KR100424961B1 - 비디오카메라용컴팩트이미지픽업렌즈시스템 - Google Patents

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아키라 나카무라
슈이치 기구치
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 컴팩트 비디오 카메라는 줌 기능을 갖고 넓은 각도의 시계(wide angle field of view)를 제공하는 이미지 픽업 렌즈 시스템을 갖는다. 줌 기능은 줌 렌즈에 의해 수행되고, 반면 넓은 각도의 시계는 와이드 앵글 컨버터에 의해 실현된다.
줌 렌즈보다 물체측에 가깝게 배치되는 와이드 앵글 컨버터는 부 렌즈(negative lens), 정 렌즈(positive lens) 및 정 및 부 렌즈 사이에 배치된 반사 부재로 구성된다.
반사 부재를 사용하면, 카메라의 물체측으로부터 이미지측으로 연장되는 이미지 픽업 렌즈 시스템의 광축이 꺾일 수 있다. 광축의 꺾이는 위치는 이미지측보다 물체측에 가깝게 배치된다.

Description

비디오 카메라용 컴팩트 이미지 픽업 렌즈 시스템{Compact image pickup lens system for a video camera}
본 발명은 광학렌즈 및, 특히 비디오 카메라에 사용되는 이미지 픽업 렌즈 시스템에 관한 것이다.
최근, 비디오 카메라의 사이즈 및 중량의 감소, 즉 소형화는 시장에서 성공하는 제품이 되기 위한 중요하고 거의 필수 요건이 되었다. 카메라의 소형화를 위한 원칙은 이미지 픽업 렌즈 시스템의 크기를 감소시켜야 하는 것이 명백하다.
즉, 이미지 픽업 렌즈 시스템에서 큰 두 가지 요소가 카메라 최소화를 결정하는 것을 생각할 수 있다: 고체-상태 이미지 센싱 장치의 크기, 즉 전하-결합 소자(charged-coupled device; CCD) 및, 렌즈 어레이에 있어서 부품의 수이다.
예를 들면, 렌즈 어레이의 부품수를 감소하기 위한 여러가지 방법은 일본 특개소 제 62-24213호(1987)에 공개된 바와 같은 내부 초점렌즈를 포함하거나, 또는 일본 특개평 제 3-33710호(1991)에 공개된 바와 같이 비구면렌즈(aspherical lens)를 포함하는 것이 있다.
상기 특허 출원에 기재된 바와 같은 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템에 있어서, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 부품인 렌즈들은 직선으로 배열된다. 즉, 물체측으로부터 이미지 측으로 연장되는 광축은 직선을 형성한다. 그 결과, 이와 같은 렌즈 배열을 갖는 비디오 카메라의 소형화는 만약 소형화를 위한 다른 단계가 고려된다 할지라도 매우 제한되게 된다. 확실히, 직선을 따라 배열되는 렌즈들은 전체 카메라 길이 축소에 장해가 되고 카메라 디자인상의 제약을 가져온다.
게다가, 일반 렌즈 대신에, 줌 렌즈가 비디오 카메라의 이미지 픽업 렌즈 시스템에 빈번하게 사용되고 있다. 통상적으로 줌 렌즈는 일반 렌즈보다 크기 때문에, 이런 경우에 소형화의 문제는 보다 중요하다.
줌 렌즈나 일반렌즈 모두 전체 카메라의 크기를 줄이기 위해서는, 비선형 구조 즉, 예를 들어 이미지 픽업 렌즈 시스템의 광축을 꺾어(fold) 렌즈가 서로 직각으로 배치되도록 렌즈를 배열시킬 수 있다. 즉, 일본 특개평 제7-13073(1995)에 기재된 바와 같이, 와이드-앵글 컨버터 렌즈와 마스터 렌즈(줌 렌즈)사이에 시스템의 광축을 꺾기 위해 미러(mirror)가 배치된다. 그러나, 이들 장치에서 이미징 성능의 부수적인 악화는 대량 생산에 따른 오차로 인해 해결하기가 어렵다. 왜냐하면, 대량 생산시에는 렌즈 시스템을 조립하는데 있어서 고도의 정밀성을 실현하기 어렵기 때문에, 이 문제는 비선형 광축을 갖는 이미지 픽업 렌즈 시스템에 있어서 크게 악화되었다.
또한, 비디오 카메라에서 줌-렌즈와 조합하여 와이드-앵글 렌즈를 제공하는것이 바람직하다. 와이드-앵글 렌즈의 시계(視界; field of view)는 가능한 넓어야 한다. 예를 들어, 일본특개소 제 6-324265호(1994)에 개시된 바와 같이, 와이드-앵글 렌즈는 4개의 그룹(물체로부터 이미지 측으로 세어(counting) 정, 부, 정 및 정 그룹)으로 구성되며 60도의 화각(field angle)을 갖는다.
그러므로, 넓은 화각을 갖는 소형화된 줌 렌즈는 상기한 2개의 특허에 기재된 기술을 단순히 조합함으로서 얻을 수 있다. 그러나, 이와 같이 단순한 조합시에는 여러가지 문제들이 나타난다.
특히, 상기 일본 특개평 7-13073호에 명시된 이미지 픽업 렌즈 시스템에서, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 광축을 꺾기 위해 와이드-앵글 컨버터 렌즈와 마스터 렌즈 사이에 미러가 배치된다. 원하는 넓은 각도의 화각을 실현하기 위해, 마스터 렌즈는 커지게 되고 그 증가분 만큼 카메라의 중량 및 물리적 크기가 증가하게 된다. 유사하게, 만약 미러와 같은 반사 부재가 광축을 꺾기 위해 상기 일본특개소 6-324265호의 줌 렌즈에 부가된다면, 렌즈는 원하는 줌 기능을 제공하기 위해 크기가 더 증가되어야만 한다.
