KR20110007627A - 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치 - Google Patents

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Abstract

줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 줌 렌즈계는, 적어도 하나의 렌즈와 광의 경로를 변환하는 광학 부재를 포함하고, 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군; 및 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈군; 상기 제1 내지 제4 렌즈군의 각 공기 간격을 변화시켜 주밍을 할 수 있다.

Description

줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치{Zoom lens system and photographing apparatus}
본 발명의 실시예들은 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 CCD 혹은 CMOS와 같은 촬영 소자를 구비한 디지털 카메라 혹은 디지털 캠코더와 같은 촬영 장치에 채용되는 줌 렌즈계는 소형이면서 높은 광학 성능이 요구된다. 하지만 고성능을 실현하기 위해서는 소형화를 이루기에 어려움이 있고, 소형화를 위해서는 고굴절 비구면 소재의 사용으로 제조 원가가 상승하게 된다. 따라서, 높은 광학 성능과 제조 비용을 같이 만족시키기에 어려움이 있다.
촬영 장치의 예로 침통식 타입과 이너줌 타입이 있다. 침통식 타입은, 촬영 시에 렌즈가 카메라 밖으로 돌출하고 비사용시는 카메라 몸체 내로 렌즈가 수납되는 것으로, 물체 측의 렌즈군이 돌출되어 외부로 노출되어 있기 때문에, 충격 및 방수기능이 저하될 수 있다. 이너줌 타입은 외부 환경으로부터 촬영 장치를 보호하기 위해 반사부재를 이용하여 광로를 구부리는 타입을 말한다. 굴절식으로서 프리즘을 포함하는 렌즈계의 경우 프리즘을 사용하여 광로를 90°굽힘으로써 렌즈계의 두께를 감소시킬 수 있다. 프리즘이나 반사 미러 등의 반사부재를 사용하여 렌즈계의 두께를 줄이는 굴절식 방식으로 소형화를 도모하는 경우에 렌즈계 전장의 제약과 각 구성요소의 민감도의 억제 등의 다양한 방법이 제안되고 있다.
본 발명의 실시예는 소형의 줌 렌즈계를 제공한다.
본 발며의 실시예는 소형의 줌 렌즈계를 구비한 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는, 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 적어도 하나의 렌즈와 광의 경로를 변환하는 광학 부재를 포함하고, 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군; 및 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈군; 상기 제1 내지 제4 렌즈군의 각 공기 간격을 변화시켜 주밍을 하며, 하기의 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, fI는 제1렌즈군의 초점거리를, fII는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제3렌즈군이 조리개를 포함할 수 있다.
상기 조리개가 제3렌즈군의 물체측에 구비될 수 있다.
상기 광학 부재가 프리즘을 포함하고, 하기의 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00003
여기서, nI (P)는 제1렌즈군의 반사부재의 굴절률을 나타낸다.
상기 제1렌즈군은 부렌즈, 상기 부렌즈를 통과한 광의 경로를 변환하는 광학 부재, 및 정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 부렌즈는 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다.
상기 제 4렌즈군은 정렌즈, 부렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제 4렌즈군이 포커싱을 수행할 수 있다.
상기 제3렌즈군은 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함할 수 있다.
상기 줌 렌즈계는 광각단에 있어서 F 넘버가 1.8이하일 수 있다.
상기 제3렌즈군은 2매 또는 3매의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4렌즈군 중 적어도 하나는 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제2 내지 제4 렌즈군 중 적어도 하나는 접합 렌즈를 포함할 수 있다.
주밍시 상기 제2렌즈군과 제4렌즈군이 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 줌 렌즈계; 및 상기 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미징 센서;를 포함하고,
상기 줌 렌즈계는,
물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로, 적어도 하나의 렌즈와 광의 경로를 변환하는 광학 부재를 포함하고, 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군; 및 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈군; 상기 제1 내지 제4 렌즈군의 각 공기 간격을 변화시켜 주밍을 하며, 하기의 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00004
Figure pat00005
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, fI는 제1렌즈군의 초점거리를, fII는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 소형화 및 저비용을 구현할 수 있다. 주밍시 전장이 변하지 않으며, 광학 부재를 이용하여 광로를 굽혀 공간 활용을 최소화함으로써 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c는 각각 도 1에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 각각 도 3에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 각각 도 5에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c는 각각 도 7에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c는 각각 도 9에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 12a, 도 12b, 도 12c는 각각 도 11에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 제7실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 14a, 도 14b, 도 14c는 각각 도 13에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 제8실시예에 따른 줌 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 도시한 것이다.
