional optical apparatus - Google Patents

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KR101503592B1
KR101503592B1 KR1020130068167A KR20130068167A KR101503592B1 KR 101503592 B1 KR101503592 B1 KR 101503592B1 KR 1020130068167 A KR1020130068167 A KR 1020130068167A KR 20130068167 A KR20130068167 A KR 20130068167A KR 101503592 B1 KR101503592 B1 KR 101503592B1
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KR
South Korea
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optical element
refracting
reflecting
incident light
present
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Inventor
조재흥
김준모
이정환
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한남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 입사광을 반사하는 제 1반사면 및 입사광을 투과하여 굴절시키는 굴절면을 포함하는 제 1광학소자, 상기 제 1광학소자의 물체측에 이격되어 배치되고, 상기 제 1반사면에 의해 반사된 입사광을 상기 굴절면으로 반사하는 제 2반사면을 포함하는 제 2광학소자 및 상기 제 1광학소자의 상측에 배치되고, 상기 제 2반사면으로부터 반사된 입사광을 결상하는 결상부를 포함하며,상기 제 1반사면 및 상기 굴절면은 상기 제 1광학소자 물체측의 연속면상에 형성된다.An omnidirectional optical device according to an embodiment of the present invention includes a first optical element including a first reflecting surface reflecting incident light and a refracting surface transmitting and refracting incident light, A second optical element including a second reflective surface for reflecting the incident light reflected by the first reflective surface to the refracting surface, and a second optical element arranged on the first optical element for reflecting the incident light reflected from the second reflective surface, Wherein the first reflecting surface and the refracting surface are formed on a continuous surface on the first optical element object side.

Description

전방위 광학 장치{OMNIDIRECTIONAL OPTICAL APPARATUS}[0001] OMNIDIRECTIONAL OPTICAL APPARATUS [0002]

본 발명은 광학 장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 360° 전체를 관찰할 수 있는 전방위 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device, and more particularly, to an omnidirectional optical device capable of observing the entire 360 °.

일반적으로 기기를 중심으로 좌우 360° 방향의 화상을 촬영하는 장치를 전방위 카메라라고 하며, 주로 자연 풍경을 촬영하거나, 또는 CCD나 CMOS 방식의 카메라를 활용하여 감시카메라 등으로 이용하여 왔다. 전방위 영상을 얻는 방법으로 종래에는 반구형의 오목거울을 이용한 반사 굴절식 방법을 사용하거나, 또는 어안렌즈를 이용하여 굴절각을 크게 하여 전 방향에서의 영상 정보를 획득하는 방법을 사용하여 왔다. In general, a device for photographing images in the left and right 360 ° directions around the device is called a omnidirectional camera, and has been used mainly as a surveillance camera by photographing natural scenery or utilizing a CCD or CMOS type camera. Conventionally, a method of obtaining an omnidirectional image has been used by using a refraction refraction method using a hemispherical concave mirror or by increasing a refraction angle by using a fisheye lens.

그러나 종래의 방식은 거울면에 반사되거나 렌즈에 의해 굴절되어 1차 가공된 입사광을 그대로 촬상 소자로 획득함으로써 각 방향의 초점거리가 서로 맞지 않는 현상, 즉 구면 수차에 의해 상이 흐려지는 문제가 있었다. However, in the conventional method, there is a problem that the image is blurred by the phenomenon that the focal distances in the respective directions do not match each other, that is, the spherical aberration, by obtaining incident light that is first processed by being reflected on the mirror surface or refracted by the lens.

이러한 문제를 해결하기 위하여 한국등록특허 제10-0934719호에서는 카타디옵트릭(Catadioptric) 렌즈를 이용하여 전방위의 영상을 획득하고, 카타디옵트릭 렌즈로부터 1차 가공된 입사광을 복수의 릴레이 렌즈에서 재가공하여 각 방향에서 입사되는 입사광의 초점거리를 동일하게 맞추는 방식을 사용하였다. In order to solve such a problem, Korean Patent No. 10-0934719 discloses a method of acquiring an omnidirectional image using a catadioptric lens and re-processing incident light, which is first processed from a catadioptric lens, into a plurality of relay lenses And the focal distance of the incident light incident on each direction is set to be the same.

그러나 이러한 카타디옵트릭 렌즈는 렌즈 가공이 난해하여 고도의 작업 수준을 요하게 되고, 이로 인하여 부품 생산시 불량률이 높은 문제가 있으며, 나아가 대량 생산이 어려워 부품 단가가 비싸다는 단점이 있었다. 또한 카타디옵트릭 렌즈를 카메라에 장착하기 위해 별도의 브라켓에 안착시킬 때 접촉면에 스크래치가 발생될 수 있는 문제가 있었다.
However, such a catadioptric lens requires a high level of operation due to difficulty in lens processing, which causes a problem of high defect rate in the production of parts, and further, it is difficult to mass-produce and there is a disadvantage that the unit cost is high. In addition, when the catadioptric lens is mounted on a separate bracket for mounting on a camera, scratches may be generated on the contact surface.

한국등록특허 제10-0934719호Korean Patent No. 10-0934719

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다. The omnidirectional optical device according to an embodiment of the present invention has the following problems in order to solve the above-described problems.

본 발명의 일 실시형태의 목적은 가공이 용이한 광학 부품을 제공함으로써 양산성이 높고, 단가가 낮은 전방위 광학 장치를 제공하는 것이다. An object of an embodiment of the present invention is to provide an omnidirectional optical apparatus that is high in mass productivity and low in unit cost by providing an optical component that is easy to process.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 입사광을 반사하는 제 1반사면 및 입사광을 투과하여 굴절시키는 굴절면을 포함하는 제 1광학소자, 상기 제 1광학소자의 물체측에 이격되어 배치되고, 상기 제 1반사면에 의해 반사된 입사광을 상기 굴절면으로 반사하는 제 2반사면을 포함하는 제 2광학소자 및 상기 제 1광학소자의 상측에 배치되고, 상기 제 2반사면으로부터 반사된 입사광을 결상하는 결상부를 포함하며,상기 제 1반사면 및 상기 굴절면은 상기 제 1광학소자 물체측의 연속면상에 형성되고, 상기 제 2반사면은 상기 제 2광학소자 상측 면 전면에 형성된다.An omnidirectional optical device according to an embodiment of the present invention includes a first optical element including a first reflecting surface reflecting incident light and a refracting surface transmitting and refracting incident light, A second optical element including a second reflective surface for reflecting the incident light reflected by the first reflective surface to the refracting surface, and a second optical element arranged on the first optical element for reflecting the incident light reflected from the second reflective surface, Wherein the first reflecting surface and the refracting surface are formed on a continuous surface on the first optical element object side and the second reflecting surface is formed on the entire upper surface of the second optical element.