따라서, 예를 들어 줌 렌즈와 와이드-앵글 렌즈를 조합한 비디오 카메라의 소형화를 성취하기가 매우 어렵게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 줌기능을 가지면서 넓은 각도의 화각을 갖는 컴팩트한 비디오 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시스템에서 렌즈의 조립을 보다 용이하게 하기 위해보다 넓은 허용오차를 갖는 컴팩트한 이미지 픽업 렌즈 시스템을 구비한 비디오 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 줌 렌즈 및 와이드-앵글 컨버터를 포함하는 컴팩트한 이미지 픽업 렌즈 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 렌즈 시스템의 광축이 물체측과 이미지측 사이에서 꺽이도록 줌 렌즈 및 와이드-앵글 컨버터를 구비한 이미지 픽업 렌즈를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 렌즈 시스템의 광축이 이미지 측보다 물체측에 가깝게 꺾이도록 줌 렌즈 및 와이드-앵글 컨버터를 구비한 이미지 픽업 렌즈 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 것 및 그 이외의 목적, 특징 및 장점은 일체형 비디오 카메라(integrated video camera) 및 녹화/재생 장치에 의해 수행된다. 본 발명의 장치는 뷰파인더(viewfinder)부, 녹화/재생부, 및 물체측과 이미지 측과 광축을 갖는 이미지 픽업 렌즈 시스템을 포함하는 메인바디를 포함한다. 본 이미지 픽업 렌즈 시스템은 줌 렌즈 및 와이드 앵글 컨버터를 포함한다. 와이드 앵글 컨버터는 D1/D1A가 1.2보다 크고 1.7보다 작도록 상호 이격되는 부 렌즈 및 정 렌즈를 적어도 포함하며, 여기서 D1은 물체측에 가장 가까운 부 렌즈의 렌즈 표면과 이미지 측에 가장 가까운 정 렌즈의 렌즈표면 사이의 거리이고, D1A는 부 렌즈 및 정 렌즈사이의 거리이다.
본 발명의 한 특징에 따라서, 본 발명의 장치는 광축이 꺾인 정 렌즈 및 부렌즈 사이에 배치되는 반사 부재를 더 포함한다. 광축은 장치의 이미지 축보다 물체측에 가까운 위치에서 꺾인다.
본 발명의 다른 특징에 따라서, 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템은 이미지 픽업 렌즈 시스템의 이미지 측에 배치된 줌 렌즈와, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 물체측에 배치되고 광학적으로 줌 렌즈에 연결된 와이드 앵글 컨버터를 포함한다. 와이드 앵글 컨버터는 D1/D1A가 1.2보다 크고 1.7보다 작도록 상호 이격된 부 렌즈 그룹 및 정 렌즈 그룹을 적어도 갖는 제 1 렌즈 그룹을 포함하며, 여기서 D1은 물체측에 가장 가까운 제 1 렌즈의 렌즈 표면과, 이미지측에 가장 가까운 제 1 렌즈 그룹의 렌즈표면 사이의 거리이고, D1A는 부 렌즈 그룹과 정 렌즈 그룹 사이의 거리이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 제 2 렌즈 그룹은 이미지 픽업 렌즈 시스템의 망원단(telephoto end)과 와이드 앵글단(wide angle end) 사이에서 줌 작동에 응답하여 제 1 및 제 3 그룹 사이에서 이동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 제 4 그룹은 줌 기능인 이미지를 포커싱하기 위해 이미지 측과 제 3 렌즈 사이에서 이동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 본 발명의 장치는 부 렌즈와 정 렌즈사이에 위치되어 그 사이에 꺾인 공통의 광축을 갖는 프리즘 또는 미러와 같은 반사 부재를 더 포함한다. 이 공통의 광축은 장치의 이미지측보다 물체측에 보다 가까운 위치에서 거의 90도로 꺾인다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템을 도입하는 컴팩트하고 가벼운 종합 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치의 투시도.
도 2A는 도 2B, 2C, 2D, 3A, 3B 및 3C에 해당하는 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 1 실시예의 개략도.
도 2B는 제 1 실시예에서 렌즈 값의 표.
도 2C는 제 1 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수;
도 2D는 제 1 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리(certain key distance)에 대한 값을 나타내는 표;
도 3A, 3B, 3C는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 각각 줌 기능의 와이드 앵글, 노멀(normal), 및 망원(telephoto) 상태에서 구면수차(spherical aberration), 비점수차(astigmation), 왜면수차(distortion aberration)를 나타내는 도면.
도 4A는 본 발명에 따른 도 4B, 4C, 4D, 5A, 5B 및 5C에 해당하는 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 2 실시예의 개략도.
도 4B는 제 2 실시예에서 렌즈 값을 나타내는 표.
도 4C는 제 2 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수;
도 4D는 제 2 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리에 대한 값을 나타내는 표;
도 5A, 5B, 5C는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 각각 줌 기능의 와이드 앵글, 노멀, 및 망원 상태에서 구면수차, 비점수차 및 왜면수차를 나타내는 도면.
도 6A는 본 발명에 따른 도6B, 6C, 6D, 7A, 7B 및 7C에 해당하는 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 3 실시예의 개략도.
도 6B는 제 3 실시예에서 렌즈 값을 나타내는 표.
도 6C는 제 3 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수;
도 6D는 제 3 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리에 대한 값을 나타내는 표;
도 7A, 7B, 7C는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 각각 줌 기능의 와이드 앵글, 노멀, 및 망원 상태에서 구면수차, 비점수차 및 왜면수차를 나타내는 도면.
도 8A는 본 발명에 따른 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에서 f, FNO 및 2ω에 대한 값을 나타내는 표
도 8B는 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에서 수학식 1 내지 5에 대한 값을 나타내는 표.
도 9A는 본 발명에 따른 도9B, 9C, 9D, 10A, 10B 및 10C에 해당하는 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 4 실시예의 개략도.
도 9B는 제 4 실시예에서 렌즈 값을 나타내는 표.
도 9C는 제 4 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수;
도 9D는 제 4 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리에 대한 값을 나타내는 표;
도 10A, 10B, 10C는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 각각 줌 기능의 와이드 앵글, 노멀, 및 망원 상태에서 구면수차, 비점수차 및 왜면수차를 나타내는 도면.
도 11A는 도 11B, 11C, 11D, 12A, 12B 및 12C에 해당하는 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 5 실시예의 개략도.
도 11B는 제 5 실시예에서 렌즈에 대한 값을 나타내는 표;
도 11C는 제 5 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수를 나타내는 표;
도 11D는 제 5 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리에 대한 값을 나타내는 표;
도 12A, 12B, 12C는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 줌 기능의 각각 와이드 앵글, 노멀, 및 망원 상태에서 구면수차, 비점수차 및 왜면수차를 나타내는 도면.
도 13A는 도 13B, 13C, 13D, 14A, 14B 및 14C에 해당하는 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 6 실시예의 개략도.
도 13B는 제 6 실시예에서 렌즈에 대한 값을 나타내는 표;
도 13C는 제 6 실시예에서 비구면에 대한 A4, A6 및 A8의 각각 4차, 6차 및 8차 비구면 계수를 나타내는 표;
도 13D는 제 6 실시예의 렌즈 시스템에서 일정거리에 대한 값을 나타내는표;
도 14A, 14B, 14C는 본 발명의 제 6 실시예에 따라 줌 기능의 각각 와이드 앵글, 노멀, 및 망원 상태에서 구면수차, 비점수차 및 왜면수차를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 메인바디 13 : 녹화 및 재생부
15 : 뷰파인더 17 : 마이크로폰
이미지 픽업 렌즈 시스템을 포함하는 컴팩트하고, 가벼운 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치(이하, 비디오 카메라로 칭함)가 도 1A 및 1B에 도시되어 있다. 특히, 도 1A는 이미지 픽업 렌즈 시스템으로도 불리는 이미지부(14)와, 뷰파인더 부(15)와, 녹화 및 재생부(13)의 3 부분으로 구성되는 메인바디(12)를 갖는 비디오 카메라(10)를 도시한다. 또한, 도 1A에는 카메라 앞부분에 위치한 마이크로폰(17), 카메라 뒷부분에 있는 배터리 수납부 및 비디오 카메라를 쥐기 위한 그립(18; grip)이 도시되어 있다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 테이프 데크 커버는 P로 표시한 방향으로 외측으로 개폐되어 녹화매체, 즉 카셋트가 녹화 및 재생을 위해 비디오 카메라로 삽입될 수 있다.
초기에, 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템의 다양한 구조의 일반적인 특징이 도2A, 4A 및 6A를 각각 참조하여 이하 제 1, 제 2 및 제 3 실시예의 줌 렌즈(14, 14A 및 14B)를 참조하여 이하에 설명된다. 이들 실시예에서, 비디오 카메라의 이미지 픽업 렌즈는 줌 렌즈로 예시적으로 도시된다.
도 2A, 4A 및 6A에 도시한 바와 같이, 각각의 줌 렌즈(14, 14A 및 14B)는 4개 그룹 구조를 포함한다: 제 1 렌즈 그룹(GR1)은 정의 굴절력(positive refracting power)을 갖고, 제 2 렌즈 그룹(GR2)은 부(negative)의 굴절력을 갖고, 제 3 렌즈 그룹(GR3)은 정의 굴절력을 갖고 제 4 렌즈(GR4)도 정의 굴절력을 갖는다(정, 부, 정, 정 그룹).
와이드 앵글 단 및 망원단 사이에서, 줌 동작은 렌즈 배럴(도시되지 않음)에서 적어도 제 2 렌즈 그룹(GR2)을 물체측으로부터 이미지측으로 이동함으로써 수행된다. 부가적으로, 적어도 제 4 렌즈 그룹(GR4)이 이미지 표면(22)상에 적절한 초점을 맞추기 위해 이동할 수 있다. 즉, 제 4 그룹(GR4)은 줌 동작의 결과인 제 2 그룹(GR2)의 이동을 보상한다.
또한, 도2A, 4A 및 6A에는 제 4 렌즈그룹(GR4)과 이미지측 사이에 위치한 광학 로우 패스 필터로서 작용하는 글래스 블록(FL)이 도시되어 있다. 다이어프램(IR)은 제 2 렌즈 그룹(GR2)과 제 3 렌즈 그룹(GR3) 사이에 배열된다.
와이드 앵글 컨버터로서 작용하는 제 1 렌즈 그룹(GR1)은 부 렌즈 그룹(NL) 및 정 렌즈 그룹(PL)으로 구성된다. 정렌즈 그룹(PL)은 도 2A, 4A 및 6A에 도시한 바와 같이 적어도 부렌즈(23), 정렌즈(24) 및 정렌즈(25)를 포함한다.
더욱이, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL)과의 사이 거리가 "D1A"로서 지정되고, 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 물체측에 가장 가까운 표면으로부터 이미지 표면(22)에 가장 가까운 렌즈 그룹의 표면까지 거리를 "D1" 이라 한다면, 상기 그룹(GR1)은 다음의 조건을 만족하도록 배치될 수 있다. 즉,
[수학식 1]
(이하, 이 부등호 관계식을 수학식 1로서 표현하기로 한다)
부 렌즈 그룹(NL)을 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 물체측에 배치함으로써, 상기 수학식 1이 전방 렌즈의 직경을 작게 유지하면서 넓은 각도의 시계를 얻을 수 있게 한다.
상기 수학식 1을 만족시키면, 또한 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL) 사이에 적절한 반사 부재 즉, 예를 들어, 프리즘(PR) 또는 미러(MR) 등을 배치시키기 위한 제 1 렌즈 그룹(GR1) 내의 공간이 확보할 수도 있다. 이후의 본 발명의 실시예에서 충분히 설명되는 바와 같은 배치가 광학 축(X)을 꺾기 위해 제공될 수 있다. 이는 비디오 카메라의 이미징 부분에 대한 컴팩트한 디자인과 넓은 각도의 시계를 함께 제공한다.
상기 수학식 1에서, D1/D1A 의 값이 1.2 보다 작게 되면, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL) 사이의 공간이 너무 넓어지게 되기 때문에 상기 디자인을 소형화하는데 문제가 생긴다. 부가적으로, 이러한 경우, 전방 렌즈의 직경이 너무 커지게 되어, 더이상 비디오 카메라 자체를 소형화하는데 대한 현실성이 없다. 이와 반대로, 상기 D1/D1A 의 값이 1.7 을 초과하게 되면, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL) 사이의 공간이 너무 좁아지게 된다. 이는 결과적으로 반사 부재를 삽입할 수 없어, 광축(X)을 구부릴 수가 없게 된다. 즉, 프리즘(PR) 또는 미러(MR)를 삽입할 수 있는 공간이 없어지게 된다.
최적화된 광학적 성능을 유지하려면, 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 부 렌즈 그룹(NL)이 단일 요소, 예를 들면, 3개의 실시예 모두에서 부 렌즈들(26)로만 구성되어야 한다. 도 4A 와 도 6A 에서 각각 도시된 본 발명의 제 1 실시예와 제 3 실시예에서는, 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 정 렌즈 그룹(PL)이 3 개 요소 대신에 4 개 요소 즉, 물체측에 연속적으로 배치되어 있는 정 렌즈(47), 부 렌즈(23), 정 렌즈(24, 25)들로 구성되어 있다. 상기 2 개의 실시예에서, 비디오 촬영시 카메라의 흔들림이나 진동을 보정하기 위해 무한초점 유닛(afocal unit)이 형성되어 있다. 상기 무한초점 유닛은 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 부 렌즈(26)와, 이부 렌즈(26) 다음의 정 렌즈(47)로 구성된다.
