KR100505800B1 - 줌렌즈 및 그것을 사용한 광학장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 줌렌즈는 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛과, 정의 굴절력의 제 2렌즈유닛과, 정의 굴절력의 제 3렌즈유닛으로 이루어진다. 상기 제 2렌즈유닛은 이 유닛의 최대간격을 경계로해서 물체측에 배치된 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛과, 상측에 배치된 제 2렌즈서브유닛으로 이루어진다. 제 1∼제 3렌즈유닛은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 배치되어있다. 제 1렌즈유닛과 제 2렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 작고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛 사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 커지도록 렌즈유닛을 이동시켜서 주우밍을 행한다. 포커싱은 제 2렌즈서브유닛 또는 제 3렌즈서브유닛을 이동시켜서 행한다. 광각단에서 무한원물체에 포커싱이 행하여질때의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛사이의 거리와 광각단에서의 전체시스템의 촛점길이는 소정의 조건을 만족하도록 설정한다.

Description

줌렌즈 및 그것을 사용한 광학장치{ZOOM LENS AND OPTICAL APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 디지틀스틸카메라, 비디오 카메라, 할로겐화은 카메라 등에 사용하기 적합한 줌렌즈에 관한 것으로, 특히 촬영화각의 광각화와 전체길이의 단축화를 도모하고, 휴대성에 뛰어난 줌렌즈에 관한 것이다.
최근 비데오카메라, 디지틀카메라 및 전자스틸카메라와 같은 고체촬상소자를 사용하는 카메라(광학장치)의 고기능화에 따라서, 카메라에 사용되는 광학계의 높은 광학성능과 소형화의 양립이 요구되고 있다.
또, 이러한 종류의 카메라에 있어서는, 렌즈최후부와 촬상소자사이에 저대역필터 및 색보정필터와 같은 여러광학부재를 배치할 필요가 있기때문에, 거기에 사용되는 광학부재는 비교적 긴 백포커스를 가진 렌즈계를 가지는 것이 요구된다. 또 컬러촬상소자를 사용하는 카메라의 경우에는, 거기에 사용되는 광학계는 색섀이딩 (color shading)을 피하기 위해 만족할 만한 상측텔레센트릭특성이 요망되고 있다.
일본국 특개평63-135913호 공보(미국특허공보 제 4,838,666호에 대응) 및 동 특개평7-261083호 공보에는 백포커스와 텔레센트릭특성을 모두 만족하는 부-정-정의 굴절력의 3개의 렌즈유닛으로 이루어진 줌렌즈계가 제안되어있다.
일본국 특개평7-52256호 공보에는 물체측으로부터 순서적으로 부-정-정의 굴절력배열의 3개의 렌즈유닛으로 이루어지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛 사이의 거리는 광각단으로부터 망원단으로의 주우밍시에 증가하도록 한 줌렌즈가 개시되어있다.
미국특허공보 제 5,434,710호의 명세서에는 물체측으로부터 순서대로 부-정-정의 굴절력배열의 3개의 렌즈유닛으로 이루어지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛 사이의 거리가 광각단으로부터 망원단으로서의 주우밍시에 감소하도록 한 줌렌즈가 개시되어있다.
일본국 특개평3-288113호 공보(미국특허공보 제 5,270,863호 공보에 대응)에는 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛은 고정되고, 정의 굴절력의 제 2및 제 3렌즈유닛은 이동하여 변배를 행하는 부-정-정의 굴절력배열의 3개의 렌즈유닛으로 이루어진 줌렌즈를 구비한 광학계가 개시되어있다.
일본국 특개평2000-147381호 공보(미국특허공보 제6,243,213B에 대응) 및 동 특개평 2000-137164호공보 및 미국특허공보 제 4,465,343호 공보에는 부-정-정의 굴절력의 3개의 렌즈유닛으로 이루어지고, 제 2렌즈유닛에 의해 포커싱이 행해지는 줌렌즈가 개시되어 있다.
일본국 특개평 2000-111798호 공보(미국특허공보 제 6,308,011B호에 대응)에는 물체측으로부터 순서적으로 부-정-정의 굴절력배열의 3개의 렌즈유닛으로 이루어진 줌렌즈가 개시되어있다. 이 줌렌즈에 있어서는, 상면측에 필터등을 삽입하기 위해 필요한 길이의 렌즈백의 확보와 고체촬상소자용으로써 필요한 텔레센트릭특성을 동시에 제공하고, 변배비 2이상으로 하면서 전체길이는 가능한한 단축하고 콤팩트한 줌렌즈를 달성하고 있다.
일본국 특개소 60-31110호 공보(미국특허공보 제 4,867,302호에 대응)에는 물체측으로부터 순서대로 부-정-정-정의 굴절력배열의 4개의 렌즈유닛으로 이루어지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛사이의 거리가 광각단으로부터 망원단으로의 주우밍시에 감소하고, 주우밍시에 제 4렌즈유닛은 고정되는 줌렌즈가 개시되어있다.
일본국 특개평 4-14764호 공보(미국특허공보 제 4,687,302호 공보에 대응)에는 부-정-정-정의 굴절력배열의 4개의 렌즈유닛으로 이루어지고, 제 3렌즈유닛에 의해 포커싱이 행해지는 줌렌즈가 개시되어있다.
최근, 고체촬상소자는 많은 수의 화소를 가지며, 특정화상사이즈에 있어서의 화소크기는 오히려 작아지는 경향이 있다. 그 결과, 촬영렌즈는 동일한 크기의 종래의 것이 비해서 더 높은 광학성능을 가지는 것이 요망되고있다.
또, 렌즈계의 후방에 필터 등을 삽입하기 위해 필요한 렌즈백의 확보와, 고체촬상소자용으로써 섀이딩을 적게하기 위하여 필요한 텔레센트릭특성을 동시에 제공하고, 렌즈전체길이를 단축하고 콤팩트한 고변배비의 줌렌즈가 요망되고있다.
예를들면, 일본국 특개평 2000-147381호, 동 2000-137164호 및 미국특허공보 제 4,465,343호 공보에 개시된 3개의 렌즈유닛의 줌렌즈에 있어서는, 상면근처의 전체줌영역에 정의 렌즈유닛이 배치되어있지않아서 텔레센트릭특성을 제공하는데 충분히 긴 사출동(射出瞳)을 확보하기 어렵다. 충분히 긴 사출동을 확보하기 위해서는 제 1유닛의 파워를 이완시킬 필요가 있고, 그 결과 광각단에서의 전체길이는 오히려 길어진다.
일본국 특개소 60-31110호 공보에 개시된 줌렌즈에 있어서는, 렌즈의 수가 많아서, 전체로써의 렌즈계는 오히려 커지는 경향이 있다.
일본국 특개평 4-14764호 공보에 개시된 줌렌즈에 있어서는, 광각단에서 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛 사이의 공기간격이 작아서 광각영역에서 충분히 긴 사출동을 확보하기가 어렵다.
