KR100702962B1

KR100702962B1 - 초박형 촬상 장치에 적합한 줌 렌즈

Info

Publication number: KR100702962B1
Application number: KR1020060014257A
Authority: KR
Inventors: 허민
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-04-03

Abstract

물체측으로부터 반사 부재를 포함하는 제1렌즈군과, 변배시 상면에 대하여 이동하는 제2렌즈군과, 제2렌즈군으로부터 상측으로 이격되어 있으며 상면에 대하여 고정된 조리개를 포함하며, 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈가 개시되어 있다.

<조건식 1>

여기서, L_OS는 물체측의 첫 번째 렌즈면으부터 상기 조리개까지의 거리, L_SI는 상기 조리개로부터 상면까지의 거리, f_W는 광각단에서의 줌 렌즈 전체의 초점거리이다.

Description

초박형 촬상 장치에 적합한 줌 렌즈{Zoom lens for slim imaging device}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다.

도 2는 도 1의 반사광학부재로 사용되는 직각 프리즘을 보인 사시도이다.

도 3a 내지 도 3c는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다.

도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다.

도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...제1렌즈군 13...프리즘(반사광학부재)

13'...직각 프리즘 20...제2렌즈군

30...제3렌즈군 35...조리개

40...제4렌즈군 50...제5렌즈군

본 발명은 줌 렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체촬상소자를 사용하는 촬상 장치에 적합한 줌 렌즈에 관한 것이다.

촬상 장치는, 초소형 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 휴대 전화, 정보 휴대 단말기(PDA)등에 내장 또는 부착되는 카메라의 주된 구성요소이다.

근래에 디지털 카메라의 사용자는 필름 카메라와는 달리 사진을 찍을 일이 있을 때만 소지하고 다니기보다 평소에 항상 소지하고 다닌다. 따라서, 디지털 카메라에 대한 초박형의 요구가 계속해서 존재해 왔다.

카메라에 적용되는 초박형 기술은 대부분, 촬영시에 카메라 밖으로 렌즈를 돌출시키고, 비 사용시는 카메라 몸체 내에 렌즈가 수납되는 소위 침통식이라 불리는 렌즈를 사용하는 것이 주류를 이루고 있다. 그러나 이러한 침통식에서는 사진을 찍기 위해 렌즈를 돌출시키는데 시간이 걸리고 렌즈의 합이 카메라의 두께로 이어지는 문제로 인해 카메라의 두께를 줄이는 것에 한계가 존재한다. 이에 최근에는 프리즘 및 거울을 사용하여 광축을 굴곡시키는 반사광학부재를 포함하는 광학계가 제안되었다. 이러한 반사광학부재를 포함하는 광학계는 광축의 굴곡을 통하여 광학계의 두께를 줄일 수 있는 방법으로 알려져 있다.

미국특허 6,754,446호에는, 정의 굴절력을 가지고 광축을 90도 구부리는 반사면을 포함하는 1렌즈군, 부의 굴절력을 갖고 변배시 1렌즈군으로부터 공기 간격이 가변되는 2렌즈군, 정의 굴절력을 갖고 2렌즈군으로부터 변배시 공기 간격이 가변되는 3렌즈군, 정의 굴절력을 가지고 3렌즈군으로부터 변배시 공기 간격이 가변되는 4렌즈군, 그리고 변배시 공기 간격이 가변되는 5렌즈군으로 이루어진 줌 렌즈가 개시되어 있다.

또한, 미국특허 6,104,432호에는, 총 4렌즈군으로 이루어지고 1군은 고정되며 적어도 2군이 변배시 공기 간격이 가변되며, 1군은 적어도 하나의 부렌즈와 정렌즈를 구비하고 그 사이에 반사광학부재를 포함하는 줌 렌즈가 개시되어 있다.

반사광학부재를 사용한 줌 렌즈는 프리즘 등의 광학부재의 크기를 소형화함으로써 더 한층의 초박형을 이루어낼 수 있다. 그러나 상기 미국특허 6,754,446호나 미국특허 6,104,432호를 살펴보면, 반사광학부재를 사용하여 줌 렌즈를 구성하였지만, 프리즘 등의 반사광학부재의 크기를 충분히 작게 하지 않고 전장이 길어, 초박형의 촬상장치를 구성하기 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 초박형의 촬상장치를 구현할 수 있도록, 고체촬상소자의 유효 크기와 주변광량비를 고려하여 프리즘의 크기를 최대한 소형화하고, 적절한 위치에 조리개를 배치하는 방법을 선택하여, 광학 성능의 손상 없이 두께가 얇고 길이가 짧도록 된 줌 렌즈를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 반사 부재를 포함하는 제1렌즈군과; 변배시 상면에 대하여 이동하는 제2렌즈군과; 상기 제2렌즈군으로부터 상측으로 이격되어 있으며 상면에 대하여 고정된 조리개;를 포함하며, 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

<조건식 1>

상기 반사광학부재는 프리즘이고, 다음의 조건식 2를 만족하는 것이 보다 바람직하다.

