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KR101994285B1 - 줌 렌즈계 - Google Patents

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KR101994285B1
KR101994285B1 KR1020130036985A KR20130036985A KR101994285B1 KR 101994285 B1 KR101994285 B1 KR 101994285B1 KR 1020130036985 A KR1020130036985 A KR 1020130036985A KR 20130036985 A KR20130036985 A KR 20130036985A KR 101994285 B1 KR101994285 B1 KR 101994285B1
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KR
South Korea
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lens
lens group
focal length
condition
refractive power
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이병귀
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한화테크윈 주식회사
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Priority to CN201310660989.4A priority patent/CN104101990B/zh
Priority to JP2014061494A priority patent/JP6612489B2/ja
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Abstract

본 발명은, 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 포함하고, 제2 렌즈군 및 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하는 줌 렌즈계에 관한 것이다.

Description

줌 렌즈계{Zoom lens system}
본 발명은 줌 렌즈계에 관한 것이다.
CCD 또는 CMOS를 이용하여 영상/화상을 구현하는 촬영/촬상 장치는 디지털로 전환됨에 따라 저장 용량이 증가되고 있다. 저장 용량이 증가됨에 따라 디지털 촬영/촬상 장치에 채용되는 렌즈계에 대한 높은 광학 성능에 대한 요구 및 편의상의 이유로 소형화에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.
렌즈계는 피사체가 가지는 작은 정보까지 선명하게 기록하기 위해서 화면 주변에서 발생하는 수차까지 양호하게 보정되어야 한다. 그러나, 고성능을 실현하기 위해서는 소형화를 이루기에 어려움이 있고, 소형화를 위해서는 제조 원가의 상승이 수반되므로 고배율, 고해상력과 같은 높은 광학 성능과 제조 비용을 같이 만족시키기에 어려움이 있다.
본 발명의 일실시예는, 4개의 렌즈군을 포함하는 줌 렌즈계에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하며, 하기의 조건을 만족하는 줌 렌즈계를 제공한다.
<조건>
0.25 < f1/ft < 0.31
여기서, f1은 제1 렌즈군의 합성 초점거리를, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제4 렌즈군은, 접합 렌즈 및 적어도 1면의 비구면을 포함하는 독립 렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
0.12 <|f43/f4142|< 0.35
여기서, f43은 상기 제4 렌즈군의 독립 렌즈의 초점 거리를, 상기 f4142는 상기 제4 렌즈군의 접합 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
VT4 < 50
여기서, VT4는 상기 제4 렌즈군의 아베수의 평균 값을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 렌즈군은, 제1 부렌즈, 제2 부렌즈 및 정렌즈를 포함하며, 상기 정렌즈는 적어도 1면의 비구면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈, 및 상기 정렌즈는 각각 독립된 렌즈일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 렌즈군의 상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈 및 상기 정렌즈는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2
여기서, V21은 상기 제1 부렌즈의 아베수이고, V22는 상기 제2 부렌즈의 아베수이며, V23는 상기 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 렌즈군의 초점거리는 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
1.0 < |f2/fw| < 2.0
여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 렌즈군은 적어도 4매의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 렌즈군은, 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 줌렌즈계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
30 ≤ ft/fw
여기서, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하며, 상기 제4 렌즈군은, 접합 렌즈 및 독립 렌즈를 구비하고, 하기의 조건을 만족하는 줌 렌즈계를 제공한다.
