KR100745509B1 - 광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라 - Google Patents

광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라 Download PDF

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Abstract

광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라가 개시되어 있다.
개시된 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 제1렌즈군, 부의 제2렌즈군, 정의 제3렌즈군, 부의 제4렌즈군, 정의 제5렌즈군을 포함하고, 광각단으로부터 망원단으로 주밍 시에, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 커지고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군의 간격은 넓어지도록, 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 줌 렌즈는 정, 부, 정, 부, 정의 5군 타입으로 광각 및 고변배 줌을 실현한다.

Description

광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라{Zoom lens having wide angle and high zooming ratio and camera employing the same}
도 1은 일본공개특허공보 2001-350,093호에 개시된 줌 렌즈를 나타낸 것이다.
도 2(a)(b)(c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 중간단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 배율 색수차(lateral color)를 나타낸 것이다.
도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 6a는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수 차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 중간단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 배율 색수차(lateral color)를 나타낸 것이다.
도 8(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것이다.
도 9a는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 광각단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 9b는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 중간단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 9c는 본 발명의 제3실시예에 따른 고배율 줌 렌즈의 망원단에서 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 광각 및 고배율 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 배율 색수차(lateral color)를 나타낸 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
10-1,10-2,10-3...제1렌즈군, 20-1,20-2,20-3...제2렌즈군
30-1,30-2,30-3...제3렌즈군, 40-1,40-2,40-3...제4렌즈군
50-1,50-2,50-3...제5렌즈군
본 발명은 광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라에 관한 것이다.
최근 들어 촬영기기로서 디지털 카메라(DSC)가 널리 보급 되어 있다. 디지털 카메라에는 광각측 반화각이 29도에서 32도이고, 변배비가 3배 정도인 부, 정, 정의 3군 줌 렌즈가 많이 사용되고 있다. 이러한 3군 줌 렌즈는 렌즈 지름 혹은 전체 길이의 소형화 등의 이유로 많이 사용되고 있다. 한편, 35mm 필름을 이용하는 은염의 일안 반사 카메라에서는 소위 표준 줌의 고기능화가 이루어지고, 광각측 초점거리도 반화각 37도 정도에서 28mm 부터 반화각 42도 정도에서 24mm로 광각화가 도모되고 있다. 또한, 변배비도 28mm부터 200mm의 약7배로부터 24mm부터 200mm의 약8배로 고변배화가 진행되고 있다.
이에 대해 디지털 카메라에서도 광각 및 고변배화를 달성하기 위해 제1군을 정렌즈로 하고, 자유도를 높이기 위해 렌즈군을 5군까지 늘린 정, 부, 정, 부, 정의 5군 타입이 제안되고 있다.
도 1은 일본공개특허공보 2001-350,093호에 개시된 5군 타입의 줌 렌즈를 나타낸 것이다.
상기 줌 렌즈는 물체측으로부터, 정파워의 제1렌즈군(Gr1), 부파워의 제2렌즈군(Gr2), 정파워의 제3렌즈군(Gr3), 부파워의 제4렌즈군(Gr4), 정파워의 제5렌즈 군(Gr5)를 포함한다. 이 줌 렌즈는 변배비가 7로부터 10배로 고변배인 한편, 광각측의 최대 반화각이 약38도로 비교적 광각이지만 광각화가 충분히 이루어지고 있지는 않다.
또한, 일본공개특허공보 2003-255,228호에 개시된 5군 줌 렌즈도 광각 및 고변배를 목적으로, 변배비가 5에서 10배로 고변배를 구현하고 있다. 하지만, 최대 광각을 구현한 실시예에에서는 광각측 반화각이 약39도로 광각인 반면 변배비가 대략 5배로 비교적 작아, 광각 및 고변배비를 모두 만족시키지는 못하고 있다. 또한, 일본공개특허공보 2003-287,681호에 개시된 줌 렌즈도 변배비가 10배로 고변배이지만 광각측의 반화각이 약32도로 광각화가 불충분하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 광각과 고변배를 동시에 만족시키는 줌 렌즈를 제공하는 것을 목적을 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 제1렌즈군, 부의 제2렌즈군, 정의 제3렌즈군, 부의 제4렌즈군, 정의 제5렌즈군을 포함하고, 광각단으로부터 망원단으로 주밍 시에, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 커지고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군의 간격은 넓어지도록, 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하며, 상기 제4렌즈군이 물체측으로부터 정의 렌즈와 부의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제4렌즈군의 정의 렌즈는 물체 측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈로 구성될 수 있다.
