KR100702960B1 - 줌렌즈 광학계 - Google Patents

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Abstract

초소형 컴팩트화가 가능한 구조의 줌렌즈 광학계가 개시되어 있다.
이 줌렌즈 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 정, 부, 정, 정의 굴절력을 가지는 제1 내지 제4렌즈군을 포함하는 것으로, 광각단에서 망원단으로 변배시 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 증가하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군 사이의 간격이 넓어지도록 변배를 행하며, 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 1>
Figure 112005049293062-pat00001
여기서, LW는 광각단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, Lt는 망원단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, FW는 광각단에서의 전체 초점거리이며, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이다.

Description

줌렌즈 광학계{Zoom lens optical system}
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 중간단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 1c는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 2a 내지 도 2c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
도 3a 내지 도 3c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 중간단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 5a 내지 도 5c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
도 6a 내지 도 6c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
도 7a는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 7b는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 중간단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 7c는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 광학적 배치를 보인 단면도.
도 8a 내지 도 8c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
도 9a 내지 도 9c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
Ⅰ...제1렌즈군 Ⅱ...제2렌즈군
Ⅲ...제3렌즈군 Ⅳ...제4렌즈군
ST...조리개 IMG...상면
OBJ...물체
본 발명은 고체 촬상 소자를 이용한 카메라에 적합한 줌렌즈 광학계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형 컴팩트화 하고, 색수차 보정하며, 고변배비를 구현하면서도 비용을 낮출 수 있는 구조의 줌렌즈 광학계에 관한 것이다.
최근 CCD나 CMOS와 같은 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더와 같은 결상광학기기가 급속히 확대 보급되고 있는 실정이다. 이러한 결상광학기기는 저가격화 및 소형 경량화가 추진되고 있는 바, 이에 채용된 줌렌즈 광학계에 있어서 그 소형 경량화 및 저가격화가 요구된다.
이와 관련하여, 일본 공개특허공보 특개2004-109653호(2004. 4. 8.)에는 4군 줌 방식의 줌렌즈 광학계가 개시된 바 있다. 이 개시된 줌렌즈 광학계는 물체측으로부터 순서대로 1매의 렌즈로 구성된 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군으로 구성되어 있다. 이 줌렌즈 광학계는 제1 내지 제4렌즈군을 이동시켜 줌밍(zooming) 동작을 수행하는 것으로, 제1렌즈군과 제3렌즈군은 광각단에 비해서 망원단에서 물체측에 더 가깝게 위치된다. 한편, 이 줌렌즈 광학계는 제1렌즈군이 1매의 렌즈로 구성되어 있어서, 제1렌즈군에 의한 색보정이 어렵고, 광학계 전장이 커져서 상품성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개2001-356269호(2001. 12. 26.)에는 4군 줌 방식의 줌렌즈 광학계가 개시된 바 있다. 이 개시된 줌렌즈 광학계는 물체측으로부터 순서대로 1매의 정 렌즈로 구성된 제1렌즈군, 적어도 1매의 부렌즈와 1매의 정렌즈로 이루어진 제2렌즈군, 1매의 부렌즈와 2매의 정렌즈로 구성된 제3렌즈군, 적어도 1매의 정렌즈로 이루어진 제4렌즈군으로 구성되어 있다. 이 줌렌즈 광학계는 제1 내지 제3렌즈군을 이동시켜 줌밍(zooming)을 행하는 광학계이다. 한편, 이 줌렌즈 광학계는 제1렌즈군이 1매의 렌즈로 구성되어 색보정이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 제4렌즈군을 2매 이상의 렌즈로 구성하는 경우, 렌즈 매수의 증가로 인하여 원가 상승 원인이 되고, 큰 수납공간이 필요하다는 단점이 있다.
미국 공개특허공보 제2003/0002171 A1호(2003. 1. 2.)에는 4군 줌 방식의 줌렌즈 광학계가 개시된 바 있다. 이 개시된 줌렌즈 광학계는 물체측으로부터 순서대로 배치된 제1 내지 제4렌즈군으로 구성되어 있다. 이 줌렌즈 광학계는 제1 내지 제4렌즈군 각각을 가동시키고, 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 공기 간격(air space) 변화로 변배를 행한다. 이 광학계는 제1렌즈군이 3매 렌즈로 구성되어 있어서 색보정이 용이하다는 이점이 있다. 한편, 제3렌즈군에 4매 이상의 렌즈를 포함하여 원가 상승의 원인이 되고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 비구면 소재가 호환 가능한 소재를 사용하지 않아 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2003-177317호(2003. 6. 27.)에는 제1, 3 및 4렌즈군을 가동하는 4군 줌 방식의 줌렌즈 광학계가 개시되어 있다.
