KR101925056B1

KR101925056B1 - 줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치

Info

Publication number: KR101925056B1
Application number: KR1020110089255A
Authority: KR
Inventors: 김진우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2018-12-04
Also published as: US9122041B2; KR20130025751A; CN102981252B; CN102981252A; US20130057747A1

Abstract

줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군을　포함하며, 광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 증가하고, 제1렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지고, 양오목 형상을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈를 포함하고, 제2렌즈군은 가장 상측에 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 오목한 매니스커스 형상을 가지는 제3렌즈를 포함할 수 있다.

Description

줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치{Zoom lens and photographing apparatus}

본 발명의 실시예는 소형이고, 높은 줌 배율을 가지는 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것이다.

최근 CCD 혹은 CMOS와 같은 이미징 소자를 구비한 디지털 카메라 혹은 디지털 캠코더와 같은 촬영 장치에 채용되는 줌 렌즈는 소형이면서 고배율의 광학계가　요구되고 있다. 하지만 고배율을 실현하기 위해서는 소형화를 이루기에 어려움이 있고, 소형화를 이루기 위해서는 고배율을 실현하는데 어려움이 있다. 이와 같이 소형화와, 높은 광학 성능 그리고 고배율을 같이 만족시키는 것에 어려움이 있다.

본 발명의 실시예들은 소형이고, 고배율의 줌 렌즈를 제공한다.

본 발명의 실시예들은 소형이고, 고배율의 줌 렌즈를 구비한 촬영 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군을　포함하며, 광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 증가하고, 제1렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지고, 양오목 형상을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈를 포함하고, 제2렌즈군은 가장 상측에 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 오목한 매니스커스 형상을 가지는 제3렌즈를 포함하며,

아래의 식을 만족할 수 있다.

<식>

60　≤ 3Vd　≤　100

1.8 ≤　｜f1｜ / fw ≤　3

-1 <　(Ra+Rb)/Ra-Rb) <　1

여기서, 3Vd는 제3렌즈군에 속하는 렌즈의　아베수를, f1은 제1렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를,　Ra는 제1렌즈의 물체측면의 곡률반경을, Rb는 제2렌즈의 상측면의 곡률반경을 나타낸다.　

상기 줌렌즈는 아래의 식을 만족할 수 있다.

<식>

3 ≤　f3 / fw ≤　6

여기서, f3는 제3렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단의 전계 초점거리를 각각 나타낸다.

상기 제1렌즈군의 제2렌즈의 굴절률이 아래 식을 만족할 수 있다.

<식>

1.9 ≤ 1Nd

여기서, 1Nd는 제1렌즈군의　제2렌즈의 굴절률을 나타낸다.　

상기 줌렌즈는 아래 식을 만족할 수 있다.

<식>

3 　≤　ft/fw　≤　　8

여기서, fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를, ft는 망원단에서의 줌렌즈의 초점거리를 나타낸다.　

상기 제2렌즈군은 물체측 면이 볼록한 매니스커스형 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 물체측 면이 볼록한 메니스커스형 비구면 렌즈는 정의 굴절력을 가질 수 있다.

상기　제2렌즈군은 접합렌즈 1매를 포함할 수 있다.

상기 접합렌즈는 물체측으로부터 순서대로 정렌즈와 부렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제3렌즈군은 비구면 렌즈 1매를 포함할 수 있다.

상기 제2렌즈군이 손떨림 보정을 수행할 수 있다.

상기 제2렌즈군은 가장 상측에 조리개를 포함할 수 있다.

상기 제2렌즈군은 가장 물체측에 조리개를 포함할 수 있다.

상기 조리개가 주밍에 따라서 제2렌즈군과 같이 움직일 수 있다.

상기 제2렌즈군은 상기 제3렌즈의 물체측에 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈 및 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제3렌즈가 포커싱을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 줌렌즈 및 상기 줌렌즈에 의해 결상된 상을 전기적 영상신호로 변환하는 이미징 소자를 포함하고, 상기 줌렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군을　포함하며, 광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 증가하고, 제1렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지고, 양오목 형상을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈를 포함하고, 제2렌즈군은 가장 상측에 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 오목한 매니스커스 형상을 가지는 제3렌즈를 포함하며,

아래의 식을 만족할 수 있다.