본 발명의 목적은 상기한 종래기술을 고려하여 렌즈수가 작고 우수한 광학성능을 가진 새로운 콤팩트한 줌렌즈를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1양상에 따른 줌렌즈는,
물체측으로부터 상측으로 순서대로, 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛과; 정의 굴절력의 제2렌즈유닛과; 정의 굴절력의 제3렌즈유닛을 구비하고, 상기 제2렌즈유닛은, 이 제2렌즈유닛의 최대 간격만큼 서로 떨어져서 물체측에 배치된 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛과 상측에 배치된 정의 굴절력의 제 2렌즈서브유닛으로 이루어지고,
제 1렌즈유닛과 제 2렌즈유닛 사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 작아지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 커지도록 렌즈유닛을 이동시켜서 주우밍을 행하고, 제 2렌즈서브유닛 또는 제 3렌즈유닛을 이동시켜서 포커싱을 행하고, 광각단에서 무한원물체에 포커싱을 행할때의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 거리를 d2abw라 하고, 광각단에서 전체시스템의 촛점길이를 fw라하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다.
0.2〈d2abw/fw〈1.0
또, 본 발명의 다른 양상의 줌렌즈는,
물체측으로부터 상측으로 순서대로 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛과; 정의 굴절력의 제2유닛과; 정의굴절력의 제3렌즈유닛을 구비하고, 상기 제2렌즈유닛은, 이 제2렌즈유닛의 최대 간격만큼 서로 떨어져서 물체측에 배치된 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛과 상측에 배치된 정의 굴절력의 제 2렌즈서브유닛으로 이루어지고,
제 1렌즈유닛과 제 2렌즈유닛 사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 작아지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛 사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 커지도록 렌즈유닛을 이동시켜서 주우밍을 행하고, 상기 제 2렌즈서브유닛을 이동시켜서 포커싱을 행하고, 망원단에서 제 1렌즈서브유닛으로부터 출사한 빔이 대략 어포컬(afocal)하고, 망원단에서 무한원 물체에 포커싱이 행해질 때의 제 2렌즈서브유닛의 결상배율을 β2bt라하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다.
-0.30〈β2bt〈0.55
다음에, 본 발명의 줌렌즈와 이것을 사용하는 광학장치의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1실시예)
도 1a, 1b 및 1c는 다음에 설명하는 수치실시예에 따른 줌렌즈의 단면도이고, 도 2∼도 4는 수치실시예 1의 줌렌즈의 광각단, 중간의 줌위치 및 망원단에 있어서의 수차를 각각 나타내는 도면이다.
도 5a, 5b 및 5c는 다음에 설명하는 수치실시예 2에 따른 줌렌즈의 단면도, 도 6∼도 8은 수치실시예 2의 줌렌즈의 광각단, 중간위치 및 망원단에서의 수차를 나타내는 도면이다.
도 9a, 9b 및 9c는 다음에 설명하는 수치실시예 3에 따른 줌렌즈의 단면도, 도 10∼도 12는 수치실시예 3의 줌렌즈의 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수차를 각각 나타내는 도면이다.
도 13a, 13b 및 13c는 다음에 설명하는 수치실시예 4에 따른 줌렌즈의 단면도, 도 14 내지 도 16는 수치실시예 4의 줌렌즈의 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수차를 각각 나타내는 도면이다.
도 1, 5, 9 및 13에 도시한 각 수치실시예의 줌렌즈의 단면도에 있어서, 심볼(L1)은 부의 굴절력(굴절력은 촛점길이의 역수임)의 제 1렌즈유닛, 심볼(L2)은 정의 굴절력의 제 2렌즈유닛, 심볼(L3)은 정의 굴절력의 제 3렌즈유닛, 심볼(SP)는 개구조리개, 심볼(IP)은 상면이고, 여기서 CCD 또는 CMOS와 같은 고체촬상소자가 배치되어있다. 심볼(G)은 필터, 색분해프리즘 등에 상당하는 유리블록을 나타낸다.
제 2렌즈유닛(L2)은 상기 제 2렌즈유닛(L2)중에서 가장 큰 공기간격에 의해 서로 간격을 두고 떨어진 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 정의 굴절력의 제 2렌즈서브유닛(L2b)으로 이루어지며, 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 광축방향으로 이동하여 무한원물체로부터 유한거리물체로 포커싱동작을 행한다.
실시예 1의 줌렌즈는 물체쪽으로부터 순서대로 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛(L1), 정의 굴절력의 제 2렌즈유닛(L2) 및 정의 굴절력의 제 3렌즈유닛(L3)이 배열되어 있고, 상기 렌즈유닛을, 광각단에서보다 망원단에서 제 1렌즈유닛(L1)과 제 2렌즈유닛(L2) 사이의 거리가 작아지고, 제 2렌즈유닛(L2)과 제 3렌즈유닛(L3)사이의 거리가 커지도록 이동시켜서 주우밍을 행한다. 그후, 광각단에서 무한원물체에 포커싱이 달성된 경우, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리를 d2abw, 광각단에서의 전체시스템의 촛점길이는 fw라고 하면, 다음의 조건을 만족한다.
0.2〈d2abw/fw〈1.0 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
또, 망원단에서 제 1렌즈서브유닛(L2a)로부터 출사한 빔이 대략 어포컬(afocal)이고, 망원단에서 무한원물체에 포커싱이 달성된 경우 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 결상배율을 β2bt라고 하면 다음의 조건을 만족한다.
-0.30〈β2bt〈0.55 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
여기서, 어포컬이라고 하는 것은 제 1렌즈유닛(L1)과 제 1렌즈서브유닛(L2a)의 합성촛점길이(f12a)가 대략 다음을 만족하는 크기라는 것을 의미한다.
20×fw〈｜f12a｜
실시예 1의 줌렌즈에 있어서는, 정의 굴절력의 제 2렌즈유닛(L2)을 이동시켜서 주된 변배를 행하고, 부의 굴절력의 제 1렌즈유닛(L1)을 대략 왕복이동시켜서 변배에 의한 상점의 이동을 보정한다. 정의 굴절력의 제 3렌즈유닛(L3)은 주우밍 중 고정의 경우 변배에는 기여하지 않는다. 그러나 촬상소자의 소형화의 결과로서 촬영렌즈의 굴절력의 증가를 분담하고, 제 1렌즈유닛 및 제 2렌즈유닛에 의해 형성되는 쇼트줌계의 굴절력을 감소시켜서, 제 1렌즈유닛(L1)을 구성하는 각 렌즈에 있어서의 수차의 발생을 특히 억제하여, 양호한 광학성능을 달성하고 있다. 또, 정의 굴절력의 제 3렌즈유닛(L3)을 필드렌즈로써의 기능을 가지게 함으로써 고체촬상소자 등을 사용하는 촬영장치에 특히 필요한 상측의 텔레센트릭한 결상을 달성하고있다.
