KR20140024647A - 반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치 - Google Patents

반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치 Download PDF

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KR20140024647A
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류재명
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Abstract

반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 반사형 망원 렌즈는, 물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈; 상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울; 상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및 상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함한다.

Description

반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치{Reflective type telephoto lens and photographing apparatus}
본 발명의 실시예는 콤팩트한 반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 카메라 시장에서는 CCD, CMOS등의 촬영 소자 등에 물체의 상을 결상시키는 렌즈계의 소형화, 절전 기능 등이 요구되고 있다. 이러한 촬영 장치에는 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 교환렌즈 카메라 등이 있다.
또한, 카메라에 대한 소비자의 전문성이 지속적으로 높아져 가고 있다. 이런 시장의 수요에 따라 망원 렌즈가　많이 개발되고　있고, 망원렌즈의 경우, 굴절식 렌즈를 사용한 망원 렌즈 또는 카세그레인 타입(Cassegrain type)의 오목거울과 볼록거울이 사용되는 반사형 망원 렌즈가 제안되고 있다. 물체측부터 양의 굴절력을 갖는 렌즈군과 음의 굴절력을 갖는 렌즈군을 사용한 망원 렌즈계가 많이 사용되고 있지만, 카세그레인 타입(Cassegrain type)의 반사형 망원 렌즈에 비해 전체 길이가 길어질 수 밖에 없어 소형화에 한계가 있다.
본 발명의 실시예는 콤팩트한 반사형 망원 렌즈를 제공한다.
본 발명의 실시예는 가벼운 포커싱 렌즈군을 이용하여 포커싱을 수행하는 반사형 망원 렌즈를 제공한다.
본 발명의 실시예는 콤팩트한 반사형 망원 렌즈를 포함하는 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈는, 물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈; 상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울; 상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및 상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00001
여기서, f before 는 상기 포커싱 렌즈군의 앞에 있는 제1렌즈, 주거울, 및 부거울군의 합성 초점거리, f는 전체 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈는, 물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈; 상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울; 상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및 상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00002
여기서, f primary 는 주거울의 초점거리, f secondary 는 부거울군의 초점거리를 나타낸다.
상기 반사형 망원 렌즈는, 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00003
여기서, f AF 는 포커싱 렌즈군의 초점거리, f는 반사형 망원 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
상기 포커싱 렌즈군이 3매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군이 적어도 하나의 양오목 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군이 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군이 편볼록 렌즈와 양오목 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군이 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 편볼록 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 부거울과 포커싱 렌즈군 사이에 조리개가 구비될 수 있다.
상기 부거울군은 부거울 다음에 제2렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈가 중심부에 투과부를 구비하고, 상기 부거울군이 상기 투과부에 구비될 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군이 상기 주거울과 부거울 사이의 광축 상에 배치될 수 있다.
상기 반사형 망원 렌즈가 2도에서 3도 범위의 반화각을 가질 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군의 포커싱시 반사형 망원 렌즈의 전장이 변하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 반사형 망원 렌즈 및 상기 반사형 망원 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하고, 상기 반사형 망원 렌즈는,