상기 연속면은 비구면, 구면 또는 평면이고, 상기 굴절면은 상기 연속면의 중심부에 형성되고, 상기 제 1반사면은 상기 연속면의 주변부에 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the continuous surface is an aspheric surface, a spherical surface, or a plane surface, the refracting surface is formed at a center portion of the continuous surface, and the first reflection surface is formed at a peripheral portion of the continuous surface.

상기 제 1반사면은 금속 코팅으로 형성되고, 상기 굴절면은 무반사 코팅으로 형성될 수 있다.The first reflective surface may be formed of a metal coating, and the refracting surface may be formed of an anti-reflective coating.

상기 제 2반사면은 비구면, 구면 또는 평면인 것이 바람직하다. It is preferable that the second reflecting surface is an aspheric surface, a spherical surface, or a plane surface.

상기 결상부는 복수개의 렌즈로 형성되며, 상기 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈일 수 있다. The image forming unit may be formed of a plurality of lenses, and at least one of the lenses may be an aspherical lens.

상기 결상부는 복수개의 렌즈로 형성되며, 상기 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. The image forming unit may be formed of a plurality of lenses, and at least one of the lenses may be formed of a plastic material.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 하기의 식이 충족되는 것이 바람직하며, 하기의 식에서 R은 상기 제 1반사면의 곡률이고, D는 상기 굴절면과 상기 제 2반사면 사이의 최단 거리이다. In the omnidirectional optical device according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the following equation is satisfied, where R is the curvature of the first reflection surface and D is the shortest distance between the refraction surface and the second reflection surface .

Figure 112013052875331-pat00001
Figure 112013052875331-pat00001

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 하기의 식이 충족되는 것이 바람직하며, 하기의 식에서 f reflect 는 상기 제 1광학소자 및 제 2광학소자의 합성 초점 거리이고, f total 은 상기 전방위 광학 장치 전체의 합성 초점 거리이다. In the following expression, f reflect is the combined focal length of the first optical element and the second optical element, and f total is the combined focal length of the omnidirectional optical device The total composite focal length.

Figure 112013052875331-pat00002
Figure 112013052875331-pat00002

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 하기의 식이 충족되는 것이 바람직하며, 하기의 식에서 R1은 상기 굴절면의 곡률이고, R2는 상기 제 1광학소자에서 상기 굴절면과 대향되는 면의 곡률이다.The omnidirectional optical device according to an embodiment of the present invention preferably satisfies the following equation, where R1 is a curvature of the refracting surface and R2 is a curvature of a surface of the first optical element opposed to the refracting surface.

Figure 112013052875331-pat00003
Figure 112013052875331-pat00003

상기 결상부는 조리개, 상기 제 1광학소자와 상기 조리개 사이에 배치되는 제 1렌즈군 및 상기 조리개와 이미지 센서 사이에 배치되는 제 2렌즈군을 포함하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 광학 장치는 하기의 식이 충족되는 것이 바람직하고, 하기의 식에서 f1은 상기 제 1광학소자 및 상기 제 1렌즈군의 합성 초점 거리이고, f2는 상기 제 2렌즈군의 초점 거리이다.The image forming section includes a diaphragm, a first lens group disposed between the first optical element and the diaphragm, and a second lens group disposed between the diaphragm and the image sensor, wherein the omnidirectional optical device F1 is a combined focal length of the first optical element and the first lens group, and f2 is a focal length of the second lens group.

Figure 112013052875331-pat00004

Figure 112013052875331-pat00004

본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 입사광을 반사하는 반사면 및 입사광을 투과하여 굴절시키는 굴절면을 동일한 연속면상에 형성하여 반사면 및 굴절면을 동시에 가공할 수 있도록 함으로써 가공 비용을 낮추는 것이 가능하다. The omnidirectional optical device according to the present invention can reduce the machining cost by forming the reflection surface reflecting the incident light and the refracting surface transmitting and refracting the incident light on the same continuous surface so that the reflection surface and the refracting surface can be simultaneously processed.

나아가 반사면 및 굴절면의 동시 가공에 의하여 반사면과 굴절면간의 편심을 없애는 것이 가능하므로 광학적 성능을 높일 수 있는 효과가 있다. Furthermore, since the eccentricity between the reflecting surface and the refracting surface can be eliminated by simultaneous processing of the reflecting surface and the refracting surface, the optical performance can be improved.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치의 횡수차도이다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전방위 광학 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전방위 광학 장치의 횡수차도이다.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전방위 광학 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전방위 광학 장치의 횡수차도이다.
1 and 2 are sectional views of an omnidirectional optical device according to a first embodiment of the present invention.
3 is a lateral aberration view of the omnidirectional optical device according to the first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of an omnidirectional optical device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a lateral aberration view of the omnidirectional optical device according to the second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of an omnidirectional optical device according to a third embodiment of the present invention.
7 is a lateral aberration view of the omnidirectional optical device according to the third embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Also, suffixes "module", "unit" and "part" for the components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of specification, and each component having its own distinct meaning or role no.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전방위 광학 장치의 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치의 단면도이다. Hereinafter, a configuration of an omnidirectional optical device according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 is a cross-sectional view of an omnidirectional optical device according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 제 1광학소자(100), 제 2광학소자(200), 결상부(300), 커버 글라스(Cover Glass)(400) 및 이미지 센서(Image Sensor)(500)로 구성된다. 제 1광학소자(100)에 포함된 제 1반사면(110)은 전방위로부터 광학 장치에 최초로 입사되는 입사광을 제 2광학소자(200)로 반사한다. 제 2광학소자(200)는 상기 제 1반사면(110)으로부터 반사된 입사광을 제 1광학소자(100)에 포함된 굴절면(120)으로 반사한다. 굴절면(120)으로 입사된 입사광은 결상부(300)를 통해서 이미지 센서(500)에 입사광을 결상하게 된다. 이 경우 이미지 센서(500)는 CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor) 타입일 수 있다. 이미지 센서(500) 상측에는 이미지 센서(500)를 보호하기 위한 커버 글라스(400)를 배치시킬 수 있으며, 커버 글라스(400)는 소정의 굴절률을 갖는 유리 소재로 형성되는 것이 일반적이다.
1, the omnidirectional optical device according to the present invention includes a first optical element 100, a second optical element 200, a concave portion 300, a cover glass 400, and an image sensor (not shown) Image sensor 500). The first reflecting surface 110 included in the first optical element 100 reflects incident light that is first incident on the optical device from all directions to the second optical element 200. The second optical element 200 reflects the incident light reflected from the first reflecting surface 110 to the refracting surface 120 included in the first optical element 100. The incident light incident on the refraction surface 120 forms an image of the incident light on the image sensor 500 through the imaging element 300. In this case, the image sensor 500 may be a CCD (Charged Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type. A cover glass 400 for protecting the image sensor 500 may be disposed on the image sensor 500. The cover glass 400 is generally formed of a glass material having a predetermined refractive index.

