KR100467955B1 - 줌 렌즈 - Google Patents

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KR100467955B1
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박영우
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은 줌 렌즈를 개시한다.
본 발명에 따른 줌 렌즈는 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하며, 광각단에서 망원단으로의 변배시에 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군은 축소되고 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 간격은 증가되며,,(fW: 광각단에서의 전체 초점 거리, fT: 망원단에서의 전체 초점 거리, DⅡW: 광각단에서 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이의 광축상의 간격)을 만족한다.
이러한 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 구성으로 3.5 배 이상의 높은 변배비를 가지면서 광학 성능이 양호한 줌렌즈를 제공할 수 있다.

Description

줌 렌즈{ZOOM LENS}
본 발명은 줌 렌즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, CCD(chargecoupled device) 등의 촬상 소자를 이용하는 카메라에 사용되는 소형의 줌 렌즈에 관한 것이다.
최근에는 CCD나 고체 촬상 소자를 이용한 전자 스틸 카메라나 비디오 카메라의 보급이 급속하게 확대되고 있으며, 소형 경량화 및 저 코스트화 되어 가고 있다. 이에 따라 카메라에 내장되는 줌 렌즈에 대해서도 소형 경량화 및 저 코스트화가 강력하게 요구되고 있다.
고체 촬상 소자를 이용하는 광학계에서는 촬상 소자의 주기적인 구조에 의하여 발생하는 모아레(moire) 현상을 방지하기 위하여 수정 필터를 사용하기 때문에, 광학계 설계시에 이러한 수정 필터의 두께와 위치 등을 감안하여야 하며, 특히, 상면으로 입사되는 광선의 텔레센트릭(telecentric)성이 설계의 중요한 변수가 된다.
이러한 고체 촬상 소자를 이용하는 종래의 광학계로는 다음과 같은 것들이 있다.
1) 일본 특허 공개 소 56-123512호
2) 일본 특허 공개 평 6-94996호
3) 일본 특허 공개 소 63-292106호
4) 일본 특허 공개 평 5-173071호
종래 기술 중 1)에 개시된 줌 렌즈는 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군으로 이루어지며, 제2 렌즈군이 이동하여 변배를 수행하고 제1 렌즈군이 이동하여 변배에 따른 상점 이동을 보상한다. 그러나 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 광축 상을 이동하여 변배를 수행하기 때문에 줌잉(zooming)시에 전장이 크게 변화되고, 그에 따라 경통 구성이 복잡해지고 줌비 즉, 변배비를 2배 이상으로 구현하기가 어려우며, 특히 소형화가 어려운 단점이 있다.
2)에 개시된 줌 렌즈는 2군 줌 방식에서 변배비를 높이고 렌즈 전체를 컴팩트하게 하기 위하여, 제2 렌즈군의 상측에 부 또는 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 배치하여 변배에 따른 각종 수차를 보정하도록 한 3군 형식의 줌 렌즈이다. 이 줌 렌즈는 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 광축상을 이동하여 변배를 수행하고, 제3 렌즈군는 고정되어 있으나, 전장이 변화되고 변배비가 2배 정도밖에 되지 않는다.
그리고 3)에 개시된 줌 렌즈는 줌잉시에 전장이 변화되지 않는 구조로 이루어지는 광학계로서, 줌잉시에 고정되어 있는 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군으로 이루어지며, 제2 렌즈군과 제3 렌즈군이 줌잉시에 광축상을 이동한다. 이 줌 렌즈는 줌잉시에 제2 렌즈군과 제3 렌즈군이 물체측으로 이동하는 구조로 이루어짐에 따라 광각단에서의 성능 보정을 위해서 전체 광학계의 전장이 길어지게 되어 크기가 커지는 단점이 있다. 따라서 소형화가 어렵다.
4)에 개시된 줌 렌즈는 물체측으로부터 순차적으로 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군으로 이루어지며, 줌잉시에 각 렌즈군이 이동하는 구조이기 때문에 경통 구성이 복잡한 단점이 있다.
