KR102044240B1 - 줌 렌즈 시스템 및 이를 이용한 전자 이미징 장치 - Google Patents
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Abstract
축상 색수차 및 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 달성하면서 빠르고 무소음의 포커싱 동작을 수행할 수 있는 소형화되고 무게가 경량화된 포커싱 렌즈 그룹을 가지는 줌 렌즈 시스템이 달성된다.
줌 렌즈 시스템은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하고, 여기서 적어도 제2 렌즈 그룹 및 제3 렌즈 그룹은 폭방향 각도의 말단으로부터 망원경 방향의 말단으로 줌 동작동안 이동된다. 제1 렌즈 그룹은, 물체측으로부터의, 순서대로 포커싱 동작동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능하고 포커싱 동작 동안 이동하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함한다. 제1 서브렌즈 그룹은 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 제2 서브렌즈 그룹은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 하기의 조건식(1) 및 (2)이 충족된다:
(1)
(2)
,
여기서
는 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수를 가리키고, 
는 제1 서브렌즈 그룹 내에서의 적어도 하나의 네거티브 렌즈의 d 선에서의 아베수를 가리킨다.
줌 렌즈 시스템은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하고, 여기서 적어도 제2 렌즈 그룹 및 제3 렌즈 그룹은 폭방향 각도의 말단으로부터 망원경 방향의 말단으로 줌 동작동안 이동된다. 제1 렌즈 그룹은, 물체측으로부터의, 순서대로 포커싱 동작동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능하고 포커싱 동작 동안 이동하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함한다. 제1 서브렌즈 그룹은 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 제2 서브렌즈 그룹은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 하기의 조건식(1) 및 (2)이 충족된다:
(1)
(2)
여기서
Description
본 발명은 줌 렌즈 시스템 및 이러한 줌 렌즈 시스템을 이용하는 전자 이미징 장치에 관한 것이다.
최근 몇년간, 보다 컴팩트해지고(소형화된) 더 높은 광학 성능을 가지는, 디지털 카메라 등과 같은 전자 이미징 장치에 제공되는 줌 렌즈 시스템에 대한 요구가 증가해왔다. 추가로, 빠르고 무음의 포커싱 동작을 수행하기 위해 초점 렌즈 그룹의 크기(소형화) 및 무게를 감소시키기 위한 요구가 있어왔다. 추가로, 또한 축상색수차(axial chomatic aberration)와 배율 색수차(lateral chromatic aberration) 등과 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 획득하려는 요구가 있다.
소형화에 기인하여, 장 초점 거리 말단에서 큰 f 수를 가지는 것이 컴팩트 디지털 카메라에 사용되는 망원 줌 렌즈 시스템에 일반적인 것이다. 그러나, 어퍼처가 작기 때문에, 망원 줌 렌즈 시스템의 분해능은 수차가 회절의 영향에 기인하여 양호하게 보정될지라도 개선될 수 없다. 따라서, 더 작은 f 수를 가지면서 수차가 양호하게 보정되는 줌 렌즈 시스템이 요구되고; 및 이러한 요구를 충족시키기 위한 개발이 이루어지고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1 내지 3은 각각, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹으로 구성된 4개의 렌즈 그룹을 가지는 줌 렌즈 시스템을 개시하고, 여기서 상기 제1 렌즈 그룹은 전면 서브렌즈 그룹과 후방 서브렌즈 그룹으로 분할되고, 상기 제1 렌즈 그룹의 후방 서브렌즈 그룹은 포커싱 동작 동안 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능한다.
그러나, 특허문헌 1 내지 3의 줌 렌즈 시스템은 규정된 광학 품질을 달성하기 위해 매우 큰 수의 렌즈 엘리먼트를 이용하기 때문에, 줌 렌즈 시스템의 소형화 및 중량 감소는 충분하다고 할 수 없다. 특히, 상기 제1 렌즈 그룹의 후방 서브렌즈 그룹(포커싱 렌즈 그룹)을 구성하는 렌즈 엘리먼트의 수 또는 비중은 크기때문에, 포커싱 렌즈 그룹의 소형화 및 중량 감소가 불충분하여, 빠르고 무음의 포커싱 동작이 수행될 수 없다. 추가로, 제1 렌즈 그룹의 전방 서브렌즈 그룹과 후방 서브렌즈 그룹을 구성하는 렌즈 엘리먼트의 아베수(Abbe number)는 부적절하기 때문에, 축상 색수차 및 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 보정하는 것은 어렵고, 따라서 광학 품질을 열화시키게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 고려하여 고안된 것이고, 축상 색수차 및 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 획득하면서 빠르고 무음의 포커싱 동작을 수행할 수 있는 소형화되고 중량이 감소된 초점 렌즈 그룹을 가지는 줌 렌즈 시스템, 및 이러한 줌 렌즈 시스템을 이용하는 전자 이미징 장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 물체측으로부터의 순서대로 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템이 제공되고, 여기서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 제3 렌즈 그룹은 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 줌 동작 하는 동안 이동된다. 상기 제1 렌즈 그룹은 상기 물체측으로부터의 순서대로 포커싱 동작 동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능하고 상기 포커싱 동작 동안 이동하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함한다. 상기 제1 서브렌즈 그룹은 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 상기 제2 서브렌즈 그룹은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 및 하기의 조건식 (1) 및 (2)가 충족되며:
(1) 
(2) 
,
여기서, 
는 상기 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수(Abbe number)이고, 
는 상기 제1 서브렌즈 그룹 내에서의 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수를 가리킨다.
하기의 조건식(1')이 조건식(1)의 범위 내에서 충족되는 것이 바람직하다:
(1') 
.
하기의 조건식(3)이 충족되는 것이 바람직하고:
(3) 1.0 < SP1b < 1.8,
여기서 SP1b는 상기 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 형상 팩터를 가리키고, SP1b = (R2 + R1) / (R2 - R1)이고, R1은 상기 제2 서브 렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 물체측 상의 표면의 곡률 반경을 가리키고, R2는 상기 제2 서브 렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 이미지 측 상의 표면의 곡률 반경을 가리킨다.
