KR100799218B1 - 소형 줌 렌즈 - Google Patents

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KR100799218B1
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zoom lens
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김성우
김용남
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

소형 줌 렌즈가 개시되어 있다.
개시된 소형 줌 렌즈는, 물체측에서 순서로 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 제1렌즈와 적어도 하나의 반사 광학 소자를 포함하며, 변배시 최소한 상기 제3렌즈군이 이동하며 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
0.22≤ST3/OL≤0.25
여기서, ST3은 제3렌즈군이 광각단에서 망원단까지 변배시 이동한 거리이고 OL은 줌렌즈의 전장이다.
굴곡형의 이너줌을 구현하여 줌렌즈의 두께뿐만 아니라 길이에 대한 사이즈를 줄임으로써 디지털 카메라뿐만 아니라 개인용 모바일 기기 등에 적합하게 사용할 수 있다.

Description

소형 줌 렌즈{Compact zoom lens}
도 1은 일본공개특허 JP 2003-202500호에 개시된 디지털 카메라에 사용되는 줌 렌즈를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 소형 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단에서의 렌즈 위치를 각각 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소형 줌렌즈를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소형 고배율 줌렌즈의 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
G1...제1렌즈군, G2...제2렌즈군
G3...제3렌즈군, G4...제4렌즈군
ST...조리개
본 발명은 굴곡형의 이너줌 렌즈를 이용하여 소형화한 줌 렌즈에 관한 것이다.
최근 휴대 정보 단말기(PDA)나 모바일 등의 전자기기의 보급이 증가되면서, 이러한 전자기기에 디지털 카메라나 디지털 비디오 유닛이 내장되는 경우가 많아지고, 이에 따라 카메라의 소형화에 대한 요구가 증대되고 있다. 더 나아가 휴대용 단말기에 줌 카메라가 장착되는 예가 늘고 있다. 이러한 요구들을 충족시키기 위해서는 일반 카메라에 사용되는 줌 렌즈에 비해 극히 소형인 줌 렌즈가 요구된다. 모바일 기기에 장착되는 줌렌즈는 디지털 카메라에 장착되는 줌렌즈에 비해 사이즈에 대한 제한이 더욱 많이 요구된다. 즉, 디지털 카메라에서는 최소 두께만을 충족시키면 되지만, 모바일 기기에서는 두께뿐만 아니라 높이와 폭에 대한 사이즈 또한 가능한 한 작게 하지 않으면 안 된다. 디지털 카메라에서 두께를 줄여 소형 줌렌즈 를 만들기 위해서 이너줌이면서 굴곡형 형태의 광학계를 많이 사용한다.
이러한 예가 미국공개특허 US 2004/0105020 A1에 개시되어 있으며, 이 광학계는 소형 줌렌즈를 구현하기 위해 제1 내지 제4 렌즈군을 포함한다. 일반적으로 이너줌 형태와 굴곡형 형태에 조화를 이루기 위해서는 제1렌즈군에 반사광학소자를 포함하고 변배시에 제1렌즈군이 고정되어야 한다. 일반적으로 제2렌즈군은 부의 굴절력을 가지고 변배시에 이동하며 변배자(Variator)의 역할을 하며 제3렌즈군은 정의 굴절력을 가지고 변배시에 이동하며 보상자(Compensator)의 역할을 한다. 제4렌즈군은 추가적으로 보상자의 역할을 하기 위해서 변배시에 움직이는 구조의 경우에는 포커싱(focusing)을 실시한다. 이런 구조에 있어서 제2렌즈군과 제3렌즈군은 캠을 이용해서 구동하고 제4렌즈군은 별도의 구동모터를 이용한다.
