목적: 최근 다양한 응용 분야에서 라이다 센서의 중요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 초광각 라이다 센서 광학계를 소형화를 통하여 비용을 절감하고 광학적 성능을 높이는 것을 목표로 설계하고자 한다. 방법: relay lens와 fisheye lens를 소형화하는 설계를 진행하였다. total track length(TTL)의 최소화를 목표 설계로 두었다. 초기 설계와 동일한 화각과 최소화된 두께에서 distortion과 spot diagram을 분석하고자 한다. 결과: 어안 렌즈의 시야각을 176°로 유지하면서 TTL을 13.53mm로 줄이는 소형화를 구현하여 목표 설계에 달성하였다. 왜곡수차는 더 넓은 시야각에서 기존 연구와 유사한 수치를 가지며 스폿 다이어그램 분석 결과는 기존 연구보다 한 점에 집속된 형태로 개선된 광학적 성능을 보였다. 결론: 본 연구에서는 소형화된 라이다 센서 광학계를 설계하였다. 이는 비용 절감과 생산 효율성을 높여 첨단 기술의 상용화에 기여할 것으로 판단된다.
Purpose: Recently, the importance of LiDAR sensors has been emphasized in various applications. This study aimed to design an ultra-wide-angle LiDAR sensor optical system to achieve miniaturization, reduce costs, and enhance optical performance. Methods: A miniaturization design was implemented for both the relay and fisheye lenses. The design goal was to minimize the total track length (TTL). The performance was evaluated by analyzing distortion and spot diagrams for the same field of view and minimized thickness in the initial design. Results: A compact design was achieved by maintaining a field of view of 176° while reducing the TTL to 13.53 mm, thus meeting the design target. The analysis of distortion aberration revealed values comparable to those found in previous studies at wider field angles, and the spot diagram analysis demonstrated improved optical performance, with light converging to a more focused spot compared to those presented in prior literature. Conclusions: This study successfully designed a miniaturized LiDAR sensor optical system. This achievement is expected to contribute to the commercialization of advanced technologies by reducing costs and increasing production efficiency.