KR101618763B1 - 촬상렌즈의 조립방법, 촬상렌즈 및 촬상장치 - Google Patents

촬상렌즈의 조립방법, 촬상렌즈 및 촬상장치 Download PDF

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Abstract

촬상렌즈 조립방법, 촬상렌즈 및 촬상장치가 개시된다. 개시된 촬상렌즈 조립방법은 복수개의 렌즈군을 구비하는 촬상 렌즈의 조립방법에 있어서, 상기 복수개의 렌즈군 중 일부 렌즈군에서 발생하는 렌즈 핀트의 설계치와의 오차량을 다른 렌즈군의 렌즈 간격을 조절하여 보정하는 단계;를 포함한다.

Description

촬상렌즈의 조립방법, 촬상렌즈 및 촬상장치{Method of manufacturing photographic lens, photographic lens and photographic apparatus}
개시된 촬상렌즈의 조립방법, 촬상렌즈 및 촬상장치는 렌즈 조립시에 발생하는 오차를 줄여 높은 광학 성능을 확보할 수 있는 조립방법 및 이러한 방법에 의해 조립된 촬상렌즈와 촬상장치에 관한 것이다.
최근 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더와 같은 결상광학기기가 급속히 확대 보급되고 있다. 이러한 결상광학기기는 점차 배율이 커지고 화소수의 증가 등의 고성능화가 요구되며 이와 함께 저가격화 및 소형 경량화가 추진되고 있는 바, 이에 채용된 줌 렌즈에 있어서도 고성능, 소형 경량화 및 저가격화가 요구된다.
줌 렌즈를 구성하는 렌즈의 매수나 광학 전장을 가능한 줄이면서도 고성능을 구현하는 구성으로서, 물체측부터 차례로 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 3군 구성의 줌렌즈가 많이 이용되고 있다.
그런데, 고배율화와 소형화의 달성도가 높은 광학계일수록 구성된 각 렌즈의 제조 오차와 각 렌즈의 조립 오차에 따라서 발생하는 수차, 즉 민감도가 높아지는 경향이 있다. 또한, 고화소화에 대응한 결상 성능이 높은 광학계에 있어서는 구성된 각 렌즈의 제조 오차나 렌즈 간의 조립 오차에 의해서 발생하는 수차를 작게 해야 한다.
이러한 문제에 대응하기 위해, 각 렌즈의 제조 오차를 억제시키고 렌즈간 조립 정도를 향상시킬 필요가 있으나, 렌즈의 가공 정도와 조립 정도에는 한계가 있으며, 오차 마진을 지나치게 좁게 정하는 경우 수율이 저하될 수 있다.
한편, 렌즈 바렐이나 경통 구조를 변경하여 렌즈 간격을 조절하는 방법 등이 제시된 바 있으나, 구면 수차와 상면만곡의 민감도가 높은 렌즈 간격을 이와 같이 조정하는 경우 경통 구성이 복잡해져 대형화될 우려가 있다.
상술한 필요성에 따라, 본 발명의 실시예들은 렌즈 조립시에 발생하는 오차를 줄여 높은 광학 성능을 확보할 수 있는 조립방법 및 이러한 방법에 의해 조립된 촬상렌즈, 촬상장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법은 물체측으로부터 순서대로 배치된 것으로, 부의 굴절력을 가지며 부렌즈와 정렌즈를 구비하는 제1렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군을 포함한 촬상 렌즈의 조립방법에 있어서, 상기 제1렌즈군 이외의 렌즈군에서 발생하는 렌즈 핀트의 설계치와의 오차량을 상기 제2렌즈군의 부렌즈와 정렌즈 사이의 간격을 조절하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 간격을 조절할 때 상기 부렌즈의 상면 측 간격을 조절할 수 있다.
상기 촬상렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되고 각각 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 3개 렌즈군으로 이루어질 수 있다.
상기 간격을 조절할 때, 간격 보정용 와셔를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치된 것으로, 부의 굴절력을 가지며 부렌즈와 정렌즈를 구비하는 제1렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군을 포함하며, 상기 제1렌즈군의 부렌즈와 정렌즈 사이에 간격 보정 수단이 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 촬상장치는 본 발명의 일 실시예에 의한 촬상렌즈; 상기 촬상렌즈를 통해 입사된 광으로부터 피사체의 이미지를 생성하는 촬상소자;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법은 렌즈의 가공 오차나 렌즈군 조립시의 오차를 조립 단계에서 보정하고 있어, 조립 후에 잔존하는 다양한 수차들을 줄이는 효과가 있다. 이와 같은 방법에 의해 고성능, 소형화된 촬상렌즈 및 촬상장치가 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법을 설명하는 개략적인 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법은 복수개의 렌즈군을 구비하는 촬상렌즈의 조립방법으로서, 상기 복수개의 렌즈군 중 일부 렌즈군에서 발생하는 렌즈 핀트의 설계치와의 오차량을 다른 렌즈군의 렌즈 간격을 조절하여 보정한다. 이러한 조립방법을 단계별로 살펴보면, 먼저, 촬상렌즈를 구성하는 복수의 렌즈군 중에서 간격보정렌즈군을 설정한다(S100). 즉, 촬상렌즈를 구성하는 복수개의 렌즈군 중에서 렌즈 간격을 조절하여 핀트 오차량을 보정할 렌즈군을 정한다. 이는 촬상렌즈 설계데이터로부터 핀트 오차에 대한 민감도나 간격 조절에 의한 핀트 보정 효과를 고려하여 정한다. 촬상렌즈는 물체측에서부터 차례로 배치되고 각 각 부, 정의 굴절력을 가지는 두 개 렌즈군을 포함할 수 있고, 예를 들어, 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 3군 구성이 될 수 있는데, 이 경우, 물체측 첫번째 렌즈군인 제1렌즈군을 간격보정렌즈군으로 정할 수 있다.
