KR20120034413A

KR20120034413A - 접사 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치

Info

Publication number: KR20120034413A
Application number: KR1020100095964A
Authority: KR
Inventors: 류재명
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-12
Also published as: US20120081798A1; US8203795B2; KR101853810B1

Abstract

접사 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 접사 렌즈계가 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함할 수 있다.

Description

접사 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치{Macro lens system and photographing apparatus having the same}

본 발명의 실시예들은 접사 촬영이 가능한 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것이다.

최근 일안리플렉스 카메라(Single Lens Reflex Camera)에 대한 수요가 크게 증대되고 있고, 필름 카메라보다는 고체촬영소자(CCD; Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 이미지센서를 채용한 디지털 일안리플렉스 카메라에 대한 관심이 증대되고 있다. 디지털 일안리플렉스 카메라는 사용자의 높은 요구와 이미지 센서의 기술력의 발달로 점점 더 고급화되고, 다양한 성능의 렌즈들이 개발되고 있다. 예를 들어, 일반적으로 피사체를 촬영하는 것 뿐만 아니라 접사 촬영이 가능한 렌즈계에 대한 수요가 증대되고 있다.

본 발명의 일 실시예는 포커싱시 광학 전장이 변하지 않고, 휴대하기 편리한 접사 렌즈계를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는 포커싱시 광학 전장이 변하지 않고, 휴대하기 편리한 접사 렌즈계를 구비한 촬영 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 접사 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,

아래 식을 만족할 수 있다.

<식>

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계 전체 초점거리를 나타낸다.

상기 제2렌즈군의 일부가 광축에 대해 수직인 방향으로 움직여 손떨림 보정을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 접사 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고, 상기 제3렌즈군이 광축에 대해 수직인 방향으로 움직여서 손떨림 보정을 수행하는 손떨림 보정군을 포함할 수 있다.

상기 제3렌즈군의 일부 렌즈가 손떨림 보정을 수행할 수 있다.

상기 접사 렌즈계가 다음 식을 만족할 수 있다.

<식>

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계의 전체 초점거리를 나타낸다.

상기 접사 렌즈계가 다음 식을 만족할 수 있다.

<식>

여기서, ν_d는 제3렌즈군에서 손떨림 보정군으로 사용된 렌즈의 아베수를 나타낸다.

포커싱시 상기 제2렌즈군이 물체측에서 상측으로 이동할 수 있다.

포커싱시 상기 제4렌즈군이 상측에서 물체측으로 이동할 수 있다.

상기 제5렌즈군이 포커싱시 고정될 수 있다.

상기 제5렌즈군이 한 매의 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제1렌즈군이 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제3렌즈군이 조리개를 포함할 수 있다.

상기 제2렌즈군이 메니스커스 렌즈, 양오목 렌즈, 또는 일면 평 오목 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 접사 렌즈계의 최대 배율이 -0.5 내지 -1 범위를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 접사 렌즈계; 및 상기 접사 렌즈계에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하고,

상기 접사 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,

아래 식을 만족할 수 있다.

<식>

상기 접사 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군; 정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고, 상기 제3렌즈군이 광축에 대해 수직인 방향으로 움직여서 손떨림 보정을 수행하는 손떨림 보정군을 포함할 수 있다.

도 1은 제1실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.
도 2a는 M=0.0일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 도시한 것이다.
도 2b는 M=-0.5일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 도시한 것이다. 도 2c는 M=-1.0일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 도시한 것이다.
도 3a는 M=0.0일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 3b는 M=-0.5일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 3c는 M=-1.0일 때 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 4는 제2실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.
도 5a는 M=0.0일 때, 제2실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 5b는 M=-0.5일 때, 제2실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 5c는 M=-1.0일 때 제2실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 6은 제3실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 M=0.0, M=-0.5, M=-1.0일 때, 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 도시한 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 각각 M=0.0이고, 손 떨림 보정시, 제3실시예에 따른 접사 렌즈계가 ray fan을 도시한 것이다.
도 9a는 M=0.0일 때, 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 9b는 M=-0.5일 때, 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 9c는 M=-1.0일 때 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 10은 제4실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.
도 11a는 M=0.0일 때, 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 11b는 M=-0.5일 때, 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 11c는 M=-1.0일 때 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 12는 제5실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.
도 13a는 M=0.0일 때, 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 13b는 M=-0.5일 때, 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 13c는 M=-1.0일 때, 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 접사 렌즈계를 포함하는 촬영 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 접사 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.