그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 촬상 소자를 이용하는 카메라의 촬영 광학계로서 높은 변배비를 가지면서 소형화가 용이한 줌 렌즈를 제공하고자 하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 하는 기술적 과제는 색수차가 양호화게 보정된 우수한 광학 성능을 가지는 줌 렌즈를 제공하기 위한 것이다. 또한, 3.5배 내지 4배 정도의 고변배비를 가지는 줌렌즈를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 줌위치별 구조를 나타낸 도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 수차도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 줌위치별 구조를 나타낸 도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 수차도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 줌위치별 구조를 나타낸 도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 수차도이다.
이러한 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 특징에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하며, 광각단에서 망원단으로의 변배시에 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군은 축소되고 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 간격은 증가되며,,(fW: 광각단에서의 전체 초점 거리, fT: 망원단에서의 전체 초점 거리, DⅡW: 광각단에서 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이의 광축상의 간격)을 만족한다.
본 발명의 제2 특징에 따른 줌렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈, 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈를 포함하며, 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하며, 광각단에서 망원단으로의 변배시에 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군은 축소되고 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 간격은 증가되며,( fW: 광각단에서의 전체 초점 거리, fT: 망원단에서의 전체 초점 거리)를 만족한다.
제2 특징에 따른 줌렌즈는,를 더 만족할 수 있다.
이러한 특징들을 가지는 본 발명에 따른 줌렌즈는,(LII: 제2 렌즈군의 광각단에서 망원단까지의 이동량) 또는(tII:제2 렌즈군의 전체 두께)를 더 만족할 수 있다.
또한, 상기 제1 렌즈군은 적어도 1매의 부의 굴절력을 가지는 렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 제3 렌즈군은 적어도 1매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함할 수 있다.
이외에도, 본 발명에 따른 줌렌즈는, 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 상기 제2 렌즈군과 연동하는 조리개가 위치될 수 있으며, 이 경우 광각단에서의 상기 조리개의 최대 구경과 망원단에서의 상기 조리개의 최대 구경이 서로 다르다.
한편, 상기 제2 렌즈군에서 상기 제1 렌즈 내지 제4 렌즈 중 두개의 렌즈가 접합되어 적어도 한 매의 접합 렌즈를 이룰 수 있으며, 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군은 적어도 1매의 비구면을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
먼저, 촬상 소자를 이용하는 카메라의 촬영 광학계로서 높은 변배비를 가지면서 소형화가 용이한 줌 렌즈를 제공하기 위한 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1, 도 3, 및 도 5에 본 발명의 각 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조가 줌위치별로 도시되어 있다.
첨부한 도 1, 도 3, 및 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로 위치되는 부(N:negative)의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(Ⅰ), 정(P:positive)의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(Ⅱ), 및 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군(Ⅲ)으로 이루어지며, 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제2 렌즈군(Ⅱ) 사이에 제2 렌즈군(Ⅱ)과 연동하는 조리개(A)가 위치되어 있다.
제1 렌즈군(Ⅰ)은 적어도 1매의 부의 굴절력을 가지는 렌즈와 1매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함한다.
제2 렌즈군(Ⅱ)은 물체측으로부터 순서대로 배치되는 정의 굴절력을 가지는 렌즈, 정의 굴절력을 가지는 렌즈, 부의 굴절력을 가지는 렌즈 및 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함한다. 여기서 정의 굴절력을 가지는 렌즈와 부의 굴절력을 가지는 렌즈가 접합될 수 있다. 따라서 제2 렌즈군(Ⅱ)은 적어도 1매의 접합 렌즈를 포함할 수 있다.
제3 렌즈군(Ⅲ)은 적어도 1매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함한다.
여기서, 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제2 렌즈군(Ⅱ)은 적어도 1 매의 비구면을 포함할 수 있다.