하기의 조건식(3')이 조건식(3)의 범위 내에서 충족되는 것이 바람직하다:
(3') 1.15 < SP1b < 1.55.
또다른 실시예에서, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템이 제공되고, 여기서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 제3 렌즈 그룹이 줌 동작 하는 동안 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 이동된다. 상기 제1 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트가 설치된 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성된 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함하고, 하기의 조건식(2')이 충족되며:
(2') 
,
여기서 
는 상기 제1 서브렌즈 그룹 내에서 상기 물체측에 가장 근접되어 위치된 네거티브 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수를 가리킨다.
상기 제2 렌즈 그룹은, 물체측으로부터의 순서대로, 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 및 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트를 포함하는 접합 렌즈로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 렌즈 그룹의 접합 렌즈를 구성하는 상기 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 상기 네거티브 렌즈 엘리먼트의 각각에 대해 자신의 물체측 상에 오목면을 가지고 자신 이미지측 상에 오목면을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 줌 렌즈 시스템은 하기의 조건식(4) 및 (5)를 충족시키는 것이 바람직하다:
(4) -0.3 < f2/ft < -0.18, 및
(5) 4.5 < TL/ST2 < 5.5,
여기서 f2는 상기 제2 렌즈 그룹의 초점 거리를 가리키고, ft는 장 초점 거리 말단에서의 전체 렌즈 시스템의 초점 거리를 가리키며, TL은 상기 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 시스템의 전체 길이(상기 제1 렌즈 그룹의 물체측에 가장 근접한 표면과 이미징 평면 사이의 거리)를 가리키고, ST2는 단 초점 거리 말단으로부터 상기 장 초점 거리 말단까지 줌 동작 동안 상기 제2 렌즈 그룹의 이동 크기를 가리킨다.
본 발명의 줌 렌즈 시스템에서, 제4 렌즈 그룹이 상기 물체측으로부터 순서대로, 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제3 서브 렌즈 그룹, 및 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제4 서브렌즈 그룹을 포함하는 것이 바람직하고, 여기서 하기의 조건식 (6)이 충족되고:
(6) 0.15 < D4/LD4 < 0.35,
여기서 D4는 상기 제3 서브렌즈 그룹과 상기 제4 서브렌즈 그룹 사이의 에어-거리(상기 제3 서브렌즈 그룹의 이미지측에 가장 근접한 표면에서 상기 제4 서브렌즈 그룹의 물체측에 가장 근접한 표면 사이의 거리)를 가리키고, LD4는 상기 제4 렌즈 그룹의 물체측에 가장 근접한 표면에서 상기 이미지 측에 가장 근접한 표면 사이의 거리를 가리킨다.
본 발명의 줌 렌즈 시스템에서, 하기의 조건식 (7)이 충족되는 것이 바람직하고:
(7) SG1b < 2.8,
여기서 상기 SGb1은 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 비중을 가리킨다.
상술한 줌 렌즈 시스템 및 상기 줌 렌즈 시스템에 의해 형성된 이미지를 전기 신호로 변환시키는 이미징 장치 중 임의의 것이 본 발명의 전자 이미징 장치에 구비된다.
본 발명에 따르면, 축상 색수차 및 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 달성하면서 빠르고 무소음의 포커싱 동작을 달성할 수 있는 소형화되고 무게가 감량된 포커싱 렌즈 그룹을 가지는 줌 렌즈 시스템, 및 이러한 줌 렌즈 시스템을 이용하는 전자 이미징 장치가 달성된다.
도 1은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제1 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 2는 도 1의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 3은 도 1의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 4는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제1 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 5는 도 4의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 6은 도 4의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 7은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제2 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 8은 도 7의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 9는 도 7의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 10은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제2 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 11은 도 10의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 12는 도 10의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 13은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제3 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 14는 도 13의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 15는 도 13의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 16은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제3 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 17은 도 16의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 18은 도 16의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 19는 무한 위치에서의 물체 상에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제4 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 20은 도 19의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 21은 도 19의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 22는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제4 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 23은 도 22의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 24는 도 22의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 25는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제5 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 26은 도 25의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 27은 도 25의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 28은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제5 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 29는 도 28의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 30은 도 28의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 31은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제6 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 32는 도 31의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 33은 도 31의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 34는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제6 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 35는 도 34의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 36은 도 34의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 37은 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 줌 경로를 도시한다.
도 2는 도 1의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 3은 도 1의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 4는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제1 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 5는 도 4의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 6은 도 4의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 7은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제2 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 8은 도 7의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 9는 도 7의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 10은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제2 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 11은 도 10의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 12는 도 10의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 13은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제3 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 14는 도 13의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 15는 도 13의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 16은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제3 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 17은 도 16의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 18은 도 16의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 19는 무한 위치에서의 물체 상에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제4 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 20은 도 19의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 21은 도 19의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 22는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제4 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 23은 도 22의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 24는 도 22의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 25는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제5 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 26은 도 25의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 27은 도 25의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 28은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제5 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 29는 도 28의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 30은 도 28의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 31은 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의, 본 발명에 따른, 줌 렌즈 시스템의 제6 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 32는 도 31의 렌즈 배열에서 발생하는 다양한 수차를 도시한다.
도 33은 도 31의 렌즈 배열에서 발생하는 배율 색수차를 도시한다.
도 34는 무한 위치에서의 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 줌렌즈 시스템의 제6 수치 실시예의 렌즈 배열을 도시한다.
도 35는 도 34의 렌즈 배열에서 발생한 다양한 수차를 도시한다.
도 36은 도 34의 렌즈 배열에서 발생한 배율 색수차를 도시한다.
도 37은 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 줌 경로를 도시한다.