이하에서는 본 발명에 따른 전방위 광학 장치의 각 구성에 대해 개별적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, each configuration of the omnidirectional optical device according to the present invention will be described separately.

제 1광학소자(100)는 일반적인 렌즈의 형태를 갖고 있으며, 약 1.52(587.56nm 파장 기준)의 굴절률을 갖는 BSC7 광학 유리로 구성되는 것이 바람직하다. 제 1광학소자(100)의 물체측에는 도 1에 도시된 바와 같이 연속면이 형성되어 있으며, 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)은 상기 연속면에 함께 형성되게 된다. 상술한 바와 같이 제 1반사면(110)은 전방위로부터 광학 장치에 최초로 입사되는 입사광을 제 2광학소자(200)로 반사하는 역할을 수행하고, 굴절면(120)은 제 2광학소자(200)로부터 반사되는 입사광을 투과하여 굴절시키는 역할을 수행한다. 따라서 굴절면(120)은 연속면의 중심부에 형성되고, 제 1반사면(110)은 연속면의 주변부에 형성되는 것이 바람직하다. The first optical element 100 has a general lens shape and is preferably composed of BSC7 optical glass having a refractive index of about 1.52 (587.56 nm wavelength standard). 1, a continuous surface is formed on the object side of the first optical element 100, and the first reflective surface 110 and the refracting surface 120 are formed on the continuous surface. As described above, the first reflecting surface 110 serves to reflect the incident light firstly incident on the optical device from all directions to the second optical element 200, and the refracting surface 120 serves to reflect the incident light from the second optical element 200 And reflects and reflects the incident light. Therefore, the refracting surface 120 is preferably formed at the center of the continuous surface, and the first reflecting surface 110 is preferably formed at the peripheral portion of the continuous surface.

이와 같이, 전방위로부터 최초 입사되는 입사광을 반사하는 반사면을 1개만 구비하게 되면 반사면의 형상 정밀도 측정이 용이해진다. 또한 가공이 잘못된 경우라도 잘못 가공된 광학 소자에 대해서만 폐기 또는 재가공만 하면 되므로 비용 절감의 효과가 있다. 특히 본 발명과 같이 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)이 동일한 연속면상에 위치하게 되면, 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)을 한꺼번에 가공할 수 있으므로 가공 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 제 1반사면(110)은 연속면의 주변부에 금속 코팅을 함으로써 형성시키고, 굴절면(120)은 연속면의 중심부에 무반사 코팅을 함으로써 형성시킴으로써 제 1광학소자(100)를 좀 더 용이하게 가공할 수 있게 된다. 또한, 이러한 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)을 동시에 가공하게 되면 두 면 사이의 편심을 없애는 것이 가능하므로 높은 광학적 성능을 기대할 수 있게 된다. As described above, if only one reflecting surface for reflecting the incident light incident from the omnidirection is provided, the shape precision of the reflecting surface can be easily measured. In addition, even if the processing is erroneous, only the erroneously processed optical element can be discarded or reworked, thereby reducing the cost. Particularly, when the first reflecting surface 110 and the refracting surface 120 are located on the same continuous surface as in the present invention, the first reflecting surface 110 and the refracting surface 120 can be processed at a time, have. Further, the first reflecting surface 110 is formed by metal coating on the peripheral portion of the continuous surface, and the refracting surface 120 is formed by performing anti-reflection coating on the center portion of the continuous surface, thereby making the first optical element 100 more easily Processing becomes possible. In addition, by simultaneously processing the first reflection surface 110 and the refraction surface 120, it is possible to eliminate the eccentricity between the two surfaces, so that high optical performance can be expected.

아울러, 제 1광학소자(100) 물체측에 형성되고, 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)을 포함하는 연속면은 도 1에 도시된 바와 같이 물체측으로 볼록한 형상의 구면 또는 평면으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 연속면을 반구면 또는 평면 형상으로 형성하게 되면 일반적인 렌즈 가공 장비로 연속면을 용이하게 가공할 수 있게 되므로 가공 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 일반 간섭계로 렌즈 특성을 쉽게 측정할 수 있게 된다는 장점도 갖게 된다. 이외에도, 제 1반사면(110) 및 굴절면(120)을 포함하는 연속면은 비구면이 될 수도 있으며, 제 1반사면(110)과 굴절면(120)이 연속면상에 위치하므로, 광학면이 비구면이 되더라도 불연속면 대비 가공 및 측정이 용이해진다.
The first optical element 100 is formed on the object side and the continuous surface including the first reflective surface 110 and the refracting surface 120 is formed into a spherical surface or a plane having a convex shape toward the object side as shown in Fig. . If the continuous surface is formed as a hemispherical surface or a flat surface as described above, the continuous surface can be easily processed by a general lens processing equipment, thereby reducing the processing cost. Furthermore, it has the advantage of being able to easily measure the lens characteristics with a general interferometer. In addition, the continuous surface including the first reflecting surface 110 and the refracting surface 120 may be an aspherical surface. Since the first reflecting surface 110 and the refracting surface 120 are on a continuous surface, The machining and measurement of the discontinuity surface can be facilitated.

제 2광학소자(200)는 제 1광학소자(100)의 물체측에 이격되어 배치된다. 제 2광학소자(200)와 제 1광학소자(100) 사이에는 무색의 기체만을 투입하거나, 진공 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1광학소자(100)와 제 2광학소자(200) 사이에 별도의 광학 부품이 없으므로 광학 장치 전체의 무게를 줄이는데 유리하며, 나아가 제작 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. The second optical element 200 is disposed on the object side of the first optical element 100. It is preferable that only a colorless gas is injected or maintained in a vacuum state between the second optical element 200 and the first optical element 100. [ In this case, since there is no separate optical component between the first optical element 100 and the second optical element 200, it is advantageous to reduce the weight of the entire optical device, and further, the manufacturing cost can be reduced.

