KR100426164B1 - 소형줌렌즈 - Google Patents

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Abstract

물체측으로부터, 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 구성되고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 수행하는 줌 렌즈에 있어서, 상기 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로, 물체측 방향으로 볼록면을 갖는 메니스커스(meniscus) 형상의 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈와, 물체측면이 볼록인 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈와, 정의 굴절력을 가진 제3 렌즈로 이루어져있고, 상기 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가진 제4 렌즈와, 부의 굴절력을 가진 제5 렌즈로 이루어져 있으며, 상기 제1 렌즈군과, 상기 제2 렌즈군이 각각 1매의 프라스틱 렌즈를 포함하고, 렌즈 셔터 카메라에 적합한 렌즈의 구성 매수가 적고, 가격이 저렴한 소형 줌 렌즈를 제공하는 효과가 있다.

Description

소형 줌 렌즈
이 발명은 소형 줌 렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 렌즈를 최소한의 구성 매수로 구성하고, 프라스틱 소재로 된 정 렌즈를 1매이상 사용하는 소형 줌 렌즈에 관한 것이다.
현재의 줌 렌즈는 소형화, 그리고 저 비용화되는 추세이며, 상기 소형화 및 저 비용화를 위해서 렌즈의 구성 매수를 줄이고, 사용되는 렌즈의 재질이 값싼 것을 사용하고 있다.
상기에서 소형화를 위해 줌 렌즈는 정의 초점 거리를 가지는 제1 렌즈군과, 부의 초점 거리를 가지는 제2 렌즈군으로 이루어진 2군 줌 렌즈로 하여 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군의 간격을 변화시킴으로써, 변배를 수행하는 것이 유리하고, 저 비용을 위해 프라스틱 렌즈를 많이 사용하는 것이 좋다.
그래서, 종래의 줌 렌즈는 소형화를 위해 상기와 같은 구성을 가진 2군 줌 렌즈로 제작하며, 제작시 구성되는 렌즈의 구성 매수를 6∼8매로 하는 것이 많다.
그러나 상기 소형 줌렌즈는 구성되는 렌즈의 대부분을 비구면 렌즈를 사용하여 구성 렌즈를 4매 구성 정도로 할 수 있으나, 망원단에서의 조리개 수가 10보다 크게 된다.
상기 조리개 수가 10보다 크면, 줌 렌즈의 조리개는 크기가 줄어들어 렌즈로 입사되는 광량이 줄어들게 됨으로써, 카메라의 성능을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있고, 상기 프라스틱 렌즈를 많이 사용한 줌 렌즈는 온도 변화에 따른 핀트(punt) 이동량이 크게되는 문제점이 있다.
따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 렌즈의 구성 매수를 최소화하고, 저 비용화를 위해 프라스틱 렌즈를 사용하면서도, 렌즈의 성능이 우수하고, 온도 변화에 따른 핀트의 이동량이 크지 않는 소형 줌 렌즈를 제공하기 위한 것이다.
도 1의 (a)는 이 발명의 실시예에 따른 망원단의 레이 아웃(lay out)도이고,
(b)는 이 발명의 실시예에 따른 광각단의 레이 아웃도이다.
도 2의 (a)는 이 발명의 제1 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제1 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 3의 (a)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 4의 (a)는 이 발명의 제3 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제3 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 5의 (a)는 이 발명의 제4 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제4 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 이 발명의 소형 줌 렌즈는,
물체측으로부터, 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 구성되고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 수행하는 줌 렌즈에 있어서,
상기 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군은,
물체측으로부터 순서대로, 물체측 방향으로 볼록면을 갖는 메니스커스 형상의 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈와;
물체측면이 볼록인 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈와;
정의 굴절력을 가진 제3 렌즈로 이루어져있고,
상기 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군은,
물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가진 제4 렌즈와;
부의 굴절력을 가진 제5 렌즈로 이루어져 있으며,
상기 제1 렌즈군과, 상기 제2 렌즈군이 각각 1매의 프라스틱 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하여 다음의 식을 만족하는 소형 줌 렌즈
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
[수학식 4]
[수학식 5]
상기 수학식에서 R1은 제1 렌즈의 물체측면의 곡률 반경,
R2는 제1 렌즈의 상측면의 곡률 반경,
R3은 제2 렌즈의 물체측면의 곡률 반경,
R4는 제2 렌즈의 상측면의 곡률 반경,
NIX는 제1 렌즈군을 구성하는 프라스틱 렌즈의 굴절률,
Lw는 광각단에서의 전장,
fw는 광각단의 초점 거리,
d2는 제1 렌즈와 제2 렌즈사이의 공기간격,
d4는 제2 렌즈와 제3 렌즈사이의 공기간격이다.
