KR20060047460A - 줌렌즈 - Google Patents

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KR20060047460A
KR20060047460A KR1020050034474A KR20050034474A KR20060047460A KR 20060047460 A KR20060047460 A KR 20060047460A KR 1020050034474 A KR1020050034474 A KR 1020050034474A KR 20050034474 A KR20050034474 A KR 20050034474A KR 20060047460 A KR20060047460 A KR 20060047460A
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호타카 다케우치
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니덱 코팔 가부시키가이샤
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Abstract

디지털 스틸 카메라 등에 매우 적합한 소형, 박형의 줌렌즈를 제공한다.
물체측(物體側)으로부터 순서대로, 전체로서 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군(Ⅰ), 전체로서 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군(Ⅱ)을 구비하고, 제 2 렌즈군을 상면측(像面側)으로부터 물체측으로 이동시켜서 광각단으로부터 망원단으로의 변배(變倍, 배율이 변하는 것)를 행하는 것과 함께, 제 1 렌즈군을 이동시켜 변배에 따른 상면(像面)의 변동을 보정하여 초점 조정을 행하는 줌렌즈에 있어서, 제 1 렌즈군(Ⅰ)은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈(1) 및 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈(2)로 이루어지고, 제 2 렌즈군(Ⅱ)은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 양의 굴절력을 가진 제 3 렌즈(3), 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스형상으로 전체로서 음의 굴절력을 갖도록 접합된 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈(4) 및 음의 굴절력을 가진 제 5 렌즈(5), 양의 굴절력을 가진 제 6 렌즈(6)로 이루어진다. 이에 의해, 전체 길이가 짧아지고, 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.

Description

줌렌즈{Zoom lens}
도 1은 본 발명에 관한 줌렌즈의 일 실시예(실시예 1)를 나타내는 구성도이다.
도 2는 실시예 1에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 3은 실시예 1에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 4는 실시예 1에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 관한 줌렌즈의 다른 실시예(실시예 2)를 나타내는 구성도이다.
도 6은 실시예 2에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 7은 실시예 2에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 8은 실시예 2에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예(실시예 3)를 나타내는 구성도이다.
도 10은 실시예 3에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 11은 실시예 3에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 12는 실시예 3에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 13은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예(실시예 4)를 나타내는 구성도이다.
도 14는 실시예 4에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 15는 실시예 4에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 16은 실시예 4에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 17은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예(실시예 5)를 나타내는 구성도이다.
도 18은 실시예 5에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 19는 실시예 5에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 20은 실시예 5에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 21은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예(실시예 6)를 나타내는 구성도이다.
도 22는 실시예 6에 관한 줌렌즈에 있어서, 광각단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 23은 실시예 6에 관한 줌렌즈에 있어서, 중간 위치에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
도 24는 실시예 6에 관한 줌렌즈에 있어서, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차, 배율색수차의 각 수차도를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
Ⅰ: 제 1 렌즈군
Ⅱ : 제 2 렌즈군
1 : 제 1 렌즈
2 : 제 2 렌즈
3 : 제 3 렌즈
4 : 제 4 렌즈
5 : 제 5 렌즈
6 : 제 6 렌즈
7, 8 : 유리 필터
D1~D14 : 광축상에서의 간격
BF : 백포커스
R1~R15 : 곡률반경
S1~S15 : 면
L : 광축
f1 : 제 1 렌즈군의 초점거리
f2 : 제 2 렌즈군의 초점거리
fw : 광각단에서의 렌즈전계(全系)의 초점거리
ν1 : 제 1 렌즈의 아베수
ν2 : 제 2 렌즈의 아베수
ν4 : 제 4 렌즈의 아베수
ν5 : 제 5 렌즈의 아베수
D2 : 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 광축 방향에서의 간격
R2a : 제 1 렌즈의 수지층이 접합된 면의 곡률반경
R2 : 수지층의 비구면이 형성된 면의 곡률반경
R5a : 제 3 렌즈의 수지층이 접합된 면의 곡률반경
R5 : 수지층의 비구면이 형성된 면의 곡률반경
R11a : 제 6 렌즈의 수지층이 접합된 면의 곡률반경
R11 : 수지층의 비구면이 형성된 면의 곡률반경
본 발명은 CCD 등의 고체촬상소자를 이용한 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등에 적용되는 줌렌즈에 관한 것으로, 특히 화소수가 많은 고체촬상소자를 이용한 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등에 매우 적합한 소형의 줌렌즈에 관한 것이다.
최근, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등에 이용되는 CCD 등의 고체촬상소자의 현저한 기술 진보에 의해, 그 고밀도화, 고화소화 등이 달성되고, 그와 함께 광학계로서도 광학 성능이 높은 렌즈가 요구되고 있다. 또, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등의 소형화에 따라, 그것들에 탑재되는 촬영용의 줌렌즈에 대해서도 소형화, 경량화 등이 강하게 요구되고 있다.
소형화에 대해서는 휴대성의 양호함을 실현시키기 위해서, 휴대시의 단축화, 즉, 카메라 수납시의 사이즈의 박형화가 특히 요구되고 있다.
또, CCD 등의 고체촬상소자에는, 빛을 효율적으로 사용하기 위해서, 그 표면에 마이크로 렌즈가 설치되어 있다. 그 때문에, 고체촬상소자에 입사하는 광선의 각도가 너무 크면, 비네팅(케라레) 현상(즉, 셰이딩(shading)현상)이 생겨, 빛이 고체촬상소자에 입사하지 못하는 문제가 있었다. 따라서, 이러한 고체촬상소자에 이용되는 렌즈로서는, 사출동(射出瞳)이 상면(像面)으로부터 충분히 떨어져 있고, 고체촬상소자에 입사하는 각도, 즉 사출각도가 작은 텔레센트릭 광학계인 것이 요구되고 있다. 최근의 현저한 기술 진보에 의해, 마이크로 렌즈 등을 연구함으로써, 광선의 입사각도가 15°위까지는 문제 없이 사용할 수 있게 되어 있다.
