KR100882621B1

KR100882621B1 - 줌 렌즈

Info

Publication number: KR100882621B1
Application number: KR1020060115640A
Authority: KR
Inventors: 정진명
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2009-02-06
Also published as: US20080117529A1; JP2008129608A; KR20080046328A; US7548380B2

Abstract

줌 렌즈가 제공된다. 본 발명의 줌 렌즈는 물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하는 부 렌즈를 포함하여 이루어지는 제1렌즈군과, 상면측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하고 한 면이 비구면으로 구성된 정 렌즈를 포함하여 이루어지는 제2렌즈군을 포함하며, -4<f1/Zr<-0.5 (단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, Zr은 망원단에서의 전체 초점거리를 광각단에서의 전체 초점거리로 나눈 값)식을 만족한다. 본 발명에 의하면 2군으로 구성된 줌 렌즈를 제공함으로써, 소형화를 구현하면서도 수차특성이 양호하고, 양산성이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

줌 렌즈, 수차, 초점거리, 비구면, 구면수차, 광각단, 망원단.

Description

줌 렌즈 {Zoom lens}

도 1은 종래 줌 렌즈의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈의 줌 동작을 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 수차 그래프이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 수차 그래프이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 수차 그래프이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 수차 그래프이다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 수차 그래프이다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 수차 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 제1렌즈군 200 제2렌즈군

110 제1렌즈 120 제2렌즈

210 제3렌즈 220 제4렌즈

230 제5렌즈 240 제6렌즈

본 발명은 줌 렌즈에 관한 것이다.

최근 휴대전화기나 이동통신단말기에 CCD 또는 CMOS와 같은 고체 촬상소자를 이용한 콤팩트한 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라가 내장되고 있다. 이러한 촬상소자는 소형화되는 추세이고, 이에 따라 촬상소자에 구비되는 줌 렌즈에 대해서도 소형화가 요구되고 있다.

도 1은 종래 줌 렌즈를 보여주는 도면이다. 도 1에는 3개의 렌즈군으로 구성된 줌 렌즈가 도시되어 있다. 즉, 제1렌즈군(1)과, 제2렌즈군(2)과, 제3렌즈군(3)으로 이루어진 줌 렌즈이다. 도 1에서 각 군의 렌즈군이 구동되면서 광각단(wide단)부터 망원단(tele단)까지 구현된다.

그러나, 도 1에서 보는 바와 같이, 종래 줌 렌즈의 구성은 3군 이상의 렌즈군으로 구성됨으로써, 소형화에 한계가 있고, 기구적으로 광학 괘적을 보정하기 어렵다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소형화를 구현하면서, 수차특성이 양호하고, 양산성이 개선된 줌 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 줌 렌즈는 물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하는 부 렌즈를 포함하여 이루어지는 제1렌즈군과, 상면측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하고 한 면이 비구면으로 구성된 정 렌즈를 포함하여 이루어지는 제2렌즈군을 포함하며, -4<f1/Zr<-0.5 (단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, Zr은 망원단에서의 전체 초점거리를 광각단에서의 전체 초점거리로 나눈 값)식을 만족한다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈의 줌 동작을 보여주는 도면이다. 본 발명에서 줌 렌즈는 제1렌즈군(100)과 제2렌즈군(200)으로 이루어진다. 도 2 (a) 는 광각단에서의 줌 렌즈의 모습이고, 도 2 (b)는 표준단에서의 줌 렌즈의 모습이고, 도 2 (c)는 망원단에서의 줌 렌즈의 모습이다. 본 발명에서는 제1렌즈군(100)과 제2렌즈군(200) 사이의 간격이 변화됨에 따라 변배가 행해진다.

제1렌즈군(100)은 물체측에 위치하며, 물체측으로 볼록한 면이 향하는 부 렌즈를 포함하여 이루어진다. 도 2에서 제1렌즈군(100)은 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120)를 포함하며, 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120)가 위치한다. 제1렌즈(110)는 볼록면이 물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고, 제2렌즈(120)는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖는다. 제1렌즈군(100)은 전체적으로 음의 굴절력을 갖는다.