상기한 구성에 의하여 , 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1의 (a)는 이 발명의 실시예에 따른 망원단의 레이 아웃(lay out)도이고,
(b)는 이 발명의 실시예에 따른 광각단의 레이 아웃도이다.
도 2의 (a)는 이 발명의 제1 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
()는 이 발명의 제1 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 3의 (a)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 4의 (a)는 이 발명의 제3 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제3 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
도 5의 (a)는 이 발명의 제4 실시예에 따른 광각단의 수차도이고,
(b)는 이 발명의 제4 실시예에 따른 망원단의 수차도이다.
첨부된 도 1, 도 2에 도시되어 있는 바와같이 이 발명의 실시예에 따른 소형 줌 렌즈는,
물체측으로부터, 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 구성되고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 수행하는 줌 렌즈에 있어서,
상기 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군(1)은,
물체측으로부터 순서대로, 물체측 방향으로 볼록면을 갖는 메니스커스(meniscus) 형상의 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈(11)와;
재질이 프라스틱이고, 비구면이며, 물체측면이 볼록인 부의 굴절력을 가진제2 렌즈(12)와;
정의 굴절력을 가진 제3 렌즈(13)로 이루어있고,
상기 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군(2)은,
물체측으로부터 순서대로, 재질이 프라스틱이고, 비구면이며, 정의 굴절력을 가진 제4 렌즈(21)와;
부의 굴절력을 가진 제5 렌즈(22)로 이루어져 있다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 소형 줌 렌즈의 동작은 다음과 같다.
우선 첨부한 도 1과 도 2를 참조로 하여 설명하면, 이 발명의 소형 줌 렌즈는 소형화를 달성하기 위해 물체측에 정의 초점 거리를 가지는 제1 렌즈군(1)을 위치시키고, 눈측에 부의 초점 거리를 가지는 제2 렌즈군(2)을 위치시키며, 상기 제1 렌즈군(1)과 상기 제2 렌즈군(2) 사이의 간격을 변화시켜 변배를 행한다.
그리고, 상기 소형 줌 렌즈는 저 비용화를 위한 구성 매수 줄이기를 위해 물체측으로 볼록면을 가지는 메니스커스 형상의 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈(11)와, 눈측으로 정의 굴절력을 가진 제3 렌즈(13)와, 상기 제1 렌즈(11)와 제3 렌즈(13)사이에 프라스틱 재질로 비구면이며, 물체측면이 볼록인 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈(12)로 구성되어 총 3매인 제1 렌즈군(1)을 가진다.
그리고, 상기 소형 줌 렌즈는 물체측으로 프라스틱 재질로 비구면이며, 정의 굴절력을 가진 제4 렌즈(21)와, 부의 굴절력을 가진 제5 렌즈(22)로 구성되어 총 2매인 제2 렌즈군(2)을 가진다.
상기 비구면인 제2 렌즈(12)는 렌즈의 왜곡 수차를 보정하고, 상기 비구면인 제4 렌즈(21)는 렌즈의 비점 수차를 보정한다.
상기 수학식에 있어서, 수학식 1과 수학식 2는 상기 제1 렌즈군(1)내의 상기 제1 렌즈(11)와, 제2 렌즈(12)의 형상을 제한하는 조건식이다.