한편, 변배비(變倍比, 배율이 변하는 비)가 2~3정도의 종래의 줌렌즈로서는, 예를 들어 콤팩트 카메라 등에 탑재된 2개의 렌즈군으로 이루어지는 줌렌즈가 다수 보고되어 있다(예를 들어, 일본특허공개 2003-075721호 공보, 일본특허공개 2003-307676호 공보 참조). 이 줌렌즈는 양의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군과 음의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군에 의해 구성된 소위 텔레포토 타입의 2군 줌렌즈로서, 카메라 수납시의 박형화라는 점에서는 바람직하다.
그러나, 이와 같이 제 1 렌즈군이 양의 굴절력을, 그리고 제 2 렌즈군이 음의 굴절력을 갖는 배치 구성에서는, 특히 광각단에서의 최외광선의 사출각도가 너무 커지기 때문에, CCD 등의 고체촬상소자에 적용하는 것은 매우 곤란하다.
또, 물체측(物體側)으로부터 상면측(像面側)을 향해 순서대로, 전체로서 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군과, 전체로서 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군이 배열된 2군 구성의 줌렌즈가 알려져 있다(예를 들어, 일본특허공개 2000-035537호 공보 참조).
그러나, 제 1 렌즈군은 양의 굴절력, 음의 굴절력, 음의 굴절력 및 양의 굴절력을 각각 가진 4매의 렌즈에 의해 구성되어 있기 때문에, 카메라를 수납했을(침동(沈胴)상태) 때의 전체 길이가 길어지고, 또 가장 물체측의 렌즈가 양의 굴절력을 갖기 때문에, 왜곡수차의 보정에는 효과적이지만, 가장 물체측에 위치하는 렌즈 의 외직경이 커지고, 박형화, 소형화가 곤란하다.
상기와 같이, 종래의 텔레포토 타입의 2군 줌렌즈에서는, 특히 광각단에서의 최외각 광선의 사출각도가 커지고 텔레센트릭성이 얻어지지 않아, 최근 고화소의 고체촬상소자에는 대응할 수 없다는 문제가 있다. 또, 종래의 2군 줌렌즈에서는, 제 1 렌즈군을 구성하는 렌즈의 매수가 많고 부품 점수도 증가하기 때문에, 소형화, 경량화, 특히 카메라 수납시의 박형화를 달성할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 제수차가 효율적으로 보정되어 높은 광학 성능을 가지고, 경량화, 소형화, 특히 카메라 수납시의 박형화를 도모할 수 있으며, 최근 고화소의 고체촬상소자에 적합한 줌렌즈를 제공하는 것에 있고, 보다 구체적으로는, 2.5~3배 정도의 줌 배율을 가지고, 촬영시의 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면~상면)가 35mm이하, 각 렌즈군의 광축 방향의 두께(제 1 렌즈군의 두께+제 2 렌즈군의 두께)의 합계 치수가 12mm이하이며, 또, 로우 패스 필터 등의 배치를 위해 백포커스가 5mm이상, 광각단에서의 렌즈의 밝기(F번호)가 3.2정도, 왜곡수차가 ｜5%｜이하 등의 조건을 충족시키고, 고화소의 고체촬상소자에 매우 적합한 박형이고 소형인 줌렌즈를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 줌렌즈는 물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 전체로서 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군과 전체로서 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군을 구비하 고, 제 2 렌즈군을 상면측으로부터 물체측으로 이동시켜 광각단으로부터 망원단으로의 변배(變倍)를 행하는 것과 함께, 제 1 렌즈군을 이동시켜 변배에 따른 상면의 변동을 보정하여 초점 조정을 행하는 줌렌즈에 있어서, 상기 제 1 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈, 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈로 이루어지고, 상기 제 2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 양의 굴절력을 가진 제 3 렌즈, 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스형상으로 각각 형성되며 또한 전체로서 음의 굴절력을 갖도록 접합된 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 및 음의 굴절력을 가진 제 5 렌즈, 양의 굴절력을 가진 제 6 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성에 의하면, 2개의 렌즈군이면서 6매의 렌즈에 의해 구성되고, 양호한 광학 성능이 얻어지는 것과 함께, 전체 길이가 짧아지며, 카메라 수납시(침동시)의 사이즈도 작게 할 수 있고, 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈군의 초점거리를 f1, 제 2 렌즈군의 초점거리를 f2, 광각단에서의 렌즈전계(全系)의 초점거리를 fw로 할 때, 다음의 조건식(1), (2)
(1) 0.5<f2/｜f1｜<1.3
(2) 1.25<｜f1｜/fw<2.5
를 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 특히 2.5~3배 정도의 변배비가 달성되고, 왜곡수차, 배율색수차, 구면수차, 비점수차가 효율적으로 보정되어 양호한 광학 성능이 얻어지는 것과 함께, 충분한 텔레센트릭성이 얻어지고, 특히 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 4 렌즈의 아베수를 ν4, 제 5 렌즈의 아베수를 ν5,제 4 렌즈의 물체측의 면의 곡률반경을 R7, 제 5 렌즈의 상면측의 면의 곡률반경을 R9로 할 때, 다음의 조건식(3), (4)
(3) ν4>ν5
(4) 1.0<R7/R9<3.0
를 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 색수차, 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈의 아베수를 ν1, 제 2 렌즈의 아베수를 ν2,제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 광축 방향에서의 간격을 D2, 광각단의 렌즈전계의 초점거리를 fw로 할 때, 다음의 조건식(5), (6)
(5) ν1-ν2>10
(6) D2/fw>0.2
을 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 색수차, 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈, 제 3 렌즈 및 제 6 렌즈는 물체측 및 상면측의 적어도 한쪽의 면에 비구면을 가진 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제 1 렌즈군의 비구면에 의해 왜곡수차, 비점수차를 양호하게 보정할 수 있고, 제 3 렌즈의 비구면에 의해 구면수차를 양호하게 보정할 수 있으며, 제 6 렌즈의 비구면에 의해 비점수차, 코마수차를 양호하게 보정할 수 있고, 전체로서 제수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈는 곡률반경이 작은 쪽의 면에 비구면을 가진 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈의 비구면은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈는 유리 렌즈에 대해 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께, 수지층에 대해 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면을 가진 제 1 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 이와 같이 유리 렌즈에 수지층을 설치하고 이 수지층에 비구면을 형성함으로써 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 사용할 수 있으며, 또한 저비용화를 달성하면서 색수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 수지층은 제 1 렌즈의 곡률반경이 작은 쪽의 면에 접합 되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈의 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈에 관하여, 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R2a, 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R2로 할 때, 다음의 조건식(7)