<식>

60　≤ 3Vd　≤　100

1.8 ≤　｜f1｜ / fw ≤　3

-1 <　(Ra+Rb)/Ra-Rb) <　1

본 발명의 실시예에 따른 줌렌즈는 높은 줌배율을 가지면서, 넓은 화각을 가지고 밝은 렌즈를 구현할 수 있다. 또한, 높은 줌배율, 광각, 밝은 렌즈를 구현시 발생하는 수차를 효과적으로 제어하여 고성능 확보가 가능하고, 소형이면서 비용 절감이 가능한 줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예 들로부터 다양한 변형이 가능하다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 줌렌즈(111)는, 물체측(O)으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다.

상기 줌렌즈(111)는 광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)의 간격은 감소하고, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3)의 간격은 증가할 수 있다.

제1렌즈군(G1)은 물체측(O)으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈(1)와, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈(2)를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(1)는 예를 들어 양오목 렌즈일 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 가장 상측(I)에 물체측면이 오목한 메니스커스형 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제2렌즈군(G2)은 물체측면이 볼록한 메니스커스형 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 물체측면이 볼록한 메니스커스형 렌즈는 비구면 렌즈로 형성될 수 있다.

제1렌즈군을 상기와 같이 구성함으로써, 화각이 넓은 광각렌즈 및 밝은 렌즈를 구현할 수 잇다. 그리고, 제2렌즈군의 가장 상측 렌즈를 물체측으로 오목한 형상의 매니스커스형으로 구성함으로써 광각화와 구경 확대에 따른 수차 제어를 용이하게 할 수 있다. 제1렌즈군의 부의 굴절력을 증대하기 위해서 제1렌즈군에 포함되는 부렌즈와 정렌즈 각각의 굴절력을 증대할 필요가 있다. 따라서, 제1렌즈군의 부의 굴절력을 가지는 렌즈를 양오목 렌즈로 형성할 수 있다. 또한 제2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈를 정의 굴절력을 가지고 물체측으로 오목한 매니스커스 렌즈로 구비함으로써 축상 수차 및 축외 수차를 제어할 수 있다.

제2렌즈군(G2)은 예를 들어, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈(4), 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈(5) 및 정의 굴절력을 가지는 제6렌즈(6)를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈(3)가 예를 들어 물체측으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다, 제4렌즈(4)와 제5렌즈(5)는 접합렌즈로 형성될 수 있다. 제6렌즈(6)는 물체측으로 오목한 메니스커스 렌즈일 수 있다.

상기 제2렌즈군(G2)은 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조리개(ST)는 제2렌즈군(G2)의 가장 물체측(O)에 배치될 수 있다. 또는, 상기 조리개(ST)는 제2렌즈군(G2)의 가장 상측(I)에 배치될 수 있다. 제2렌즈군에서 조리개에 가까운 렌즈를 비구면 렌즈로 형성함으로써 구면 수차를 용이하게 보정할 수 있다.

제3렌즈군(G3)은 정의 굴절력을 가지는 제7렌즈(7)를 포함할 수 있다. 상기 제7렌즈(7)는 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 상면 보정 및 포커싱을 수행할 수 있다. 제7렌즈(7)가 비구면 렌즈로 형성됨으로써 광각화와 대구경화를 위해 수차 보정을 용이하게 할 수 있다.

상기 제7렌즈(7)는 다음을 만족할 수 있다.　

60　≤ 3Vd　≤　100 (식 1)

여기서, 3Vd는 제3렌즈군에 속하는 제7렌즈의　아베수를 나타낸다. 제3렌즈군에서 아베수 60-100 범위의 저분산 소재의 렌즈를 사용함으로써 색수차 제어 및 자동 포커싱(Auto Focusing)에 따른 수차 변화를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌렌즈(111)는 다음 식을 만족할 수 있다.

1.8 ≤　｜f1｜ / fw ≤　3 　　(식 2)

여기서, f1은 제1렌즈군의 초점거리를,　fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를 각각 나타낸다. (｜f1｜ / fw)가 식 2의 하한치를 초과하면, 굴절력이 너무 강해지고 광각단에서의 상면막곡, 왜곡수차, 망원단에서의 구면수차, 코마수차가 많이 발생하고 이것을 보정하는 것이 어려워진다. (｜f1｜ / fw)가 식 2의 상한치를 초과할 경우 레트로 포커스 타입의 굴절력 배치가 약해지고 제1렌즈군의 파워가 약해서 후초점 거리(Back Focal Length)의 확보가 어려워지게 된다.　