도 37의 줌 경로에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예의 줌 렌즈 시스템은 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹(G1), 네거티브 제2 렌즈 그룹(G2), 포지티브 제3 렌즈 그룹(G3), 및 포지티브 제4 렌즈 그룹(G4)으로 구성된다. 제1 렌즈 그룹(G1)은, 물체 측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 서브렌즈 그룹(G1a), 및 제2 서브렌즈 그룹(G1b)으로 구성된다. 제4 렌즈 그룹(G4)은, 물체 측으로부터의 순서대로, 포지티브 제3 서브렌즈 그룹(G4a), 및 포지티브 제4 서브렌즈 그룹(G4b)으로 구성된다. 제2 렌즈 그룹(G2)과 제3 렌즈 그룹(G3) 사이에 위치된 조리개(S)는 제3 렌즈 그룹(G3)과 일체로 이동한다. "I"는 이미징 평면을 가리킨다.
본 줌 렌즈 시스템에서, 단 초점 거리 말단(Wide)으로부터 장 초점 거리 말단(Tele)으로의 줌 동작시, 제1 렌즈 그룹(G1)과 제2 렌즈 그룹(G2) 사이의 거리는 증가하고, 제2 렌즈 그룹(G2)과 제3 렌즈 그룹(G3) 사이의 거리는 감소하고, 제3 렌즈 그룹(G3)과 제4 렌즈 그룹(G4) 사이의 거리는 감소한다. 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로의 줌 동작시, 제1 서브렌즈 그룹(Ga1)과 제2 서브렌즈 그룹(G1b) 사이의 거리는 변하지 않고, 제3 렌즈 그룹(G4a)과 제4 렌즈 그룹(G4b) 사이의 거리는 변하지 않는다.
예시된 실시예에서, 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로의 줌 동작시, 제1 렌즈 그룹(G1)(제1 서브렌즈 그룹(G1a)과 제2 서브렌즈 그룹(G1b)) 및 제4 렌즈 그룹(제3 서브렌즈 그룹(G4a)과 제4 서브렌즈 그룹(G4b))은 이미지 평면(I)에 대해 정적인 상태를 유지한다(광학축 방향으로 이동하지 않는다). 그러나, 제1 렌즈 그룹(G1)(제1 서브렌즈 그룹(G1a)과 제2 서브렌즈 그룹(G1b)) 및 제4 렌즈 그룹(G4)(제3 서브렌즈 그룹(G4a)과 제4 서브렌즈 그룹(G4b))은 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 줌 동작시 광학 축 방향으로 이동하는 실시예가 가능하다.
제2 렌즈 그룹(G2)은 단 초점거리 말단으로부터 장 초점거리 말단으로 줌 동작시 이미지측을 향해 단조로 이동한다.
단 초점거리 말단으로부터 장 초점거리 말단으로 줌 동작시 제3 렌즈 그룹(G3)이 먼저 이미지 측을 향해 이동하고 그에 따라 물체 측을 향해 조금씩 이동하는(단 초점 거리 말단에 대해 이미지 측으로의 이동을 가져오는) 하나의 실시예, 및 제3 렌즈 그룹(G3)이 이미지 측을 향해 단조로 이동하는 하나의 실시예가 가능하다.
제1 서브렌즈 그룹(G1a)은 포커싱 동작 동안 이동하지 않고, 제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 포커싱 동작 동안 이동하는 포커싱 렌즈 그룹이다. 제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 무한 위치에서의 물체로부터 유한한 거리의 물체로 포커싱할 때 물체측을 향해 이동한다.
제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제1 렌즈 그룹(G1)의 제1 서브렌즈 그룹(G1a)은, 물체측으로부터의 순서대로, 네거티브 렌즈 엘리먼트(11) 및 포지티브 렌즈 엘리먼트(12)를 가진 접합렌즈로 구성된다. 네거티브 렌즈 엘리먼트(11)는 d 선에서 22.8인 아베수를 가지는 고분산 유리재료(예를 들면 Ohara Inc.의 OHARA S-NPH1)로 형성된다.
제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제1 렌즈 그룹(G1)의 제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)로 구성된다. 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)는 아베수가 d 선에서 70.2가 되도록 이상분산 특성을 가지고 2.46의 낮은 비중을 가지는 유리 재료(예를 들면 Ohara Inc.의 OHARA S-FSL5)로 형성된다.
제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제2 렌즈 그룹(G2)은, 물체측으로부터의 순서대로, 네거티브 렌즈 엘리먼트(21)(이미지측 상에 오목면을 가지는 네거티브 렌즈 엘리먼트), 네거티브 렌즈 엘리먼트(22)(이미지 측 상에 오목 면을 가지는 네거티브 렌즈 엘리먼트), 및 포지티브 렌즈 엘리먼트(23)와 네거티브 렌즈 엘리먼트(24)로 구성된 접합 렌즈(23)로 구성된다.
제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제3 렌즈 그룹(G3)은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 렌즈 엘리먼트(31) 및 네거티브 렌즈 엘리먼트(32)로 구성된 접합 렌즈로 구성된다.
제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제4 렌즈 그룹(G4)의 제3 서브렌즈 그룹(G4a)은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 렌즈 엘리먼트(41), 및 포지티브 렌즈 엘리먼트(42)와 네거티브 렌즈 엘리먼트(43)로 구성된 접합 렌즈로 구성된다. 제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제4 렌즈 그룹(G4)의 제4 서브렌즈 그룹(G4b)은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 렌즈 엘리먼트(44) 및 네거티브 렌즈 엘리먼트(45)로 구성된다.