(7) 1<｜R2a/R2｜<1.5
을 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제 1 렌즈의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여 비구면을 고정밀도로 형성할 수 있고, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께, 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 3 렌즈는 유리 렌즈에 대해 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께, 수지층에 대해 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면 을 가진 제 3 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 이와 같이 유리 렌즈에 수지층을 설치하고 이 수지층에 비구면을 형성함으로써 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 사용할 수 있고, 저비용화를 달성하면서, 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 수지층은 제 3 렌즈의 곡률반경이 작은 쪽의 면에 접합 되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 3 렌즈의 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 3 렌즈에 관하여, 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R5a, 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R5로 할 때,다음의 조건식(8)
(8) 0.7<｜R5a/R5｜<2.0
을 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제 3 렌즈의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여, 비구면을 고정밀도로 형성할 수 있으며, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 6 렌즈는 유리 렌즈에 대해 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께 수지층에 대해 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 구성을 채용할 수 있다
이 구성에 의하면, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면을 가진 제 6 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 이와 같이 유리 렌즈에 수지층을 설치하고 이 수지층에 비구면을 형성함으로써, 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 사용할 수 있고, 저비용화를 달성하면서, 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 6 렌즈의 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제수차, 특히 비점수차, 코마수차를 양호하게 보정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 제 6 렌즈에 관하여, 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R11a, 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R11로 할 때, 다음의 조건식(9)
(9) 0.5<｜R11a/R11｜<2.0
를 만족하는 구성을 채용할 수 있다.
이 구성에 의하면, 제 6 렌즈의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여, 비구면을 고정밀도로 형성할 수 있고, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께 생산성을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 줌렌즈의 일 실시예를 나타내는 기본 구성도이다. 이 실시예에 관한 줌렌즈에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 물체측으로부터 상면측을 향해, 전체로서 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군(Ⅰ)과 전체로서 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군(Ⅱ)이 순차적으로 배열되어 있다.
제 1 렌즈군(Ⅰ)은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈(1)와 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈(2)에 의해 형성되어 있다.
제 2 렌즈군(Ⅱ)은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 양의 굴절력을 가진 제 3 렌즈(3)와, 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스형상으로 각각 형성되고 또 전체로서 음의 굴절력을 갖도록 접합된 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 및 음의 굴절력을 가진 제 5 렌즈(5)와, 양의 굴절력을 가진 제 6 렌즈(6)에 의해 형성되어 있다.
이 배열 구성에 있어서, 제 2 렌즈군(Ⅱ)(제 6 렌즈(6))보다도 상면측 부근에는 적외선 컷트 필터, 로우 패스 필터 등의 유리 필터(7, 8)가 배치되고, 제 2 렌즈군(Ⅱ)(제 6 렌즈(6))과 유리 필터(7)의 사이에는 광로를 개폐하는 셔터(미도시)가 배치되어 있다. 또한, 제 2 렌즈군(Ⅱ)를 유지하는 유지 테두리의 가장 물체측에 위치하는 외연부, 즉 제 3 렌즈(3)의 주위에 위치하는 외연부에 의해 개구 조리개가 획정되도록 되어 있다.
상기 구성에 있어서, 제 2 렌즈군(Ⅱ)은 광축 방향(L)에 있어서 상면측으로부터 물체측으로 이동하여 광각단으로부터 망원단으로의 변배를 행하고, 제 1 렌즈군(Ⅰ)은 이 변배에 따른 상면의 변동을 보정하여 초점 조정(초점맞춤)을 행하도록 되어 있다.
이와 같이, 줌렌즈가 2개의 렌즈군(Ⅰ,Ⅱ)이면서 6매의 렌즈(1~6)에 의해 구성 되어 있기 때문에, 양호한 광학 성능이 얻어지는 것과 함께, 전체 길이가 짧아지고, 카메라 수납시(침동시) 사이즈도 작게 할 수 있으며, 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.
여기서, 제 1 렌즈군(Ⅰ)의 초점거리를 f1, 제 2 렌즈군(Ⅱ)의 초점거리를 f2, 광각단에서의 렌즈전계의 초점거리를 fw, 망원단에서의 렌즈전계의 초점거리를 ft, 중간 영역에서의 렌즈전계의 초점거리를 fm으로 나타낸다.
또, 제 1 렌즈(1)~제 6 렌즈(6) 및 유리 필터(7, 8)에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 물체측 및 상면측의 각각의 면을 Si(i=1~15), 각각의 면(Si)의 곡률반경을 Ri(i=1~15), d선에 대한 굴절률을 Ni 및 아베수를 νi(i=1~8)로 나타낸다.
또, 제 1 렌즈(1)~유리 필터(8)의 각각의 광축 방향(L)에서의 간격(두께, 공기 간격)을 Di(i=1~14), 백포커스를 BF로 나타낸다.
제 1 렌즈(1)는 유리 재료를 이용하여 음의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S1)이 볼록형상 및 상면측의 면(S2)이 오목형상을 이루는 메니스커스형상으로 형성되고, 곡률반경이 작은 측의 면(S2)이 비구면으로서 형성되며, 또, 이 비구면(S2)은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지도록 형성되어 있다. 이에 의해, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 양호하게 보정할 수 있다.
