KR100257323B1 - 줌렌즈 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 줌렌즈에 관한 것으로, 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군으로 이루어지고, 상기 제2렌즈군 물체쪽으로부터 상면쪽으로 이동하고, 상기 제3렌즈군이 상면쪽으로부터 물체쪽으로 이동하고 다시 상면쪽으로 이동함에 따라, 광각단에서 망원단으로의 줌잉을 수행하고, 조건 2.0 〈 β2(T)/β3(T) 〈 2.5, -0.7 〈 β3(T) 〈 -0.4(β2(T) : 망원단에서 제2렌즈군의 배율, β3(T) : 망원단에서 제3렌즈군의 배율)을 만족하며, 3개의 렌즈군으로 이루어져 3배 정도의 변배비를 가지고 전영역에 걸쳐서 양호한 수차 성능을 가짐으로써, 소형화가 가능하고 높은 광학 성능을 가진다.

Description

줌렌즈
이 발명은 줌렌즈에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 사진용 카메라, 비디오 카메라 등에 사용되는 것으로 고변배비를 가지며 광학 성능이 뛰어난 줌렌즈에 관한 것이다.
종래에 비교적 고변배비를 가지는 줌렌즈로는, 제1렌즈군과 제2렌즈군과 제3렌즈군과 그리고 제4렌즈군인 4개의 렌즈군으로 이루어져서, 상기 제2렌즈군이 광축상을 이동하여 변배를 수행하고, 상기 제3렌즈군 또는 제4렌즈군이 광축상을 이동하여 상면 보정을 수행하는 줌렌즈가 많았다.
이러한 줌렌즈는 전장(물체측에 가장 가까운 렌즈면에서부터 상면까지의 거리)이 길어지게 되어, 컴팩트한 광학계를 구성하는 어려우며, 또한, 상기 제1렌즈군의 물체측 렌즈면의 유효경이 커지게 되는 단점을 가진다.
이 발명은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 3개의 렌즈군으로 이루어져 3배 정도의 변배비를 가지고 전영역에 걸쳐서 양호한 수차 성능을 가짐으로써, 소형화가 가능하고 높은 광학 성능을 가지는 줌렌즈를 제공하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,
물체측으로부터 순차적으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과;
부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과;
정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군으로 이루어지고,
상기 제2렌즈군 물체쪽으로부터 상면쪽으로 이동하고, 상기 제3렌즈군이 상면쪽으로부터 물체쪽으로 이동하고 다시 상면쪽으로 이동함에 따라, 광각단에서 망원단으로의 줌잉(zooming)을 수행하고 다음의 조건을 만족한다.
(조건식 1)
2.0 〈 β2(T)/β3(T) 〈 2.5
(조건식 2)
-0.7 〈 β3(T) 〈 -0.4
상기 β2(T)는 망원단에서의 제2렌즈군의 배율을 나타내고, β3(T)는 망원단에서의 제3렌즈군의 배율을 나타낸다.
상기 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 다음의 조건을 더 포함하여 만족한다.
(조건식 3)
0.6 〈 f(w)/f(3) 〈 0.8
상기 f(w)는 광각단에서의 전체 초점 거리를 나타내고, 상기 f(3)는 제3렌즈군의 초점 거리를 나타낸다.
도1a∼도1c는 이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 각 줌위치에서의 렌즈 구성도이고,
도2a∼도2c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,
도3a∼도3c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 중간단에서의 수차도이고,
도4a∼도4c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이고,
도5a∼도5c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,
도6a∼도6c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 중간단에서의 수차도이고,
도7a∼도7c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
상기한 구성에 의하여 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도1a∼도1c는 이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 각 줌위치에서의 렌즈 구성도이고,
도2a∼도2c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,
도3a∼도3c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 중간단에서의 수차도이고,
도4a∼도4c는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이고,
도5a∼도5c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,
도6a∼도6c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 중간단에서의 수차도이고,
도7a∼도7c는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
첨부한 도1a∼도1c에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 구성은,
물체측으로부터 순차적으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(I)과;
부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(II)과;
정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(III)으로 이루어진다.