본 발명의 실시예에 따른 렌즈계는 카메라 뿐만 아니라 비디오 카메라용으로 사용할 수 있는 접사 렌즈계로서 휴대의 편이성을 위해 포커싱시 렌즈계의 전장 길이가 변하지 않도록 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계(111)는 물체측(O)으로부터 상측(I)의 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4), 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(G5)을 포함할 수 있다. 상기 접사 렌즈계(111)는 포커싱시 상기 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3)이 고정되고, 제2렌즈군(G2)과 제4렌즈군(G4)이 이동하여 포커싱시에도 전장이 변하지 않도록 할 수 있다. 상기 제5렌즈군(G5)은 포커싱시 이동되거나 고정될 수 있다. 포커싱시 상기 제2렌즈군(G2)은 물체측(O)에서 상측(I)으로 이동할 수 있다. 포커싱시 상기 제4렌즈군(G4)은 상측(I)에서 물체측(O)으로 이동할 수 있다.

상기 제1렌즈군(G1)은 적어도 하나의 부렌즈와 정렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1렌즈군(G1)은 부렌즈와 정렌즈를 가지는 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2렌즈군(G2)은 적어도 하나의 부렌즈와 정렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(G2)은 부렌즈와 정렌즈를 가지는 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 제3렌즈군(G3)은 한 매 또는 복수 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(G3)의 물체측(O) 또는 상측(I)에 조리개(ST)가 구비될 수 있다. 제4렌즈군(G4)은 적어도 하나의 부렌즈와 정렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제4렌즈군(G4)은 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 제5렌즈군(G5)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5렌즈군(G5)은 단일 렌즈(single lens)를 포함 수 있다.

상기 제2렌즈군(G2)은 강한 부의 굴절력을 가지며, 포커싱을 담당할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST)를 포함하고, 구면 수차를 보정할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)은 상면 위치 변화를 보정하고, 제5렌즈군(G5)이 상면 만곡과 왜곡을 보정할 수 있다. 여기서, 각 렌즈군의 주된 성능을 설명하였으나 여기에 한정되는 것은 아니다.

상기 조리개(ST) 근처에 렌즈군이 없으면, 무한 물점 근처에서 구면 수차 보정이 어려워질 수 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(G2)이 부의 굴절력을 가지기 때문에 제2렌즈군(G2)을 통과한 광은 대체로 발산하여, 조리개 다음에 위치하는 제4렌즈군(G4)의 크기가 커져, 제4렌즈군(G4)의 무게가 무거워질 수 있다. 그런데, 제4렌즈군(G4)은 포커싱시 이동을 하므로 제4렌즈군의 무게가 가벼운 것이 좋다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 제2렌즈군(G2) 다음에 양의 굴절능을 갖는 제3렌즈군(G3)을 구비하여 제4렌즈군(G4)의 구경을 줄임으로써 제4렌즈군의 무게를 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 제2렌즈군의 강한 부의 굴절력 때문에 중심 주변 광선(Axial marginal ray)은 평행광이 되거나 발산하지만, 제3렌즈군(G3)의 정의 굴절력 때문에 광선이 다시 수렴하므로 제4렌즈군의 구경을 작게 할 수 있다. 한편, 제4렌즈군을 가볍게 하기 위해 구경을 작게 하는 것이 필요하지만, 주변 광량비를 높이기 위해서는 제4렌즈군의 구경을 크게 하는 것이 좋다. 제4렌즈군의 구경을 작게 하면서도 주변 광량비를 높이기 위해, 제3렌즈군의 초점 거리를 짧게 할 수 있다.

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

.... (식 1)

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계 전체 초점거리를 나타낸다. 식 1을 만족함으로써, 제4렌즈군의 구경을 작게 하면서도 주변 광량비를 향상시킬 수 있다.