이러한 NPP 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈에서는, 도 1, 도 3, 및 도 5에 도시되어 있듯이, 변배시에 각 렌즈군이 광각단에서 망원단으로 이동한다. 이 때, 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제2 렌즈군(Ⅱ)의 간격은 감소하는 방향으로, 제2 렌즈군(Ⅱ)과 제3 렌즈군(Ⅲ)의 간격은 증가하는 방향으로 변배가 이루어진다.
각 렌즈군의 상세한 구조는 이하에 기술되는 제1 실시예 내지 제3 실시예에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
다음에는 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 작용에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 비교적 간단한 구성을 가지면서도 높은 변배비를 가지도록, 제2 렌즈군(Ⅱ)이 광축상을 이동하여 변배를 수행하며, 그에 따라 발생되는 상면 이동을 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제3 렌즈군(Ⅲ)이 이동하여 보상한다.
구체적으로 제1 렌즈군(I) 또는 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제3 렌즈군(Ⅲ)이 비직선적으로 이동하여 변배시에 발생되는 상면 이동을 보상하며, 제1 렌즈군(Ⅰ) 또는 제3 렌즈군(Ⅲ)이 이동하여 변배에 따른 초점 위치 보정 즉, 포커싱(focusing)을수행한다. 따라서 제1 렌즈군(Ⅰ)으로 포커싱을 하는 경우에는 줌잉에 따른 포커싱군의 변동이 없는 잇점이 있으며, 제3 렌즈군(Ⅲ)으로 포커싱을 하는 경우에는 가동군 즉, 이동하는 렌즈군이 작기 때문에 전체 광학계를 소형화하는 것이 용이하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 물체측에 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(I)과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(Ⅱ)을 위치시켜 광각단에서 60˚이상의 넓은 화각을 가지면서 충분한 주변 광량을 확보하도록 하였으며, 특히, 제1 렌즈군(I)에 분산치가 높은 렌즈를 배치하여 배율 색수차가 작게 발생하도록 하여, 고해상도가 만족되게 하였다.
또한, 제3 렌즈군(Ⅲ)에 정의 굴절력을 가지는 볼록한 렌즈를 배치하여 충분히 긴 후초점 거리를 확보하도록 하여, 촬상 소자 등의 결상 매체를 사용하는 경우에 문제되는 텔레센트릭성 즉, 주변상에서 입사되는 광속의 주광선이 촬상 소자에 직각으로 입사되도록 하기 위하여, 출사동 위치를 가능한 결상 매체에서 멀게 하는 것이 가능하도록 하였다.
또한, 제1 렌즈군(I)에 적어도 1매의 부의 굴절력을 가지는 렌즈와 1매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 배치시킨다. 특히, 물체측으로부터 부, 부, 정의 순서로 굴절력을 배치하고, 정의 굴절력을 가지는 렌즈에 분산치가 높은 소재를 사용하여, 3배 이상의 높은 고배율을 가지는 광학계에서도 배율 색수차가 충분하게 보정되도록 하였다. 또한 제1 렌즈군(I)에 비구면을 적절하게 사용하여 왜곡 수차를 최소화시키고 고화소의 촬상 소자용의 결상 광학계로서 적합하도록 충분한 결상 성능을 가지도록 하였다.
또한, 제2 렌즈군(Ⅱ)에 정, 정, 부, 정의 순서로 굴절력을 분산 배치하여 전 화면에 대하여 양호한 광학 성능이 얻어지도록 하였으며, 촬상 소자용에 적합하도록 충분한 결상 성능을 가지도록 하였다.
본 발명과 같이 전체적으로, 부, 정, 정의 구조를 가지는 광학계에서는 제2 렌즈군(Ⅱ)의 굴절력이 강하기 때문에 각 렌즈들의 공기 간격이 광학 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 제2 렌즈군(Ⅱ)에 강한 굴절력을 가지는 정의 렌즈와 부의 렌즈를 접합시켜 공기 간격 및 렌즈의 편심에 따른 성능 변화를 최소화하도록 하였다.