이 개시된 줌렌즈 광학계는 제1렌즈군은 3매, 제2렌즈군은 4매, 제3렌즈군은 정렌즈 2매와 부렌즈 1매, 제4렌즈군은 3매의 렌즈로 구성된다. 제1렌즈군과 제4렌즈군 각각이 3매 렌즈로 구성되어 전체적인 수차를 줄일 수 있으나, 렌즈 매수의 증가로 저비용 및 콤팩트화가 곤란하다는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2002-107629호(2002. 4. 10.)에는 제1 내지 4렌즈군 전체를 가동하는 4군 줌 방식의 줌렌즈 광학계가 개시되어 있다.
이 개시된 줌렌즈 광학계는 제1렌즈군은 3매, 제2렌즈군은 4매, 제3렌즈군은 정렌즈 2매와 부렌즈 1매, 제4렌즈군은 5매의 렌즈로 구성된다. 이 경우 색수차 제어 및 상면만곡에 이득을 얻을 수 있으나, 렌즈 매수가 많아 자동으로 초점을 맞추기 어렵고, 광학 크기가 커지며 가격이 상승된다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 고체 촬상 소자를 이용한 카메라에 적합하고, 소형 컴팩트화 하고, 색수차 보정하며, 고변배비를 구현하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 구조의 줌렌즈 광학계를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 줌렌즈 광학계는 물체측으로부터 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군;을 포함하는 것으로,
광각단에서 망원단으로 변배시, 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 증가하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 상기 제3렌즈군과 상기 제4렌즈군 사이의 간격이 넓어지도록 변배를 행하며,
하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 1>
Figure 112005049293062-pat00002
여기서, LW는 광각단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, Lt는 망원단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, FW는 광각단에서의 전체 초점거리이며, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이다.
또한, 상기 제3 및 제4렌즈군 각각은 비구면 렌즈를 포함하며, 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 2>
Figure 112005049293062-pat00003
여기서, Vd3는 제3렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이고, Vd4는 제4렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 줌렌즈 광학계를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광학단, 중간단, 망원단 각각에서의 광학적 구성을 보인 배치도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 줌렌즈 광학계는 물체(OBJ) 쪽으로부터 정(正)의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(Ⅰ), 부(負)의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(Ⅱ), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(Ⅲ) 및 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(Ⅳ)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 상기 제3렌즈군(Ⅲ) 사이에는 상기 제3렌즈군(Ⅲ)에 연동되어 이동되는 조리개(ST)가 더 구비되어 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제3렌즈군(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)을 광축 상에서 이동시킴으로써 변배를 행하고, 상기 제4렌즈군(Ⅳ)을 이동시킴으로써 변배 중에 발생되는 초점 위치 이동을 보정할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 도 1a에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 광각단에서 중간단(도 1b 참조)을 걸쳐 도 1c에 도시된 바와 같은 광학적 배치를 가지는 망원단(도 1c 참조)으로 변배시 각 렌즈군의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
광각단(도 1a)에서 망원단(도 1c)으로 변배시 상기 제1렌즈군(Ⅰ)과 상기 제2렌즈군(Ⅱ)의 간격은 증가하고, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 상기 제3렌즈군(Ⅲ) 사이의 간격은 감소하며, 상기 제3렌즈군(Ⅲ)과 상기 제4렌즈군(Ⅳ) 사이의 간격이 넓어지도록 상기 제1 내지 제3렌즈군(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)을 이동시킴으로써 변배 즉, 줌밍(zooming) 동작을 수행한다. 여기서, 변배시 발생되는 상면 이동과 함께 물체(OBJ) 위치에 따른 초점 위치 보정 즉, 포커싱은 상기 제4렌즈군(Ⅳ)을 이동함에 의해 수행한다. 이 경우, 소형 렌즈군이 가동군이 되므로 시스템을 소형화 할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 제4렌즈군(Ⅳ)을 정의 굴절력을 가지도록 함으로써, 고체 촬상 소자 등의 결상매체 사용시 요구되는 텔레센트릭성을 가지도록 한다. 여기서, 텔레센트릭성은 주변 상에서 입사되는 광속의 주광선이 촬상소자에 직각으로 입사되도록 하는 성능을 말한다.