또, 포커싱에 관해서는, 소형경량의 제 2렌즈서브유닛(L2b)이 이동되는 소위 인너포커스식이 채용됨으로써, 신속한 포커싱을 용이하게 달성할 수 있다. 또, 렌즈구성의 적절한 설정에 의하여, 포커싱시의 수차변동이 작게되도록 하고있다.
또, 제 3렌즈유닛(L3)은 주우밍 및 포커싱시에 고정해서, 렌즈경통구조를 단순화한다.
실시예 1의 줌렌즈의 모든 수치실시예에 있어서, 제 3렌즈유닛(L3)은 주우밍시에 고정으로하고 있으나, 상기 렌즈유닛을 이동시키는 것도 가능하다. 이것은 렌즈경통구조를 복잡하게 하고 있으나, 주우밍시 수차의 변동을 작게하는 것이 용이하게 된다.
실시예 1에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a) 및 제 2렌즈서브유닛(L2b)는 동일캠상에 위치하고, 제 1렌즈서브유닛(L2a)에 대한 각 물체거리의 차분변화를 주우밍시 제 2렌즈유닛(L2)과 연동하는 작동기에 의해 구동함으로써, 기계적구조의 단순화를 달성하고 있다.
다음에 조건식의 의미에 대해 설명한다.
조건식 (1)에 있어서, 광각단에서 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리(d2abw)는 광각단에서의 촛점길이(fw)에 의해 규격화된다. 조건식 (1)의 상한치를 초과하고, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리를 너무 크게하면, 제 2렌즈서브유닛(L2b)을 구동하기 위한 구동기구의 크기는 크게되어 좋지않다.
조건식 (1)의 하한치를 초과하고, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리가 너무 작으면, 광각단에서의 사출동위치(射出瞳位置)가 너무 짧아지므로, 세이딩(shading)의 영향이 커져서 좋지않다.
조건식 (1)의 수치범위는 다음과 같이 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
0.3〈d2abw/fw〈0.7 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1a)
다음에, 조건식 (2)의 기술적의미를 설명한다.
실시예 1의 줌렌즈에 있어서는, 제 2렌즈유닛(L2)중의 제 2렌즈서브유닛(L2b)에 의해 포커싱이 행해진다. 기계적인 구성을 간단히 설정하고, 또한 포커싱에 의한 여러수차의 변동을 억제하기 위하여 망원단에서의 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 포커스민감도를 적절히 설정한 필요가 있다.
망원단에서의 제 2렌즈서브유닛(L2b)과 제 3렌즈유닛(L3)의 각 결상배율을 β2bt 및 β3t라 하면, 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 포커스민감도는 다음과 같이 표현할 수 있다.
(1- β2bt2)×β3t2
적절한 민감도를 유지하기 위해서는, 망원단에서 제 1렌즈서브유닛(L2a)으로부터 출사한 빔이 대략 어포컬하고, 무한원물체에 포커싱이 달성되는 경우 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 결상배율은 충분히 낮게 되도록 설정되는 것이 필요하다.
조건식 (2)는 상기한 필요조건에 의거한 것이다.
조건식 (2)의 상한치를 초과하고, 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 결상배율이 너무 커지면, 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 포커스민감도는 열화하고, 포커스인출량(let-out량)은 증가한다. 이와같이, 망원영역내의 근거리물체에 포커싱이 이루어질 경우는 제 2렌즈서브유닛(L2b) 및 제 1렌즈서브유닛(L2a)가 간섭하므로, 지근거리를 단축하는 것이 어렵다.
반면에, 조건식 (2)의 하한치를 초과하고, 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 결상배율이 너무 낮아지면, 제 1렌즈서브유닛(L2a)으로부터 출사한 빔은 강한 발산을 나타내고, 포커싱에 의한 상면만곡의 변동이 망원영역에서 증가하여 좋지않다.
조건식 (2)의 수치범위는 다음과 같이 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
-0.10〈β2bt〈0.52 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2a)
상기한 구성에 의해, 본 실시예의 줌렌즈는 본 발명의 초기의 목적을 달성할 수 있다. 그러나, 전체의 변배범위와 전체의 상면에 걸쳐서 높은 광학성능을 얻기 위하여는, 다음의 필요조건중 하나이상을 만족하는 것이 요구된다.
(A-1) 무한원물체에 포커싱이 행해질때 광각단 및 망원단에서 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 각 거리를 d2abw 및 d2abt이라하고, 500×fw의 거리에 있는 물체에 포커싱이 행해질때 광각단 및 망원단에서 제 1렌즈서브유닛(L2a) 및 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 각 거리를 d2abw#f0 및 d2abt#f0라 하면, 다음의 조건이 만족된다.
(d2abt-d2abt#f0)〉(d2abw-d2abw#f0)‥‥‥‥‥‥‥(3)
제 2렌즈서브유닛(L2b)을 포커싱시에 인출할 경우, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 렌즈거리를 적절히 설정하기 위해서는 조건식 (3)이 사용된다. 조건식 (3)을 만족할 수 없으면, 렌즈계 전체로서의 크기는 증가하여 좋지않다.
(A-2) 광각단으로부터 망원단으로 주우밍을 행할시에는 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리는 변화해야한다.
이와 같이 광각단으로부터 망원단으로의 주우밍시에 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리를 변화시킴으로써, 변배에 의한 수차의 변동을 더욱 만족스러운 방법으로 보정하는 것이 가능하다.
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또, 실시예 1에 있어서, 줌렌즈는 3개의 렌즈유닛으로 이루어진 것으로써 간주된다. 그러나, 수치실시예 1, 2 및 3의 줌렌즈의 경우에서와 같이, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리가 주우밍시에 변화하면, 부-정-정-정의 굴절력의 배열로 된 4개의 렌즈유닛으로 이루어진 것으로써 줌렌즈를 간주해도 된다.
(A-3) 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 일체적으로 이동하도록 적응된 조리개(SP)를 구비하여야 한다.
(A-4) 조리개(SP)를 제 1렌즈서브유닛(L2a)의 물체쪽에 배열하여야 한다.
상기한 (A-3) 및 (A-4)는 수차보정을 양호하게 행하면서 앞렌즈직경의 소형화를 달성하기 위한 조건이다.
(A-5) 제 1렌즈유닛(L1)은 비구면을 가진 부의 렌즈요소와 정의 렌즈요소의 2개의 렌즈요소에 의해서만 구성되어야 한다. 이것은 광각영역에 있어서의 왜곡수차를 보정하면서 제 1렌즈유닛의 두께를 줄여서 소형화를 달성하는 것이 용이하게 된다.
(A-6) 제 1렌즈서브유닛(L2a)은 정의 렌즈요소와 부의 렌즈요소를 함께 접합함으로써 형성된 적어도 하나의 접합렌즈를 포함하여야 한다. 축상의 색수차를 보정하기 위해 필요한 정 및 부의 렌즈는 민감도가 높아서, 제조시의 성능의 열화를 방지하기 위하여 그들을 함께 접합하는 것이 필요하다.