변배시 제4렌즈군이 고정된 광학계를 이용하는 경우에는 제3렌즈군이 주로 포커싱(focusing)을 수행한다. 이 경우에는 제2렌즈군과 제3렌즈군에 각각의 구동모터가 연결된다. 제2렌즈군이 포커싱(focusing)을 수행하는 경우도 있으나, 이런 경우에는 광학계 전체의 화각이 변하므로 매크로 등 특수한 경우에만 포커싱 렌즈로 제2렌즈군을 활용한다. 이때, 조리개는 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이에 위치하는데, 대부분 변배시에 조리개를 고정시켜서 렌즈의 밝기를 유지시키고 있다. 즉, 변배시에 제2렌즈군은 물체측에서 조리개 쪽으로 이동하며 제3렌즈군은 상측에서 조리개측으로 이동한다.
한편, 일본공개특허 JP 2003-202500호에서는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 내지 제5 렌즈군(Gr1)(Gr2)(Gr3)(Gr4)(Gr5)을 포함하는 줌 렌즈 광학계를 개시하고 있다. 구체적으로, 정의 굴절력을 갖고 반사광학소자를 갖는 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 조리개를 포함하고 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 갖는 제4렌즈군, 정의 굴절력을 갖는 제5렌즈군으로 구성된다. 여기서는, 조리개(ST) 앞이나 뒤에 렌즈를 추가하여서 구면수차 등을 보정하여 성능을 향상시키고 있다. 즉, 조리개가 하나의 렌즈군으로 작용한다.
여기서는, 광각단에서 망원단으로 변배시에 제2렌즈군은 물체측에서 상측으로 움직이고 제4렌즈군은 상측에서 물체측으로 움직이며, 제1렌즈군, 제3렌즈군, 제5렌즈군은 고정되어 있다. 제2렌즈군은 변배자이고 제4렌즈군은 보상자의 역할을 한다. 또한, 제4렌즈군은 상측에서 물체측으로 움직이며 포커싱을 실시한다.
하지만, 상기 개시된 종래의 줌 렌즈들은 카메라의 두께를 줄이는데는 기여할 수 있으나, 카메라의 폭이나 높이를 줄이는데는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 두께뿐만 아니라 길이를 감소시켜 모바일 기기 등에 적합하게 장착할 수 있는 소형 줌 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 소형 줌 렌즈는 물체측에서 순서로 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 제1렌즈와 적어도 하나의 반사 광학 소자를 포함하며, 변배시 최소한 상기 제3렌즈군이 이동하며, 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
0.22≤ST3/OL≤0.25
여기서, ST3은 제3렌즈군이 광각단에서 망원단까지 변배시 이동한 거리이고 OL은 줌렌즈의 전장이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소형 줌 렌즈는, 물체측에서 순서로 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군으로 이루어지고, 광각단에서 망원단으로 변배시 적어도 하나의 렌즈군이 이동하고, 제1렌즈군은 물체측으로부터 적어도 한 면이 비구면인 제1렌즈와 반사 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1렌즈가 하기의 범위를 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
<조건식>
1.8 < nd(L1) < 2.0
여기서, nd(L1)은 제1렌즈의 굴절율을 나타낸다.
상기 줌 렌즈의 변배시, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 넓어지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 좁아진다.
상기 줌렌즈의 변배시, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군이 이동한다.
상기 제1렌즈는 메니스커스 형태를 가질 수 있다.
상기 제4렌즈군이 이동하여 포커싱을 수행한다.
상기 제2렌즈군은 물체측에서 순서로 부의 굴절력을 갖는 렌즈와 정의 굴절력을 갖는 렌즈가 접합되어 있다.
상기 제2렌즈군은 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함한다.
상기 제3렌즈군은 물체측으로부터 조리개와, 정의 굴절력을 가지는 렌즈와 부의 굴절력을 가지는 렌즈가 접합되어 있는 접합렌즈를 포함한다.
상기 접합렌즈는 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈가 접합되어 구성된다.
상기 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈는 각각 다음의 굴절률(nd(C1))(nd(C2))을 가질 수 있다.
<조건식>
1.5 < nd(C1) < 1.7
1.8 < nd(C2) < 2.0
여기서, nd(C1)은 양볼록 렌즈의 굴절률을, nd(C2)는 양오목 렌즈의 굴절률을 각각 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 줌렌즈에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 소형 줌렌즈는 도 2를 참조하면, 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4)을 포함하며, 굴곡 형태의 이너줌을 구현한다. 그리고, 광각단에서 망원단으로 변배시 적어도 하나의 렌즈군이 이동된다.