상기 줌렌즈(111)는 다음 식을 만족할 수 있다.　　　　

-1 <　(Ra+Rb)/(Ra-Rb) <　1 　 (식 3)

여기서,　　Ra는 제1렌즈군의 제1렌즈의 물체측면의 곡률반경을, Rb는 제1렌즈군의 제2렌즈의 상측면의 곡률반경을 나타낸다.

식 3을 만족함으로써　소형의 줌렌즈를 구현할 수 있다. (Ra+Rb)/(Ra-Rb) 가 식 3의 하한치를 초과할 경우 제1렌즈(부렌즈)의 파워가 너무 커져 소형화 및 성능제어에 어려움이 발생될 수 있다. (Ra+Rb)/(Ra-Rb) 가 식 3의 상한치를 초과할 경우 제2렌즈(정렌즈)의 형상 변화가 커져 렌즈 제조에 어려움이 생길 수 있다.

상기 줌렌즈(111)는 아래의 식을 만족할 수 있다.

3 ≤　f3 / fw ≤　6 　　　(식 4)

여기서, f3은 제3렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를 나타낸다.

(f3 / fw)가 식 4의 하한치를 초과하게 되면, 굴절력이 너무 강해지고 물체거리에 따른 상면 보정시 수차의 변동이 커지게 된다. (f3 / fw)가 식 4의 하한치를 초과하게 되면, 상면보정을 위해 제3렌즈군이 광축을 따라 이동해야 하는 거리가 증대되어 소형화가 어렵게 될 수 있다.

　상기　제1렌즈군의 제2렌즈(정렌즈)의 굴절률이 아래의 식을 만족할 수 있다.

1.9 ≤ 1Nd　 (식 5)

여기서, 1Nd는 제1렌즈군의　제2렌즈의 d-line　굴절률을 나타낸다. 제2렌즈가 1.9 이상의 고굴절률 소재를 사용함으로써 렌즈의 파워를 증대시켜 소형화를 구현할 수 있다. 제2렌즈가 1.9이하의 굴절율을 가지는 소재를 사용할 경우 파워를 유지하기 위해 렌즈의 곡률반경이 급격하게 변하게 되어 렌즈 가공이 어려울 수 있다.

　상기 줌레즈(111)는 아래의 식을 만족할 수 있다.

3 　≤　ft/fw　≤　　8 　 (식 6)

여기서, fw는 광각단에서 줌렌즈의 초점거리를, ft는 망원단에서 줌렌즈의 초점거리를 각각 나타낸다. 식 8을 만족함으로써 줌렌즈(111)가　광각이며, 밝은 렌즈로서, 양호한 광학 성능을 구현할 수 있다. 　

한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌렌즈는 제2렌즈군(G2)을 움직여서 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 제2렌즈군은 손떨림 보정을 위하여 렌즈 시프트(SHIFT)시에 화상이 양호하고 구면 수차 및 페츠발 합 (Petzval sum)이 양호하게 보정되도록 할 수 있다. 제2렌즈군을 광축에 대해 수직하게 시프트(shift)시킬 때 화면 중심부에서 발생되는 편심 코마수차를 억제하고, 구면수차를 보정할 수 있다. 또한 페츠발 합의 보정에 의해 제2렌즈군을 광축에 대해 수직으로 움직일 때 화면 주변부에서 발생되는 상면 만곡을 억제할 수 있다.　

　제2렌즈군은 조리개를 포함하고, 조리개가 주밍에 따라서 제2렌즈군과 같이 움직일 수 있다. 이와 같이 조리개와 제2렌즈군을 같이 움직임으로써 주밍을 위한 기구 구성을 단순화하고 경통의 수납 사이즈를 작게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 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.

(식 7)

본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 소형화와 광각화를 구현할 수 있다.