다음, 간격보정렌즈군을 제외한 나머지 렌즈군에서 발생한 핀트를 측정한다(S200). 이 경우, 나머지 렌즈군 각각을 각군 바렐에 서브 조립하고, 경통에 장착한 후, 콜리메이터와 같은 장치를 이용해 핀트를 측정한다.
다음, 측정된 핀트의 오차량을 보정하도록, 간격보정렌즈군의 렌즈 간격을 설정하고(S300), 다음, 이와 같이 설정된 렌즈 간격으로 간격보정렌즈군을 조립한다(S400). 이와 같은 과정을 위해, 예를 들어, 다양한 핀트 오차량을 보정할 수 있는 렌즈 간격에 대한 데이터베이스를 미리 준비할 수 있다. 또한, 설정된 렌즈 간격으로 간격보정렌즈군을 조립시 간격 보정 수단으로서 예를 들어, 간격 보정용 와셔를 사용할 수 있는데, 준비된 데이터베이스에 따라 알맞은 다양한 두께의 간격 보정용 와셔를 미리 준비하여 사용할 수 있다.
다음, 간격보정렌즈군 조립체를 경통에 장착한다(S500).
이하에서는 3군 타입의 촬상렌즈를 예시하여 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 조립방법에 의해 조립될 3군 타입의 촬상렌즈의 광학적 배치를 예시적으로 보인다.
촬상렌즈는 물체(OBJ)측에서 상면(IMG) 쪽으로 순서대로 배치되고 각각 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3)을 포함한 다. 제1렌즈군(G1)은 두 매의 렌즈로 구성되며 예를 들어 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈(1), 정의 굴절력을 갖는 제2렌즈(2)를 포함한다. 제2렌즈군(G2)은 배율을 담당하는 렌즈군으로, 3매의 렌즈로 구성될 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 예를 들어, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈(4), 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈(5)로 구성된다. 제4렌즈(4)와 제5렌즈(5)는 접합렌즈로 구성될 수 있으며, 이는 색수차 제어를 위한 것이다. 제3렌즈군(G3)은 물체 거리에 따른 포커싱을 담당하며, 예를 들어 정의 굴절력을 가지는 제6렌즈(6)로 구성될 수 있다. 제3렌즈군(G3)은 소형화를 위해 단렌즈 구성을 채택하고 있다. 상면(IMG)에는, 도시되지는 않았으나, 촬상렌즈를 통해 입사된 광으로부터 피사체의 이미지를 생성하는 촬상소자가 마련되게 된다.
이러한 3군 줌 렌즈 구성의 촬상렌즈는 광학 성능과 소형화를 함께 고려한 구성으로서 렌즈 가공오차나 조립 오차에 의한 수차 민감도가 크다. 또한, 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)에서 발생하는 수차량이 크다. 종래의 방법에서는 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)의 간격을 조정하였는데, 이 경우, 구면 수차와 상면만곡의 잔존량이 크며, 완벽한 보정이 안 된다. 때문에, 민감도가 높은 광학계에서는 렌즈군간 간격이 아니라, 렌즈군 내에서의 렌즈 간격을 조절하여 수차 보정을 하는 것이 좋다. 이를 위하여, 제1렌즈군(1)을 간격보정 렌즈군으로 선택하고 제1렌즈(1)와 제2렌즈(2) 간의 거리 d를 조절한다. d의 조절시에 부렌즈인 제1렌즈(1)의 상면측으로부터의 간격을 조정하며, 이에 따라 렌즈 가공오차나 조립 오차에 따라서 발생하는 수차량, 예를 들어, 렌즈 핀트, 구면 수차, 상면만곡 등을 보정할 수 있다. 제1렌즈군(G1)에 포함되는 부렌즈인 제1렌즈(1)의 상면측 간격의 렌즈 핀트에 대한 수차 민감도 비율은 제2렌즈군(G2)을 구성하는 광학 요소의 민감도 비율과 유사하므로 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)을 렌즈 핀트가 작아지도록 조합하면 구면 수차나 상면만곡도 작아진다.
도 3 및 도 4는 핀트 측정을 위한 서브 조립 단계로서 각각 도 2의 제2렌즈군(G2)을 2군 바렐(20)에 서브 조립한 제2렌즈군 조립체(G2A) 및 도 2의 제3렌즈군(G3)을 3군 바렐(30)에 서브 조립한 제3렌즈군 조립체(G3A)를 보인다.
도 5는 핀트 측정을 위해 경통에 마스터 제1렌즈군(M), 제2렌즈군 조립체(G2A), 제3렌즈군 조립체(G3A)를 장착한 것을 보인다. 제2렌즈군 조립체(G2A)와 제3렌즈군 조립체(G3A)를 경통에 장착하고, 간격보정렌즈군인 제1렌즈군(G1)이 장착될 위치에는 마스터 제1렌즈군(M)을 장착한다. 마스터 제1렌즈군(G1)은 예를 들어, 소정 렌즈 간격으로 핀트 오차가 없도록 조립된 형태이며, 제1렌즈군(G1) 조립시 핀트 보정을 위한 간격 조절 정도를 제시하기 위한 표준으로 제작된 것이다. 이와 같이 조립된 경통에 대해 렌즈 핀트를 측정하고, 측정된 값의 설계치와의 오차량을 보정할 수 있도록 제1렌즈군(G1)의 렌즈 간격을 예를 들어, d1으로 정한다.
