KR100796106B1

KR100796106B1 - 줌렌즈 및 이를 구비한 광학장치

Info

Publication number: KR100796106B1
Application number: KR1020020069574A
Authority: KR
Inventors: 난바노리히로; 호시코오지; 하마노히로유끼; 세키타마코토
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2008-01-21
Also published as: US20060072212A1; US7450318B2; US20060238889A1; KR100508873B1; US6999242B2; US20030133201A1; US7023625B2; US20060238890A1; KR20030003149A; EP1096287B1; US7227701B2; US20050041303A1; US6545819B1; US6822808B2; US20050024749A1; US20030197951A1; KR20030003150A; US6862143B2; US7113347B2; KR100439937B1

Abstract

줌렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부렌즈 및 정렌즈를 포함하는 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 접합렌즈 및 1개의 정렌즈로 구성되는 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정렌즈를 포함하는 정의 광파워의 제 3렌즈군으로 구성되고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 3렌즈군간의 간격은 주밍시에 상기 제 1렌즈군, 상기 제 2렌즈군 및 상기 제 3렌즈군을 각각 이동함으로써, 가변된다.

Description

줌렌즈 및 이를 구비한 광학장치{ZOOM LENS AND OPTICAL APPARATUS HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 수치실시예 1에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 2A 내지 도 2D는 본 발명의 수치실시예 1에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 3A 내지 도 3D는 본 발명의 수치실시예 1에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 수치실시예 1에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 5는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 블럭도

도 6A 내지 도 6D는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 7A 내지 도 7D는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 8A 내지 도 8D는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 9는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 10A 내지 도 10D는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 11A 내지 도 11D는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 12A 내지 도 12D는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 줌렌즈와 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 13은 본 발명의 수치실시예 4에 의한 망원단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 14A 내지 도 14D는 본 발명의 수치실시예 4에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 15A 내지 도 15D는 본 발명의 수치실시예 4에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 16A 내지 도 16D는 본 발명의 수치실시예 4에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 17은 본 발명의 수치실시예 5에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 18A 내지 도 18D는 본 발명의 수치실시예 5에 의한 줌렌즈의 광각단에서 의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 19A 내지 도 19D는 본 발명의 수치실시예 5에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 20A 내지 도 20D는 본 발명의 수치실시예 5에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 21은 본 발명의 수치실시예 6에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 22A 내지 도 22D는 본 발명의 수치실시예 6에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 23A 내지 도 23D는 본 발명의 수치실시예 6에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 24A 내지 도 24D는 본 발명의 수치실시예 6에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 25는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 블럭도

도 26A 내지 도 26D는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 27A 내지 도 27D는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 28A 내지 도 28D는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 줌렌즈의 망원단에서 의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 29는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 30A 내지 도 30D는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 31A 내지 도 31D는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 32A 내지 도 32D는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 33은 본 발명의 수치실시예 9에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 34A 내지 도 34D는 본 발명의 수치실시예 9에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 35A 내지 도 35D는 본 발명의 수치실시예 9에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 36A 내지 도 36D는 본 발명의 수치실시에 9에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 37은 본 발명의 수치실시예 10에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 38A 내지 도 38D는 본 발명의 수치실시예 10에 의한 줌렌즈의 광각단에서 의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 39A 내지 도 39D는 본 발명의 수치실시예 10에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 40A 내지 도 40D는 본 발명의 수치실시예 10에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 41은 본 발명의 수치실시예 11에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블록도

도 42A 내지 도 42D는 본 발명의 수치실시예 11에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 43A 내지 도 43D는 본 발명의 수치실시예 11에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 44A 내지 도 44D는 본 발명의 수치실시예 11에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 45는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 46A 내지 도 46D는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 47A 내지 도 47D는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차커버를 도시하는 그래프

도 48A 내지 도 48D는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈의 망원단에서 의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 49는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 50A 내지 도 50D는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 51A 내지 도 51D는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 52A 내지 도 52D는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 53은 본 발명의 수치실시예 14에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 54A 내지 도 54D는 본 발명의 수치실시예 14에 의한 줌렌즈의 광각단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 55A 내지 도 55D는 본 발명의 수치실시예 14에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 56A 내지 도 56D는 본 발명의 수치실시예 14에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 57은 본 발명의 수치실시예 15에 의한 광각단에서의 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도

도 58A 내지 도 58D는 본 발명의 수치실시예 15에 의한 줌렌즈의 광각단에서 의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 59A 내지 도 59D는 본 발명의 수치실시예 15에 의한 줌렌즈의 중간초점거리위치에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 60A 내지 도 60D는 본 발명의 수치실시예 15에 의한 줌렌즈의 망원단에서의 수차곡선을 도시하는 그래프

도 61은 본 발명에 의한 줌렌즈가 사진광학장치로서 사용되는 비디오카메라를 도시하는 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

L1: 제 1렌즈군 L2: 제 2렌즈군

L3: 제 3렌즈군 SP: 조리개

IP: 상면 d: d선

g: g선 110: 광학장치 바디

M, 111: 촬영광학계 112: 촬상소자

113: 기록수단 114: 뷰파인더

본 발명은 줌렌즈와 줌렌즈를 갖는 광학장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 부의굴절력의 렌즈군이 선행하는 3개의 렌즈군을 갖고, 각각의 렌즈군의 렌즈구성을 적합하게 설정함으로써, 전체적으로 소형화된 렌즈계를 갖는 필름스틸카 메라, 비디오카메라, 디지탈스틸카메라 등에 적합한 줌렌즈에 관한 것이다.

최근, 고체촬상소자를 사용하는 비디오카메라 또는 디지탈스틸카메라 등의 촬상장치(카메라)의 고성능의 진보에 의해, 넓은 시각을 포함하는 큰 개구비를 갖는 줌렌즈는 촬상장치 등의 광학계에 사용하기 위하여 요망되고 있다. 이러한 촬상장치는, 저역통과필터, 컬러보정필터 등을 포함하는 다양한 광학부재가 줌렌즈의 최후부와 촬상소자간에 배치되기 때문에, 비교적긴 후초점거리(back focal distance)를 갖는 렌즈계가 광학계에 요구된다. 또한, 컬러화상용 촬상소자를 사용하는 컬러카메라인 경우에는, 상측의 텔레센트리시티(telecentricity)가 뛰어난 줌렌즈는 컬러셰이딩(color shading)을 방지하기 위하여 컬러카메라의 광학계용으로 요망되고 있다.

지금까지는, 부굴절력의 제 1렌즈군과 정굴절력의 제 2렌즈군으로 구성되고 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격을 가변하여 배율변경을 행하는 소위 쇼트줌타입의 다양한 광각의 2군 줌렌즈가 제안되고 있다. 이와 같은 쇼트줌타입의 광학계에서는, 정굴절력의 제 2렌즈군을 이동시켜서 배율변경을 행하고, 변배에 기인하는 상점의 이동에 대한 보상은 부굴절력의 제 1렌즈군을 이동시킴으로써 행하여진다.

2개의 렌즈군으로 구성되는 이러한 렌즈구성에서는, 렌즈의 줌배율은 약 2배이다. 또한, 2배이상의 높은 배율변경비를 유지하면서 전체의 렌즈계를 콤팩트형태로 하기 위해서는, 예를 들면, 일본특공평 7-3507호 공보(미국특허 제 4,810,072호에 대응) 및 일본특공평 6-40170호 공보(미국특허 제 4,647,160호에 대응)등에는 부 및 정굴절력의 제 3렌즈군을 높은 배율변경에 기인하여 발생하는 다양한 수차를 보정하기 위하여 2군줌렌즈의 상측에 배치하는 소위 3군줌렌즈가 제안되고 있다.

또한, 미국특허 제 4,828,372호 및 제 5,262,897호 공보에는, 제 2렌즈군을 전체적으로는 2개의 접합렌즈를 포함하는 6개의 렌즈소자로 구성함으로써 3배이상의 높은 배율변경비를 달성할 수 있는 3군줌렌즈가 개시되고 있다.

백초점거리 및 텔레센트릭특성의 양자를 만족시키는 3군줌렌즈는, 예를 들면, 일본국 특개소 63-135913호 공보(미국특허 제 4,838,666호에 대응함), 일본특개평 7-261083호 공보등에 제안되고 있다. 또한, 일본특개평 3-288113호 공보(미국특허 제 5,270,863호에 대응함)에는, 부굴절력의 제 1렌즈군을 고정하고, 정굴절력의 제 2렌즈군과 정굴절력의 3렌즈군을 배율변경을 행하기 위하여 이동시키는 3군줌렌즈를 개시한다. 그러나, 이러한 줌렌즈에서는, 각 렌즈군의 구성렌즈소자의 수가 비교적 많고, 렌즈계의 전장이 길고, 생산비용이 고가라는 단점이 있다.

또한, 최근에는, 카메라의 콤팩트화와 렌즈계의 고배율을 서로 양립하게 하기 위하여, 카메라를 사용하지 않을때에는 각각의 인접한 렌즈군간의 간격을 카메라를 사용할때의 간격과는 상이한 간격으로 저감시킴으로써 카메라몸체로부터 줌렌즈의 돌출량을 줄일 수 있는 소위 배럴리트랙터블(barrel retractable)줌렌즈가 광범위하게 사용된다. 그러나, 종래의 줌렌즈에서와 같이, 각렌즈군의 구성렌즈소자의 수가 많은 경우에는, 결과적으로, 광축상의 각 렌즈군의 길이가 커지거나, 또는 주밍 및 포커싱중의 각렌즈군의 이동량이 크고 따라서 전체렌즈길이는 길어지는 경우에는 때로는 수축시와 같은 줌렌즈의 소망의 길이를 달성하는 것이 불가능하다.

또한, 일본특개평7-261083호 공보에 개시된 줌렌즈에서는, 볼록렌즈(정렌즈)는 부굴절력의 제 1렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되고, 따라서 광각을 갖도록 할때 줌렌즈의 외경의 증가는 필연적이라는 단점이 존재한다. 또한, 이와 같은 줌렌즈에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군을 이동시킴으로써 인근물체상의 포커싱을 행하기 때문에, 렌즈실장장치의 구조가 주밍을 위한 이동과 관련하여 복잡하게 되는 단점이 있다.

또한, 미국특허 제 4,999,007호에는, 제 1렌즈군 및 제 2렌즈군이 각각 단일렌즈로 구성되는 3군줌렌즈가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 줌렌즈에서는, 광각단에서의 전체렌즈길이가 비교적 크고, 광각단에서의 제 1렌즈군과 조리개간의 거리가 크기 때문에, 축외광선의 입사높이가 크게되어 제 1렌즈군의 렌즈소자의 직경을 증대시킨다. 따라서, 전체렌즈계가 커지게 되는 단점이 있다.

종래 줌렌즈계의 상기 설명한 단점의 관점에 있어서, 본 발명의 목적은 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합하고, 적은 구성렌즈수로서 콤팩트하고 소직경에도 불구하고 높은 배율변경비를 갖고, 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈와, 상기 줌렌즈를 갖는 광학장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서는, 본 발명의 일측면에 의하면, 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부의 메니스커스렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정의 메니스커스렌즈를 포함하는 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되고 전체적으로는 정의 광파워의 접합렌즈와 상측에 대향하는 오목면을 갖고 접합렌즈의 물체측의 면에 인접하는 렌즈를 포함하는 정의광파워의 제 2렌즈군과, 정의광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격이 배율변경을 행하기 위해 가변되는 줌렌즈를 제공한다. 본 발명의 다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부의 메니스커스렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정의 메니스커스렌즈를 포함하는 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 쌍오목형태의 부의 렌즈와, 쌍오목형태의 부의렌즈의 물체측에 배치되고 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈와, 쌍오목형태의 부의렌즈의 상측에 배치되고 전체적으로는 정의 광파워의 접합렌즈를 포함하는 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 배율변경을 행하기 위해 가변되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈를 제공한다.