본 발명의 줌 렌즈는 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 부의 굴절력의 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력의 제2렌즈군(G2), 조리개(ST)를 가지고 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈군(G3), 정의 굴절력의 제4렌즈군(G4)이 배치되어 있다.
변배시 적어도 하나의 렌즈군이 이동하며, 최소한 제3렌즈군이 이동된다. 예 를 들어, 제2, 제3 및 제4 렌즈군이 함께 이동될 수 있다. 제2렌즈군(G2)이 물체측에서 상측으로 이동했다가 다시 물체측으로 이동하는 궤적을 그리며, 제3렌즈군(G3)이 상측에서 물체측으로 이동한다. 이때, 상기 제3렌즈군의 이동량은 비교적 크다. 제4렌즈군(G4)은 제3렌즈군(G3)과 반대의 방향 즉, 물체측에서 상측으로 이동한다. 이와 같이 제3 렌즈군의 이동 공간과 제2 및 제4 렌즈군의 이동 공간이 중첩되도록 함으로써, 좁은 공간에서 최대한의 변배 효과를 얻을 수 있으며, 줌 렌즈의 길이를 줄일 수 있다.
제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3)은 평판 캠을 이용하여서 하나의 구동원으로 이동이 가능하도록 하고, 조리개(ST)가 제3렌즈군(G3)을 따라서 움직이므로 효율적으로 공간활용을 할 수 있다. 또한, 제4렌즈군(G4)이 포커싱을 수행하며, 제4렌즈군은 상기 제2 및 제3 렌즈군의 구동원과는 별도의 구동원으로 움직이게 된다.
제1렌즈군(G1)은 물체측으로부터 순서로 적어도 하나의 비구면을 포함한 메니스커스 형태를 가지며, 부의 굴절력을 갖는 제1렌즈(10)와, 적어도 하나의 반사광학소자를 포함한다. 도 2에서는 제1 및 제2반사광학소자(11)(12)가 구비된 예를 도시하고 있다. 반사광학소자(11)(12)는 예를 들어, 반사미러 또는 프리즘으로 구성될 수 있으며, 반사광학소자(11)(12)에 의해 광의 경로를 변환시킴으로써 줌 렌즈의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 제1렌즈(10)를 통과한 광을 반사광학소자에서 굴곡(folding)시켜 반사광학소자 이후의 광학계를 꺽어줌으로써 줌 렌즈의 두께를 줄인다. 더 나아가 제1렌즈(10)는 비구면을 포함하여 반사광학소자의 상측에 하나 더 위치하던 기존의 렌즈를 생략할 수 있도록 하며, 그럼으로써 줌렌즈 전체의 두께를 더욱 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
제2렌즈군(G2)은 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈(13)와 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈(14)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST), 상측으로 물체측이 비구면인 정의 굴절력의 제4렌즈(15), 부의 굴절력을 가지고, 접합된 형태의 제5렌즈 및 제6렌즈(16)(17)를 포함한다. 제4렌즈군(G4)은 적어도 한 면이 비구면이고, 정의 굴절력을 갖는 제7렌즈(18)을 포함한다. 도면 부호 19는 카바 글라스를 나타낸다.
본 발명은 반사광학소자를 포함하여 4개의 렌즈군으로 구성되고, 각 렌즈군의 이동량을 효율적으로 사용하여 최소 사이즈의 줌렌즈를 구현한다. 또한, 본 발명은 초소형 줌렌즈로서 굴곡형의 이너줌을 구현하여 줌렌즈의 두께뿐만 아니라 길이에 대한 사이즈를 줄임으로써 디지털 카메라뿐만 아니라 개인용 모바일 기기 등에 적합하게 사용할 수 있다. 각 렌즈군의 작동에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
제1렌즈군이 부의 굴절력을 갖기 때문에 광각단에서 망원단으로 변배시 제2렌즈군과 제3렌즈군의 이동 궤적이 일부 겹치게 되어 효율적인 공간활용이 가능하다. 또한, 광각단에서 망원단으로 변배시 제1렌즈군은 고정되고 제2렌즈군은 제1렌즈군의 상측에 인접해 있다가 상측으로 이동한 후에 다시 물체측으로 이동하여서 제1렌즈군 상측에 인접하게 된다. 제3렌즈군은 제4렌즈군의 물체측에 위치해 있는데, 변배시 물체측으로 이동하여서 제2렌즈군의 상측에 인접하게 된다.
