KR100296332B1 - Zoom lens - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 단면도이고,1 is a cross-sectional view at the wide-angle end (a), the middle end (b), and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention.
제2도는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 수차도이고,2 is aberration diagrams of the wide-angle end (a), the middle end (b), and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention.
제3도는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 단면도이고,3 is a cross-sectional view at the wide-angle end (a), the intermediate end (b), and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention.
제4도는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 수차도이다.4 is aberration diagrams of the wide-angle end (a), the middle end (b), and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention.
이 발명은 고배율의 줌렌즈(zoom lens) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 렌즈셔터 카메라에 적용되는 것으로, 3개의 렌즈군으로 구성되고 2.8배 이상의 고배율을 가지는 광각 줌렌즈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high magnification zoom lens system, and more particularly, to a lens shutter camera, and to a wide-angle zoom lens composed of three lens groups and having a high magnification of 2.8 times or more.
최근에 줌렌즈를 장착한 렌즈셔터 카메라는 증가되는 경향에 있으며, 소위 컴팩트 카메라는 자동화, 소형화와 함께 줌화가 진전되는 경향이다. 역사적으로, 줌렌즈는 일안리플렉스 카메라에 널리 사용되어 왔으며, 다양한 형태의 줌렌즈가 제안되어 왔다.Recently, lens shutter cameras equipped with zoom lenses tend to increase, and so-called compact cameras tend to advance in zoom with automation and miniaturization. Historically, zoom lenses have been widely used in single-lens reflex cameras, and various types of zoom lenses have been proposed.
카메라의 소형화와 함께 렌즈셔터 카메라에 있어서 파노라마 기능이 소비자들로부터 요구되고 있다. 파노라마 기능이란 화각이 넓고, 원근감이 과장되어 가까이 있는 물체는 극단적으로 크게 보이고, 멀리 있는 물체는 극단적으로 적게 보이며, 피사계심도가 깊어 인물과 풍경을 함께 뚜렷하게 찍을 수 있는 기능을 말한다.Along with the miniaturization of the camera, the panoramic function of the lens shutter camera is demanded from consumers. The panoramic function is a function that allows you to take pictures of people and scenery clearly because of the wide angle of view, exaggerated perspective, extremely close objects, extremely low distances, and deep depth of field.
상기의 파노라마의 기능을 충분히 살리기 위해서는 광각단이 필요하다. 컴팩트 카메라에 있어서 파노라마의 기능을 살리기 위한 발명의 일본특허 공개번호 평4-165319호의 "광각을 포괄하는 컴팩트 카메라용 고변배 줌렌즈"에 기재되어 있다.In order to fully utilize the function of the above-described panorama, a wide-angle end is required. It describes in the "high-variability zoom lens for a compact camera covering a wide angle" of Unexamined-Japanese-Patent No. 4-165319 of invention for utilizing the function of a panorama in a compact camera.
그러나, 상기한 종래의 기술은 줌비가 2.7배의 전후의 것으로 고배율의 줌비를 얻을 수 없으며, 또한, 12매로 이루어진 렌즈중에 1∼2매의 렌즈가 비구면 렌즈로 구성되어 있어, 제품의 원가가 상승하는 단점이 발생한다.However, in the above-described conventional technique, the zoom ratio is about 2.7 times, and a high magnification ratio cannot be obtained, and among the 12 lenses, one to two lenses are composed of aspherical lenses, resulting in an increase in product cost. The disadvantage arises.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래기술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 구면렌즈만으로 이루어지고 2.7배 이상의 줌비를 가지는 광학성능이 양호한 줌렌즈를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and to provide a zoom lens having a good optical performance having only a spherical lens and having a zoom ratio of 2.7 times or more.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 피사체측에 직면하고 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 상기 제1렌즈군과 제1거리 만큼 떨어지고 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 상기 제2렌즈군과 제2거리 만큼 떨어지고 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군으로 이루어지며, 주밍하는 과정에서 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 제1거리와, 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이의 제2거리는 변화되며 다음 식을 만족한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a first lens group that faces a subject side and has negative refractive power, a second lens group that has a positive refractive power apart from the first lens group by a first distance, and And a third lens group spaced apart from the second lens group by a second distance and having a negative refractive power. The first distance between the first lens group and the second lens group, and the second lens group and the third lens group during zooming. The second distance between the lens groups is changed and satisfies the following equation.