<조건>
0.12 <|f43/f4142|< 0.35
여기서, f43은 상기 제4 렌즈군의 독립 렌즈의 초점 거리를, 상기 f4142는 상기 제4 렌즈군의 접합 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제4 렌즈군의 상기 독립 렌즈는 적어도 1면의 비구면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
VT4 < 50
여기서, VT4는 상기 제4 렌즈군의 아베수의 평균 값을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 렌즈군은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
0.25 < f1/ft < 0.31
여기서, f1은 제1 렌즈군의 합성 초점거리를, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 렌즈군은, 제1 부렌즈, 제2 부렌즈 및 적어도 1면의 비구면을 포함하는 정렌즈를 구비하고, 상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈, 및 상기 정렌즈는 독립된 렌즈이며, 다음의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2
여기서, V21은 상기 제1 부렌즈의 아베수이고, V22는 상기 제2 부렌즈의 아베수이며, V23는 상기 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리는 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
1.0 < |f2/fw| < 2.0
여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 렌즈군은 적어도 4매의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 렌즈군은, 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 줌렌즈계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
<조건>
30 ≤ ft/fw
여기서, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및
정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하며, 상기 제2 렌즈군 중 가장 이미지측에 배치된 렌즈, 상기 제3 렌즈군 중 가장 물체측에 배치된 렌즈, 및 상기 제4 렌즈군의 가장 이미지측에 배치된 렌즈는, 적어도 1면의 비구면을 포함하는, 줌 렌즈계를 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 소형이면서도 고배율 및 고해상도의 구현이 가능항 좀 렌즈계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 9는 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 11은 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 12는 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 13은 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 줌 렌즈계는 물체측으로부터 이미지측으로의 순서로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군(G3), 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군(G4)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이에는 조리개(ST)가 배치되며, 제4 렌즈군(G4)과 이미지 면(IP) 사이에는 광학 필터나 페이스 플레이트 등에 상당하는 광학 블록(G)이 배치되어 있다.
줌 렌즈계는 제2 렌즈군(G2)을 광축을 따라 이동시키면서 변배(주밍)을 수행함과 동시에, 제4 렌즈군(G4)을 이동시킴으로써 포커싱을 수행할 수 있다. 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이의 공간, 및 제3 렌즈군(G3)과 상면 사이의 공간을 효율적으로 이용하면서 변배 및 포커싱을 수행할 수 있다. 제2 렌즈군(G2) 및 제4 렌즈군(G4)은 이미지 면에 대하여 이동하는데 반하여, 제1 렌즈군(G1) 및 제3 렌즈군(G3)은 이미지 면에 대하여 고정되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계에서 제1 렌즈군(G1)은, 줌 렌즈계가 고 배율을 구현하면서도 충분한 광학적 성능을 확보하는 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈군(G1)은 적어도 4매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈군(G1)은 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(11), 부의 굴절력의 제2 렌즈(12), 정의 굴절력의 제3 렌즈(13), 정의 굴절력의 제4 렌즈(14)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계에서 제1 렌즈군(G1)은, 고 배율 및 소형화를 구현하면서도 충분한 광학적 성능, 예컨대 망원단에서의 색수차를 보정하는 역할을 수행할 수 있도록 다음과 같은 조건을 만족할 수 있다.
<조건 1>
0.25 < f1/ft < 0.31
여기서, f1은 제1 렌즈군(G1)의 합성 초점거리를, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
조건 1은 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리에 대한 제1 렌즈군(G1)의 합성 초점거리를 정의한 것으로, 조건 1의 값이 하한치를 벗어나면 소형화에는 유리하지만 망원단에서 구면수차의 보정이 어려워지고, 조건 1의 값이 상한치를 벗어나면 소형이면서 고배율의 줌 렌즈를 구현하기 어렵다. 예컨대, 조건 1 의 값이 상한치를 벗어나면 약 15배 이상의 고배율의 줌 렌즈계를 구현하기 어렵다.
제2 렌즈군(G2)은 변배시 이동하면서 배율을 조절한다. 제2 렌즈군(G2)은, 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 렌즈군(G2)은, 물체측에서부터 순서대로 부의 굴절력의 제5 렌즈(21), 부의 굴절력의 제6 렌즈(22), 정의 굴절력의 제7 렌즈(23)를 포함할 수 있으며, 제5 렌즈 내지 제7 렌즈(21, 22, 23)는 모두 독립 렌즈이다. 본 명세서에서 독립 렌즈라고 함은, 접합 렌즈를 구성하지 않는 렌즈를 나타낸다.
제2 렌즈군(G2)을 구성하는 렌즈들을 모두 독립된 렌즈로 구성함으로써, 제2 렌즈군(G2)에 포함된 렌즈 면의 개수를 증가시킬 수 있고, 따라서 고배율의 줌 렌즈계에서 해상도를 용이하게 조절할 수 있다.