본 발명의 또다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부의 메니스커스렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정의 메니스커스렌즈를 포함하는 부의광파워의 제 1렌즈군과, 물체측에서 상측으로 순서대로, 1 또는 2개의 정렌즈와, 쌍오목형태의 부렌즈와, 전체적으로 정의 광파워의 접합렌즈를 포함하는 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 배율변경을 행하기 위해 가변되고, 제 2렌즈군의 접합렌즈의 초점거리를 fc, 제 2렌즈군의 부렌즈의 초점거리를 fn, 제 2렌즈군의 초점거리를 f2, 제 2렌즈군의 접합렌즈의 물체측의 면의 곡률반경을 Ra, 제 2렌즈군의 부렌즈의 상측의 면의 곡률반경을 Rb, 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 정렌즈의 물체측 및 상측의 렌즈면의 곡률반경을 각각 Rc 및 Rd로 나타낼때,

0.5＜fc/f2＜2.0

0.5＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜2.5

0.3＜｜fn｜/f2＜2.0

0.5＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜2.5

의 관계식을 만족시키는 줌렌즈를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예의 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부렌즈와 정렌즈를 포함하는 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 접합렌즈와 1개의 정렌즈로 구성되는 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 변배를 행하기 위해 가변되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 정의 광파워의 제 2렌즈군과 정렌즈를 포함하는 1 또는 2개의 렌즈로 구성되는 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 변배를 행하기 위해 가변되고, 제 3렌즈군의 정렌즈의 재질의 굴절률과 압베수(Abbe number)를 각각 ndp3 및 ｖdp3으로 나타낼때

ndp3＜1.5

ｖdp3＞70.0

의 조건을 만족시키는 줌렌즈를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 배율변경을 행하기 위해 가변되고, 무한원물체에 초점을 맞춘 상태에서 광각단에서 망원단으로 배율변경하는 동안에 제 3렌즈군은 상측의 방향으로 단조적으로 이동하거나 또는 상측의 방향으로 볼록의 궤적을 행하면서 이동하고, 무한원물체에 초점을 맞춘상태에서 광각단에서 망원단으로 변배하는 동안 상측의 방향으로 제 3렌즈군의 이동량을 M3, 광각단에서의 줌렌즈의 초점거리를 fw라고 하면,

0.08＜M3/fw＜0.4

의 조건식을 만족시키는 줌렌즈를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 물체측에서 상측으로 순서대로 부렌즈와 정렌즈로 구성되는 부의 정파워의 제 1렌즈군과, 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 배율변경을 행하기 위해 가변되고, 무한원물체에 초점을 맞춘 상태에서, 제 3렌즈군은 광각단에서보다는 망원단에서 상측에 근접하여 위치되고, 제 1렌즈군의 초점거리를 f1, 망원단에서의 줌렌즈의 초점거리를 ft라고 할때,

0.7＜｜f1/ft｜＜1.0

의 조건식을 만족시키는 줌렌즈를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 물체측에서 상측으로 순서대로 부렌즈와 정렌즈로 구성되는 부의 광파워의 제 1렌즈군과, 정의 광파워의 제 2렌즈군과, 정의 광파워의 제 3렌즈군과를 구비하고, 또한 제 3렌즈군을 이동시킴으로써 포커싱을 행하는 줌렌즈로서, 제 1렌즈군과 제 2렌즈군간의 간격과 제 2렌즈군과 제 3렌즈군간의 간격은 배율변경을 행하기 위해 가변되고, 무한거리물체에 초점을 맞춘 상태에서 광각단에서 망원단으로 변배하는 동안에, 제 3렌즈군은 상측의 방향으로 단조적으로 이동하거나 또는 상측의 방향으로 볼록의 궤적을 행하면서 이동하고, 무한원물체에 초점을 맞춘 상태에서 광각단에서 망원단으로의 배율변경을 행하는 동안에 상측방향으로의 제 3렌즈군의 이동량을 M3, 광각단 및 망원단에서의 줌렌즈의 초점거리를 각각 fw 및 ft, 제 1렌즈군, 제 2렌즈군 및 제 3렌즈군의 초점거리를 각각 f1, f2 및 f3로 할때,

0.08＜M3/fw＜0.4

0.7＜｜f1/ft｜＜1.0

1.45＜f3/ft＜2.0

0.63＜f2/ft＜0.8

의 조건식을 만족시키는 줌렌즈를 제공한다.

또한, 본 발명에 의한 광학장치는 본 발명의 상기 측면의 어느하나에 일치하여 설명된 줌렌즈를 구비한다.

본 발명의 상기한 목적과 특징은 첨부되는 도면과 관련된 바람직한 실시예의 상세설명으로부터 이하 명확하게 된다.

(실시예)

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 다음의 항목중 적어도 하나를 만족시키는 줌렌즈를 제공한다.

(i) 비점수차 및 특히 광각단에서의 왜곡수차를 양호하게 보정한다.

(ii) 최소의 렌즈구성을 취하면서 구동렌즈군의 보정수차의 부담을 저감시키고, 오차형성에 의해 야기되는 렌즈군의 중심벗어남에 기인하는 성능열화를 경감시킴으로써, 줌렌즈를 제작하는 것을 용이하게 한다.

(iii) 저감도를 갖는 고밀도화소의 촬상소자에 적합한 큰 개구비를 달성할 수 있다.

(iv) 줌렌즈의 구성렌즈수를 최소화하면서 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합한 상측에 양호한 텔레센트릭결상을 실현할 수 있다.

(v) 배럴리트랙터블 줌렌즈에 요구되는 각 렌즈군의 광축의 길이와, 주밍 및 포커싱하는 동안 각 렌즈군의 광축의 이동량을 단축할 수 있다.

(vi) 광각단뿐만 아니라 주밍의 전체범위에 대해 왜곡을 양호하게 보정할 수 있다.

(vii) 주밍에 의한 상측의 텔레센트릭결상의 변동을 저감시킬 수 있다.

(viii) 텔레센트릭결상을 유지하면서 변이렌즈의 이동량을 저감시킴으로써 소형화를 달성할 수 있다.

(ix) 근접물체에 대한 포커싱을 단순화할 수 있다.

(제 1실시예)

도 1 내지 도 20(도 20A 내지 도 20D)은 후술하는 본 발명의 수치실시예 1 내지 5에 대응하는 본원 발명의 제 1실시예이다.

도 1은 본 발명의 수치실시예 1에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 2(도 2A 내지 도 2D) 내지 도 4(도 4A 내지 도 4D)은 본 발명에 수치실시예에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 5는 본 발명의 수치실시예 2에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 6(도 6A 내지 도 6D) 내지 도 8(도 8A 내지 도 8D)은 본 발명의 수치실시예 2에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 10(도 10A 내지 도 10D) 내지 도 12(도 12A 내지 도 12D)는 본 발명의 수치실시예 3에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 13은 본 발명의 수치실시예 4에 의한 줌렌즈를 도시하는 블럭도이다. 도 14(도 14A 내지 도 14D) 내지 도 16(도 16A 내지 도 16D)은 본 발명의 수치실시예 4에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 17은 본 발명의 수치실시예 5에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 18(도 18A 내지 도 18D) 내지 도 20(도 20A 내지 도 20D)은 본 발명의 수치실시예 5에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 1, 5, 9, 13 및 17에 도시되는 렌즈블럭도에서는, L1은 부굴절력의 제 1렌즈군, L2는 정굴절력의 제 2렌즈군, L3은 정굴절력의 제 3렌즈군, SP는 광학장치의 밝기를 결정하기 위한 개구조리개, IP는 상면, G는 필터 또는 색분해프리즘등의 유리블록(glass block)을 나타낸다.

제 1실시예에 의한 줌렌즈의 기본구성은, 부굴절력의 제 1렌즈군과 정굴절력의 제 2렌즈군은 소위 쇼트줌계을 구성하고, 정굴절력의 제 2렌즈군을 이동시킴으로써 변배를 행하고, 부굴절력의 제 1렌즈군을 왕복이동시킴으로써 변배에 기인하는 상점의 이동을 보정한다. 정굴절력의 제 3렌즈군은, 주밍중 정지하고 있을때에는(수치실시예 5의 경우), 변배에는 기여하지 않으나, 이미지센서의 소형화에 기인하여 촬영렌즈의 굴절력의 증가를 분담하여 제 1 및 제 2렌즈군으로 구성되는 쇼트줌계의 굴절력을 감소시킴으로써, 특히, 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈소자의 수차발생을 억제하는 것이 가능하고, 이에 의해 양호한 광학성능을 달성할 수 있다. 또한, 고체촬상소자 등을 이용하는 촬영장치에 요구되는 상측의 텔렌센트릭결상은 정의굴절력의 제 3렌즈군이 필드렌즈의 역할을 갖도록 함으로써 달성된다. 한편, 제 3렌즈군이 주밍중에 이동하는 경우에는 (수치실시예 1 내지 4의 경우), 제 3렌즈군에 입사하는 축의 광선의 광축의 높이를 제어할 수 있다. 따라서, 다양한 축의 수차를 보정하는 기능이 강화되기 때문에, 배율변경의 전체영역에 대해 양호한 광학성능을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 조리개(SP)를 제 2렌즈군의 물체측에 배치하여 광각측에서의 입사동공과 제 1렌즈군간의 거리를 짧게 함으로써, 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈소자의 외경이 증가하는 것을 방지한다. 또한, 정의 굴절력의 제 2렌즈군의 물체측에 배치되는 조리개(SP)를 제 1렌즈군과 제 3렌즈군간에 설치함으로써 다양한 축외수차를 제거함으로써, 구성렌즈소자수를 증가시키지 않으면서 양호한 광학성능을 얻는 것이 가능하다.

특히, 본 발명의 제 1실시예에 의한 줌렌즈는 상기 설명한 기본구성하에서 다음의 특징(1-1),(1-2) 및 (1-3)의 어느하나를 갖는다.

(1-1) 제 1렌즈군은 상측에 대향하는 오목면을 갖는 매니스커스형태의 부렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈를 구비하고, 제 2렌즈군은 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 부렌즈와 정렌즈로 구성되며 전체적으로 정의굴절력의 접합렌즈(A)와, 접합렌즈(A)보다 물체측에 인접하여 배치되는 렌즈중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈(B)를 포함하고, 렌즈(B)의 상측상의 렌즈면은 상측에 대향하는 오목면을 갖는 형태를 갖는다.

또한, 상기 구성(1-1)에서는, 다음의 조건(a-1) 및 (a-2)의 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.

(a-1) 이하 조건을 만족시킨다.

0.5＜fc/f2＜2.0 …(1)

0.5＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜2.5 …(2)

fc는 제 2렌즈군의 접합렌즈(A)의 초점거리, f2는 제 2렌즈군의 초점거리, Ra는 접합렌즈(A)의 물체측상의 렌즈면의 곡률반경, Rb는 렌즈(B)의 상측상의 렌즈면의 곡률반경이다.

(a-2) 제 2렌즈군은, 물체측에서 상면측으로 순서대로, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈와, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부렌즈 및 접합렌즈를 갖는다.

(1-2) 제 1렌즈군은 상측에 대향하는 오목면을 갖는 매니스커스형태의 부렌즈와, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 매니스커스형태의 정렌즈를 구비하고, 제 2렌즈군은 쌍오목형태의 부렌즈와, 쌍오목형태의 부렌즈의 물체측상에 배치되고 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈 및 쌍오목형태의 부렌즈의 상측에 배치되고 부렌즈 및 정렌즈로 구성된 전체적으로 정굴절력의 접합렌즈를 구비한다.

또한, 상기 구성(1-2)에서는, 이하 조건(b-1) 및 (b-2)의 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.

(b-1) 다음조건을 만족한다.

0.3＜｜fn｜/f2＜2.0 …(3)

0＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜2.5 …(4)

fn은 제 2렌즈군의 쌍오목형태의 부렌즈의 초점거리, f2는 제 2렌즈군의 초점거리, Rc 및 Rd는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되고 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈의 물체측 및 상측의 각각의 렌즈면의 곡률반경이다.

(b-2) 제 3렌즈군은 하나의 정렌즈로 구성되거나, 또는 정렌즈 및 부렌즈로 구성되고 전체적으로는 정굴절력의 접합렌즈로 구성된다.

(1-3) 제 1렌즈군은 상측에 대향하는 오목면을 갖는 매니스커스형태의 부렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈를 구비하고, 제 2렌즈군은 물체측에서 상측으로 순서대로, 한개 또는 두개의 정렌즈와 쌍오목형태의 부렌즈(B)와, 부렌즈와 정렌즈로 구성된 접합렌즈(A)를 구비하고, 줌렌즈는

0.5＜fc/f2＜2.0 …(1)

0.5＜(Ra+Rb)/(Ra-Rb)＜2.5 …(2)

0.3＜｜fn｜/f2＜2.0 …(3)

0＜(Rd+Rc)/(Rd-Rc)＜2.5 …(4)

의 조건식을 만족시키고, 여기서 fc는 제 2렌즈군의 접합렌즈(A)의 초점거리, f2는 제 2렌즈군의 초점거리, Ra는 접합렌즈(A)의 물체측상의 렌즈면의 곡률반경, Rb는 부렌즈(B)의 상측상의 렌즈면의 곡률반경, fn은 제 2렌즈군의 부렌즈(B)의 초점거리, Rc 및 Rd는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되고 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈의 각각의 물체측 및 상측상의 렌즈면의 곡률반경이다.

이하, 본 발명의 제 1실시예에 의한 상기 구성(1-1) 내지 (1-3)의 특징을 상세하게 부연하여 설명한다.

제 1실시예에 의한 줌렌즈에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군은, 물체측에서 상측으로 순서대로, 2개의 렌즈 즉, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 매니스커스형태의 부렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 매니스커스형태의 정렌즈로 구성되거나, 부굴절력의 제 1렌즈군은, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 3개의 렌즈 즉, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 오목렌즈(부렌즈)(11), 상측에 대향하는 오목면을 갖는 오목렌즈(부렌즈)(12) 및 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 볼록렌즈(정렌즈)(13)로 구성된다. 또한, 정굴절력의 제 2렌즈군은, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 4개의 렌즈소자를 포함하는 3개의 렌즈하부군 즉, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 볼록렌즈(정렌즈)(21), 쌍오목형태의 오목렌즈(부렌즈)(22) 및 부렌즈와 정렌즈로 구성되는 접합렌즈(23)로 구성되거나, 정굴절력의 제 2렌즈군은, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 5개의 렌즈소자를 포함하는 4개의 렌즈하부군, 즉, 2개의 정렌즈, 쌍오목형태의 부렌즈(22) 및 부렌즈와 정렌즈로 구성된 접합렌즈(23)로 구성된다.