도 6a 내지 도 6c는 핀트 측정 결과에 따라 제1렌즈군(G1)을 1군 바렐(10)에 서브 조립하는 단계를 보인다. 먼저, 도 6a와 같이 1군 바렐(10)에 제2렌즈(2)를 조립 본딩한다. 다음, 도 6b와 같이 간격 보정 수단으로서 예를 들어, 두께 t1의 와셔(60)를 1군 바렐(10)에서 제1렌즈(1)가 안착될 위치에 부착한다. 여기서, 두께 t1인 와셔(60)는 제1렌즈(1)와 제2렌즈(2) 사이의 정해진 거리 d1을 구현하기 위해 마련된 것이다. 다양한 범위의 핀트 오차량을 보정할 수 있도록, 적정 범위 내에서 다양한 두께를 가지는 와셔들을 준비할 수 있다. 예시된 3군 줌렌즈의 촬상렌즈에서 핀트 보정을 위해 20, 40, 60, 80, 100㎛ 두께의 다섯 가지 와셔를 사용하여 제1렌즈군(G1)의 렌즈 간격을 조절할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 촬상렌즈의 구체적인 구성에 따라 달라질 수 있다. 다음, 도 6c와 같이 와셔(60) 위에 제2렌즈(2)를 부착함으로써 제1렌즈군 조립체(G1A)가 완성된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈가 경통에 조립된 구조를 보인다. 이와 같은 경통 구조는 제1렌즈군 조립체(G1A)와 제2렌즈군 조립체(G2A)가 핀트 오차가 최소화되도록 조립된 형태로서, 핀트 오차가 적을 뿐 아니라, 상면만곡이나 구면수차도 함께 줄어든 구조가 된다.
이러한 본원 발명인 촬상렌즈 조립방법 및 촬상장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈 조립방법을 설명하는 개략적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 조립방법에 의해 조립될 3군 타입의 촬상렌즈의 광학적 배치를 예시적으로 보인다.
도 3은 도 2의 제2렌즈군을 2군 바렐에 서브 조립한 제2렌즈군 조립체를 보인다.
도 4는 도 2의 제3렌즈군을 3군 바렐에 서브 조립한 제2렌즈군 조립체를 보인다.
도 5는 핀트 측정을 위해 경통에 마스터 제1렌즈군, 제2렌즈군 조립체, 제3렌즈군 조립체를 장착한 것을 보인다.
도 6a 내지 도 6c는 핀트 측정 결과에 따라 제1렌즈군을 1군바렐에 서브 조립하는 단계를 보인다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 촬상렌즈가 경통에 조립된 구조를 보인다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
G1,G2,G3...제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군
G1A,G2A,G3A...제1렌즈군조립체, 제2렌즈군조립체, 제3렌즈군조립체
10,20,30...1군 바렐, 2군 바렐, 3군 바렐

Claims (9)

  1. 물체측으로부터 순서대로 배치된 것으로, 부의 굴절력을 가지며 부렌즈와 정렌즈를 구비하는 제1렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군을 포함하는 촬상 렌즈의 조립방법에 있어서,
    상기 제1렌즈군 이외의 렌즈군에서 발생하는 렌즈 핀트의 설계치와의 오차량을 상기 제1렌즈군의 부렌즈와 정렌즈 사이의 간격을 조절하여 보정하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈 조립방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간격을 조절할 때, 부렌즈의 상면 측 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈 조립방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬상렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되고 각각 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 3개 렌즈군으로 이루어진 것을 특징으로 하는 촬상렌즈 조립방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 간격을 조절할 때, 간격 보정용 와셔를 사용하는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈 조립방법.
  5. 제4항에 있어서,
    두께가 다른 복수개의 간격 보정용 와셔를 준비하는 단계;
    상기 복수개의 간격 보정용 와셔 중에서, 측정된 핀트의 오차량을 보정할 수 있는 와셔를 선택하는 단계;
    선택된 와셔를 바렐에 부착하고, 상기 부렌즈와 정렌즈를 상기 바렐에 조립하는 단계;를 더 포함하는 촬상렌즈 조립방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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