상기 접사 렌즈계(111)는 손떨림 보정군(anti-hand shaking group)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2) 또는 제3렌즈군(G3)이 손떨림 보정군으로 사용될 수 있다. 손떨림 보정군은 광축에 대해 수직한 방향으로 이동하여 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 손떨림 보정군의 이동량을 적게 하기 위해 손떨림 보정군의 초점 거리를 작게 하는 것이 좋다. 손떨림 보정군의 이동량이 작은 경우 접사 렌즈계를 소형화할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군이 정의 굴절력을 가져 제2렌즈군에 광선이 수렴하므로 제2렌즈군의 구경이 작아 제2렌즈군을 손떨림 보정군으로 사용하면 접사 렌즈계의 무게를 가볍게 할 수 있다. 또는, 손떨림 보정군을 이동시키는 기구의 설계 및 전자 제어에 유리하도록 이동 렌즈군이 아닌 고정 렌즈군이 손떨림 보정군을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(G3)이 손떨림 보정군을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(G2)의 일부 렌즈 또는 상기 제3렌즈군(G3)의 일부 렌즈가 광축에 대해 수직한 방향으로 이동하여 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 제2렌즈군의 전부 또는 제3렌즈군의 전부를 이동하여 손떨림을 보정할 수 있다.

한편, 상기 제2렌즈군(G2)은 양볼록 렌즈를 포함하지 않을 수 있다. F 넘버를 줄이기 위해서는 제2렌즈군(G2)의 구경이 커져야 한다. 그런데, 제2렌즈군(G2)의 구경이 커지면 무게가 커지고, 포커싱시 이동하는 제2렌즈군의 무게가 증가하면 구동 모터의 부하를 증가시키므로 바람직하지 않다. 제2렌즈군이 양볼록 렌즈를 포함할 때, 구경 증가에 따른 무게 증가의 정도가 예를 들어 메니스커스 렌즈를 포함할 때보다 더 커지게 된다. 따라서, 제2렌즈군은 양볼록 렌즈를 사용하지 않는 것이 좋다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2)은 메니스커스 렌즈, 오목 렌즈, 또는 일면 평 오목렌즈를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 F 넘버가 작아 밝고, 등배 촬영까지 할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 각 렌즈군에 굴절력을 분배하여 적은 매수의 렌즈로도 F 넘버가 작고, 대구경이며, 가벼운 접사 렌즈계를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 -0.5 내지 -1 범위의 최고 결상 배율을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 0에서 -1배 범위의 결상 배율을 가질 수 있다.

상기 제5렌즈군은 광학 전장이 길어지지 않도록 여러 개의 서브 군으로 구성되지 않고, 단일 렌즈군으로만 구성될 수 있다. 단일 렌즈군이란 서로 독립적으로 이동하는 서브 군이 없는 것을 말한다. 상기 제5렌즈군은 한 매의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 한 매의 렌즈는 예를 들어, 양오목 렌즈일 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 접사 광학계(111)는 물체측(O)으로부터 상측(I)의 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4), 및 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(G5)을 포함할 수 있다. 상기 접사 렌즈계(111)는 포커싱시 상기 제1렌즈군(G1)과 제3렌즈군(G3)이 고정되고, 제2렌즈군(G2)과 제4렌즈군(G4)이 이동하여 포커싱시에도 전장이 변하지 않도록 할 수 있다. 상기 제5렌즈군(G5)은 포커싱시 이동되거나 고정될 수 있다.

상기 제2렌즈군(G2) 또는 제3렌즈군(G3)이 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2)의 일부 렌즈 또는 제3렌즈군(G3)의 일부 렌즈가 손떨림 보정을 수행할 수 있다.

제1렌즈군이 양의 굴절능을 가져서 제2렌즈군에 광선이 수렴하므로 제2렌즈군의 구경이 작아, 제2렌즈군의 일부 렌즈를 손떨림 보정군으로 이용할 때 무게를 가볍게 할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 제2렌즈군(G2)의 일부 렌즈가 손떨림 보정을 수행하는 예를 도시한 것이다.