상기 수학식 1의 R1/R2는 하한값 0보다 작으면, 상기 소형 줌 렌즈는 상기 제1 렌즈(11)의 파워가 지나치게 강해지고, 상한값 0.6보다 크면, 상기 제1 렌즈의 파워가 지나치게 약해지게 되어 수차보정이 어렵게 된다.
그리고, 상기 수학식 2의 R3/R4는 하한값 3.5보다 작으면, 상기 소형 줌 렌즈는 광각단에서의 코마 수차 열화 등의 성능 저하가 발생하고, 상한값 9.8보다 크면, 수차 보정은 좋아지나 소형화가 어려워진다.
상기 수학식 3은 상기 제1 렌즈군(1)내의 정의 굴절력 및 부의 굴절력을 렌즈의 굴절률을 제한하는 식으로 NIX가 상한값보다 크면, 상기 소형 줌 렌즈는 페츠발(petzval) 합이 크게 되어 상면 만곡을 보정하기 어렵게된다.
상기 수학식 4는 소형화를 달성하기 위한 광각단의 초점 거리에 대한 전장의 식이며, 상기 수학식 5는 상기 식에서의 제1 렌즈군(1)의 구성에 대한 식이다.
상기 수학식 5의 (d2 + d4)/fw는 하한값보다 작으면, 상기 소형 줌 렌즈는 상기 제1 렌즈군(1)내의 제2 렌즈(12)의 파워가 지나치게 강해져 높은 민감도에 의해 생산이 어렵게 된다.
상기한 조건을 만족하여 이루어지는 이 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈중 비구면 렌즈의 계수는 다음 수학식에 의하여 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Z = 렌즈의 정점부터 광축 방향으로의 거리
h = 광축에 수직 방향으로의 거리
c = 렌즈 곡률 반경의 역수
K = 코닉(Conic) 상수
A, B, C, D : 비구면 계수
상기한 수학식을 만족하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시예와 실시예값을 설명하면 다음과 같다.
다음의 제1, 제2, 제3, 제4 실시예에 있어서, R은 굴절면의 곡률 반경, d는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리, nd는 렌즈의 d-line굴절률, v는 렌즈의 아베수, f는 초점 거리, k는 코닉 상수, A, B, C, D는 비구면 계수이다.
상기 초점 거리, f는 39.5에서 66.5사이에 있고, 조리개 넘버의 범위는 1:5.6∼8.4이다.
이 발명의 제1 실시예는 다음의 <표 1>과 같다.
[표 1]
R(곡률반경) d(두께/간격) nd(굴 절 률) v(아 베 수)
1 13.800 2.10 1.48700 70.4
2 25.040 2.50
* 3 135.528 0.80 1.59044 30.9
4 16.728 5.58
5 52.116 3.71 1.56400 60.8
6 -14.057 1.50
7 조리개 9.475∼3.272
* 8 -45.032 3.00 1.59044 30.9
9 -28.922 4.98
10 -10.500 1.50 1.78600 43.9
11 -36.634
상기 <표 1>에서 '*' 표시된 3면과, 8면은 비구면임을 나타내며, 상기 수학식 6에 대입되는 상기 비구면 3면과 상기 비구면 8면의 코닉 상수(k)와, 비구면 계수 A, B, C, D의 값은 아래의 <표 2>와 같다.
[표 2]
k A B C D
3 면 428.508379 -0.152862E-03 -0.446104E-06 0.767494E-08 -0.490290E-09
8 면 -259.956198 -0.217047E-03 0.841340E-05 -0.161643E-06 0.137982E-08
그리고, 이 발명의 제2 실시예는 다음의 <표 3>과 같다.
[표 3]
R(곡률반경) d(두께/간격) nd(굴 절 률) v(아 베 수)
1 13.351 2.20 1.51700 64.2
2 26.351 2.40
* 3 133.033 1.12 1.59044 30.99
4 14.413 5.50
5 42.420 3.80 1.56900 59.0
6 -14.451 1.50
7 조리개 8.811∼2.472
* 8 -39.858 3.00 1.59044 30.99
9 -27.227 5.35
10 -10.800 1.50 1.78600 43.9
11 -38.073
상기 <표 3>에 해당하는 수학식 6에 대입될 코닉 상수(k)와, 비구면 계수 A,B C, D의 값은 다음의 <표 4>와 같다.