제2 렌즈군(G2)을 구성하는 렌즈들은, 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건 2>
0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2
여기서, V21은 상기 제2 렌즈군(G2) 중 물체측으로부터 첫번째 배치된 렌즈인 제5 렌즈(21)의 아베수이고, V22는 상기 제2 렌즈군(G2) 중 물체측으로부터 두번째 배치된 렌즈인 제6 렌즈(22)의 아베수이며, V23는 제2 렌즈군(G2) 중 물체측으로부터 세번째 배치된 렌즈인 제7 렌즈(23)의 아베수를 나타낸다.
조건 2는, 제6 렌즈(22)의 아베수에 대한 제5 렌즈(21)와 제7 렌즈(23)의 아베수의 합의 비율을 정의한 것으로, 조건 2의 값이 하한치를 벗어나면 제2 렌즈의 굴절률이 작아지고, 그에 따라 제2 렌즈군(G2)을 구성하는 렌즈 면의 곡률이 더 작아져야 하므로 해상력 저하를 야기시키는 수차가 많이 발생한다. 한편, 조건 2의 값이 상한치를 벗어나면, 색수차 보정이 특정 파장 영역에 대해서만 이루어지고, 저배율에서부터 고배율까지의 전체 배율에 대한 색수차 보정이 어려워진다.
제2 렌즈군(G2) 중 가장 이미지측에 배치된 제7 렌즈(23)는, 물체측 면과 이미지측 면이 각각 물체측 및 이미지측을 향해 볼록한 형상으로 제조가 비교적 용이하여 비용을 절감할 수 있고, 적어도 1면의 비구면을 포함함으로써 전체 배율에 대한 비점 수차의 보정을 수행하고 고 해상력을 유지시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 고배율의 줌 렌즈계로서, 고배율을 구현하기 위해서는 제2 렌즈군(G2)의 이동량이 증가되고, 이에 따라 줌 렌즈계의 전장이 길어지므로, 제2 렌즈군(G2)의 이동량을 적절하게 조절할 필요가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계의 제2 렌즈군(G2)은, 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건 3>
1.0 < |f2/fw| < 2.0
여기서, f2는 제2 렌즈군(G2)의 합성 초점거리를, fw는 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
조건 3은 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리에 대한 제2 렌즈군(G2)의 합성 초점거리의 절대 값을 정의한 것으로, 조건 3의 값이 하한치를 벗어나면 소형화에는 유리할 수 있으나 코마수차, 상면만곡 수차가 커지는 문제가 있고, 조건 3의 값이 상한치를 벗어나면 고배율을 구현함에 있어서 제2 렌즈군(G2)의 이동량이 길어지므로 소형화가 어려워지고 렌즈의 크기, 예컨대 렌즈의 직경이 증가하게 된다.
제3 렌즈군(G3)은 줌 렌즈계의 해상력을 전체적으로 조절하면서, 제조시 부착 오차 등에 따른 영향을 적게 하여 안정적인 광학 품질을 확보할 수 있도록 적어도 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 렌즈군(G3)은 정의 굴절력의 제8 렌즈(31), 정의 굴절력의 제9 렌즈(32) 및 부의 굴절력의 제10 렌즈(33)를 포함할 수 있다. 제8 렌즈(31)는 독립 렌즈이나, 제9 렌즈(32)와 제10 렌즈(33)는 접합 렌즈를 구성할 수 있다. 제3 렌즈군(G3) 중 가장 물체측에 배치된 제8 렌즈(31)은 적어도 1면의 비구면을 포함할 수 있다. 제8 렌즈(31)은 비구면을 포함함으로써, 광각단에서 주변 해상력 성능을 유지할 수 있다.
제4 렌즈군(G4)은 제2 렌즈군(G2)과 함께 이동하면서 포커싱 기능을 수행할 수 있다. 제4 렌즈군(G4)은 정의 굴절력의 제11 렌즈(41), 부의 굴절력의 제12 렌즈(42), 및 정의 굴절력의 제13 렌즈(43)를 포함할 수 있다. 제11 렌즈(41)와 제12 렌즈(42)는 접합 렌즈를 구성하며, 망원단에서의 색수차를 용이하게 보정할 수 있다. 제4 렌즈군(G4) 중 가장 이미지 측에 배치된 제13 렌즈(43)는 독립 렌즈이며, 적어도 1면의 비구면을 포함할 수 있다. 제4 렌즈군(G4)의 독립 렌즈가 정의 굴절력을 가지며 비구면을 포함함으로써, 광각단에서부터 망원단에 이르는 전체 배율에 걸쳐서 초점 거리를 맞추며 해상력을 확보할 수 있다.