<조건식 2>

여기서, tp는 프리즘의 두께이다.

물체측으로부터 정의 굴절력을 가지는 상기 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 상기 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 구비할 수 있다.

상기 제3렌즈군은, 상기 조리개와 함께 군을 이루며, 상기 상면에 대하여 상기 조리개와 함께 고정된 것이 바람직하다.

상기 제4렌즈군은, 변배시 발생하는 초점위치의 보정을 담당한다.

상기 제4렌즈군은 물체측으로부터 적어도 한 면의 비구면을 포함하고 정의 굴절력을 갖는 렌즈와 접합렌즈의 총 3매의 렌즈로 이루어질 수 있다.

상기 제5렌즈군은 물체 거리에 따른 상면 이동의 보정을 담당한다.

광각단에서 망원단으로 변배시, 상기 제2 및 제3렌즈군은 각각 상기 조리개쪽으로 이동할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 줌 렌즈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

반사광학부재를 포함하고 조리개가 상면에 대하여 고정된 줌 렌즈에서 조리개의 위치는 광학성능과 줌 렌즈의 소형화와 밀접한 관계를 갖는다.

높이와 두께가 같은 직각프리즘을 사용하는 줌 렌즈에서 줌 렌즈의 두께를 얇게 하기 위해서는, 프리즘의 첫번째 면을 통과하는 광선을 제한하여 높이를 줄여야 가능해 진다.

따라서, 줌 렌즈의 두께와 직결되는 프리즘의 두께를 얇게 하기 위한 방법으로, 상면의 중심으로 들어가는 광속과 주변으로 들어가는 광속의 프리즘 면에서의 높이 차를 줄이는 것이 있는데, 이렇게 하기 위해서는 고정되어있는 조리개의 위치를 물체측으로 최대한 이동하여야 한다.

그러나 물체측 첫번째 렌즈로부터 조리개까지의 거리를 과도하게 줄이게 되면 렌즈의 밝기가 어두워져 동일 밝기를 유지하기 위해서는 조리개의 크기가 커지고 구면수차가 크게 발생되어 광학 성능에 큰 영향을 줄 뿐 아니라 조리개 이후의 렌즈군의 외경이 커져 프리즘의 크기보다 크게 됨으로써 프리즘의 크기를 줄인 효과가 전혀 의미 없게 된다. 따라서, 적절한 크기에서 물체측 첫번째 렌즈로부터 조리개까지의 거리가 결정되어져야 한다.

이러한 사실은 줌 렌즈의 전장을 줄이는데 큰 문제가 된다. 첫번째 렌즈로부터 조리개까지의 거리가 결상 성능과 프리즘의 두께에 관련되어 결정되어지면 이 부분을 크게 줄이는 것은 매우 힘들어지기 때문이다. 따라서, 반사광학부재를 포함하고 조리개가 상면에 대하여 고정된 줌 렌즈의 전장을 줄이기 위해서는 조리개 이후부터 상면까지의 거리를 최대한 줄이는 노력이 필요하다. 이는 조리개 이후 렌즈군을 정렌즈와 접합렌즈로 구성하는 등의 렌즈 형상 선택을 통하여 이 렌즈군의 주요면을 최대한 물체측으로 이동시키는 방법으로 가능하게 된다.

그러나 물체측 첫번째 렌즈면으로부터 조리개까지의 거리를 적절한 크기로 결정한 후, 조리개 이후부터 상면까지의 거리를 과도하게 줄이게 되면 전장을 짧게 하여 소형화를 이루는 것이 가능해지지만, 상면으로 입사하는 광선의 입사각이 매우 커져 결상 성능을 확보하는 것이 어려워지게 되어, 결국 조리개로부터 상면까지의 거리 또한 짧게 하는데 한계가 존재하게 된다.

따라서, 전장이 짧은 줌 렌즈에 있어서 이러한 조리개의 위치는 사실상 조리개의 전 후의 전장의 길이가 비슷한 수준에서 결정되는 것이 소형화와 결상 성능에 있어서 유리하다.