이하, f는 줌 렌즈의 초점거리를, Fno는 F 넘버를, 2ω는 화각을, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 각각 나타낸다. 또한, ST는 조리개를 나타내며, D1, D2, D3,D4는 가변 거리를 나타내며, *는 비구면을 나타낸다. 그리고, 각 실시예를 도시한 도면에서 각 렌즈군을 구성하는 렌즈들에 대해서는 동일한 번호를 부기하여 나타내었다. 각 실시예에서 거리 단위는 mm이다. 미설명 부호 8과 9는 필터 또는 커버글라스를 나타낼 수 있다.

<제1 실시예>

도 1은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단을 각각 도시한 것이며, 다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다. 도 1에서는 각 렌즈의 렌즈면 부호를 나타내었으나, 다른 실시예의 도면에서는 렌즈면의 부호는 생략하기로 한다.

f ; 5.05　~ 11.24　~ 17.60　　　　Fno ; 1.62　~ 2.73　~ 3.86　　　　　2ω　; 85.86　~ 45.39　~ 29.89

렌즈면	곡률반경(R)	두께(Dn)	굴절률(Nd)	아베수(Vd)
S1*	-173.834	0.600	1.850	40.3
S2*	6.231	2.483
S3	13.153	2.111	1.949	18.1
S4	32.044	D1
S5*	7.361	1.541	1.850	40.3
S6*	56.249	0.100
S7	7.371	1.665	1.835	42.7
S8	-58.113	0.400	1.847	23.8
S9	4.344	1.070
S10	-200.000	1.931	1.773	49.6
S11	-17.446	0.800
ST	infinity	D2
S13*	12.590	2.000	1.615	63.0
S14*	-121.270	D3
S15	infinity	0.300	1.517	64.1
S16	infinity	0.300
S17	infinity	0.500	1.517	64.1
S18	infinity	D4

다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.

렌즈면	K	A	B	C	D
S1	0.000000	-2.273676E-04	3.560362E-06	-1.659369E-08	-8.573975E-11
S2	-1.629364	1.657558E-04	-4.487674E-06	2.310508E-07	-3.032929E-09
S5	0.520322	-2.878789E-04	-6.029086E-06	-3.385077E-08	0.000000E+00
S6	17.281424	1.222761E-04	-3.486707E-07	1.295700E-07	0.000000E+00
S13	-1.000000	7.019866E-04	-1.789419E-05	3.552762E-07	0.000000E+00
S14	-571246.314525	1.151314E-03	-3.870158E-05	5.667392E-07	0.000000E+00

다음은 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.

가변거리	광각단	중간단	망원단
D1	13.879	3.686	0.703
D2	4.489	12.085	19.816
D3	2.075	1.972	1.789
D4	0.600	0.600	0.600

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.

<제2 실시예>

도 3은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며, 다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

f ; 5.14　~ 23.02　~ 41.10　　　　Fno ; 2.31　~ 5.35　~ 8.94　　　　　2ω　; 84.90　~ 23.08　~ 13..05

렌즈면	곡률반경(R)	두께(Dn)	굴절율(Nd)	아베수(Vd)
S1	-42.759	1.374	1.842	37.0
S2	7.253	2.256
S3*	18.664	1.506	2.099	16.8
S4*	49.953	D1
ST	infinity	0.000
S6*	7.598	2.943	1.849	40.6
S7*	222.874	0.189
S8	8.593	1.653	1.827	38.9
S9	-9.008	0.443	1.852	25.1
S10	4.606	0.794
S11	-85.465	0.929	1.743	23.7
S12	-19.667	D2
S13	29.888	2.929	1.437	95.1
S14	-15.103	D3
S15	infinity	0.300	1.517	64.1
S16	infinity	0.300
S17	infinity	0.500	1.517	64.1
S18	infinity	D4

다음은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.

렌즈면	K	A	B	C	D
S3	-1.000000	-2.336420E-04	-3.728988E-07	8.637718E-08	0.000000E+00
S4	-1.000000	-3.869736E-04	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
S6	-0.033128	-1.267020E-04	3.553929E-06	7.936722E-08	4.259193E-09
S7	2065.036257	1.709360E-04	4.598652E-06	3.698151E-07	0.000000E+00

다음은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.

