KR100256210B1 - 소형 줌렌즈 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 소형 줌렌즈에 관한 것으로써, 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군으로 이루어져 있고, 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 실행하며, 다음의 조건 0.45 〈 Lw/ft 〈 0.55(상기 Lw: 광각단에서, 전 광학계의 망원단에서 제1렌즈면에서 상면까지의 광축상의 거리이고, ft: 망원단에서의 초점 거리이다.) 2.5 〈 ft/fw(φm) ≤3.0 (상기 φm: 줌비로 ft/fw에 의해 산출되고, fw: 광각단에서의 초점거리이다.) 4.3 〈 m2t 〈 5(상기 m2t: 망원단에서의 제2렌즈군 배율이다.)을 만족하여, 컴팩트하고 슬림한 렌즈를 설계할 수 있는 효과가 발생한다.

Description

소형 줌렌즈
이 발명은 줌 렌즈(zoom lens)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게 말하자면, 광각단에서 망원단까지의 수차 특성이 양호하고 양산성이 우수한 컴팩트한 고배율의 소형 줌렌즈에 관한 것이다.
최근의 렌즈 셔터 카메라(lens shutter camera)나 비디오 카메라(video camera) 등이 점차로 소형화되는 추세에 따라서, 렌즈의 전장을 짧게 설계하는 추세로 줌렌즈를 설계하고 있다.
렌즈 셔터용 줌 렌즈의 형태를 크게 두가지로 나누어 보면, 대략 전군과 후군으로 나누어져 있는 2군 형태와 3군 형태로 나눌 수 있다.
줌렌즈의 소형화를 실현하기 위해서는 일반적으로 2군 형태의 줌 렌즈 형태를 사용하고 있으나, 2.0배 이상의 줌비를 갖는 줌 렌즈를 설계할 경우에는 렌즈크기가 증가하게 되어 소형화에 무리가 발생한다.
또한, 렌즈의 형상이 구면으로 구성되므로 렌즈의 매수가 증가하게 되고, 그에 따른 렌즈의 전장을 확보해야 하므로 줌 렌즈의 소형화를 실현하는데 문제점으로 작용한다.
2군 렌즈 형식의 이용하여 줌렌즈의 소형화를 실현하기 위한 종래의 기술로는 다음과 같은 것이 있다.
(1) 일본특허 출원 공개번호 평2-284109호
(2) 일본특허 출원 공개번호 평7-120673호
(3) 미국 특허 출원 공개번호 5,381,270호
상기 (1)과 (2)는 2.0배의 줌비를 가지며 8개의 많은 렌즈 매수로 이루어져 있어, 줌 렌즈의 소형화에 어려움이 발생한다.
또한 상기 (3)도 2.0배의 줌비를 가지고 8개의 많은 렌즈 매수로 이루어져 있고 렌즈의 전장이 30mm를 초과하여 컴팩트용 카메라에 사용되는 렌즈의 특성이 소형화를 만족시켜주지 못하는 문제점이 발생한다.
그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 2.8배 정도의 변배비를 갖으면서 매우 컴팩트하고 우수한 수차 특성을 보여주는 소형 줌렌즈를 제공하기 위한 것이다.
제1도의 (a), (b)는 이 발명의 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 각 단에서의 렌즈구성도이고,
제2도의 (a)~(d)는 이 발명의 제1실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고,
제3도의 (a)~(d)는 이 발명의 제2실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고,
제4도의 (a)~(d)는 이 발명의 제3실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고,
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군으로 이루어져 있고, 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 실행하며, 다음의 조건을 만족한다.
Figure kpo00001
상기 Lw: 광각단에서, 제1렌즈면에서 상면까지의 광축상의 거리이고, ft: 망원단에서의 초점 거리이다.
Figure kpo00002
상기 φm: 줌비로 ft/fw에 의해 산출되고, fw: 광각단에서의 초점거리이다.
Figure kpo00003
상기 m2t: 망원단에서의 제2렌즈군 배율이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도1의 (a),(b) 이 발명의 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 각 단에서의 렌즈 구성도이고, 도2의 (a)~(b) 이 발명의 제1실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고, 도3의 (a)~(b) 이 발명의 제2실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고, 도4의 (a)~(b) 이 발명의 제3실시예에 따른 소형 줌렌즈의 수차도이고, 이 발명의 실시예에 따른 이 발명의 구성은, 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(1)과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(2)으로 이루어져 있고, 상기 제1렌즈군(1)은 물체측으로 오목한 부의 굴절력을 가지는 오목 렌즈가 위치하고 물체측으로 볼록한 정의 굴절력을 가지는 1매 이상의 볼록 렌즈가 위치한다.
이 발명의 실시예에 따른 상기 제1렌즈군(1)은, 물체측이 오목한 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈(11)와, 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제2렌즈(12)와, 상면이 볼록하고 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(13)로 이루어지며, 전체적으로 정의 굴절력을 가진다.