한편, 제4 렌즈군(G4)은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건 4>
0.12 <|f43/f4142|< 0.35
여기서, 여기서, f43은 독립 렌즈인 제13 렌즈(43)의 초점거리를, 상기 f4142는 상기 제4 렌즈군(G4)의 접합 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
조건 4는, 제 4 렌즈군에 구비된 접합 렌즈의 초점거리에 대한 독립 렌즈의 초점거리의 비율을 정의한 것으로서, 조건 4의 값이 하한치를 벗어나는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계의 고배율 구간에서 배율 색수차가 크게 발생하고, 조건 4의 값이 상한치를 벗어나는 경우, 비구면 렌즈인 제13 렌즈(43)의 굴절력이 커지게 되어 해상력이 저하되는 문제가 있다.
제4 렌즈군(G4)은 변배시 이동하게 되는데, 이 때 이동하면서 색수차 변동을 작게할 수 있도록 제4 렌즈군(G4)은 하기의 조건을 만족할 수 있다.
<조건 5>
VT4 < 50
여기서, VT4는 제4 렌즈군(G4)의 아베수의 평균 값을 나타낸다.
조건 5는 제4 렌즈군(G4)의 아베수의 평균 값을 정의한 것으로, 제4 렌즈군(G4)의 아베수의 평균 값이 50 이상이면 제4 렌즈군(G4)의 이동에 따른 색수차 변동이 커져 해상력이 저하된다.
상술한 바와 같은 조건을 만족하는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는, 광각단에서 망원단에 이르기까지 고배율을 구현하면서, 고해상력을 확보하며 동시에 소형화를 도모할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
<조건 6>
30 ≤ ft/fw
여기서, ft는 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를, fw는 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
조건 6은, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계의 배율을 정의한 것으로서, 본 발명의 실시예예 따른 줌 렌즈계는 약 30배 이상의 고배율을 구현할 수 있다.
이와 같이 높은 광학 성능을 지닌 줌 렌즈계는, 예컨대 감시 카메라나 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등 촬상 장치의 촬상 광학계로서 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계를 구비한 촬상 장치는, 줌 렌즈계의 물체측에서 입사된 광이 최종적으로 이미지 면에 구비된 고체 촬상 소자에 도달하여 결상하도록 이루어질 수 있다. 고체 촬상 소자는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor device)센서 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, k는 코닉 상수(conic constant)를, A, B, C, D는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
Figure 112013029534517-pat00001
다음은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
이하에서, f는 초점거리를, F/#는 F넘버를, D7, D13, D19, D24는 가변거리를 나타낸다. 그리고, R은 곡률반경을, Dn는 광축 상에서 렌즈 면과 렌즈 면사이의 거리를 나타낸다. 즉 Dn은 렌즈의 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을 나타낸다. 그리고, nd는 소재의 굴절율, vd는 소재의 아베수를, *는 비구면을 나타낸다.
<제 1 실시예>
표 1은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
S Rn Dn nd vd
1 85.381 1.000 1.903658 31.315
2 40.300 7.280 1.496997 81.6084
3 -287.471 0.150 　 　
4 36.376 4.680 1.496997 81.6084
5 171.234 0.150 　 　
6 25.733 4.060 1.496997 81.6084
7 63.517 가변 　 　
8 51.322 0.500 1.910822 35.25
9 6.072 3.800 　 　
10 -20.352 0.500 1.7725 49.6243
11 14.009 0.200 　 　
12* 14.511 2.230 2.0017 19.324
13* -237.865 가변 　 　
ST INF 0.400 　 　
15* 11.630 2.950 1.8061 40.7306
16* -63.297 0.100 　 　
17 12.826 2.630 1.496997 81.6084
18 -27.546 0.450 1.903658 31.315
19 8.503 가변 　 　
20 35.273 2.420 1.589129 61.2526
21 -7.359 0.500 1.850249 32.1701
22 -161.102 0.150 　 　
23* 31.188 1.970 1.820798 42.7064
24* -14.440 가변 　 　
25 INF 1.300 1.516798 64.1983
26 INF 0.500 　 　
표 2는 도 2에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를 나타내고, 표 3은 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 초점거리(f), F넘버(F/#), 및 가변거리(D7, D13, D19, D24)를 나타낸다. 한편, 표 4는 각 렌즈의 초점 거리를 나타낸 것으로, 표 4에서 접합 렌즈의 초점거리는 f11f12, f32, f22, f41f42의 값이다.