제 2광학소자(200)는 제 1반사면(110)에 의해 반사된 입사광을 받아서 굴절부(120)로 반사시키는 제 2반사면(210)을 포함한다. 제 2반사면(210)은 구면 또는 평면인 것이 바람직하다. 이와 같이 제 2반사면(210)을 구면 또는 평면 형상으로 형성하게 되면 일반적인 렌즈 가공 장비로 제 2반사면(210)을 용이하게 가공할 수 있게 되므로 가공 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 일반 간섭계로 렌즈 특성을 쉽게 측정할 수 있게 된다는 장점도 갖게 된다. 한편, 제 2반사면(210)은 광학 해상력 성능을 높이기 위해 비구면이 채용될 수 있다.
The second optical element 200 includes a second reflecting surface 210 for receiving the incident light reflected by the first reflecting surface 110 and reflecting the incident light to the refracting part 120. The second reflecting surface 210 is preferably spherical or planar. If the second reflecting surface 210 is formed in a spherical or planar shape, it is possible to easily process the second reflecting surface 210 with a general lens processing equipment, thereby reducing the processing cost. Furthermore, it has the advantage of being able to easily measure the lens characteristics with a general interferometer. On the other hand, the second reflecting surface 210 may employ an aspherical surface to enhance the optical resolution performance.

결상부(300)는 제 1광학소자(100)의 상측에 배치되고, 제 2반사면(210)으로부터 반사된 입사광을 이미지 센서(500)에 결상하는 역할을 수행한다. 상기 결상부(300)는 일반적으로 복수개의 렌즈와 조리개(310)으로 구성되며, 복수개의 렌즈는 제 1광학소자(100)와 조리개(310) 사이에 배치되는 제 1렌즈군(320) 및 조리개(310)와 이미지 센서(500) 사이에 배치되는 제 2렌즈군(330)으로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제 1렌즈군(320)은 제 1광학소자(100)와 일체를 이루는 것도 가능하며, 제 2렌즈군(330)은 조리개(310) 때문에 제 1광학소자(100)와 이격되어 배치될 것이다. The imaging element 300 is disposed on the upper side of the first optical element 100 and functions to image the incident light reflected from the second reflective surface 210 on the image sensor 500. The imaging unit 300 generally includes a plurality of lenses and a diaphragm 310. The plurality of lenses includes a first lens group 320 disposed between the first optical element 100 and the diaphragm 310, And a second lens group 330 disposed between the image sensor 310 and the image sensor 500. The first lens group 320 may be integrated with the first optical element 100 and the second lens group 330 may be integrally formed with the first optical element 100 due to the diaphragm 310, As shown in FIG.

특히 복수개의 렌즈 중 적어도 하나 이상은 비구면 렌즈를 적용함으로써 전방위 광학 장치의 전장을 감소시키고 광학 성능을 높일 수 있다. 또한 복수개의 렌즈 중 적어도 하나 이상은 플라스틱 재질을 적용함으로써 전방위 광학 장치의 무게를 감소시킬 수 있으며, 나아가 비용 절감도 가능할 것이다.
In particular, at least one of the plurality of lenses can reduce the total length of the omnidirectional optical device and increase the optical performance by applying the aspherical lens. Also, at least one of the plurality of lenses may be made of a plastic material to reduce the weight of the omnidirectional optical device, thereby further reducing the cost.

본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 하기의 수학식 1이 충족되는 것이 바람직하다. The omnidirectional optical device according to the present invention preferably satisfies the following expression (1).

Figure 112013052875331-pat00005
Figure 112013052875331-pat00005

상기 식에서 D는 도 1에 도시된 바와 같이 굴절면(120)과 제 2반사면(210) 사이의 최단 거리, 즉 제 2반사면(210)의 정점에서 굴절면(120)의 정점 사이의 거리이며, R은 제 1반사면(110)의 곡률을 의미한다. 수학식 1의

Figure 112013052875331-pat00006
값이 작은 경우는, 제 1반사면(110)의 곡률(R)이 큰 경우를 의미하므로 결국 제 1반사면(110)은 평면에 가깝게 됨을 의미한다. 이러한 경우 자오면 방향의 화각을 넓히기 어려워지므로 촬영 영역이 좁아지게 될 것이다. 반대로
Figure 112013052875331-pat00007
값이 큰 경우는, 굴절면(120)과 제 2반사면(210) 사이의 거리(D)가 커지게 되므로 광학계 전체의 크기가 커지게 된다. 따라서
Figure 112013052875331-pat00008
값이 상기 수학식 1의 수치 범위를 충족하게 되면 넓은 화각과 작은 크기의 광학계를 만들 수 있게 된다.
1, D is the shortest distance between the refracting surface 120 and the second reflecting surface 210, that is, the distance between the apexes of the refracting surface 120 at the apex of the second reflecting surface 210, And R denotes a curvature of the first reflecting surface 110. In Equation (1)
Figure 112013052875331-pat00006
When the value is small, it means that the curvature R of the first reflection surface 110 is large, which means that the first reflection surface 110 is close to the plane. In such a case, it is difficult to widen an angle of view in the direction of the meridian direction, so that the shooting region will be narrowed. Contrary
Figure 112013052875331-pat00007
When the value is large, the distance D between the refracting surface 120 and the second reflecting surface 210 becomes large, and the size of the entire optical system becomes large. therefore
Figure 112013052875331-pat00008
When the value satisfies the numerical range of the above-mentioned formula (1), it is possible to produce an optical system having a wide viewing angle and a small size.

또한 본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 하기 수학식 2가 충족되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the omnidirectional optical device according to the present invention satisfies the following expression (2).

Figure 112013052875331-pat00009
Figure 112013052875331-pat00009

f reflect 는 상기 제 1광학소자(100) 및 제 2광학소자(200)의 합성 초점 거리이고, f total 은 상기 전방위 광학 장치 전체의 합성 초점 거리이다. 상기 수학식에서의

Figure 112013052875331-pat00010
값이 작아지는 경우, 제 1반사면(110)의 곡률이 작아지는 것을 의미하므로 제 1반사면(110)에 대한 가공 정밀도 및 조립 공차가 엄격해지는 문제가 있다. 반대로,
Figure 112013052875331-pat00011
값이 커지는 경우, 제 1반사면(110)의 곡률이 커지는 것을 의미하므로 자오면 방향의 화각이 제한되고, 제 1반사면(110)의 초점거리가 길어지게 되므로 제품의 크기가 커지게 되는 문제가 있다. 따라서
Figure 112013052875331-pat00012
값이 상기 수학식 2를 만족하게 되면 가공이 용이하고 크기도 줄일 수 있는 전방위 광학 장치의 제작이 가능하게 된다.
f reflect is the combined focal length of the first optical element 100 and the second optical element 200, and f total is the combined focal length of the entire omnidirectional optical device. In the above equation
Figure 112013052875331-pat00010
If the value is smaller, it means that the curvature of the first reflecting surface 110 is reduced, and thus there is a problem that the processing accuracy and assembly tolerance of the first reflecting surface 110 become strict. Contrary,
Figure 112013052875331-pat00011
If the value is larger, it means that the curvature of the first reflection surface 110 is larger, so that the angle of view in the meridional direction is limited and the focal length of the first reflection surface 110 becomes longer, have. therefore
Figure 112013052875331-pat00012
It is possible to manufacture an omnidirectional optical device that can be easily processed and reduced in size.