fT/ fW> 2.7f T / f W > 2.7
f3/ fW> -1.2f 3 / f W > -1.2
3.5<R3PF/P3PR<6.03.5 <R 3PF / P 3PR <6.0
fT: 망원단에 있어서 상기 줌렌즈의 초점거리f T : Focal length of the zoom lens in the telephoto end
fW: 광각단에 있어서 상기 줌렌즈의 초점거리f W : Focal length of the zoom lens at the wide end
f3: 상기 제3렌즈군(Ⅲ)의 초점거리f 3 : Focal length of the third lens group III
R3PF: 제3렌즈군(Ⅲ)의 볼록렌즈의 물체면의 곡률반경R 3PF : radius of curvature of the object surface of the convex lens of the third lens group (III)
P3PR: 제3렌즈군(Ⅲ)의 볼록렌즈의 상면의 곡률반경P 3PR : radius of curvature of the image plane of the convex lens of the third lens group (III)
이하에, 상기 구성에 의하여 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the most preferred embodiment of the present invention by the configuration as follows.
제1도는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 단면도이고, 제2도는 이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 수차도이다.1 is a cross-sectional view at the wide-angle end (a), the middle end (b), and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention. It is aberration diagram in wide-angle end (a), intermediate | middle end (b), and telephoto end (c).
이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 구조와 작용을 쉽게 이해하기 위하여 이 발명의 2가지 실시예에 따른 줌렌즈에 대한 설명을 기술하면 다음과 같다.In order to easily understand the structure and operation of the zoom lens according to the embodiment of the present invention, a description of the zoom lens according to the two embodiments of the present invention is as follows.
첨부한 도면에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈는 대상물 즉, 피사체의 측면으로부터 각각 순서적으로 배열되어 있으며, 각기 소정의 간격만큼 떨어져 있는 제1렌즈군(Ⅰ)과, 제2렌즈군(Ⅱ)과, 제3렌즈군(Ⅲ)으로 구성된다.As shown in the accompanying drawings, the zoom lens according to the embodiment of the present invention is arranged in order from the side of the object, that is, the subject, respectively, and the first lens group I and the second lens are separated by a predetermined distance, respectively. Group II and third lens group III.
상기 제1렌즈군(Ⅰ)과 제3렌즈군(Ⅲ)은 부의 굴절력을 가지며, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)은 정의 굴절력을 가진다. 또한, 상기 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)과의 거리와, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 제3렌즈군(Ⅲ)과의 거리는 주밍동안 변화되며 요구되는 고배율의 줌비를 가지기 위하여 각 렌즈군사이의 초점거리의 배열은 다음의 식을 만족한다.The first lens group I and the third lens group III have negative refractive power, and the second lens group II has positive refractive power. In addition, the distance between the first lens group I and the second lens group II and the distance between the second lens group II and the third lens group III are varied during zooming and require a high magnification. In order to have a zoom ratio, an arrangement of focal lengths between respective lens groups satisfies the following equation.
fT/ fW> 2.7 식 (1)f T / f W > 2.7 equation (1)
f3/ fW> -1.2 식 (2)f 3 / f W > -1.2 equation (2)
여기서 상기의 fT는 망원단에 있어서 상기 줌렌즈의 초점거리이고, 상기 fW는 광각단에 있어서 상기 줌렌즈의 초점거리를 나타내며, 상기의 f3은 상기 제3렌즈군(Ⅲ)의 초점거리를 나타낸다.Wherein a focal length of the zoom lens in the above f T is the telephoto end, the f W is in the wide-angle end denotes the focal length of the zoom lens, the above f 3 is the focal length of the third lens group (Ⅲ) Indicates.
또한, 줌렌즈는 각 렌즈군별로 색수차가 보정되어 있지 않으면 주밍동안 즉, 변배시에 종색수차 및 배율색수차의 변화가 커서 안정된 성능을 얻을 수 없다.In addition, unless the chromatic aberration is corrected for each lens group, the zoom lens has a large variation in the longitudinal chromatic aberration and the magnification chromatic aberration during zooming, so that stable performance cannot be obtained.
따라서, 광각단으로부터 망원단까지의 안정된 배율색수차 및 각종 수차특성을 좋게 하기 위해서는, 제1렌즈군(I)은 적어도 2매이상의 오목렌즈와 1매이상의 블록렌즈로 구성되어야 하며, 제2렌즈군(Ⅱ)은 1매이상의 오목렌즈와 2매이상의 볼록렌즈로 구성되며, 제3렌즈군(Ⅲ)은 1매이상의 오목렌즈와 1매이상의 볼록렌즈로 구성되어야 하며 다음의 식을 만족하여야 한다.Therefore, in order to improve stable magnification chromatic aberration and various aberration characteristics from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group I should be composed of at least two concave lenses and one or more block lenses, and the second lens group. (II) is composed of one or more concave lenses and two or more convex lenses, and the third lens group (III) should be composed of one or more concave lenses and one or more convex lenses, and the following expression must be satisfied.