SURFACE K A B C D
12 0 -2.15E-06 -1.66E-06 1.08E-07 -6.55E-09
13 0 -8.69E-05 3.61E-06 -1.81E-08 -4.46E-09
15 0 -2.01E-05 2.61E-07 -2.19E-07 -8.17E-11
16 0 -8.69E-05 6.07E-08 -8.17E-09 1.10E-10
23 0 -9.87E-05 4.55E-06 -2.19E-07 1.07E-09
24 0 -4.80E-05 3.61E-06 -1.54E-07 -8.17E-11
　 f F/# D7 D13 D19 D24
광각단 4.4 1.600 0.500 28.200 8.300 11.100
중간단 85 3.500 26.200 2.600 9.800 9.600
망원단 142 4.500 27.000 1.800 16.200 3.100
f11f12 413.701075
f13 91.6052
f14 83.790889
f21 -7.492486
f22 -11.060718
f23 13.549851
f31 12.01925
f32f33 -13.473339
f41f42 -74.444625
f43 12.197
f1 42.1
f2 -6.35
도 3은 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내고, 도 4는 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내며, 도 5는 도 2에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 4에서 종방향 구면수차는 약 656.2725nm, 587.5618nm, 546.0740nm, 486.1327nm, 435.8343nm의 파장을 갖는 광에 대하여 도시되었으며, 비점수차와 왜곡은 546.0740nm 파장을 갖는 광에 대하여 도시된 것이다.
<제2 실시예>
표 5는 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
S Rn Dn nd vd
1 79.709 1.000 1.903658 31.315
2 38.958 7.765 1.496997 81.6084
3 -308.650 0.150 　 　
4 36.183 5.116 1.496997 81.6084
5 200.720 0.150 　 　
6 26.056 4.089 1.496997 81.6084
7 64.577 D7(가변) 　 　
8 70.377 0.500 1.882023 37.2213
9 6.028 4.025 　 　
10 -14.102 0.500 1.7725 496243
11 24.431 0.150 　 　
12* 15.633 2.048 2.0017 19.317
13* -417.451 D13(가변) 　 　
ST INF 0.400 　 　
15* 11.599 2.840 1.8061 40.7306
16* -122.663 0.100 　 　
17 10.129 2.685 1.496997 81.6084
18 -171.110 0.450 1.903658 31.315
19 7.523 D19(가변) 　 　
20 14.606 2.737 1.58913 61.2509
21 -7.622 0.500 1.850249 32.1701
22 -93.531 0.150 　 　
23 -129.147 2.000 1.834805 42.7218
24* -13.489 D24(가변) 　 　
25 INF 1.300 1.516798 64.1983
26 INF 0.500 　 　
표 6는 도 6에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를 나타내고, 표 7은 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 초점거리(f), F넘버(F/#), 및 가변거리(D7, D13, D19, D24)를 나타낸다. 한편, 표 8은 각 렌즈의 초점 거리를 나타낸 것으로, 표 8에서 접합 렌즈의 초점거리는 f11f12, f32, f22, f41f42의 값이다.
SURFACE K A B C D
12 0 3.80E-04 -1.19E-05 1.44E-07 -6.86E-10
13 0 3.63E-04 -9.94E-07 5.08E-08 -1.25E-08
15 0 -2.23E-05 2.08E-07 -1.67E-08 3.38E-10
16 0 5.21E-05 -3.89E-07 4.26E-09 1.27E-10
24 0 -7.79E-05 6.96E-07 2.99E-09 0.00E+00
　 f F/# D7 D13 D19 D24
광각단 4.59 1.63 0.5 27.54 8.71 10.17
중간단 85.32 3.5 25.48 2.55 9.64 9.19
망원단 130.1 4.54 26.23 1.8 15.67 3.17
f11f12 398.838
f13 87.646
f14 84.643
f21 -7.455
f22 -11.454
f23 14.883
f31 13.194
f32f33 -16.128
f41f42 60.102
f43 17.803
f1 39.8
f2 -6.3
도 7은 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내고, 도 8은 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내며, 도 9는 도 6에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9에서 종방향 구면수차는 약 656.2725nm, 587.5618nm, 546.0740nm, 486.1327nm, 435.8343nm의 파장을 갖는 광에 대하여 도시되었으며, 비점수차와 왜곡은 546.0740nm 파장을 갖는 광에 대하여 도시된 것이다.