(A-7) 제 1렌즈서브유닛(L2a)은 적어도 2개의 정의 렌즈요소를 포함하여야 한다. 이것은 제 1렌즈서브유닛내의 주점을 전방으로 변위시키는 것을 가능하게하여 망원영역내에서 제 1렌즈유닛과의 물리적인 간섭을 방지하는 것을 가능하게한다.
(A-8) 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 단렌즈요소 또는 접합렌즈로 이루어지는 단일의 렌즈성분에 의해서만 구성되어야 한다. 제 2렌즈서브유닛의 렌즈구성을 최소화함으로써 전체시스템의 소형화를 달성하는 것이 용이하게 된다.
(A-9) 제 3렌즈서브유닛을 단렌즈요소에 의해 형성하여야 한다. 제 3렌즈유닛을 최소화함으로써, 광각단에서의 제 2렌즈서브유닛과의 간섭을 방지하고, 소형화를 달성할 수 있다.
(A-10) 주우밍시에 제 3렌즈유닛(L3)을 고정하여야 한다, 이에 의해 기계적으로 간단한 구성의 렌즈경통을 구성할수 있다.
다음에, 수치실시예 1∼4의 줌렌즈의 렌즈구성을 구체적으로 설명한다.
수치실시예 1∼4에 있어서, 제 1렌즈유닛(L1)은 2개의 렌즈, 즉, 물체측에 배치되고 물체측에 볼록면 그리고 상측에 비구면을 나타내는 부의 메니스커스렌즈와 물체측에 볼록면을 나타내는 정의 메니스커스렌즈로 구성되어있다.
수치실시예 1에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)는 정의 렌즈 및, 양면에 볼록면을 가진 정의 렌즈와 양면에 오목면을 가진 부의 렌즈를 접합함으로써 구성된 전체로써 양의 굴절력을 가진 접합렌즈의 3매의 렌즈로 구성된다.
수치실시에 2∼4에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)은 3매의 렌즈, 즉 곡률이 상쪽에서보다 물체쪽에서 더 크고(즉, 그 곡률반경이 더 작고) 양면이 볼록면으로 이루어진 정의 렌즈 및, 양면이 볼록면으로 이루어진 정의 렌즈와 양면이 오목면으로 이루어진 부의 렌즈를 함께 접합함으로써 형성된 전체로써 부의 굴절력을 가진접합렌즈로 이루어져있다.
수치실시예 1∼4에 있어서, 제 2렌즈유닛(L2)의 물체쪽에는 조리개(SP)를 가지고, 조리개(SP)는 주우밍시에 제 2렌즈유닛(L2)과 일체로 이동한다.
수치실시예 1∼4에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)의 접합렌즈의 물체측에 있는 정의 렌즈의 물체쪽은 비구면을 가진다.
수치실시예 1, 2 및 4에 있어서, 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 물체측에 볼록면을 가진 부의 렌즈와 양면에 볼록면을 가진 정의 렌즈를 함께 접합함으로써 형성된 접합렌즈로 구성된다.
수치실시예 3에 있어서, 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 양면이 볼록면인 단일의 정의 렌즈로 구성되어있다.
수치실시예 1∼4에 있어서, 제 3렌즈유닛(L3)은 단일의 정렌즈로 구성되어있다.
수치실시예 3에 있어서, 제 3렌즈유닛(L3)의 정렌즈는 물체측에 비구면을 가진다.
주우밍시에, 수치실시예 1∼4에 있어서, 제 1렌즈유닛(L1)은 왕복타입의 이동궤적으로 이동하고, 광각단 및 망원단에서의 제 1렌즈유닛(L1)의 위치는 대략 동일하며, 중간영역에서 상측에 볼록형상의 궤적으로 이동한다.
수치실시예 1∼4에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a) 및 제 2렌즈서브유닛(L2b)는 주우밍시에 물체측으로 이동한다. 수치실시예 1 및 수치실시예 2에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리는 주우밍시에 광각단으로부터 망원단으로 감소한다. 수치실시예 3에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리는 주우밍시에 먼저 광각단으로부터 망원단으로 증가하고, 그후 감소하며, 상기 거리는 광각단에서보다 망원단에서 약간 크다. 수치실시예 4에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리는 주우밍시에 광각단으로부터 망원단으로 변화하지 않는다.
다음에, 수치실시예 1∼4에서의 데이터를 나타낸다. 이 수치실시예에 있어서, 심볼(i)은 물체측으로부터의 면의 순번을 나타내고, 심볼(Ri)은 각 면의 곡률 반경을 나타내며, 심볼(Di)은 i번째면과 i+1번째 면 사이의 부재의 두께 또는 공기간격을 나타내고, (Ni) 및 (Vi)는 각각 d선에 대한 굴절률과 아베상수를 나타낸다. 상측에 가장 가까운 2개의 면은 수정저역필터, 적외커트필터 등에 상당하는 유리블록(G)으로 이루어져 있다. 광측으로부터 측정하였을 때 높이(H)에서의 광축방향의 변위를 면정점을 기준으로하여 X라고 할때, 비구면의 형상은 다음식으로 표현할 수 있다.
(식 1)
여기에서, R은 곡률반경, K는 원추정수, 그리고 A,B,C,D,E는 비구면계수이다.
또, [e-X]는 [×10-X]를 의미한다.
표 1은 상기 조건식이고, 수치실시예 1∼4에서의 여러수치사이의 관계를 나타낸다.