또는, 포커싱 시 고정되어 있는 제3렌즈군을 손떨림 보정군으로 사용하는 경우 이동 기구의 설계 및 전자 제어가 용이할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(G3)은 두 매의 렌즈를 포함하고, 그 중 한 매의 렌즈를 움직여 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 10 및 도 12는 제3렌즈군(G3)의 일부 렌즈가 손떨림 보정을 수행하는 예를 도시한 것이다.

제3렌즈군에 손떨림 보정군이 있는 경우, 제3렌즈군의 초점 거리가 너무 짧으면, 손떨림 보정군의 수직 이동에 따른 성능 변화가 심해질 수 있다. 따라서, 손떨림 보정군의 이동에 따른 성능 변화가 심하지 않도록, 제3렌즈군은 다음의 식을 만족하도록 구성할 수 있다.

....(식 2)

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계의 전체 초점거리를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 식 2를 만족함으로써, 손떨림 보정군의 이동에 따른 성능 변화를 감소시키고, 주변광량비도 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 다음 식을 만족할 수 있다.

....(식 3)

여기서, ν_d는 제3렌즈군에서 손떨림 보정군으로 사용된 렌즈의 아베수를 나타낸다. 제3렌즈군의 한 매의 렌즈를 손떨림 보정군으로 사용하는 경우, 식 3을 만족함으로써 손떨림 보정군의 이동에 따른 색수차 변화가 감소되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계에 사용되는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.

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 4)

본 발명에서는 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 접사 렌즈계를 구현한다. 이하에서, f는 전체 초점거리를 F-number는 F 넘버를, 2ω는 화각을 나타내며, 각 실시예를 도시한 도면에서 가장 상측(I)에는 필터가 구비될 수 있다.

<제1 실시예>

도 1은 제1실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 도시한 것이다.

f=58.7㎜, F-number=2.46, 2ω=27.8°

렌즈면	곡률반경	두께 또는 간격	굴절률(n_d)	아베수(v_d)
OBJECT	8	A
S1	86.54	1.1	1.84666	23.8
S2	27.448	7	1.61800	63.4
S3	-80.567	0.1
S4	30.472	3.88	1.88300	40.8
S5	84.25	B
S6	8	1	1.67270	32.2
S7	23.281	3.191
S8	-98.577	1	1.71300	53.9
S9	18.42	3.5	1.84666	23.8
S10	45.542	C
S11	40.097	3.03	1.84666	23.8
S12	-506.86	2.5
STOP	8	D
S14	-35.5	1	1.84666	23.8
S15	42.123	5.49	1.49700	81.6
S16	-30.96	0.1
S17	109.136	3.73	1.88300	40.8
S18	-57.241	0.1
S19	47.933	3.33	1.88300	40.8
S20	352.589	E
S21	-102.127	1.1	1.62004	36.3
S22	40.255	F
S23	8	3.7	1.51680	64.2
S24	8	G
IMAGE	8

다음은 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 포커싱시 가변 간격을 나타낸 것이다.

간격	M=0.0	M=-0.5	M=1.0
A	8	117.0984	75.8
B	1.8922	7.3870	14.5347
C	13.4085	7.9137	0.7659
D	16.3183	9.3162	3.0000
E	2.2302	9.2323	15.5485
F	34.9999	34.9999	34.9999

도 2a는 M=0.0일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이며, 도 2b는 M=-0.5일 때 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이며, 도 2c는 M=-1.0일 때 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이다.

도 3a는 M=0.0일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이며, 도 3b는 M=-0.5일 때 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이며, 도 3c는 M=-1.0일 때 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다. 구면 수차는 C-line, d-line, F-line 에 관해서 나타낸 것이다. C-line은 656.3nm, d-line은 587.6nm, F-line은 486.1nm이다. 상면 만곡에서 실선은 sagittal 상면에 대한 수차를 나타내고, 점선은 Tangential 상면에 대한 수차를 나타내고 있다.