제 2 렌즈(2)는 유리 재료를 이용하여 양의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면 (S3)이 볼록형상 및 상면측의 면(S4)이 오목형상을 이루는 메니스커스형상으로 형성되고, 또, 면(S3, S4)은 함께 구면으로서 형성되어 있다.
제 3 렌즈(3)는 유리 재료를 이용하여 양의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S5)이 볼록형상 및 상면측의 면(S6)이 볼록형상을 이루는 양볼록형상으로 형성되고, 또, 물체측의 면(S5)이 비구면 및 상면측의 면(S6)이 구면으로서 형성되어 있다. 여기서는, 비구면(S5)을 설치함으로써 특히, 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
제 4 렌즈(4)는 유리 재료를 이용하여 양의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S7)이 볼록형상 및 상면측의 면(S8)이 오목형상을 이루는 메니스커스형상으로 형성되고, 또, 면(S7, S8)은 함께 구면으로서 형성되어 있다.
제 5 렌즈(5)는 유리 재료를 이용하여 음의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S8)이 볼록형상 및 상면측의 면(S9)이 오목형상을 이루는 메니스커스형상으로 형성되고, 또, 면(S8, S9)은 함께 구면으로서 형성되어 있다.
그리고, 제 4 렌즈(4)와 제 5 렌즈(5)는 동일한 곡률반경(R8)을 이루는 면(S8)으로 접합된 접합 렌즈로서 형성되고, 전체로서 음의 굴절력을 갖도록 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스형상을 이루고 있다.
제 6 렌즈(6)는 유리 재료를 이용하여 양의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S10)이 볼록형상 및 상면측의 면(S11)이 볼록형상을 이루는 양볼록형상으로 형성되고, 또, 물체측의 면(S10)이 구면 및 상면측의 면(S11)이 비구면으로 형성되어 있다. 여기서는, 비구면(S11)을 설치함으로써 특히, 비점수차, 코마수차를 양호하 게 보정할 수 있다.
여기서, 비구면을 나타내는 식으로서는, 다음의 식으로 규정된다.
Z=Cy2/[1+(1-εC2y2)1/2]+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12
단, Z:비구면의 정점에서의 접평면으로부터 광축(L)으로부터의 높이가 y인 비구면 상의 점까지의 거리, y:광축(L)으로부터의 높이, C:비구면의 정점에서의 곡률(1/R), ε:원추 정수, D, E, F, G, H:비구면 계수이다.
또, 상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈군(Ⅰ) 및 제 2 렌즈군(Ⅱ)은 제 1 렌즈군(Ⅰ)의 초점거리(f1), 제 2 렌즈군(Ⅱ)의 초점거리(f2), 광각단에서의 렌즈전계의 초점거리(fw)가 다음의 조건식(1), (2)
(1) 0.5<f2/｜f1｜<1.3
(2) 1.25<｜f1｜/fw<2.5
를 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(1)은 제 1 렌즈군(Ⅰ)과 제 2 렌즈군(Ⅱ)의 적절한 초점거리의 비를 정한 것으로, 상한값을 초과하면 특히 왜곡수차, 배율색수차가 커져 보정이 곤란하게 되고, 한편, 하한값을 초과하면 2.5~3배 정도의 변배비를 달성하는 것이 곤란하게 된다.
조건식(2)는 제 1 렌즈군(Ⅰ)의 적절한 초점거리를 정한 것으로, 상한값을 초과하면 2.5~3배 정도의 변배비를 달성하는 데는 렌즈의 전체 길이를 길게 할 필요가 있고, 또, 광각단에서의 최외각 광선이 광축(L)으로부터 떨어지기 때문에 제 1 렌즈(1)의 외직경이 커져 박형화 및 소형화가 곤란하게 되며, 한편, 하한값을 초과하면 특히 구면수차, 비점수차의 보정이 곤란하게 된다.
즉, 조건식(1), (2)를 만족함으로써, 2.5~3배 정도의 변배비가 달성되고, 왜곡수차, 배율색수차, 구면수차, 비점수차가 효율적으로 보정되어 양호한 광학 성능이 얻어지는 것과 함께, 충분한 텔레센트릭성이 얻어지고, 특히 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제 2 렌즈군(Ⅱ)의 일부를 이루는 접합렌즈, 즉 제 4 렌즈(4) 및 제 5 렌즈(5)에 대해서는, 제 4 렌즈(4)의 아베수(ν4), 제 5 렌즈(5)의 아베수(ν5), 제 4 렌즈(4)의 물체측의 면(S7)의 곡률반경(R7), 제 5 렌즈(5)의 상면측의 면(S9)의 곡률반경(R9)이 다음의 조건식(3), (4)
(3) ν4>ν5
(4) 1.0<R7/R9<3.0
를 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(3)은 제 4 렌즈(4)와 제 5 렌즈(5)의 아베수의 관계를 규정하는 것으로, 조건식(3)을 만족함으로써 특히 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
조건식(4)는 접합렌즈의 물체측 및 상면측의 양면에서의 곡률반경의 관계를 규정하는 것으로, 조건식(4)를 만족함으로써 특히 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제 1 렌즈군(Ⅰ)를 구성하는 제 1 렌즈(1) 및 제 2 렌즈(2)는 제 1 렌즈(1)의 아베수(ν1), 제 2 렌즈(2)의 아베수(ν2), 제 1 렌즈 (1)와 제 2 렌즈(2)의 광축 방향(L)에서의 간격(D2), 광각단에서의 렌즈전계의 초점거리(fw)가 다음의 조건식(5), (6)
(5) ν1-ν2>10
(6) D2/fw>0.2
을 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(5)는 제 1 렌즈(1)와 제 2 렌즈(2)의 아베수의 관계를 규정하는 것으로, 조건식(5)를 만족함으로써 특히 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.