예시된 실시예의 각각의 줌 렌즈 시스템에서, 제1 렌즈 그룹(G1) 및 제4 렌즈 그룹(G4)은 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점거리 말단으로의 줌 동작 동안 이미지 평면(I)에 대해 정적인 반면, 주로 제2 렌즈 그룹(G2)이 줌 동작을 수행하고 제3 렌즈 그룹(G3)은 줌 동작동안 발생하는 이미지 표면 변동을 보상한다. 추가로, 제1 렌즈 그룹(G1)은 제1 서브렌즈 그룹(G1a)과 제2 서브렌즈 그룹(G1b)으로 분할되고; 제1 서브렌즈 그룹(G1a)은 포커싱동안 이동불가능하도록 구성되고, 제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 포커싱동안 이동하는 포커싱 렌즈 그룹으로서 구성된다. 따라서, 렌즈 시스템의 전체 길이는 f 수 변화가 작은 줌 렌즈 시스템이 달성될 수 있도록 줌 및 포커싱 동작 동안 변하지 않는다.
예시된 실시예의 각각의 줌 렌즈 시스템에서, 물체측으로부터의 순서대로, 네거티브 렌즈 엘리먼트(21)(이미지측 상에 오목면을 가지는 네거티브 렌즈 엘리먼트), 네거티브 렌즈 엘리먼트(22)(이미지측 상에 오목면을 가지는 네거티브 렌즈 엘리먼트), 및 포지티브 렌즈 엘리먼트(23)와 네거티브 렌즈 엘리먼트(24)로 구성된 접합렌즈를 가진 제2 렌즈 그룹(G2)을 구성함으로써, 우수한 광학 품질이 달성될 수 있도록 비대칭수차와 비점수차가 전체 줌 범위에서 양호하게 보정될 수 있다. 추가로, 접합렌즈를 구성하는 포지티브 렌즈 엘리먼트(23)와 네거티브 렌즈 엘리먼트(24)의 각각 상에서 이미지측을 면하는 오목면을 제공함으로써, 비대칭수차와 비점수차가 보다 양호하게 보정될 수 있다.
예시된 실시예의 각각의 줌 렌즈 시스템에서, 물체측으로부터의 순서대로, 제4 렌즈 그룹(G4)은 포지티브 제3 서브렌즈 그룹(G4a) 및 포지티브 제4 서브렌즈 그룹(G4b)으로 구성된다. 제3 서브렌즈 그룹(G4a)은 2개의 포지티브 렌즈 엘리먼트(41 및 42), 및 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트(43)으로 구성된다. 제4 서브렌즈 그룹(G4b)은 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트(44) 및 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트(45)로 구성된다. 상기 방식으로 제4 렌즈 그룹(G4)을 구성함으로써, 렌즈 시스템의 소형화 및 경량화를 달성하면서 구면수차, 비대칭수차, 필드 곡률 및 비점수차를 양호하게 보정하는 최소 렌즈 배열이 달성될 수 있다.
추가로, 예시된 실시예의 각각의 줌 렌즈 시스템에서, 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)로서 제2 서브렌즈 그룹(G1b)(포커싱 렌즈 그룹을 구성하는)을 형성하고, 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)의 d-라인에서 아베수를 적절하게 설정하고, 추가로 제1 서브렌즈 그룹(G1a)내에 제공된 네거티브 렌즈 엘리먼트(11)의 d 선에서 아베수를 적절하게 설정함으로써, 축상 색수차(axial chomatic aberration)와 배율 색수차(lateral chromatic aberration)와 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 성공적으로 달성하면서 포커싱 동작을 빠르고 무음으로 달성하기 위해, 포커싱 렌즈 그룹은 소형화되고 무게가 경량화될 수 있다.
조건식(1)은 제2 서브렌즈 그룹(G1b)의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)의 d 선에서 아베수를 규정한다. 조건식(1)을 충족시킴으로써, 포커싱 렌즈 그룹은 특히 장 초점 거리 말단에서 축상 색수차와 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 우수한 광학 품질을 달성하면서 빠르고 무소음의 포커싱 동작을 수행하도록 소형화 및 경량화될 수 있다.
조건식(1)의 상한이 초과되면, 색수차 보정의 이점에도 불구하고, 큰 비중을 가진 유리 재료만이 제시되기 때문에, 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)를 형성하는 유리 재료의 비중은 과도하게 커져서(필수적으로 커진다), 포커싱 렌즈 그룹의 크기 및 중량의 증가에 기인하여 빠르고 무소음의 포커싱 동작을 달성하기가 어렵게 된다.
조건식(1)의 하한이 초과되면, 특히 장 초점 거리 말단에서 축상 색수차와 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 보정하는 것이 어렵게 되어 광학 품질이 열화된다.
상술한 바와 같이, 제1 내지 제6 수치 실시예의 각각에서, 제1 서브렌즈 그룹(G1a)은, 물체측으로부터의 순서대로, 네거티브 렌즈 엘리먼트(11)와 포지티브 렌즈 엘리먼트(12)를 가진 접합 렌즈로 구성된다. 그러나, 네거티브 렌즈 엘리먼트(들)를 제1 서브렌즈 그룹(G1a)으로 부가함으로써 2개 이상의 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제1 서브렌즈 그룹(G1a)에 포함될 수 있다.
이러한 구성을 가지고, 조건식(2)과 조건식(2')은 제1 서브렌즈 그룹(G1a)에 제공된 네거티브 렌즈 엘리먼트(11)의 d 선에서 아베수를 규정한다. 조건식(2) 및 조건식(2')을 충족시킴으로써, 특히 장 초점 거리 말단에서 축상 색수차와 배율 색수차와 같은 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 우수한 광학 품질을 달성할 수 있게 한다.
조건식(2) 및 조건식(2')의 상한이 초과되면, 특히 장 초점 거리 말단에서 축상 색수차와 배율 색수차와 같은 다양한 수차를 보정하는 것이 어렵게 되어 광학 품질이 열화된다.
조건식(3)은 제2 서브렌즈 그룹(G1b)의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)의 특정 프로파일(형상 팩터)을 규정한다. 조건식(3)을 충족시킴으로써, 비점수차와 같은 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 우수한 광학 품질을 달성할 수 있다.