상기 정의 렌즈와 부의 렌즈는 공기 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 제1렌즈군, 부의 제2렌즈군, 정의 제3렌즈군, 부의 제4렌즈군, 정의 제5렌즈군을 포함하고, 광각단으로부터 망원단으로 주밍 시에, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 커지고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군의 간격은 넓어지도록, 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하며, 제5렌즈군은 하나의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제4렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 배열된 것으로, 물체 측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈와, 상기 메니스커스 렌즈와 공기 간격을 두고 배치한 부의 렌즈로 구성될 수 있다.
상기 제2렌즈군은 다음을 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식>
Figure 112005057874314-pat00001
여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이고, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제4렌즈군은 다음을 만족하는 것이 바람직하다.
<조건식>
Figure 112005057874314-pat00002
여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이고, f4는 제4렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 광각 및 고변배 줌 렌즈 및 이를 채용한 카메라에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 줌 렌즈는 도 2를 참조하면 물체측으로부터 순서대로 배치된 정의 제1렌즈군(10-1), 부의 제2렌즈군(20-1), 정의 제3렌즈군(30-1), 부의 제4렌즈군(40-1), 정의 제5렌즈군(50-1)을 포함한다. 그리고, 광각단으로부터 망원단으로의 주밍시에 제1렌즈군(10-1)과 제2렌즈군(20-1)의 간격은 넓어지고, 제2렌즈군(20-1)과 제3렌즈군(30-1)의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군(30-1)과 제4렌즈군(40-1)의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군(40-1)과 제5렌즈군(50-1)의 간격은 넓어져, 각 렌즈군이 이동하는 구성으로 되어 있다. 여기서, 부와 정은 각각 부의 파워(굴절력) 및 정의 파워를 나타낸다.
한편, 고변배화를 위해서는 제1렌즈군(10-1)이 정의 파워(굴절력)를 가지도록 하며, 제1렌즈군과 제2렌즈군과의 간격이 넓어지도록 하는 것이 좋다. 또한, 광각화와 고변배화에 의해 발생되는 수차를 억제하기 위해 전체 줌렌즈를 5군으로 구성하여 자유도를 높인다. 구체적으로는 광각화에 따라 악화되는 상면만곡을 보정하기 위해 정의 제3렌즈군(30-1)과 부의 제4렌즈군(40-1)의 간격이 넓어지도록 하고 있다. 또 제2렌즈군(20-1)의 뒤에서 마스터 렌즈군을 구성하는 제3렌즈군(30-1)을 정의 파워를 가지도록 하고, 제4렌즈군(40-1)을 부의 파워를 가지도록 구성한다. 그럼으로써, 마스터 렌즈군이 수차 보정을 위해 비교적 렌즈 매수가 많아지고, 커지기 쉬운 것을 억제하여 전체 길이를 억제하여 소형화도 하고 있다. 또한, CCD와 같은 촬상 소자를 사용할 때 촬상면의 미세한 구조에 의해 촬상면에 비스듬하게 빛이 입사하면 게라레(또는 비네팅;vignetting)가 발생하기 때문에 가능한 한 수직에 가깝게 입사시키는 것이 좋다. 게라레는 광학계의 텔레센트릭 각도와 촬상소자의 마이크로렌즈의 조합이 서로 맞지 않을 때 설계된 광학계의 광로가 광학 기구물에 의해 차단되어 CCD에 입사하지 못하기 때문에 발생된다. 여기서, 게라레의 발생을 억제하기 위해 촬상면으로의 입사 각도를 컨트롤하기 위해 제5렌즈군(50-1)을 이동시키는 것이 바람직하다.