상기 제3렌즈군은 광각단에서 망원단까지 변배시 다음과 같은 이동 거리 범위 내에서 이동된다.
0.22≤ST3/OL≤0.25
여기서, ST3은 제3렌즈군이 광각단에서 망원단까지 변배시 이동한 거리이고 OL은 줌렌즈의 전장(overall length)이다. 줌렌즈의 전장은 물체측으로부터 첫 번째 렌즈 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다. 수학식 1의 하한치를 벗어난 값을 가지는 경우에는 제3렌즈의 이동 거리가 매우 작아져 공간 활용의 효율이 작아짐으로써 줌렌즈의 사이즈를 줄이는데 기여하지 못한다. 수학식 1의 상한치를 벗어난 값을 가지는 경우에는 제3렌즈의 이동 거리가 너무 크기 때문에 기구적으로 이동시키는데 제한이 따른다. 제3렌즈군의 이동량은 줌렌즈의 전체의 길이에 비해서 상대적으로 크기 때문에 효율적인 변배가 가능하며, 제3렌즈군의 이동 공간과 제2 및 제4 렌즈군의 이동 공간이 일부 중첩되도록 함으로써, 줌렌즈의 길이를 줄일 수 있다.
또한, 제3렌즈군이 이동시 조리개(ST)가 물체측으로 이동함에 따라 망원단에서 F 넘버가 커지게 된다. 만약 F 넘버가 커지는 것이 문제가 되는 시스템의 경우에는, 광각단에서 망원단으로 변배시 조리개의 사이즈 즉, 구경이 커지도록 하는 것이 좋다. 이렇게 구경이 커지도록 함으로써 F 넘버가 커지는 현상을 막을 수 있다. 한편, 제4렌즈군은 제3렌즈군과 반대로 움직인다. 그런데, 제4렌즈군의 이동량은 제3렌즈군의 이동량에 비해서 상당히 작기 때문에 줌렌즈 전체 사이즈에 영향을 주지 못한다.
제1렌즈군은 적어도 한 면이 비구면이고 메니스커스 형태의 제1렌즈(10)와 반사광학소자(11)(12)로 이루어져 있다. 상기 제1렌즈(10)는 하기의 범위를 만족하는 굴절률을 가진다.
1.8 < nd(L1) < 2.0
여기서, nd(L1)은 제1렌즈의 굴절율을 나타낸다. 하한치보가 작은 값을 가지는 경우에는 렌즈의 곡률이 작아져서 렌즈와 반사광학소자 사이의 공기 간격이 커지기 때문에 소형화가 어려우며 상한치보다 큰 값을 가지는 경우에는 고굴절률의 적당한 소재를 구하기가 어려운 단점이 있다. 상기 제1렌즈의 볼록한 면은 물체측으로 향하며 비구면을 가지며, 고굴절율 재질로 형성되기 때문에 광각단에서 비점수차 및 상면만곡을 보정해 준다. 제1 렌즈군에 고굴절율과 비구면을 갖는 제1렌즈를 배치함으로써, 줌잉 성능의 문제로 인해 반사광학소자 상측(I) 방향에 렌즈가 하나 더 추가되는 것을 방지할 수 있다.
제2렌즈군은 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함한다. 또한, 부의 굴절력을 갖는 제2렌즈(13)와 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈(14)로 이루어져 있는데, 제2렌즈와 제3렌즈는 접합되거나 또는 밀착되어 있으며 베럴(barrel)의 구성시 최소한의 두께를 가지도록 구성된다.