<제2 실시예>

도 4는 제2실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.

f=58.15㎜, F-number=2.88, 2ω=27.6°

렌즈면	곡률반경	두께 또는 간격	굴절률(n_d)	아베수(v_d)
OBJECT	8	A
S1	63.280	1.1	1.84666	23.8
S2	22.329	6.78	1.62041	60.3
S3	-81.506	0.1
S4	24.214	3.88	1.77250	49.6
S5	75.611	B
S6	8	1	1.80610	33.3
S7	18.796	3.326
S8	-46.289	1	1.62041	60.3
S9	19.287	3.5	1.84666	23.8
S10	62.670	C
S11	67.109	3.03	1.84666	23.8
S12	-67.109	2.5
STOP	8	D
S14	-46.919	1	1.84666	23.8
S15	48.961	5.41	1.80420	46.5
S16	-30.432	0.1
S17	70.554	4	1.83481	42.7
S18	-70.554	0.1
S19	45.248	3	1.83400	37.3
S20	81.462	E
S21	-104.623	1.8	1.80518	25.5
S22	52.781	F
S23	8	3.0	1.51680	64.2
S24	8	G
IMAGE	8

다음은 제2실시예에 따른 접사 렌즈계의 포커싱시 가변 간격을 나타낸 것이다.

간격	M=0.0	M=-0.5	M=1.0
A	8	119.3370	75.8
B	1.7522	5.7979	10.9850
C	10.4342	6.3884	1.2014
D	16.5399	9.2964	3.0007
E	4.7566	12.0001	18.2958
F	29.3912	29.3912	29.3912
G	1.0000	1.0000	1.0000

도 5a, 도 5b, 도 5c는 각각 M=0.0, M=-0.5, M=-1.0 일 때, 제1실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.

<제3 실시예>

도 6은 제3실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.

f=60.4㎜, F-number=2.88, 2ω=26.4°

렌즈면	곡률반경	두께 또는 간격	굴절률(n_d)	아베수(v_d)
OBJECT	8	A
S1	53.955	1.1	1.84666	23.8
S2	23.365	6	1.61800	63.4
S3	-93.496	0.1
S4	26.763	3.85	1.77250	49.6
S5	74.029	B
S6	324.5	1	1.80610	40.7
S7	22.239	4.38
S8	-47.801	1	1.56883	56.0
S9	20.36	3	1.84666	23.8
S10	36.255	C
S11	45.814	3.03	1.84666	23.8
S12	-91.527	1.5
STOP	8	D
S14	-39.318	1	1.84666	23.8
S15	37.706	5.4	1.49700	81.6
S16	-31.77	0.1
S17	73.471	4	1.83481	42.7
S18	-73.471	0.1
S19	46.336	3	1.80610	33.3
S20	8	E
S21	-93.964	1.5	1.75520	27.5
S22	39.471	F
S23	8	2.8	1.51680	64.2
S24	8	G
IMAGE	8

다음은 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 포커싱시 가변 간격을 나타낸 것이다.

간격	M=0.0	M=-0.5	M=1.0
A	8	119.2349	75.8000
B	2	6.6279	12.7884
C	12.1334	7.5055	1.3450
D	15.1136	8.5726	3.0429
E	2.5968	9.1379	14.6675
F	30.2962	30.2962	30.2962
G	1.0000	1.0000	1.0000

도 7a, 도 7b, 도 7c는 각각 손떨림 보정군이 이동하지 않고, M=0.0, M=-0.5, M=-1.0일 때 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이다.

도 8a는 M=0.0일 때, 손떨림 보정군이 광축에 수직한 방향으로 아래쪽으로 0.32mm 이동시 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이다.

도 8b는 M=0.0이고, 손떨림 보정군이 이동하지 않을 때 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이다.

도 8c는 M=0.0일 때, 손떨림 보정군이 광축에 수직한 방향으로 위쪽으로 0.32mm 이동시 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 ray fan을 나타낸 것이다.

도 9a, 도 9b, 도 9c는 각각 M=0.0, M=-0.5, M=-1.0 일 때, 제3실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.