또한 본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 하기 수학식 3이 충족되는 것이 바람직하다. Further, the omnidirectional optical device according to the present invention preferably satisfies the following expression (3).

Figure 112013052875331-pat00013
Figure 112013052875331-pat00013

상기 수학식 3은 제 1광학소자(100)의 가공성 및 화각 확보를 위한 수학식으로써, R1은 상기 굴절면(120)의 곡률이고, R2는 상기 제 1광학소자(100)에서 상기 굴절면과 대향되는 면(130)의 곡률을 의미한다. 수학식 3에서의

Figure 112013052875331-pat00014
값이 작은 경우, R2가 작아지는 것을 의미하는데, 이 값이 지나치게 작아지게 되면 반구에 가까워지므로 가공이 불가능할 수 있다. 나아가 결상부(300)에 포함되는 렌즈의 구경에도 제약을 주게 되므로 수차 보정 및 조립성에도 문제가 발생할 수 있다. 반대로,
Figure 112013052875331-pat00015
값이 큰 경우, 굴절면(120)의 곡률(R1)이 큰 것을 의미하고, 상술한 바와 같이 굴절면(120)과 제 1반사면(110)은 동일한 연속면상에 위치하므로 결국 제 1반사면(110)의 곡률 또한 커지게 되는데, 제 1반사면(110)의 곡률이 크게 되면 자오면 화각이 제한되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서
Figure 112013052875331-pat00016
값이 상기 수학식 3을 충족하게 되면 가공이 용이할 뿐만 아니라 넓은 화각을 갖는 전방위 광학 장치를 제공할 수 있게 된다.
Equation 3 is a mathematical expression for securing the workability and the angle of view of the first optical element 100. R1 is the curvature of the refracting surface 120 and R2 is the curvature of the first optical element 100 facing the refracting surface And the curvature of the surface 130. In Equation 3,
Figure 112013052875331-pat00014
If the value is small, it means that R2 becomes small. If this value becomes too small, it may become impossible to process because it is close to the hemisphere. Furthermore, since the aperture of the lens included in the imaging element 300 is restricted, aberration correction and assembling may also be problematic. Contrary,
Figure 112013052875331-pat00015
The refracting surface 120 and the first reflecting surface 110 are located on the same continuous surface as described above and thus the first reflecting surface 110 When the curvature of the first reflection surface 110 is increased, there arises a problem that the angle of view of the meridional plane is limited. therefore
Figure 112013052875331-pat00016
When the value satisfies Equation (3), it is possible to provide an omnidirectional optical device having a wide angle of view as well as easy processing.

또한 본 발명에 따른 전방위 광학 장치는 하기 수학식 4가 충족되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the omnidirectional optical device according to the present invention satisfies the following expression (4).

Figure 112013052875331-pat00017
Figure 112013052875331-pat00017

상기 수학식 4는 조리개(310)의 앞쪽 및 뒤쪽에 위치한 광학 부품들의 합성 초점거리의 비에 대한 수학식으로써, f1은 제 1광학소자(100) 및 상기 제 1렌즈군(320)의 합성 초점 거리이고, f2는 상기 제 2렌즈군(330)의 초점거리이다. 수학식 4에서,

Figure 112013052875331-pat00018
가 작은 경우, 이는 조리개(310) 앞쪽에 위치한 광학 부품들의 초점거리(f1)가 길어지는 것이므로 제 1반사면(120)의 곡률이 커지게 된다. 반대로
Figure 112013052875331-pat00019
가 큰 경우, 이는 조리개(310) 앞쪽에 위치한 광학 부품들의 초점거리(f1)가 짧아지는 것이므로 제 1반사면(120)의 곡률이 작아지게 된다. 결국, 수학식 4를 만족하게 되면 원하는 화각 범위에 대해 안정된 광학성능을 갖는 전방위 광학 장치를 제공할 수 있게 된다.
Equation (4) is a formula for the ratio of the combined focal lengths of the optical components located at the front and rear of the diaphragm 310, where f1 is a composite focal length of the first optical element 100 and the combined focal point of the first lens group 320 And f2 is the focal length of the second lens group 330. [ In Equation (4)
Figure 112013052875331-pat00018
The focal length f1 of the optical components positioned in front of the diaphragm 310 becomes long, so that the curvature of the first reflection surface 120 becomes large. Contrary
Figure 112013052875331-pat00019
The curvature of the first reflecting surface 120 is reduced because the focal length f1 of the optical components positioned in front of the stop 310 is shortened. As a result, when Equation (4) is satisfied, it is possible to provide an omnidirectional optical device having stable optical performance over a desired angle of view range.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 전방위 광학 장치의 다양한 실시예에 대해서 설명하도록 하겠다.Hereinafter, various embodiments of the omnidirectional optical device according to the present invention will be described with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 본 발명의 제 1실시예의 단면도이고, 도 3은 상기 제 1실시예에 대한 횡수차도이다. 도 2에 표기된 도면 부호 1a 내지 1p는 본 발명의 제 1실시예에 포함된 광학 부품들의 굴절면 및 반사면을 구분하기 위한 부호이다. 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치에 채용되는 광학 부품의 굴절면 및 반사면은 커버 글래스의 굴절면(1o, 1p) 및 제 2반사면(1b)을 제외하고 모두 구면으로 형성되어 있다. 또한 상기 굴절면은 모두 유리 재질로 형성되어 있다. Fig. 2 is a cross-sectional view of the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a lateral aberration view of the first embodiment. Reference numerals 1a to 1p denoted in FIG. 2 are marks for distinguishing the refracting surface and the reflecting surface of the optical components included in the first embodiment of the present invention. The refracting surface and the reflecting surface of the optical component employed in the omnidirectional optical device according to the first embodiment of the present invention are all spherical except for the refracting surfaces 1o and 1p and the second reflecting surface 1b of the cover glass. The refracting surfaces are all made of glass.