<제 3 실시예>
표 9는 도 10에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
S Rn Dn nd vd
1 75.178 1.000
2 38.236 7.420 1.496997 81.6084
3 -421.901 0.150 　 　
4 35.484 4.899 1.496997 81.6084
5 172.050 0.150 　 　
6 27.243 3.989 1.496997 81.6084
7 68.654 가변 　 　
8 62.588 0.500 1.910822 35.25
9 6.119 3.660 　 　
10 -33.091 0.500 1.7725 49.6243
11 12.788 0.200 　 　
12* 13.339 2.267 2.0017 19.324
13* 188.970 가변 　 　
ST INF 0.400 1.903658 31.315
15* 10.943 2.955 1.8061 40.7306
16* -64.087 0.100 　 　
17 12.686 2.476 1.496997 81.6084
18 -39.368 0.450 1.903658 31.315
19 7.970 가변 　 　
20 47.442 2.524 1.589129 61.2526
21 -6.389 0.500 1.850249 32.1701
22 -59.644 0.150 　 　
23* 37.377 2.016 1.820798 42.7064
24* -13.242 가변 　 　
25 INF 1.300 1.516798 64.1983
26 INF 0.500 　 　
표 10은 도 10에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를 나타내고, 표 11은 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 초점거리(f), F넘버(F/#), 및 가변거리(D7, D13, D19, D24)를 나타낸다. 한편, 표 12는 각 렌즈의 초점 거리를 나타낸 것으로, 표 12에서 접합 렌즈의 초점거리는 f11f12, f32, f22, f41f42의 값이다.
SURFACE K A B C D
12 0 -7.20E-05 1.99E-06 -7.18E-09 -4.97E-09
13 0 -1.91E-04 3.12E-06 -9.69E-08 -4.13E-09
15 0 -2.69E-05 2.11E-07 -1.31E-08 1.68E-10
16 0 7.20E-05 1.02E-07 -1.34E-08 1.85E-10
23 0 -1.41E-04 4.78E-06 -1.91E-07 1.04E-09
24 0 -1.10E-04 4.81E-06 -1.66E-07 3.71E-10
　 f F/# D7 D13 D19 D24
광각단 4.6 1.630 0.500 28.260 8.160 11.050
중간단 85.56 3.500 26.170 2.580 9.600 9.580
망원단 142.15 4.540 26.950 1.800 16.480 2.730
f11f12 389.229
f13 88.626
f14 87.799
f21 -7.427
f22 -11.826
f23 14.064
f31 11.735
f32f33 -13.069
f41f42 -71.337
f43 12.064
f1 40.67
f2 -6.6
도 11은 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내고, 도 12는 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 중간단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타내며, 도 13은 도 10에 도시된 줌 렌즈계의 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점수차, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 11 내지 도 13에서 종방향 구면수차는 약 656.2725nm, 587.5618nm, 546.0740nm, 486.1327nm, 435.8343nm의 파장을 갖는 광에 대하여 도시되었으며, 비점수차와 왜곡은 546.0740nm 파장을 갖는 광에 대하여 도시된 것이다.
다음의 표 13은 본 발명의 각 실시예 별 줌 렌즈계가 상기의 조건을 만족함을 보여준 것이다.