도 16a, 도 16b, 도 16c는 각각 도 15에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계를 구비한 촬영 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계 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 1은 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈계(111)를 도시한 것이다. 상기 줌 렌즈계(1111)는 물체측(O)으로부터 이미지측(I)으로의 순서로, 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3), 및 제4렌즈군(G4)을 포함한다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 정의 굴절력을 가진다. 제1렌즈군(G1)은 제1 렌즈(1), 상기 제1렌즈(1)를 투과한 광선의 광로를 변환하는 광학 부재(2)(3), 제2렌즈(4)를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈(1)는 부렌즈일 수 있으며, 제2렌즈는 부렌즈일 수 있다. 상기 광학 부재(2)(3)는 예를 들어 반사 미러, 프리즘 또는 광파이버를 포함할 수 있다. 예를 들어 반사미러는 광선을 90도로 반사시켜 광로를 절곡할 수 있다. 상기 광학 부재는 광축을 기준으로 입사광을 90도 굴절시켜 공간을 유용하게 활용할 수 있도록 함으로써 줌 렌즈계를 구비한 촬영 장치를 소형화 할 수 있다.
제1 렌즈(1)는 예를 들어, 볼록면이 물체측(O)으로 향하는 매니스커스 렌즈일 수 있다. 제2 렌즈(2)는 양볼록 렌즈(double convex)일 수 있다.
제 2 렌즈군(G2)은 부의 굴절력을 가진다. 제 2 렌즈군(G2)은 예를 들어 제3렌즈(5), 제4렌즈(6) 및 제 5렌즈(7)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(5)와 제 4렌즈(6)는 양오목 렌즈(double concave)일 수 있다. 제 5렌즈(7)는 볼록면이 물체측으로 향하는 매니스커스 렌즈일 수 있다.
제 3렌즈군(G3)은 정의 굴절력을 가진다. 제 3 렌즈군(G3)은 2매 또는 3매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 예를 들어 제6 렌즈(8), 제 7렌즈(9) 및 제8렌즈(10)를 포함할 수 있다. 제6 렌즈(8)는 예를 들어 양볼록 렌즈일 수 있다. 제 7렌즈(9)는 양볼록 렌즈일 수 있다. 제8렌즈(10)는 양오목 렌즈일 수 있다. 제6렌즈(8)는 정렌즈일 수 있다. 제7렌즈(9)는 정렌즈일 수 있다. 제8렌즈(10)는 부렌즈일 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)이 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제6렌즈(8)의 물체측(O)에 조리개(ST)가 배치될 수 있다.
도 1, 도 3, 도 5에 도시된 줌 렌즈계는 제3렌즈군(G3)이 3매의 렌즈를 포함한 예를 도시한 것이다. 한편, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13 및 도 15는 제3렌즈군(G3)이 2매의 렌즈를 포함한 예를 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(111), 광학 부재(112)(113) 및 제2렌즈(114)를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 제3렌즈(115), 제4렌즈(116), 제5렌즈(116)를 포함할 수 있다. 그리고, 제3렌즈군(G3)은 제6렌즈(117) 및 제7렌즈(119)를 포함할 수 있다. 제4렌즈군(G4)은 제8렌즈(120) 및 제9렌즈(121)를 포함할 수 있다. 도면 부호 122는 광학 필터를 나타낸다. 상기 제6렌즈(117)와 제7렌즈(118)는 접합될 수 있다.
제4렌즈군(G4)은 정의 굴절력을 가진다. 제 4 렌즈군(G4)은 예를 들어 제9 렌즈(11) 및 제 10렌즈(12)를 포함할 수 있다. 제9 렌즈(11)는 예를 들어 양볼록 렌즈일 수 있다. 제 10렌즈(12)는 양오목 렌즈일 수 있다. 상기 제9렌즈(11)는 정렌즈일 수 있으며, 제10렌즈(12)는 부렌즈일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 주밍시에 제2렌즈군(G2)과 제4렌즈군(G4)이 이동될 수 있다. 그리고, 주밍시 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3)이 고정될 수 있다. 따라서, 주밍시 줌 렌즈계의 전장이 변하지 않는다. 그리고, 제4렌즈군(G4)이 물체거리 변화에 따른 상면의 이동을 보완하는 포커싱을 수행할 수 있다. 제4렌즈군은 주밍과 포커싱을 같이 수행하므로 렌즈군의 이동을 위한 모터를 2개만 사용하여도 구동이 가능하도록 함으로써 렌즈계를 소형화할 수 있다.