-1.8<(n1N-n1P)×(v1N-v1p)<-0.8 식(3)-1.8 <(n 1N -n 1P ) × (v 1N -v 1p ) <-0.8 Equation (3)
-7.5<(n2N-n2P)×(v2N-v2p)<-5.0 식(4)-7.5 <(n 2N -n 2P ) × (v 2N -v 2p ) < -5.0 Equation (4)
0.2<n2N-n2P<0.3 식(5)0.2 <n 2N -n 2P <0.3 Equation (5)
상기의 niN(i=1, 2)은 제i렌즈군의 오목렌즈의 평균 굴절률이며, 상기 niP(i=1, 2)는 제i렌즈군의 볼록렌즈의 평균 굴절률이며, 상기의 v1N(i=1, 2)은 제i렌즈군의 오목렌즈의 평균 아베수이며, 상기 niP(i=1, 2)는 제i렌즈군의 볼록렌즈의 평균 아베수이다.N iN (i = 1, 2) is the average refractive index of the concave lens of the i-th lens group, and n iP (i = 1, 2) is the average refractive index of the convex lens of the i-th lens group, and v 1N (i = 1, 2) is the average Abbe number of the concave lenses of the i-th lens group, and n iP (i = 1, 2) is the average Abbe number of the convex lenses of the i-th lens group.
상기의 식(3)의 (n1N-n1P)×(v1N-v1p)의 값이 상한값보다 커지게 되면 광각단에서의 배율색수차가 커지게 되고, 하한값보다 작게 되면 비점수차가 커지게 되어 전체 줌렌즈의 성능이 떨어지게 된다.When the value of (n 1N -n 1P ) × (v 1N -v 1p ) in Equation (3) becomes larger than the upper limit, the magnification chromatic aberration increases at the wide-angle end. As a result, the performance of the entire zoom lens is reduced.
또한, 상기의 식(4)의 (n2N-n2P)×(v2N-v2p)의 값이 상한값보다 커지게 되면 광각단에서의 배율수차 및 코마수차가 발생하고, 하한값보다 작아지게 되면 구면수차가 발생하는 문제점이 발생한다.Further, when the value of (n 2N -n 2P ) × (v 2N -v 2p ) in the above formula (4) becomes larger than the upper limit, magnification aberration and coma aberration occurs at the wide-angle end, and if it becomes smaller than the lower limit. The problem that spherical aberration occurs.
이 발명의 실시예에 따른 줌렌즈의 제2렌즈군(Ⅱ)의 오목렌즈의 평균 굴절률과 제2렌즈군(Ⅱ)의 볼록렌즈의 평균 굴절률의 차가 상기한 식(5)의 범위를 만족하게 되면, 전 줌영역에 있어서의 색수차가 안정이 되고, 페츠발(Petzval)합이 작아지게 된다.When the difference between the average refractive index of the concave lens of the second lens group II of the zoom lens and the average refractive index of the convex lens of the second lens group II according to the embodiment of the present invention satisfies the above range of equation (5) The chromatic aberration in the entire zoom region becomes stable, and the Petzval sum becomes small.
전 줌영역에 있어서 제2렌즈군(Ⅱ)까지 발생한 구면수차를 보정하기 위해서는 다음의 식을 만족하여야 한다.In order to correct the spherical aberration generated up to the second lens group II in the entire zoom region, the following equation must be satisfied.
3.5<R3PF/P3PR<6.0 식(6)3.5 <R 3PF / P 3PR <6.0 Equation (6)
상기의 R3PF는 제3렌즈군(Ⅲ)의 볼록렌즈의 물체면의 곡률반경을 말하며, 상기 P3PR은 제3렌즈군(Ⅲ)의 볼록렌즈의 상면의 곡률반경을 말한다.R 3PF denotes a radius of curvature of the object surface of the convex lens of the third lens group III, and P 3PR denotes a radius of curvature of the image surface of the convex lens of the third lens group III.
상기 식(6)에서 상기 제3렌즈군(Ⅲ)의 곡률반경의 상한값보다 커지게 되면 구면수차가 증가하게 되고, 하한값보다 작아지게 되면 제3렌즈군(Ⅲ)의 오목렌즈에서 발생되는 비점수차가 보정이 어렵게 되는 문제가 발생한다.In Equation (6), spherical aberration increases when it is larger than the upper limit of the curvature radius of the third lens group III, and when smaller than the lower limit, astigmatism generated by concave lenses of the third lens group III. The problem arises that the correction becomes difficult.