물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈; 상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울; 상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및 상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00004
여기서, f before 는 상기 포커싱 렌즈군의 앞에 있는 제1렌즈, 주거울 및 부거울군의 합성 초점거리, f는 전체 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 촬영 장치는, 반사형 망원 렌즈 및 상기 반사형 망원 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하고, 상기 반사형 망원 렌즈는,
물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈; 상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울; 상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및 상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure pat00005
여기서, f primary 는 주거울의 초점거리, f secondary 는 부거울군의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈는, 두 매의 거울을 이용하고, 전체적으로 적은 매수의 렌즈를 구비하여 콤팩트하게 구성될 수 있다. 또한, 포커싱 렌즈군의 경량화 및 소 구경화를 통해 포커싱 렌즈군을 구동하는데 소요되는 소비 전력을 줄이고, 빠르게 포커싱을 수행할 수 있다. 또한, 포커싱시 포커싱 렌즈군이 돌출되는 일 없이 렌즈 첫 면에서 상면까지의 거리가 고정되도록 함으로써 소형화를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다.
도 7은 도 5에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다.
도 11은 도 9에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 12는 도 10에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=3m)에 대해 나타낸 것이다.
도 15는 도 13에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 16는 도 14에 도시된 반사형 망원 렌즈의 수차도를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 구비한 촬영 장치를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 망원 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)는, 물체측(O)으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈(10), 상기 제1렌즈(10)를 통과한 광을 물체측(O)으로 반사시키는 주거울(20), 상기 주거울(20)로부터의 광을 상측(I)으로 반사시키는 부거울(31)을 포함하는 부거울군(30), 및 상기 부거울(31)에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군(40)을 포함한다.
상기 주거울(20)은 상기 제1렌즈(10)로부터의 광을 반사시키는 반사부(21)와, 광이 투과되는 투과부(22)를 포함할 수 있다. 상기 투과부(22)는 광축을 중심으로 주거울(20)의 중심부에 구비되고, 상기 반사부(21)는 광축을 중심으로 주변부에 구비될 수 있다.
상기 제1렌즈(10)는 중심부에 수용부(11)가 구비될 수 있다. 상기 수용부(11)에 부거울군(30)이 배치될 수 있다. 부거울군(30)은 수차 보정을 위해 상기 부거울(31)의 상측(I)에 제2렌즈(32)를 더 포함할 수 있다. 하지만, 제1렌즈(10)에 수용부(11)가 형성되지 않고, 제1렌즈(10)의 상측(I)에 부거울군이 배치되는 것도 가능하다.
상기 주거울(20)은 예를 들어, 양의 굴절력을 가지도록 구성되어, 광선을 수렴시킬 수 있다. 부거울(31)은 양의 굴절력 또는 음의 굴절력을 가질 수 있다.
한편, 부거울(31)에 의해 물체측으로부터 들어오는 광이 차폐될 수 있으며, 이러한 차폐량은 부거울 뿐만 아니라 부거울을 지지하는 베럴부(barrel)(미도시)에 의해서도 차폐가 발생하므로, 본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여 입사동 또는 물체의 광이 최초로 입사하는 제1렌즈(10)의 직경 대비 부거울(31)의 직경 비율을 작게 한다. 부거울의 크기가 작으면 반사 망원 렌즈의 유효 F넘버가 작아지므로 밝은 광학계를 얻을 수 있다. 반사형 망원 렌즈에서는 주거울의 굴절력에 따라 부거울의 크기가 영향을 받기 때문에 주거울의 굴절력을 조절하여 부거울의 크기를 조절할 수 있다. 일반적인 굴절식 망원렌즈는 초점거리가 길므로 렌즈계의 전체 길이가 커지지만, 반사형 망원 렌즈에서는 주거울과 부거울을 사용하여 광학 경로를 접음으로써 상대적으로 길이가 짧은 렌즈계를 구성할 수 있다. 다시 말하면, 반사형 망원 렌즈에서는 구경이 상대적으로 큰 주거울에서 광선이 물체측으로 1차 반사가 되고, 상대적으로 구경이 작은 부거울에서 광선이 상측으로 2차 반사가 되는 구조로 반사형 망원 렌즈의 전장 길이가 짧을 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군(40)은 세 매 이하의 렌즈를 포함할 수 있다. 포커싱 렌즈군(40)이 세 매 이하의 적은 개수의 렌즈를 포함하여 가볍게 구성됨으로써, 포커싱 속도를 높일 수 있으며, 포커싱 렌즈군(40)을 구동하기 위한 구동부의 부하를 줄일 수 있어 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 포커싱 렌즈군(40)은 적어도 하나의 양오목 렌즈를 포함할 수 있다. 