또한, 정굴절력의 제 3렌즈군은, 하나의 볼록렌즈 또는 정렌즈와 부렌즈로 구성된 접합렌즈로 구성된다. 상기 설명한 바와 같이, 수차보정에 적합하도록 이와 같은 소망의 굴절력 배치를 채택함으로써, 양호한 광학성능을 유지하면서 렌즈계의 컴팩트화를 얻는 것이 가능하다.

부굴절력의 제 1렌즈군은 축외주광선을 조리개의 중심상에 동공결상되도록 야기시키는 역할을 한다. 특히, 축외주광선의 굴절력의 양이 광각단에서 크기 때문에, 다양한 축외수차, 특히, 비점수차 및 왜곡수차가 발생하는 경향이 있다. 따라서, 통상의 광각렌즈와 마찬가지로, 제 1실시예에 의한 줌렌즈는 오목-볼록구성을 갖도록 제작하여 물체측에 가장 인접한 렌즈직경의 증대를 방지하고 부의 굴절력은 제 1렌즈군의 부굴절력을 주로 분담하는 2개의 부의렌즈군(11) 및 (12)에 의해 분담된다. 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈는 축외주광선의 굴절에 의해 야기되는 축외수차의 발생을 억제하기 위해 조리개의 중심을 중심으로 하는 동심구면에 근접한 각각의 형태를 갖는다. 따라서, 부렌즈(11) 및 (12)는 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형태로 제작되고, 정렌즈(13)은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태로 제작된다.

정굴절력의 제 2렌즈군은 쌍오목형태의 오목렌즈(22)전후에 정렌즈를 각각 배치시킴으로써 굴절력배치에 있어서 대칭적형태로 구성된다. 이는, 제 2렌즈군이 변배중에 크게 이동되도록 배치되기 때문에, 제조오차에 의해 야기되는 렌즈군의 편심등에 기인하는 광학성능의 저하를 방지하기 위한 것으로서, 제 2렌즈군자체가 어느정도까지는 구면수차, 코마 등을 제거해야할 필요가 있다.

제 2렌즈중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 볼록렌즈(21)는 제 1렌즈군으로부터 사출되는 축외주광선이 크게 굴절되어 다양한 축외수차를 발생시키는 것을 방지하기 위하여 물체측으로 볼록한 형태로 제작된다. 또한, 발산형태로 제 1렌즈군으로부터 사출되는 축광속에 대하여 구면수차의 발생량을 감소시키기 위해, 볼록렌즈(21)는 물체측으로 볼록한 형태로 제작된다.

또한, 오목렌즈(22)의 물체측 및 상측의 두개의 렌즈면은 오목이고, 부의 공기렌즈는 오목렌즈(22)와 오목렌즈(22)전후에 배치되는 각각의 볼록렌즈(21) 및 정 의 접합렌즈(23)에 의해 형성되고, 따라서 대구경비에 의해 발생하는 구면수차 및 코마수차는 양호하게 보정된다.

또한, 접합렌즈(23)는 색수차를 양호하게 보정하기 위해 오목렌즈(22)의 상측에 배치된다. 제 1실시예에 의한 줌렌즈에서는, 축외광속이 제 1렌즈군에서 굴곡하는 높이는 광각단에서 높고 망원단에서는 낮기 때문에, 변배에 기인하는 배율색수차의 변동은 특히 제 1렌즈군에서 발생한다. 따라서, 제 1렌즈군의 굴절력배치 및 이를 위한 유리재료의 선택은, 특히, 배율색수차의 변동을 최소화하는 방법으로 구성된다. 상기 설명한 바와 같이, 제 1렌즈군을 컴팩트하게 구성하고 제 1렌즈군의 구성렌즈소자의 수가 2 내지 3이 되도록 형성하기 위해서 제 1렌즈군이 오목-볼록구성으로 형성되는 경우에는, 축상색수차의 변동성분은 제 1렌즈군내에 잔존하는 경향이 있다. 따라서, 접합렌즈는 축상색수차를 양호하게 보정하기 위하여 제 2렌즈군내에 배치된다.

또한, 작게나마 배율색수차의 보정을 제 2렌즈군이 분담하도록 하기 위해서는, 접합렌즈를 조리개로부터 떨어져서 배치하는 것이 효과적이다. 따라서, 제 1실시예에서는, 접합렌즈는 오목렌즈(22)의 상측에 배치된다.

정굴절력의 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 형태의 볼록렌즈로 구성되거나, 또는 정렌즈 및 부렌즈로 구성된 접합렌즈로 구성됨으로써, 제 3렌즈군의 상측을 텔레센트릭하게 할 수 있다. 또한, 제 3렌즈군은 필드렌즈로서 역할을 하도록 구성된다.

또한, 보다 적은 수의 구성렌즈소자로서 각 렌즈군을 구성하면서 한층더 향 상된 광학성능을 얻기 위해서는, 제 1실시예에 의한 줌렌즈에 비구면을 도입하는 것이 효과적이다.

도 1에 도시되는 수치실시예 1의 경우에는, 제 1렌즈군의 오목렌즈(11)의 상측의 렌즈면은 발산작용이 렌즈면의 주변부쪽으로 현저하게 약해지는 형태의 비구면이 되도록 형성함으로써, 특히 광학단에서의 필드곡률, 비점수차 및 왜곡수차를 보정하여 변배에 기인하는 수차변동을 저감시킨다.

또한, 제 2렌즈군의 볼록렌즈(21)의 물체측의 렌즈면은 수렴작용이 렌즈면의 주변부쪽으로 현저하게 약해지는 형태의 비구면이 되도록 형성함으로써, 대구경비에 기인하여 현저하게 되는 구면수차를 효과적으로 보정한다.

또한, 제 3렌즈군의 볼록렌즈(31)의 물체측의 렌즈면은 수렴작용이 렌즈면의 주변부쪽으로 현저하게 약해지는 형태의 비구면이 되도록 형성함으로써, 변배의 전체범위에서 필드곡률, 비점수차 및 왜곡수차를 효과적으로 보정한다.

제 1실시예에 의한 줌렌즈를 사용하여 근거리물체를 촬영하는 경우에는, 제 1렌즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 양호한 초점성능을 얻을 수 있다. 그러나, 제 3렌즈군을 포커싱하기 위해 물체측으로 이동시키는 리어포커싱 방법이 채택되어도 된다. 이 방법은 포커싱에 기인하는 프론트렌즈부재의 직경이 증가하는 것을 방지하고, 최단촬상거리를 단축시키고, 포커싱렌즈군을 경중화시키는 이점이 있다.

다음으로는, 상기 언급한 조건식(1) 내지 (4)의 각각의 기술적 의미를 설명한다.

조건식(1)은 제 2렌즈군의 접합렌즈의 굴절력을 규정하기 위한 부등식이다. 제 1실시예의 제 2렌즈군은, 상기 언급한 바와 같이, 정, 부, 정굴절력의 대칭적굴절력배치를 갖는다. 접합렌즈의 굴절력은 제 2렌즈군의 상측에 정굴절력을 지닌다. 따라서, 접합렌즈의 굴절력은 제 2렌즈군의 굴절력과 비교했을때 소정의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 접합렌즈의 굴절력이 조건식(1)의 상한을 초과하여 약해지면, 제 2렌즈군이 필요한 수렴작용을 갖게하기 위해서는 제 2렌즈군의 물체측에 정렌즈의 굴절력을 강하게 할 필요가 있게 된다. 이런 경우에는, 과도한 구면수차가 발생하고, 이것의 보정은 비록 비구면이 사용되어도 부족하게 된다. 제 2렌즈군의 물체측상의 정렌즈의 굴절력이 강화되지 않으면, 제 2레즈군자체의 굴절력은 더욱 약하게 된다. 따라서, 변배를 위한 이동량을 커지고, 전체렌즈길이 및 프론트렌즈부재의 직경은 증가하기 때문에, 컴팩트한 줌렌즈를 구성하는 것은 불가능하게 된다.

한편, 접합렌즈의 굴절력이 조건식(1)의 하한을 초과하여 강하게 되면, 제 2렌즈군의 페즈발섬(Petzval sum)은 정의 방향으로 커지고, 하부방향의 필드곡률이 발생한다. 또한, 축상색수차를 보정하기 위해서는, 접합렌즈의 접합면의 곡률을 강하게 형성할 필요가 있다. 따라서, 접합렌즈의 정렌즈의 에지두께를 확보하기 위해서는, 접합렌즈의 중심부에서의 렌즈두께는 크게 형성되어야만 한다. 이는 줌렌즈의 컴팩트화에 불리하다.

조건식(2)는 제 2렌즈군의 상측에 배치되는 접합렌즈와 접합렌즈의 직전에 배치되는 오목렌즈에 의해 형성되는 부굴절력의 공기렌즈의 형상인자를 규정하기 위한 부등식이다.

조리개가 제 2렌즈군의 물체측에 배치되면, 제 2렌즈군의 물체측에 배치되는 정렌즈의 물체측의 렌즈면과 제 2렌즈군의 오목렌즈의 물체측의 렌즈면에 의해 동일신호의 코마가 발생된다. 한편, 상기 신호와 상이한 신호의 코마는 공기렌즈의 물체측의 렌즈면에 의해 발생되고, 상기 언급한 동일신호의 코마는 공기렌즈의 상측의 렌즈면에 의해 발생된다. 따라서, 공기렌즈의 물체측의 렌즈면의 곡률을 상측에 대향하는 오목면의 형태로 어느 정도 강하게 하거나, 이와 반대로 공기렌즈의 상측의 렌즈면의 곡률을 상대적으로 약하게 하면, 코마는 효과적으로 보정된다. 부수적으로, 조건식(2)의 형상인자가 "1"보다 큰 때에는, 공기렌즈는 메니스커스형태를 취하고, "1"보다 작을때에는, 공기렌즈는 쌍볼록렌즈이다. 형상인자가 "1"보다 클때, 공기렌즈의 상측의 렌즈면은 상측에 렌즈면의 곡률중심을 갖으면서 작은 곡률반경을 갖고, 반면에 형상인자가 "1"보다 작게될때, 공기렌즈의 상측의 렌즈면은 물체측에 렌즈면의 곡률중심을 갖으면서 작은 곡률반경을 갖는다.

공기렌즈의 메니스커스형태의 정도(degree)가 조건식(2)의 상한을 초과하여 강하게 되면, 공기렌즈의 상측의 렌즈면의 곡률은 너무 강하게되고, 따라서, 코마를 보정하기 위한 공기렌즈의 기능은 약하게 된다. 그 결과, 코마는 제 2렌즈군에 의해 불충분하게 보정된다.

공기렌즈의 형상인자가 "1"보다 작게 되면, 공기렌즈의 상측의 렌즈면은 물체측에 렌즈면의 곡률중심을 갖고, 따라서 공기렌즈는 쌍볼록형상을 취한다. 결과적으로, 공기렌즈의 상측에 배치되는 접합렌즈는 메니스커스형상을 취한다. 접합렌즈가 조건식(1)을 만족시키기 위한 굴절력을 갖도록 하기 위해서는, 접합렌즈 의 상측의 렌즈면의 곡률을 강화시킬 필요가 있다. 조건식(2)의 하한을 초과하면, 결과적으로는, 접합렌즈의 상측의 렌즈면의 곡률은 너무 강하게되고, 따라서 하부방향으로 구면수차가 발생하고, 이는 비구면을 사용하여도 충분히 보정되지 않는다.

조건(3)은 제 2렌즈군의 쌍오목형태의 부렌즈의 굴절력을 규정하는 부등식이다.

부렌즈의 굴절력이 조건식(3)의 상한을 초과하여 약하게 되면, 제 2렌즈군의 페즈발섬은 정의방향으로 증가하고, 하부방향으로 필드곡률을 발생시킨다. 또한, 필터등을 배치시키기 위한 충분한 백초점거리를 확보하는 것이 불가능하다. 더구나 사출공을 상면으로부터 충분히 멀게형성하는 것이 불가능하다는 문제가 발생한다.

부렌즈의 굴절력이 조건식(3)의 하한을 초과하여 강하게 되면, 구면수차는 지나치게 보정되고, 필드곡률은 상부방향으로 발생하고, 백초점거리는 너무 길어서 줌렌즈를 콤팩트화할 수 없다.

조건식(4)는 제 2렌즈군의 물체측의 정렌즈의 형상인자를 규정하기 위한 부등식이다.

정렌즈군의 상측의 렌즈면의 곡률이 조건식(4)의 상한을 초과하여 상측에 렌즈면의 곡률중심을 갖으면서 강화된다면, 특히 코마는 확실히 발생하고, 이는 비구면을 사용하여도 보정하기 어렵다. 정렌즈의 상측의 렌즈면의 곡률이 조건식(4)의 하한을 초과하여 물체측상에 렌즈면의 곡률중심을 갖으면서 강하게 되면, 정렌 즈의 상측상측의 렌즈면의 축상랜드광선의 입사각은 너무 크게되고, 따라서 구면수차가 언더방향으로 발생한다.