제2렌즈군(G2)은 광각단에서 망원단으로의 주밍시, 제1렌즈군(G1)과의 간격이 멀어지도록 상측(I)으로 이동한다. 제 4렌즈군(G4)은 주밍시, 제 3렌즈군과의 간격이 가까워지도록 물체측(O)으로 이동한다.
상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 내지 제4 렌즈군(G2)(G3)(G4) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 밝은 렌즈계를 구성하기 위해 광각단에 있어서 F 넘버가 1.8이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 4군 렌즈계는 하기의 식을 만족할 수 있다.
Figure pat00006
<식 1>
Figure pat00007
<식 2>
여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, fI는 제1렌즈군의 초점거리를, fII는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
식 1은 광각단의 초점거리와 망원단의 초점거리에 대한 제1 렌즈군(G1)의 초점거리의 비를 정의한 것으로서, 이 값이 상한치를 초과하게 되면 제1 렌즈군(G1)의 굴절력이 약하게 되어 제1 렌즈군(G1) 뒤에 배치되어 있는 제2 렌즈군(G2)의 주밍에 따른 이동량이 커지게 된다. 그럼으로써 렌즈계의 소형화가 어려워딜 수 있다. 식 1의 값이 하한치를 초과하게 되면 제1 렌즈군(G1)의 정의 굴절력이 강하게 되어 코마 수차 보정이 어려워질 수 있다.
식 2는 광각단의 초점거리와 망원단의 초점거리에 대한 제2 렌즈군(G2)의 초점거리의 비를 정의한 것으로서, 이 값이 상한치를 초과하게 되면 제2 렌즈군(G2)의 굴절력이 강하게 되어 주밍에 따른 위치의 오차에 대한 초점 위치의 변화가 심하게 되어 성능 확보가 어려워진다. 식 2의 값이 하한치를 초과하게 되면 제2렌즈군(G2)의 주밍에 따른 이동량이 커지게 되어 소형화가 어려워진다.
상기 광학 부재는 하기의 식을 만족할 수 있다.
Figure pat00008
<식 3>
여기서, nI (P)는 제1렌즈군의 광학 부재의 d-line에서의 굴절률을 나타낸다.
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.
Figure pat00009
<식 4>
다음은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
이하에서, EFL은 초점거리(mm)를, Fno는 F넘버를, 2ω 는 화각(degree)을, D1, D2, D3, D4는 가변거리(mm)를 나타낸다. 그리고, R은 곡률반경(mm)을, Dn는 렌즈 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간(mm)격을, Nd는 소재의 굴절율, Vd는 소재의 아베수를, ASP는 비구면을 나타낸다.
<제 1 실시예>
표1은 도1에 도시된 일 실시예에 따른 소형 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다. 또한, 표1에서 제10렌즈(12)와 이미지센서(I)의 사이에 적외선 차단 필터 등의 광학 소자(13)가 더 배치될 수 있고, S26, S27은 광학 소자(13)의 두 면을 나타낸다. 이하에서, 이미지센서와 상측은 동일한 참조 번호를 이용하여 설명될 것이다.