<제4 실시예>

도 10은 제4실시예에 따른 접사 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.

f=59.3㎜, F-number=2.88, 2ω=27.2°

렌즈면	곡률반경	두께 또는 거리	굴절률(n_d)	아베수(v_d)
OBJECT	8	A
S1	61.226	1.1	1.84666	23.8
S2	25.125	6	1.64000	60.2
S3	-159.983	0.1
S4*	29.597	3.6	1.74330	49.2
S5	242.215	B
S6	8	1	1.62004	36.3
S7	18.576	3.403
S8	-56.35	1	1.63854	55.4
S9	17.941	3	1.84666	23.8
S10	63.799	C
S11	-100.582	1.46	1.84666	23.8
S12	-49.608	1
S13	87.076	1.74	1.49700	81.6
S14	-349.059	1.5
STOP	8	D
S16	-81.51	1	1.84666	23.8
S17	47.2	4.5	1.69680	55.5
S18	-42.074	0.1
S19	56.251	3.5	1.69680	55.5
S20	-94.909	E
S21	-59.701	1.5	1.48749	70.4
S22	53.845	F
S23	8	2.8	1.51680	64.2
S24	8	G
IMAGE	8

다음은 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 포커싱시 가변 간격을 나타낸 것이다.

간격	M=0.0	M=-0.5	M=1.0
A	8	129.2449	75.0000
B	2	6.2276	11.4583
C	11.6583	7.4307	2.2000
D	21.9827	9.5527	2.8500
E	11.8629	18.3513	30.6334
F	19.1931	25.1347	19.5552
G	1.0000	1.0000	1.0000

다음은 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 비구면 계수를 나타낸 것이다.

S4	비구면 계수
K	0
A	-1.640967e-6
B	-4.347895e-9
C	0
D	0

도 11a, 도 11b, 도 11c는 각각 M=0.0, M=-0.5, M=-1.0 일 때, 제4실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.

<제5 실시예>

도 12는 제5실시예에 따른 렌즈계를 배율 M=0, M=-0.5, M=-1.0일 때에 따라 나타낸 것이다.

f=59.3㎜, F-number=2.86, 2ω=27.0°

렌즈면	곡률반경	두께 또는 거리	굴절률(n_d)	아베수(v_d)
OBJECT	8	A
S1	61.558	1.1	1.84666	23.8
S2	24.298	6	1.61780	63.4
S3	-177.589	0.1
S4*	29.064	3.85	1.73968	49.0
S5	965.867	B
S6	8	1	1.56883	56.0
S7	18.094	3.22
S8	-70.118	1	1.51680	64.2
S9	17.623	2.9	1.84666	23.8
S10	31.254	C
S11	45.769	1.39	1.84666	23.8
S12	68.03	0.98
S13	134.285	1.78	1.49700	81.6
S14	-134.285	1.5
STOP	8	D
S16	-244.231	1	1.84666	23.8
S17	37.427	5.22	1.69680	55.5
S18	-47.2	0.1
S19	54.936	3.6	1.77250	49.6
S20	-295.683	E
S21	-72.217	1.5	1.48749	70.4
S22	72.217	F
S23	8	2.8	1.51680	64.2
S24	8	G
IMAGE	8

다음은 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 포커싱시 가변 간격을 나타낸 것이다.

거리	M=0.0	M=-0.5	M=1.0
A	8	124.9239	79.4080
B	2.0000	6.2983	11.3642
C	10.94	6.6417	1.5758
D	22.0052	11.5409	3.5925
E	11.7148	22.1791	30.1275
F	19.3000	19.3000	19.3000
G	1.0000	1.0000	1.0000

다음은 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 비구면 계수를 나타낸 것이다.

S4	비구면 계수
K	0
A	-1.4452e-6
B	-2.54447e-9
C	0
D	0

도 13a, 도 13b, 도 13c는 각각 M=0.0, M=-0.5, M=-1.0 일 때, 제5실시예에 따른 접사 렌즈계의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.

다음은, 각 실시예가 식 1,2,3을 만족하고 있음을 보인 것이다.

	제1실시예	제2실시예	제3실시예	제4실시예	제5실시예
식　1 또는 식 2	0.75	0.69	0.6	1.06	1.26
식　3	해당 없음	해당 없음	해당 없음	81.6	81.6
식　4	49.5	45.6	34.8	36.8	32.1

한편, 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계의 주변 광량비는 근사적으로 다음 식과 같이 계산될 수 있다.