포커싱 렌즈군이 음의 초점 거리를 가질 때, 근거리 촬영시에 포커싱 렌즈군이 상측(I)으로 이동할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 포커싱 렌즈군(40)이 제1렌즈(41), 제2렌즈(42)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(41)가 양볼록 렌즈 또는 편볼록 렌즈일 수 있고, 제2렌즈(42)는 양오목 렌즈일 수 있다. 상기 포커싱 렌즈군(40)이 상기 주거울과 부거울 사이의 광축 상에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 포커싱 렌즈군(40)의 상측(I)에 추가 렌즈군(50)이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 추가 렌즈군(50)은 제3렌즈(51)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 포커싱 렌즈군(40)이 제4렌즈(43), 제5렌즈(44) 및 제6렌즈(45)를 포함할 수 있다. 제4렌즈(43)는 양볼록 렌즈 또는 편볼록 렌즈일 수 있으며, 제5렌즈(44)는 양오목 렌즈일 수 있으며, 제6렌즈(45)는 편볼록 렌즈일 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 무한 물체 거리에 대해 나타낸 것이고, 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 유한 물체 거리(obj=4m)에 대해 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 포커싱 렌즈군(40)이 제7렌즈(46), 제8렌즈(47) 및 제9렌즈(48)를 포함할 수 있다. 제7렌즈(46)는 양볼록 렌즈 또는 편볼록 렌즈일 수 있으며, 제8렌즈(47)는 양오목 렌즈일 수 있으며, 제9렌즈(48)는 편볼록 렌즈일 수 있다.
상기 포커싱 렌즈군(40)이 포커싱을 수행시 반사형 망원 렌즈의 전체 길이가 변하지 않는다. 따라서, 전체 망원 렌즈를 콤팩트화할 수 있다. 여기서, 반사형 망원 렌즈의 전체 길이는 제1렌즈(10)의 최물체측 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈는 2~3도 범위의 반화각을 가질 수 있다.
반사형 망원 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure pat00006
<식 1>
여기서, f before 는 상기 포커싱 렌즈군의 앞에 있는 렌즈와 거울의 합성 초점 거리를 나타낸다. 예를 들어, f before 는 제1렌즈, 주거울 및 부거울군의 합성 초점거리를 나타내고, f는 전체 초점거리를 나타낸다.
포커싱 렌즈군을 가볍게 하기 위해 포커싱 렌즈군의 구경을 작게 하는 것이좋다. 포커싱 렌즈군의 앞에서 광선이 수렴하도록 하여 포커싱 렌즈군의 구경을 작게 할 수 있다. 이를 위해서 포커싱 렌즈군의 앞에 위치한 제1렌즈와 부거울군의 합성 초점거리가 작아야 한다. 하지만 합성 초점 거리가 너무 작으면, 포커싱 렌즈군의 수차 부담이 증가되어 반사형 망원 렌즈의 성능이 저하되거나, 제조 민감도가 커질 수 있다. 포커싱 렌즈군의 앞에 위치한 렌즈와 거울의 합성 초점거리가 식 1의 범위 내에 있을 때, 포커싱 렌즈군의 구경을 줄이면서도 양호한 광학 성능을 얻을 수 있다.
반사형 망원 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure pat00007
<식 2>
여기서, f primary 는 주거울의 초점거리, f secondary 는 부거울군의 초점거리를 나타낸다. 각 실시예에서의 부거울군은 1매의 반사렌즈와 1매의 굴절렌즈를 포함할 수 있으며, 이 경우 주거울에서 반사된 빛이 부거울군의 반사면(각 실시예의 제9번째 면(S9))으로 입사하여 다시 반사되어 포커싱 렌즈군으로 진행하므로, 부거울군의 초점거리는 제6번째 면(S6)에서 제12번째 면(S12)까지의 합성 초점거리를 나타낸다.
식 2는 반사형 망원 렌즈의 부거울에 의한 광선 차폐량을 감소시켜 밝은 광학계를 얻기 위한 것이다. 상기 부거울(31)에 의해 입사하는 광선의 일부가 차폐(obscuration)되기 때문에 반사형 망원 렌즈의 밝기가 감소될 수 있다. 따라서, 가능한 한 부거울의 크기를 줄이는 것이 좋다. 식 2는 주거울과 부거울군의 초점거리 비율을 나타낸 것으로, 주거울과 부거울군의 초점거리 비율이 식2를 만족할 때, 광선의 차폐량을 줄여 작은 FNo를 가지는 밝은 반사형 망원 렌즈를 얻을 수 있다. 여기서, FNo는 부거울에 의한 차폐량을 제외한 값으로 이를 유효 FNo라고 한다.
반사형 망원 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure pat00008
<식 3>
여기서, f AF 는 포커싱 렌즈군의 초점거리, f는 반사형 망원 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
식 3은 촬영 가능한 피사체 거리를 확보하기 위해 필요한 포커싱 렌즈군의 초점거리에 대한 것이다. 촬영 가능한 피사체 거리를 확보하기 위해서 포커싱 렌즈군의 초점거리가 짧을 수 있다. 이 경우, 피사체 거리 변화에 따른 상면 변화량을 보정할 수 있다.
Figure pat00009
이 하한값보다 작으면, 포커싱 렌즈군의 수차 부담이 증가되어 반사형 망원 렌즈의 성능이 저하되거나, 제조 민감도가 커질 수 있다. 반대로,
Figure pat00010
이 상한값보다 크면, 촬영 가능한 피사체 거리가 확보되지 않을 수 있다.