조건식(6)은 제 1 렌즈(1)와 제 2 렌즈(2)의 간격을 규정하는 것으로, 특히구면수차를 양호하게 보정할 수 있다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 1로서 이하에 나타낸다. 실시예 1에 있어서, 주요 사양제원은 표 1에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 2에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 3에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈전계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 4에 각각 나타낸다. 표 1에서, 렌즈 전체 길이란, 제 1 렌즈군(Ⅰ)의 전면(S1)으로부터 제 2 렌즈군(Ⅱ)의 후면(S11)까지의 치수를 나타내고, 렌즈계 전체 길이란, 제 1 렌즈군(Ⅰ)의 전면(S1)~상면(CCD의 커버 유리를 포함)의 치수를 나타낸다(이하, 표 5, 표 9, 표 13, 표 17, 표 21에서도 동일하다).
또, 실시예 1에서, 조건식(1)~(6)의 수치 데이터는, (1) f2/｜f1｜=0.828, (2) ｜f1｜/fw=1.854, (3) ν4=38.0>ν5=23.8, (4) R7/R9=1.220, (5) ν1-ν2=17.1, (6) D2/fw=0.321이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 2, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 2~도 4에 있어서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, 또, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, 또한, DS는 시상평면(矢狀平面, sagittal plane)에서의 수차, DT는 자오평면(子午平面, meridional plane)에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00001
Figure 112005021782010-PAT00002
Figure 112005021782010-PAT00003
Figure 112005021782010-PAT00004
이상 서술한 바와 같이, 실시예 1에서는 촬영시의 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)이 27.81mm(광각단)~24.80mm(중간)~25.90mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계 치수가 9.70mm, 백포커스(공기환산)가 7.72mm(광각단)~11.23mm(중간)~14.73mm(망원단), F번호가 3.24(광각단)~4.33(중간)~5.43(망원단), 왜곡수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
도 5는 본 발명에 관한 줌렌즈의 다른 실시예를 나타내는 기본 구성도이다.이 실시예에 관한 줌렌즈는, 제 1 렌즈(1)를 하이브리드 렌즈로 한 것 이외에는 상술한 도 1에 나타내는 실시예(실시예 1)와 동일한 구성을 이루는 것이다. 따라서,상술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
즉, 제 1 렌즈(1)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 음의 굴절력을 갖도록, 물체측의 면(S1)이 볼록형상 및 상면측의 면(S2a)이 오목형상을 이루는 메니스커스형상으로 형성된 유리 렌즈에 대해, 곡률반경이 작은 측의 면(S2a)에 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합한 하이브리드 렌즈이다. 그리고, 수지층의 상면측의 면(S2)이 비구면으로서 형성되어 있다.
또, 수지층에 관하여, 굴절률을 N1a, 아베수를 ν1a, 광축 방향(L)에서의 두께를 D1a로 나타낸다.
이와 같이, 유리 렌즈에 수지층을 설치하고, 이 수지층에 비구면을 형성함으로써, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면을 가진 제 1 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 이용할 수 있다. 따라서, 비용을 더욱 저감할 수 있고, 색수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있다.
여기서, 수지층은 제 1 렌즈(1)의 곡률반경이 작은 쪽의 면(S2a)에 접합되고, 또 수지층에 형성된 비구면(S2)은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있기 때문에, 제수차, 특히 왜곡수차, 비점수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
또, 제 1 렌즈(1)에 관해서는 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면(S2a)의 곡률반경(R2a)과 비구면이 형성되는 면(S2)의 곡률반경(R2)이 다음의 조건식(7)
(7) 1<｜R2a/R2｜<1.5
을 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(7)은 접합되는 면(S2a)과 비구면(S2)의 각각의 곡률반경의 적절한 비를 규정한 것으로, 상한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 두꺼워져 비구면의 정밀도가 악화되고, 한편, 하한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 얇아져 비구면의 정밀도가 악화된다. 또한, 이 범위를 벗어나면 온도 혹은 흡수 등에 의해 형상에 변화를 일으키고, 또, 사용되는 재료의 양도 증가하여 비용증가를 초래한다.
따라서, 조건식(7)을 만족함으로써 제 1 렌즈(1)의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여, 비구면(S2)을 고정밀도로 형성할 수 있고, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 2로서 이하에 나타낸다. 실시예 2에서, 주요 사양제원은 표 5에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 6에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 7에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 8에 각각 나타낸다.
또, 실시예 2에서, 조건식(1)~(7)의 수치 데이터는, (1) f2/｜f1｜=O.827, (2) ｜f1｜/fw=1.853, (3) ν4=38.0>ν5=23.8, (4) R7/R9=1.221, (5)ν1-ν2=16.9, (6) D2/fw=O.321, (7)｜R2a/R2｜=1.231이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 6, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 6~도 8에 있어서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, 또, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, 또한, DS는 시상평면에서의 수차, DT는 자오평면에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00005
Figure 112005021782010-PAT00006
Figure 112005021782010-PAT00007
Figure 112005021782010-PAT00008
이상 서술한 바와 같이, 실시예 2에서는 촬영시 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)가 27.83mm(광각단)~24.83mm(중간)~25.92mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계치수가 9.70mm, 백포커스(공기환산)가 7.70mm(광각단)~11.19mm(중간)~14.70mm(망원단), F번호가 3.24(광각단)~4.31(중간)~5.42(망원단), 왜곡수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
도 9는, 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예를 나타내는 기본 구성도이다. 이 실시예에 관한 줌렌즈는 상술한 도 5에 나타내는 실시예(실시예 2)와 동일한 구성을 이루는 것이기 때문에, 구성에 대한 설명을 생략한다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 3으로서 이하에 나타낸다.실시예 3에서, 주요 사양제원은 표 9에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 10에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 11에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 12에 각각 나타낸다.