렌즈면 R Dn nd vd
S1 12.6732 1.000 1.9227 20.8804
S2 7.1760 4.0736
S3 infinity 5.5000 1.8467 23.7848
S4 infinity 0.000
S5 infinity 5.5000 1.8467 23.7848
S6 infinity 0.1000
S7(ASP) 30.8083 3.8777 1.6097 57.7355
S8(ASP) -11.6415 D1
S9 -68.7616 0.8000 1.8160 46.5719
S10 8.5179 1.4489
S11 -14.8099 0.8000 1.4875 70.4412
S12 6.7644 0.2572
S13 7.6112 1.6716 1.8467 23.7848
S14 20.9597 D2
S15(ST) infinity 1.000
S16 11.3819 1.8858 1.8335 29.9705
S17 1052.1485 0.7741
S18 7.7982 2.5 1.4875 70.4412
S19 -16.0503 0.1628
S20 -14.7963 0.8000 1.8467 23.7848
S21 9.2144 D3
S22 4.2424 2.5000 1.4875 70.4412
S23 -14.6403 0.1000
S24(ASP) -87.5227 1.5000 1.8086 40.4212
S25(ASP) 11.0513 D4
S26 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S27 infinity 2.5340
S28 IMG
표 2는 도 1에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면계수를, 표 3은 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C
S7 -4.7407 -3.6178e-005 6.6115e-007 -2.6382e-008
S8 -0.2933 -3.1789e-006 7.9968e-007 -2.8667e-008
S24 10.0000 -9.1322e-004 5.1745e-005 -1.5958e-006
S25 -1.4980 1.9915e-003 1.9889e-004 5.9864e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 19.000
Fno 1.7866 2.4309 2.4838
2ω 68.2202 23.5490 14.2100
D1 0.9000 9.4698 12.9000
D2 13.1500 4.5802 1.1500
D3 4.8626 1.7600 1.5000
D4 3.0440 6.1466 6.4066
도 2a, 도 2b, 도 2는 도 1에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다. 상면만곡으로는 자오상면만곡(Tangential field curvature)과 구결상면만곡(Sagittal field curvature)을 보여준다.
<제 2 실시예>
렌즈면 R Dn nd vd
S1 18.8089 0.8500 1.9229 20.8804
S2 8.9328 2.9262
S3 Infinity 5.5000 1.8052 25.4652
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.8052 25.4652
S6 Infinity 0.1000
S7(ASP) 23.9974 2.9663 1.6900 53.0000
S8(ASP) -16.9212 D1
S9 -21.3869 0.6000 1.6204 60.3438
S10 7.9422 1.1620
S11 -40.9052 0.6000 1.6204 60.3438
S12 6.2125 1.7899 1.8052 25.4564
S13 21.9691 D2
S14(ST) Infinity 1.0000
S15 11.6242 1.6156 1.8052 25.4564
S16 73.6349 0.1000
S17 10.0523 2.3866 1.4875 70.4412
S18 -14.9903 0.6000 1.8052 25.4564
S19 12.8026 D3
S20 4.9270 3.0000 1.5891 61.2526
S21 -31.2567 0.7200
S22(ASP) -90.9231 1.5000 1.8170 24.2000
S23(ASP) 11.7861 D4
S24 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S25 infinity 2.6926
S26 IMG
표 5는 도 3에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를, 표 6은 도 3에 도시된 줌 렌즈계에서의 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C
S7 -7.2927 -3.1055e-005 -3.9051e-006 1.2136e-007
S8 0.2562 -6.7689e-005 4.2881e-006 -1.2398e-007
S22 -10.0000 -0.0019 8.3980e-005 -3.5975e-006
S23 -6.5954 0.0009 0.0002 -4.6824e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.3999 18.9998
Fno 1.7884 2.4501 2.7720
2ω 68.3388 34.6680 14.3364
D1 0.9000 9.9089 12.9000
D2 13.1000 4.0911 1.1000
D3 6.6233 3.1696 1.5000
D4 3.0320 6.4857 8.1553
도 4a, 도 4b, 도 4c는 도 3에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 3 실시예>
도 5는 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 7은 도 5에 도시된 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 27.2366 0.8500 1.9229 20.8804
S2 10.6429 2.7232
S3 Infinity 5.5000 1.8467 23.7848
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.8467 23.7848
S6 Infinity 0.2095
S7(ASP) 19.3345 3.0048 1.6900 53.0000
S8 -19.6619 D1
S9 -37.0269 0.6500 1.8830 40.8054
S10 8.7365 1.3368
S11 -23.8758 0.6500 1.6178 63.3959
S12 8.4024 1.7899 1.9229 20.8804
S13 50.7436 D2
S14(ST) Infinity 1.0000
S15 12.6607 1.6085 1.9229 20.8804
S16 40.5916 0.5131
S17 9.0557 2.5000 1.4875 70.4412
S18 -15.5636 0.8000 1.9229 20.8804
S19 19.0645 D3
S20 4.9174 2.5000 1.5638 60.8301
S21 -34.1644 1.4522
S22(ASP) -24.7628 1.5000 1.8170 24.2000
S23(ASP) 17.4229 D4
S24 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S25 infinity 2.6926