.... (식 5)

여기서, m₀는 중심 주변 광선이 광축과 이루는 각에 대한 방향 cosine을, m₁은 full-field에서 자오면(tangential plane)에 놓인 주변 광선(marginal ray)의 하부 광선에 대한 방향 cosine을, m₂은 full-field에서 자오면(tangential plane)에 놓인 주변 광선(marginal ray)의 상부 광선에 대한 방향 cosine을, l₃는 full-field에서 구결면(saggital plane)에 놓인 주변 광선(marginal ray)의 방향 cosine을 나타낸다. 예를 들어, full-field의 촬상면에서의 상고가 14.25mm일 때, 제1 내지 제5 실시예에 따른 접사 렌즈계의 주변 광량비를 계산하면 각각 49.5, 45.6, 34.8, 36.8, 32.1이다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 큰 주변 광량비를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 소형이고, 가벼우며, 접사 촬영이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계는 접사 뿐만 아니라 무한 물체거리 근처에서는 인물 사진이나 풍경 사진도 촬영할 수 있도록 한다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 접사 렌즈계(111)를 구비한 촬영 장치를 도시한 것이다. 촬영 장치는 앞서 실시예에 따라 설명한 접사 렌즈계(111)와, 상기 렌즈계(111)에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 소자(112)를 포함한다. 상기 촬영 장치는 상기 이미징 소자(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 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 17에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 접사 렌즈계를 디지털 카메라 등의 촬영 장치에 적용함으로써 소형이면서 저가이고 밝으며 예를 들어, 1배까지 촬영이 가능한 광학 기기를 실현할 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
G5...제5렌즈군

Claims

물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로,
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군;
부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군;
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군;
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및
부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
아래 식을 만족하는 접사 렌즈계.
<식>

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계 전체 초점거리를 나타낸다.
제1항에 있어서,
상기 제2렌즈군의 일부가 광축에 대해 수직인 방향으로 움직여 손떨림 보정을 수행하는 접사 렌즈계.
물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로,
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제1렌즈군;
부의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동하는 제2렌즈군;
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 고정되는 제3렌즈군;
정의 굴절력을 가지고 포커싱시 이동되는 제4렌즈군; 및
부의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 포함하고,
상기 제3렌즈군이 광축에 대해 수직인 방향으로 움직여서 손떨림 보정을 수행하는 손떨림 보정군을 포함하는 접사 렌즈계.
제 3항에 있어서,
상기 제3렌즈군의 일부 렌즈가 손떨림 보정을 수행하는 접사 렌즈계.
제3항에 있어서,
상기 접사 렌즈계가 다음 식을 만족하는 접사 렌즈계.
<식>

여기서, f₃은 제3렌즈군의 초점거리, f는 접사 렌즈계의 전체 초점거리를 나타낸다.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접사 렌즈계가 다음 식을 만족하는 접사 렌즈계.
<식>

여기서, ν_d는 제3렌즈군에서 손떨림 보정군으로 사용된 렌즈의 아베수를 나타낸다.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
포커싱시 상기 제2렌즈군이 물체측에서 상측으로 이동하는 접사 렌즈계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
포커싱시 상기 제4렌즈군이 상측에서 물체측으로 이동하는 접사 렌즈계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제5렌즈군이 포커싱시 고정되는 접사 렌즈계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제5렌즈군이 한 매의 렌즈를 포함하는 접사 렌즈계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1렌즈군이 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함하는 접사 렌즈계.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3렌즈군이 조리개를 포함하는 접사 렌즈계.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2렌즈군이 메니스커스 렌즈, 양오목 렌즈, 또는 일면 평 오목 렌즈를 포함하는 접사 렌즈계.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접사 렌즈계의 최대 배율이 -0.5 내지 -1 범위를 가지는 접사 렌즈계.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 접사 렌즈계; 및
상기 접사 렌즈계에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하는 촬영 장치.
제 15항 있어서,
상기 제3렌즈군이 조리개를 포함하는 촬영 장치.