제2렌즈군(200)은 상면측에 위치하며, 물체측으로 볼록한 면이 향하고 적어도 한 면이 비구면으로 구성된 정 렌즈를 포함하여 이루어진다. 도 2에서 제2렌즈군(200)은 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 제3렌즈(210), 제4렌즈(220), 제5렌즈(230), 제6렌즈(240)가 위치한다. 제3렌즈(210) 및 제4렌즈(220)는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고, 제5렌즈(230)는 상면측에 오목면을 가지며 음의 굴절력을 갖고, 제6렌즈(240)는 물체측에 볼록면이 위치하며 양의 굴절력을 갖는다. 제2렌즈군(200)은 전체적으로 양의 굴절력을 갖는다.

본 발명에서는 실시예로서 제1실시예 및 제2실시예를 제안한다. 각 실시예의 조건식은 다음 [표 1]과 같다.

[표 1]

특허조건식	실시예 1	실시예 2
f1/Zr	-2.98	-1.98
f2/Zr	1.95	2.10
f1/ft	-0.61	-0.40
f2/ft	0.40	0.42
f1/fw	-1.60	-1.03
f2/fw	1.04	1.10
fw/ttlw	0.30	0.30
f1/ttlw	-0.48	-0.30
fw/ttlt	0.29	0.29
ft/ttlt	0.78	0.76
f1/ttlt	-0.47	-0.30
ft/ttlw	0.79	0.77

[표 1]에서 Zr은 망원단에서의 전체 초점거리를 광각단에서의 전체 초점거리로 나눈 값, f1은 제1렌즈군 초점거리, f2는 제2렌즈군 초점거리, ft는 망원단 초점거리, fw는 광각단 초점거리, ttlw는 광각단 전장, ttlt는 망원단 전장을 나타낸다.

제1실시예에서 줌 파라미터의 값은 [표 2]에 나타나 있다.

[표 2]

줌 파라미터	광각	표준	망원
a	5.6979	2.5274	0.6000
b	2.9713	5.0005	8.2743
초점거리	4.9222	8.0152	12.9703
밝기	3.0845	3.9495	5.3461

[표 2] 에서 a는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(210) 사이의 거리를 나타내며, b는 제6렌즈(240)와 상면사이의 거리를 나타낸다.

[표 3]

	곡률반경	두께	굴절률
물체측	infinity	infinity
1	11.57847	0.300000	793314.444664
2	2.77101	0.700000
3	4.50126	0.917985	806105.407344
4	7.91348	a	A-1 ASP
조리개	infinity	0.114229
6	3.12173	0.909822	750251.5055310
7	35.59227	0.551259
8	4.25865	0.924270	589129.612526
9	-190.61199	0.160041	A-2 ASP
10	-19.37602	1.000000	847000.238000
11	2.49259	1.498437
12	6.10364	0.826050	585000.300000
13	60.79809	b	A-3 ASP
상면측	infinity

[표 3]은 줌 렌즈를 구성하는 요소들의 수치 데이터를 나타낸다. [표 3]에서 곡률반경은 광학면의 곡률반경을 나타내고, 두께는 광학면의 두께를 나타내며, 곡률반경과 광학면의 단위는 mm이다. 또한 세로축의 번호는 물체측으로부터 상면측 방향으로 차례대로 표시한 것이다. A-1 ASP, A-2 ASP, A-3 ASP는 다음 [표 4]에 기재된 각 비구면의 곡률을 나타낸다.

본 발명에서 비구면 정의식은 다음과 같다.

(1)

(이때, z는 광학면의 정점으로부터 광축에 따른 거리, Y는 광축에 수직한 방향으로의 거리, c는 광학면의 정점에서의 곡률, K는 코닉 계수(conic coefficient), A, B, C, D는 비구면 계수)

비구면 정의식은 제1실시예와 제2실시예에서 동일하게 사용된다.