보다 구체적으로 상기 제1 내지 제4렌즈군(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ) 각각의 렌즈 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상기 제1렌즈군(Ⅰ)은 물체(OBJ)측으로부터 순서대로 배열된 1매의 부렌즈(L1)와 1매의 정렌즈(L2)를 포함하여 총 2매의 렌즈로 구성된다. 이 제1렌즈군(Ⅰ)을 구성하는 2매의 렌즈(L1)(L2)는 상호 접합되어 접합렌즈를 구성한다. 여기서, 상기 정렌즈(L2)는 후술하는 실시예 1 내지 3에 나타낸 바와 같이 부렌즈(L1) 보다 상대적으로 작은 분산값을 가지는 소재로 구성되어 배율색수차가 보정되도록 한다.
상기 제2렌즈군(Ⅱ)은 제1렌즈군(Ⅰ)측으로부터 순서대로 배치된, 1매의 물체측면이 볼록한 메니스커스 부렌즈(L3)와, 1매의 양오목 부렌즈(L4) 및, 1매의 물체측면이 볼록한 메니스커스 정렌즈(L5)를 포함하여 구성된다. 이때, 양오목 부렌즈(L4)는 분산값(= 아베수(Vd)의 역수)이 낮은 렌즈로, 메니스커스 정렌즈(L5)는 분산값이 높은 렌즈로 구성함으로써 색수차 보정을 할 수 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)은 줌밍 동작시 초점거리 변화를 최소화함으로써, 고배율 변배시에 광학계의 전체 길이 변화를 최소화할 수 있다.
상기 제3렌즈군(Ⅲ)은 복수의 렌즈 조합으로 구성되고, 복수의 렌즈 중 적어도 2매의 렌즈는 상호 접합되어 있다. 또한, 상기 제3렌즈군(Ⅲ)은 적어도 1매의 비구면렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 제3렌즈군(Ⅲ)은 비구면을 가지는 정의 비구면 렌즈(L6), 정렌즈(L7) 및 부렌즈(L8)를 포함하는 3매의 렌즈로 구성된다. 그리고, 상기 정렌즈(L7)의 출사면과 부렌즈(L8)의 입사면은 상호 접합되어 접합렌즈를 구성한다.
이와 같이 제3렌즈군(Ⅲ)을 구성함으로써, 정의 비구면 렌즈(L6)를 통하여 구면수차를 최소화하고, 분산값이 낮은 렌즈와 높은 렌즈를 접합하여 사용함으로써 고배율 변배시 야기되는 색수차를 최소화할 수 있다.
상기 제4렌즈군(Ⅳ)은 1매의 렌즈로 구성되는 것으로, 렌즈의 적어도 일면은 비구면으로 형성되어 있다. 이 제4렌즈군(Ⅳ)은 왜곡수차와 상면만곡을 보정한다.
바람직하게는 상기 제4렌즈군(Ⅳ)은 정의 비구면 렌즈 1매로 구성된다. 또한, 물체(OBJ) 위치 변화로 인한 상면(IMG) 위치 보정시, 상기 제4렌즈군(Ⅳ)의 초점거리를 최소화함과 아울러 물체측으로 볼록한 형상의 궤적으로 이동함으로써, 그 이동량을 최소화할 수 있다. 따라서, 초소형 광학계를 용이하게 구성할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 줌렌즈 광학계는 하기의 수학식 1 내지 3의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112005049293062-pat00004
여기서, LW는 광각단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, Lt는 망원단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까 지의 거리이고, FW는 광각단에서의 전체 초점거리이며, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이다.
상기 수학식 1은 광각단과 망원단에서 전체 광학계의 전장에 대한 초점거리의 비를 정의한 것이다. 수학식 1의 상한값을 초과하면 초점거리에 비하여 전체 광학계의 전장이 길어지게 되어 초소형 광학계의 구성이 곤란해지고, 하한값을 벗어나면 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 제3렌즈군(Ⅲ)의 굴절력이 강하게 되어 구면수차와 배율색수차 보정이 어려워지게 된다.