상기한 조건을 만족하는 이 발명의 제1실시예에 따른 실시예값은 다음 (표1)과 같다.Example values according to the first embodiment of the present invention satisfying the above conditions are shown in Table 1 below.
다음의 f는 줌렌즈 전체의 합성 초점거리를 말하며, ri(i=1∼22)는 굴절면의 곡률반경, di(i=1∼22)는 렌즈의 두께 및 렌즈간의 거리를 말하며, nd는 렌즈의 굴절률, vd는 렌즈의 아베수를 말하며, fb는 전체 광학계의 백초점거리를 말한다.F is the combined focal length of the whole zoom lens, r i (i = 1 to 22) is the radius of curvature of the refractive surface, d i (i = 1 to 22) is the thickness of the lens and the distance between the lenses, n d Is the refractive index of the lens, v d is the Abbe's number of the lens, and f b is the white focal length of the whole optical system.
이 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a)과 망원단(c)에서의 초점거리는 각각 32. 02와 89. 84이며, 조리개치는 각각 4.0과 9.2이며, 화각은 각각 68.3°와 27.2°이다.The focal lengths at the wide-angle end (a) and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the first embodiment of the present invention are 32.02 and 89. 84, respectively, and the aperture values are 4.0 and 9.2, respectively. 27.2 °.
[표 1]TABLE 1
상기의 d22는 백초점거리(fb)로 즉, 상면과 상면에 직면한 제3렌즈군(Ⅲ)의 렌즈면 사이의 거리이다.D22 denotes the white focal length f b , that is, the distance between the image surface and the lens surface of the third lens group III facing the image surface.
상기 식(1)∼식(6)에 시술된 조건값은 다음과 같다.The condition values described in the formulas (1) to (6) are as follows.
식 (1) fT/ fW= 2.806Equation (1) f T / f W = 2.806
식 (2) f3/ fW=-0.842Equation (2) f 3 / f W = -0.842
식(3) (n1N-n1P)×(v1N-v1p)=-1.425Formula (3) (n 1N -n 1P ) × (v 1N -v 1p ) =-1.425
식(4) (n2N-n2P)×(v2N-v2p)=-6.15(4) (n 2N -n 2P ) × (v 2N -v 2p ) =-6.15
식(5) n2N-n2P=0.227(2) n 2N -n 2P = 0.227
식(6) R3PF/P3PR=5.776Equation (6) R 3PF / P 3PR = 5.776
제3도는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 단면도이고, 제4도는 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a), 중간단(b), 망원단(c)에서의 수차도이다.3 is a cross-sectional view of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a wide-angle end (a), a middle end (b), and a telephoto end (c) of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention. It is aberration diagram.
이 발명의 제2실시예에 따른 실시예값은 다음 (표 2)와 같다. 이 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단(a)과 망원단(c)에서의 초점거리는 각각 29.00과 82.48이며, 조리개치는 각각 4.0과 9.2이며, 화각은 각각 73.61과 29.48이다.Example values according to the second embodiment of the present invention are shown in Table 2 below. The focal lengths at the wide-angle end (a) and the telephoto end (c) of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention are 29.00 and 82.48, the aperture values are 4.0 and 9.2, respectively, and the angles of view are 73.61 and 29.48, respectively.
[표 2]TABLE 2
상기 식(1)∼식(13)에 시술된 조건값은 다음과 같다.The condition values described in the formulas (1) to (13) are as follows.
식 (1) fT/ fW= 2.844Equation (1) f T / f W = 2.844
식 (2) f3/ fW=-1.136Equation (2) f 3 / f W =-1.136
식(3) (n1N-n1P)×(v1N-v1p)=-1.425Formula (3) (n 1N -n 1P ) × (v 1N -v 1p ) =-1.425
식(4) (n2N-n2P)×(v2N-v2p)=-6.15(4) (n 2N -n 2P ) × (v 2N -v 2p ) =-6.15
식(5) n2N-n2P=0.227(2) n 2N -n 2P = 0.227
식(6) R3PF/P3PR=4.170Equation (6) R 3PF / P 3PR = 4.170
이상에서와 같이 상기한 이 발명의 실시예에 따라 2.8배 이상의 고배율의 컴팩트 카메라용 광각 줌렌즈를 얻을 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention described above, a wide-angle zoom lens for a compact camera having a high magnification of 2.8 times or more can be obtained.
또한, 고가의 비구면렌즈 대신에 저가의 구면렌즈를 사용하므로 시스템의 전체비용이 감소하여 원가절감의 효과를 제공할 수 있다.In addition, since the use of low-cost spherical lenses instead of expensive aspheric lenses, the overall cost of the system can be reduced to provide cost reduction effects.
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Payment date: 20110428 Year of fee payment: 11 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |