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주변부 상의 왜곡을 보정한 모바일 광각 카메라의 광학적 설계
The Design of Wide Angle Mobile Camera Corrected Optical Distortion for Peripheral Area 원문보기

한국안광학회지 = Journal of Korean Ophthalmic Optics Society, v.18 no.4 = no.53, 2013년, pp.503 - 507  

김세진 (백석대학교 보건학부 안경광학과) ,  정혜정 (LG이노텍 광학솔루션 사업부) ,  임현선 (강동대학교 안경광학과)

초록
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목적: 4매의 비구면 렌즈를 사용하여 optical distortion과 TV distortion을 감소시켜 주변부 상의 왜곡을 줄인 광각의 모바일 카메라를 설계하였다. 방법: 광학적 설계는 화각 $95^{\circ}$에서 ${\pm}1%$내의 optical distortion을 만족하도록 하였으며, 광학계 전체길이는 모바일 카메라의 두께를 고려하여 4.5 mm 이내로 하였다. 센서는 1/3.2"의 5M급 CCD를 사용하였으며 MTF는 140 lp/mm에서 20% 이상을 만족하도록 설계 조건을 설정하였다. 결과: 최적화 설계된 모바일 광각 카메라는 화각 $95^{\circ}$의 full field에서 optical distortion은 모든 field에서 ${\pm}1%$내의 결과를 보였으며 TV distortion도 0.46%로 주변부 상의 왜곡이 감소되었다. MTF 성능은 모든 field에서 20%이상으로 나타났다. 광선수차와 비점수차 모두 적은 양으로 안정된 성능을 보였다. 결론: 기존의 모바일 카메라의 화각보다 더 큰 화각을 갖는 광각의 모바일 카메라의 distortion을 광학적으로 개선하여 주변부의 상의 왜곡을 감소시켜 보다 쾌적한 넓은 시야를 얻을 수 있었으며 소프트웨어로 보정할 때 발생하는 단점을 보완할 수 있었다. 이는 안경과 접목되는 카메라의 연구에 활용될 수 있으리라 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: This study was to design wide angle mobile camera corrected optical distortion for peripheral area, which were reduced optical distortion and TV distortion by using 4 aspherical lenses. Methods: The optical design was satisfied with ${\pm}1%$ optical distortion in viewing angle o...

주제어

#광각   #모바일 카메라   #왜곡수차  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 반해 고객은 한 화면에 여러 명의 사람이나 넓은 시야각의 풍경을 담을 수 있기 때문에 광각을 선호하는 추세이다. 그러므로 본 연구에서는 광각에서 발생하는 왜곡수차를 최적화 설계로 감소시켜서 왜곡된 상의 소프트웨어 보정에 필요한 배터리의 전력 소모를 줄이는 모바일 카메라를 설계 하였다.
  • 본 연구에서는 주변부 상의 왜곡을 소프트웨어 보정으로 할 때 소모되는 전력을 줄일 수 있는 방안으로 왜곡수차를 광학적으로 보정하는 5 M급 고화소의 모바일 광각 카메라를 최적화 설계하였다. 설계 프로그램을 이용하여 화각 95o에서 ±1% 이내의 왜곡수차를 만족하도록 설계하였고, 성능을 분석한 결과, 광선수차 및 다른 수차들도 보정하여 모바일 카메라의 선명도를 높였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 출시되는 모바일 폰의 선호되는 카메라 모듈 FOV는? 최근 출시되는 모바일 폰의 일반적인 카메라 모듈 FOV(field of view)는 60o~70o 가량을 선호하고 있다. 일반적인 모듈이 이와 같은 화각을 선호하는 이유는 가장 안정적인 성능을 내기 때문이다.
카메라의 모듈에서 60~70도의 화각을 선호하는 이유는? 최근 출시되는 모바일 폰의 일반적인 카메라 모듈 FOV(field of view)는 60o~70o 가량을 선호하고 있다. 일반적인 모듈이 이와 같은 화각을 선호하는 이유는 가장 안정적인 성능을 내기 때문이다. 모바일 카메라에서 광각을 구현하게 되면 왜곡수차가 커지게 되어 화면의 가장자리의 휘어짐이 심해져서 주변부 상의 왜곡이 발생하여 보는 이로 하여금 불편함을 느끼게 할 수 있다.
본 연구에서 설계한 모바일 광각 카메라의 광학계 설정 조건은? 1/3.2"의 5 M급 화소의 CCD(charge coupled device)의 이미지 센서(image sensor)를 사용하며, 광학계 전체길이는 현재 시장에서 주목받고 있는 슬림형 폰 카메라의 두께를 고려하여 전장을 최대한 콤팩트하게 4.5 mm 이내로 설정하였다.[8] 또한 MTF는 140 lp/mm 에서 모든 field에서 20% 이상을 만족하도록 설정하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Hwang YS. Study on comparison of behavioral usage for camera: Focused on digital camera and camera phone. Graduate of Techno Design. Kookmin University, seoul. 2006;1-86. 

  2. Choi DJ. A study on correcting distortion and storing of video camera images. Graduate of Multi Media System Engineering, Incheon University, Incheon. 2009;1-52. 

  3. Cha HS, Park SJ. Driving assistance systems using wide angle lens camera. Transaction of KSAE. 2009:17(6);39-46. 

  4. Kim BI, Kim DH, Bae TW, Kim YC, Shim TE, Kim DG. An automatic mapping points extraction algorithm for calibration of the wide angle camera. Journal of Korea Multimedia Society. 2010:13(3);410-416. 

  5. Rahul Swaminathan, Michael D. Grossberg, Shree K. Nayar. A perspective on distortions. Proceeding of the 2003 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2003. http://www1.cs.columbia. edu/CAVE/publications/pdfs/Swaminathan_CVPR03.pdf(2013. 11. 01). 

  6. Robert EH. Optical Design: Military Standardization on Handbook. Washington D,C, USA, 1962:5.1-5.37. 

  7. Kim SJ, Lim HS. he performance analysis and design of selling spectacle lenses in domestic market. J Korean Oph Opt Soc. 2010:15(4);355-360. 

  8. Park SC, You BT. Ultra-Compact zoom lens design for phone camera using hybrid lens. Korean Jouranl of Optics and Photonics. 2008:19(5);349-359. 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. Park HW. Study on changes in use of digital cameras according to diffusion of smart phones and SNSs. Graduate of Photography. Chung-ang University, Seoul. 2011:1-89. 

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