또, 실시예 3에서, 조건식(1)~(7)의 수치 데이터는, (1)f2/｜f1｜=0.825, (2) ｜f1｜/fw=1.851, (3) ν4=64.2>ν5=33.3, (4) R7/R9=1.136, (5) ν1-ν2=16.9, (6) D2/fw=O.313, (7) ｜R2a/R2｜=1.231이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 10, 도 11, 도 12에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 10~도 12에서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, 또, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, 또한 DS는 시상평면에서의 수차, DT는 자오평면에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00009
Figure 112005021782010-PAT00010
Figure 112005021782010-PAT00011
Figure 112005021782010-PAT00012
이상 서술한 바와 같이, 실시예 3에서는 촬영시 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)가 34.59mm(광각단)~30.77mm(중간)~32.46mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계치수가 11.63mm, 백포커스(공기환산)가 9.78mm(광각단)~14.53mm(중간)~19.28mm(망원단), F번호가 3.25(광각단)~4.42(중간)~5.61(망원단), 왜곡수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어, 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
도 13은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예를 나타내는 기본 구성도이다. 이 실시예에 관한 줌렌즈는 제 3 렌즈(3)를 하이브리드 렌즈로 한 것 이외에는 상술한 도 5에 나타내는 실시예(실시예 2)와 동일한 구성을 이루는 것이다. 따라서, 상술한 도 5에 나타내는 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
즉, 제 3 렌즈(3)는 도 13에 나타내는 바와 같이, 양의 굴절력을 갖도록 물체측의 면(S5a)이 볼록형상 및 상면측의 면(S6)이 볼록형상을 이루는 양볼록형상으로 형성된 유리 렌즈에 대해, 곡률반경이 작은 측의 면(S5a)에 수지재료로 이루어지는 수지층을 접합한 하이브리드 렌즈이다. 그리고, 수지층의 물체측의 면(S5)이 비구면으로서 형성되어 있다.
또, 수지층에 관하여, 굴절률을 N3a, 아베수를 ν3a, 광축 방향(L)에서의 두께를 D5a로 나타낸다.
이와 같이, 유리 렌즈에 수지층을 설치하고, 이 수지층에 비구면을 형성함으로써, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면을 가진 제 3 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 이용할 수 있다. 따라서, 비용을 더 저감할 수 있고, 색수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있다.
여기서, 수지층은 제 3 렌즈(3)의 곡률반경이 작은 쪽의 면(S5a)에 접합되고, 또, 수지층에 형성된 비구면(S5)은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있기 때문에, 제수차, 특히 구면수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
또, 제 3 렌즈(3)에 관해서는 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면(S5a)의 곡률반경(R5a)과 비구면이 형성되는 면(S5)의 곡률반경(R5)이 다음의 조건식(8)
(8) 0.7<｜R5a/R5｜<2.0
을 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(8)은 접합되는 면(S5a)과 비구면(S5)의 각각의 곡률반경의 적절한 비를 규정한 것으로, 상한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 얇아져 비구면의 정밀도가 악화되고, 한편, 하한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 두꺼워져 비구면의 정밀도가 악화된다. 또한, 이 범위를 벗어나면, 온도 혹은 흡수 등에 의해 형상에 변화를 일으키고, 또는 사용되는 재료의 양도 증가하여 비용증가를 초래한다.
따라서, 조건식(8)을 만족함으로써 제 3 렌즈(3)의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여, 비구면(S5)을 고정밀도로 형성할 수 있고, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 4로서 이하에 나타낸다. 실시예 4에서, 주요 사양제원은 표 13에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 14에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 15에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 16에 각각 나타낸다.
또, 실시예 4에서, 조건식(1)~(8)의 수치 데이터는, (1) f2/｜f1｜=O.825, (2) ｜f1｜/fw=1.851, (3) ν4=64.2>ν5=33.3, (4) R7/R9=1.136, (5)ν1-ν2=16.9, (6) D2/fw=O.313, (7)｜R2a/R2｜=1.231, (8) ｜R5a/R5｜=1.00이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 14, 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 14~도 16에서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, DS는 시상평면에서의 수차, DT는 자오평면에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00013
Figure 112005021782010-PAT00014
Figure 112005021782010-PAT00015
Figure 112005021782010-PAT00016
이상 서술한 바와 같이, 실시예 4에서는 촬영시 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)가 34.59mm(광각단)~30.77mm(중간)~32.46mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계치수가 11.63mm, 백포커스(공기환산)가 9.78mm(광각단)~14.53mm(중간)~19.28mm(망원단), F번호가 3.25(광각단)~4.42(중간)~5.60(망원단), 왜곡수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어, 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
도 17은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예를 나타내는 기본 구성도이다. 이 실시예에 관한 줌렌즈는 제 6 렌즈(6)를 하이브리드 렌즈로 한 것 이외에는 상술한 도 5에 나타내는 실시예(실시예 2)와 동일한 구성을 이루는 것이다. 따라서, 상술한 도 5에 나타내는 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
즉, 제 6 렌즈(6)는 도 17에 나타내는 바와 같이, 양의 굴절력을 갖도록 물체측의 면(S10)이 볼록형상 및 상면측의 면(S11a)이 볼록형상을 이루는 양볼록형상으로 형성된 유리 렌즈에 대해, 상면측의 면(S11a)에 수지재료로 이루어지는 수지층을 접합한 하이브리드 렌즈이다. 그리고, 수지층의 상면측의 면(S11)이 비구면으로서 형성되어 있다.
또, 수지층에 관하여, 굴절률을 N6a, 아베수를 ν6a, 광축 방향(L)에서의 두께를 D10a로 나타낸다.
이와 같이, 유리 렌즈에 수지층을 설치하고, 이 수지층에 비구면을 형성함으로써, 만약 유리 재료 혹은 수지 재료(플라스틱)만으로 비구면을 가진 제 6 렌즈를 형성하면 사용할 수 있는 유리 재료 혹은 수지 재료의 종류가 제한되어 버리지만, 베이스가 되는 유리 렌즈로서 여러가지의 유리 재료를 이용할 수 있다. 따라서, 비용을 더 저감할 수 있고, 색수차를 더욱 양호하게 보정할 수 있다.