다음으로는, 본 발명의 수치실시예 1 내지 5의 수치데이터를 도시한다. 수치실시예 1 내지 5의 수치데이터에서는, Ri는, 물체측으로 면의 순서를 표시할때, i번째면의 곡률반경을 나타내고, Di는, 물체측으로부터 면의 순서를 표시할때, i번째면과 (i+1)번째면간의 렌즈두께를 나타내고, Ni와 ｖi의 각각은, 물체측으로부터 표시할때, d선에 대해 i번째 광학부재의 굴절률 및 압베수(Abbe number)를 나타낸다. 또한, 상측에 가장 근접한 2개의 면은 수정의 저역통과필터 또는 적외차단필터 등의 필터부재를 구성한다.

비구면의 형상은 광축방향의 X축과 광축에 수직인 방향의 H축의 좌표로 표시되고, 광이 진행하는 방향은 다음의 식에 의해 정으로서 선택된다.

R은 접촉구의 반경이고, K, B, C, D, E 및 F는 비구면계수이다. 또한, 표시 "e-XO"는 "×10^-x"를 의미한다.

또한, 수치실시예 1 내지 5에 대한 상기 언급한 조건식(1) 내지 (4)의 인자치를 표 1에 표시한다.

[수치실시예 1]

수치실시예 1에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로 부의 굴절력의 제 1렌즈군, 정의굴절력의 제 2렌즈군 및 정의굴절력의 제 3렌즈군으로 구 성된다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복운동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다. 수치실시예 1의 렌즈데이터는 다음과 같이 표시된다.

[수치실시예 2]

수치실시예 2에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 부굴절 력의 제 1렌즈군, 정굴절력의 제 2렌즈군 및 정굴절력의 제 3렌즈군으로 구성된다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복운동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다. 수치실시예 2의 렌즈데이터는 다음과 같이 표시된다.

[수치실시예 3]

수치실시예 3에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군, 정굴절력의 제 2렌즈군 및 정굴절력의 제 3렌즈군으로 구성된다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복운동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

수치실시예 3은 제 1렌즈군의 구성렌즈소자의 수가 2개이라는 점에 있어서 수치실시예 1과 다르다. 수치실시예 3에서는, 제 1렌즈군은 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형태의 부렌즈와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈로 구성된다. 즉, 수치실시예 1의 2개의 오목렌즈는 하나의 오목렌즈로 구성된다. 이러한 구성은 렌즈소자의 수가 감소되어 비용이 저감되고 프론트렌즈부재의 무게가 가볍게 되는 이점을 준다. 수치실시예 3의 렌즈데이터는 다음과 같이 표시된다.

[수치실시예 4]

수치실시예 4에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군, 정굴절력의 제 2렌즈군 및 정굴절력의 제 3렌즈군으로 구성된다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복운동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

수치실시예 4는 제 2렌즈군의 구성렌즈소자의 수가, 4개의 렌즈의 하부군으로 그룹화된 5개인 점에서 수치실시예 1과는 다르다. 수치실시예 4에서는, 제 2렌즈군은, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈와, 쌍볼록형태의 볼록렌즈와, 쌍오목형태의 오목렌즈 및 오목렌즈 및 볼록렌즈로 구성되고 전체적으로는 정굴절력의 접합렌즈로 구성된다. 즉, 수치실시예 1의 물체측의 하나의 정렌즈는 2개의 정렌즈로 구성된다. 이 배치는 2개의 정렌즈가 제 1렌즈군으로부터 발산상태로 사출되는 축상광속을 수렴하는 기능을 분담하도록 함으로써, 구면수차의 발생을 저감시키는 것이 가능하고 또한 대개구직경을 갖는 촬영렌즈를 구성하는 것을 가능하게 하는 이점을 제공한다. 수치실시예 4의 렌즈데이터는 다음과 같이 도시된다.

[수치실시예 5]

수치실시예 5에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군, 정굴절력의 제 2렌즈군 및 정굴절력의 제 3렌즈군으로 구성된다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복운동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

수치실시예 5는 제 3렌즈군의 구성렌즈소자의 수가, 1개의 렌즈의 하부군으로 그룹화된 2개인 점에서 수치실시예 1과는 다르다. 수치실시예 5에서는, 제 3렌즈군은 볼록렌즈 및 오목렌즈로 구성되고 전체적으로는 정굴절력의 접합렌즈로 구성된다. 즉, 수치실시예 1의 단일렌즈는 접합렌즈로 구성된다. 이 구성은, 특히 제 3렌즈군에 의해 배율색수차가 보정되는 것을 가능하게 한다. 상기 언급 한 바와 같이, 주밍에 의한 배율색수차의 변동은 제 1렌즈군에 의해 주로 야기된다. 그러나, 수치실시예 5의 경우는, 배율색수차의 보정은 배율색수차의 변동성분을 제 1렌즈군에 의해 보정하고 배율색수차의 절대량을 제 3렌즈군에 의해 보정함으로써 분담될 수 있다. 따라서, 수치실시예 5는 주밍비를 증가시킬때에도 변배의 전체범위에 대하여 배율색수차를 양호하게 보정하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다.

또한, 수치실시예 5는 제 3렌즈군이 주밍중에 고정된다는 점에서 수치실시예 1과는 상이하다. 제 3렌즈군을 고정시킴으로써, 수치실시예 5는, 제 3렌즈군에 대한 임의의 이동장치가 필요없기 때문에, 렌즈배럴의 구성을 간소화할 수 있는 이 점을 갖는다. 수치실시예 5의 렌즈데이터는 다음과 같이 표시된다.

본 발명의 제 1실시예에 의하면, 고체촬상센서를 사용하는 촬영계에 적합하고, 구성렌즈소자의 개수가 적기때문에 컴팩트화가 용이하고 소직경이어도 고변배비를 갖고, 특히 색수차가 보정되고, 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

(제 2실시예)

도 21 내지 도 32(도 32A 내지 도 32D)는 후술하는 본 발명의 수치실시예 6 내지 8에 대응하는 본원 발명의 제 2실시예이다.

도 21은 본 발명의 수치실시예 6에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 22(도 22A 내지 도 22D) 내지 도 24(도 24A 내지 도 24D)는 본 발명에 수치실시예 6에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선 을 도시하는 그래프이다.

도 25는 본 발명의 수치실시예 7에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 26(도 26A 내지 도 26D) 내지 도 28(도 28A 내지 도 28D)은 본 발명의 수치실시예 7에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 29는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 30(도 30A 내지 도 30D) 내지 도 32(도 32A 내지 도 32D)는 본 발명의 수치실시예 8에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 21, 25, 29에 도시되는 렌즈블럭도에서는, L1은 부굴절력의 제 1렌즈군, L2는 정굴절력의 제 2렌즈군, L3은 정굴절력의 제 3렌즈군을, SP는 광학장치의 밝기를 결정하기 위한 개구조리개, IP는 상면, G는 필터 또는 색분해프리즘등의 유리블록(glass block)을 나타낸다.

제 2실시예에 의한 줌렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 3개의 렌즈군 즉, 부굴절력의 제 1렌즈군(L1)과 정굴절력의 제 2렌즈군(L2)과 정굴절력의 제 3렌즈군(L3)을 갖는다. 광각단으로부터 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록의 왕복이동을 행하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고 제 3렌즈군은 상측으로 이동하고, 즉 상측으로 볼록의 궤적을 따라서 이동한다.

제 2실시예에 의한 줌렌즈는, 제 2렌즈군을 이동시킴으로써 배율변경을 주로 행하고 배율변경에 의한 상점의 이동은 제 1렌즈군을 왕복이동시키고 제 3렌즈군을 상측으로 이동하고, 즉 제 3렌즈군을 상측으로 볼록의 궤적으로 이동시킴으로써 보상된다.

제 3렌즈군은 촬상소자의 소형화에 기인하는 촬영렌즈의 굴절력의 증대를 분담함으로써, 제 1 및 제 2렌즈군으로 구성되는 쇼트줌계의 굴절력을 감소시키고, 따라서 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈에 의한 수차의 발생을 억제함으로써 높은 광학성능을 달성할 수 있다. 또한, 촬상소자 등을 사용하는 촬영장치(광학장치)에 필요한 상측의 텔레센트릭한 결상은 제 3렌즈군에 필드렌즈의 역할을 부여함으로써 달성된다.

또한, 조리개(SP)는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치시킴으로써, 광학측에서의 입사동공과 제 1렌즈군간의 거리를 단축시키고, 이에 의해 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈의 직경의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 다양한 축외수차는 제 2렌즈군의 물체측에 배치되는 조리개를 교차하는 제 1렌즈군 및 제 3렌즈군에 의해 제거함으로써 구성렌즈의 개수를 증가시키지 않고서 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.

제 2실시예에 의한 줌렌즈는 제 1렌즈군이 1개의 부렌즈와 1개의 정렌즈를 갖고, 제 2렌즈군은 1개의 접합렌즈와 정렌즈로 구성되고, 제 3렌즈군은 적어도 1의 정렌즈를 갖는 것이 특징이다.

상기 언급한 바와 같이, 제 2실시예에 의하면, 부굴절력의 제 1렌즈군은, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 2개의 렌즈, 즉 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부렌즈(11) 및 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈(12)로 구성되고, 정굴절력의 제 2렌즈군은, 전체적으로는 3개의 렌즈, 즉 쌍볼록형태의 정렌즈(21)와, 물체측에 대향하는 오목면을 갖는 부렌즈(22)와, 쌍볼록형상의 정렌즈(23)로 구성되고, 3개의 렌즈 중의 2개는 접합렌즈를 구성하고, 정굴절력의 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 단일의 정렌즈(31)로 구성된다.

각각의 렌즈군이 소망의 굴절력배치와 수차보정이 서로 양립하도록하는 렌즈구성을 갖음으로써, 상기 설명한 바와 같이, 렌즈계의 양호한 광학성능을 유지하면서 렌즈계의 컴팩트화를 달성하는 것이 가능하다. 부굴절력의 제 1렌즈군은 축외주광선을 조리개의 중심에 동공결상되게 하는 역할을 하고, 특히 광각단에서는, 축외주광선의 굴절량이 커진다. 따라서, 제 1렌즈군에서는, 다양한 축외수차, 특히 비점수차와 왜곡수차가 발생하는 경향이 있다. 따라서, 통상의 광각렌즈와 마찬가지로 제 1렌즈군은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 직경이 증가되는 것을 방지하기 위하여 부렌즈와 정렌즈를 갖는 구성을 갖도록 제작된다. 또한, 부렌즈의 상측의 렌즈면이 부굴절력이 렌즈면의 주변주의 방향으로 점차적으로 약해지는 비구면인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 비점수차 및 왜곡수차는 양호하게 보정되고, 제 1렌즈군은 2개의 작은수의 렌즈로 구성되기 때문에, 전체 렌즈계를 컴팩트화하는 것이 용이하다. 또한, 축외주광선의 굴절에 기인하는 축외수차의 발생을 방지하기 위해서는, 제 1렌즈군을 구성하는 각각의 렌즈는 조리개와 광축이 교차하는 점을 중심으로 하는 갖는 동심구면에 근접하는 렌즈면을 갖는다.

정굴절력의 제 2렌즈군은 제 2렌즈중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 쌍볼록형태의 정렌즈(21)을 갖고, 따라서 제 2렌즈군은 제 1렌즈군으로부터 사출되는 축외주광선의 굴절각을 감소시키는 형태를 갖음으로써, 다양한 축외수차가 발생하는 것을 방지한다. 또한, 정렌즈(21)는 축상광선이 최대높이에서 통과되도록 배열된 렌즈이고, 주로, 구변수차 및 코마의 보정에 관계한다. 제 2실시예에서는, 정렌즈(21)의 물체측의 렌즈면은 정굴절력이 렌즈면의 주변부의 방향으로 점차적으로 약해지는 비구면인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 구면수차 및 코마를 양호하게 보정한다.

도 21에 도시된 수치실시예 6에 의한 줌렌즈에서는, 정렌즈(21)의 상측에 배치되는 부렌즈(22)는 물체측에 대향하는 오목면을 갖도록 구성되고, 따라서 부의 공기렌즈는 정렌즈(21)의 상측의 렌즈면과 부렌즈(22)의 물체측의 오목면에 의해 형성된다. 따라서, 개구비의 증가에 의해 발생하는 구면수차를 보정하는 것이 가능하다.

또한, 도 21 및 도 25에 도시되는 수치실시예 6 및 7에 의한 줌렌즈에서는, 제 2렌즈군(L2)중에서 최상면측에 가장 인접하여 배치되는 정렌즈(23)의 상측의 렌즈면은 정굴절력이 렌즈면의 주변부의 방향으로 점차적으로 강해지는 그러한 비구면인 것이 바람직하다. 이러한 배열에 의해, 개구비증가에 의해 현저하게 되는 구면수차를 효과적으로 보정하는 것이 가능하다.

또한, 제 2실시예에서는, CCD등의 고체촬상소자의 고화소화 및 셀 피치(cell pitch)의 최소화에 의해 요구되는 색수차량의 감소화에 대응하기 위해서, 함께 접합된 정렌즈와 부렌즈로 구성된 접합렌즈를 제 2렌즈군에 배치한다. 이러한 구성 에 의해, 축상색수차 및 배율색수차를 양호하게 보정하는 것이 가능하다.

정굴절력이 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 볼록렌즈(정렌즈)(31)를 구비하고, 상측에 줌렌즈를 텔레센트릭하게 하기 위한 필드렌즈로서 또한 역할을 한다. 또한, 볼록렌즈(31)의 상측의 렌즈면은 정굴절력이 렌즈면의 주변부의 방향으로 점차적으로 약해지는 비구면이고, 전체주밍범위에 대해 다양한 축외수차의 보정에 기여한다. 후초점거리(back foccl distance)를 SK'로, 제 3렌즈군의 초점거리는 f3으로, 제 3렌즈군의 결상배율을 β3으로 표시할때

sk'=f3(1-β3)

의 관계식을 얻고, 0＜β3＜1.0이다. 여기서, 광각단으로부터 망원단으로 변배하는 동안에 제 3렌즈군을 상측으로 이동시킬때, 후초점거리(sk')는 감소하고 따라서 제 3렌즈군의 결상배율(β3)은 망원측에서 증가한다. 그 결과, 제 3렌즈군은 제 2렌즈군과 함께 변배를 분담하고, 제 2렌즈군의 이동량은 감소된다. 따라서, 제 2렌즈군의 이동을 위한 그러한 공간이 절약되기 때문에, 제 3렌즈군은 렌즈계의 소형화에 기여한다.

근거리물체가 제 2실시예에 의한 줌렌즈를 사용함으로써 촬영될때는, 제 1렌즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 양호한 광학성능을 얻을 수 있다. 그러나, 제 3렌즈군을 또한 물체측으로 이동시키는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 제 1렌즈군의 초점이동에 기인하는 프론트렌즈부재의 직경의 증대를 방지하고, 렌즈중에 가장 무거운 제 1렌즈군을 이동시키기 위한 액츄에이터의 부하의 증대를 방지하고, 주밍하는 동안에, 단순히 캠등을 사용하여 제 1렌즈군과 제 2렌즈군을 연동관계로서 이동시키는 것이 가능하다. 따라서, 구조의 간소화 및 정확도의 강화를 달성하는 것이 가능하다.

또한, 제 3렌즈군을 사용하여 포커싱을 행하는 경우에는, 광각단으로부터 망원단으로 변배중에 제 3렌즈군이 상측으로 이동되도록 배치되면, 포커싱을 위한 이동량이 큰 망원단은 상측에 위치될 수 있다. 따라서, 주밍 및 포커싱을 위해 요구되는 제 3렌즈의 전체이동량을 최소화하는 것이 가능하다. 이런 구성에 의해 전체렌즈계의 컴팩트화를 달성하는 것을 가능하게 한다.

또한, 제 2실시예에 있어서, 다음 관계식(c-1) 내지 (c-4)의 적어도 하나를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.

(c-1) 다음 조건식을 만족한다.

nd＜1.8 … (5)

νd＜40 …(6)

여기서 nd 및 νd는 제 2렌즈군에 포함되는 부렌즈의 재료의 각각의 굴절률 및 압베수(Abbe number)이다.

조건식(5)의 상한치를 초과하면, 페즈발섬은 정의 방향으로 증가하고, 따라서 필드곡률을 보정하는 것이 어렵게 된다. 조건식(6)의 상한치를 초과하면, 망원단의 축상색수차를 보정하는 것이 곤란하게 된다.

(c-2) 다음의 조건식을 만족한다.

0.1＜｜X1/X3｜＜7.0 …(7)

X1은 광각단에서 망원단으로의 배율변경중에 제 1렌즈군이 물체측에 가장 인접하여 배치되는 위치와 제 1렌즈군이 상측에 가장 인접하여 배치되는 위치간의 광축상의 거리이고, X3은 물체거리가 무한대일때 광각단에서 망원단으로 변배하는 동안에 제 3렌즈군이 물체측에 가장 인접하여 배치되는 위치와 제 3렌즈군이 상측에 가장 인접하여 배치되는 위치간의 광축의 거리이다.

조건식(7)은 광학계의 전체길이를 단축시키거나 또는 렌즈계가 후퇴될때 얻어지는 전체렌즈계의 전장을 단축시키기 위해 설정된다.

여기서, 거리(X1)는 광각단에서 망원단으로의 변배중에 제 1렌즈군의 전체 스토로크(stroke)이고, 거리(X3)는 물체측거리가 무한대일때 광각단에서 망원단으로 변배하는 동안에 제 3렌즈군의 전체스트로크이다.

조건식(7)의 하한치를 초과하면, 광축의 제 3렌즈군의 이동량은 증가하고, 제 3렌즈군을 이동시키기 위한 모터축을 길게 할 필요가 있기 때문에, 후퇴될때와 같이 렌즈계의 전체길이를 단축시키는 것이 매우 곤란하다. 조건식(7)의 상한치를 초과하면, 상측의 방향으로 제 1렌즈군 볼록의 궤적은 샤프하게 되고, 광각단에서 망원단까지 유도되는 제 1렌즈군에 대한 캠궤적의 각도가 크게되고, 따라서 후퇴될때 렌즈계의 전장은 불리하게 길어진다.

(c-3) 다음조건식을 만족한다.

0.25＜(DL1+DL2+DL3)/DL＜0.45 …(8)

여기서, DL은 망원단에서, 제 1렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상면까지의 거리이고, DL1은 제 1렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 1렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이고, DL2는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이고, DL3은 제 3렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 3렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이다.

조건식(8)은 광학계의 전장을 단축시키거나 또는 렌즈계가 후퇴될때 얻는 전체렌즈계의 전장을 단축시키기 위해 제공된다.

조건식(8)의 상한치를 초과하면, 망원단에서 광학계의 전장은 비록 단축되나, 광축의 각 렌즈군의 길이의 합은 커지게 되고, 따라서, 후퇴되었을때 전체렌즈계의 전장은 불리하게 길어진다. 조건식(9)의 하한치를 초과하면, 광축의 각렌즈군의 길이의 합은 작아지나, 망원단에서의 광학계의 전장은 길어지고, 각렌즈계의 이동량은 필수적으로 길어진다. 따라서, 각렌즈군을 이동시키기 위한 캠링등의 길이는 길어지고, 결과적으로, 후퇴되었을때 전체렌즈계의 전장은 짧아지지 않는다.

(c-4) 다음조건식을 만족한다.

0.02＜DA2/DD2＜0.25 … (9)

여기서, DD2는 제 2렌즈군을 구성하는 렌즈의 광축상의 두께의 합이고, DA2는 제 2렌즈군에 포함되는 공극의 합이다.

조건식(9)는 광학계의 컴팩트화와 양호한 광학성능의 달성이 서로 양립하게 하기 위해 제공된다.

조건식(9)의 상한치를 초과하면, 광축상의 제 2렌즈군의 길이는 길어지고, 따라서, 광학계의 컴팩트화를 달성하는 것은 매우 곤란하게 된다. 조건식(9)의 하한치를 초과하면, 공기렌즈의 파워는 작아지고, 따라서 구면수차를 보정하는 것이 매우 곤란하게 된다.

다음으로는 수치실시예 6 내지 8에 의한 각각의 줌렌즈의 구체적인 렌즈구성을 설명한다.

[수치실시예 6]

수치실시예 6에 의한 줌렌즈는 약 2의 변배비와 2.9-4.0정도의 개구비를 갖는 줌렌즈이다. 도 21은 수치실시예 6에 의한 줌렌즈의 광학단면을 도시한다.

도 21에 도시되는 수치실시예 6에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군은 2개의 렌즈 즉, 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형태의 부렌즈(11)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈(12)로 구성된다.

정굴절력의 제 2렌즈는 전체적으로는 3개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 쌍볼록형태의 정렌즈(21)와, 쌍오목형태의 부렌즈(22) 및 쌍볼록형태의 정렌즈(23)로 구성되고, 부렌즈(22)와 정렌즈(23)은 접합렌즈를 구성한다. 또한, 정굴절력의 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈(31)로 구성된다.

또한, 광각단에서 망원단까지의 주밍중에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형태로 왕복이동을 하고, 제 3렌즈군은 상측으로 볼록의 궤적으로 이동한다.

[수치실시예 7]

수치실시예 7에 의한 줌렌즈는 약 2의 배율변경비와 2.7-4.0정도의 개구비를 갖는 줌렌즈이다. 도 25는 수치실시예 7에 의한 줌렌즈의 광학단면을 도시한다.

도 25에 도시되는 수치실시예 7에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군은 2개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형태의 부렌즈(11)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈(12)로 구성된다.

정굴절력의 제 2렌즈는 전체적으로는 3개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 쌍볼록형태의 정렌즈(21)와, 쌍오목형태의 부렌즈(22) 및 쌍볼록형태의 정렌즈(23)로 구성되고, 정렌즈(21)와 부렌즈(22)는 접합렌즈를 구성한다. 또한, 정굴절력의 제 3렌즈군은 쌍볼록형태의 정렌즈(31)로 구성된다.

또한, 광각단에서 망원단까지 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형태로 왕복이동을 하고, 제 3렌즈군은 상측으로 볼록의 궤적으로 이동한다.

[수치실시예 8]

수치실시예 8에 의한 줌렌즈는 약 2의 배율변경비와 2.8-4.0정도의 개구비를 갖는 줌렌즈이다. 도 29은 수치실시예 8에 의한 줌렌즈의 광학단면을 도시한다.

도 29에 도시되는 수치실시예 8에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군은 2개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 쌍오목형태의 부렌즈(11)과 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정렌즈(12)로 구성된다.

정굴절력의 제 2렌즈는 전체적으로는 3개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 쌍볼록형태의 정렌즈(21)와, 쌍볼록형태의 정렌즈(22) 및 쌍오목형태의 부렌즈(23)로 구성되고, 정렌즈(22)와 부렌즈(23)는 접합렌즈를 구성한다. 또한, 정굴절력의 제 3렌즈군은 쌍볼록형태의 정렌즈(31)로 구성된다.

또한, 광각단에서 망원단까지 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 2렌즈군도 물체쪽으로 또한 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 볼록궤적으로 이동한다.

제 2실시예에 있어서, 특히 상기 설명한 바와 같이 설정된 각각의 렌즈소자로서, 이하의 유리한 효과를 특히 얻을 수 있다.

(d-1) 물체측에서 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈와, 정굴절력의 제 2렌즈 및 정굴절력의 제 3렌즈를 배치하고, 각각의 인접한 렌즈군의 간격을 변화시킴으로써 변배를 행하고, 제 1렌즈군을, 물체측에서 상측으로 순서대로, 오목렌즈와 볼록렌즈의 2개의 렌즈로 구성하고, 제 2렌즈군을, 물체측에서 상측으로 순서대로 단일의 볼록렌즈 및 오목렌즈와 볼록렌즈로 구성된 접합렌즈, 또는 볼록렌즈와 오목렌즈로 구성된 접합렌즈 및 단일의 볼록렌즈, 또는 단일의 볼록렌즈 및 볼록렌즈와 오목렌즈로 구성된 접합렌즈의 3개의 렌즈로 구성하고, 제 3렌즈군을 적어도 하나의 볼록렌즈로 구성함으로써, 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합하고 적은 구성렌즈소자에 의해 콤팩트하고, 특히 색수차를 위해 보정되고, 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

(d-2) 비구면을 각각의 렌즈군에 효과적으로 도입함으로써, 다양한 축외수차, 특히 비점수차, 왜곡 및 개구비의 증가에 기인하는 구면수차를 효과적으로 보 정하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 수치실시예 6 내지 8의 수치데이터를 나타낸다.

또한, 수치실시예 6 내지 8에 대한 상기 언급한 조건식(5) 내지 (9)의 인자값을 표 2에 나타낸다.

제 2실시예에 의하면, 특히 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합하고, 구성렌즈소자를 적게 구비함으로써 컴팩트하고 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

(제 3실시예)

도 33 내지 도 44(도 44A 내지 도 44D)는 후술하는 본 발명의 수치실시예 9 내지 11에 대응하는 본원 발명의 제 3실시예이다.

도 33은 본 발명의 수치실시예 9에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 34(도 34A 내지 도 34D) 내지 도 36(도 36A 내지 도 36D)은 본 발명에 수치실시예 9에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 37은 본 발명의 수치실시예 10에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 38(도 38A 내지 도 38D) 내지 도 40(도 40A 내지 도 40D)은 본 발명의 수치실시예 10에 의한 줌렌즈의 광각단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차를 도시하는 그래프이다.

도 41는 본 발명의 수치실시예 11에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 42(도 42A 내지 도 42D) 내지 도 43(도 43A 내지 도 43D)은 본 발명의 수치실시예 11에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 33, 37 및 41에 도시되는 렌즈블럭도에서는, L1은 부굴절력의 제 1렌즈군, L2는 정굴절력의 제 2렌즈군, L3은 정굴절력의 제 3렌즈군을, SP는 개구조리개를, IP는 상면, G는 필터 또는 색분해프리즘등의 유리블록(glass block)을 나타낸다.

제 3실시예에 의한 줌렌즈는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군(L1)과, 정굴절력의 제 2렌즈군(L2)과, 정굴절력의 제 3렌즈군(L3)의 3개의 렌즈군을 갖는다. 광각단에서 망원단으로의 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군, 제 2렌즈군 및 제 3렌즈군은 각각 이동한다. 보다 상세하게는, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상으로 왕복이동을 하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고 제 3렌즈군은 상측으로 이동하고, 즉 물체측으로 볼록의 궤적으로 이동한다.