조건식(3)의 상한이 초과되면, 제2 서브렌즈 그룹(G1b)의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)의 곡률이 너무 크게되어, 높은 차수의 수차를 발생시켜, 광학 품질을 열화시킨다.
조건식(3)의 하한이 초과되면, 비점수차가 용이하게 발생하여, 광학 품질을 열화시킨다.
조건식(4)은 장 초점 거리 말단에서 전체 렌즈 시스템의 초점 거리에 대한 제2 렌즈 그룹(G2)의 초점 거리의 비율을 규정한다. 조건식(4)을 충족시킴으로써, 줌 동작동안 수차에서의 변동이 억제되어 우수한 광학 품질이 달성되고, 줌 동작 동안 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기가 감소되어, 렌즈 시스템을 소형화할 수 있도록 한다.
조건식(4)의 상한이 초과되면, 제2 렌즈 그룹(G2)의 파워가 과도하게 강하게되는 것에 기인하여 줌 동작 동안 수차 변동이 증가하여, 광학 품질을 열화시킨다.
조건식(4)의 하한이 초과되면, 제2 렌즈 그룹(G2)의 파워가 너무 약하게 되는 것에 기인하여 줌 동작 동안 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기가 증가하여, 렌즈 시스템의 크기를 확대시킨다.
조건식(5)은, 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 줌 동작을 할 때, 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기에 대한 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 시스템의 전체 길이(제1 렌즈 그룹(G1)의 물체측에 가장 근접한 표면과 이미징 평면(I) 사이의 거리)의 비율을 규정한다. 조건식(5)을 충족시킴으로써, 줌 동작동안 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기를 감소시킴으로써 렌즈 시스템이 소형화되고, 소형화 오류에 의해 발생되는 광학 품질에서의 열화가 방지될 수 있다.
조건식(5)의 상한이 초과되면, 줌 동작 동안 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기가 너무 작게 되어, 오류 감도가 증가하여 제조 오차 발생에 기인한 광학 품질의 열화가 보다 용이하도록 만든다.
조건식(5)의 하한이 초과되면, 줌 동작 동안 제2 렌즈 그룹(G2)의 이동 크기가 너무 크게 되어, 렌즈 시스템의 크기를 확대시킨다.
조건식(6)은, 제4 렌즈 그룹(G4)의 물체측에 가장 근접한 표면내지 그의 이미지 측에 가장 근접한 표면 사이의 거리에 대한 제3 서브 렌즈 그룹(G4a)과 제4 서브렌즈 그룹(G4b) 사이의 에어-거리(제3 서브렌즈 그룹(G4a)의 이미지 측에 가장 근접한 표면 내지 제4 서브렌즈 그룹(G4b)의 물체측에 가장 근접한 표면 사이의 거리)의 비율을 규정한다. 조건식(6)을 충족시킴으로써, 우수한 광학 품질을 달성하기 위해 구면 수차, 비대칭수차, 및 필드 곡률은 양호하게 보정될 수 있다.
조건식(6)의 상한이 초과되면, 구면수차, 및 비대칭수차를 보정하는 것이 어렵게 되어, 광학 품질을 열화시킨다.
조건식(6)의 하한이 초과되면, 임의의 화각(angle-og-view)에서의 광선의 오버랩핑이 증가하여, 필드 굴곡을 보정하는 것을 어렵게 만들어, 광학 품질이 열화하도록 한다.
조건식(7)은 제2 서브렌즈 그룹(G1b)의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)의 비중을 규정한다. 포커싱 렌즈 그릅을 구성하는 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트(13)로서 사용하기 위해 조건식(7)을 충족시키는 저 비중을 가진 유리 재료를 선택함으로써, 포커싱 렌즈 그룹이 소형화되고 무게가 감량되어 빠르고 무소음의 포커싱 동작이 수행될 수 있도록 한다.
조건식(7)의 상한이 초과되면, 포커싱 렌즈 그룹의 크기 증가 및 무게 증가에 기인하여 빠르고 무소음의 포커싱 동작을 달성하는 것이 어렵게 된다. 조건식(7)의 상한이 초과된 상태에서 빠르고 무소음 포커싱 동작을 강제적으로 달성하기 위해, 렌즈 시스템을 포함하는 전체 광학 유닛의 크기 및 무게 증가가 방지될 수 없도록 보다 강력한 구동 시스템이 사용되어야 한다.
특정한 제1 내지 제6 수치 실시예가 본 명세서에서 기술될 것이다. 다양한 수차 다이어그램에서, 배율 색수차 다이어그램 및 표, d 선, g 선 및 C 선이 자신들 각각의 파장에서의 수차를 도시하고; S는 화살표 이미지(sagittal image)를 가리키고, M은 자오상(meridional image)을 가리키고, FNO.는 f 수를 가리키고, f는 전체 광학 시스템의 초점 길이를 가리키고, W는 확각(°)의 절반을 가리키며, Y는 이미지 높이를 가리키고, fB는 후부초점을 가리키고, L은 렌즈 시스템의 전체 길이를 가리키고, R은 곡률 반경을 가리키고, d는 렌즈 두께 또는 렌즈 사이의 거리를 가리키며, N(d)는 d 선에서의 굴절률을 가리키고, 및 
는 d 선에 대한 아베수를 가리킨다. 다양한 길이에 사용된 단위는 밀리미터(mm)로 정의된다. 제1 내지 제6 수치 실시예 중 어느 것도 비구면 렌즈 엘리먼트를 활용하지 않는다.