도 2 에 도시된 제 1 실시예의 경우에서는, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL)이 그들 사이에 프리즘(PR)을 위치시키기 위해 서로 이격되기 때문에, 상기 정 렌즈 그룹(PL)에서 큰 구면 수차가 나타날 수도 있다. 따라서, 이러한 구면 수차를 감소시키기 위해, 4-피스(piece) 구조의 정 렌즈 그룹(PL)을 얻기 위해 부 렌즈(23)와 정 렌즈들(24, 25)로 이루어진 3-피스 구조에 상기 렌즈 그룹(PL)의 물체측에 정 렌즈(47)가 부가될 수 있다. 따라서, 부 렌즈 그룹(NL; 즉, 부 렌즈(26))과 부가적인 정 렌즈(47)로 무한초점 요소를 형성하여, 카메라의 이미지 픽업 렌즈 시스템의 다른 렌즈 그룹들과 독립적으로 광축(X)의 구부러진 부분, 즉 정 렌즈의 물체측 부분을 조립하는 것이 가능해진다. 이는 각각의 렌즈 그룹에 대한 허용 오차가 매우 엄격해야 할 필요가 없기 때문에, 대량 생산에 매우 유리하게 된다.
도 2A, 도 4A, 도 6A에 각각 도시된 와이드 앵글의 줌 렌즈(14, 14A, 14B)들 각각에서 광축(X)이 구부러질 수 있다하더라도, 상기 광축(X)을 구부리는데 요구되는 프리즘(PR)과 미러(MR)에 대한 부가적인 공간에 의해, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 전체 조합 길이는 더욱 길어진다. 따라서, 비디오 카메라에 대한 소형화를 이루기 위해서는 상기 이미지 픽업 렌즈 시스템의 전체 길이를 감소시킬 필요가 있다.
따라서, 상기 시스템의 전체 길이를 줄이기 위해서, 제 2 렌즈 그룹(GR2)의 이동 거리 또는, 제 3 렌즈 그룹(GR3)으로부터 이미지 표면(22)까지의 거리 중의 어느 하나를 감소시킬 수 있다. 상기 제 2 렌즈 그룹(GR2)의 이동 거리가 감소되면, 이에 따라 이 시스템의 광학적 성능이 저하되는 것에 대응하여 상기 제 2 렌즈 그룹(GR2)의 배율(magnification power)이 증가되어야 한다. 즉 두번째 옵션을 선택하는 것이 더욱 효과적이다.
따라서, 도 6A에서 도시된 바와 같은 본 발명의 제 3 실시예에서는, 제 3 렌즈 그룹(GR3)으로부터 이미지 표면(22)까지의 거리가 감소된다. 이는 줌 렌즈를 렌즈 그룹(GR3) 내에 물체측으로부터 이미지 측까지 연속해서 배치되는 정 렌즈(68)와 부 렌즈(69)의 2-피스 구조로 형성시킴으로써 이루어진다. 이와 같은 제 3 렌즈 그룹(GR3)의 배치는 망원 렌즈를 제공해준다.
도 6A를 참조하면, 제 3 렌즈 그룹(GR3)은 물체측 상의 정 렌즈(68)의 곡률 반경을 "R31"이라 하고, 이미지측 상의 정 렌즈(68)의 곡률 반경을 "R32"라고 한다면, 다음과 같은 수학식이 만족되도록 구성될 수 있다. 즉,
[수학식 2]
(이하, 이 부등호 관계식을 수학식 2로서 표현하기로 한다.)
더욱이, 물체측 상의 부 렌즈(69)의 곡률 반경을 "R33"이라 하고, 이미지측 상의 부 렌즈(69)의 곡률 반경을 "R34"라고 한다면, 다음과 같은 수학식이 얻어질 수 있다. 즉,
[수학식 3]
(이하, 이 부등호 관계식을 수학식 3으로서 표현하기로 한다.)
부가적으로, 정 렌즈(68)의 물체측 상의 표면으로부터 부 렌즈(69)의 이미지측 상의 표면까지의 거리를 "∑D3"라고 하고, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 와이드-앵글 단에 있는 초점 길이를 "fW" 라고 한다면, 다음과 같은 수학식이 얻어진다. 즉,
[수학식 4]
(이하, 이 부등호 관계식을 수학식 4로서 표현하기로 한다.)
마지막으로, 정 렌즈(68)의 아베 수(Abbe number)를 "3P"라 하고, 부렌즈(69)의 아베 수를 "3N"이라 한다면, 다음과 같은 수학식이 얻어진다. 즉,
[수학식 5]
(이하, 이 부등호 관계식을 수학식 5로서 표현하기로 한다.)
하기에 상기 수학식 2 내지 수학식 5를 설명한다.
수학식 2에서, ｜R31/R32｜의 값이 0.4 보다 크게 되면, 정 렌즈(68)의 초점은 이미지측 상에 배치된다. 부가적으로, 상기 정 렌즈(68)의 이미지측 상에서의 구면 수차는 더욱 커진다.
수학식 3에서, R34/R33의 값이 -0.5 이하로 되면, 부 렌즈(69)의 물체측상의 배율이 너무 커져서, 부의 구면 수차와 코마(coma) 수차가 커지고, 정 렌즈(68)와 부 렌즈(69)의 작동 및 조립 정밀도, 즉 허용오차는 더욱 엄격해진다. 더욱이, 이 경우에서는 부 렌즈(69)의 물체측 상의 배율, 즉 정 렌즈(68)에 근접한 표면의 배율은 더욱 커지고, 이 결과, 효과적인 망원렌즈를 형성시키는 것이 거의 불가능해진다.
또한, R34/R33의 값이 0.2 보다 크다면, 부 렌즈(69)의 물체측 상의 표면은 작은 곡률 반경을 가진 볼록 렌즈가 된다. 따라서, 부 렌즈(69)를 사용하여 구면 수차 및 코마 수차를 수정하는 것이 불가능해져, 시스템의 광학적 성능이 감소된다.
다음으로, 수학식 4에서의 ∑D3/fW의 값이 1.2 보다 작다면, 물체측 상의 제 3 렌즈 그룹(GR3)의 주요 점(principle point) 위치를 배치하는 것이 어려워진다 따라서, 이미지 픽업 렌즈 시스템의 전체 길이를 짧게 하는 것이 어렵게 된다.
마지막으로, 수학식 5의 경우에는 제 3 렌즈 그룹(GR3) 내의 색수차(chromatic aberration)에 대한 보정이 적절히 이루어질 수 있음이 확인된다. 즉, 상기 수학식 5가 만족되도록 정 렌즈(68)와 부 렌즈(69)의 아베 수(Abbe Number)를 설정함으로써, 제 3 렌즈 그룹(GR3)의 색수차에 대한 보정도를 낮출 수 있다. 결과적으로, 전체 렌즈 시스템의 색수차를 보정하는 것이 용이해진다.