또한, 제2 렌즈군(Ⅱ) 앞에 주밍에 따른 구경을 변경시킬 수 있는 조리개(A)를 위치시켰다. 본 발명에서는 광각단에서의 조리개(A)의 최대 구경과 망원단에서의 조리개(A)의 최대 구경은 서로 다르다. 특히, 광각단에서는 망원단에 비하여 구경이 작은 조리개를 사용하도록 하여 제1 렌즈군(Ⅰ)의 크기가 작아지게 하였다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 조건을 만족한다.
(조건식 1)
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점 거리를 나타내며, fT는 망원단에서의 전체 초점 거리를 나타낸다.
위의 조건식1은 광각단의 초점 거리에 대한 망원단의 초점 거리의 비를 나타낸 것으로, 즉, 변배비에 관한 것이다. 본 발명에 따른 줌렌즈는 조건식 1을 만족함에 따라 3.5배 이상의 높은 고변배비를 가진다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 조건을 더 만족한다.
(조건식 2)
여기서, LII는 제2 렌즈군(Ⅱ)의 광각단에서 망원단까지의 이동량을 나타낸다. 조건식2는 광각단과 망원단에서의 합성 초점 거리에 대한 제2 렌즈군(Ⅱ)의 이동량의 비를 정의한 것이다.
조건식2의 상한값을 초과하는 경우에는 제2 렌즈군(Ⅱ)의 굴절력이 약해져서 광각단에서 망원단까지의 제2 렌즈군(Ⅱ)의 이동량이 커지게 된다. 이에 따라 렌즈 전장이 증대하게 되어 소형화가 어려워진다.
이와는 달리, 조건식2의 하한값을 초과하는 경우에는 제2 렌즈군(Ⅱ)의 굴절력이 강해져서 광각단에서 필요한 후초점거리를 충분하게 확보하는 것이 어려워지며, 망원단에서 구면 수차, 코마 수차, 및 비점 수차의 보정이 어려워진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 조건을 더 만족한다.
(조건식 3)
여기서, DⅡW는 광각단에서 제2 렌즈군(Ⅱ)과 제3 렌즈군(Ⅲ) 사이의 광축상의 간격을 나타낸다.
조건식3은 광각단에서의 전체 초점 거리에 대한 제2 렌즈군(Ⅱ)과 제3 렌즈군(Ⅲ)의 광축상의 간격의 비를 정의한 것이다.
조건식3의 상한값을 초과하는 경우에는 제2 렌즈군(Ⅱ)이 상면에서 보다 멀어진 위치에서 이동하게 되어 광학계의 소형화가 어려워진다. 이와는 달리, 조건식3의 하한값을 초과하는 경우에는 출사동 위치가 상면에 가깝게 되어 텔레센트릭성을 확보하기가 어려워진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 조건을 더 만족한다.
(조건식 4)
여기서, tII은 제2 렌즈군(Ⅱ)의 전체 두께를 나타낸다. 조건식4는 광각단과 망원단에서의 합성 초점 거리에 대한 제2 렌즈군(Ⅱ)의 두께의 비를 정의한 것이다.
조건식4의 상한값을 초과하는 경우에는 광학계 전장 특히, 경통을 카메나 내부에 수납하였을 때의 광학계의 전장이 커지게 되어, 시스템(카메라)의 소형화가 어려워진다.
이와는 달리 조건식4의 하한값을 초과하는 경우에는 제2 렌즈군(Ⅱ)의 굴절력이 강해져서 광각단에서 요구되는 후초점 거리를 충분하게 확보하는 것이 어려워진다.
다음에는 이러한 조건들(조건식1 ∼조건식4)을 만족하도록 구현되는 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 대하여 설명한다.