반사광학부재를 포함하는 줌 렌즈에서, 프리즘 등의 반사광학부재는 물체측에 가장 가까이 위치한 부렌즈를 통과하는 모든 광선이 프리즘을 통과하여 프리즘에서 상면측에 위치한 정렌즈로 통과하기 위해서는 충분히 큰 크기를 가져야 한다. 그러나 실제적으로 제일 물체측에 위치한 부렌즈를 통과한 광선이 프리즘에 입사할 때, 프리즘의 상단 부분을 통과하는 광선과 프리즘의 하단을 통과하는 광선의 일부는 고체촬상소자가 4:3 비율의 직사각형을 이루기 때문에 화상에는 영향을 미치지 않는다.

다시 말해, 촬상소자의 짧은 변으로 들어가는 광선이 프리즘을 지나는 높이보다 큰 높이로 프리즘의 하단을 통과하는 광선들은 화상에 영향을 미치지 않는다. 또한, 같은 이유로 프리즘의 상측면을 통과하는 광선중 일부도 화상에는 영향을 미치지 않는다. 추가적으로 짧은 변 측으로 들어가는 광선의 높이보다 프리즘의 높이를 작게 한다면 촬상소자에서의 대각 및 짧은 변 측의 주변 광량이 적어지겠지만 크기를 적절하게 조정한다면 주변 광량의 큰 문제없이 프리즘의 크기를 작게 하여 촬상장치의 소형화를 이루는 것이 가능하게 된다.

종래의 미국특허 6,754,446호나 미국특허 6,104,432호 등에 개시된 반사광학부재를 포함하는 줌 렌즈를 살펴보면, 위에 서술한 반사광학부재를 포함하는 줌 렌즈를 소형화하기 위한 최적의 조건을 벗어나 줌 렌즈의 크기가 두껍고 전장이 길어 초박형의 촬상장치를 구성하지 못하는 단점을 가지고 있다.

하지만, 본 발명에 따른 줌 렌즈에 의하면, 고체촬상소자의 유효 크기와 주변 광량비를 고려하여 프리즘의 크기를 최대한 소형화하고, 적절한 위치에 조리개를 배치하는 방법을 선택하여 광학 성능의 손상 없이 두께가 얇고 길이가 짧은 줌 렌즈를 구현함으로써 초박형의 촬상장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 표 1의 설계 데이터에 따라 설계된 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다. 도 4는 표 3의 설계 데이터에 따라 설계된 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다. 도 6은 표 5의 설계 데이터에 따라 설계된 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 보인 것으로, 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 보여준다. 여기서 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈는 각 설계 데이터 및 그에 따른 렌즈 형상에 일부 차이가 있지만, 동일 개수의 렌즈군을 구비하며, 각 렌즈군에 포함되는 렌즈 개수 또한 동일하므로, 전체적으로 동일 참조부호로 나타내어, 반복적인 설명은 생략한다.

도 1, 도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈는, 물체측(objecti side)으로부터, 반사광학부재 예컨대, 프리즘(13)을 포함하는 제1렌즈군(10)과, 변배시 상면(IMG)에 대하여 이동하는 제2렌즈군(20)과, 이 제2렌즈군(20)으로부터 상측(image side)으로 이격되어 있으며 상면(IMG)에 대하여 고정된 조리개(35)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 상기 조리개(35)를 포함 하는 제3렌즈군(30), 변배시 발생하는 초점위치의 보정을 담당하는 제4렌즈군(40), 물체 거리에 따른 상면 이동의 보정을 담당하는 제5렌즈군(50)을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 줌 렌즈 광학계는, 물체측으로부터 차례로, 제1렌즈군(10), 제2렌즈군(20), 제3렌즈군(30), 제4렌즈군(40), 제5렌즈군(50) 순서로 배치된다.

한편, 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 프리즘(13)을 포함하는 제1렌즈군(10)과, 상면(IMG)에 대해 고정되어 있는 조리개(35)가 다음의 수학식 1의 조건식을 만족하도록 형성된다.

여기서, L_OS는 물체측의 첫 번째 렌즈면(즉, 제1렌즈군(10)의 물체측 첫 번째 렌즈(11)의 첫 번째 면(S1))으부터 상기 조리개(35)까지의 거리, L_SI는 상기 조리개(35)로부터 상면(IMG)까지의 거리, f_W는 광각단에서의 줌 렌즈 전체의 초점거리이다.