상기 제1렌즈군(I)은 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈(1)와, 상기 제1렌즈(1)와 접합된 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈(2)와, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(3)로 이루어진다.
상기 제2렌즈군(II)은 부의 굴절력을 가지는 제4렌즈(4)와, 부의 굴절력을 가지는 제5렌즈(5)와, 정의 굴절력을 가지는 제6렌즈(6)로 이루어진다.
상기 제3렌즈군(III)은 정의 굴절력을 가지는 제7렌즈(7)와, 정의 굴절력을 가지는 제8렌즈(8)와, 부의 굴절력을 가지는 제9렌즈(9)와, 정의 굴절력을 가지는 제10렌즈(10)와, 광학적 LPF(Optical Low Pass Filter)(11)가 장착되어 있다.
상기 제2렌즈군(II)과 제3렌즈군(III) 사이에 조리개(10)가 장착되고, 상기 제2렌즈군(II)이 물체쪽으로부터 상면쪽으로 이동하고, 상기 제3렌즈군(III)이 상면쪽으로부터 물체쪽으로 이동하고 다시 상면쪽으로 이동함에 따라, 광각단에서 망원단으로의 줌잉(zooming)이 수행된다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 작용은 다음과 같다.
상기한 조건식1은 망원단에서의 제2렌즈군(II)과 제3렌즈군(III)의 배율 관계를 규정한 것으로, 상기 조건식1의 하한값을 초과하는 경우에는 구면 수차의 과잉 보정이 발생되며, 특히 망원단에서의 상면 만곡 과잉 보정이 발생되는 경향이 있다.
이와 반대로, 상기 조건식1의 상한값을 초과하는 경우에는 줌잉시에 왜곡 수차의 변동이 커지게 되며, 또한 비점 수차의 변동도 커지게 된다.
상기 조건식2의 상한값을 초과하는 경우에는 구면 수차가 과잉 보정이 되며, 또한 상면 만곡의 보정이 부족하게 되는 경향이 발생한다.
이와 반대로, 상기 조건식2의 하한값을 초과하는 경우에는 전장이 길어지게 되고, 또한 제1렌즈군(I)의 물체측 렌즈면의 유효경이 커지게 된다.
상기 조건식3은 제3렌즈군(III)의 파워를 규정한 것으로, 조건식3의 하한값을 초과하는 경우에는 제3렌즈군(III)의 파워가 작아지기 때문에, 줌잉시에 제3렌즈군(III)의 이동량이 커지게 된다. 따라서 렌즈계 전체의 길이가 커지게 되어 소형화가 어려워진다.
이와 반대로, 상기 조건식3의 상한값을 초과하는 경우에는, 제3렌즈군(III)의 파워가 커지게 되어 줌잉시에 수차 변동이 커지게 된다.
상기 구성으로 상기한 조건들(조건식1∼조건식3)을 만족하는 이 발명의 다수 실시예는 다음과 같다.
다음의 f는 초점 거리를 나타내며, ri(i=1∼22)는 굴절면의 곡률 반경, di(i=1∼22)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 나타내며, N은 렌즈의 d-line 굴절률, ν는 렌즈의 아베수, 2ω는 화각을 나타낸다.
이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 조리개치(Fno)는 2.5∼2.7이고, 초점 거리(f)는 10.00∼27.97이고, 화각 2ω은 56.0°∼21.5°이고, 실시예값은 다음 표1과 같다.