여기서 f는 초점 거리를 나타내며, ri(i=1∼18)은 렌즈면의 곡률 반경, di(i=1∼18)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 나타내며, nd는 굴절률을, v는 분산치를 나타낸다. 길이를 나타내는 값의 단위는 mm이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 F 넘버(Fno)는 광각단과 망원단 사이에서 2.80∼4.95의 값을 가지고, 초점 거리(f)는 5.50mm ∼20.99㎜의 값을 가지며, 화각(2ω)은 64.19°∼18.02°의 값을 가진다. 특히 중간단에서의 F 넘버(Fno)는 3.65이며, 초점 거리(f)는 13.15mm이고, 화각(2ω)은 28.55°이다.
도 1에 이러한 특성을 가지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있듯이, 제1 렌즈군(Ⅰ)은 부의 굴절력을 가지며 상측면이 오목한 제1 렌즈(1), 정의 굴절력을 가지며 상측면이 오목한 매니스커스 렌즈인 제2 렌즈(2), 및 정의 굴절력을 가지며 상측면이 오목한 매니스커스 렌즈인 제3 렌즈(3)를 포함한다. 제2 렌즈군(Ⅱ)은 정의 굴절력을 가지며 물체측면이 볼록한 제4 렌즈(4), 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제5 렌즈(5), 제5 렌즈(5)와 접합되어 있으며 부의 굴절력을 가지고 양면이 오목한 제6 렌즈(6), 및 정의 굴절력을 가지며 상측면이 볼록한 제7 렌즈(7)를 포함한다. 또한, 제3 렌즈군(Ⅲ)은 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제8 렌즈(8)를 포함한다. 이외에도, 광학 필터(9)가 제8 렌즈(8)의 상측에 배치되어 있다.
표 1에 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.
면번호 곡률반경(r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 분산치(v)
1 76.27300 1.500000 1.6935 53.2
* 2 7.63900 0.720000
3 12.18700 0.800000 1.8340 37.3
4 7.85600 2.430000
5 11.46900 2.070000 1.8467 23.8
6 26.23700 D1
7 ∞ 0.600000
* 8 7.54400 1.970000 1.7308 40.5
9 55.31100 0.100000
10 13.45400 2.000000 1.7433 49.3
11 -32.71700 0.960000 1.8052 25.5
12 5.68800 0.650000
13 34.47600 1.710000 1.6701 47.2
14 -22.28700 D2
15 16.59600 1.850000 1.5168 64.2
16 -63.78500 D3
17 ∞ 2.500000 1.5168 64.2
18 ∞ 2.500000
*는 비구면을 나타내며, 비구면 계수를 위한 식은 다음과 같다.
x : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
y : 광축에 수직 방향으로의 거리
c : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경의 역수(1/R)
K : 코닉(Conic) 상수
A, B, C, D : 비구면 계수
이러한 수학식1에 따라 산출되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 각 비구면의 계수는 다음 표 2와 같으며, 제1 실시예에서는 제1 렌즈군(I)의 제1 렌즈(1)의 상측면과, 제2 렌즈군(Ⅱ)의 제4 렌즈(4)의 물체측면이 비구면이다.
제2면의 비구면계수 제8면의 비구면 계수
K -0.752346 K -0.323295
A -0.861158E-04 A -0.740545E-04
B 0.474180E-06 B -0.278111E-05
C -0.592697E-07 C 0.235849E-06
D 0.428292E-09 D -0.856868E-08
줌잉시 변화되는 제3 렌즈(3)와 조리개(A) 사이의 거리(D1), 제7 렌즈(7)와 제8 렌즈(8) 사이의 거리(D2), 및 제8 렌즈(8)와 광학 필터(9) 사이의 거리(D3) 변화량, 그리고 조리개(A)의 구경 변화량은 다음 표 3과 같다.
면번호 광각단 중간단 망원단
D1 23.146 6.697 2.450
D2 4.872 15.192 25.923
D3 2.403 2.401 2.000
조리개구경 5.7 6.6 6.6
도 2a에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단에서의 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 2b에 망원단에서의 수차 특성이 도시되어 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 F 넘버(Fno)는 광각단과 망원단 사이에서 2.84∼4.84의 값을 가지며, 초점 거리(f)는 5.40mm ∼20.59mm의 값을 가지고, 화각(2ω)은 65.18°∼18.35°의 값을 가진다. 특히 중간단에서의 F넘버(Fno)는 3.55이며, 초점 거리(f)는 12.81mm이고, 화각(2ω)은 29.31°이다.