하기 표 1은 도 2에 도시된 전방위 광학 장치의 각 면(1a 내지 1p)에 대한 파라미터이다. Table 1 below is a parameter for each surface 1a to 1p of the omni-directional optical device shown in Fig.

Surface Surface Radius (mm)Radius (mm) Thickness (mm)Thickness (mm) IndexIndex Abbe NumberAbbe Number NoteNote 1a1a 19.00019,000 -11.00-11.00 ReflectReflect 1b1b INFINF 11.0011.00 ReflectReflect 1c1c 19.00019,000 5.305.30 1.5167981.516798 64.2064.20 1a와 동일Same as 1a 1d1d 3.1003.100 0.700.70 1e1e 5.7105.710 1.801.80 1.7552001.755200 27.5327.53 1f1f 3.0003.000 7.0037.003 1g1g INFINF 0.7000.700 조리개iris 1h1h -25.726-25.726 1.501.50 1.6179981.617998 63.3963.39 1i1i -6.244-6.244 0.2000.200 1j1j 15.35215.352 1.301.30 1.6204091.620409 60.3460.34 1k1k -15.352-15.352 0.4530.453 1l1l 5.5065.506 2.752.75 1.6204091.620409 60.3460.34 1m1m -5.506-5.506 2.752.75 1.7552001.755200 27.5327.53 1n1n 3.0003.000 4.5444.544 1o1o INFINF 0.200.20 1.5167981.516798 64.2064.20 커버 글래스Cover glass 1p1p INFINF 0.1080.108 커버 글래스Cover glass

상기 표에서 Surface는 전방위 광학 장치에 포함되는 광학 부품들 각 면의 부호를 나타내며, Index는 굴절률을 나타내고, Abbe Number는 분산상수를 의미한다. 도 2에 도시된 전방위 광학 장치에 상기 표 1의 파라미터를 적용한 결과 1.0mm의 유효 초점 거리(EFL), 2.8의 F-Number 및 32.1° 내지 107°의 반화각(Half Field of View, HFOV)을 갖는 전방위 광학 장치를 설계할 수 있다. In the table, Surface represents the sign of each surface of the optical components included in the omnidirectional optical device, Index represents the refractive index, and Abbe Number represents the dispersion constant. 2, an effective focal length (EFL) of 1.0 mm, an F-Number of 2.8, and a Half Field of View (HFOV) of 32.1 DEG to 107 DEG were obtained. It is possible to design an omni-directional optical device having

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치에 상기 표 1의 파라미터를 적용한 경우의 반화각에 따른 횡수차도가 도시되어 있다. 즉 최상단에 위치한 횡수차도는 본 발명의 제 1실시예에 따른 전방위 광학 장치의 반화각이 최대인 107°인 경우의 횡수차도이며, 최하단에 위차한 횡수차도는 반화각이 최소인 32.1°인 경우의 횡수차도이다. 또한 좌측의 횡수차도는 자오면(Tangential Plane)상에서의 횡수차도를 나타내며, 우측의 횡수차도는 구결면(Saggital Plane)상에서의 횡수차도를 나타낸다. 각 횡수차도를 구체적으로 살펴보면, 세로축은 주광선 기준의 수차 정도를 의미하며, 가로축은 주광선을 기준으로 입사된 광들의 거리를 나타낸다. 즉 세로축을 기준으로 좌측 영역은 하광선을 나타내며, 우측 영역은 상광선을 나타낸다. 특히 구결면(Saggital Plane)상의 횡수차도의 경우 세로축을 기준으로 우측 영역만 도시되어 있는데, 좌측 영역의 경우 우측 영역과 대칭이므로 도시를 생략하였다. 나아가, 횡수차도에서의 점선은 C-Line(파장: 656.27nm), 실선은 D-Line(파장: 487.56nm), 일점 파선은 F-Line(파장: 486.13nm)의 횡수차를 각각 의미한다.
3 is a lateral aberration diagram according to a half angle of view when the parameters of Table 1 are applied to the omnidirectional optical device according to the first embodiment of the present invention. That is, the transverse aberration at the uppermost stage is a lateral aberration diagram when the half angle of view of the omnidirectional optical system according to the first embodiment of the present invention is the maximum of 107 °, and the lateral aberration at the lowermost stage is 32.1 ° . The lateral aberration on the left represents the lateral aberration on the tangential plane, and the right lateral aberration represents the lateral aberration on the saggital plane. Specifically, the vertical axis represents the degree of aberration on the basis of the principal ray, and the axis of abscissa represents the distance of the light incident on the principal ray. That is, the left region indicates the lower light ray with respect to the vertical axis, and the right region indicates the upper ray. In particular, in the case of the transverse aberration on the saggital plane, only the right region is shown based on the vertical axis, and the left region is omitted because it is symmetrical with the right region. Further, the dotted line in the transverse aberration diagram represents the C-line (wavelength: 656.27 nm), the solid line is the D-line (wavelength: 487.56 nm), and the one dotted line is the transverse aberration of the F-line (wavelength: 486.13 nm).

도 4는 본 발명의 제 2실시예의 단면도이고, 도 5는 제 2실시예에 대한 횡수차도이다. 도 4에 표기된 도면 부호 2a 내지 2n은 본 발명의 제 2실시예에 포함된 광학 부품들의 굴절면 및 반사면을 구분하기 위한 부호이다. 본 발명의 제 2실시예에 따른 전방위 광학 장치에 채용되는 광학 부품의 굴절면 및 반사면의 경우 커버 글래스의 굴절면(2m, 2n) 및 제 2반사면(2b)는 평면으로 형성되고, 2i면은 비구면으로 형성되어 있으며, 나머지는 모두 구면으로 형성되어 있다. 또한 상기 굴절면은 모두 유리 재질로 형성되어 있다. FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a lateral aberration view of the second embodiment. Reference numerals 2a to 2n denoted in Fig. 4 are marks for distinguishing the refracting surface and the reflecting surface of the optical components included in the second embodiment of the present invention. In the case of the refracting surface and the reflecting surface of the optical component employed in the omnidirectional optical device according to the second embodiment of the present invention, the refracting surfaces 2m and 2n and the second reflecting surface 2b of the cover glass are formed in a plane, And the other is formed as a spherical surface. The refracting surfaces are all made of glass.

하기 표 2는 도 4에 도시된 전방위 광학 장치의 각 면(2a 내지 2n)에 대한 파라미터이다. Table 2 below is a parameter for each of the surfaces 2a to 2n of the omni-directional optical device shown in Fig.