Figure 112005049293062-pat00005
여기서, Vd3는 제3렌즈군(Ⅲ)의 비구면 렌즈의 아베수이고, Vd4는 제4렌즈군(Ⅳ)의 비구면 렌즈의 아베수이다. 이와 같이 중간 범위의 아베수를 가지는 소재로 비구면 렌즈를 구성함으로써, 비구면 렌즈 설계시 색수차에 대한 부담을 덜 수 있다. 또한, 다수의 호환 소재가 존재하므로 비구면 렌즈의 수급에 있어서 안정성을 용이하게 확보할 수 있고, 렌즈 제작비용을 저감시킬 수 있다. 여기서, 호환 소재의 예로는 마츠시타(Matsushita)의 CSK120, 호야(Hoya)의 BACD12, 오하라(Ohara)의 L-BAL42 등이 있다.
Figure 112005049293062-pat00006
여기서, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이고, FIV는 제4렌즈군의 초점거리이다.
수학식 3은 망원단에서 전체 초점거리에 대한 제4렌즈군(Ⅳ)의 초점거리의 비를 정의한 것이다. 여기서, 상한값을 초과하게 되면 높은 굴절률을 가지는 소재의 사용이 요구되므로, 낮은 원가의 광학계 구성이 어려워진다. 반면, 하한값을 벗어나게 되면 상면 위치 보정시 제4렌즈군(Ⅳ)의 이동량이 커지게 되어 초소형 광학계의 구성이 어려워진다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계를 구성하는 각 렌즈에 대한 곡률반경, 렌즈 사이의 거리, 굴절률 및 아베수를 표 1 내지 표 3에 나타내었다.
f ; 8.04 ~ 17.7 ~ 38.6 Fno ; 2.88 ~ 3.38 ~ 4.54 2ω; 61.26 ~ 28.61 ~ 13.16
곡률반경 두께 또는 렌즈 사이의 거리 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
OBJ ∞ ∞
1 24.831 0.80 1.846663 23.7848
2 17.499 3.16 1.733999 51.0541
3 167.400 D11
4 36.038 0.70 1.834001 37.3451
5 7.096 3.36
6 -19.226 0.60 1.487489 70.4412
7 17.686 0.20
8 13.160 2.00 1.846663 23.7848
9 89.065 D12
ST 조리개 0.50
11 12.363 (비구면 1) 1.73 1.583130 59.30
12 -26.073 0.20
13 5.647 2.56 1.487489 70.4412
14 10.968 0.50 1.846663 23.7848
15 9.570 D13
16 18.124 (비구면 2) 2.13 1.583130 59.30
17 -415.374 D14
18 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
21 ∞ 0.96
IMG ∞
비구면계수 K A B C D
비구면 1 4.851021 0.378561E-03 -0.121254E-05 -0.603511E-07 -0.670014E-08
비구면 2 -7.235452 0.916245E-04 -0.141337E-05 -0.307661E-07 -0.657755E-09
광각단 중간단 망원단
D11 0.70 9.21 15.58
D12 18.04 7.08 1.53
D13 6.20 8.46 19.52
D14 5.23 7.35 5.45
도 2a 내지 도 2c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이고, 도 3a 내지 도 3c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 보인 수차도이다.
즉, 도 2a와 도 3a는 다양한 파장의 광에 대한 광학계의 자오선(종) 방향으로의 구면수차를 나타낸다. 즉 0.25상면, 0.50상면, 0.75상면, 1.00상면 각각에 대하여 파장이 486.13nm, 587.56nm, 656.28nm인 광에 대한 수차를 나타낸 것이다. 도 2b와 도 3b는 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)를 나타낸 것이다. 그리고, 도 2c와 도 3c는 퍼센트 왜곡(percent distortion)를 나타낸 것이다.
도 4a 내지 도 4c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단, 중간단, 망원단 각각에서의 광학적 배치를 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 줌렌즈 광학계는 물체(OBJ)쪽으로부터 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(Ⅰ), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(Ⅱ), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(Ⅲ) 및 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(Ⅳ)으로 이루어져 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 상기 제3렌즈군(Ⅲ) 사이에는 상기 제3렌즈군(Ⅲ)에 연동되어 이동되는 조리개(ST)가 더 구비되어 있다. 이와 같이 구성된 줌렌즈 광학계는 각 렌즈군의 변배동작 및 각 렌즈군을 구성하는 렌즈의 매수 및 변배 동작은 실질상 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계와 동일하다. 한편, 본 실시예에 따른 줌렌즈 광학계는 각 렌즈군을 구성하는 렌즈 데이터 즉, 각 렌즈에 대한 곡률반경, 렌즈 사이의 거리, 굴절률 및 아베수에 있어서 구별되는 것으로, 이들에 대해 표 4 내지 표 6에 나타내었다.
f ; 9.56 ~ 21.03~ 45.82 Fno ; 3.13 ~ 3.76 ~ 5.02 2ω; 50.16 ~ 24.14 ~ 11.22
곡률반경 두께 또는 렌즈 사이의 거리 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
OBJ ∞ ∞
1 23.684 0.35 1.846663 23.7848
2 16.601 3.25 1.733999 51.0541
3 137.768 D21
4 22.013 0.43 1.834001 37.3451
5 6.282 3.15
6 -22.470 0.35 1.487489 70.4412
7 15.751 0.14
8 10.759 1.97 1.846663 23.7848
9 34.498 D22
ST 조리개 0.10
11 12.532 (비구면 3) 1.76 1.583130 59.4600
12 -26.267 0.45
13 5.861 2.60 1.487489 70.4412
14 10.882 0.52 1.846663 23.7848
15 8.525 D23
16 12.544 (비구면 4) 1.95 1.583130 59.4600
17 74.335 D24
18 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
21 ∞ 1.82
IMG ∞
비구면계수 K A B C D
비구면 3 7.670993 0.429890E-03 -0.303412E-05 -0.193002E-06 0.152482E-07
비구면 4 1.302513 -0.198125E-04 0.709124E-06 -0.369764E-07 0.724419E-09
광각단 중간단 망원단
D21 0.70 9.83 16.16
D22 15.01 6.51 1.53
D23 5.61 8.33 20.27
D24 5.43 7.48 4.68
도 5a 내지 도 5c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이고, 도 6a 내지 도 6c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.
도 6a 내지 도 6c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단, 중간단, 망원단 각각에서의 광학적 배치를 보인 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 줌렌즈 광학계는 물체(OBJ) 쪽으로부터 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(Ⅰ), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(Ⅱ), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(Ⅲ) 및 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(Ⅳ)으로 이루어져 있다. 또한, 상기 제2렌즈군(Ⅱ)과 상기 제3렌즈군(Ⅲ) 사이에는 상기 제3렌즈군(Ⅲ)에 연동되어 이동되는 조리개(ST)가 더 구비되어 있다. 이와 같이 구성된 줌렌즈 광학계는 각 렌즈군의 변배동작 및 각 렌즈군을 구성하는 렌즈의 매수 및 변배 동작은 실질상 제1실시예에 따른 줌렌즈 광학계와 동일하다. 한편, 본 실시예에 따른 줌렌즈 광학계는 각 렌즈군을 구성하는 렌즈 데이터 즉, 각 렌즈에 대한 곡률반경, 렌즈 사이의 거리, 굴절률 및 아베수에 있어서 구별되는 것으로, 이들에 대해 표 7 내지 표 9에 나타내었다.
f ; 9.11 ~ 20.05 ~ 44.42 Fno ; 3.06 ~ 3.67 ~ 4.97 2ω; 53.97 ~ 25.24 ~ 11.46
곡률반경 두께 또는 렌즈 사이의 거리 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
OBJ ∞ ∞
1 23.640 0.35 1.846663 23.7848
2 16.536 3.34 1.733999 51.0541
3 136.218 D31
4 24.431 0.42 1.834001 37.3451
5 6.453 3.22
6 -23.713 0.35 1.487489 70.4412
7 15.277 0.14
8 10.742 2.02 1.846663 23.7848
9 34.167 D32
ST 조리개 0.10
11 18.473 (비구면 5) 1.73 1.583130 59.30
12 -26.422 0.57
13 5.875 2.60 1.487489 70.4412
14 10.897 0.53 1.846663 23.7848
15 8.522 D33
16 13.087 (비구면 6) 2.12 1.583130 59.30
17 3119.347 D34
18 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.516798 64.1983
21 ∞ 1.14
IMG ∞ 0.00
비구면계수 K A B C D
비구면 5 9.645425 0.444651E-03 -0.917514E-05 -0.296987E-06 0.221055E-07
비구면 6 0.947900 0.379130E-05 0.106796E-05 -0.150004E-07 0.254380E-09
광각단 중간단 망원단
D31 0.70 9.80 16.13
D32 15.01 6.33 1.53
D33 5.66 8.38 20.49
D34 5.47 7.44 4.69
도 8a 내지 도 8c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 광각단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이고, 도 9a 내지 도 9c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈 광학계의 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.
상기한 실시예 1 내지 3에 있어서, 비구면 1 내지 6의 비구면은 수학식 4의 비구면 방정식을 만족한다.
Figure 112005049293062-pat00007
여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 공축방향으로의 거리, y는 광축에 수직방향으로의 거리, c'은 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경(R)의 역수(= 1/R), K는 코닉(Conic) 상수이고, A, B, C, D는 비구면 계수이다.
또한, 상기한 실시예 1 내지 3에 있어서, 수학식 1 내지 3의 값들은 표 10에 나타낸 바와 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
수학식 1 7.98 6.22 6.57
수학식 2 59.3 59.46 59.3
수학식 3 1.77 1.81 1.98
상기한 바와 같이 구성된 줌렌즈 광학계는 제1 내지 제4렌즈군을 구비하고, 광각단에서 망원단으로 변배시 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 증가하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군 사이의 간격이 넓어지도록 변배를 행함과 아울러 상기한 수학식 1 내지 3을 만족함으로써, 컴팩트화된 초소형 광학계을 구성할 수 있으며, 구면수차, 상면만곡 퍼센트 왜곡 등의 색수차 를 효과적으로 보정할 수 있다. 또한, 고변배비를 구현하면서도 비용을 낮출 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (11)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군;을 포함하는 것으로,
    광각단에서 망원단으로 변배시,
    상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 증가하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 상기 제3렌즈군과 상기 제4렌즈군 사이의 간격이 넓어지도록 변배를 행하며,
    하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
    <조건식>
    Figure 112006001886496-pat00008
    여기서, LW는 광각단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, Lt는 망원단에서 제1렌즈군의 물체측 렌즈의 첫번째 면에서 상면까지의 거리이고, FW는 광각단에서의 전체 초점거리이며, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 및 제4렌즈군 각각은 비구면을 포함하며, 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
    <조건식>
    Figure 112005049293062-pat00009
    여기서, Vd3는 제3렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이고, Vd4는 제4렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이다.
  3. 물체측으로부터 순서대로,
    정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군;을 포함하는 것으로,
    광각단에서 망원단으로 변배시,
    상기 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 증가하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 상기 제3렌즈군과 상기 제4렌즈군 사이의 간격이 넓어지도록 변배를 행하며,
    상기 제3 및 제4렌즈군 각각은 비구면을 포함하며, 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
    <조건식>
    Figure 112006001886496-pat00010
    Vd3는 제3렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이고, Vd4는 제4렌즈군의 비구면 렌즈의 아베수이다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
    <조건식>
    Figure 112005049293062-pat00011
    여기서, Ft는 망원단에서의 전체 초점거리이고, FIV는 제4렌즈군의 초점거리이다.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 1매의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 렌즈를 포함하여 총 2매의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1렌즈군을 구성하는 2매의 렌즈는 상호 접합된 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 복수의 렌즈 조합으로 구성되고, 상기 제3렌즈군을 구성하는 렌즈 중 적어도 2매의 렌즈는 상호 접합된 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 적어도 1매의 비구면렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군을 구성하는 렌즈의 적어도 일면은 비구면으로 형성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    광각단에서 망원단으로 변배시, 상기 제4렌즈군과 상기 상면 사이의 간격은 증가했다가 감소하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101553836B1 (ko) 2009-01-12 2015-09-17 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 구비한 결상 광학 장치

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4863733B2 (ja) * 2006-03-07 2012-01-25 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置
JP4911679B2 (ja) * 2006-04-12 2012-04-04 オリンパスイメージング株式会社 ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置
JP2008046347A (ja) * 2006-08-16 2008-02-28 Pentax Corp 広角ズームレンズ系
KR100781161B1 (ko) * 2006-10-24 2007-11-30 삼성테크윈 주식회사 고배율 줌렌즈
TW200925643A (en) * 2007-12-04 2009-06-16 Ind Tech Res Inst Optical lens module
KR101462957B1 (ko) * 2008-03-12 2014-11-19 삼성전자주식회사 소형 줌 렌즈
KR101361799B1 (ko) * 2008-11-18 2014-02-11 삼성테크윈 주식회사 줌 렌즈
EP2244117B1 (en) * 2009-04-24 2017-05-31 Ricoh Company, Ltd. Zoom lens unit
KR101499556B1 (ko) * 2009-04-29 2015-03-06 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치
JP5583149B2 (ja) * 2010-02-10 2014-09-03 パナソニック株式会社 ズームレンズ系、交換レンズ装置、及びカメラシステム
TWI436123B (zh) * 2010-12-28 2014-05-01 Asia Optical Co Inc Miniature zoom lens
KR102013241B1 (ko) 2012-12-28 2019-08-22 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
JP2015075570A (ja) * 2013-10-08 2015-04-20 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP6670262B2 (ja) * 2017-02-24 2020-03-18 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
DE102018116415B4 (de) * 2017-07-10 2020-08-06 Canon Kabushiki Kaisha Zoomobjektiv und bildaufnahmegerät
CN108572432B (zh) * 2018-05-03 2023-06-06 浙江舜宇光学有限公司 光学成像系统
KR102418603B1 (ko) * 2019-11-25 2022-07-07 삼성전기주식회사 촬상 광학계
CN114924399B (zh) * 2022-04-29 2023-08-04 歌尔光学科技有限公司 一种变焦投影镜头以及电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940013140A (ko) * 1992-11-10 1994-06-25 이헌조 비구면 줌렌즈
KR960015057A (ko) * 1994-10-14 1996-05-22 김광호 줌 렌즈 광학계
KR20010021131A (ko) * 1999-07-26 2001-03-15 미다라이 후지오 리어포커스식 줌렌즈 및 이것을 사용한 광학기기

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980068066A (ko) * 1997-02-14 1998-10-15 이대원 줌렌즈
US6331917B1 (en) * 1997-10-14 2001-12-18 Olympus Optical Co., Ltd. Zoom lens system
US6185048B1 (en) * 1997-10-14 2001-02-06 Olympus Optical Co., Ltd. Zoom lens system
JPH11281890A (ja) * 1998-03-27 1999-10-15 Konica Corp ２群ズームレンズ
JP2001356269A (ja) 2000-06-13 2001-12-26 Casio Comput Co Ltd ズームレンズ
JP4691768B2 (ja) 2000-09-28 2011-06-01 株式会社ニコン ズームレンズ
US6621643B2 (en) 2001-04-25 2003-09-16 Nikon Corporation Zoom lens system
JP3729126B2 (ja) 2001-12-12 2005-12-21 株式会社ニコン ズームレンズ
JP3927866B2 (ja) * 2002-06-04 2007-06-13 キヤノン株式会社 ズームレンズおよび撮影装置
JP4366063B2 (ja) 2002-09-19 2009-11-18 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有するカメラ
US7061686B2 (en) * 2002-12-27 2006-06-13 Nikon Corporation Variable focal length lens system
JP4366110B2 (ja) * 2003-05-06 2009-11-18 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する光学機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940013140A (ko) * 1992-11-10 1994-06-25 이헌조 비구면 줌렌즈
KR960015057A (ko) * 1994-10-14 1996-05-22 김광호 줌 렌즈 광학계
KR20010021131A (ko) * 1999-07-26 2001-03-15 미다라이 후지오 리어포커스식 줌렌즈 및 이것을 사용한 광학기기

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1019940013140
1019960015057
1020010021131

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101553836B1 (ko) 2009-01-12 2015-09-17 삼성전자주식회사 줌 렌즈 및 이를 구비한 결상 광학 장치

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Publication number Publication date
CN1924630B (zh) 2010-05-26
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KR20070025510A (ko) 2007-03-08
US20070053071A1 (en) 2007-03-08
US7221518B2 (en) 2007-05-22

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