따라서, 식 3을 만족함으로써, 촬영 가능한 피사체 거리 확보 및 포커싱 렌즈군의 이동에 따른 성능 변화가 줄어들어 제품의 사양과 해상력 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 반사형 망원 렌즈를 구현한다. 이하에서, EFL은 전체 초점거리로 mm 단위를 사용하며, FNo는 F 넘버를 나타내고, HFOV(Half Field Of View)는 반화각으로 degree의 단위를 사용하며, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈 사이의 거리 또는 렌즈 두께를, H-Aper(Half-aperture)은 렌즈 유효경의 반지름을 나타내며, Obscuration은 제1렌즈의 중심부에 뚫려 있는 수용부(11)의 반지름을 나타내고, nd는 굴절률을, vd 는 아베수를, obj는 물체면을, img는 상면을 각각 나타낸다. 각 실시예를 도시한 도면에서 가장 상측(I)에는 적어도 하나의 필터(60)가 구비될 수 있다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)를 도시한 것이며, 다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다. 도 1에서는 각 렌즈의 렌즈면 부호를 나타내었으나, 다른 실시예의 도면에서는 렌즈면의 부호는 생략하기로 한다.
렌즈면 R Dn H-Aper Obscuration nd vd
obj ∞ D1 　 　 　 　
S1 337.244 9 38.7 18.5 1.5168 64.2
S2 ∞ 68 38.42 18.5 　 　
S3 -203.289 8 34.52 15 1.5168 64.2
S4 -286.926 -8 34.69 15 Reflect
S5 -203.289 -65 32.76 15 　 　
S6 -91.576 -5 16.2 　 1.56883 56.04
S7 -183.781 -0.7 15.2
S8 -934.948 -4 15.14 1.7495 35.04
S9 -227.402 4 14.35 Reflect
S10 -934.948 0.7 14.11
S11 -183.781 5 14.08 1.56883 56.04
S12 -91.576 26.5 13.89 　 　 　
S13(ST) ∞ D2 9.6 　 　 　
S14 607.336 3.23 9.67 　 1.7495 35.04
S15 -39.368 1 9.66 1.697 48.51
S16 43.456 D3 9.62 　 　 　
S17 55.943 4 11 　 1.48749 70.44
S18 560.823 D4 11 　 　 　
S19 ∞ 2.8 14.47 　 1.5168 64.2
S20 ∞ D5 14.57 　 　 　
img ∞ 0 　 　 　 　
다음은 무한 물체 거리와 근거리에서의 가변 거리, 반화각, FNo를 나타낸 것이다.
　 무한 물체 거리 근거리
D1 ∞ 3849.97647
D2 1.26 20.17915
D3 21.8791 2.95994
D4 76.35443 76.35443
D5 1.011176 1.019147
EFL/MAG 389.9752 0.10482
HFOV 2.129 1.75
FNo 5.041 6.11
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 무한 물체거리(infinite)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 근거리(near)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
구면수차는 C-line, d-line, F-line 에 관해서 나타낸다. C-line은 656.3nm, d-line은 587.6nm, F-line은 486.1nm이다. 상면만곡에서 실선은 구결(sagittal) 상면 만곡을 나타내고, 점선은 자오(tangential) 상면 만곡을 나타낸다.
<제2 실시예>
도 5는 제2 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)를 도시한 것이며, 다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
렌즈면 R Dn H-Aper Obscuration nd vd
obj ∞ D1 　 　 　 　
S1 286.758 10 45.01 17.5 1.5168 64.2
S2 ∞ 54.24 44.5 17.5 　 　
S3 -155.243 6 38.81 15 1.5168 64.2
S4 -219.126 -6 38.93 15 Reflect
S5 -155.243 -51.24 36.48 15 　 　
S6 -65.796 -5 16 　 1.62041 60.34
S7 -128.185 -0.7 14.88
S8 -426.539 -2 14.84 1.7995 42.34
S9 -148.398 2 14.28 Reflect
S10 -426.539 0.7 14.2
S11 -128.185 5 14.19 1.62041 60.34
S12 -65.796 26.5 14.14 　 　 　
S13(ST) ∞ D2 9.68 　 　 　
S14 -199.365 3.23 9.28 　 1.7995 42.34
S15 -29.506 1 9.3 1.691 54.7
S16 33.557 12.53 9.26
S17 46.374 4 11.64 1.51823 58.96
S18 8 D3 11.72 　 　 　
S19 8 3.7 14.37 　 1.5168 64.2
S20 8 D4 14.47 　 　 　
Img 8 　 　 　 　 　
다음은 무한 물체 거리와 근거리에서의 가변 거리, 반화각, FNo를 나타낸 것이다.
　 무한 물체 거리 근거리
D1 ∞ 4000
D2 1.26 19.26
D3 76.06633 58.06632
D4 1.065888 1.089076
EFL/MAG 390.0952 0.09861
HFOV 2.121 1.812
FNo 5.091 5.426
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 무한 물체거리(infinite)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 근거리(near)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
<제3 실시예>
도 9는 제3 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)를 도시한 것이며, 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
렌즈면 R Dn H-Aper Obscuration nd vd
obj ∞ D1 　 　 　 　
S1 404.821 8 45 17.5 1.5168 64.2
S2 -962.912 66.05 44.75 17.5 　 　
S3 -165.549 6 45 15 1.5168 64.2
S4 -255.521 -6 38.03 15 Reflect
S5 -165.549 -63.05 35.92 15 　 　