도 3에 이러한 특성을 가지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있듯이 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조는 제1 실시예와 동일하게 이루어진다.
표 4에 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.
면번호 곡률반경(r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 분산치(v)
1 66.40000 1.400000 1.8061 40.7
* 2 7.20000 0.940000
3 12.78000 0.800000 1.7725 49.6
4 8.14800 1.860000
5 11.33000 2.200000 1.8467 23.8
6 36.18800 D1
7 ∞ 1.000000
* 8 7.19100 1.950000 1.7308 40.5
9 35.00000 0.100000
10 13.12700 2.000000 1.7340 51.1
11 -69.30000 0.700000 1.8052 25.5
12 5.65000 0.700000
13 26.92000 1.770000 1.5688 56.0
14 -17.13000 D2
15 17.13000 1.730000 1.4875 70.4
16 -97.37800 D3
17 ∞ 2.500000 1.5168 64.2
18 ∞ 2.500000
*는 비구면을 나타내며, 제2 실시예에서도 제1 렌즈군(I)의 제1 렌즈(1)의 상측면과, 제2 렌즈군(Ⅱ)의 제4 렌즈(4)의 물체측면이 비구면이다. 비구면의 계수는 다음 표 5와 같다.
제2면의 비구면계수 제8면의 비구면 계수
K -0.773555 K -0.323410
A -0.691738E-04 A -0.789629E-04
B 0.591158E-06 B -0.131500E-05
C -0.581470E-07 C 0.902348E-07
D 0.481081E-09 D -0.363116E-08
줌잉시 변화되는 제3 렌즈(3)와 조리개(A) 사이의 거리(D1), 제7 렌즈(7)와 제8 렌즈(8) 사이의 거리(D2), 및 제8 렌즈(8)와 광학 필터(9) 사이의 거리(D3) 변화량, 그리고 조리개의 구경 변화량은 다음 표 6과 같다.
면번호 광각단 중간단 망원단
D1 23.067 6.792 2.475
D2 4.635 15.146 26.144
D3 3.025 2.732 1.950
조리개구경 5.7 6.8 6.8
도 4a에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단에서의 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 4b에 망원단에서의 수차 특성이 도시되어 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 F 넘버(Fno)는 광각단과 망원단 사이에서 2.85∼4.90의 값을 가지고, 초점 거리(f)는 5.36mm ∼20.43mm의 값을 가지며, 화각(2ω)은 65.60°∼18.49°의 값을 가진다. 특히 중간단에서의 F 넘버(Fno)는 3.61이며, 초점 거리(f)는 12.73mm이고, 화각(2ω)은 29.49°이다.
도 5에 이러한 특성을 가지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 도 5에 도시되어 있듯이 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 구조는 제1 실시예와 동일하게 이루어진다.
표 7에 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.
면번호 곡률반경(r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 분산치(v)
1 65.92000 1.400000 1.8061 40.7
* 2 7.13800 0.950000
3 12.78000 0.800000 1.7725 49.6
4 8.16200 1.900000
5 11.40300 2.170000 1.8467 23.8
6 36.30000 D1
7 ∞ 1.000000
* 8 7.28600 1.940000 1.7308 40.5
9 36.08400 0.290000
10 13.10300 1.870000 1.7340 51.1
11 -67.05900 0.700000 1.8052 25.5
12 5.73000 0.740000
13 26.54000 1.790000 1.5689 56.0
14 -17.30500 D2
15 17.30500 1.760000 1.4875 70.4
16 -97.24000 D3
17 ∞ 2.500000 1.5168 64.2
18 ∞ 2.500000
*는 비구면을 나타내며, 제3 실시예에서도 제1 렌즈군(I)의 제1 렌즈(1)의 상측면과, 제2 렌즈군(Ⅱ)의 제4 렌즈(4)의 물체측면이 비구면이다. 각 비구면의 계수는 다음 표 8과 같다.