여기서, 수지층은 제 6 렌즈(6)의 상면측의 면(S11a)에 접합되고, 또, 수지층에 형성된 비구면(S11)은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있기 때문에, 제수차, 특히 비점수차, 코마수차를 효율적으로 보정할 수 있다.
또, 제 6 렌즈(6)에 관해서는 유리 렌즈와 수지층이 접합되는 면(S11a)의 곡률반경(R11a)과 비구면이 형성되는 면(S11)의 곡률반경(R11)이 다음의 조건식(9)
(9) 0.5<｜R11a/R11｜<2.0
를 만족하도록 구성되어 있다.
조건식(9)는 접합되는 면(S11a)과 비구면(S11)의 각각의 곡률반경의 적절한 비를 규정한 것으로, 상한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 얇아져 비구면의 정밀도가 악화되고, 한편, 하한값을 초과하면 수지층의 중심부의 두께에 대해 가장 외측에 있는 주변부의 두께가 현저하게 두꺼워져 비구면의 정밀도가 악화된다. 또한, 이 범위를 벗어나면, 온도 혹은 흡수 등에 의해 형상에 변화를 일으키고, 또는 사용되는 재료의 양도 증가하여 비용증가를 초래한다.
따라서, 조건식(9)를 만족함으로써 제 6 렌즈(6)의 수지층의 형상이 온도 변화에 따라 혹은 흡수상태 등에 따라 변화하는 것을 방지하여, 비구면(S11)을 고정밀도로 형성할 수 있고, 제수차를 양호하게 보정할 수 있는 것과 함께, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 5로서 이하에 나타낸다. 실시예 5에서, 주요 사양제원은 표 17에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 18에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 19에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 20에 각각 나타낸다.
또, 실시예 5에서, 조건식(1)~(7), (9)의 수치 데이터는, (1) f2/｜f1｜=O.824, (2) ｜f1｜/fw=1.851, (3) ν4=64.2>ν5=33.3, (4) R7/R9=1.136, (5)ν1-ν2=16.9, (6) D2/fw=O.313, (7)｜R2a/R2｜=1.231, (8) ｜R11a/R11｜=1.00이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 18, 도 19, 도 20에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 18~도 20에서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, 또, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, 또한 DS는 시상평면에서의 수차, DT는 자오평면에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00017
Figure 112005021782010-PAT00018
Figure 112005021782010-PAT00019
Figure 112005021782010-PAT00020
이상 서술한 바와 같이, 실시예 5에서는 촬영시 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)가 34.59mm(광각단)~30.77mm(중간)~32.46mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계치수가 11.63mm, 백포커스(공기환산)가 9.78mm(광각단)~14.53mm(중간)~19.28mm(망원단), F번호가 3.25(광각단)~4.42(중간)~5.60(망원단), 왜곡수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어, 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
도 21은 본 발명에 관한 줌렌즈의 또 다른 실시예를 나타내는 기본 구성도이다. 이 실시예에 관한 줌렌즈는 제 3 렌즈(3) 및 제 6 렌즈(6)를 하이브리드 렌즈로 한 것 이외에는 상술한 도 5에 나타내는 실시예(실시예 1)와 동일한 구성을 이루는 것이고, 상술한 도 5에 나타내는 실시예(실시예 2)에 대하여, 상술한 도 13에 나타내는 실시예(실시예 4) 및 도 17에 나타내는 실시예(실시예 5)를 채용한 것이기 때문에, 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
이 실시예의 구체적인 수치에 의한 구성을 실시예 6으로서 이하에 나타낸다. 실시예 6에서, 주요 사양제원은 표 21에, 여러가지의 수치 데이터(설정값)는 표 22에, 비구면에 관한 수치 데이터는 표 23에, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 각각의 렌즈계의 초점거리 f(fw, fm, ft), 광축(L) 상에서의 면 간격(D4, D11)에 관한 수치 데이터는 표 24에 각각 나타낸다.
또, 실시예 6에서, 조건식(1)~(9)의 수치 데이터는, (1) f2/｜f1｜=O.825, (2) ｜f1｜/fw=1.851, (3) ν4=64.2>ν5=33.3, (4) R7/R9=1.136, (5)ν1-ν2=16.9, (6) D2/fw=O.313, (7)｜R2a/R2｜=1.231, (8) ｜R5a/R5｜=1.00, (9) ｜R11a/R11｜=1.00이 된다.
또한, 광각단, 중간 위치, 망원단에서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차(distortion), 배율색수차에 관한 수차선도는 도 22, 도 23, 도 24에 나타내는 바와 같은 결과가 된다. 또, 도 22~도 24에서, d는 d선에 의한 수차, F는 F선에 의한 수차, c는 c선에 의한 수차를 각각 나타내고, 또, SC는 정현조건의 불만족량을 나타내며, 또한 DS는 시상평면에서의 수차, DT는 자오평면에서의 수차를 나타낸다.
Figure 112005021782010-PAT00021
Figure 112005021782010-PAT00022
Figure 112005021782010-PAT00023
Figure 112005021782010-PAT00024
이상 서술한 바와 같이, 실시예 6에서는 촬영시의 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면(S1)~상면)가 34.59mm(광각단)~30.77mm(중간)~32.46mm(망원단), 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군(Ⅰ)의 두께+제 2 렌즈군(Ⅱ)의 두께)의 합계 치수가 11.63mm, 백포커스(공기환산)가 9.78mm(광각단)~14.53mm(중간)~19.28mm(망원단), F번호가 3.25(광각단)~4.42(중간)~5.60(망원단), 왜곡 수차가 ｜5%｜이하가 되며, 제수차가 양호하게 보정되어, 광학 성능이 높고, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 박형, 소형의 줌렌즈가 얻어진다.