Surface Surface Radius (mm)Radius (mm) Thickness (mm)Thickness (mm) IndexIndex Abbe NumberAbbe Number NoteNote 2a2a 19.00019,000 -11.00-11.00 ReflectReflect 2b2b INFINF 11.0011.00 ReflectReflect 2c2c 19.0019.00 5.305.30 1.5167981.516798 64.2064.20 2a와 동일Same as 2a 2d2d 3.1343.134 0.8000.800 2e2e 6.2136.213 1.801.80 1.7552001.755200 27.5327.53 2f2f 3.1343.134 6.9196.919 2g2g INFINF 1.0001,000 조리개iris 2h2h 11.14111.141 2.302.30 1.5891291.589129 61.2561.25 2i2i -5.563-5.563 0.9220.922 비구면Aspherical surface 2j2j 5.4215.421 2.752.75 1.6204091.620409 60.3460.34 2k2k -5.421-5.421 2.752.75 1.7552001.755200 27.5327.53 2l2l 3.1343.134 4.464.46 2m2m INFINF 0.200.20 1.5167981.516798 64.2064.20 커버 글래스Cover glass 2n2n INFINF 0.1080.108 커버 글래스Cover glass

표 2의 각 파라미터 및 표 2의 파라미터를 적용한 결과에 대한 설명은 상술한 표 1에 대한 설명과 동일하다. 다만, 상술한 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 전방위 광학 장치에서 2i면은 비구면으로 형성되어 있으며, 이에 대한 구체적인 파라미터는 다음과 같다. The description of each parameter in Table 2 and the result of applying the parameters in Table 2 is the same as that described in Table 1 described above. However, as described above, in the omnidirectional optical device according to the second embodiment of the present invention, the 2i plane is formed as an aspheric surface, and specific parameters are as follows.

SurfaceSurface KK AA BB CC 2i2i -1-One 3.802814E-043.802814E-04 5.422201E-065.422201E-06 -2.363892E-07-2.363892E-07

상기 표 3에서 K는 원추계수(Conic Constant)를, A 내지 C는 고차 비구면 계수를 의미한다. In Table 3, K denotes a conic constant, and A to C denote higher order aspheric coefficients.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전방위 광학 장치에 상기 표 2 및 표 3의 파라미터를 적용한 경우의 반화각에 따른 횡수차도가 도시되어 있다. 도 5의 횡수차도에 대한 설명은 상술한 도 3의 설명과 동일하므로 생략하도록 하겠다.
5 is a lateral aberration diagram according to the half angle of view when the parameters of Table 2 and Table 3 are applied to the omnidirectional optical device according to the second embodiment of the present invention. The description of the lateral aberration diagram of FIG. 5 is the same as that of FIG. 3 described above, and thus will not be described.

도 6은 본 발명의 제 3실시예의 단면도이고, 도 7은 제 3실시예에 대한 횡수차도이다. 도 6에 표기된 도면 부호 3a 내지 3n은 본 발명의 제 3실시예에 포함된 광학 부품들의 굴절면 및 반사면을 구분하기 위한 부호이다. 본 발명의 제 3실시예에 따른 전방위 광학 장치에 채용되는 광학 부품의 굴절면 및 반사면은 커버 글래스의 굴절면(3m, 3n) 및 제 2반사면(3b), 3h면 및 3i면을 제외하고 모두 구면으로 형성되어 있다. 특히 상기 3h면과 3i면을 포함하는 광학 부품은 플라스틱으로 형성되어 있으며, 나머지 굴절면은 모두 유리 재질로 형성되어 있다. FIG. 6 is a cross-sectional view of a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a lateral aberration view of the third embodiment. Reference numerals 3a to 3n denoted in FIG. 6 are marks for distinguishing the refracting surface and the reflecting surface of the optical parts included in the third embodiment of the present invention. The refracting surface and the reflecting surface of the optical component employed in the omnidirectional optical device according to the third embodiment of the present invention are all except the refracting surfaces 3m and 3n and the second reflecting surface 3b, 3h and 3i surfaces of the cover glass And is formed into a spherical surface. Particularly, the optical component including the 3h surface and the 3i surface is formed of plastic, and all the other refracting surfaces are formed of a glass material.

하기 표 4는 도 6에 도시된 전방위 광학 장치의 각 면(3a 내지 3n)에 대한 파라미터이며, 하기 표 5는 비구면으로 형성된 3h면 및 3i면의 비구면 파라미터이다. 상기 파라미터들에 대한 설명 및 상기 파라미터를 적용한 결과에 대한 설명은 표 2 및 표 3에서 상술하였던 내용과 동일하므로 생략하도록 하겠다. Table 4 is a parameter for each surface 3a to 3n of the omnidirectional optical device shown in Fig. 6, and Table 5 below is an aspherical surface parameter of the 3h surface and the 3i surface formed as an aspheric surface. Descriptions of the parameters and descriptions of the results of applying the parameters are the same as those described in Table 2 and Table 3, and thus will not be described.

Surface Surface Radius (mm)Radius (mm) Thickness (mm)Thickness (mm) IndexIndex Abbe NumberAbbe Number NoteNote 3a3a 19.00019,000 -11.00-11.00 ReflectReflect 3b3b INFINF 11.0011.00 ReflectReflect 3c3c 19.00019,000 5.305.30 1.5167981.516798 64.2064.20 2a와 동일Same as 2a 3d3d 3.2173.217 0.7000.700 3e3e 5.9035.903 1.801.80 1.8466641.846664 23.7823.78 3f3f 3.0603.060 6.4866.486 3g3g INFINF 1.4001.400 조리개iris 3h3h 9.9059.905 2.302.30 1.5312001.531200 56.5156.51 비구면Aspherical surface 3i3i -5.048-5.048 1.0311.031 비구면Aspherical surface 3j3j 5.9035.903 2.752.75 1.6968031.696803 55.4655.46 3k3k -5.9031-5.9031 2.752.75 1.8051811.805181 25.4625.46 3l3l 3.2173.217 4.484.48 3m3m INFINF 0.200.20 1.5167981.516798 64.2064.20 커버 글래스Cover glass 3n3n INFINF 0.1050.105 커버 글래스Cover glass

SurfaceSurface KK AA BB CC 3h3h -1-One -1.938064E-04-1.938064E-04 00 00 3i3i -1-One 3.125684E-043.125684E-04 6.216083E-066.216083E-06 -6.954559E-07-6.954559E-07

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전방위 광학 장치에 상기 표 4 및 표 5의 파라미터를 적용한 경우의 반화각에 따른 횡수차도가 도시되어 있다. 도 7의 횡수차도에 대한 설명은 상술한 도 3의 설명과 동일하므로 생략하도록 하겠다.
7 is a lateral aberration diagram according to a half angle of view when the parameters of Table 4 and Table 5 are applied to the omnidirectional optical device according to the third embodiment of the present invention. The description of the lateral aberration diagram of Fig. 7 is the same as that of Fig. 3 described above, and thus will not be described.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, it is to be understood that the embodiments disclosed herein are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. It should be interpreted.