상기 제2렌즈군(20-1)의 파워는 다음의 수학식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112005057874314-pat00003
여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 각각 나타낸다. 상기 제2렌즈군(20-1)은 강한 부의 파워를 가지고 주로 변배 작용을 하지만 상기 수학식 1의 상한을 넘어 제2렌즈군의 부의 파워가 약해지면 변배비를 달성하기 위한 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격 변화가 너무 커지고, 망원단에서 의 렌즈 전계의 크기가 너무 커지기 때문에 경통 구성이 곤란하다. 또한, 광각단에서는 제1렌즈군(10-1)과 제2렌즈군(10-2)이 가까워져 광각화를 달성하기 위해서는 후초점 타입(retro focus type)을 구성하지만, 파워가 약해지면 후초점의 구성이 약해지고 상면 앞에 필터 등을 배치할 공간을 확보할 수 없게 된다. 한편, 수학식 1의 하한값을 넘어 부의 파워가 너무 강해지면 렌즈 전계의 페쯔발화를 확보할 수 없게 되고, 또 정의 구면 수차가 발생해 전계의 구면 수차가 과잉되게 보정된다.
　제3렌즈군(30-1)은 물체측으로부터 순차적으로, 비구면을 가지는 양볼록 렌즈, 상측에 강한 볼록면을 가진 정렌즈와 부의 메니스커스 렌즈와의 접합 렌즈로 구성되고, 제4렌즈군(40-1)은 물체측으로부터 순차적으로, 물체측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈와 이 메니스커스 렌즈와 공기 간격을 두고 배치한 부의 렌즈로 구성되어 있다.
다음, 제4렌즈군(40-1)은 다음의 수학식 2를 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112005057874314-pat00004
여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를, f4는 제4렌즈군의 초점거리를 각각 나타낸다. 상기 수학식 2는 제4 렌즈군(40-1)의 파워를 규정하는 것으로, 수학식 2의 상한값을 넘어 제4 렌즈군의 부의 파워가 약해지면 망원 타입을 형성해 전장을 작게 하는 효과가 약해져 전장이 커진다. 수학식 2의 하한값보다 작은 값을 가지는 경우 제4 렌즈군의 부의 파워가 커져 망원 타입이 너무 강해지고 편심 등의 제조 오차 감도가 높아져 제조가 곤란해진다.
또한, 상기 제3 렌즈군(30-1)과 제4 렌즈군(40-1) 중 정의 렌즈는 다음의 수학식 3을 만족한다.
1.49 < N3 ,4 gp < 1.53
70 < V3 ,4 gp < 80
여기서, N3 ,4 gp는 제3 렌즈군과 제4 렌즈군 중 정렌즈의 d-Line에 있어서의 굴절률을 나타내고, V3,4gp는 제3 렌즈군과 제4 렌즈군 중 정렌즈의 d-Line에 있어서의 아베수를 나타낸다.
상기 제2 렌즈군이 비교적 강한 부의 파워를 가진 큰 부의 페쯔발 합(Petzval sum)을 가지도록 하기 위한 렌즈 전계로서 페쯔발 합이 적절히 유지하도록 할 필요가 있다. 페쯔발 합은 각 면의 파워에 대한 굴절률의 비의 합을 나타내는 것으로, 상면만곡의 양을 3차적으로 전개할 때 나오는 값이다. 페쯔발 합이 크다는 것은 상면만곡이 크다는 것을 의미한다. 페쯔발 합이 적절히 유지되도록 하기 위해 수학식 3의 상한을 넘지 않도록 렌즈 재료를 선택해 정의 페쯔발 합을 크게 한다. 수학식 3의 상한을 넘으면 정의 페쯔발 합(Petzval sum)이 작아지고, 하한을 넘으면 정의 페쯔발 합이 커져 전계의 페쯔발화를 적절히 유지할 수 없다. 또한, 수학식 4는 상기 수학식 3의 조건과 협동하여 색수차를 제거하기 위한 재료 선정의 조건이 된다.
상기 수학식 4에 따른 범위의 재료를 선택해 전계의 색수차를 전역에서 적절히 유지하고 있다. 수학식 4와 같이 큰 아베수의 재료로서 고굴절률을 가지는 것은 통상의 광학 재료에서는 찾아보기 어렵기 때문에 수학식 3의 상한을 넘으면 수학식 4를 만족하도록 재료를 선택할 수 없다. 또한, 수학식 4의 하한을 넘으면 전계의 색수차를 줌 전역에 걸쳐서 적절히 유지할 수 할 수 없다. 수학식 4의 상한을 넘으면 색수차를 제거하는 데에는 유리하지만 아베수가 큰 광학 재료는 비용이 많이 드는 단점이 있다. 아베수가 큰 광학 재료로 사용되는 특수한 결정이나 유리는 통상 고가의 원재료를 포함하여 비용이 비싸진다.
다음, 제4 렌즈군의 광학 재료는 수학식 3, 4와 함께, 다음의 수학식 5를 만족시키도록 선택하는 것이 바람직하다.
Figure 112005057874314-pat00005
여기서, V4gp는 제4 렌즈군 중에 정의 렌즈의 아베수를 나타내고, V4gn은 제4 렌즈군 중의 부의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
통상 줌 렌즈에서는 각 렌즈군을 단독으로 색보정 하는 세퍼레이트 아크로마티즘이 행해진다. 그러나 본 발명에서는 수학식 3 및 4와 같이 제3 및 제4 렌즈군이 합쳐져서 색수차를 제거하도록 광학 재료가 선택되므로 제4 렌즈군은 부의 렌즈군이지만 수학식 5처럼 정의 렌즈에 아베수가 큰 재료를, 부의 렌즈에 아베수가 작 은 재료를 선택하고 있다. 수학식 5의 상한을 넘으면 통상의 광학 재료 범위에서 선택하는 것이 곤란해지고 특수한 재료를 사용하면 제조 비용이 고가로 되거나 제조가 곤란하게 된다. 또한, 제3 및 제4 렌즈군 전체에서의 색수차 제거 밸런스가 나빠지고 줌 전역에서 색수차를 적절히 조절하는 것이 어려워진다. 역으로, 수학식 5의 하한을 넘으면 수학식 3 및 4를 만족시키면서 제3 및 제4 렌즈군의 색수차 제거가 어렵게 된다.
다음은 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내 것으로, 본 발명에 따른 줌 렌즈의 비구면 형상은 광축 방향을 X축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 Y축으로 할 때, 광빔의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉 상수(conic constant)를, A,B,C,D는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
Figure 112005057874314-pat00006
본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 광각 및 고변배를 구현하기 위한 최적화 조건들에 따른 렌즈들을 포함한다.
다음, 본 발명에 따른 줌 렌즈의 여러 가지 실시예들의 구체적인 렌즈 데이 터들을 기술한다.
<실시예 1>
이하, f는 렌즈 전체 계의 합성초점거리를, Fno는 F 넘버를, ω는 반화각을, R은 곡률 반경을, D는 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 각각 나타낸다.
본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈가 도 2에 도시되어 있다. 도 2(a)는 광각단에서의 줌 렌즈를, 도 2(b)는 중간단에서의 줌 렌즈를, 도 2(c)에서는 망원단에서의 줌 렌즈를 각각 나타낸다.
도 2(a)를 참조하면, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 제1 렌즈군(10-1), 제2 렌즈군(20-1), 제3 렌즈군(30-1), 제4 렌즈군(40-1) 및 제5 렌즈군(50-1)이 배치된다. 상기 제1 내지 제 5 렌즈군(10-1)(20-1)(30-1)(40-1)(50-1)은 한 매의 렌즈 또는 복수 개의 렌즈로 구성될 수 있다. 도면부호 60은 적색 필터를 나타낸다.