[실시예 1]
도 1 내지 도 6, 및 표 1 내지 표 3은 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제1 수치 실시예를 도시한다. 도 1은 무한한 위치에서 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 2는 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 3은 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 4는 무한한 위치에서 물체에 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 5는 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 6은 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 1은 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 2는 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 표 3은 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제1 수치 실시예의 줌 렌즈 시스템은, 물체측으로부터 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹(G1), 네거티브 제2 렌즈 그룹(G2), 포지티브 제3 렌즈 그룹(G3), 및 포지티브 제4 렌즈 그룹(G4)으로 구성된다. 제2 렌즈 그룹(G2)과 제3 렌즈 그룹(G3) 사이에 배치된 조리개(S)는 제3 렌즈 그룹(G3)과 일체로 이동한다. 광학 필터(OP)는 제4 렌즈 그룹(G4)과 이미징 평면(I) 사이에 제공된다.
제1 렌즈 그룹(G1)은, 물체측으로부터 순서대로, 포커싱 동작 동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹(G1a), 및 포커싱 동작 동안 이동하는 포커싱 렌즈 그룹을 구성하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹(G1b)으로 구성된다. 무한한 거리의 물체로부터 유한한 거리에서의 물체로 포커싱할 때, 제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 물체측을 향해 이동된다.
제1 서브렌즈 그룹(G1a)은, 물체측으로부터의 순서대로, 물체측 위의 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록(menisicus) 렌즈 엘리먼트(11)와 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트(12)로 구성된 접합 렌즈로 구성된다. 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(11)는 d 선에서 22.8의 아베수를 가진 고 분산 유리(예를 들면 Ohara Inc.의 OHARA S-NPH1)으로 형성된다.
제2 서브렌즈 그룹(G1b)은 물체측 상에 볼록면을 가진 포지티브 오목볼록 단일 렌즈 엘리먼트(13)로 구성된다. 포지티브 오목볼록 단일 렌즈 엘리먼트(13)는 그의 아베수가 d 선에서 70.2가 되고, 2.46의 저 비중이 되도록 이상분산 특성을 가지는 유리 재료(예를 들면 Ohara Inc.의 OHARA S-FSL5)로 형성된다.
제2 렌즈 그룹(G2)은, 물체측으로부터의 순서대로, 양면이 오목한 네거티브 렌즈 엘리먼트(21)(이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트), 양면이 오목한 네거티브 렌즈 엘리먼트(22)(이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트), 및 물체측 상에 볼록면을 가진 포지티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(23) 및 물체측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(24)로 구성된 접합 렌즈로 구성된다.
제3 렌즈 그룹(G3)은, 물체측으로부터의 순서대로, 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트(31) 및 이미지측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(32)로 구성된 접합렌즈로 구성된다.
제4 렌즈 그룹(G4)은, 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제3 서브렌즈 그룹(G4a) 및 포지티브 제4 서브렌즈 그룹(G4b)으로 구성된다. 제3 서브렌즈 그룹(G4a)은, 물체측으로부터의 순서대로, 물체측 상에 볼록면을 가진 포지티브 오목볼록면 렌즈 엘리먼트(41), 및 물체측 상에 볼록면을 가진 포지티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(42) 및 물체측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(43)로 구성된 접합 렌즈로 구성된다. 제4 서브렌즈 그룹(G4b)은, 물체측으로부터의 순서대로, 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트(44) 및 이미지측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트(45)로 구성된다. 추가로, 도시된 실시예에서, 포지티브 제3 서브렌즈 그룹(G4a) 및 포지티브 제4 서브렌즈 그룹(G4b)은 그들 사이의 에어-거리가 가장 큰 위치에서 제4 렌즈 그룹(G4) 내에서 서로로부터 분리된다.
[수치 실시예 2]
도 7 내지 12 및 표 4 내지 6은 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제2 수치 실시예를 도시한다. 도 7은 무한한 위치에서 물체에 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 8은 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 9는 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 10은 무한한 위치에서 물체를 포커싱할 때 단 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 11은 그의 다양한 수차를 도시하고, 및 도 12는 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 4는 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 5는 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 표 6은 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제2 수치 실시예의 렌즈 배열은 제1 수치 실시예의 렌즈 배열과 동일하다.
[수치 실시예 3]
도 13 내지 18 및 표 7 내지 9는 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제3 수치 실시예를 도시한다. 도 13은 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 14는 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 15는 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 16은 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 단 초점거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 17은 그의 다양한 수차를 도시하고, 및 도 18은 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 7은 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 8은 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 및 표 9는 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제3 수치 실시예의 렌즈 배열은 제1 수치 실시예의 렌즈 배열과 동일하다.
[수치 실시예 4]
도 19 내지 24 및 표 10 내지 12는 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제4 수치 실시예를 도시한다. 도 19는 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 20은 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 21은 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 22는 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 단 초점거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 23은 그의 다양한 수차를 도시하고, 및 도 24는 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 10은 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 11은 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 및 표 12는 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제4 수치 실시예의 렌즈 배열은 하기의 포인트를 제외하고는 제1 수치 실시예의 렌즈 배열과 동일하다:
(1) 제1 렌즈 그룹(G1)의 포지티브 렌즈 엘리먼트(12)는 물체측 상에 볼록면을 가진 포지티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트이다.
(2) 제4 렌즈 그룹(G4)에서, 포지티브 렌즈 엘리먼트(41)는 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성되고, 포지티브 렌즈 엘리먼트(42)는 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성되고, 및 네거티브 렌즈 엘리먼트(43)는 양면이 오목한 네거티브 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
[수치 실시예 5]
도 25 내지 30 및 표 13 내지 15는 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제5 수치 실시예를 도시한다. 도 25는 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 26은 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 27은 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 28은 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 단 초점거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 29는 그의 다양한 수차를 도시하고, 및 도 30은 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 13은 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 14는 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 및 표 15는 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제5 수치 실시예의 렌즈 배열은 하기의 포인트를 제외하고는 제1 수치 실시예의 렌즈 배열과 동일하다:
(1) 제2 렌즈 그룹(G2)의 네거티브 렌즈 엘리먼트(22)는 이미지측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
(2) 제4 렌즈 그룹(G4)에서, 포지티브 렌즈 엘리먼트(42)는 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성되고, 네거티브 렌즈 엘리먼트(43)는 양면이 오목한 네거티브 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
[수치 실시예 6]
도 31 내지 36 및 표 16 내지 18은 본 발명에 따른 줌 렌즈 시스템의 제6 수치 실시예를 도시한다. 도 31은 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 장 초점 거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 32는 그의 다양한 수차를 도시하고, 도 33은 그의 배율 색수차를 도시하고, 도 34는 무한한 위치에서의 물체를 포커싱할 때 단 초점거리 말단에서의 렌즈 배열을 도시하고, 도 35는 그의 다양한 수차를 도시하고, 및 도 36은 그의 배율 색수차를 도시한다. 표 16은 렌즈 표면 데이터를 표시하고, 표 17은 다양한 렌즈 시스템 데이터를 표시하고, 및 표 18은 렌즈 그룹 데이터를 표시한다.