또한 이 발명의 실시예에 따른 상기 제2렌즈군(2)은, 상면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈(21)와, 물체측이 오목한 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈(22)와, 물체측이 오목한 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈(23)로 이루어지며, 전체적으로 부의 굴절력을 가진다. 제5 및 제6렌즈(22,23)는 매니스커스 렌즈이다.
이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈는 광각단에서 망원단으로의 변배시 상기 제1렌즈군(1)과 제2렌즈군(2)이 이동하면서, 상기 제1렌즈군(1)과 제2렌즈군(2) 사이의 간격이 변화되고, 제1렌즈군(1)의 제3렌즈(13)의 상면쪽 근처에 조리개(10)가 장착되어 있다.
상기한 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기한 수학식 (1)은 슬림화를 실현하기 위하여 망원단에서의 초점거리에 대한 전군인 제1렌즈군(1)의 전장에 대한 것이다.
상기 수학식 (1)에서 망원단의 초점 거리와 광각단의 전장이 무리하게 길어지면 슬림화에 문제가 발생하고 반대로 짧게 되면 렌즈의 동작 상태가 너무 민감하게 되어 양산시 문제점으로 작용하게 되고 수차 보정에 어려움이 발생한다.
상기한 수학식 (2)는 2.8배의 정도의 줌비를 얻기 위한 조건식으로, 상한값을 초과할 경우, 고배율시 렌즈의 전장을 고정하면 각군 파워의 증가로 제조시 어려움이 발생하고, 그렇지 않을 경우엔 줌 렌즈 시스템의 슬림화에 어려움이 발생한다. 하한값을 초과하면 광각단의 초점거리가 길어지거나 망원단의 초점거리가 짧아져 전군의 광학계와 후군의 광학계의 파워 발란스(power balance)가 불일치하여 광각단의 코마(COMA)수차 열하등 성능이 저하된다.
상기한 조건식 (3)은 망원단에서의 제2렌즈군(2)의 횡배율에 관한 식으로써, 상한값을 초과하면 굴절력이 지나치게 강해져 렌즈의 민감도가 높아져 양상시 어려움이 발생하고, 하한값을 초과하면 수차 특성은 좋아지나 렌즈의 전장이 길어져 렌즈의 슬림화에 어려움이 발생한다. 그로인해 2군 횡배율을 적절하게 설정하여 줌 렌즈의 슬립화를 실현한다.
상기한 구성으로 상기한 조건들을 만족하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 각 실시예에서의 실시예값은 다음과 같다.
다음의 f는 초점 거리를 말하며, r1(1=1~14)는 곡률면의 곡률 반경, d1(1=1~13)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 말한다.
상기한 수학식(1)~수학식(3)을 만족하는 이 발명의 제1실시예에 따른 실시예값은 다음 표(1)과 같고, 이 발명의 제1실시예에 따른 초점거리(f)는 22.6~59.88이고, 조리개치(Fno)는 4.6~10.84이다.
Figure kpo00004
상기한 수학식(1)~수학식(3)을 만족하는 이 발명의 제2실시예에 따른 실시예값은 다음 표(2)와 같고, 이 발명의 제2실시예에 따른 초점거리(f)는 22.6~61.9이고, 조리개치(Fno)는 4.6~11.2이다.
Figure kpo00005
상기한 수학식(1)~수학식(3)을 만족하는 이 발명의 제3실시예에 따른 실시예값은 다음 표(3)과 같고, 이 발명의 제3실시예에 따른 초점거리(f)는 22.6~62.84이고, 조리개치(Fno)는 4.6~10.84이다.
Figure kpo00006
상기한 제1실시예~제3실시예에 따른 수학식값은 다음 표(4)와 같다.
Figure kpo00007
상기와 같이 동작하는 이 발명은 사용되는 렌즈의 매수를 감소시킬 수 있으므로 컴팩트하고 슬림한 렌즈의 설계가 가능하고, 전체적으로 광각단에서 망원단까지의 수차 특성이 양호하여 렌즈의 질을 향상시킬 수 있으며 양산성이 양호한 렌지를 설계할 수 있는 효과가 발생한다.

Claims (3)

  1. 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군으로 이루어져 있고, 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 실행하며, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 줌렌즈.
    0.45 〈 Lw/ft 〈 0.55
    상기 Lw: 광각단에서, 전 광학계의 망원단에서 제1렌즈면에서 상면까지의 광축상의 거리이고, ft: 망원단에서의 초점 거리이다.
    2.5 〈 ft/fw(φm) ≤3.0
    상기 φm: 줌비로 ft/fw에 의해 산출되고, fw: 광각단에서의 초점거리이다.
    4.3 〈 m2t 〈 5
    상기 m2t: 망원단에서의 제2렌즈군 배율이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1렌즈군은, 물체측으로 오목한 부의 굴절력을 가지는 오목 렌즈가 위치하고 물체측으로 볼록한 정의 굴절력을 가지는 1매 이상의 볼록 렌즈가 위치하는 것을 특징으로 하는 소형 줌렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1렌즈군은, 제1렌즈군의 마지막 렌즈의 상면쪽 근처에 조리개가 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 소형 줌렌즈.
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