제1 렌즈군(10-1)은 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 렌즈(11)(12)(13)를 포함하고, 제2 렌즈군(20-1)은 제4, 제5, 제6, 제7, 제8 렌즈(21)(22)(23)(24)(25)를 포함하여 구성될 수 있다. 제3 렌즈군(30-1)은 비구면을 가지는 양볼록 렌즈(31), 상측에 강한 볼록면을 가진 정렌즈(32)와 부의 메니스커스 렌즈(33)의 접합 렌즈로 구성되며, 제4 렌즈군(40-1)은 물체측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈(41)와, 상기 메니스커스 렌즈(41)와 공기 간격을 두고 배치된 부렌즈(42)로 구성되며, 제5렌즈군(50-1)은 제9 및 제10 렌즈(51)(52)로 구성될 수 있다.
여기서, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 렌즈군을 이동시켜 변배를 행하고, 광각 단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격은 넓어지고 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군 사이의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군 사이의 간격은 넓어진다.
상기 제2렌즈군(20-1)과 제3렌즈군(30-1) 사이에 조리개(ST)가 배치되고, 이 조리개(ST)는 제3렌즈군(30-1)과 함께 연동된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈의 구체적인 렌즈 데이터를 나타내면 다음과 같다.
면번호 반경(R) 두께(D) 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
S1 51.081 1.00 1.84666 23.8
S2 36.445 3.96 1.48749 70.2
S3 175.805 0.10
S4 40.466 3.50 1.49700 81.5
S5 219.467 D5(가변)
S6 300.000 1.30 1.80500 40.7
S7 7.228 4.80
S8 -9.396 2.40 1.84666 23.8
S9 -7.756 1.00 1.80400 46.6
S10 -12.198 0.10
S11 -27.523 1.96 1.84666 23.8
S12 -13.008 0.41
S13 -10.143 0.90 1.83481 42.7
S14 -35.660 D14(가변)
ST 무한대 0.80
S16 9.069 4.00 1.52540 70.4
S17 -13.504 0.24
S18 -82.070 2.54 1.49700 81.5
S19 -9.464 1.05 1.84666 23.8
S20 -12.363 D20(가변)
S21 -22.552 3.17 1.48749 70.2
S22 -9.481 1.12
S23 -16.805 1.00 1.83824 24.8
S24 12.250 D24(가변)
S25 32.645 2.50 1.48749 70.2
S26 -11.691 0.10
S27 -18.816 1.42 1.83400 37.2
S28 -16.210 D28(가변)
S29 무한대 1.22 1.51680 64.2
S30 무한대 fb
다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
면번호 K A B C D
S6 -1.000 1.52320E-04 -9.99270E-07 3.72510E-09 2.39700E-11
S16 -1.000 -1.49930E-04 -2.07290E-06 -7.37600E-08 0.00000E+00
S17 -1.000 1.53660E-04 -3.06820E-06 -5.45260E-08 0.00000E+00
S23 -1.000 -7.82630E-04 -2.17860E-05 4.27850E-07 0.00000E+00
다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈에서의 초점 거리, F넘버, 반화각, 가변 거리(D5)(D14)(D20)(D24)(D28)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
광각단 중간단 망원단
f 4.14 11.50 32.04
Fno 2.90 3.20 3.93
ω(°) 43.1 17.5 6.6
D5 1.000 13.635 32.628
D14 15.825 4.981 1.000
D20 1.000 2.301 3.448
D24 1.500 7.142 13.240
D28 1.990 2.066 1.000
fb 1.100 1.100 1.100
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 각각 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<실시예 2>
도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것으로, 제1 내지 제 5렌즈군(10-2)(20-2)(30-2)(40-2)(50-2)을 포함하여 구성된다.