[표 4]
k A B C D
3 면 488.561127 -0.163653E-03 -0.601920E-06 0.972987E-08 -0.708890E-09
8 면 -227.395504 -0.199793E-03 0.851474E-05 -0.164644E-06 0.142655E-08
이 발명의 제3 실시예는 다음의 <표 5>과 같다.
[표 5]
R(곡률반경) d(두께/간격) nd(굴 절 률) v(아 베 수)
1 12.352 2.05 1.51700 64.2
2 21.701 2.420
* 3 100.403 0.80 1.59044 30.9
4 14.544 5.50
5 48.881 2.80 1.51800 59.0
6 -12.652 1.50
7 조리개 9.266∼3.024
* 8 -55.548 3.00 1.59044 30.9
9 -32.012 5.00
10 -11.000 1.50 1.80400 46.5
11 -42.045
상기 <표 5>에 해당하는 수학식 6에 대입될 코닉 상수(k)와, 비구면 계수 A,B C, D의 값은 다음의 <표 6>과 같다.
[표 6]
k A B C D
3 면 220.428218 -0.194183E-03 -0.363865E-06 0.549738E-08 -0.289061E-09
8 면 -384.223328 -0.170748E-03 0.774378E-05 -0.151383E-06 0.126760E-08
이 발명의 제4 실시예는 다음의 <표 7>과 같다.
[표 7]
R(곡률반경) d(두께/간격) nd(굴 절 률) v(아 베 수)
1 12.417 2.00 1.51700 64.2
2 21.501 1.97
* 3 79.830 0.80 1.59044 30.9
4 14.150 5.30
5 45.602 3.60 1.51800 59.0
6 -12.844 1.50
7 조리개 9.500∼3.244
* 8 -47.251 3.00 1.59044 30.9
9 -29.348 4.95
10 -10.500 1.50 1.78600 43.5
11 -36.936
상기 <표 7>에 해당하는 수학식 6에 대입될 코닉 상수(k)와, 비구면 계수A,B C, D의 값은 다음의 <표 8>과 같다.
[표 8]
상기의 실시예값에 의한 수학식 1,∼ 수학식 4의 값은 다음의 <표 9>와 같은 값을 가진다.
[표 9]
따라서, 이 발명은 렌즈 셔터 카메라에 적합한 렌즈의 구성 매수가 적고, 가격이 저렴한 소형 줌 렌즈를 제공하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 물체측으로부터, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군으로 구성되고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 수행하는 줌렌즈에서,
    상기 제1 렌즈군은,
    물체측으로부터 순서대로, 물체측 방향으로 볼록면을 갖는 메니스커스(meniscus) 형상의 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈;
    부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈;
    정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈로 이루어지고,
    상기 제2 렌즈군은
    물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈;
    부의 굴절력을 가지는 제5 렌즈로 이루어지며,
    상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군은 각각 1매의 플라스틱 렌즈를 포함하며, 다음의 조건을 만족하는 소형 줌렌즈.
  2. 제1항에 있어서
    다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 소형 줌렌즈.
    R1 : 제1 렌즈의 물체측면의 곡률 반경
    R2: 제1 렌즈의 상측면의 곡률 반경
    R3: 제2 렌즈의 물체측면의 곡률 반경
    R4: 제2 렌즈의 상측면의 곡률 반경
  3. 제1항에 있어서
    다음의 조건을 더 만족하는 소형 줌렌즈.
    N1X〈1.6
    N1X : 제1 렌즈군을 구성하는 플라스틱 렌즈의 굴절률
  4. 제1항에 있어서
    다음의 조건을 더 만족하는 소형 줌렌즈.
    d2:제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 공기 간격
    d3:제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 공기 간격
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JPH0218511A (ja) * 1988-07-06 1990-01-22 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
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