KR100604310B1 - 고배율 줌 렌즈 - Google Patents

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Abstract

고배율 줌 렌즈가 개시되어 있다.
이 개시된 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 1매의 정렌즈로 구성되며, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군 및 제3렌즈군을 광축상에서 이동시킴으로써 변배를 행하고, 제4렌즈군을 이동시켜 변배 중에 발생하는 초점 위치 이동을 보정하며, 제5렌즈군이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 본 발명에서는 고체 촬상 소자를 사용하는 줌 렌즈에서 요구되는 후초점 길이 및 텔레센트릭성을 만족시키면서 소형화된 고배율 줌 렌즈를 제공한다.

Description

고배율 줌 렌즈{High magnification zoom lens}
도 1a 및 도 1b는 일본 특허 2002-156581호에 개시된 줌 렌즈의 변배를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일본 특허 2002-365548호에 개시된 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3(a)(b)(c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 4(a)(b)(c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 6(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 7(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 8(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 9(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 10(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 11(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
본 발명은 줌 렌즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비교적 긴 후초점 거리와 텔레센트릭 특성을 만족시키며, 고변배비 및 소형화를 구현한 줌 렌즈에 관한 것이다.
일반적으로, 스틸 카메라나 비디오 카메라에 채용된 줌 렌즈는 우수한 광학 성능, 고변배비를 가지면서도 소형화가 요구되고 있다. 더욱이, 최근 휴대 정보 단말기(PDA)나 모바일 등의 전자기기의 보급이 증가되면서, 이러한 전자기기에 디지털 카메라나 디지털 비디오 유닛이 내장되는 경우가 많아지고, 이에 따라 카메라의 소형화에 대한 요구가 더욱 증대되고 있다.
일본 특허 2002-156581호에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고, 제3렌즈군의 근방에 개구조리개를 가지며, 제2렌즈군이 제3렌즈군측으로 향하여 단조롭게 이동하고, 제4렌즈군이 제3렌즈군의 근방에 위치하는 장초점 끝위치를 향하여 제5렌즈군 측으로부터 이동하며, 상기 제4렌즈군이 상기 제2렌즈군과 함께 변배 기능을 분담하는 줌 렌즈가 개시되어 있다.
상기와 같은 종래의 줌 렌즈 구조에서는 제2렌즈군과 제4렌즈군을 이동시켜 변배를 하고, 제1렌즈군과 제3렌즈군은 고정되어 있어, 광각단에서의 성능 보정을 위해서는 전체 광학계의 길이가 길어지고 크기가 커진다는 단점이 있다.
또한, 일본 특허 공개 2002-365548호는 도 2를 참조하면, 물체측으로부터 순서대로 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4) 및 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(G5)을 포함하고, 상기 제1 내지 제5 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)을 이동시켜 변배를 행하는 렌즈계에 관한 것이다. 여기서는 렌즈의 구성 매수가 많아 고배율화에 적합하나 소형화에는 부적합하다.
또한, 줌 렌즈에 고체 촬상 소자를 이용하는데, 고체 촬상 소자를 이용한 광학계에서는 촬상 소자의 주기적인 구조에 기인하는 모아레 현상을 방지하기 위해 수정 필터를 사용해야 한다. 그런데, 이러한 필터의 두께와 위치를 감안하여 충분히 긴 후초점 거리가 확보되어야 하며, 특히 상면에 입사하는 광선의 텔레센트릭성 특성이 중요한 인자가 된다. 하지만, 종래의 구조에서는 제5렌즈군(G5)이 변배를 위해 이동되기 때문에 후초점 거리가 길게 확보되기 어려우며, 텔레센트릭성의 구현이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 상대적으로 긴 후초점거리와 텔레센트릭 특성을 만족하는 소형화된 고배율 줌 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고배율 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
상기 제1렌즈군은 1매의 정렌즈로 구성되며, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군 및 제3렌즈군을 광축상에서 이동시킴으로써 변배를 행하고, 제4렌즈군을 이동시켜 변배 중에 발생하는 초점 위치 이동을 보정하며, 제5렌즈군이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
Figure 112004016852101-pat00001
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제5렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
Figure 112004016852101-pat00002
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
상기 제1렌즈군, 제2렌즈군 및 제3렌즈군을 광축상에서 이동시킴으로써 변배를 행하고, 상기 제2렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
Figure 112004016852101-pat00003
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제4렌즈군을 이동시켜 변배 중에 발생하는 초점 위치 이동을 보정하며, 제5렌즈군이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제5렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
<조건식>
Figure 112004016852101-pat00004
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제3렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112004016852101-pat00005
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f3은 제3렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이에 조리개가 구비되고, 상기 조리개는 상기 제3 렌즈군에 연동되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2렌즈군은 물체측으로부터 부의 굴절력을 가진 제1렌즈, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈 및 정의 굴절력을 가진 제3렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3렌즈군은 물체측으로부터 정의 굴절력을 가진 제1렌즈, 정의 굴절력을 가진 제2렌즈 및 부의 굴절력을 가진 제3렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제5렌즈군은 1매의 비구면 렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정 의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
상기 제1 및 제3 렌즈군이 제1렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 단조로운 이동을 하고 제2렌즈군이 이동을 하여, 변배를 행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고배율 줌 렌즈에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 고배율 줌 렌즈는 도 3을 참조하면, 물체측으로부터 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1)과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2)과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4)과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(G5)을 포함한다. 그리고, 상기 제3렌즈군(G3)에 연동되는 조리개(ST)가 구비된다.
상기 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3)은 광축을 따라 단조로운 이동 즉, 선형적인 이동을 하고, 제2렌즈군(G2)은 비직선적으로 이동 가능하며, 변배에 따라 상측으로 볼록한 형태의 곡선 이동을 한다.
상기 제4렌즈군(G4)은 변배를 행함으로써 발생되는 상면이동과 더불어 피사체 위치에 따른 초점 위치 보정을 행한다. 상기 제4렌즈군(G4)은 줌 렌즈 시스템을 소형화하기 위해 한 매의 렌즈로 구성되는 것이 바람직하다. 제5렌즈군(G5)은 결상 매체로서 고체촬상소자를 사용할 때 텔레센트릭성을 구현하는 기능을 한다.
상기 제1렌즈군(G1)은 물체측으로부터 저분산 매질로 된 1매의 정렌즈를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제1부렌즈, 제2부렌즈 및 정렌즈의 3매의 렌즈를 포함한 다. 여기서, 정렌즈는 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 나타내며, 부렌즈는 부의 굴절력을 가지는 렌즈를 나타낸다. 상기 제2부렌즈는 저분산 재질로 구성하여 4-5배 정도의 줌 배율에서도 배율 색수차가 충분히 보정되도록 한다.
그리고, 제3렌즈군(G3)은 전 화면에 대해 양호한 광학성능을 얻도록 굴절력을 분산시키고, 비구면을 구비하여 왜곡 수차를 최소화하며, 고화소 촬상소자용으로 적합하도록 충분한 결상 성능을 갖도록 한다.
상기 제4렌즈군(G4)은 포커싱시 가동군이 적게 나타나도록 1매의 정렌즈를 포함하여 구성된다.
제5렌즈군(G5)은 1매의 정렌즈를 포함하고, 비구면을 적절히 사용함으로써 왜곡수차와 상면만곡을 보정한다.
또한, 본 발명에 따른 줌 렌즈는 다음의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112004016852101-pat00006
Figure 112004016852101-pat00007
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군(G2)의 초점거리를, f3은 제3렌즈군(G3)의 초점거리를 나타 낸다.
상기 수학식 1은 광각단과 망원단에서의 합성 초점거리에 대한 제2렌즈군(G2)의 초점거리의 비를 나타낸 것으로, 상한치를 초과하면 제2렌즈군의 굴절력이 약하게 되어 광학계의 전체 길이가 길어지고, 광각단에서 필요한 후초점 거리를 확보하기 힘들며, 변배시의 수차 변동이 심하게 된다.
역으로, 하한치보다 작은 값을 가지면 제2렌즈군의 부의 굴절력이 강하게 되어 텔레센트릭성이 떨어진다.
다음, 수학식 2는 광각단과 망원단에서의 합성 초점거리에 대한 제3렌즈군(G2)의 초점거리의 비를 나타낸 것으로, 상한치를 초과하면 제3렌즈군의 굴절력이 약하게 되어 광각단에서 망원단까지의 제3렌즈군의 이동량이 커지게 되므로, 줌 렌즈 전체의 길이가 증대된다.
역으로, 하한치보다 작은 값을 가지면 제3렌즈군의 굴절력이 강하게 되어 광각단에서 필요한 후초점거리를 확보하기가 곤란해지며 망원단에서 구면수차, 코마수차, 비점수차의 보정이 어려워진다.
또한, 본 발명에서는 텔레센트릭성을 향상시키기 위해 다음의 조건식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112004016852101-pat00008
여기서, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다. 상기 수학식 3에서 하한치를 초과하면 제5렌즈군이 과도한 굴절력을 가지기 때문에 망원단에서의 텔레센트릭성이 나빠지고, 상한을 초과하면 굴절력이 작아져 광각단에서의 텔레센트릭성이 나빠진다.
본 발명에서는 제1렌즈군과 제3렌즈군, 또는 제1렌즈군 또는 제3렌즈군은 변배시 물체측으로 단조로운 직선 이동을 하고, 제2렌즈군은 상면측으로 볼록의 궤적으로 이동하여 제1렌즈군(G1)의 외경의 소형화 및 렌즈계 전체 길이의 축소 및 변배시의 수차 변동을 제어한다.
또한, 제1렌즈군과 제3렌즈군의 간격이 변배시 일정하게 유지되도록 하여 변배시 가동군의 이동이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 제1렌즈군과 제3렌즈군을 같이 이동시키기 위해 이동 기구를 하나만 구비하면 되기 때문에 장치 구성이 간단해진다.
이밖에, 제3렌즈군만을 직선 이동시켜 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격이 일정하지 않게 될 수도 있다.
제4렌즈군은 한 매의 정렌즈로 구성하여 포커싱을 하도록 하며, 제5렌즈군은 한 매의 정렌즈로 구성하여 경통 구조의 소형화를 구현한다.
본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 소형화를 구현하기 위한 최적화 조건들에 따른 렌즈들을 포함한다.
다음, 본 발명에 따른 줌 렌즈의 여러 가지 실시예들의 구체적인 렌즈 데이터들을 기술한다.
<실시예 1>
이하, f는 렌즈 전체 계의 합성초점거리를, Fno는 F 넘버를, 2ω는 화각을, R은 곡률 반경을, D는 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 각각 나타낸다.
본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈가 도 3에 도시되어 있다. 도 3(a)는 광각단에서의 줌 렌즈를, 도 3(b)는 중간단에서의 줌 렌즈를, 도 3(c)에서는 망원단에서의 줌 렌즈를 각각 나타낸다.
도 3(a)를 참조하면, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3), 제4렌즈군(G4) 및 제5렌즈군(G5)이 배치된다. 상기 제1렌즈군(G1), 제4렌즈군(G4), 제5렌즈군(G5)은 각각 하나의 렌즈로 구성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 제5렌즈군(G5)은 한 매의 비구면 렌즈로 구성된다.
또한, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3)은 한 매의 렌즈 또는 복수개의 렌즈로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제3렌즈군(G3)은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. 도면부호 20은 적외선 필터, 30은 카바글라스를 나타낸다.
상기 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3) 중 적어도 하나가 단조로운 직선 이동을 하고, 상기 제2렌즈군(G2)이 비직선적으로 예를 들어, 상측으로 볼록한 궤적을 그리며 이동하여 변배를 행한다. 그리고, 상기 제4렌즈군(G4)에 의해 상기 변배에 따라 발생되는 상면이동과 피사체 위치에 따른 초점 위치 보정을 행한다.
제5렌즈군(G5)은 촬상소자를 결상 매체로 사용할 때 요구되는 텔레센트릭성을 만족시키도록 한다. 즉, 주변상에서 입사되는 광속의 주광선이 촬상소자에 직각 으로 입사되도록 한다.
여기서, 제1, 제2, 및 제3렌즈군(G1)(G2)(G3)을 이동시켜 변배를 행하고, 제4렌즈군(G4)을 변배 이동에 대응되게 이동시킴으로써 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2) 사이의 간격(D1), 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이의 간격(D2), 제3렌즈군(G3)과 제4렌즈군(G4) 사이의 간격(D3) 및 제4렌즈군(G4)과 제5렌즈군(G5) 사이의 간격(D4)이 가변된다.
상기 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이에 조리개(ST)가 배치되고, 이 조리개(ST)는 제3렌즈군(G3)과 함께 연동된다.
본 발명에 따른 줌 렌즈의 구체적인 렌즈 데이터를 나타내면 다음과 같다.
f : 5.92~17.24~28.48 Fno : 2.89~4.03~5.16 2ω: 64.61~22.97~14.10
곡률 반경(R) 두 께(D) Nd Vd
S1 26.91300 2.570000 1.48749 70.4
S2 -385.24200 D1(가변)
S3 28.43100 0.900000 1.80518 25.5
S4 6.10600 3.180000
S5 -20.20500 0.800000 1.48749 70.4
S6 7.84300 2.620000 1.84666 23.8
S7 53.51100 D2(가변)
ST 무한대 0.500000
S9 9.07400 2.610000 1.58313 59.5
비구면 K : -2.101830 A : -0.273250E-03, B : -0.425896E-05, C : -0.841175E-06, D: 0.131540E-07
S10 -19.27100 0.250000
S11 14.28600 2.080000 1.77250 49.6
S12 -5.14500 0.600000 1.64769 33.8
S13 5.14500 D3(가변)
S14 13.95700 1.660000 1.67003 47.2
S15 37.79100 D4(가변)
S16 -17.70200 1.810000 1.58313 59.5
비구면 K : 0.000000 A : -0.352234E-03 B : 0.504652E-05, C : -0.399563-06 D :0.106903E-07
S17 -9.90700 2.026000
S18 무한대 1.100000 1.51680 64.2
S19 무한대 0.800000
S20 무한대 0.500000 1.51680 64.2
S21 무한대 1.000000
SI 무한대
다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈에서의 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
광각단 중간단 망원단
D1 0.800 12.880 16.308
D2 17.008 4.928 1.500
D3 3.238 10.495 19.365
D4 2.499 3.709 3.197
표 2에서 (D1+D2)가 일정하게 나옴을 알 수 있으며, 이로써 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3) 사이의 간격이 일정하게 유지되면서 변배됨을 알 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
본 발명에 따른 줌 렌즈의 비구면 형상은 광축 방향을 X축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 Y축으로 할 때, 광빔의 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 112004016852101-pat00009
이와 같이 비구면 렌즈를 적절하게 배치하여 줌 렌즈의 제조 단가를 낮추면서 대량으로 양산할 수 있다.
한편, 도 4(a)(b)(c)는 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이고, 도 5(a)(b)(c)는 제1실예에 따른 줌 렌즈의 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<실시예 2>
도 6(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
f : 5.97~17.09~28.70 Fno : 2.88~4.01~5.20, 2ω : 64.07~23.18~14.00
반경 두께 Nd Vd
S1 26.36000 2.620000 1.49700 81.6
S2 -347.388800 D1(가변)
S3 29.96700 0.900000 1.80518 25.5
S4 6.06700 3.230000
S5 -19.18400 0.800000 1.48749 70.4
S6 7.93200 2.850000 1.84666 23.8
S7 62.88500 D2(가변)
ST 무한대 0.500000
S9 8.71200 2.200000 1.58313 59.5
비구면 K :-2.087960, A : -0.297105E-03, B : -0.670691E-05, C : -0.411460E-06 D : -0.164879E-07
S10 -17.02200 0.640000
S11 15.50300 2.100000 1.77250 49.6
S12 -4.92000 0.600000 1.64769 33.8
S13 4.92000 D3(가변)
S14 12.80500 1.670000 1.67003 47.2
S15 30.26700 D4(가변0
S16 -18.77500 1.600000 1.58313 59.5
비구면 K ; 0.000000 A :-0.346608E-03, B : 0.631166E-05 C : -0.478767E-06 D : 0.124369E-07
S17 -10.04800 1.568000
S18 무한대 1.100000 1.51680 64.2
S19 무한대 0.800000
S20 무한대 0.500000 1.51680
S21 무한대 1.000000
SI 무한대
다음은 제2실시예에 따른 줌 렌즈에서의 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
광각단 중간단 망원단
D1 0.800 12.364 15.772
D2 16.472 4.908 1.500
D3 3.280 10.351 19.442
D4 2.538 3.396 2.221
도 7(a)(b)(c)는 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이고, 도 8(a)(b)(c)는 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<실시예 3>
도 9(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이며, 표 5는 구체적인 줌 렌즈의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f : 5.94~16.91~28.51 Fno : 2.86~3.96~5.06 2ω: 64.47~23.44~14.08
반경 두께 Nd Vd
S1 28.06800 2.520000 1.48749 70.4
S2 -454.10000 D1(가변)
S3 29.18800 0.900000 1.80518 25.5
S4 6.35000 3.110000
S5 -21.81000 0.800000 1.48749 70.4
S6 8.02000 2.570000 1.84666 23.8
S7 55.00000 D2(가변)
ST 무한대 0.500000
S9 9.27000 2.800000 1.58313 59.5
비구면 K : -1.867481 A : -0.257419E-03, B : -0.210092E-05, C :-0.123421E-05 D : 0.518916E-07
S10 -22.60000 0.110000
S11 13.09000 2.070000 1.77250 49.6
S12 -5.38000 0.600000 1.64769 33.8
S13 5.17700 D3(가변)
S14 14.09800 1.680000 1.67003 47.2
S15 39.53600 D4(가변)
S16 -22.03000 2.000000 1.58313 59.5
비구면 K : 0.000000 A : -0.321365E-03, B :0.621256E-05, C : -0.425365E-06 D : 0.107997E-07
S17 -10.99000 1.948000
S18 무한대 1.100000 1.51680 64.2
S19 무한대 0.800000
S20 무한대 0.500000 1.51680 64.2
S21 무한대 1.000000
SI 무한대
다음의 표 6은 제3실시예에 따른 줌 렌즈에서의 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다. 제3실시예에서는 변배시 제3렌즈군(G3)이 직선 운동을 한다. 여기서는, 변배시 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3) 사이의 거리가 일정하게 유지되지 않는 경우를 예시하였다.
광각단 중간단 망원단
D1 0.800 13.220 17.122
D2 18.130 5.352 1.500
D3 3.362 10.484 19.354
D4 2.419 3.419 2.803
상기 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 줌 렌즈는 상기 수학식 1, 2 및 3에 따른 조건을 만족하며, 이를 표로 정리하면 다음과 같다.
제1실시예 제2실시예 제3실시예
수학식 1 0.82 0.81 0.88
수학식 2 1.05 1.01 1.07
수학식 3 2.74 2.65 2.71
이상과 같이 본 발명에서는 고배율을 구현하면서 렌즈계 전체 길이를 단축시키고, 후초점 길이를 길게 하기 위해 제2렌즈군과 제3렌즈군의 굴절력을 조절하고, 제1 및 제4 렌즈군을 1매의 렌즈로 구성하여 소형화를 도모하였다. 텔레센트릭을 구현하기 위해 변배 중 제5렌즈군은 고정되고, 정의 굴절력을 가지는 것으로 구성한다.
본 발명에 따른 줌 렌즈는, 정, 부, 정, 정, 정의 5군 줌 렌즈로 구성되고, 제1, 제2, 및 제3 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하며, 제4렌즈군으로 변배 중에 발 생하는 수차를 보정하고, 제5렌즈군의 굴절력을 조절하여 텔레센트릭성을 만족시킨다. 줌 렌즈 광학계에서는 광학계의 굴절력 구성 및 조리개의 위치 선정 등의 기본 구성이 매우 중요하며, 또한 비구면 렌즈를 사용하여 대량생산이 가능하도록 하는 것이 중요하다. 본 발명에서는, 후초점 거리가 상대적으로 길게 되도록 각 렌즈군의 굴절력과 조리개의 위치를 설정함으로써 본 발명에 따른 줌 렌즈는 고변배를 행하면서 렌즈의 매수를 최소화하여 소형화를 구현한다.
특히, 제1렌즈군의 개수를 1매로 구성하여 줌렌즈를 소형화한다. 줌 렌즈의 소형화를 구현함으로써 특히 휴대 정보 단말기나 모바일용 소형 카메라 등에 유동하게 적용할 수 있다.

Claims (23)

  1. 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
    상기 제1렌즈군은 1매의 정렌즈로 구성되며, 변배 중에 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군이 이동하며, 제5렌즈군이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 변배 중에 발생하는 초점 위치 이동을 보정하는 것을 특징 으로 하는 줌 렌즈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00010
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00011
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  5. 물체측으로부터 상측으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
    상기 제1렌즈군, 제2렌즈군 및 제3렌즈군을 광축상에서 이동시킴으로써 변배를 행하고, 상기 제2렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00012
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제4렌즈군을 이동시켜 변배 중에 발생하는 초점 위치 이동을 보정하며, 제5렌즈군이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00013
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점 거리를, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 1매의 정렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    Figure 112004016852101-pat00014
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f3은 제3렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군 사이에 조리개가 구비되고, 상기 조리개는 상기 제3 렌즈군에 연동되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  12. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 물체측으로부터 부의 굴절력을 가진 제1렌즈, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈 및 정의 굴절력을 가진 제3렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  13. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 물체측으로부터 정의 굴절력을 가진 제1렌즈, 정의 굴절력을 가진 제2렌즈 및 부의 굴절력을 가진 제3렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  14. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 1매의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  15. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 1매의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  16. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 1매의 비구면 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  17. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  18. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 렌즈군은 변배시 단조로운 이동을 하고, 제2렌즈군은 곡선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  19. 물체측으로부터 상측으로 배열된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
    상기 제1 및 제3 렌즈군이 제1렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 단조로운 이동을 하고 제2렌즈군이 이동을 하여, 변배를 행하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 줌 렌즈는 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00015
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    Figure 112004016852101-pat00016
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f3은 제3렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  22. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 제5렌즈군은 다음의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112004016852101-pat00017
    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, f5은 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  23. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 1매의 정렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
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