S26 IMG
표 8은 도 5에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면계수를, 표 9는 도 5에 도시된 줌 렌즈계에서의 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C
S7 0.4910 -4.7146e-005 -8.1253e-008 -1.0108e-009
S22 -2.8114 -0.0030 1.1815e-004 -1.93658e-006
S23 -8.1184 -2.8784e-004 2.2236e-004 5.1839e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 18.9996
Fno 1.8207 2.4136 2.5571
2ω 68.1230 23.5578 14.3046
D1 0.9000 10.1770 13.7143
D2 13.9143 4.6373 1.1000
D3 5.1628 2.2335 1.5000
D4 2.1223 5.0516 5.7851
도 6a, 도 6b, 도 6c는 도 5에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 4 실시예>
도 7은 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 10은 도 7에 도시된 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 27.5841 0.6500 1.8467 23.7848
S2 10.0983 2.8426
S3 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S6 Infinity 0.1000
S7(ASP) 19.7344 3.1723 1.6226 58.1640
S8 -17.4831 D1
S9 -26.2279 0.6500 1.6935 53.3430
S10 10.8619 0.8365
S11 758.7320 0.6500 1.7725 49.6243
S12 6.4056 1.8527 1.9229 20.8804
S13 16.8589 D2
S14(ST) Infinity 0.2000
S15 8.8964 2.7535 1.6186 42.6334
S16 -8.8964 0.8000 1.8996 29.0446
S17 508.0817 D3
S18 4.8151 3.0000 1.6180 63.3959
S19 -38.4588 0.6754
S20(ASP) 37.6970 1.5000 1.8170 24.2000
S21(ASP) 6.1952 D4
S22 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S23 infinity 2.7417
S24 IMG
표 11은 도 7에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를, 표 12는 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C
S7 -1.0849 -1.5366e-005 -1.2527e-007 -1.6078e-009
S20 -5.4806 -2.9254e-003 2.7445e-005 1.7760e-006
S21 -0.3673 -2.2405e-004 1.9243e-004 1.4277e-005
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 19.000
Fno 1.8000 2.4863 2.8871
2ω 68.3836 23.5586 14.3510
D1 0.9000 10.2523 13.2783
D2 13.4783 4.1260 1.1000
D3 6.6469 3.3660 1.5000
D4 2.4302 5.7111 7.5771
도 8a, 도 8b, 도 8c는 도 7에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 5 실시예>
도 9는 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 13은 도 9에 도시된 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 20.2159 0.6500 1.8052 25.4564
S2 8.5749 3.1022
S3 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S6 Infinity 0.1000
S7(ASP) 25.6673 2.8074 1.6226 58.1640
S8 -14.5433 D1
S9 -20.9081 0.6500 1.7880 47.4938
S10 11.6354 0.8023
S11 -1983.3472 0.6500 1.6180 63.3959
S12 7.3982 1.5035 1.9229 20.8804
S13 17.4359 D2
S14(ST) Infinity 0.3500
S15 9.3194 2.6190 1.6237 47.0507
S16 -9.2643 0.8000 1.9037 31.3150
S17 433.2150 D3
S18 4.8836 3.5000 1.6180 63.3959
S19 -46.7906 0.8102
S20(ASP) -66.5138 1.5000 1.8170 24.2000
S21(ASP) 8.4994 D4
S22 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S23 infinity 1.7758
S24 IMG
표 14는 도 9에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를, 표 15는 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C D
S7 -1.0378 -1.8769e-005 -1.2055e-007 3.7602e-009 -3.5628e-011
S20 9.5920 -2.7118e-003 2.9174e-005 7.6110e-006 -5.7194e-007
S21 -0.8993 6.2694e-004 1.2819e-004 3.6054e-005 -1.1367e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 19.000
Fno 1.8000 2.5337 2.8882
2ω 68.3346 23.2890 14.2198
D1 0.6500 10.3651 13.7897
D2 14.2397 4.5246 1.1000
D3 6.0605 2.9765 1.5000
D4 3.3394 6.3933 7.8699
도 10a, 도 10b, 도 10c는 도 9에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 6 실시예>
도 11은 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 16은 도 11에 도시된 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 18.1450 0.6500 1.8467 23.7848
S2 8.9801 2.9078
S3 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S6 Infinity 0.1000
S7(ASP) 21.2377 2.6221 1.6465 58.6331
S8 -16.0227 D1
S9 -19.3759 0.6500 1.8830 40.8054
S10 10.9427 0.8608
S11 -66.5819 0.6500 1.6180 63.3959