100: 제 1광학소자 110: 제 1반사면
120: 굴절면 200: 제 2광학소자
210: 제 2반사면 300: 결상부
310: 조리개 320: 제 1렌즈군
330: 제 2렌즈군 400: 커버 글라스
500: 이미지 센서
100: first optical element 110: first reflection surface
120: refracting surface 200: second optical element
210: second reflecting surface 300: concave surface
310: diaphragm 320: first lens group
330: second lens group 400: cover glass
500: Image sensor

Claims (10)

입사광을 반사하는 제 1반사면(110) 및 입사광을 투과하여 굴절시키는 굴절면(120)을 포함하는 제 1광학소자(100);
상기 제 1광학소자(100)의 물체측에 이격되어 배치되고, 상기 제 1반사면(110)에 의해 반사된 입사광을 상기 굴절면(120)으로 반사하는 제 2반사면(210)을 포함하는 제 2광학소자(200); 및
상기 제 1광학소자(100)의 상측에 배치되고, 상기 제 2반사면(210)으로부터 반사된 입사광을 결상하는 결상부(300);를 포함하며,
상기 제 1반사면(110) 및 상기 굴절면(120)은 상기 제 1광학소자(100) 물체측의 연속면상에 형성되고,
상기 제 2반사면(210)은 상기 제 2광학소자(200) 상측 면 전면에 형성되고,
하기의 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
Figure 112015006593722-pat00031

상기 식에서,
R은 상기 제 1반사면(110)의 곡률이고,
D는 상기 굴절면(120)과 상기 제 2반사면(210) 사이의 최단 거리임.
A first optical element (100) including a first reflective surface (110) that reflects incident light and a refracting surface (120) that transmits and refracts incident light;
And a second reflective surface (210) that is disposed on the object side of the first optical element (100) and reflects the incident light reflected by the first reflective surface (110) to the refracting surface (120) 2 optical element 200; And
And an imaging element (300) arranged on the first optical element (100) for imaging the incident light reflected from the second reflective surface (210)
The first reflecting surface 110 and the refracting surface 120 are formed on a continuous surface on the object side of the first optical element 100,
The second reflective surface 210 is formed on the entire upper surface of the second optical element 200,
The following expression is satisfied.
Figure 112015006593722-pat00031

In this formula,
R is a curvature of the first reflecting surface 110,
D is the shortest distance between the refracting surface 120 and the second reflecting surface 210.
제 1항에 있어서,
상기 연속면은 비구면, 구면 또는 평면이고,
상기 굴절면(120)은 상기 연속면의 중심부에 형성되고,
상기 제 1반사면(110)은 상기 연속면의 주변부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
The method according to claim 1,
The continuous surface may be aspherical, spherical or planar,
The refracting surface 120 is formed at the center of the continuous surface,
Wherein the first reflection surface (110) is formed at a peripheral portion of the continuous surface.
제 1항에 있어서,
상기 제 1반사면(110)은 금속 코팅으로 형성되고,
상기 굴절면(120)은 무반사 코팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
The method according to claim 1,
The first reflective surface 110 is formed of a metal coating,
Wherein the refracting surface (120) is formed of an anti-reflection coating.
제 1항에 있어서,
상기 제 2반사면(120)은 비구면, 구면 또는 평면인 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second reflecting surface (120) is an aspheric surface, a spherical surface, or a plane surface.
제 1항에 있어서,
상기 결상부(300)는 복수개의 렌즈로 형성되며,
상기 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
The method according to claim 1,
The imaging element 300 is formed of a plurality of lenses,
Wherein at least one of the lenses is an aspherical lens.
제 1항에 있어서,
상기 결상부(300)는 복수개의 렌즈로 형성되며,
상기 렌즈 중 적어도 하나는 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
The method according to claim 1,
The imaging element 300 is formed of a plurality of lenses,
Wherein at least one of the lenses is made of a plastic material.
삭제delete 제 1항에 있어서,
하기의 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
Figure 112013052875331-pat00021

상기 식에서,
f reflect 는 상기 제 1광학소자(100) 및 제 2광학소자(200)의 합성 초점 거리이고,
f total 은 상기 전방위 광학 장치 전체의 합성 초점 거리이다.
The method according to claim 1,
The following expression is satisfied.
Figure 112013052875331-pat00021

In this formula,
f reflect is the combined focal length of the first optical element 100 and the second optical element 200,
f total is the combined focal length of the whole omnidirectional optical device.
제 1항에 있어서,
하기의 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
Figure 112013052875331-pat00022

상기 식에서,
R1은 상기 굴절면(120)의 곡률이고,
R2는 상기 제 1광학소자(100)에서 상기 굴절면과 대향되는 면(130)의 곡률임.
The method according to claim 1,
The following expression is satisfied.
Figure 112013052875331-pat00022

In this formula,
R1 is the curvature of the refracting surface 120,
And R2 is a curvature of a surface 130 of the first optical element 100 facing the refracting surface.
제 1항에 있어서,
상기 결상부(300)는,
조리개(310);
상기 제 1광학소자(100)와 상기 조리개(310) 사이에 배치되는 제 1렌즈군(320); 및
상기 조리개(310)와 이미지 센서(500) 사이에 배치되는 제 2렌즈군(330);을 포함하며,
하기의 식이 충족되는 것을 특징으로 하는 전방위 광학 장치.
Figure 112013052875331-pat00023

상기 식에서,
f1은 상기 제 1광학소자(100) 및 상기 제 1렌즈군(320)의 합성 초점 거리이고,
f2는 상기 제 2렌즈군(330)의 초점 거리임.
The method according to claim 1,
The imaging element (300)
A diaphragm 310;
A first lens group (320) disposed between the first optical element (100) and the diaphragm (310); And
And a second lens group (330) disposed between the diaphragm (310) and the image sensor (500)
The following expression is satisfied.
Figure 112013052875331-pat00023

In this formula,
f1 is the combined focal length of the first optical element 100 and the first lens group 320,
and f2 is a focal length of the second lens group.
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