면번호 곡률반경(r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 아베수(ν)
1 40.37400 1.4400 1.80518 25.46
2 22.49300 5.5300 1.51680 64.20
3 281.24600 0.1800
4 20.02000 4.0100 1.69680 55.46
5 52.84100 가변
6 42.68400 1.1200 1.77250 49.62
7 6.74800 3.0600
8 -34.53200 0.9600 1.77250 49.62
9 26.03600 0.1800
10 13.22900 2.4700 1.84666 23.78
11 73.18900 가변
12 조리개 가변
13 -448.12400 2.0000 1.83400 37.34
14 -18.78900 0.1800
15 10.14900 3.1600 1.69680 55.46
16 -61.56800 0.1800
17 -28.96000 4.3300 1.84666 23.78
18 9.48800 0.7900
19 57.87200 2.3500 1.72000 50.34
20 -17.11200 가변
21 0.00000 4.5000 1.51680 64.20
22 0.00000
이 발명의 제1실시예에 따른 줌잉시의 렌즈 거리 변화는 다음 표2와 같다.
초점 거리 광각단10.00 중간단16.55 망원단27.97
d5 0.737 6.220 12.003
d11 15.268 9.784 4.006
d12 3.645 2.404 2.526
d20 7.891 9.134 9.005
이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 조리개치(Fno)는 2.5∼2.7이고, 초점 거리(f)는 10.00∼27.96이고, 화각 2ω은 56.0°∼21.5°이고, 실시예값은 다음 표3과 같다.
면번호 곡률반경(r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 아베수(ν)
1 41.36600 1.4400 1.80518 25.46
2 22.60000 5.4800 1.51680 64.20
3 255.61100 0.1800
4 20.66300 4.0000 1.69680 55.46
5 57.99900 가변
6 47.33500 1.1200 1.77250 49.62
7 6.95200 3.0700
8 -40.48200 0.9600 1.77250 49.62
9 26.52200 0.1800
10 13.22200 2.4800 1.84666 23.78
11 60.17700 가변
12 조리개 가변
13 146.14900 2.0400 1.83400 37.34
14 -20.10500 0.1800
15 9.60600 3.3900 1.62122 56.12
16 -46.22700 0.1800
17 -26.97300 4.3200 1.84666 23.78
18 9.10200 0.8000
19 57.69600 2.3200 1.72000 50.34
20 -17.11100 1.6000
21 0.00000 4.5000 1.51680 64.20
22 0.00000
이 발명의 제2실시예에 따른 줌잉시의 렌즈 거리 변화는 다음 표4와 같다.
초점 거리 광각단10.00 중간단16.55 망원단27.97
d5 0.737 6. 406 12.342
d11 15.606 9.935 4.003
d12 4.101 2.882 2.973
d22 7.336 8.559 8.465
상기한 실시예(1,2)에 따른 조건식 값은 다음 표5와 같다.
조 건 식 제1실시예 제2실시예
β2(T)/β3(T) 2.334 2.355
β3(T) -0.574 -0.565
fw/f(3) 0.734 0.730
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 사진용 카메라, 비디오 카메라 등에 사용되며, 3개의 렌즈군으로 이루어져 3배 정도의 변배비를 가지고 전영역에 걸쳐서 양호한 수차 성능을 가짐으로써, 소형화가 가능하고 높은 광학 성능을 가지는 줌렌즈를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 물체측으로부터 순차적으로,
    정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과;
    부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과;
    정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군으로 이루어지고,
    상기 제2렌즈군 물체쪽으로부터 상면쪽으로 이동하고, 상기 제3렌즈군이 상면쪽으로부터 물체쪽으로 이동하고 다시 상면쪽으로 이동함에 따라, 광각단에서 망원단으로의 줌잉을 수행하고 다음의 조건을 만족하는 줌렌즈.
    2.0 〈 β2(T)/β3(T) 〈 2.5
    -0.7 〈 β3(T) 〈 -0.4
    β2(T) : 망원단에서의 제2렌즈군의 배율
    β3(T) : 망원단에서의 제3렌즈군의 배율
  2. 제1항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 줌렌즈.
    0.6 〈 f(w)/f(3) 〈 0.8
    f(w) : 광각단에서의 전체 렌즈계 초점 거리
    f(3) : 제3렌즈군의 초점 거리
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