S12 7.0727 1.5623 1.9229 20.8804
S13 21.5794 D2
S14(ST) Infinity 0.3500
S15 8.7878 2.6775 1.6465 47.2777
S16 -8.2350 0.8000 1.9037 31.3150
S17 -778.8869 D3
S18 4.4946 3.0677 1.6152 63.5041
S19 -72.2204 0.8777
S20(ASP) -45.2213 0.9468 1.8170 24.2000
S21(ASP) 7.9930 D4
S22 infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S23 infinity 1.4195
S24 IMG
표 17은 도 11에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면계수를, 표 18는 도 11에 도시된 줌 렌즈계에서의 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C D
S7 -1.2080 -1.7649e-005 -1.9219e-007 4.4435e-009 -4.2123e-011
S20 10.0000 -2.7869e-003 1.6765e-004 -9.2097e-006 -2.0809e-007
S21 1.9975 1.1442e-003 3.4641e-004 2.7654e-005 -6.6340e-007
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 19.000
Fno 1.8000 2.5337 2.8882
2ω 66.0952 22.2346 13.4948
D1 0.6500 9.2008 12.6780
D2 13.1280 1.5771 1.1000
D3 4.5474 1.9597 1.5000
D4 3.4124 6.0000 6.4598
도 12a, 도 12b, 도 12c는 도 11에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 7 실시예>
도 13은 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 19은 도 13에 실시된 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 18.9203 0.6500 1.8467 23.7848
S2 9.1660 2.8267
S3 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.5000 1.9229 20.8804
S6 Infinity 0.1000
S7(ASP) 19.9057 2.6445 1.6226 58.1640
S8 -15.8959 D1
S9 -19.5232 0.6500 1.8830 40.8054
S10 11.0072 0.8189
S11 -101.3319 0.6500 1.6180 63.3959
S12 6.8637 1.5465 1.9229 20.8804
S13 18.8729 D2
S14(ST) Infinity 0.3500
S15 8.7188 2.6620 1.6584 50.8546
S16 -8.2818 0.8000 1.9108 35.2500
S17 -5629.9446 D3
S18 4.2746 3.0969 1.6063 63.7110
S19 -49.8266 0.7960
S20 -12.1926 0.8627 1.8170 24.2000
S21(ASP) 13.4082 D4
S22 Infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S23 Infinity 1.6372
S24 IMG
표 20은 도 13에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면 계수를, 표 21은 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C D
S7 -1.2290 -1.8796e-005 -1.7095e-007 1.6655e-009 -1.4480e-012
S21 10.0000 4.2222e-003 3.1092e-004 -1.9492e-005 9.8502e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8000 11.4000 19.000
Fno 1.8000 2.5142 2.7181
2ω 66.1660 22.2694 13.5480
D1 0.6500 9.1709 12.4784
D2 12.9284 4.4075 1.1000
D3 5.0638 2.2871 1.5000
D4 3.1464 5.9231 6.7102
도 14a, 도 14b, 도 14c는 도 13에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
<제 8 실시예>
도 15는 광각단, 중간단 및 망원단에서의 본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.
표 22는 도 15에 도시된 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
렌즈면 R Dn Nd vd
S1 17.4242 0.6500 1.9229 20.8804
S2 9.5668 2.6733
S3 Infinity 5.0000 1.9229 20.8804
S4 Infinity 0.0000
S5 Infinity 5.0000 1.9229 20.8804
S6 Infinity 0.1000
S7 23.4348 2.3264 1.7433 49.2216
S8 -21.1687 D1
S9 -21.7008 0.6500 1.8830 40.8054
S10 9.9678 0.9061
S11 -65.0492 0.6500 1.6779 55.5187
S12 6.8947 1.6276 1.9229 20.8804
S13 27.1274 D2
S14(ST) Infinity 0.3500
S15 9.5398 2.4661 1.6180 63.3959
S16 -8.7436 0.7500 1.8830 40.8054
S17 -91.3766 D3
S18 4.5910 0.3500 1.6180 63.3959
S19 -34.7262 0.6383
S20 -13.6464 0.9783 1.8170 24.2000
S21(ASP) 14.6454 D4
S22 Infinity 2.1200 1.5168 64.1983
S23 Infinity 2.8776
S24 IMG
표 23은 도 15에 도시된 줌 렌즈계에서의 비구면계수를, 표 24는 초점거리(EFL), F넘버(Fno), 전화각(2ω) 및 가변거리(D1, D2, D3, D4)를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
K A B C D
S21 -6.1229 3.9437e-003 2.6557e-004 -2.2278e-005 6.4690e-006
가변거리 광각단 중간단 망원단
EFL 3.8065 11.4074 19.0113
Fno 1.8000 2.4663 2.8083
2ω 66.1404 22.3094 13.5480
D1 0.6500 9.3999 12.3755
D2 12.8255 4.0756 1.1000
D3 6.1675 3.0389 1.5000
D4 2.0934 5.2220 6.7609
도 16a, 도 16b, 도 16c은 도 15에 도시된 줌 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도들을 각각 도시한 그래프이다.