다음에, 본 발명에 대한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예가 상세하게 설명된다. 하기의 설명과, 도 2B, 도 2C, 도 2D, 도 4B, 도 4C, 도 4D, 도 6B, 도 6C, 도 6D의 표에서, "r"은 표면 곡률 반경을 나타내고, "d"는 2 개의 인접한 표면들 사이의 거리를, "N"은 d-선 스펙트럼(spectral d-line; 파장=587.6 nm)에서의 굴절률을, ""는 아베 수를, "f"는 전체 렌즈 시스템의 초점 길이를, "FNO"는 전체 렌즈 시스템의 F-수 (F-number)를, 그리고 "ω"는 시계 범위의 반각(half-angle)을 각각나타낸다.
다음으로, "ri"는 물체측으로부터 이미지측까지 카운트할 때, i 번째 표면의 반경(i = 1, 2, 3, ···, 28)을 나타내고, "di"는" i 번째 표면과 (i+1)번째 표면 사이의 간격을, "Ni"와 ""는 i 번째 표면과 (i+1) 번째 표면 사이의 매질에 대한 상기 d-선 스펙트럼에 대한 굴절률과 아베 수를 각각 나타낸다.
상기 실시예에서의 렌즈는 비구면 형상(aspherical surface)을 포함할 수 있다는 사실이 주목된다. 이러한 경우에 있어서, 비구면의 형상은 하기의 수학식에 의해 정의된다.
[수학식 6]
여기서, "Xa"는 비구면의 광축의 X-방향으로의 좌표이고, "C"는 근축(近軸) 곡률(paraxial curvature; 1/r)이며, "A"는 2i 번째의 비구면 계수이고 "y"는 광축으로부터의 거리이다.
도 2A, 2B, 2C, 2D, 3A, 3B 및 3C 는 본 발명의 제 1 실시예에 관계된다. 제 1 실시예의 줌 렌즈(14)는 도 2A 에 도시된 바와 같이, 물체측으로부터 연속적으로 위치된 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)의 4 그룹, 10 부분 구조로 이루어진다. 도 2B는 줌렌즈(14)의 렌즈에 대한 치수 값을 도시하며, 여기서 제 18번째 및 제 21번째 표면은 비구면 형상으로 이루어져 있다. 도 2C는 비구면, 즉, 제 18번째 및 제 21번째 표면의 각각의 4차, 6차 및 8차 비구면 계수 A4, A6, A8를각각 도시한다. 모든 도면에서, "e"는 10을 베이스로 하는 지수임을 표현한다.
도 2D는 f(전체 시스템의 초점 길이)가 줌렌즈(14)의 작동에 따라 1.000으로부터 2.4903 및 9.5727 로 변화될 때, d10[제 1 렌즈 그룹(GR1) 및 제 2 렌즈 그룹 사이의 간격], d15[제 2 렌즈 그룹(GR2) 및 다이어프램(IR) 사이의 간격], d18[제 3 렌즈 그룹(GR3) 및 제 4 렌즈 그룹(GR4) 사이의 간격] 및 d21[제 4 렌즈 그룹(GR4) 및 글래스 블록(FL) 사이의 간격]에 대한 값을 나타낸다.
도 3A, 3B 및 3C는 줌렌즈(14)가 와이드-앵글, 노멀 및 망원 상태일 때의 구면수차 다이어그램, 비점수차 다이어그램 및 왜면수차 다이어그램을 각각 도시한다. 상기 도면의 구면수차 다이어그램뿐 아니라 이하의 다른 구면수차 다이어그램에서도, 실선은 d-선 스펙트럼에 따른 값을 나타내고, 점선은 g-선 스펙트럼(파장 = 435.8nm)에 따른 값을 나타낸다. 상기 도면의 비점수차 다이어그램뿐 아니라 하기의 다른 비점수차 다이어그램에서도, 실선은 장축에 평행하게 찍은 영상면인 새지틀 이미지 면(sagittal image surface) 상의 값을 나타내고, 점선은 자오선 이미지 면(meridional image surface) 상의 값을 나타낸다.
도 4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B 및 5C는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 것이다. 제 2 실시예의 줌렌즈(14A)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 물체측으로부터 연이어 위치된 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)을 통해서 4 그룹, 11 부분 구조로 이루어진다. 도 4B는 제 20번째 및 제 23번째 면이 비구면인, 줌렌즈(14A)의 렌즈에 대한 치수 값을 나타낸다. 도 4C는 상기 비구면, 즉 제 20번째 및 제 23번째 면의 4, 6 및 8차 비구면 계수 A4, A6, A8을 각각 도시한다.
도 4D는 f(전체 시스템의 초점 길이)가 줌렌즈(14A)의 작동에 따라 1.000으로부터 2.4615 및 9.5692 로 변화될 때, d2[제 1 렌즈 그룹(GR1) 및 제 2 렌즈 그룹(GR2) 사이의 공간]와, d17[제 2 렌즈 그룹(GR2) 및 다이어프램 IR 사이의 공간]와, d20[제 3 렌즈 그룹(GR3) 및 제 4 렌즈 그룹(GR4) 사이의 공간] 및 d23[제 4 렌즈 그룹(GR4) 및 글래스 블록 FL 사이의 공간]의 값을 각각 나타낸다.
도 5A, 5B 및 5C는 줌 렌즈(14A)의 와이드 앵글, 노멀 및 망원 상태의 구면 수차 다이어그램과, 비점수차 다이어그램 및 왜면수차 다이어그램을 각각 도시한다.
도 6A, 6B, 6C, 6D, 7A, 7B 및 7C는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 것이다. 제 3 실시예의 줌 렌즈(14B)는 도 6A에 도시된 바와 같이, 물체측으로부터 연이어 위치된 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)을 통해서 4 그룹, 12-피스 구조로 이루어진다. 도 6B는 제 3번째, 제 21번째 및 제 26번째 표면이 비구면인, 줌 렌즈(14B)의 렌즈에 대한 치수 값을 나타낸다. 도 6C는 상기 비구면 즉, 제 3번째, 제 21번째 및 제 26번째 표면의 4, 6 및 8차 비구면 계수 A4, A6, A8을 도시한다.
도 6D는 f(전체 시스템의 초점 길이)가 줌 렌즈(14B)의 동작에 따라 1.000, 2.4499 및 9.5815 사이에서 변화될 때, d13[제 1 렌즈 그룹(GR1)과 제 2 렌즈그룹(GR2) 사이의 간격]과, d18[제 2 렌즈 그룹(GR2) 및 다이어프램(IR) 사이의 간격]과, d23[제 3 렌즈 그룹(GR3) 및 제 4 렌즈 그룹(GR4) 사이의 간격] 및 d26[제 4 렌즈 그룹(GR4)과 글래스 블록 FL 사이의 간격]의 값을 각각 나타낸다.