제2면의 비구면계수 제8면의 비구면 계수
K -0.750080 K -0.322505
A -0.779962E-04 A -0.785058E-04
B 0.445333E-06 B -0.149917E-05
C -0.525082E-07 C 0.108685E-06
D 0.391223E-09 D -0.421163E-08
줌잉시 변화되는 제3 렌즈(3)와 조리개(A) 사이의 거리(D1), 제7 렌즈(7)와 제8 렌즈(8) 사이의 거리(D2), 및 제8 렌즈(8)와 광학 필터(9) 사이의 거리(D3) 변화량, 그리고 조리개(A)의 구경 변화량은 다음 표 9와 같다.
면번호 광각단 중간단 망원단
D1 23.102 6.738 2.461
D2 4.698 15.154 26.236
D3 2.984 2.788 1.963
조리개구경 5.7 6.7 6.7
도 6a에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단에서의 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 6b에 망원단에서의 수차 특성이 도시되어 있다.
이러한 실시예값으로 구성되는 본 발명의 다수 실시예에 따른 줌 렌즈들은 위에 기술된 조건(조건식1∼조건식4)을 만족하며, 각 조건식의 실시예값은 다음 표 10과 같다.
실시예1 실시예2 실시예3
조건식1 3.82 3.81 3.82
조건식2 1.92 1.94 1.96
조건식3 0.89 0.86 0.86
조건식4 0.69 0.68 0.70
본 발명은 위에 기술된 실시예들에 한정되지 않고 다음에 기술되는 청구 범위 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따라, 비교적 간단한 구성으로 3.5 배 이상의 높은 변배비를 가지는 줌 렌즈를 제공할 수 있다.
특히, 광각에서 사용할 수 있고 CCD 등의 고체 촬상 소자에 적합한 텔레센트릭성을 가지고 색수차가 양호한 높은 광학 성능의 소형 광각 줌 렌즈를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군;
    정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군
    을 포함하며,
    광각단에서 망원단으로의 변배시에 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군은 축소되고 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 간격은 증가되며, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    fW: 광각단에서의 전체 초점 거리
    fT: 망원단에서의 전체 초점 거리
    DⅡW: 광각단에서 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이의 광축상의 간격
  2. 물체측으로부터 순서대로,
    부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군;
    정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈, 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈, 부의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈를 포함하며, 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군
    을 포함하며,
    광각단에서 망원단으로의 변배시에 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군은 축소되고 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 간격은 증가되며, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    fW: 광각단에서의 전체 초점 거리
    fT: 망원단에서의 전체 초점 거리
  3. 제2항에 있어서
    다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 줌렌즈.
    DⅡW: 광각단에서 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이의 광축상의 간격
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 줌렌즈.
    LII: 제2 렌즈군의 광각단에서 망원단까지의 이동량
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서
    다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 줌렌즈.
    tII:제2 렌즈군의 전체 두께
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 제1 렌즈군은 적어도 1매의 부의 굴절력을 가지는 렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함하며,
    상기 제3 렌즈군은 적어도 1매의 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함하는 줌렌즈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 상기 제2 렌즈군과 연동하는 조리개가 위치되며, 광각단에서의 상기 조리개의 최대 구경과 망원단에서의 상기 조리개의최대 구경이 서로 다른 줌렌즈.
  8. 제2항에 있어서
    상기 제2 렌즈군에서 상기 제1 렌즈 내지 제4 렌즈 중 두개의 렌즈가 접합되어 적어도 한 매의 접합 렌즈를 이루는 줌 렌즈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군은 적어도 1매의 비구면을 포함하는 줌 렌즈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 제3 렌즈군은 1매의 렌즈로 이루어지는 줌렌즈.
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