가변거리	광각단	중간단	망원단
D1	18.751	1.913	0.645
D2	5.826	27.121	50.749
D3	1.605	5.709	3.244
D4	0.600	0.600	0.600

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제3 실시예>

도 5는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

f ; 4.33　~ 10.85　~ 17.36　　　　Fno ; 2.05　~ 3.19　~ 4.32　　　　　2ω　; 94.63　~ 46.82　~ 30.29

렌즈면	곡률반경(R)	두께(Dn)	굴절율(Nd)	아베수(Vd)
S1*	-38.511	1.564	1.850	40.3
S2*	7.175	2.458
S3*	16.123	1.907	2.099	16.8
S4	40.800	D1
ST	infinity	0.000
S6*	7.301	1.436	1.850	40.3
S7*	200.000	0.100
S8	8.144	1.664	1.836	37.8
S9	-109.835	0.411	1.846	20.5
S10	4.452	0.887
S11	-43.761	1.846	1.775	33.5
S12	-14.640	D2
S13*	14.230	2.000	1.619	63.9
S14	-58.568	D3
S15	infinity	0.300	1.517	64.1
S16	infinity	0.300
S17	infinity	0.500	1.517	64.1
S18	infinity	D4

다음은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.

렌즈면	K	A	B	C	D
S1	6.342814	1.329494E-04	-1.338794E-06	4.135658E-09	0.000000E+00
S2	-0.382267	-4.932469E-05	3.352504E-06	-1.314503E-07	0.000000E+00
S3	0.000000	3.304800E-05	3.411151E-07	0.000000E+00	0.000000E+00
S6	0.305551	-3.868266E-04	2.388153E-06	-7.704624E-07	0.000000E+00
S7	-3620.764400	8.257634E-05	3.027387E-06	-6.353223E-07	0.000000E+00
S13	-14.769404	3.627904E-04	-4.113933E-06	1.422054E-08	0.000000E+00

다음은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.

가변거리	광각단	중간단	망원단
D1	16.278	3.822	0.666
D2	4.541	12.637	20.446
D3	2.122	1.916	1.860
D4	0.600	0.600	0.600

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제4 실시예>

도 7은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제4 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

f ; 5.69　~ 12.18　~ 19.45　　　　Fno ; 2.18　~ 3.45　~ 4.87　　　　　2ω　; 79.08　~ 42.18　~ 27.18

렌즈면	곡률반경(R)	두께(Dn)	굴절율(Nd)	아베수(Vd)
S1*	-140.006	0.750	1.850	40.3
S2*	6.283	2.471
S3	11.715	1.748	1.946	18.0
S4	24.668	D1
S5*	7.380	1.560	1.850	40.3
S6*	46.639	0.100
S7	7.125	1.659	1.835	42.7
S8	-50.924	0.403	1.847	23.8
S9	4.265	1.085
S10	-112.901	1.169	1.773	49.6
ST	-15.540	D2
S12*	32.539	1.899	1.615	63.0
S13*	-17.948	D3
S14	infinity	0.300	1.517	64.1
S15	infinity	0.300
S16	infinity	0.500	1.517	64.1
S17	infinity	D4

다음은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.

렌즈면	K	A	B	C	D
S1	0.000000	-1.446968E-04	4.274833E-06	-5.273670E-08	2.289202E-10
S2	-1.527898	2.628748E-04	-4.758290E-08	1.547397E-07	-2.869772E-09
S5	0.414369	-2.855336E-04	-3.227432E-07	-2.054259E-07	0.000000E+00
S6	-0.955102	1.091341E-04	4.439138E-06	-1.326903E-07	0.000000E+00
S12	-1.000000	2.174784E-04	-1.445515E-05	1.067703E-07	0.000000E+00
S13	-29.350879	-7.514735E-06	-1.239198E-05	1.260150E-07	0.000000E+00

다음은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.

가변거리	광각단	중간단	망원단
D1	12.987	3.710	0.673
D2	6.628	14.013	22.277
D3	2.000	2.000	2.000
D4	0.600	0.600	0.600

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

다음은, 상기 제1 내지 제4 실시예가 각각 상기 식 1 내지 6의 조건을 만족시킴을 보여준 것이다.