도 7A, 7B 및 7C는 줌 렌즈(14B)의 와이드 앵글, 노멀 및 망원 상태에서 구면수차 다이어그램과, 비점수차 다이어그램 및 왜면수차 다이어그램을 각각 도시한다.
줌 렌즈(14B)에서, 제 1 렌즈 그룹(GR1)의 부 렌즈(26)는 이미지측부 상에 복합형 비구면을 구비한다. 이러한 표면은 왜면 수차를 보정하며 글래스 구면(glass spherical surface) 상에 수지층을 밀착시킴으로써 획득된다.
요약해서, 제 1 내지 제 3 실시예의 f. FNO 및 2W 의 각각의 값은 도 8A에 도시되고, 수학식 1 내지 5에서의 각각의 값은 도 8B에 도시된다. 수학식 2 내지 5는 상기 기술된 바와 같이 제 3 실시예만 관계된다는 사실이 납득될 것이다.
본 발명의 이미지 픽업 렌즈로 컴팩트한 비디오 카메라가 이루어질 수 있음이 상술한 설명에서 명백해진다. 그 중에서 본 발명의 시스템은 줌 렌즈와 조합되어 넓은 각도의 시계를 제공한다. 부가로, 본 발명의 이미지 픽업 렌즈 시스템에 의해 제공되는 구부러진 광축은 비디오 카메라의 전체적인 컴팩트함과 융통성있는 설계에 기여한다.
이와 관련하여, 본 발명의 제 4, 제 5 및 제 6 실시예가 상세히 설명된다. 상기 실시예는 상술된 바와 같이, 물체측부 및 이미지측부 사이에 꺾인 광축에 관한 것이다. 이미지 픽업 렌즈 시스템은 비디오 카메라에서 사용된, 통상의 렌즈뿐 아니라 줌 렌즈에도 사용할 수 있다는 사실을 이해할 수 있다.
우선, 제 4, 제 5, 제 6 실시예 공통되는 기본 구조는 도 9A, 11A, 13A를 참조하여 설명된다. 각각의 실시예의 이미지 픽업 렌즈 시스템(14C, 14D, 14E)에서, 무한초점 유닛(AU)은 부의 굴절력을 갖는 부 렌즈 그룹(NL)과, 정의 굴절력을 갖는 정 렌즈 그룹(PL)을 포함한다. 반사부재(PR 또는 MR)는 도 9A, 11A 및 13A에 도시된 바와 같이, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL) 사이에 배치된다.
이미지 픽업 렌즈 시스템(14C, 14D, 14E)의 광축(X)은 반사부재(PR 또는 MR)의 표면으로부터 거의 90 도로 꺾여 이미지 측부를 향해 연장된다. 도 11A의 제 5 실시예는 반사부재로 사용되는 미러(MR)를 도시하며, 도 9A 및 13A의 제 4 및 제 6 실시예는 각각, 프리즘(PR)을 사용한다.
무한초점 유닛(AU)은 와이드 앵글 컨버터로 작동할 수 있다는 사실은 상술한 제 1 내지 제 3 실시예의 설명에서 이해할 수 있다.
제 1 내지 제 3 실시예와 유사하게, 무한초점 유닛(AU)과 이미지 렌즈부(FU; 초점 유닛)는 물체측부로부터 연이어 위치되며, 각각 정, 부, 정 및 정의 굴절력을 갖는 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)으로 구성된다. 제 1 렌즈 그룹(GR1)과 제 3 렌즈 그룹(GR3)은 이미지면에 대해 고정된다. 와이드 앵글 단에서 망원단 또는 그 반대쪽으로 줌 렌즈를 조절할 때, 제 2 렌즈 그룹(GR2)은 렌즈 미러 실린더(도시하지 않음) 내에서 물체측부로부터 이미지 측부로 이동하거나 또는, 그 반대쪽으로도 이동한다. 부가로, 제 4 렌즈 그룹(GR4)은 제 2 렌즈 그룹(GR2)의 이동에 따라 이미지면(22)상에서 적절한 초점을 얻기 위해 이동될 수 있다.
제 1 내지 제 3 실시예와 유사하게, 글래스 블록(FL)은 제 4 렌즈 그룹(GR4)과 이미지면(22) 사이에 배치되며, 광학 로우-패스 필터로 작용한다. 다이어프램(IR)은 제 2 렌즈 그룹(GR2)과 제 3 렌즈 그룹(GR3) 사이에 배치된다.
제 4, 제 5, 제 6 실시예의 일부 렌즈면은 비구면이다. 이와 관련하여, 비구면 형상은 상기 수학식 6: Xa=c·y2/[1+√(1-c2·y2)]+∑(A2i·y2i)에 의해 정의되는 것으로 가정된다. 상술한 바와 같이, "Xa" 는 광축의 X-방향의 좌표이고, "c"는 근축 곡률(1/γ)이며, "A"는 2i 번째의 비구면 계수이고, "y"는 광축(X)으로부터의 거리이다.
도 9A, 9B, 9C, 9D, 10A, 10B, 10C는 본 발명에 따른 이미지 픽업 렌즈 시스템의 제 4 실시예에 관한 것이다. 도 9A에 도시된 바와 같이, 이미지 픽업 렌즈 시스템(14C)은 무한초점 유닛(AU)과 이미징부(FU)를 포함한다. 무한초점 유닛(AU)은 물체측부로부터 연이어 위치된 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL)을 포함하는 2-피스 렌즈 구조이며, 반사부재인 프리즘(PR)이 이들 부 렌즈 그룹(NL) 및 정 렌즈 그룹(PL) 사이에 배치된다. 무한초점 유닛(AU) 다음의 이미징부(FU)는 무한초점 유닛(AU)과 함께 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)으로 구성되는 9-피스 렌즈 구조로 이루어진다.
도 9B는 제 4 실시예의 이미지 픽업 렌즈 시스템(14C)의 렌즈에 대한 치수 값을 도시한다. 상기 실시예에 따른, 제 20번째 및 제 23번째 표면은 비구면이다.도 9C는 이들 표면의 4차, 6차, 8차 비구면 계수 A4, A6, A8을 도시한다. 도 9D는 f가 와이드 앵글 단으로부터 망원 단으로 진행되는 이미지 픽업 렌즈 시스템(14C)의 줌 동작에 따라 1.000, 2,4615, 9.5692 사이의 값으로 변화될 때, d12, d17, d20, d23의 각각의 값을 도시한다.
도 10A, 10B, 10C는 줌 렌즈(14C)의 와이드 앵글, 노멀 및 망원 상태에서 구면수차 다이어그램, 비점수차 다이어그램 및 왜면수차 다이어그램을 각각 도시한다.