수치실시예 1
f=6.70∼19.10 Fno=2.88∼5.00 2ω=68.4∼26.8
R1=95.655 D1=1.50 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=5.705 D2=2.18
R3=10.647 D3=2.05 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=31.989 D4=가변
R5=조리개 D5=0.80
*R6=6.035 D6=2.24 N3=1.743300 ν3=49.2
R7=-14.355 D7=0.70 N4=1.674788 ν4=34.4
R8=5.311 D8=0.68
R9=24.834 D9=1.20 N5=1.847000 ν5=23.8
R10=-6224.560 D10=가변
R11=19.837 D11=0.60 N6=1.846659 ν6=23.8
R12=9.564 D12=1.80 N7=1.487490 ν7=70.2
R13=-23.098 D13=가변
R14=16.000 D14=1.65 N8=1.487000 ν8=70.4
R15=-383.541 D15=1.50
R16= ∞ D16=3.10 N9=1.516330 ν9=64.2
R17= ∞
가변간격 ＼ 촛점길이 6.70 12.86 19.10
D4 17.15 5.30 1.12
D10 3.05 2.77 2.50
D13 3.44 11.72 19.99
비구면계수
제 2면: k=1.30000e+00 A=0 B=3.91358e-04 C=2.47171e-07 D=-3.57102e-08
E=4.67101e-10
제 6면: k=6.85202e-03 A=0 B=-2.83480e-04 C=3.66671e-06 D=-1.22280e-06
E=4.61961e-08
수치실시예 2
f=6.75∼17.62 Fno=2.88∼4.90 2ω=68.0∼29.0
R1=48.560 D1=1.50 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=5.255 D2=2.20
R3=9.202 D3=2.14 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=20.208 D4=가변
R5=조리개 D5=0.80
R6=6.781 D6=2.00 N3=1.603112 ν3=60.7
R7=-42.096 D7=0.20
*R8=10.553 D8=2.31 N4=1.740130 ν4=49.2
R9=-7.122 D9=0.70 N5=1.749497 ν5=35.3
R10=4.926 D10=가변
R11=41.969 D11=0.60 N6=1.698947 ν6=30.1
R12=16.946 D12=1.74 N7=1.696797 ν7=55.5
R13=-68.041 D13=가변
R14=18.000 D14=2.00 N8=1.487490 ν8=70.2
R15=-54.148 D15=1.50
R16= ∞ D16=3.23 N9=1.516330 ν9=64.2
R17= ∞
가변간격 ＼ 촛점길이 6.70 12.16 17.62
D4 15.16 5.98 2.46
D10 4.09 3.80 3.55
D13 1.62 8.02 14.39
비구면계수
제 2면: k=-1.06670e+00 A=0 B=4.30431e-04 C=1.54471e-06 D=5.01190e-08
E=-9.58836e-10
제 8면: k=1.19778e+00 A=0 B=-5.99304e-04 C=-8.60711e-06 D=-1.23239e-06
E=4.79022e-08
수치실시예 3
f=4.49∼8.61 Fno=2.88∼4.02 2ω=73.5∼42.5
R1=80.453 D1=1.30 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=3.144 D2=1.39
R3=6.364 D3=2.00 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=22.763 D4=가변
R5=조리개 D5=0.59
R6=5.387 D6=1.84 N3=1.696797 ν3=55.5
R7=-24.511 D7=0.59
*R8=42.292 D8=1.64 N4=1.743300 ν4=49.2
R9=-5.476 D9=0.66 N5=1.698947 ν5=30.1
R10=4.702 D10=가변
R11=16.441 D11=1.94 N6=1.487490 ν6=70.2
R12=-10.475 D12=가변
*R13=13.248 D13=1.50 N7=1.487490 ν7=70.2
R14=-89.455 D14=1.10
R15=∞ D15=2.30 N8=1.516330 ν8=64.2
R16= ∞
가변간격 ＼ 촛점길이 4.49 6.14 8.61
D4 8.32 4.96 1.98
D10 1.99 3.18 2.84
D13 1.59 3.57 7.08
비구면계수
제 2면: k=-1.26671e+00 A=0 B=1.98495e-03 C=1.78263e-05 D=-3.89544e-06
E=1.54685e-07
제 8면: k=6.85202e-03 A=0 B=-1.94477e-03 C=3.27632e-05 D=-3.11268e-05
E=3.51825e-06
제13면: k=0.00000e+00 A=0 B=3.36681e-05 C=8.26694e-06 D=-1.04884e-06
E=3.52403e-08
수치실시예 4
f=6.75∼17.62 Fno=2.88∼4.90 2ω=68.0∼29.0
R1=48.471 D1=1.50 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=5.270 D2=2.21
R3=9.214 D3=2.14 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=20.234 D4=가변
R5=조리개 D5=0.80
R6=6.788 D6=2.00 N3=1.603112 ν3=60.7
R7=-40.782 D7=0.20
*R8=10.555 D8=2.32 N4=1.740130 ν4=49.2
R9=-6.963 D9=0.70 N5=1.749497 ν5=35.3
R10=4.919 D10=4.10
R11=41.659 D11=0.60 N6=1.698947 ν6=30.1
R12=17.413 D12=1.75 N7=1.696797 ν7=55.5
R13=-70.421 D13=가변
R14=18.000 D14=2.00 N8=1.487490 ν8=70.2
R15=-54.405 D15=1.50
R16= ∞ D16=3.23 N9=1.516330 ν9=64.2
R17= ∞
가변간격 ＼ 촛점길이 6.75 12.19 17.62
D4 15.22 6.00 2.46
D13 1.66 7.85 14.04
비구면 계수
제 2면: k=1.04670e+00 A=0 B=4.09984e-04 C=1.40934e-06 D=7.47026e-08
E=-1.55583e-09
제 8면: k=1.18413e+00 A=0 B=-6.00015e-04 C=-8.91980e-06 D=-1.20969e-06
E=4.79022e-08
조건식 수치실시예
1 2 3 4
(1) d2abw/fw 0.46 0.60 0.44 0.61
(2) β2bt 0.13 0.37 -0.04 0.51
(3) d2abt-d2abt#f0 0.04 0.04 0.02 0.05
d2abw-d2abw#f0 0.11 0.17 0.05 0.20
<제 2실시예>도 17a∼17c는 다음에 설명하는 수치실시예 5에 따른 줌렌즈를 나타내는 단면도이다. 도 18∼20은 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수치실시예 5의 줌렌즈의 수차를 나타내는 도면이다.
도 21a∼21c는 다음에 설명하는 수치실시예 6에 따른 줌렌즈를 나타내는 도면이다. 도 22∼24는 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수치실시예 6의 줌렌즈의 수차를 나타내는 도면이다.
도 25a∼25c는 다음에 설명하는 수치실시예 7에 따른 줌렌즈를 나타내는 단면이다. 도 26∼28은 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수치실시예 7의 줌렌즈의 수차를 나타내는 도면이다.
도 29a∼29c는 다음에 설명하는 수치실시예 8에 따른 줌렌즈를 나타내는 단면이다. 도 30∼32는 광각단, 중간줌위치 및 망원단에서의 수치실시예 8의 줌렌즈의 수차를 나타내는 도면이다.
도 17, 21, 25 및 29의 단면도에 나타낸 수치실시예의 각 줌렌즈에 있어서, 동일한 참조부호에 의해 표시된 요소는 실시예 1과 동일한 기능을 가진다. 실시예 2와 실시예 1사이의 가장 큰 차이는 실시예 2에 있어서는 무한원물체로부터 유한거리에 있는 물체로의 포커싱이 제 3렌즈유닛(L3)을 이동시킴으로써 행한다는 것이다.
이러한 방법에 있어서는, 소형경량의 제 3렌즈유닛(L3)을 이동시킴으로써 포커싱을 행하는 소위 리어포커스식(rear focus system)을 채용함으로써, 신속한 포커싱을 용이하게 하고, 렌즈의 구성을 적절히 설정함으로써, 포커싱시의 수차의 변동을 감소시킨다.
주우밍시에 제 3렌즈유닛(L3)을 이동시키는 것도 가능하다. 이것은 주우밍에 있어서 수차변동의 감소를 용이하게 한다.
또, 실시예 1에서와 같이, 광각단에서의 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 공기간격을 d2abw라고 하고, 광각단에서의 전체시스템의 초점길이를 fw라고 하면, 본 실시예의 줌렌즈는 다음의 조건을 만족한다.