면번호 반경(R) 두께(D) 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
S1 49.132 1.00 1.84666 23.8
S2 35.490 4.88 1.48749 70.2
S3 400.839 0.10
S4 43.208 3.16 1.49700 81.5
S5 149.150 가변(D5)
S6 42.056 1.30 1.83481 42.7
S7 7.452 4.11
S8 -21.420 1.25 1.80470 41.0
S9 12.354 2.16
S10 41.815 2.49 1.84666 23.8
S11 -17.511 1.00 1.77250 49.6
S12 -37.436 가변(D12)
ST 무한대 0.80
S14 10.372 3.72 1.52540 70.4
S15 -9.666 0.14
S16 -27.271 4.50 1.49700 81.5
S17 -6.583 1.28 1.84666 23.8
S18 -8.507 가변(D18)
S19 -9.788 1.47 1.48749 70.2
S20 -7.992 1.37
S21 -17.081 1.00 1.83819 24.8
S22 12.320 가변(D22)
S23 17.694 2.94 1.51680 64.2
S24 -14.846 가변(D24)
S25 무한대 1.22 1.51680 64.2
S26 무한대 fb
다음은 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
면번호 K A B C D
S9 -1.000 -1.04756E-04 2.07057E-07 7.42278E-08 -1.3178OE-09
S14 -1.000 -2.81949E-04 -6.23993E-06 -1.10578E-07 0.00000E+00
S15 -1.000 1.15469E-04 -6.14473E-06 0.00000E+00 0.00000E+00
S21 -1.000 -7.05040E-04 -1.12680E-05 -2.92203E-07 0.00000E+00
다음은 제2실시예에 따른 줌 렌즈에서의 가변 거리(D5)(D14)(D20)(D24)(D28)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
광각단 중간단 망원단
f 4.14 11.50 32.05
Fno 2.90 3.71 3.93
ω(°) 43.0 17.5 6.5
D5 1.000 13.590 31.909
D12 16.499 4.981 1.000
D18 1.002 1.642 2.192
D22 1.510 8.470 16.406
D24 2.495 2.737 0.984
fb 1.100 1.100 1.100
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<실시예 3>
도 8(a)(b)(c)는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구성도를 나타낸 것으로, 제1 내지 제5 렌즈군(10-3)(20-3)(30-3)(40-3)(50-3)을 포함하여 구성된다.
면번호 반경(R) 두께(D) 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
S1 50.026 1.00 1.84666 23.8
S2 35.916 4.99 1.48749 70.2
S3 611.936 0.10
S4 40.655 3.03 1.49700 81.5
S5 104.083 가변(D5)
S6 84.311 1.30 1.83481 42.7
S7 8.276 1.56
S8 10.110 1.25 1.80500 40.7
S9 6.685 3.82
S10 -18.173 2.62 1.84666 23.8
S11 -7.553 1.37 1.77250 49.6
S12 -35.161 가변(D12)
ST 무한대 0.80
S14 8.991 4.00 1.52540 70.4
S15 -19.349 0.10
S16 40.392 3.04 1.49700 81.5
S17 -9.908 2.17 1.84666 23.8
S18 -13.073 가변(D18)
S19 -21.337 2.36 1.48749 70.2
S20 -9.221 1.03
S21 -7.233 1.00 1.83824 24.8
S22 300.000 가변(D22)
S23 19.995 2.58 1.51680 64.2
S24 -17.691 가변(D24)
S25 무한대 1.22 1.51680 64.2
S26 무한대 fb
다음은 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
면번호 K A B C D
S8 -1.000 2.64228E-04 1.57731E-06 2.09852E-08 5.19983E-10
S14 -1.000 -7.46522E-05 -7.92592E-06 3.71638E-07 -7.59090E-09
S15 -1.000 4.30120E-05 -7.15992E-06 3.98935E-07 -8.02881E-09
S22 -1.000 4.57512E-04 -3.78260E-06 1.56296E-06 -7.95595E-08
다음은 제3실시예에 따른 줌 렌즈에서의 초점 거리, F넘버, 반화각, 가변 거리(D5)(D14)(D20)(D24)(D28)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
광각단 중간단 망원단
f 4.14 11.50 32.04
Fno 2.90 3.20 3.93
ω(°) 43.1 17.5 6.5
D5 1.000 14.186 33.130
D12 16.819 5.475 2.066
D18 1.000 1.790 2.535
D22 1.500 6.752 15.163
D24 2.332 3.814 1.757
fb 1.100 1.100 1.100
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 각각 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
상기 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 줌 렌즈는 상기 수학식 1 내지 5에 따른 조건을 만족하며, 이를 표로 정리하면 다음과 같다.