S6 -75.195 -4 15.5 　 1.6516 58.4
S7 -189.522 -1 14.81
S8 -1200 -2 14.64 1.72342 37.99
S9 -180.628 2 14.16 Reflect
S10 -1200 1 14.07
S11 -189.522 4 14.03 1.6516 58.4
S12 -75.195 28 13.99 　 　 　
S13(ST) ∞ D2 9.6 　 　 　
S14 -238.281 3.5 9.13 　 1.7995 42.34
S15 -30.786 1.5 9.17 1.691 54.7
S16 32.627 10.85 9.15
S17 42.837 4 11.42 1.51823 58.96
S18 ∞ D3 11.5 　 　 　
S19 ∞ 2.8 14.38 　 1.5168 64.2
S20 ∞ D4 14.46 　 　 　
Img ∞ 　 　 　 　 　
다음은 무한 물체 거리와 근거리에서의 가변 거리, 반화각, FNo를 나타낸 것이다.
　 무한 물체 거리 근거리
D1 ∞ 4000
D2 1.26 22.26
D3 76.4711 55.47098
D4 1.029071 1.038376
EFL/MAG 390.0117 0.09734
HFOV 2.123 1.807
F/# 5.108 5.443
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 무한 물체거리(infinite)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 근거리(near)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
<제4 실시예>
도 13은 제4 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)를 도시한 것이며, 다음은 제4 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
렌즈면 R Dn H-Aper Obscuration nd vd
obj ∞ D1 　 　 　 　
S1 236.336 6.75 37.5 18 1.5168 64.2
S2 ∞ 51 37.27 18 　 　
S3 -146.726 6 33.13 14 1.5168 64.2
S4 -214.196 -6 33.3 14 Reflect
S5 -146.726 -53.25 31.28 14 　 　
S6 -54.304 -3.75 15.1 　 1.497 81.61
S7 -290.668 -0.525 14.48
S8 839.663 -3 14.45 1.7725 49.62
S9 -158.25 3 13.56 Reflect
S10 839.663 -0.525 13.31
S11 -290.668 3.75 13.3 1.497 81.61
S12 -54.304 19.875 13.17 　 　 　
S13(ST) ∞ D2 8.65 　 　 　
S14 -533.073 3 8.5 　 1.834 37.34
S15 -44.008 1.13 8.5 1.618 63.39
S16 27.188 D3 8 　 　 　
S17 34.011 3 8.5 　 1.48749 70.44
S18 116.817 D4 8.5 　 　 　
S19 ∞ 2 14.0 　 1.5168 64.2
S20 ∞ D5 14.15 　 　 　
img ∞ 0 　 　 　 　
다음은 무한 물체 거리와 근거리에서의 가변 거리, 반화각, FNo를 나타낸 것이다.
　 무한 물체 거리 근거리
D1 ∞ 2831.156394
D2 0.945 14.011863
D3 18.438041 5.371177
D4 49.944011 49.944011
D5 1.023017 1.011356
EFL/MAG 292.549 0.105
HFOV 2.80 2.28
FNo 4.00 4.78
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 무한 물체거리(infinite)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 망원 렌즈의 근거리(near)에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
다음은, 식 1, 2, 3을 계산하기 위한 초점 거리들을 나타낸 것이다.
주거울
초점거리
(f primary )		 부거울군 초점거리
(f secondary )		 포커싱 렌즈군
초점거리
(f AF )		 제1렌즈와 부경군의 합성초점거리
(f before )		 전체초점거리
(f)
제1실시예 175.415 -147.676 -74.395 250.518 389.975
제2실시예 134.066 -102.100 -146.169 212.721 390.095
제3실시예 171.258 -154.997 -162.109 223.926 390.012
제4실시예 134.815 -124.081 -51.602 177.364 292.549
다음은, 상기 제1 내지 제3 실시예가 각각 상기 식 1 내지 3을 만족시킴을 보인 것이다.
제1실시예 제2실시예 제3실시예 제4실시예
식　1 0.642 0.545 0.574 0.606
식　2 1.189 1.313 1.105 1.087
식　3 0.191 0.375 0.416 0.176
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈는 2개의거울을 이용하여 컴팩트화될 수 있으며, 포커싱 렌즈군을 가볍게 구성하여 소비 전력 감소, 고속의 포커싱을 구현할 수 있다. 또한, 반사형 망원 렌즈의 차폐 광량을 감소시켜 밝은 광학계를 구현할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈(100)를 구비한 촬영 장치를 도시한 것이다. 촬영 장치는 앞서 실시예에 따라 설명한 반사형 망원 렌즈(100)와, 상기 반사형 망원 렌즈(100)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 13에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 반사형 망원 렌즈를 디지털 카메라 등의 촬영 장치에 적용함으로써 빠르게 오토 포커싱을 하고, 밝게 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.
10...제렌즈, 20...주거울
30...부거울군, 40...포커싱 렌즈군
50...추가 렌즈군, 60...필터