제6 수치 실시예의 렌즈 배열은 하기의 포인트를 제외하고는 제1 수치 실시예의 렌즈 배열과 동일하다:
(1) 제1 렌즈 그룹(G1)의 네거티브 렌즈 엘리먼트(12)는 물체측 상에 볼록면을 가진 평철(planoconvex) 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
(2) 제2 렌즈 그룹(G2)의 네거티브 렌즈 엘리먼트(22)는 이미지측 상에 볼록면을 가진 네거티브 오목볼록 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
(3) 제4 렌즈 그룹(G4)에서, 포지티브 렌즈 엘리먼트(41)는 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성되고, 포지티브 렌즈 엘리먼트(42)는 양면이 볼록한 포지티브 렌즈 엘리먼트로 구성되고, 네거티브 렌즈 엘리먼트(43)는 양면이 오목한 네거티브 렌즈 엘리먼트로 구성된다.
각각의 실시예에 대한 각각의 조건식의 수치 값이 표 19에 표시된다.
표 19로부터 이해할 수 있는 것과 같이, 제1 내지 제6 실시예는 조건식(1) 내지 (7)을 충족시킨다. 추가로, 다양한 수차 다이어그램과 배율 색수차 다이어그램으로부터 알 수 있듯이, 다양한 수차와 배율 색수차는 상대적으로 잘 보정된다.
효과적으로 광학 파워를 갖지 않는 렌즈 엘리먼트 또는 렌즈 그룹이 본 특허출원서에 관한 발명의 기술적 범위에 포함되는 줌 렌즈 시스템에 부가될 수 있을 지라도, 본 발명에 관한 본 발명의 기술적 범위는 벗어나지 않는다.
본 발명의 줌 렌즈 시스템 및 이러한 줌 렌즈 시스템이 제공된 전자 이미징 장치는 예를 들면 디지털 카메라와 같은 전자 이미징 장치 사용에 적합하다.
G1: 포지티브 제1 렌즈 그룹
G1a: 포지티브 제1 서브렌즈 그룹
11, 24, 32, 43, 45: 네거티브 렌즈 엘리먼트
12, 23, 31, 41, 42, 44: 포지티브 렌즈 엘리먼트
G1b: 제2 서브렌즈 그룹
13: 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트
G2: 네거티브 제2 렌즈 그룹
21, 22: 네거티브 렌즈 엘리먼트(이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트)
G3: 포지티브 제3 렌즈 그룹
G4: 포지티브 제4 렌즈 그룹
G4a: 포지티브 제3 서브렌즈 그룹
G4b: 포지티브 제4 서브렌즈 그룹
S: 조리개
OP: 광학 필터
I: 이미징 평면
G1a: 포지티브 제1 서브렌즈 그룹
11, 24, 32, 43, 45: 네거티브 렌즈 엘리먼트
12, 23, 31, 41, 42, 44: 포지티브 렌즈 엘리먼트
G1b: 제2 서브렌즈 그룹
13: 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트
G2: 네거티브 제2 렌즈 그룹
21, 22: 네거티브 렌즈 엘리먼트(이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트)
G3: 포지티브 제3 렌즈 그룹
G4: 포지티브 제4 렌즈 그룹
G4a: 포지티브 제3 서브렌즈 그룹
G4b: 포지티브 제4 서브렌즈 그룹
S: 조리개
OP: 광학 필터
I: 이미징 평면
Claims (15)
- 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템으로서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 상기 제3 렌즈 그룹은 단 초점 길이 말단으로부터 장 초점 길이 말단으로 줌 동작 동안 이동되고,
상기 제1 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 포커싱 동작 동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능하고 상기 포커싱 동작 동안 이동하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함하고,
상기 제1 서브렌즈 그룹은 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트로 형성되고,
상기 제2 서브렌즈 그룹은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 및
하기의 조건식 (1) 및 (2)가 충족되며:
(1), 및
(2),
상기는 상기 제2 서브렌즈 그룹의 상기 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수(Abbe number)이고,
상기는 상기 제1 서브렌즈 그룹 내에서의 상기 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수를 가리키고,
상기 제2 렌즈 그룹은 물체측으로부터의 순서대로 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 상기 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 및 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트를 구비하는 접합 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제1 항에 있어서, 하기의 조건식(3)이 충족되고:
(3) 1.0 < SP1b < 1.8,
상기 SP1b는 상기 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 형상 팩터(shape factor)를 가리키고,
SP1b = (R2 + R1) / (R2 - R1)이고,
R1은 상기 제2 서브 렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 물체측 상의 표면의 곡률 반경을 가리키고,
R2는 상기 제2 서브 렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 이미지측 상의 표면의 곡률 반경을 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템으로서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 상기 제3 렌즈 그룹은 단 초점 길이 말단으로부터 장 초점 길이 말단으로 줌 동작 동안 이동되고,
상기 제1 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 포커싱 동작 동안 이동하지 않는 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포커싱 렌즈 그룹으로서 기능하고 상기 포커싱 동작 동안 이동하는 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함하고,
상기 제1 서브렌즈 그룹은 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트로 형성되고,
상기 제2 서브렌즈 그룹은 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성되고, 및
상기 제2 렌즈 그룹은 물체측으로부터의 순서대로 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 상기 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 및 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트를 구비하는 접합 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹의 접합 렌즈를 구성하는 상기 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 상기 네거티브 렌즈 엘리먼트의 각각은 자신의 물체측 상에 볼록면 및 자신의 상기 이미지측 상에 오목면을 구비하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템.