상기 실시예에서는, 제 1 렌즈(1), 제 3 렌즈(3), 제 6 렌즈(6)에 비구면을 설치하는 구성만을 나타내었지만, 비구면을 설치하지 않은 구성에서도, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군(Ⅰ) 및 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군(Ⅱ)을 구비하고, 또한, 제 1 렌즈군(Ⅰ)이 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈(1) 및 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈(2)로 이루어지며, 제 2 렌즈군(Ⅱ)이 양의 굴절력을 가진 제 3 렌즈(3),음의 굴절력을 가진 접합 렌즈(제 4 렌즈(4) 및 제 5 렌즈(5)), 양의 굴절력을 가진 제 6 렌즈(6)로 이루어지는 구성이면, 수납시 전체 길이를 짧게 할 수 있고, 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.
상기 구성을 이루는 본 발명의 줌렌즈에 의하면, 소형화, 박형화, 경량화, 저비용화 등을 행할 수 있고, 제수차가 양호하게 보정된 광학 성능이 높은 줌렌즈를 얻을 수 있다.
특히, 약 2.5~3배 정도의 줌 배율을 가지고, 촬영시 렌즈계 전체 길이(제 1 렌즈군의 전면~상면)가 35mm이하이기 때문에 소형화를 행할 수 있고, 각 렌즈군의 광축상 간격(제 1 렌즈군의 두께+제 2 렌즈군의 두께)의 합계 치수가 12mm이하이기 때문에 수납시 소형화 및 박형화를 행할 수 있으며, 백포커스가 5mm이상이기 때문에 로우 패스 필터 등을 용이하게 배치할 수 있고, 광각단에서의 F번호가 3.2정도로 밝고, 왜곡수차가 ｜5%｜이하로 제수차가 양호하게 보정되어 광학 성능이 높으며, 고화소 촬상소자에 매우 적합한 줌렌즈를 얻을 수 있다.
이상, 서술한 바와 같이, 본 발명의 줌렌즈는 원하는 광학 성능을 확보하면서도 소형화, 박형화가 달성되기 때문에, 특히 화소수가 많은 고체촬상소자를 이용한 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등에 유용하다.

Claims (18)

  1. 물체측(物體側)으로부터 상면측(像面側)을 향해 순서대로 전체로서 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈군과 전체로서 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군을 구비하고, 상기 제 2 렌즈군을 상면측으로부터 물체측으로 이동시켜 광각단으로부터 망원단으로의 변배(變倍)를 행하는 것과 함께, 상기 제 1 렌즈군을 이동시켜 상기 변배에 따른 상면의 변동을 보정하여 초점 조정을 하는 줌렌즈에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 음의 굴절력을 가진 제 1 렌즈, 양의 굴절력을 가진 제 2 렌즈로 이루어지고,
    상기 제 2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된, 양의 굴절력을 가진 제 3 렌즈, 물체측으로 볼록면을 향한 메니스커스형상으로 각각 형성되고 또한 전체로 음의 굴절력을 갖도록 접합된 양의 굴절력을 가진 제 4 렌즈 및 음의 굴절력을 가진 제 5 렌즈, 양의 굴절력을 가진 제 6 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군의 초점거리를 f1, 상기 제 2 렌즈군의 초점거리를 f2, 광각단에서의 렌즈전계(全系)의 초점거리를 fw로 할 때, 다음의 조건식(1), (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (1) 0.5<f2/｜f1｜<1.3
    (2) 1.25<｜f1｜/fw<2.5
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 4 렌즈의 아베수를 ν4, 상기 제 5 렌즈의 아베수를 ν5, 상기 제 4 렌즈의 물체측의 면의 곡률반경을 R7, 상기 제 5 렌즈의 상면측의 면의 곡률반경을 R9로할 때, 다음의 조건식(3), (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (3) ν4>ν5
    (4) 1.0<R7/ R9<3.0
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈의 아베수를 ν1, 상기 제 2 렌즈의 아베수를 ν2, 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 광축 방향에서의 간격을 D2, 광각단에서의 렌즈전계의 초점거리를 fw로 할 때, 다음의 조건식(5), (6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (5) ν1-ν2>10
    (6) D2/fw>0.2
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈, 상기 제 3 렌즈 및 상기 제 6 렌즈는 물체측 및 상면측의 적어도 한쪽 면에 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 곡률반경이 작은 쪽의 면에 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈의 비구면은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는 유리 렌즈에 대하여 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께, 상기 수지층에 대하여 상기 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수지층은 상기 제 1 렌즈의 곡률반경이 작은 쪽의 면에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 음의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈에 있어서, 상기 유리 렌즈와 상기 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R2a, 상기 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R2로 할 때, 다음의 조건식(7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (7) 1<｜R2a/R2｜<1.5
  12. 제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈는 유리 렌즈에 대하여 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께, 상기 수지층에 대하여 상기 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 수지층은 상기 제 3 렌즈의 곡률반경이 작은 쪽의 면에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈에 있어서, 상기 유리 렌즈와 상기 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R5a, 상기 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R5로 할 때, 다음의 조건식(8)을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (8) 0.7<｜R5a/R5｜<2.0
  16. 제 5항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 6 렌즈는 유리 렌즈에 대하여 수지 재료로 이루어지는 수지층을 접합하는 것과 함께, 상기 수지층에 대하여 상기 비구면이 형성된 하이브리드 렌즈인 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 수지층에 형성된 비구면은 주변부로 향함에 따라 양의 굴절력이 약해지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 제 6 렌즈에 있어서, 상기 유리 렌즈와 상기 수지층이 접합되는 면의 곡률반경을 R11a, 상기 비구면이 형성되는 면의 곡률반경을 R11로 할 때, 다음의 조건식(9)를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (9) 0.5<｜R11a/R11｜<2.0
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