도 11A, 11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 것이다. 도 11A에 도시된 바와 같이, 이미지 픽업 렌즈 시스템(14D)은 무한초점 유닛(AU)과 이미징부(FU)를 포함한다. 초점장치(AU)는 물체측부로부터 연이어 위치된 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL)과, 이들 부 렌즈 그룹(NL)과정 렌즈 그룹(PL) 사이에 배치된 반사부재인 미러(MR)로 구성되는 2그룹의 2-피스 렌즈 구조이다. 무한초점 유닛(AU) 다음의 이미징부(FU)는 4그룹, 9-피스 렌즈 구조로 이루어진다. 무한초점 유닛(AU) 및 이미징부(FU)는 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)으로 구성된다.
도 11B는 제 5 실시예의 이미지 픽업 렌즈 시스템(14D)의 렌즈에 대한 치수 값을 도시한다. 이 실시예에 따르면 제 18번째, 제 21번째 표면은 비구면이다. 도 11C는 이들 표면의 4차, 6차, 8차 비구면 계수 A4, A6, A8을 도시한다. 도 11D는 f가 와이드 앵글 단에서 망원 단으로 진행하는 이미지 픽업 렌즈 시스템(14D)의 줌동작에 따라 1.000, 2.4863, 9.5741 사이에서 변화될 때, d10, d15, d18, d21의 각각의 값을 도시한다.
도 12A, 12B, 12C는 줌 렌즈(14C)의 와이드 앵글, 노멀 및 망원 상태에서의 구면수차 다이어그램과, 비점수차 다이어그램과, 왜면수차 다이어그램을 도시한다.
도 13A, 13B, 13C, 13D, 14A, 14B, 14C는 본 발명의 제 6 실시예에 관한 것이다. 도 13A에 도시된 바와 같이, 이미지 픽업 렌즈 시스템(14E)은 무한초점 유닛(AU)과, 이미징부(FU)를 포함한다. 무한초점 유닛(AU)은 물체측부로부터 연이어 위치된, 부 렌즈 그룹(NL)과 정 렌즈 그룹(PL)으로 구성된 2-피스 렌즈 구조이다. 프리즘(PR)은 부 렌즈 그룹(NL) 및 정 렌즈 그룹(PL) 사이에 배치된다. 무한초점 유닛(AU) 다음의 이미징 렌즈부(FU)는 무한초점 유닛(AU)과 함께 제 1 내지 제 4 렌즈 그룹(GR1, GR2, GR3, GR4)으로 구성되는 10-피스 렌즈 구조로 이루어진다.
도 13B는 제 6 실시예에서 이미지 픽업 렌즈 시스템(14E)의 렌즈에 대한 치수 값을 도시한다. 이 실시예에 따르면, 제 3번째, 제 21번째, 제 26번째 표면은 비구면이다. 제 13C는 상기 비구면의 4차, 6차, 8차의 비구면 계수 A4, A6, A8을 도시한다. 도 14D는 f 가 와이드 앵글 단에서 망원 단으로 진행되는 이미지 픽업 렌즈 시스템(14E)의 줌 동작에 따라 1.000, 2.4499, 9.5812 사이에서 변화될 때 d13, d18, d23, d26각각의 값을 도시한다.
도 14A, 14B, 14C는 줌 렌즈(14E)의 와이드 앵글, 노멀 및 망원 상태에서 각각 구면수차 다이어그램과, 비점수차 다이어그램 및 왜면수차 다이어그램을 도시한다.
줌렌즈(14E)에서, 물체측부와 가장 인접한 부 렌즈(NL)는 이미지측부 상에 복합 비구면을 갖는다. 이러한 표면은 왜면수차를 보정하며 글래스 구면에 수지층을 밀착시킴으로써 획득할 수 있다.
각 실시예와 상기 기술에서 알 수 있듯이, 프리즘 또는 미러는 반사부재로 제공된다. 반사부재로 사용할 때, 프리즘은 양호하게는 상대적으로 큰 굴절률을 갖는 글래스 재료로 구성되어야 한다. 전체적인 광경로(optical path) 길이가 프리즘에 이러한 글래스 재료를 사용함으로써 단축될 수 있기 때문에, 전방 렌즈 직경을 감소시킬 수 있다. 부가로, 전 반사(total reflection)를 활용할 수 있기 때문에, 반사율이 반사 필름을 사용하는 컨스트럭터(constructor)에 비교하여 더 증가될 수 있으면서도, 반사 필름은 본 시스템에서 필요하지 않다. 따라서, 경비 절감의 장점이 있다.
본 발명의 한 형태에 있어서, 무한초점 유닛(AU)이 와이드 앵글 컨버터로 작용할 때, 큰 부의 왜면수차가 부 렌즈 그룹(NL)에 의해 발생할 수 있다. 이러한 문제를 보정하기 위해서는, 물체측부에 가장 인접한 렌즈의 적어도 한표면상에서 하나의 비구면을 사용하는 것으로 충분하다. 이러한 경우에서, 비구면은 수지층을 글래스 구면 렌즈에 밀착시킴으로써 얻어진 복합 비구면 또는 플라스틱 비구면, 글래스 비구면 중의 임의의 것일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에서, 무한초점 유닛(AU)의 부 렌즈 그룹(NL)과 정렌즈그룹(PL) 각각은 단일 렌즈로부터 형성되기 때문에, 각각의 렌즈 그룹(NL, PL)의 필름 두께는 얇게 될 수 있다. 따라서, 저비용의 이미지 픽업 렌즈 시스템과 함께, 카메라의 소형화를 실현할 수 있다.
부가로, 무한초점 유닛(AU)과 이미징부(FU)에서 발생된 색수차를 감소시키기 위해서는, 종래 구조의 무한초점 유닛(AU)은 매우 복잡하여, 사이즈 및 비용 증가의 원인이 되었다. 이와는 대조적으로, 무한초점 유닛(AU)에서 충분히 보정될 수 없는 색수차는 본 발명에 따른 이미징부(FU)에서 부가로 보정되기 때문에, 상술한 비용 및 사이즈 증가의 단점을 완전히 극복할 수 있다.
본 발명의 이미지 픽업 렌즈 시스템은 물체측부로부터 연이어 위치된 무한초점 유닛 및 이미징부와, 물체측으로부터의 광축과 이미지 면에서의 광축이 반사부재에 의해 꺾이도록 무한초점 유닛을 구성하는 부 및 정 렌즈 그룹 사이에 배치된 반사부재를 포함한다는 사실은 상술한 설명에서 명백하다.