제 3실시예에 의한 줌렌즈는, 제 2렌즈군을 이동시킴으로써 변배를 주로 행하고 변배에 의한 상점의 이동은 제 1렌즈군을 왕복이동시키고 제 3렌즈군을 상측 으로 이동시키거나 또는 제 3렌즈군을 물체측으로 볼록의 궤적으로 이동시킴으로써 보상된다.

제 3렌즈군은 촬상소자의 소형화에 기인하는 촬영렌즈의 굴절력의 증대를 분담함으로써, 제 1및 제 2렌즈군으로 구성되는 쇼트줌계의 굴절력을 감소시키고, 따라서 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈에 의한 수차의 발생을 억제함으로써 높은 광학성능을 달성할 수 있다. 또한, 촬상소자등을 사용하는 촬영장치(광학장치)에 필요한 상측의 텔레센트릭한 결상은 제 3렌즈군에 필드렌즈의 역할을 부여함으로써 달성된다.

또한, 조리개(SP)는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치시킴으로써, 광각측에서의 입사동공과 제 1렌즈군간의 거리를 단축시키고, 이에 의해 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈의 직경의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 다양한 축외수차를 제 2렌즈군의 물체측에 배치되는 조리개를 교차하는 제 1렌즈군 및 제 3렌즈군에 의해 제거함으로써, 구성렌즈의 개수를 증가시키지 않고서 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.

제 3실시예에 의한 줌렌즈는 제 3렌즈군이 적어도 하나의 정렌즈를 갖는 것을 특징으로 하고, 다음 관계식을 만족한다.

ndp3＜1.5 … (10)

νdp3＜70.0 …(11) νdp3＞70.0

여기서, ndp3와 νdp3는 각각 제 3렌즈군의 정렌즈의 재질의 각각의 굴절률 및 압베수이다.

조건식(10) 과 조건식 (11)은 주로 필드곡률 및 배율색수차를 양호하게 보정하기 위해 설정된다: 조건식(10)의 상한치를 초과하면, 페즈발섬은 부의 방향으로 증가하고, 이에 의해 필드의 곡률을 보정하는 것이 어렵게 된다. 또한, 조건식(11)의 상한치를 초과하면, 망원단에서의 배율색수차를 보정하는 것은 매우 곤란하게 된다.

부가적으로, 상기 설명한 바와 같이 구성된 제 3실시예에 의한 줌렌즈로서, 본 발명의 제 1목적은 달성될 수 있다. 그러나, 더욱 양호한 광학성능이나 또는 전체렌즈계의 소형화를 달성하기 위해서는, 다음의 조건식(e-1) 내지 (e-16)의 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.

(e-1) 광각단에서 망원단으로 배율변경하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 궤적으로 이동하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 단조적으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

(e-2) 제 1렌즈군은 2개의 렌즈 즉, 부렌즈와 정렌즈로 구성되고, 제 1렌즈군의 부렌즈의 적어도 1표면은 비구면이다.

제 3실시예에 의한 줌렌즈에서는, 부굴절력의 제 1렌즈군은 축외주광선을 조리개의 중심에서 동공결상되게하는 역할을 하고, 특히 광각단에 있어서, 축외주광선의 굴절량은 크다. 따라서 제 1렌즈군에서는, 다양한 축외수차, 특히 비점수차 및 왜곡수차가 발생하기 쉽다.

따라서, 통상의 광각렌즈와 마찬가지로, 제 1렌즈군은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 직경이 증대되는 것을 방지하기 위하여 부렌즈와 정렌즈를 갖 는 구조를 갖도록 구성된다. 또한, 메니스커스형태의 부렌즈(11)의 상측에서의 렌즈면은 부굴절력이 렌즈면의 주변부쪽으로 점차적으로 약하게 되는 비구면인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 비점수차 및 왜곡수차는 양호하게 보정되고, 제 1렌즈군은 2개의 소수의 렌즈수로 구성되며, 따라서 전체렌즈계를 컴팩트하게 구성하는 것이 용이하게 된다.

부가적으로, 축외주광선의 굴절에 기인하는 축외수차의 발생을 방지하기 위해서는, 제 1렌즈군을 구성하는 각각의 렌즈는 조리개와 광축이 교차하는 점에 중심을 갖는 동심구면에 근접하는 렌즈면을 갖는다.

(e-3) 다음 조건식을 만족한다.

ndn1＞1.70 …(12)

νdn1＞ 35.0 …(13)

여기서 ndn1 및 νdn1은 각각 제 1렌즈군에 포함되는 부렌즈의 재질의 굴절률 및 압베수(Abbe number)이다.

조건식(12)와 (13)은 전체 렌즈계의 컴팩트화와 양호한 결상성능을 서로 양립하게 하기 위해 규정된다.

조건식(12)의 상한치를 초과하면, 제 1렌즈군의 페즈발섬은 정의 방향으로 증가하고, 따라서 필드굴곡을 보정하는 것이 어렵게 된다.

또한, 조건식(13)의 하한치를 초과하면, 특히 광각단에서의 배율색수차를 보정하는 것이 매우 곤란하게 된다.

(e-4) 제 2렌즈군은 2개의 접합렌즈로 구성된다.

제 3실시예에서는, CCD등의 고체촬상소자의 고화소화 및 셀피치의 최소화에 의해 요구되는 색수차량의 감소화에 대응하기 위해서는, 제 2렌즈군은 2개의 접합렌즈, 즉 서로 접합된 메니스커스형상의 정렌즈(21)와 메니스커형상의 부렌즈(22)로 구성된 제 1접합렌즈와 서로 접합된 부렌즈(23)와 정렌즈(24)로 구성된 제 2접합렌즈로 구성된다. 이러한 배치에 의해, 축상색수차 및 배율색수차를 양호하게 보정하는 것이 가능하다.

또한, 2개의 접합렌즈로 구성된 제 2렌즈군에 의해, 다음과 같은 이점을 달성할 수 있다. 소위 트리플릿타입(triplet type)의 오목(부)렌즈성분의 굴절력은 2개의 성분으로 분리되기 때문에, 트리플릿타입과 같은 단일의 오목렌즈성분을 사용하는 수차보정방법에 대해서 수차보정의 자유도가 증가된다. 따라서, 오목렌즈성분의 유리두께를 증가시킴으로써 보정되는 축외플레어(off-axial flare)를 보정할 필요가 없게되거나 또는 오목렌즈성분의 전후에 설치된 2개의 부의 공기렌즈에 기인하는 구면수차를 보정할 필요가 없게 된다. 따라서, 트리플릿타입과 비교할때 제 2렌즈군의 광축의 두께를 줄이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 2개의 접합렌즈로 구성된 제 2렌즈군은 전체광학계의 단축시키고 또한 후퇴될때 렌즈계의 전장을 단축시키는데 기여한다.

(e-5) 제 2렌즈군은, 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈와 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부렌즈로 구성된 제 1접합렌즈를 갖고, 제 1접합렌즈의 정렌즈의 물체측의 렌즈면은 비구면이고, 다음조건식을 만족한다.

0＜(R21-R23)/(R21+R23)＜0.1 …(14)

여기서 R21은 제 1접합렌즈의 정렌즈의 물체측의 렌즈면의 근축곡률반경이고, R23은 제 1접합렌즈의 부렌즈의 상측의 렌즈면의 근축곡률반경이다.

조건식(14)의 상한치를 초과하면, 제 2렌즈군의 페즈발섬은 부의 방향으로 증가하고, 따라서 필드곡률을 보정하는 것이 어렵게 된다.

조건식(14)의 하한치를 초과하면, 구면수차 및 코마를 보정하는 것이 매우 곤란하게 된다.

(e-6) 제 2렌즈군은 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 가까이 배치되는 정렌즈를 갖고, 다음식을 만족한다.

ndp2＞1.70 …(15)

νdp2＞ 40.0 …(16)

여기서, ndp2와 νdn2는 각각 제 2렌즈군의 정렌즈의 재질의 굴절률 및 압베수(Abbe number)이다.

조건식(15)의 상한치를 초과하면, 페즈발섬은 부의방향으로 증가하고, 따라서 필드곡률을 보정하는 것이 어렵게 된다. 또한 조건식(16)의 상한치를 초과하면, 망원단에서의 축상색수차를 보정하는 것이 매우 곤란하게 된다.

(e-7) 제 3렌즈군은 1개의 정렌즈로 구성된다.

정굴절력의 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 1개의 정렌즈(31)로 구성되고, 상측에 줌렌즈를 텔레센트릭하게 하기위한 필드렌즈로서 역할을 한다.

(e-8) 제 3렌즈군의 1개의 정렌즈는 적어도 1개의 비구면을 갖는다.

특히, 제 3실시예는, 볼록렌즈(3)의 상측의 렌즈면은 정굴절력이 렌즈면의 주변부쪽으로 점차적으로 약화되는 비구면인 것이 바람직하다. 이런 구성에 의해, 전체주밍범위에 대해 다양한 축외수차를 보정하는 것이 가능하다.

(e-9) 제 3렌즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 무한원물체에서 근거리물체까지의 포커싱을 행한다.

제 3실시예에 의한 줌렌즈를 사용하여 무한원물체에서 근거리물체까지의 포커싱을 행할때는, 제 1렌즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 양호한 광학성능을 얻을 수 있다. 그러나, 제 3렌즈군을 물체측으로 이동시키는 것이 더욱 바람직하다.

본 배열은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 제 1렌즈군의 포커싱이동에 기인하는 프론트렌즈부재의 직경의 증대를 방지하고, 렌즈중에서 가장 무거운 제 1렌즈군을 이동시키기 위한 엑츄에이터의 부하의 증대를 방지하고, 단순히 캠 등을 사용하여 제 1렌즈군과 제 2렌즈군을 연동의 관계로 주밍시에 이동시키는 것이 가능하다. 따라서, 구조의 간소화 및 정확도의 향상을 달성하는 것이 가능하다.

또한, 제 3렌즈군을 사용하여 포커싱을 행하는 경우에는 광각단에서 망원단까지의 변배중에 제 2렌즈군이 상측으로 이동되도록 배열되면, 포커싱을 위한 이동량이 큰 망원단은 상측에 배치될 수 있다. 따라서, 주밍 및 포커싱을 위해 필요한 제 3렌즈군의 전체이동량을 최소화하는 것이 가능하게 된다. 이 배열은 전체렌즈계의 컴팩트화를 달성하는 것이 가능하게 한다.

(e-10) 다음조건을 만족한다.

0.25＜(L1+L2+L3)/L＜0.45 …(17)

여기서, L은 망원단에서, 제 1렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상면까지의 거리이고, L1은 제 1렌즈군의 최대물체측에 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 1렌즈중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이고, L2는 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이고, L3은 제 3렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 제 3렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리이다.

조건식(17)의 상한치를 초과하면, 망원단에서의 광학계의 전장은 비록 짧아지나, 광축상의 각 렌즈군의 길이의 합은 커지고, 따라서 수축시의 전체 렌즈계의 전장은 불편하게 길게된다.

조건식(17)의 하한치를 초과하면, 광축상의 각렌즈군의 길이의 합은 작아지나, 망원단에서의 광학계의 전장은 길게 되고, 각 렌즈군의 이동량은 필수적으로 길어진다. 따라서, 각 렌즈군을 이동시키기 위한 캠링 등의 길이는 길어지게 되고, 결과적으로는, 후퇴시의 전체렌즈계의 전장은 짧게되지 않는다.

(e-11) 다음 조건식을 만족한다.

0.05＜A2/D2＜0.2 …(18)

여기서, D2는 제 2렌즈군을 구성하는 렌즈의 광축의 두께의 합이고, A2는 제 2렌즈군에 포함되는 공기간격의 합이다.

조건식(18)의 상한치를 초과하면, 광축상의 제 2렌즈군의 길이는 길어지고, 따라서 광학계의 컴팩트화를 달성하는 것이 매우 곤란하게 된다.

조건식(18)의 하한치를 초과하면, 공기렌즈의 파워는 적게 되고, 따라서 구면수차를 보정하는 것이 매우 곤란하게 된다.

(e-12) 부굴절력의 제 1렌즈군은 2개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 부렌즈(11)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정렌즈(12)로 구성되거나, 또는 3개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 부렌즈(11)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 부렌즈(12)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 정렌즈(13)로 구성되고, 정굴절력의 제 2렌즈군은 4개의 렌즈, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 상측에 대향하는 오목면을 갖는 메니스커스형상의 정렌즈(21)와, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 부렌즈(22)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형상의 부렌즈(23)와 쌍볼록형태의 정렌즈(24)로 구성되고, 정렌즈(21)와 부렌즈(22)는 접합렌즈를 구성하고, 부렌즈(23)와 정렌즈(24)는 접합렌즈를 구성하고, 정굴절력의 제 3렌즈군은 상측에 대향하는 볼록면을 갖는 정렌즈(31)로 구성되거나 또는 부렌즈와 정렌즈로 구성된 접합렌즈로 구성된다.

이런 구성에 의해, 양호한 광학성능을 유지하면서 렌즈계의 컴팩트화를 용이하게 달성하는 것이 가능하다.