제3렌즈군은 조리개(ST)가 가장 물체측에 위치하며 정의 굴절력을 갖고 적어도 한 면이 비구면인 제4렌즈(15)를 포함하고, 양볼록의 제5렌즈(16)와 양오목의 제6렌즈(17)가 접합되어 있다. 조리개의 상측에 위치한 제4렌즈(15)는 구면수차를 보정하여 준다. 접합으로 이루어진 제5렌즈와 제6렌즈는 색수차에 대한 보정을 해주고 있다. 상기 제5렌즈(16)의 굴절률을 nd(C1), 제6렌즈(17)의 굴절률을 nd(C2)라고 할 때, 다음의 굴절률을 가진다.
1.5 < nd(C1) < 1.7
1.8 < nd(C2) < 2.0
제5렌즈의 굴절률이 하한치보다 작으면 가격이 비싸고 연질의 소재로서 가공이 어려우며, 상한치보다 큰 경우에는 색수차 제거를 위해 분산치가 작은 소재를 사용하여야 하는 제한이 따른다. 또한, 제6렌즈의 굴절률이 하한치보다 작은 경우에는 제6렌즈의 상측면의 곡률값이 작아져서 소형화가 어렵고, 가공이 어려워지며, 상한치보다 큰 경우에는 소재를 구하기 어렵다.
또한, 상기 제5렌즈(16)는 양면 대칭형으로서 다음의 조건을 만족한다.
r1(C1) = -r2(C1)
여기서, r1(C1)은 상기 양볼록의 제5렌즈의 물체측면의 곡률을, r2(C1)은 상측면의 곡률을 나타낸다.
제4렌즈군은 적어도 하나의 비구면을 갖는 정의 굴절력을 갖는 제7렌즈(18)로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제4렌즈군은 양면이 비구면인 하나의 플라스틱 렌즈로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제4렌즈군은 변배시에는 물체측에서 상측으로 이동하면서 보상자의 역할을 하고 포커싱시 상측에서 물체측으로 이동한다. 포커싱시 이동량이 많은 망원단인 경우에 제3렌즈군이 제2렌즈군의 상측으로 인접되게 이동 함으로써 제4렌즈군은 충분한 이동량을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 줌렌즈는 망원단에서의 초점 거리와 광각단에서의 초점 거리의 비가 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
2.5 ≤ Ft/Fw ≤ 3
여기서, Ft: 망원단에서의 초점 거리, Fw: 광각단에서의 초점 거리를 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명은 줌 렌즈의 변배시 각 렌즈군의 이동량과 이동 공간을 효율적으로 사용하여 디지탈 카메라뿐만 아니라 휴대폰이나 각종 개인용 모바일 기기에 장착하기에 적당하도록 두께, 높이, 폭에 대한 사이즈를 함께 줄일 수 있다.
다음 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, h는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, k는 코닉 상수(conic constant)를, A4,A6,A8,A10,A12는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/r)를 각각 나타낸다.
Figure 112006066226349-pat00004
본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 소형화를 구현하기 위한 최적화 조건들에 따른 렌즈들을 포함한다.
다음, 본 발명에 따른 줌 렌즈의 여러 가지 실시예들의 구체적인 렌즈 데이터들을 기술한다.
<실시예 1>
이하, f는 줌렌즈 전체 계의 합성초점거리를, Fno는 F 넘버를, 2ω는 화각을, r은 곡률 반경을, d는 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을, nd는 굴절률을, vd는 아베수를 각각 나타낸다. 또한, ST는 조리개를 나타낸다.
도 2는 제1실시예에 따른 줌렌즈를 도시한 것으로, 제1 내지 제4 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4)을 포함한다.
f:4.94~13.64, Fno:3.63~7.12, 2w:61.6~38.3~23.6(°), 변배비:2.76
면번호 곡률반경(r) 두께, 거리(d) 굴절률(nd) 아베수(vd)
*S1 900.0000 1.050 1.85135 40.1
*S2 13.2792 0.767
S3 Infinity 2.650 1.74400 48.0
S4 Infinity 2.650 1.74400 48.0
S5 Infinity 가변
S6 -14.1440 0.500 1.62588 35.7
S7 7.0460 1.030 1.84666 23.8
S8 66.1220 가변
ST Infinity 0.100
*S10 4.8157 1.330 1.69350 53.2
S11 -10.6640 0.114
S12 5.1640 1.390 1.69350 53.2
S13 -5.1640 1.160 1.90366 31.3
S14 2.700 가변
*S15 -9.4017 2.130 1.54410 56.1
*S16 -3.6848 가변
S17 Infinity 0.300 1.51680 64.2
S18 Infinity
다음의 표 2는 제1실시예에 따른 줌렌즈에서의 비구면 계수를 각각 나타낸 것이다.
비구면 계수 제1면(S1)의 비구면 계수 제2면(S2)의 비구면 계수 제10(S10)면의 비구면 계수 제15면(S15)의 비구면 계수 제16면(S16)의 비구면 계수
k 17300.419117 -1.377582 -0.488971 -45.601584 -0.029718
A4 -0.000254577 -6.26589e-005 -0.00102198 -0.00814296 0.00244019
A6 0.000110315 0.000166424 0.000278872 0.000446354 -0.000320971
A8 -4.26531e-006 -7.40128e-006 -0.000164698 -2.84411e-005 5.56339e-005
A10 8.67798e-008 4.89538e-007 3.29098e-005 -6.68066e-006 -6.04859e-006
A12 -8.96359e-010 -1.36208e-008 0 2.15609e-007 2.1423e-007
다음의 표 3은 제1실시예에 따른 줌렌즈에서의 가변 거리(d5)(d8)(d14)(d16)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다. 광각단에서 중간단, 망원단으로 변배시 조리개 사이즈는 2.78, 2.88, 3.08로 증가된다.
가변 거리 광각단 중간단 망원단
d5 0.76115 2.59982 0.76000
d8 6.95047 2.47979 0.80000
d14 1.92069 5.44262 9.33976
d16 2.16744 1.27751 0.90000
도 3 및 도 4는 각각 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것으로, 수차가 양호하게 나타남을 알 수 있다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
<실시예 2>
도 5는 제2실시예에 따른 줌렌즈를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(20), 제1 및 제2 반사광학소자(21)(22)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제2 및 제3렌즈(23)(24)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST), 제4 내지 제6 렌즈(25)(26)(27)를 포함하며, 제4렌즈군(G4)은 제7렌즈(28)를 포함한다. 도면 부호 29는 카바글라스를 나타낸다.
f:4.92~13.57, Fno:3.51~6.81, 2w:61.5~38.6~23.8(°), 변배비:2.76
면번호 곡률반경(r) 두께 또는 거리(d) 굴절률(nd) 아베수(vd)
*S1 224.1795 1.050 1.85135 40.1
*S2 12.5843 1.000
S3 Infinity 2.750 1.75500 52.3
S4 Infinity 2.750 1.75500 52.3
S5 Infinity 가변
S6 -151.5256 0.600 1.60520 64.5
S7 6.5571 0.050
*S8 6.3449 0.950 1.83441 37.3
*S9 13.2440 가변
ST Infinity 0.200
*S11 3.5004 1.412 1.66547 55.2
*S12 -12.1752 0.155
S13 8.9556 1.275 1.67790 50.7
S14 -6.3547 1.136 1.88500 30.1
S15 2.9539 가변
*S16 -7.6599 1.135 1.56119 59.1
*S17 -3.9072 가변
S18 Infinity 0.3 1.51680 64.2
S19 Infinity
다음의 표 5는 제2실시예에 따른 줌렌즈에서의 비구면 계수를 각각 나타낸 것이다.