줌 렌즈의 광각단의 초점거리는 일정한 범위의 화각을 가지기 위하여 CCD등의 촬상소자의 높이, 즉 상면(IMG)의 높이에 따라 결정된다. 때문에 초점거리에 따라 광학계의 크기가 결정된다 할 수 있는데, 수학식 1의 조건식은 이러한 줌 렌즈 광학계의 크기에 대한 물체측 첫 번째 렌즈면(S1)으로부터 조리개(35), 조리개(35)로부터 상면(IMG)까지의 거리의 비를 정의한다.

전장이 짧은 줌 렌즈를 구성하는데 있어서 조리개(35)의 위치는 매우 중요한 요소가 된다. 전체 줌 렌즈에서 조리개(35)의 위치가 물체측으로 과도하게 이동하게 되면 프리즘(13)의 크기를 줄여 두께의 소형화를 이루는 것은 가능해지지만 렌즈의 밝기가 어두워져 동일 밝기를 유지하기 위해서는 조리개(35)의 크기가 커지고 구면수차가 크게 발생되어 결상 성능에 큰 영향을 줄 뿐 아니라, 조리개(35) 이후의 렌즈군의 외경이 커져 프리즘(13)의 크기보다 크게 됨으로써 프리즘()31의 크기를 줄인 효과가 전혀 의미 없게 되어진다.

또한 조리개(35)의 위치가 상측으로 과도하게 이동하게 되면 렌즈 밝기를 확보하고 광학 성능을 확보하는 데는 유리하지만 프리즘(13)으로 들어오는 광속폭이 커져 적절한 주변광량을 유지하기 위해서는 프리즘의 크기가 커져 두께가 얇은 줌 렌즈를 구성하는 것이 힘들어진다.

수학식 1의 조건식은, 이러한 전장이 짧은 줌 렌즈를 구성할 수 있는 상한치와 하한치를 나타낸다. 수학식 1에서의 상한치보다 크게 되면 조리개(35)의 위치가 물체측 혹은 상측으로 치우치게 되거나 짧지 않은 전장을 가지게 되어, 전장이 짧은 줌 렌즈를 구성하는 것이 힘들게 된다. 역으로 수학식 1에서의 하한치보다 작게되면 소형화를 이루는 것은 가능해지지만 상측으로 들어가는 광선의 출사각이 매우 커져, 촬상소자에 결상하는데 큰 문제점을 가지게 된다.

한편, 상기 제1렌즈군(10)은 반사광학부재로서 프리즘(13) 보다 바람직하게는, 도 2에 보여진 바와 같은 직각 프리즘(13')을 포함하고, 본 발명에 따른 줌 렌즈는 다음의 수학식 2의 조건식을 더 만족하도록 형성된 것이 바람직하다. 상기 직 각 프리즘은 물체측으로부터 입사되는 광이 경로를 90도 꺾어준다.

여기서, tp는 프리즘(13)의 두께로, 프리즘(13)의 물체측 첫 번째 면과, 마지막 면 사이의 광축상의 거리를 나타낸다.

수학식 2의 조건식은 광각단의 초점거리와 프리즘(13)의 두께의 비를 정의한 것으로, 줌 렌즈를 소형화할 수 있는 광각단의 초점거리와 프리즘(13)의 두께의 비의 범위를 나타낸다. 수학식 2의 상한치를 초과하게 되면 광학계의 크기에 비하여 프리즘(13)의 두께가 커져 효과적인 소형화에 위배되며, 역으로 수학식 2의 하한치보다 작게 되면 상면(IMG)에서의 중심대비 대각측 및 단변측의 광량이 충분히 확보되지 않아 충분한 광학 성능을 얻을 수 없게 된다.

본 발명에 따른 줌 렌즈는, 상기 수학식 1을 만족하도록 형성된다. 이에 부가하여, 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 수학식 2의 조건식을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. 수학식 1을 만족하는 경우, 전장이 짧은 줌 렌즈를 구성할 수 있어 초박형의 촬상장치를 구성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 수학식 1 및 수학식 2를 동시에 만족하는 경우, 전장이 짧을 뿐만 아니라 소형화를 달성할 수 있는 줌 렌즈를 구성할 수 있다.

한편, 상기 제1렌즈군(10)은 정의 굴절력, 상기 제2렌즈군(20)은 부의 굴절력, 상기 제3렌즈군(30)은 정의 굴절력, 상기 제4렌즈군(40)은 정의 굴절력, 상기 제5렌즈군(50)은 정의 굴절력을 갖도록 구성된다.