0.2〈d2abw/fw〈1.0 ‥‥‥‥‥‥‥(1)
또, 제 2렌즈서브유닛(L2b)과 제 3렌즈유닛(L3)의 각 촛점길이를 f2b 및 f3라고 하면, 본 실시예는 다음의 조건을 만족한다.
f2b〈f3 ‥‥‥‥‥‥‥(4)
조건식 (4)는 제 2렌즈서브유닛(L2b)과 제 3렌즈유닛(L3)사이의 촛점길이의 관계에 관한 것이다. 조건식 (4)에서와 같이 촛점길이(f2b)보다 촛점길이(f3)를 더 크게 설정함으로써, 전체길이가 더욱 감소된 시스템을 용이하게 달성할수있다.
또, (f2b) 및 (f3)가 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1.1〈f3/f2b〈2.0 ‥‥‥‥‥‥‥(5)
(f3)가 조건식 (5)의 상한치를 초과하는 큰 값이고 제 3렌즈유닛(L3)의 굴절력은 너무 약하게 되면, 포커싱시의 제 3렌즈유닛(L3)의 인출량(내보냄량)이 증가하여, 그 결과 전체시스템의 크기가 증가하여 바람직하지 않다. 반면에, (f2b)가 조건식 (5)의 하한치를 초과하는 큰 값이고, 제 2렌즈서브유닛(L2b)의 굴절력이 너무 약하게되면, 주밍시의 사출동의 위치의 변동이 증가하여 바람직하지않다.
다음에, 수치실시예 5∼8의 줌렌즈구성을 구체적으로 설명한다.
수치실시예 5∼8에 있어서, 제 1렌즈유닛(L1)은 물체측으로부터 다음순서로 배열된 2개의 렌즈, 즉 물체측에 볼록면을 그리고 상측에 비구면을 나타내는 부의 메니스커스렌즈와, 물체측에 볼록면을 가진 정의 메니스커스렌즈로 구성되어있다.
수치실시예 5, 6 및 8에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)은 양면에 볼록면을 가진 정렌즈와 양면에 오목면을 가진 부렌즈를 함께 접합함으로써 전체로써 정의 굴절력을 형성하여 구성된 렌즈성분으로 이루어져 있다.
수치실시예 7에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)은 물체측에 볼록면을 가진 단일의 정의 메니스커스렌즈로 이루어져있다.
수치실시예 5∼8에 있어서, 제 1렌즈서브유닛(L2a)의 물체측에는 개구조리개(SP)가 설치되어있고, 이 개구조리개(SP)는 주우밍시에 제 1렌즈서브유닛(L2a)과 일체적으로 이동한다.
수치실시예 5∼8에 있어서, 물체측에 가장 가까운 제 1렌즈서브유닛(L2a)의 면에는 비구면을 배치하고 있다.
수치실시예 5∼8에 있어서, 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 물체측에 볼록면을 가진 부의 렌즈와 양면에 볼록면을 가진 정의 렌즈를 함께 접합함으로써 형성된 렌즈로 구성되어있다.
수치실시예 5∼8에 있어서, 제 3렌즈유닛(L3)은 단일의 정렌즈로 이루어져있다.
수치실시예 6 및 7에 있어서, 제 3렌즈유닛(L3)의 정렌즈의 물체측에서는 비구면을 배치하고있다.
주우밍시에, 제 1렌즈유닛(L1)은 왕복타입의 이동궤적으로 이동하고, 제 1렌즈유닛의 위치는 광각단 및 망원단에서와 대략 동일하며, 상기 유닛은 상측에 볼록한 궤적으로 이동한다.
또, 모든 수치실시예에 있어서, 제 1 렌즈서브유닛(12a) 과 제 2렌즈서브유닛(L2b)은 광각단으로부터 망원단으로의 변배시에 물체측으로 이동한다. 수치실시예 5∼7에 있어서는 제 1렌즈 서브유닛(12a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b) 사이의 거리를 감소시키면서 이동이 행해지고, 수치실시예 8에 있어서는, 제 1 렌즈서브유닛(12a)과 제 2렌즈서브유닛(L2b)사이의 거리를 변화시키지 않고 이동이 행해진다.
다음에 수치실시예 5∼8에서의 데이터를 나타낸다.
또, 표 2는 상기 조건식과 수치실시예 5∼8에 있어서의 여러 수치사이의 관계를 나타낸다.
수치실시예 5
f=6.69∼19.09 Fno=2.88∼5.00 2ω=68.4∼26.8
R1=184.449 D1=1.50 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=5.841 D2=2.190
R3=10.532 D3=2.00 N2=1.846659 ν2=23.8
*R4=32.426 D4=가변
R5=조리개 D5=0.80
*R6=5.862 D6=2.30 N3=1.802380 ν3=40.8
R7=-16.990 D7=0.70 N4=1.713765 ν4=33.3
R8=5.139 D8=가변
R9=11.058 D9=0.60 N5=1.860320 ν5=28.6
R10=6.247 D10=2.15 N6=1.494054 ν6=69.5
R11=-17.178 D11=가변
R12=22.395 D12=1.65 N7=1.487490 ν7=70.2
R13=-69.404 D13=가변
R14=∞ D14=3.10 N8=1.516330 ν8=64.2
R15=∞
가변간격 ＼ 촛점길이 6.69 13.43 19.09
D4 18.17 6.12 2.42
D8 2.52 1.59 2.40
D11 3.13 13.15 21.44
D13 3.00 3.00 3.00
비구면계수
제 2면:
k=-2.13513e+00 A=0 B=8.30712e-04 C=-9.70575e-06 D=7.05621e-08
E=-5.14318e-10
제 4면:
k=0.00000e-00 A=0 B=3.88722e-05 C=-1.01838e-06 D=5.82592e-08
E=-3.53652e-10
제 8면:
k=-2.15316e-01 A=0 B=-1.56419e-04 C=1.37232e-07 D=-3.99679e-07
E=1.44205e-08
수치실시예 6
f=4.49∼8.61 Fno=2.88∼4.06 2ω=73.5∼42.5
R1=19726.824 D1=1.10 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=3.408 D2=1.61
R3=7.398 D3=1.31 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=23.544 D4=가변
R5=조리개 D5=0.59
*R6=4.887 D6=1.41 N3=1.743300 ν3=49.2
R7=-10.712 D7=0.52 N4=1.530098 ν4=51.2
R8=5.082 D8=가변
R9=9.625 D9=0.44
R10=4.010 D10=1.62
R11=-9.603 D11=가변 N5=1.846659 ν5=23.8 *R12=11.040 D12=1.28 N6=1.500524 ν6=62.6
R13=283.406 D13=1.10
R14=∞ D14=2.28 N7=1.487000 ν7=70.4
R15=∞
N8=1.516330 ν8=64.2
가변간격 ＼ 촛점길이 49 6.53 8.61
D4 7.45 3.80 1.89
D10 1.93 1.74 1.55
D13 4.33 7.29 10.26
비구면계수
제 2면:
k=-1.30000e+00 A=0 B=1.21009e-03 C=-6.02818e-06 D=-1.41438e-06
E=8.11980e-08
제 6면:
k=6.85202e-03 A=0 B=-1.11855e-03 C=1.43075e-05 D=-8.93001e-06
E=7.60689e-07
제 14면:
k=0.00000e+00 A=0 B=-5.15160e-04 C=2.60423e-05 D=-2.42357e-06
E=1.05607e-07
수치실시예 7
f=4.49∼8.62 Fno=2.88∼3.96 2ω=73.5∼42.5
R1=43.809 D1=1.10 N1=1.743300 ν1=49.2
*R2=3.388 D2=1.89
R3=7.510 D3=1.40 N2=1.846659 ν2=23.8
R4=15.849 D4=가변
R5=조리개 D5=0.59
*R6=4.225 D6=1.20 N3=1.743300 ν3=49.2
*R7=7.542 D7=가변
R8=15.632 D8=0.60 N4=1.846659 ν4=23.8
R9=4.095 D9=2.88 N5=1.570989 ν5=50.8
R10=-10.469 D10=가변
*R11=16.000 D11=1.11 N6=1.693500 ν6=53.2
R12=96.804 D12=1.10
R13=∞ D13=2.28 N7=1.516330 ν7=64.2
R14=∞
가변간격 ＼ 촛점길이 4.49 6.54 8.62
D4 8.09 4.09 1.98
D7 2.12 1.90 1.68
D10 2.35 5.38 8.42
비구면계수
제 2면:
k=-1.26655e+00 A=0 B=1.36048e-03 C=5.59113e-05 D=-7.31206e-06
E=3.07291e-07
제 6면:
k=-3.69906e+01 A=0 B=2.44272e-03 C=2.46121e-04 D=2.35484e-05
E=1.16948e-06
제 7면:
k=0.00000e+00 A=0 B=4.48079e-03 C=3.41112e-04 D=7.09351e-05
E=5.42141e-06
제 11면:
k=0.00000e+00 A=0 B=-4.18680e-04 C=3.37068e-05 D=-4.97321e-06
E=2.65887e-07
수치실시예 8
f=6.76∼19.09 Fno=2.88∼5.00 2ω=67.8∼26.8
R1=140.621 D1=1.50 N1=1.802380 ν1=40.8
*R2=5.801 D2=2.20
R3=10.507 D3=2.00 N2=1.846659 ν2=23.8
*R4=31.769 D4=가변
R5=조리개 D5=0.80
*R6=5.874 D6=2.41 N3=1.802380 ν3=40.8
R7=-15.021 D7=0.70 N4=1.713765 ν4=32.5
R8=4.991 D8=2.52
R9=11.021 D9=0.60 N5=1.860320 ν5=28.6
R10=6.718 D10=2.15 N6=1.494054 ν6=69.5
R11=-18.053 D11=가변
R12=20.893 D12=1.65 N7=1.487490 ν7=70.2
R13=-111.058 D13=가변
R14=∞ 14=3.10 N8=1.516330 ν8=64.2
R15=∞
가변간격 ＼ 촛점길이 6.76 12.72 19.09
D4 18.17 6.77 2.42
D11 3.23 12.24 21.25
D13 3.00 3.00 3.00
비구면계수
제 2면:
k=-2.07337e+00 A=0 B=8.01568e-04 C=-8.25158e-06 D=8.57719e-08
E=-1.48257e-09
제 4면:
k=0.00000e+00 A=0 B=4.66298e-05 C=-1.38758e-06 D=3.82302e-08
E=4.40160e-10
제 6면:
k=-1.96956e-01 A=0 B=-1.64445e-04 C=3.22940e-07 D=-4.35061e-07
E=1.44205e-08
조건식 수치실시예
5 6 7 8
(1) dabw/fw 0.46 0.28 0.47 0.37
(4) f2b 20.9 18.4 23.4 19.8
f3 34.9 23.6 27.5 36.2
(5) f3/f2b 1.67 1.28 1.18 1.83
(제 3실시예)
다음에, 촬영광학계로써 실시예 1 및 2에 따른 줌렌즈를 사용하는 디지틀카메라의 실시예를 도 33을 참조해서 설명한다.
도 33에 있어서, (10)은 카메라본체, (11)은 상기한 실시예 1 및 2에 따른 줌렌즈에 의해 형성된 촬영광학계, (12)는 카메라본체에 설치된 빌트인 플래쉬, (13)은 외부식 파인더, (14)는 셔터버튼이다.
촬영광학계(11)에 있어서, 피사체의 상이 고체촬상소자(도시하지 않음)에 형성되고, 전기적인 정보로써 기록된다.
이와같이 디지틀카메라와 같은 광학장치에 본 발명을 적용함으로써, 고광학성능을 가진 소형의 광학장치를 실현할수있다.
상기한 실시예에 따르면, 적은 매수의 렌즈로 이루어지고, 우수한 광학 성능을 가진 콤팩트한 줌렌즈와 이것을 사용한 광학장치를 실현할수있다.
특히, 부-정-정의 굴절력배열의 3매의 렌즈유닛을 가진 줌렌즈에 있어서, 각 렌즈유닛의 렌즈구성, 비구면을 사용할때의 그 위치, 주밍시의 렌즈유닛의 이동방법 및 포커싱방법을 최적으로 설정해서 전체 시스템의 렌즈수를 감소시켜 전체길이를 저감하고, 거의 3의 변배비를 가지며, 밝고 고광학성능을 가지고, 디지틀스틸카메라, 비데오카메라 등에 적합한 줌렌즈와 그것을 사용하는 광학장치를 실현할 수있다.
도 1a, 1b 및 1c는 수치실시예 1에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 2는 수치실시예 1의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 3은 수치실시예 1의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 4는 수치실시예 1의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 5a, 5b 및 5c는 수치실시예 2에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 6은 수치실시예 2의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 7은 수치실시예 2의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 8은 수치실시예 2의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 9a, 9b 및 9c는 수치실시예 3에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 10은 수치실시예 3의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 11은 수치실시예 3의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 12은 수치실시예 3의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 13a, 13b 및 13c는 수치실시예 4에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 14는 수치실시예 4의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 15는 수치실시예 4의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 16는 수치실시예 4의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 17a, 17b 및 17c는 수치실시예 5에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 18은 수치실시예 5의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 19는 수치실시예 5의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 20는 수치실시예 5의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 21a, 21b 및 21c는 수치실시예 6에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 22는 수치실시예 6의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 23은 수치실시예 6의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 24는 수치실시예 6의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 25a, 25b 및 25c는 수치실시예 7에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 26은 수치실시예 7의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 27은 수치실시예 7의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 28은 수치실시예 7의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 29a, 29b 및 29c는 수치실시예 8에 따른 줌렌즈의 단면도.
도 30은 수치실시예 8의 줌렌즈의 광각단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 31은 수치실시예 8의 줌렌즈의 중간줌위치에서의 수차를 나타내는 도면.
도 32은 수치실시예 8의 줌렌즈의 망원단에서의 수차를 나타내는 도면.
도 33은 디지틀카메라를 나타내는 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
L1: 제 1렌즈유닛 L2: 제 2렌즈유닛
L3: 제 3렌즈유닛 L2a: 제 1렌즈서브유닛
L2b: 제 2렌즈서브유닛 SP: 조리개
IP: 상면 d: d선
g: g선

Claims (31)

  1. 물체측으로부터 상측으로 순서대로,
    부의 굴절력의 제 1렌즈유닛과;
    정의 굴절력의 제 2렌즈유닛과;
    정의 굴절력의 제 3렌즈유닛을 구비하고,
    상기 제 2렌즈유닛은, 이 제 2렌즈유닛의 최대 간격만큼 서로 떨어져서 물체측에 배치된 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛과 상측에 배치된 정의 굴절력의 제 2렌즈서브유닛으로 이루어진 줌렌즈로서,
    제 1렌즈유닛과 제 2렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 작고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 커지도록 렌즈유닛을 이동시켜서 주우밍이 행해지고,
    제 2렌즈서브유닛 또는 제 3렌즈유닛을 이동시켜서 포커싱이 행해지며,
    광각단에서 무한원물체에 포커싱이 행해질때 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 거리를 d2abw, 그리고 광각단에서 전체시스템의 촛점길이를 fw라고 하면, 다음의 조건을 만족하는것을 특징으로하는 줌렌즈.
    0.2〈d2abw/fw〈1.0
  2. 제 1항에 있어서, 제 1렌즈유닛과 제 1렌즈서브유닛의 합성촛점길이를 f12a라하고, 광각단에서의 전체시스템의 촛점길이를 fw라 하면,
    20×fw〈｜f12a｜
    이 되는 조건을 만족하고,
    망원단에서 무한원물체에 포커싱이 행해질때 제 2렌즈서브유닛의 결상배율을 β2bt라하면, 다음조건을 만족하는것을 특징으로하는 줌렌즈.
    -0.30〈β2bt〈0.55
  3. 제 1항에 있어서, 무한원물체에 포커싱이 행해질때 광각단 및 망원단에서의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 각 거리를 d2abw 및 d2abt라하고, 500×fw의 거리에 있는 물체에 포커싱이 행해질때 광각단 및 망원단에서의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 각 거리를 d2abw#f0 및 d2abt#f0라 하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (d2abt-d2abt#f0)〉(d2abw-d2abw#f0)
  4. 제 1항에 있어서, 광각단으로부터 망원단으로 주우밍을 행할때, 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛사이의 거리가 변화하는것을 특징으로하는 줌렌즈.
  5. 제 1항에 있어서, 주우밍시에 제 1렌즈서브유닛과 일체적으로 이동하도록 적응된 개구조리개를 또 구비한 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 개구조리개는 제 1렌즈서브유닛의 물체측에 배치된 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈유닛은 비구면을 가진 부렌즈요소와 정렌즈요소로 이루어진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈서브유닛은 정렌즈요소와 부렌즈요소를 함께 접합해서 형성된 적어도 하나의 접합렌즈를 가진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈서브유닛은 적어도 2개의 정렌즈요소를 가진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 단일의 렌즈성분으로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 단렌즈요소로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 접합렌즈로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제 3렌즈유닛은 단렌즈요소로 이루어진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 제 3렌즈유닛은 주우밍을 위해 이동하지않는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛과 제 3렌즈유닛의 각 촛점길이를 f2b 및 f3라 하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
    f2b〈f3
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛과 제 3렌즈유닛의 각 촛점길이를 f2b 및 f3라 하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
    1.1〈f3/f2b〈2.0
  17. 물체측으로부터 상측으로 순서대로,
    부의 굴절력의 제 1렌즈유닛과;
    정의 굴절력의 제2렌즈유닛과;
    정의 굴절력의 제3렌즈유닛을 구비하고,
    상기 제2렌즈유닛은, 이 제 2렌즈유닛의 최대간격만큼 서로 떨어져서 물체측에 배치된 정의 굴절력의 제 1렌즈서브유닛과 상측에 배치된 정의 굴절력의 제 2렌즈서브유닛으로 이루어진 줌렌즈로서,
    제 1렌즈유닛과 제 2렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 작아지고, 제 2렌즈유닛과 제 3렌즈유닛사이의 거리가 광각단에서보다 망원단에서 더 커지도록 렌즈유닛을 이동시켜서 주우밍을 행하고,
    상기 제 2렌즈서브유닛을 이동시켜서 포커싱을 행하며,
    제 1렌즈유닛과 제 1렌즈서브유닛의 합성촛점길이를 f12a라 하고, 광각단에서의 전체시스템의 촛점길이를 fw라 하면,
    20×fw〈｜f12a｜
    이 되는 조건을 만족하고
    망원단에서 무한원 물체에 포커싱이 행해질 때의 제 2렌즈서브유닛의 결상배율을 β2bt라 하면, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
    -0.30〈β2bt〈0.55
  18. 제 17항에 있어서, 무한원물체에 포커싱이 행해질때 광각단 및 망원단에서의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 각 거리를 d2abw 및 d2abt라하고, 500×fw의 거리에 있는 물체에 포커싱이 행하여질때 광각단 및 망원단에서의 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 각 거리를 d2abw#f0 및 d2abt#f0라 하면, 다음 조건을 만족하는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
    (d2abt-d2abt#f0)〉(d2abw-d2abw#f0)
  19. 제 17항에 있어서, 광각단으로부터 망원단으로 주우밍을 행할때, 제 1렌즈서브유닛과 제 2렌즈서브유닛 사이의 거리가 변화하는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  20. 제 17항에 있어서, 주우밍시에 제 1렌즈서브유닛과 일체로 이동하도록 적응된 개구조리개를 또 구비한것을 특징으로하는 줌렌즈.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 개구조리개는 제 1렌즈서브유닛의 물체측에 배치된것을 특징으로하는 줌렌즈.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 제 1렌즈유닛은 비구면을 가진 부렌즈요소와 정렌즈요소로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 제 1렌즈서브유닛은 정렌즈요소와 부렌즈요소를 함께 접합해서 형성된 적어도 하나의 접합렌즈를 가진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 제 1렌즈서브유닛은 적어도 2개의 정렌즈요소를 가진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 단일의 렌즈성분으로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 단렌즈요소로 이루어진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 제 2렌즈서브유닛은 접합렌즈로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  28. 제 17항에 있어서, 상기 제 3렌즈유닛은 단렌즈요소로 이루어진것을 특징으로하는 줌렌즈.
  29. 제 17항에 있어서, 상기 제 3렌즈유닛은 주우밍을 위해 이동하지 않는 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  30. 제 1항에 기재된 줌렌즈와 상기 줌렌즈에 의해 형성된 상을 수상하는 고체촬상소자로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
  31. 제 17항에 기재된 줌렌즈와 상기 줌렌즈에 의해 형성된 상을 수상하는 고체촬상소자로 이루어진 것을 특징으로하는 줌렌즈.
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