(e-13) 정굴절력의 제 2렌즈군은, 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 가까이에서, 물체측에 대향하는 강한 볼록면을 갖는 정렌즈(21)를 갖는다. 이런 구성에 의해, 제 1렌즈군으로부터 사출되는 축외주광선의 굴절각을 작게 하는 것이 가능하고, 이에 의해 다양한 축외수차의 발생을 방지할 수 있다.

(e-14) 제 2렌즈군에 포함되는 정렌즈(21)는 최고높이에서 축상광선을 통과시키도록 배치된 렌즈이고, 주로 구면수차 및 코마의 보정에 관계한다. 따라서, 정렌즈(21)의 물체측의 렌즈면은 렌즈면의 주변부쪽으로 점차적으로 약하게 되는 비구면인 것이 바람직하다. 이런 구성에 의해, 구면수차 및 코마를 양호하게 보정하는 것이 쉽게 된다.

(e-15) 제 2렌즈군에 포함되는 물체측상의 정렌즈(21)의 상측에 배치되는 부렌즈(22)는 상측에 대향하는 오목면을 갖도록 구성되고, 따라서 부렌즈(22)의 상측의 오목면과 부렌즈(22) 다음에 배치되는 부렌즈(23)의 물체측의 볼록면에 의해 부의 공기렌즈를 구성한다. 이러한 구성에 의해, 개구비의 증가에 의해 발생하는 구면수차를 보정하는 것이 가능하다.

(e-16) 후초점거리를 sk'로 표시하고, 제 3렌즈군의 초점거리를 f3으로 표시하고, 제 3렌즈군의 결상배율을 β3으로 표시할때,

sk'=f3(1-β3)

의 관계식을 얻고 β3은 0＜β3＜1.0이다.

여기서, 광각단에서 망원단으로 변배하는 동안에 제 3렌즈군을 상측으로 이동시킬 때, 백초점거리 sk'는 감소하고, 이에 의해 제 3렌즈군의 결상배율 β3은 망원측에서 증가한다. 그 결과, 제 3렌즈군은 제 2렌즈군과 함께 변배를 분담하고, 이에 의해 제 2렌즈군의 이동량은 감소된다. 따라서, 제 2렌즈군의 이동을 위한 공간이 절약되기 때문에, 제 3렌즈군은 렌즈계의 소형화에 기여한다.

다음으로는, 수치실시예 9 내지 11에 의한 줌렌즈각각의 렌즈구성의 특징을 설명한다.

[수치실시예 9]

도 33에 도시되는 수치실시예 9에 의한 줌렌즈는 약 3의 변배비와 약 2.7-4.8의 개구비를 갖는 줌렌즈이다.

[수치실시예 10]

도 37에 도시되는 수치실시예 10에 의한 줌렌즈에 있어서는, 광각단에서 망원단으로 주밍하는 동안에, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록형상의 왕복이동을 하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

수치실시예 10에서는, 제 1렌즈군은 3개의 렌즈, 즉, 물체측에서 상측으로 순서대로, 메니스커스형상의 부렌즈(11)와, 메니스커스형상의 부렌즈(12) 및 메니스커스형상의 정렌즈(13)로 구성되고, 이에 의해 제 1렌즈군이 2개의 렌즈로 구성된 줌렌즈와 비교할때 더욱 넓은 광각화를 용이하게 달성하는 것이 가능하다.

수치실시예 10에 의한 줌렌즈는 약 3의 배율변경비와 약 2.6-4.8의 개구비를 갖는 줌렌즈이다.

[수치실시예 11]

도 41에 도시되는 수치실시예 11에 의한 줌렌즈에서는, 광각단에서 망원단으 로 주밍하는 동안에는, 제 1렌즈군은 상측으로 볼록의 왕복이동을 하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고, 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

수치실시예 11에서는, 제 3렌즈군은 메니스커스형상의 부렌즈와 쌍볼록형상의 정렌즈로 구성된 접합렌즈로 구성되고, 이에 의해 제 2렌즈군의 2개의 접합렌즈의 접합으로 색수차를 충분히 보정한다.

수치실시예 11에 의한 줌렌즈는 약 3.0의 변배비와 약 2.7-4.8의 개구비를 갖는 줌렌즈이다.

다음으로는, 본 발명의 수치실시예 9 내지 11의 수치데이터를 나타낸다.

또한, 수치실시예 9 내지 11에 대한 상기 언급한 조건식 (10) 내지 (18)의 인자값을 표 3에 리스트화한다.

본 발명의 제 3실시예에 있어서, 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합하고, 적은 구성렌즈소자로서 컴팩트하고 소직경에도 불구하고 고배율변경비를 갖고 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

(제 4실시예)

도 45 내지 도 60(도 60A 내지 도 60D)은 후술하는 본 발명의 수치실시예 12 내지 15에 대응하는 본원 발명의 제 4실시예이다.

도 45는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 46(도 46A 내지 도 46D) 내지 도 48(도 48A 내지 도 48D)은 본 발명에 수치실시예 12에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 45는 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 26(도 46A 내지 도 46D) 내지 도 48(도 48A 내지 도 48D)은 본 발명의 수치실시예 12에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차를 도시하는 그래프이다.

도 49는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이다. 도 50(도 50A 내지 도 50D) 내지 도 52(도 52A 내지 도 52D)는 본 발명의 수치실시예 13에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 53은 본 발명의 수치실시예 14에 의한 줌렌즈를 도시하는 블럭도이다. 도 54(도 54A 내지 도 54D) 내지 도 56(도 56A 내지 도 56D)은 본 발명의 수치실시예 14에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 57은 본 발명의 수치실시예 15에 의한 줌렌즈를 도시하는 렌즈블럭도이 다. 도 58(도 58A 내지 도 58D) 내지 도 60(도 60A 내지 도 60D)은 본 발명의 수치실시예 15에 의한 줌렌즈의 광학단, 중간초점거리위치 및 망원단에서의 각각의 수차곡선을 도시하는 그래프이다.

도 45, 49, 53 및 57에 도시되는 렌즈블럭도에서는, L1은 부의 굴절력의 제 1렌즈군, L2는 정의굴절력의 제 2렌즈군, L3은 정의굴절력의 제 3렌즈군, SP는 광학장치의 밝기를 결정하기 위한 개구조리개, IP는 상면, G는 필터 또는 색분해프리즘등의 유리블록(glass block)을 나타낸다.

도 45, 49, 53 및 57의 렌즈블럭도에 도시된 바와 같이, 제 4실시예에 의한 줌렌즈는 3개의 렌즈군, 즉 물체측에서 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군 L1과 정굴절력의 제 2렌즈군 L2 및 정굴절력의 제 3렌즈군 L3을 갖는다. 광각단에서 망원단으로 변배중에서는, 도 45, 49, 53 및 57에 도시되는 렌즈블럭도에 도시되는 화살표에 의해 지시된 바와 같이, 제 1렌즈군 L1은 상측으로 볼록의 왕복이동을 하고, 제 2렌즈군은 물체측으로 이동하고 제 3렌즈군은 상측으로 이동한다.

제 4실시예에 의한 줌렌즈는 상기 설명한 바와 같은 기본적인 구성을 갖는다. 제 4실시예에 있어서, 줌렌즈가 다음의 조건식(19) 내지 (22)의 적어도 하나를 만족시키는 그러한 렌즈구조를 갖도록 구성함으로써 높은 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

0.08＜M3/fw＜0.4 …(19)

0.7＜｜f1/ft｜＜1.0 …(20)

1.45＜f3/ft＜2.0 …(21)

0.63＜f2/ft＜0.8 …(22)

여기서, M3는 광각단에서 망원단까지 변배하는 동안 무한원물체에 초점을 맞춘 상태에서 상측으로의 제 3렌즈군의 이동량이고, fw 및 ft는 광각단 및 망원단에서의 각각의 줌렌즈의 초점거리이고, f1, f2 및 f3은 제 1렌즈군, 제 2렌즈군 및 제 3렌즈군의 각각의 초점거리이다.

다음에는, 제 4실시예에 의한 줌렌즈의 렌즈구조의 특징을 설명한다.

제 1렌즈군은 줌렌즈가 망원단에 있을때 줌렌즈가 광각단에 있을때와 약 동일한 위치에 위치하거나, 또는 줌렌즈가 광각단에 있을때 보다는 상측에 다소 인접하여 위치된다. 따라서, 줌렌즈가 후퇴될 때 요구되는 제 1렌즈군의 이동량은 너무 크게 되는 것을 방지한다. 개구조리개 sp는 제 2렌즈군의 물체측에 배치되고, 제 2렌즈군과 일체화하여 광축을 따라서 이동하도록 배열된다.

제 4실시예에 의한 줌렌즈에서는, 정굴절력의 제 2렌즈군을 이동시킴으로써 변배를 행하고 부굴절력의 제 1렌즈군을 왕복이동시키고 정굴절력의 제 3렌즈군을 상측으로 이동시킴으로써 변배에 의한 상점의 이동을 보상한다.

정굴절력의 제 3렌즈군은 촬상소자의 소형화에 기인하는 촬영렌즈의 굴절력의 증가를 분담하고, 이에 의해 제 1렌즈군 및 제 2렌즈군으로 구성되는 쇼트줌계의 굴절력을 저감시킴으로써, 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈에 의해 수차의 발생을 억제하고 따라서 높은 광학성능을 달성할 수 있다. 또한, 특히 촬상소자 등을 사용하는 광학장치에 필요한 상측의 텔레센트릭결상은 제 3렌즈군에 필드렌즈의 역할을 부여함으로써 얻을 수 있다.

또한, 조리개(sp)를 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인버하여 배치시킴으로써, 광각단에서의 입사동공과 제 1렌즈군간의 거리를 단축시키고, 이에 의해 제 1렌즈군을 구성하는 렌즈직경의 증대를 방지할 수 있다. 첨가적으로, 제 2렌즈군의 물체측에 배치되는 조리개를 횡단하는 제 1렌즈군과 제 3렌즈군에 의해 다양한 축외수차를 제거하고, 이에 의해 구성렌즈수를 증가시키지 않으면서 양호한 광학성능을 얻을 수 있다.

또한, 제 4실시예에서는, 물체측에서 상측으로 순서대로, 부굴절력의 제 1렌즈군은 2개의 렌즈, 즉 상측에 대향하는 오목면을 갖는 부렌즈(11)와 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 정렌즈(12)로 구성되고, 정굴절력의 제 2렌즈군은 4개의 렌즈, 즉 쌍볼록형태의 정렌즈(21)와, 쌍오목형태의 부렌즈(22)와, 물체측에 대향하는 볼록면을 갖는 메니스커스형태의 부렌즈(23)와, 쌍볼록형태의 정렌즈(24)로 구성되고, 정렌즈(21)와 부렌즈(22)는 접합렌즈를 구성하고, 부렌즈(23)와 정렌즈(24)는 접합렌즈를 구성하며, 정굴절력의 제 3렌즈군은 물체측에 대향하는 강한 볼록면을 갖는 단일의 정렌즈(31)로 구성된다.

소망의 굴절력배열과 수차보정이 서로 양립하도록 하는 렌즈구성을 갖는 각각의 렌즈군으로서, 상기 설명한 바와 같이, 렌즈계의 양호한 광학성능을 유지하면서 렌즈계의 컴팩트화를 달성하는 것이 가능하다. 부굴절력의 제 1렌즈군은 축외주광을 조리개의 중심에 동공결상되도록 하는 역할을 하고, 특히, 광각단에서는, 축외주광선의 굴절량은 크게 된다. 따라서, 제 1렌즈군에서는, 다양한 축외수차, 특히 비점수차 및 왜곡수차가 발생하기 쉽다. 따라서, 통상의 광각렌즈와 마찬가 지로, 제 1렌즈군은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 직경이 증대되는 것을 방지하기 위해 부렌즈 및 정렌즈를 갖는 구조를 갖도록 구성된다. 또한, 부렌즈(11)의 상측의 렌즈면은 부굴절력이 렌즈면의 주변부쪽으로 점차적으로 감소되는 비구면인것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 비점수차 및 왜곡수차는 양호하게 보정되고, 제 1렌즈군은 2개의 소수의 렌즈수로 구성되기 때문에 전체렌즈계를 컴팩트하게 구성하는 것이 용이하다.

정굴절력의 제 2렌즈군은, 렌즈군중에서 물체측상에, 가장 인접하여 물체측에 대향하는 강한 볼록면을 갖는 정렌즈(21)를 갖기 때문에 제 2렌즈군은 제 1렌즈군으로부터 사출되는 축외주광선의 굴절각을 줄이는 형태를 갖고, 이에 의해 다양한 축외수차의 발생을 방지한다. 또한, 정렌즈(21)는 축상광을 최고높이에서 통과하도록 배치되는 렌즈이고, 주로 구면수차 및 코마의 보정에 관계한다. 제 4실시예에서는, 정렌즈(21)의 물체측의 렌즈면은 정굴절력이 렌즈면의 주변부쪽으로 점차적으로 약하게 되는 비구면인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 구면수차 및 코마를 양호하게 보정하는 것이 용이하게 된다. 또한 정렌즈(21)의 상측에 배치되는 부렌즈(22)는 상측에 대향하는 오목면을 갖도록 구성되고, 따라서 부렌즈(22)의 상측의 렌즈면과 부렌즈(22)위에 배치되는 부렌즈(23)의 물체측의 볼록면에 의해 부의 공기렌즈를 구성한다. 따라서, 개구비의 증가에 의해 발생하는 구면수차를 보정하는 것이 가능하다.