다음 [표 4]는 각 비구면에 대한 비구면 계수들 수치를 나타낸다.

[표 4]

	곡률	K	A	B	C	D
A-1	0.12636663	-3.083802	-1.90225E-03	-4.35182E-05	-1.90147E-05	-6.43750E-06
A-2	-0.00524626	-254633.1192	1.31178E-02	2.95006E-03	-2.82003E-04	3.25609E-04
A-3	0.01644788	-23.108719	3.97106E-06	-2.55420E-04	3.53151E-05	0.00000E+00

[표 4]에서 A-1, A-2, A-3는 면 번호를 나타낸다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 수차 그래프이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 수차 그래프이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 수차 그래프이다.
도 3 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 3 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 3 (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각단에서의 코마수차(coma)이다.
도 5 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 5 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 5 (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 표준단에서의 코마수차(coma)이다.
도 7 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 7 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 7 (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 망원단에서의 코마수차(coma)이다.
도 3 내지 도 8의 수차 그래프에서 종측 구면수차는 RGB(Red, Green, Blue)에 따른 수차 특성이 도시되어 있고, 비점수차는 탄젠셜(Tangential) 및 새지털(Sagittal)에 따라 수차 특성이 도시되어 있으며, 코마수차는 파장(X, Y, Z)에 따른 탄젠셜 및 새지털에서의 수차특성이 도시되어 있다.

다음, 제2실시예에서 줌 파라미터의 값은 [표 5]에 나타나 있다.

[표 5]

줌 파라미터	광각	표준	망원
a	5.5493	2.4224	0.6125
b	4.1111	6.1492	9.4606
초점거리	4.9032	8.0930	12.9802
밝기	3.0067	3.8503	5.1482

[표 5]에서 a는 제2렌즈(120)와 제3렌즈(210) 사이의 거리를 나타내며, b는 제6렌즈(240)와 상면사이의 거리를 나타낸다.

다음에 도시된 [표 6]은 줌 렌즈를 구성하는 요소들의 수치 데이터를 나타낸 다.

[표 6]

	곡률반경	두께	굴절률
물체측	infinity	infinity
1	infinity	0.000000
2	infinity	-0.000000
3	9.99736	0.300000	824864.386450
4	2.88784	0.655
5	3.87345	0.891898	806105.407344
6	5.40037	a	A-1 ASP
조리개	infinity	0.100000
8	3.30305	0.974278	819284.395314
9	33.73120	0.053491
10	4.17984	0.914711	589129.612526
11	-107.26170	0.100000	A-2 ASP
12	-36.41538	1.000000	847000.238000
13	2.18718	1.175061
14	5.89869	0.810269	732041.510566
15	110.27889	b

[표 6] 에서 곡률반경은 광학면의 곡률반경을 나타내고, 두께는 광학면의 두께를 나타내며, 곡률반경과 광학면의 단위는 mm이다. 또한 세로축의 번호는 물체측으로부터 상면측 방향으로 차례대로 표시한 것이다. A-1 ASP, A-2 ASP는 다음 [표 7] 에 기재된 각 비구면의 곡률을 나타낸다.

다음 [표 7]는 각 비구면에 대한 비구면 계수들 수치를 나타낸다.

[표 7]

	곡률	K	A	B	C	D
A-1	0.18517258	-1.189240	-1.00045E-03	2.28423E-05	-3.75177E-05	0.00000E+00
A-2	-0.00932299	-78254.66469	6.03307E-03	1.89866E-03	-2.16083E-04	7.11715E-05

[표 7]에서 A-1, A-2는 면 번호를 나타낸다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 수차 그래프이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 수차 그래프이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 수차 그래프이다.
도 9 (a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 9 (b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 9 (c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 광각단에서의 코마수차(coma)이다.
도 11 (a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 11 (b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 11 (c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 표준단에서의 코마수차(coma)이다.
도 13 (a)는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 종측 구면수차(longitudinal spherical aberration)이고, 도 13 (b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 비점수차(astigmatic aberration)이고, 도 13 (c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 왜곡수차(distortion)이다. 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원단에서의 코마수차(coma)이다.
도 9 내지 도 14의 수차 그래프에서 종측 구면수차는 RGB(Red, Green, Blue)에 따른 수차 특성이 도시되어 있고, 비점수차는 탄젠셜(Tangential) 및 새지털(Sagittal)에 따라 수차 특성이 도시되어 있으며, 코마수차는 파장(X, Y, Z)에 따른 탄젠셜 및 새지털에서의 수차특성이 도시되어 있다.

이러한 실시예들을 통하여 본 발명의 줌 렌즈는 다음 식을 만족하는 것이 J람직하다.

-4<f1/Zr<-0.5 (2)

(단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, Zr은 망원단에서의 전체 초점거리를 광각단에서의 전체 초점거리로 나눈 값)

-0.3<f1/ttlw<-0.15 (3)

(단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, ttlw는 광각단의 전장)

상기 식 (2), 식 (3)에서 상한을 넘게 되면 제1렌즈군(100)의 파워가 커지므로 코마가 발생하는 등의 성능의 열화가 발생하며, 또한 민감도가 높아져서 생산성에 문제가 생긴다. 또한 하한을 넘게 되면 수차성능은 좋아질 수 있으나 슬림(Slim)화에 장애가 되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 식 (2), 식(3)에 규정한 수치 이내로 줌 렌즈를 설계하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실 시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 2군으로 구성된 줌 렌즈를 제공함으로써, 소형화를 구현하면서도 수차특성이 양호하고, 양산성이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

Claims

물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하는 부 렌즈를 포함하여 이루어지는 제1렌즈군과,

상면측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하고 한 면이 비구면으로 구성된 정 렌즈를 포함하여 이루어지는 제2렌즈군

을 포함하며,

-4<f1/Zr<-0.5

(단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, Zr은 망원단에서의 전체 초점거리를 광각단에서의 전체 초점거리로 나눈 값)

식을 만족하는 것인 줌 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 제1렌즈군은 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 위치하는 제1렌즈와 제2렌즈로 이루어지며, 제1렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고, 제2렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖는 것인 줌 렌즈.
제2항에 있어서,

상기 제2렌즈군은 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 위치하는 제3 렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈로 이루어지며, 제3렌즈 및 제4렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고, 제5렌즈는 상면측에 오목면이 위치하며 음의 굴절력을 갖고, 제6렌즈는 물체측에 볼록면이 위치하며 양의 굴절력을 갖는 것인 줌 렌즈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격이 변화됨에 따라 변배가 행해지는 것인 줌렌즈.
물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하는 부 렌즈를 포함하여 이루어지는 제1렌즈군과,

상면측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고 있으며, 물체측으로 볼록한 면이 향하고 한 면이 비구면으로 구성된 정 렌즈를 포함하여 이루어지는 제2렌즈군

을 포함하며,

-0.3<f1/ttlw<-0.15

(단, f1은 제1렌즈군의 초점거리, ttlw는 광각단의 전장)

식을 만족하는 것인 줌 렌즈.
제5항에 있어서,

상기 제1렌즈군은 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 위치하는 제1 렌즈와 제2렌즈로 이루어지며, 제1렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 음의 굴절력을 갖고, 제2렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖는 것인 줌 렌즈.
제6항에 있어서,

상기 제2렌즈군은 물체측으로부터 상면측 방향으로 순차적으로 위치하는 제3렌즈, 제4렌즈, 제5렌즈, 제6렌즈로 이루어지며, 제3렌즈 및 제4렌즈는 볼록면이 물체측에 위치하며 양의 굴절력을 갖고, 제5렌즈는 상면측에 오목면이 위치하며 음의 굴절력을 갖고, 제6렌즈는 물체측에 볼록면이 위치하며 양의 굴절력을 갖는 것인 줌 렌즈.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격이 변화됨에 따라 변배가 행해지는 것인 줌렌즈.