Claims (18)

  1. 물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈;
    상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울;
    상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및
    상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
    다음 식을 만족하는 반사형 망원 렌즈.
    <식>
    Figure pat00011

    여기서, f before 는 상기 포커싱 렌즈군의 앞에 있는 제1렌즈, 주거울, 부거울군의 합성 초점거리, f는 전체 초점거리를 나타낸다.
  2. 물체측으로부터의 입사광속을 받는 제1렌즈;
    상기 제1렌즈를 통과한 광을 물체측으로 반사시키는 반사부와, 중심부에 투과부를 가지는 주거울;
    상기 주거울로부터의 광을 상측으로 반사시키는 부거울을 포함하는 부거울군; 및
    상기 부거울에서 반사된 광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈군;을 포함하고,
    다음 식을 만족하는 반사형 망원 렌즈.
    <식>
    Figure pat00012

    여기서, f primary 는 주거울의 초점거리, f secondary 는 부거울군의 초점거리를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 반사형 망원 렌즈.
    <식>
    Figure pat00013

    여기서, f primary 는 주거울의 초점거리, f secondary 는 부거울군의 초점거리를 나타낸다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 반사형 망원 렌즈.
    <식>
    Figure pat00014
    여기서, f AF 는 포커싱 렌즈군의 초점거리, f는 반사형 망원 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 3매 이하의 렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 적어도 하나의 양오목 렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 편볼록 렌즈와 양오목 렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 양볼록 렌즈, 양오목 렌즈, 편볼록 렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부거울과 포커싱 렌즈군 사이에 조리개가 구비되는 반사형 망원 렌즈.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부거울군은 부거울 다음에 제2렌즈를 포함하는 반사형 망원 렌즈.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈가 중심부에 투과부를 구비하고, 상기 부거울군이 상기 투과부에 구비되는 반사형 망원 렌즈.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 상기 주거울과 부거울 사이의 광축 상에 배치되는 반사형 망원 렌즈.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사형 망원 렌즈가 2도에서 3도 범위의 반화각을 가지는 반사형 망원 렌즈.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군의 포커싱시 반사형 망원 렌즈의 전장이 변하지 않는 반사형 망원 렌즈.
  16. 제1항에 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 망원 렌즈; 및
    상기 반사형 망원 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하는 촬영 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 촬영 장치.
    <식>
    Figure pat00015

    여기서, f AF 는 포커싱 렌즈군의 초점거리, f는 반사형 망원 렌즈의 초점거리를 나타낸다.
  18. 제18항에 있어서,
    상기 포커싱 렌즈군이 적어도 하나의 양오목 렌즈를 포함하는 촬영 장치.
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