또한, 제 4실시예에서는, CCD등의 고체촬상소자의 고화소화 및 셀피치의 최소화에 있어서 요구되는 색수차량의 감소에 대응하기 위해서, 제 2렌즈군은 2개의 접합렌즈로 구성된다. 이러한 구성에 의해, 축상색수차 및 배율색수차를 양호하게 보정하는 것이 가능하다.

제 4실시예에 의한 줌렌즈에서는, 제 3렌즈군을 상측으로 이동시켜서 제 3렌즈군이 배율변경의 기능을 갖게하고 제 2렌즈군에 인가되는 배율변경의 부담을 적게하여 제 2렌즈군의 이동양을 줄이고, 이에 의해 전체렌즈길이의 소형화를 달성할 수 있다.

다음으로는, 상기 설명한 각 조건식(19) 내지 (22)의 기술적의미 및 언급한 특징이외의 렌즈구성을 설명한다.

(f-1) 조건식(19)은 주로 전체렌즈계의 소형화를 위해 제공된다.

제 3렌즈군의 이동량이 조건식(19)의 하한치를 초과하여 너무 적게 되면, 변배에 관계하는 제 2렌즈군의 기여는 작게 되고, 제 2렌즈군을 그 정도로 많이 이동시키는 필요성이 발생하기 때문에, 렌즈계의 소형화는 불충분하게 된다. 한편, 조건식(19)의 상한치를 초과하면, 망원단에서의 후초점거리를 확보하는 것이 어렵게 된다.

(f-2) 조건식(20)은 주로 제 1렌즈군의 굴절력을 적절하게 설정하기 위해 규정함으로써 충분한 백초점거리뿐아니라 왜곡 및 필드굴곡 등의 다양한 수차를 양호하게 보정함으로써 고광학성능을 달성한다.

제 1렌즈군의 초점거리가 조건식(20)의 하한치를 초과하여 너무 짧으면, 변배중에 왜곡 및 필드곡률의 변동을 보정하는 것이 어렵게 된다. 한편 조건식(20)의 상한치를 초과하면, 백초점거리를 확보하는 것이 어렵게 된다.

(f-3) 제 4실시예에 의한 줌렌즈를 사용하여 근거리물체를 촬영할때, 제 1렌 즈군을 물체측으로 이동시킴으로써 양호한 광학성능을 얻을 수 있다. 그러나, 제 3렌즈군을 또한 물체측으로 이동시키는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 물체측에 가장 인접하여 배치되는 제 1렌즈군의 포커싱이동에 의한 프론트렌즈의 직경의 증대를 방지하고, 렌즈중에서 가장 무거운 제 1렌즈군을 이동시키기 위한 액츄에이터의 부하의 증대를 방지하고, 주밍중에는, 단순히 캠등을 사용하여 제 1렌즈군과 제 2렌즈군을 연동관계를 이동시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 구조의 간소화 및 정확도의 상승을 달성하는 것이 가능하다.

(f-4) 조건식(21)은 정굴절력의 제 3렌즈를 추가적으로 설치함으로써 주로 부렌즈와 정렌즈로 구성된 2군구성보다 줌렌즈가 더욱 텔레센트릭한 구성을 갖도록 하기 위해 규정되고, 또한 텔레센트릭한 구성의 효과를 충분하게 하기 위해서 규정된다.

제 3렌즈군의 초점거리가 조건식(21)의 하한치를 초과하여 너무 짧게 되면, 제 1렌즈군 및 제 2렌즈군의 합성초점거리가 그만큼 길게되고, 따라서 전체렌즈계의 컴팩트화는 불충분하게 된다. 한편 조건식(2)의 상한치를 초과하면, 특히 광각단에서 사출동공이 너무 짧게 되고, 제 3렌즈군을 사용하여 포커싱을 행하는 경우에는, 포커싱을 위해 요구되는 이동량은 불리하게 증가한다.

(f-5) 조건식(22)은 전체렌즈계의 소형화를 달성하기 위해 변배에 요구되는 제 2렌즈군의 이동량을 저감시키기 위해 설정된다. 제 2렌즈군의 초점거리가 조건식(22)의 하한치를 초과하여 짧게 되면, 렌즈계의 크기를 감소시키는 이점이 발생하지만, 페즈발섬은 정의 방향으로 커지게 되고, 따라서 필드굴곡을 보정하는 것 이 어렵게 된다. 한편, 조건식(22)의 상한치를 초과하면, 변배를 위해 요구되는 제 2렌즈군의 이동량은 커지게 되고, 따라서 렌즈계의 소형화를 달성하는 것이 어렵게 된다.

(f-6) 제 4실시예에서는, 2개의 접합렌즈로 구성된 제 2렌즈에 의해, 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다. 소위 트리플렛타입에서 오목(부)렌즈성분의 굴절력은 2개의 성분으로 분리되기 때문에, 트리플릿타입과 같은 단일 오목렌즈성분을 사용하는 수차보정방법에 대하여 수차보정의 자유도가 증가된다. 따라서, 오목렌즈성분의 유리두께를 증가시킴으로서 보정되는 축외플레어를 보정할 필요가 없게되거나, 또는 오목렌즈성분의 전후에 설치된 2개의 부의 공기렌즈에 기인하는 구면수차를 보정할 필요가 없게 된다. 따라서, 트리플릿타입과 비교할때 제 2렌즈군의 광축상의 두께를 작게하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 2개의 접합렌즈로 구성된 제 2렌즈군은 전체광학계를 단축시키고 또한 후퇴될때 렌즈계의 전장을 단축시키는데 기여한다.

(f-7) 렌즈계의 크기 및 포커싱을 위해 요구되는 액츄에이터에 부가되는 부하의 저감의 관점으로부터, 제 3렌즈군을 단일의 정렌즈로 구성하는 것이 소망된다. 이 경우에는, 다음의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.

-1.5＜(R3f+R3r)/(R3f-R3r)＜-0.5 …(23)

여기서, R3f는 단일의 정렌즈의 물체측의 렌즈면의 곡률반경이고, R3r은 단일의 정렌즈의 상측의 렌즈면의 곡률반경이다.

제 3렌즈가 구면형상의 단일의 정렌즈일때, 조건식(23)은 수차변경을 줄이면 서 포커싱을 행할 수 있도록 단일의 정렌즈의 형상을 적절하게 설정하기위해 제공된다.

조건식(23)의 하한치를 초과하면, 촬상면과 제 3렌즈군의 단일의 정렌즈의 물체측의 렌즈면간의 내부반사에 기인하여 발생하는 고스트는 촬상면부근에서 쉽게 형성되는 경향이 있다. 이런 코스트를 회피하기 위해서는, 초과백초점거리를 취하는 것이 필요하게 되고, 따라서 렌즈계의 크기를 충분히 감소시키는 것이 어렵게 된다. 한편, 조건식(23)의 상한치를 초과하면, 제 3렌즈군을 사용하여 포커싱을 행하는 경우에는, 포커싱에 의해 야기되는 구면수차 및 비점수차를 보정하는 것이 어렵게 된다.

(f-8) 정굴절력이 비구면의 주변부방향으로 점차적으로 약하게 되는 그러한 비구면을 제 3렌즈군에 도입하면, 변배중에 비점수차의 변동을 또한 저감시키는 것이 가능하다.

본 발명의 제 4실시예에 의하면, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 3개의 렌즈군, 즉 부굴절력의 제 1렌즈군과 정굴절력의 제 2렌즈군과 정굴절력의 제 3렌즈군을 갖는 줌렌즈를 구성하고, 각각의 인접한 렌즈군간의 간격을 변화시킴으로써 변배를 행하고, 각 렌즈군의 굴절력배치, 이동량 및 형태를 적합하게 설정함으로써 고체촬상소자를 사용하는 촬영계에 적합하고 적은 구성렌즈수를 갖는 컴팩트화되고, 특히 색수차를 위해 보정되고, 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

또한, 비구면을 각렌즈군에 도입함으로써, 다양한 축외수차, 특히 비점수차, 왜곡수차 및 개구비의 증대에 의한 구면수차를 효과적으로 보정하는 것이 가능하다.

다음으로는, 수치실시예 12 내지 15의 수치데이터를 표시한다.

또한, 수치실시예 12 내지 15를 위한 상기 설명한 조건식(19) 내지 (20)의 인자값을 표 4에 열거한다.

본 발명의 제 4실시예에 있어서, 적은 구성렌즈소자로서 컴팩트하고 소직경이며, 고변배비와 뛰어난 광학성능을 갖는 줌렌즈를 달성하는 것이 가능하다.

다음으로는, 촬영광학계로서, 상기 수치실시예 1 내지 15의 어느 하나에서 설명된 줌렌즈를 사용하는 비디오카메라(광학장치)를 도 61을 참조하여 본 발명의 실시예로서 설명한다.

도 61를 참고할때, 광학장치는 광학장치바디(110)와, 본 발명에 의한 줌렌즈로 구성된 촬영광학계(111)와 촬영광학계(111)를 통해 형성된 물체상을 수신하기 위해 배치된 CCD등의 촬상소자(112)와, 촬상수단(112)에 의해 수신되는 물체상을 기록하기 위한 기록수단(113) 및 표시소자(도시되지않음)가 표시되는 물체상을 관측하기 위해 사용되는 뷰파인더(114)를 포함한다. 표시소자는 액정패널 등으로 구성되고 촬상소자(112)에 형성되는 물체상을 표시하기 위해 배치된다.

상기 설명한 바와 같이, 비디오카메라 등의 광학장치에 본 발명에 의한 줌렌즈를 인가함으로써, 소형 및 고광학성능을 갖는 광학장치를 실현할 수 있다.

Claims

물체측에서 상측으로 순서대로,

부렌즈 및 정렌즈를 포함하는 부의 광파워의 제 1렌즈군과;

접합렌즈 및 1개의 정렌즈로 구성되는 정의 광파워의 제 2렌즈군과;

정렌즈를 포함하는 정의 광파워의 제 3렌즈군과

를 구비하는 줌렌즈로서,

상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군간의 간격과 상기 제 2렌즈군과 상기 제 3렌즈군간의 간격은 주밍시에 상기 제 1렌즈군, 상기 제 2렌즈군 및 상기 제 3렌즈군을 각각 이동함으로써 가변되고,

상기 줌렌즈는 주밍시에 상기 제 2렌즈군과 일체적으로 이동하는 개구조리개를 더 가지고,

상기 줌렌즈에 포함되는 렌즈군은 상기 제 1렌즈군, 상기 제 2렌즈군 및 상기 제 3렌즈군만이고,

상기 제1렌즈군이 변배시에 이동하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈군은 부렌즈와 정렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈군은, 물체측에서 상측으로 순서대로, 접합렌즈와 정렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈군은, 물체측에서 상측으로 순서대로, 정렌즈와 접합렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 3렌즈군은 1개의 정렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈군에 있어서의 접합렌즈는 서로 접합되는 정렌즈와 부렌즈로 구성되고, nd 및 νd는 각각 상기 제 2렌즈군에 포함되는 부렌즈의 재질의 굴절률 및 압베수일때, 상기 줌렌즈는

nd＜1.8

ｖd＜40

의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 광각단에서 망원단으로의 변배중에, 상기 제 1렌즈군이 물체측에 가장 인접하여 배치되는 위치와 상기 제 1렌즈군이 상측에 가장 인접하여 배치되는 위치간의 광축의 거리를 X1, 물체거리가 무한대일때 광각단에서 망원단으로의 변배중에 상기 제 3렌즈군이 물체측에 가장 인접하여 배치되는 위치와 상기 제 3렌즈군이 상측에 가장 인접하여 배치되는 위치간의 광축의 거리를 X3이라 할때, 상기 줌렌즈는

0.1＜｜X1/X3｜＜7.0

의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 망원단에서 상기 제 1렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상면까지의 거리를 DL, 상기 제 1렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상기 제 1렌즈군 중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리를 DL1, 상기 제 2렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상기 제 2렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리를 DL2, 상기 제 3렌즈군중에서 물체측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 물체측의 정점에서 상기 제 3렌즈군중에서 상측에 가장 인접하여 배치되는 렌즈의 상측의 정점까지의 거리를 DL3라고 할때, 상기 줌렌즈는

0.25＜(DL1+DL2+DL3)/DL＜0.45

의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 제 2렌즈군을 구성하는 렌즈의 광축의 두께합을 DD2, 상기 제 2렌즈군에 포함되는 공극의 합을 DA2라고 할때, 상기 줌렌즈는

0.02＜DA2/DD2＜0.25

의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
제 1항에 있어서, 상기 제 3렌즈군은, 무한거리에 있는 물체로부터 근거리에 있는 물체로의 포커싱중에 물체측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
광학장치 본체와;

청구항1에 기재된 줌렌즈로 구성된 촬영광학계와;

촬영광학계를 통해 형성된 물체상을 수신하기 위해 배치된 촬상소자와;

상기 촬상소자에 의해 수신되는 물체상을 기록하기 위한 기록수단과;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.