다음은, 상기 제1 내지 제8 실시예가 각각 상기 수학식 1 및 2의 조건을 만족시킴을 보여준 것이다.
　 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4
실시예　		 제5 실시예 제6 실시예 제7 실시예 제8
실시예
식 1 2.00492 2.35871 2.31793 2.60651 2.53950 2.24587 2.28026 2.54407
식 2 -0.80037 -0.86158 -0.86801 -0.91875 -0.96071 -0.83694 -0.82863 -0.82068
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 높은 줌배율을 가지고, 소형화 및 저비용을 구현한다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계는 CCD나 CMOS 등의 고체촬영소자를 사용하는 디지탈 스틸 카메라, 일안리플렉스 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등의 촬영 장치에 적합하게 사용 가능하다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈계(1111)를 구비한 촬영 장치(1100)를 도시한 것이다. 촬영 장치는 앞서 실시예에 따라 설명한 줌 렌즈계(1111)와, 상기 줌 렌즈계(1111)에 의해 집속된 광을 전기적 영상 신호로 변환하는 이미징 센서(1112)를 포함한다. 상기 촬영 장치(1100)는 상기 이미징 센서(1112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 기록 수단(1113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 뷰 파인더(finder)(1114)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(1115)가 구비될 수 있다. 여기서는, 뷰 파인더(1114)와 표시부(1115)가 따로 구비된 예를 보여주었으나 뷰 파인더가 따로 없이 표시부만 구비될 수 있다. 도 17에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌 렌즈계를 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...제1렌즈군, G2...제2렌즈군
G3...제3렌즈군, G4...제4렌즈군
ST...조리개

Claims (15)

  1. 물체측으로부터 이미지측으로의 순서대로,
    적어도 하나의 렌즈와 광의 경로를 변환하는 광학 부재를 포함하고, 정의 굴절력을 갖는 제1렌즈군;
    부의 굴절력을 갖는 제2렌즈군;
    정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군; 및
    정의 굴절력을 갖는 제4렌즈군;
    상기 제1 내지 제4 렌즈군의 각 공기 간격을 변화시켜 주밍을 하며, 하기의 식을 만족하는 줌 렌즈계.
    <식>
    Figure pat00010

    Figure pat00011

    여기서, fW는 광각단에서의 전체 초점거리를, fT는 망원단에서의 전체 초점거리를, fI는 제1렌즈군의 초점거리를, fII는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제3렌즈군이 조리개를 포함하는 줌 렌즈계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조리개가 제3렌즈군의 물체측에 구비되는 줌 렌즈계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 부재가 프리즘을 포함하고, 하기의 식을 만족하는 줌 렌즈계.
    <식>
    Figure pat00012

    여기서, nI (P)는 제1렌즈군의 반사부재의 굴절률을 나타낸다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 부렌즈, 상기 부렌즈를 통과한 광의 경로를 변환하는 광학 부재, 및 정렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부렌즈는 물체측을 향해 볼록한 메니스커스 렌즈인 줌 렌즈계.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 4렌즈군은 정렌즈, 부렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 4렌즈군이 포커싱을 수행하는 줌 렌즈계.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 줌 렌즈계는 광각단에 있어서 f 넘버가 1.8이하인 줌 렌즈계.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 2매 또는 3매의 렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4렌즈군 중 적어도 하나는 비구면 렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 내지 제4 렌즈군 중 적어도 하나는 접합 렌즈를 포함하는 줌 렌즈계.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    주밍시 상기 제2렌즈군과 제4렌즈군이 이동하는 줌 렌즈계.
  15. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한에 기재된 줌 렌즈계; 및
    상기 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 신호로 변환하는 이미징 센서;를 포함하는 촬영 장치.
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