식	제1실시예	제2실시예	제3실시예	제4실시예
식　(1)　60　≤ 3Vd　≤　100	63.0	95.1	63.9	63.0
식 (2)　1.8 ≤　｜f1｜ / fw ≤　3	1.991	2.004	2.309	1.801
식　(3)　-1 <　(Ra+Rb)/(Ra-Rb) <　1	0.689	-0.078	-0.029	0.700
식　(4)　3 ≤　f3 / fw ≤　6	3.891	5.101	4.996	4.937
식　(5)　1.9 ≤ 1Nd	1.949	2.099	2.099	1.946
식　(6)　3 　≤　ft/fw ≤　　8	3.49	8.00	4.01	3.42

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 높은 줌배율을 가지고, 소형화 및 밝은 렌즈를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용하는 디지털 스틸 카메라, 일안리플렉스 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등의 촬영 장치에 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈(111)를 구비한 촬영 장치(100)를 도시한 것이다. 촬영 장치는 앞서 실시예에 따라 설명한 줌 렌즈(111)와, 상기 줌 렌즈(111)에 의해 집속된 광을 전기적 영상 신호로 변환하는 이미징 소자(112)를 포함한다. 상기 촬영 장치(100)는 상기 이미징 소자(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록되는 기록 수단(113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 뷰 파인더(finder)(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(115)가 구비될 수 있다. 여기서는, 뷰 파인더(114)와 표시부(115)가 따로 구비된 예를 보여주었으나 뷰 파인더가 따로 없이 표시부만 구비될 수 있다. 도 9에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌렌즈를 디지털 카메라 등의 촬영 장치에 적용함으로써 소형이면서 저가이고 고배율의 광학 기기를 제공할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

G1...제1 렌즈군, G2...제2 렌즈군,
G3...제3 렌즈군, D1,D2,D3,D4...가변 거리

Claims

물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군을　포함하며,
광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 증가하고,
제1렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 가지고, 양오목 형상을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈를 포함하고,
제2렌즈군은 가장 상측에 정의 굴절력을 가지며 물체측 면이 오목한 매니스커스 형상을 가지는 제3렌즈를 포함하며,
아래의 식을 만족하는 줌렌즈.
<식>
60　≤ 3Vd　≤　100
1.8 ≤　｜f1｜ / fw ≤　3
-1 <　(Ra+Rb)/Ra-Rb) <　1
1.9 ≤ 1Nd
여기서, 3Vd는 제3렌즈군에 속하는 렌즈의　아베수를, f1은 제1렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를,　Ra는 제1렌즈의 물체측면의 곡률반경을, Rb는 제2렌즈의 상측면의 곡률반경을, 1Nd는 제1렌즈군의　제2렌즈의 굴절률을 나타낸다.　
제1항에 있어서,
아래의 식을 만족하는 줌렌즈.
<식>
3 ≤　f3 / fw ≤　6
여기서, f3는 제3렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단의 전계 초점거리를 각각 나타낸다.
삭제
제1항에 있어서,
아래 수식을 만족하는 줌렌즈.
<식>
3 　≤　ft/fw　≤　　8
여기서, fw는 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를, ft는 망원단에서의 줌렌즈의 초점거리를 나타낸다.　
제1항에 있어서,
제2렌즈군은 물체측 면이 볼록한 매니스커스형 비구면 렌즈를 포함하는 줌렌즈.
제5항에 있어서,
상기 물체측 면이 볼록한 메니스커스형 비구면 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 줌렌즈.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
　제2렌즈군은 접합렌즈 1매를 포함하는 줌렌즈.
제7항에 있어서,
상기 접합렌즈는 물체측으로부터 순서대로 정렌즈와 부렌즈를 포함하는 줌렌즈.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
제3렌즈군은 비구면 렌즈 1매를 포함하는 줌렌즈.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
제2렌즈군이 손떨림 보정을 수행하는 줌렌즈.
제1항에 있어서,
제2렌즈군은 가장 상측에 조리개를 포함하는 줌렌즈.
제1항에 있어서,
제2렌즈군은 가장 물체측에 조리개를 포함하는 줌렌즈.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 조리개가 주밍에 따라서 제2렌즈군과 같이 움직이는 줌렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제2렌즈군은 상기 제3렌즈의 물체측에 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈 및 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈를 포함하는 줌렌즈.
제 1항, 제2항, 제4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3렌즈군이 포커싱을 수행하는 줌렌즈.
제 1항, 제 2항, 제4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 줌렌즈; 및
상기 줌렌즈에 의해 결상된 상을 전기적 영상신호로 변환하는 이미징 소자;를 포함하는 촬영 장치.