상기 제1렌즈군(10)은 두매의 렌즈(11)(15)와 그 사이의 프리즘(13)으로 이루어지며, 정의 굴절력을 갖도록 구성된다. 후술하는 실시예에 따른 설계 데이터에서는, 상기 제1렌즈군(10)에 있어서, 물체측으로부터 첫 번째 위치된 렌즈(11)가 메니스커스 렌즈, 프리즘(13) 다음에 위치된 렌즈(15)는 양면(S5)(S6)이 모두 비구면(ASP)으로 형성된 예를 보여준다.

상기 제2렌즈군(20)은, 변배시 상면(IMG)에 대해 이동하여 변배 작용을 하는 것으로, 물체측으로부터 1매의 렌즈(21)와 접합 렌즈(23)로 이루어져, 총 3매의 렌즈로 이루어지며, 부의 굴절력을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈군(20)은 광각단에서 망원단으로 변배시, 상면(IMG)에 가까워지는 쪽 즉, 상기 조리개(35)쪽으로 이동한다. 이에 의해, 제2렌즈군(20)은 광각단에서 망원단쪽으로 변배시 제3렌즈군(30)쪽으로 이동한다.

상기 제3렌즈군(30)은, 일 매의 렌즈(31)와 조리개(35)로 이루어질 수 있다. 후술하는 실시예들에 따른 설계 데이터에서는, 제3렌즈군(30)의 렌즈(31)의 물체측을 향하는 일면(S12)이 비구면(ASP)으로 형성된 예를 보여준다. 상기 제3렌즈군(30)의 렌즈(31)는 조리개(35)와 함께 상면(IMG)에 대해 고정되어 있다. 즉, 제3렌즈군(30)과 상면(IMG) 사이의 간격은 일정하게 유지된다.

상기 제4렌즈군(40)은 변배시 발생하는 초점위치의 보정을 담당하는 것으로, 광각단에서 망원단으로 변배시, 상면(IMG)에서 멀어지는 쪽으로 이동한다. 즉, 제4렌즈군(40)은 광각단에서 망원단쪽으로 변배시 제3렌즈군(30)쪽으로 이동한다. 이 에 의해, 광각단에서 망원단쪽으로 변배시, 제2 및 제4렌즈군(20)(40)은 서로 가까워지는 쪽으로 이동한다. 즉, 제2 및 제4렌즈군(20)(40)은 상면(IMG)에 대해 이동되며 광각단에서 망원단으로 변배 가능하게 되어 있다.

상기 제4렌즈군(40)은, 물체측으로부터 순서로 적어도 한 면의 비구면(ASP)을 포함하여 정의 굴절력을 갖는 렌즈(41)와 접합렌즈(45)의 총 3매의 렌즈로 이루어질 수 있다. 후술하는 실시예들에 따른 설계 데이터에서는, 제4렌즈군(40)에서, 정의 굴절력을 갖는 렌즈(41)의 상측을 향하는 렌즈면(S16)이 비구면으로 형성된 예를 보여준다.

상기 제5렌즈군(50)은 물체 거리에 따른 상면 이동의 보정을 담당하는 것으로, 1매의 렌즈(51)로 구성될 수 있다. 후술하는 제1 및 제3실시예들에 따른 설계 데이터에서는 제5렌즈군(50)에서, 렌즈(51)의 물체측을 향하는 일 렌즈면(S20)이 비구면(ASP)으로 형성된 예를 보여준다. 후술하는 제2실시예에 따른 설계 데이터에서는 제5렌즈군(50)에서, 렌즈(51)의 상측을 향하는 일 렌즈면(S21)이 비구면(ASP)으로 형성된 예를 보여준다.

이하에서는, 초박형 및 소형화를 구현하기 위한 본 발명에 따른 줌 렌즈의 다양한 실시예들의 구체적인 렌즈 데이터들을 기술한다.

이하의 실시예들에 따른 설계 데이터를 나타내는 표 1, 표 3, 표 5에서 STO는 조리개(35)를 나타내며, D1,D2,D3,D4는 렌즈군간 가변거리를 나타낸다.

표 1은 도 1에 보여진 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 설계 데이터를 보여준다. 표 1은 줌 렌즈 전체 계의 합성 초점거리(f)를 8.50 ∼ 11.98 ∼ 23.85 으로 하고, F 넘버(Fno)를 3.61 ∼ 4.34 ∼ 4.45로 하고, 화각 ω에 대해 2ω를 57.8 ∼ 33.92 ∼ 20.96이 되도록 설계한 것이다.