따라서, 본 발명의 이미지 픽업 렌즈 시스템에서, 광축이 꺾이는 위치가 물체측에 더 인접하게 배치되도록 반사부재가 배치된다. 그결과, 무한초점 유닛 및 이미징부를 조립하는 동안 배치 정밀도에 대한 허용 오차(tolerance for placement accuracy)가 커져 제조중의 오류로 인한 광학 성능의 열화가 감소된다. 부가로, 광축을 구부리기 위한 공간을 물체측부에 더욱 인접하게 할당하는 것이 더 용이하다. 부가로, 비디오 카메라의 소형화와 설계 상의 제약이 없는 이미지 픽업 렌즈 시스템을 제공할 수 있다.
첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 상세한 실시예를 기술하였지만, 본 발명은 상기 구체적인 실시예에 제한되지 않으며, 당업자는 첨부된 청구항에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 진의 또는 범위내에서 다양한 변화 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다.

Claims (20)

  1. 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치에 있어서,
    뷰파인더부, 녹화/재생부, 및 물체측, 이미지측 및 광축을 갖는 이미지 픽업 렌즈 시스템을 포함하는 메인 바디를 포함하고, 상기 이미지 픽업 렌즈 시스템은 와이드 앵글 컨버터 및 줌 렌즈를 포함하고, 상기 와이드 앵글 컨버터는 D1/D1A가 1.2보다 크고 1.7보다 작게 되도록 서로 이격된 하나 이상의 부렌즈 및 정렌즈를 구비하고, 여기서 D1은 상기 물체측에 가장 가까운 상기 부렌즈의 렌즈 표면과 상기 이미지측에 가장 가까운 상기 정렌즈의 렌즈 표면간의 거리이고, D1A는 상기 부렌즈와 정렌즈간의 거리인 것을 특징으로 하는 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부렌즈와 정렌즈 사이에 위치한 반사부재를 추가로 포함하고, 상기 광축은 꺾이는(fold) 것을 특징으로 하는 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광축은 상기 장치의 이미지측 보다 상기 물체측에 더 가까운 위치에서 꺾이는 것을 특징으로 하는 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 배터리 수납부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 기록 매체를 삽입하기 위하여 상기 장치로부터 외측으로 개방되는 테이프 데크 커버를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 비디오 카메라 및 녹화/재생 장치.
  6. 비디오 카메라용 이미지 픽업 시스템에 있어서,
    상기 이미지 픽업 렌즈 시스템의 이미지측에 위치하는 줌 렌즈와,
    상기 이미지 픽업 렌즈 시스템의 물체측에 위치하며 상기 줌 렌즈에 광학적으로 연결된 와이드 앵글 컨버터를 포함하고, 상기 와이드 앵글 컨버터는 D1/D1A가 1.2보다 크고 1.7보다 작게 되도록 서로 이격된 하나 이상의 부렌즈 그룹 및 정렌즈 그룹을 갖는 제 1 렌즈 그룹을 포함하고, 여기서 D1은 상기 물체측에 가장 가까운 상기 제 1 렌즈 그룹의 렌즈 표면과 상기 이미지측에 가장 가까운 상기 제 1 렌즈 그룹의 렌즈 표면 사이의 거리이고, D1A는 상기 부렌즈 그룹과 정렌즈 그룹 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 렌즈 그룹은 정의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 부의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈 그룹과, 각각 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈 그룹 및 제 4 렌즈 그룹을 추가로 포함하고, 이때 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 렌즈그룹은 상기 물체측으로부터 연이어 배열되고 상기 광축을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 컴팩트 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 2 렌즈 그룹은 상기 이미지 픽업 렌즈 시스템의 와이드 앵글 단 및 망원(telephoto) 단 사이의 줌 작동에 응답하여 상기 제 1 및 제 3 그룹간에 이동가능한 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 4 그룹은 상기 줌 작동의 기능으로서 이미지를 포커싱(focusing)하기 위하여 상기 제 3 렌즈 그룹 및 상기 이미지측간에 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 렌즈 그룹은 비구형 표면을 갖는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 제 3 렌즈 그룹은 상기 물체측으로부터 연이어 배치된 부 렌즈 및 정 렌즈로 구성되고, 상기 제 3 렌즈 그룹은 ｜R231/R32｜가 0.4보다 작고, ｜R34/R33｜은 -0.5보다 크고 0.2보다 작으며, ∑D3/fW는 1.2보다 크고,3P-3N > 10 이 되도록 배열되고, 여기서 R31은 상기 물체측에서의 상기 정 렌즈의 곡률 반경이고, R32는 상기 이미지측의 상기 정 렌즈의 곡률반경이고, R33은 상기 물체측의 상기 부 렌즈의 곡률반경이고, R34는 상기 이미지측상의 상기 부 렌즈의 곡률반경이고, ∑D3은 상기 정 렌즈의 상기 물체측의 표면으로부터 상기 부 렌즈의 상기 이미지측의 표면까지의 거리이고, fW는 상기 이미지 픽업 렌즈 시스템의 와이드 앵글 단에서의 초점 거리이고,3P는 상기 정 렌즈의 아베 수이고,3N은 상기 부 렌즈의 아베수인 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  13. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 렌즈 그룹의 상기 부 렌즈 그룹은 단일 부렌즈로 구성되고, 상기 제 1 렌즈 그룹의 상기 정 렌즈 그룹은 상기 물체측으로부터 연이어 배치되는 1개 이상의 부 렌즈 및 2개의 정 렌즈인 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  14. 제 6항에 있어서, 상기 부 렌즈 그룹과 정 렌즈 그룹 사이에 배치된 반사부재를 추가로 포함하고, 상기 줌 렌즈와 와이드 앵글 컨버터는 접혀지는 공통의 꺾인 광축을 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 공통의 광축은 상기 장치의 상기 이미지측보다 상기 물체측에 가까운 위치에서 꺾이는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 광축은 상기 반사부재에 의해 실질적으로 90도로 꺾이는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 반사부재는 프리즘과 미러 중의 어느 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  18. 제 6항에 있어서, 상기 부 렌즈 그룹은 단일의 부 렌즈로 이루어지고, 상기 정 렌즈 그룹은 상기 물체측으로부터 연이어 배치된 1개의 제 1 정 렌즈, 1개의 부 렌즈, 1개의 제 2 정 렌즈 및 1개의 제 3 정 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 단일의 부 렌즈 및 제 1 정렌즈가 이미지 픽업 렌즈 시스템에서 무한초점 유닛(afocal unit)을 형성하는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 무한초점 유닛에서 발생되는 색수차가 상기 줌 렌즈에 의해 추가적으로 보정되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라용 이미지 픽업 렌즈 시스템.
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