The Design of Wide Angle Mobile Camera Corrected Optical Distortion for Peripheral Area

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 of $95^{\circ}$ and total length of optical system was less than 4.5 mm which was considering a thickness of mobile camera. 1/3.2 inch (5M) CCD sensor was used in the optical system and set design condition to satisfy MTF which was over than 20% in 140 lp/mm. Results: Optimized wide angle mobile camera showed ${\pm}1%$ optical distortion in full field of $95^{\circ}$ viewing angle and TV distortion was 0.46% so that distortion of peripheral area was reduce. MTF showed over than 20% in every field. Ray aberration and astigmatism were small amount so that it showed stable performance. Conclusions: Obtain wider and clearer view which is reduced image distortion of surrounding area via optical method in wide angle mobile camera which has wider view angle than current mobile camera. And it was able to fix a demerit when it occurred via software correction. It is able to apply to study of camera which is related to spectacles.

주변부 상의 왜곡을 보정한 모바일 광각 카메라의 광학적 설계

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.