수학식 제1실시예 제2실시예 제3실시예
Figure 112005057874314-pat00007
 -0.627 -0.575 -0.613
fω 4.140 4.141 4.140
f2 -6.608 -7.196 -6.754
Figure 112005057874314-pat00008
 -0.364 -0.446 -0.361
f4 -11.361 -9.280 -11.457
1.49 < N3,4gp < 1.53 1.50330 1.50330 1.50330
70 < V3,4gp < 80 74.07 74.07 74.07
Figure 112005057874314-pat00009
 45.45 45.46 45.45
본 발명에 따른 줌 렌즈는 변배비가 대략 8배로 고변배를 가지며, 광각측 반화각이 43도로 화소 피치가 작은 CCD와 같은 촬상 소자에도 충분히 사용가능한 고성능의 소형의 광각 및 고변배 줌 렌즈이다. 특히, 광각측의 반화각이 약 43도에 이르는 초광각인 동시에 변배비가 대략 8배의 고변배 줌이며, 소위 35mm 사진렌즈로 환산해서 24mm부터 200mm까지의 초광각으로부터 망원까지의 상용 초점거리를 1개의 줌렌즈로 구현한다. 또한, 이러한 줌렌즈를 채용하여 고성능의 카메라를 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 줌 렌즈는 정, 부, 정, 부, 정의 5군 타입으로 광각 및 고변배 줌을 실현한다. 광각과 고변배비를 동시에 실현할 때 발생되는 수차를 제3 및 제4 렌즈군을 통해 억제함으로써 고성능의 줌 렌즈를 제공한다.
또한, 본 발명은 광각 및 고변배비의 줌 렌즈를 채용하여 고성능의 비디오, 카메라 등의 촬영기기를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 제1렌즈군, 부의 제2렌즈군, 정의 제3렌즈군, 부의 제4렌즈군, 정의 제5렌즈군을 포함하고, 광각단으로부터 망원단으로 주밍 시에, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 커지고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군의 간격은 넓어지도록, 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하며, 상기 제4렌즈군이 물체측으로부터 정의 렌즈와 부의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  2. 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 정의 제1렌즈군, 부의 제2렌즈군, 정의 제3렌즈군, 부의 제4렌즈군, 정의 제5렌즈군을 포함하고, 광각단으로부터 망원단으로 주밍 시에, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 커지고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 좁아지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 넓어지고, 제4렌즈군과 제5렌즈군의 간격은 넓어지도록, 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하며, 제5렌즈군은 하나의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈군의 정의 렌즈는 물체 측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정의 렌즈와 부의 렌즈는 공기 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 배열된 것으로, 물체 측이 오목한 정의 메니스커스 렌즈와, 상기 메니스커스 렌즈와 공기 간격을 두고 배치한 부의 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
  6. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3렌즈군은,
    물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로, 비구면을 가지는 양볼록 렌즈, 상측에 강한 볼록면을 가진 정렌즈와 부메니스커스 렌즈와의 접합 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  7. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 다음을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112005057874314-pat00010
    여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이고, f2는 제2렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  8. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 다음을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112005057874314-pat00011
    여기서, fw는 광각단에서의 전체 초점거리이고, f4는 제4렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  9. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군과 제4렌즈군은 다음을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    1.49 < N3,4gp < 1.53
    70 < V3,4gp < 80
    여기서, N3,4gp는 제3렌즈군과 제4렌즈군 중의 정렌즈의 d-Line에 있어서의 굴절률을 나타내고, V3,4gp는 제3렌즈군과 제4렌즈군 중의 정렌즈의 d-Line에 있어서의 아베수를 나타낸다.
  10. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 다음을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    <조건식>
    Figure 112005057874314-pat00012
    여기서, V4gp는 제4렌즈군 중의 정렌즈의 아베수를 나타내고, V4gn는 제4렌즈군 중의 부렌즈의 아베수를 나타낸다.
  11. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 따른 줌 렌즈를 포함하는 카메라.
  12. 제 6항에 따른 줌 렌즈를 포함하는 카메라.
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