표 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈에서의 렌즈군간 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 나타낸 것이다.

도 3a 내지 도 3c에서, 종 방향 구면수차는 다양한 파장의 광에 대해 나타내었다. 즉, 0.25상면, 0.50상면, 0.75상면, 1.00상면 각각에 대하여 파장이 486.1300nm, 546.0700nm, 656.2800nm인 광에 대한 수차를 나타내었다. 상면 만곡(astigmatic field curvature)은, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)으로 나타내었다. 왜곡은 퍼센트 왜곡(percent distortion)으로 나타내었다.

표 3은 도 4에 보여진 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 설계 데이터를 보여준다. 표 3은 줌 렌즈 전체 계의 합성 초점거리(f)를 8.50 ∼ 14.54 ∼ 24.20으로 하고, F 넘버(Fno)를 3.70 ∼ 4.34 ∼ 4.68로 하고, 화각 ω에 대해 2ω를 57.26 ∼ 33.92 ∼ 20.64이 되도록 설계한 것이다.

표 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈에서의 렌즈군간 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 나타낸 것이다.

표 5는 도 6에 보여진 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 설계 데이터를 보여준다. 표 5는 줌 렌즈 전체 계의 합성 초점거리(f)를 6.80 ∼ 11.53 ∼ 19.04로 하고, F 넘버(Fno)를 3.60 ∼ 4.18 ∼ 4.43로 하고, 화각 ω에 대해 2ω를 57.74 ∼ 34.34 ∼ 21.00이 되도록 설계한 것이다.

표 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈에서의 렌즈군간 가변 거리(D1)(D2)(D3)(D4)의 예를 광각단, 중간단, 망원단에서 각각 나타낸 것이다.

상기한 제1 내지 제3실시예어서, 비구면(ASP)은 수학식 3의 비구면식을 만족한다.

여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리, K는 코닉 상수(conic constant), A,B,C,D는 비구면 계수, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.

또한, 상기한 제1 내지 제3실시예에 있어서, 수학식 1 및 2의 값들은 표 7에 나타낸 바와 같다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 초소형 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라, 휴대 전화, 정보 휴대 단말기(PDA) 등에 내장 또는 부착되는 카메라 등에 적합한 초박형 촬상 장치의 줌 렌즈로 사용될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 고체촬상소자의 유효 크기와 주변광량비를 고려하여 프리즘의 크기를 최대한 소형화하고, 적절한 위치에 조리개를 배치하는 방법을 선택하여, 광학 성능의 손상 없이 두께가 얇고 길이가 짧도록 된 줌 렌즈를 구성할 수 있으므로, 이러한 본 발명의 줌 렌즈를 적용하여 초박형의 촬상장치를 실현할 수 있다.

Claims

물체측으로부터 반사 부재를 포함하는 제1렌즈군과; 변배시 상면에 대하여 이동하는 제2렌즈군과; 상기 제2렌즈군으로부터 상측으로 이격되어 있으며 상면에 대하여 고정된 조리개;를 포함하며, 다음의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.

<조건식 1>

여기서, L_OS는 물체측의 첫 번째 렌즈면으부터 상기 조리개까지의 거리, L_SI는 상기 조리개로부터 상면까지의 거리, f_W는 광각단에서의 줌 렌즈 전체의 초점거리이다.
제1항에 있어서, 상기 반사광학부재는 프리즘이고, 다음의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.

<조건식 2>

여기서, tp는 프리즘의 두께이다.
제1항 또는 제2항에 있어서, 물체측으로부터 정의 굴절력을 가지는 상기 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 상기 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을 구비하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제3항에 있어서, 상기 제3렌즈군은, 상기 조리개와 함께 군을 이루며, 상기 상면에 대하여 상기 조리개와 함께 고정된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제3항에 있어서, 상기 제4렌즈군은, 변배시 발생하는 초점위치의 보정을 담당하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제5항에 있어서, 상기 제4렌즈군은 물체측으로부터 적어도 한 면의 비구면을 포함하고 정의 굴절력을 갖는 렌즈와 접합렌즈의 총 3매의 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제3항에 있어서, 상기 제5렌즈군은 물체 거리에 따른 상면 이동의 보정을 담당하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제3항에 있어서, 광각단에서 망원단으로 변배시, 상기 제2 및 제3렌즈군은 각각 상기 조리개쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.