- 제1 항에 있어서, 하기의 조건식 (4) 및 (5)를 충족하고:
(4) -0.3 < f2/ft < -0.18, 및
(5) 4.5 < TL/ST2 < 5.5,
상기 f2는 상기 제2 렌즈 그룹의 초점 거리를 가리키고,
상기 ft는 장 초점 거리 말단에서의 전체 렌즈 시스템의 초점 거리를 가리키고,
상기 TL은 상기 장 초점 거리 말단에서의 상기 렌즈 시스템의 전체 길이를 가리키고,
상기 ST2는 단 초점 거리 말단으로부터 상기 장 초점 거리 말단까지의 줌 동작 동안 상기 제2 렌즈 그룹의 이동 크기를 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제1 항에 있어서, 상기 제4 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제3 서브 렌즈 그룹, 및 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제4 서브렌즈 그룹을 포함하고,
하기의 조건식 (6)이 충족되고:
(6) 0.15 < D4/LD4 < 0.35,
상기 D4는 상기 제3 서브렌즈 그룹과 상기 제4 서브렌즈 그룹 사이의 에어-거리를 가리키고,
상기 LD4는 상기 제4 렌즈 그룹의 물체측에 가장 근접한 표면에서 상기 제4 렌즈 그룹의 이미지측에 가장 근접한 표면 사이의 거리를 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제1 항에 있어서. 하기의 조건식 (7)이 충족되고:
(7) SG1b < 2.8,
상기 SG1b은 상기 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 비중을 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제1 항에 따른 상기 줌 렌즈 시스템; 및
상기 줌 렌즈 시스템에 의해 형성된 이미지를 전기 신호로 변환시키는 이미징 장치를 포함하는 전자 이미징 장치. - 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템으로서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 상기 제3 렌즈 그룹은 줌 동작 동안 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 이동되고,
상기 제1 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트가 설치된 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성된 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함하고,
하기의 조건식(2')이 충족되고:
(2'),
상기는 상기 제1 서브렌즈 그룹 내에서 상기 물체측에 가장 근접되어 위치된 네거티브 렌즈 엘리먼트의 d 선에서의 아베수를 가리키고,
상기 제2 렌즈 그룹은 물체측으로부터의 순서대로 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 상기 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 및 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트를 구비하는 접합 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 물체측으로부터의 순서대로, 포지티브 제1 렌즈 그룹, 네거티브 제2 렌즈 그룹, 포지티브 제3 렌즈 그룹, 및 포지티브 제4 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈 시스템으로서, 적어도 상기 제2 렌즈 그룹 및 상기 제3 렌즈 그룹은 줌 동작 동안 단 초점 거리 말단으로부터 장 초점 거리 말단으로 이동되고,
상기 제1 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 적어도 하나의 네거티브 렌즈 엘리먼트가 설치된 포지티브 제1 서브렌즈 그룹, 및 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트로 형성된 포지티브 제2 서브렌즈 그룹을 포함하고,
상기 제2 렌즈 그룹은 물체측으로부터의 순서대로 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 상기 이미지측 상에 오목면을 가진 네거티브 렌즈 엘리먼트, 및 포지티브 렌즈 엘리먼트와 네거티브 렌즈 엘리먼트를 구비하는 접합 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제9 항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹의 접합 렌즈를 구성하는 상기 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 상기 네거티브 렌즈 엘리먼트의 각각은 자신의 물체측 상에 볼록면 및 자신의 상기 이미지측 상에 오목면을 구비하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템.
- 제9 항에 있어서, 하기의 조건식 (4) 및 (5)를 충족하고:
(4) -0.3 < f2/ft < -0.18, 및
(5) 4.5 < TL/ST2 < 5.5,
상기 f2는 상기 제2 렌즈 그룹의 초점 거리를 가리키고,
상기 ft는 장 초점 거리 말단에서의 전체 렌즈 시스템의 초점 거리를 가리키고,
상기 TL은 상기 장 초점 거리 말단에서의 상기 렌즈 시스템의 전체 길이를 가리키고,
상기 ST2는 단 초점 거리 말단으로부터 상기 장 초점 거리 말단까지의 줌 동작 동안 상기 제2 렌즈 그룹의 이동 크기를 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제9 항에 있어서, 상기 제4 렌즈 그룹은, 상기 물체측으로부터의 순서대로, 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제3 서브 렌즈 그룹, 및 적어도 하나의 포지티브 렌즈 엘리먼트 및 네거티브 렌즈 엘리먼트가 제공된 제4 서브렌즈 그룹을 포함하고,
하기의 조건식 (6)이 충족되고:
(6) 0.15 < D4/LD4 < 0.35,
상기 D4는 상기 제3 서브렌즈 그룹과 상기 제4 서브렌즈 그룹 사이의 에어-거리를 가리키고,
상기 LD4는 상기 제4 렌즈 그룹의 물체측에 가장 근접한 표면에서 상기 제4 렌즈 그룹의 이미지측에 가장 근접한 표면 사이의 거리를 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제9 항에 있어서. 하기의 조건식 (7)이 충족되고:
(7) SG1b < 2.8,
상기 SG1b은 상기 제2 서브렌즈 그룹의 포지티브 단일 렌즈 엘리먼트의 비중을 가리키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈 시스템. - 제9 항에 따른 상기 줌 렌즈 시스템; 및
상기 줌 렌즈 시스템에 의해 형성된 이미지를 전기 신호로 변환시키는 이미징 장치를 포함하는 전자 이미징 장치.
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