실시예 1 실시예2 실시예3
조건 1
0.25 < f1/ft < 0.31		 0.296
 0.306
 0.286
조건 2
0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2		 1.10 1.14 1.10
조건 3
1.0<| f2/fw| < 2.0		 1.44
 1.37
 1.43
조건 4
0.12<|f43/f4142|< 0.35		 0.16
 0.30
 0.17
조건 5
VT4 < 50		 45.4 45.40 45.38
조건 6
30 ≤ ft/fw 		32.27 28.34 30.90
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
G1: 제1 렌즈군 G2: 제2 렌즈군
G3: 제3 렌즈군 G4: 제4 렌즈군
11: 제1 렌즈 12: 제2 렌즈
13: 제3 렌즈 14: 제4 렌즈
21: 제5 렌즈 22: 제6 렌즈
23: 제7 렌즈 31: 제8 렌즈
32: 제9 렌즈 33: 제10 렌즈
41: 제11 렌즈 42: 제12 렌즈
43: 제13 렌즈 ST: 조리개

Claims (21)

  1. 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군;
    부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하고 상기 제4 렌즈군은 접합 렌즈 및 적어도 1면의 비구면을 포함하는 독립 렌즈를 구비하며, 하기의 조건을 만족하는 줌 렌즈계.
    <조건>
    0.25 < f1/ft < 0.31
    여기서, f1은 제1 렌즈군의 합성 초점거리를, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    0.12 <|f43/f4142|< 0.35
    여기서, f43은 상기 제4 렌즈군의 독립 렌즈의 초점 거리를, 상기 f4142는 상기 제4 렌즈군의 접합 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    VT4 < 50
    여기서, VT4는 상기 제4 렌즈군의 아베수의 평균 값을 나타낸다.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은,
    제1 부렌즈, 제2 부렌즈 및 정렌즈를 포함하며, 상기 정렌즈는 적어도 1면의 비구면을 포함하는, 줌 렌즈계.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제5항에 있어서,
    상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈, 및 상기 정렌즈는 각각 독립된 렌즈인, 줌 렌즈계.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제5항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군의 상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈 및 상기 정렌즈는 다음의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2
    여기서, V21은 상기 제1 부렌즈의 아베수이고, V22는 상기 제2 부렌즈의 아베수이며, V23는 상기 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군의 초점거리는 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    1.0 < |f2/fw| < 2.0
    여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 적어도 4매의 렌즈를 포함하는, 줌 렌즈계.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은, 적어도 3매의 렌즈를 포함하는, 줌 렌즈계.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 줌렌즈계는 다음의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    30 ≤ ft/fw
    여기서, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
  12. 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군;
    부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하며, 상기 제4 렌즈군은, 접합 렌즈 및 독립 렌즈를 구비하고, 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    0.12 <|f43/f4142|< 0.35
    여기서, f43은 상기 제4 렌즈군의 독립 렌즈의 초점 거리를, 상기 f4142는 상기 제4 렌즈군의 접합 렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군의 상기 독립 렌즈는 적어도 1면의 비구면을 포함하는, 줌 렌즈계.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    VT4 < 50
    여기서, VT4는 상기 제4 렌즈군의 아베수의 평균 값을 나타낸다.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    0.25 < f1/ft < 0.31
    여기서, f1은 제1 렌즈군의 합성 초점거리를, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를 나타낸다.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은,
    제1 부렌즈, 제2 부렌즈 및 적어도 1면의 비구면을 포함하는 정렌즈를 구비하고, 상기 제1 부렌즈, 상기 제2 부렌즈, 및 상기 정렌즈는 독립된 렌즈이며, 다음의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    0.8 < (V21+V23)/V22 < 1.2
    여기서, V21은 상기 제1 부렌즈의 아베수이고, V22는 상기 제2 부렌즈의 아베수이며, V23는 상기 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리는 하기의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    <조건>
    1.0 < |f2/fw| < 2.0
    여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 합성 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군은 적어도 4매의 렌즈를 포함하는, 줌 렌즈계.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은, 복수의 렌즈를 포함하는, 줌 렌즈계.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 줌렌즈계는 다음의 조건을 만족하는, 줌 렌즈계.
    30 ≤ ft/fw
    여기서, ft는 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 초점거리를, fw는 상기 줌 렌즈계의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
  21. 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군;
    부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하고,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하고, 변배 시 상기 제1 렌즈군 및 상기 제3 렌즈군은 고정되어 있으며, 상기 제2 렌즈군 중 가장 이미지측에 배치된 렌즈, 상기 제3 렌즈군 중 가장 물체측에 배치된 렌즈, 및 상기 제4 렌즈군의 가장 이미지측에 배치된 렌즈는, 적어도 1면의 비구면을 포함하는, 줌 렌즈계.
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