비구면 계수 제 1면(S1)의 비구면 계수 제2면(S2)의 비구면 계수 제8면(S8)의 비구면 계수 제9면(S9)의 비구면 계수 제11면(S11)의 비구면 계수 제12면(S12)의 비구면 계수 제16면(S16)의 비구면 계수 제17면(S17)의 비구면 계수
k 40.00000000 0116 9.614772849 4404 -0.4066620 2564729 6.750994031 1043 0.025377997 020463 -147.0132789 4372 6.8033573352 237 0.645573663 41489
A4 0.001109579 8224445 0.001033686 3478714 9.49542222 877e-005 -0.00077489 981712563 0.000939424 69518692 -0.003013374 162852 0.0063237123 228377 0.007774380 2350089
A6 0.000132053 54409339 0.000210677 64260974 3.31726068 88219e-005 5.119329237 7247e-005 0.000474347 2528183 0.0045234607 585175 -0.001040113 171092 -0.00052483 984310682
A8 -1.03419321 90963e-005 -1.64733957 44698e-005 -1.3313435 525875e-005 -2.83695019 29906e-005 7.346592817 9566e-005 -0.001013101 2805784 0.0003082614 2410518 0.000174588 18865757
A10 3.438556667 6166e-007 1.323774396 5155e-006 -1.2817640 324391e-006 -4.76246703 1866e-007 3.467510812 0294e-005 0.0002451424 4632724 -5.939016273 9452e-005 -3.45168561 8212e-005
A12 -7.15648660 52391e-009 -9.11798132 50251e-008 0 1.467067466 3963e-007 0 0 3.7342401812 175e-006 2.137007432 9459e-006
다음의 표 6은 제2실시예에 따른 줌렌즈에서의 가변 거리(d5)(d9)(d15)(d17)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
가변 거리 광각단 중간단 망원단
d5 0.72000 2.49380 0.72000
d9 7.09926 2.77435 0.95000
d15 2.14864 5.87951 9.66771
d17 2.16980 0.99000 0.80000
도 6 및 도 7은 각각 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<실시예 3>
도 8은 제3실시예에 따른 줌렌즈를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(30), 제1 및 제2 반사광학소자(31)(32)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제2 및 제3렌즈(33)(34)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST), 제4 내지 제6 렌즈(35)(36)(37)를 포함하며, 제4렌즈군(G4)은 제7렌즈(38)를 포함한다. 도면 부호 39는 카바글라스를 나타낸다.
f:5.10~14.08, Fno:3.62~7.00, 2w:60.0~38.9~22.5(°), 변배비:2.76
면번호 곡률반경(r) 두께 또는 거리(d) 굴절률(nd) 아베수(vd)
*S1 477.9478 1.100 1.84763 33.2
*S2 13.9344 0.743
S3 Infinity 2.800 1.74397 44.8
S4 Infinity 2.800 1.74397 44.8
S5 Infinity 가변
S6 -13.4051 0.500 1.62593 56.3
S7 7.9970 1.028 1.83526 26.5
S8 128.3623 가변
ST Infinity 0.100
*S10 4.9836 1.376 1.69104 52.6
S11 -10.6354 0.172
S12 6.1218 1.479 1.69050 52.7
S13 -6.1218 1.199 1.87209 28.2
S14 2.8345 가변
*S15 -8.0026 1.789 1.56775 34.6
*S16 -3.6644 가변
S17 Infinity 0.300 1.51680 64.2
S18 Infinity
다음의 표 8은 제3실시예에 따른 줌렌즈에서의 비구면 계수를 각각 나타낸 것이다
비구면 계수 제1면(S1)의 비구면 계수 제2면(S2)의 비구면 계수 제10면(S10)의 비구면 계수 제15면(S15)의 비구면 계수 제 16면(S16)의 비구면 계수
k 7909.800826654 1 -3.69087362469 67 -0.820240654256 68 -3.999210501776 5 0.1318099132182 3
A4 -0.00056982828 749375 -0.00035022731 691947 -0.000873600998 49173 -0.003632210133 8997 0.0024072331897 998
A6 0.000101804075 88004 0.000140111744 965 0.0001990153688 3698 -7.885854907756 6e-005 -0.000364300820 75977
A8 -3.25006103886 67e-006 -3.97988762319 06e-006 -0.000114208311 9777 -2.691585502102 6e-005 0.0001214525810 5965
A10 4.287393741395 e-008 1.094580234897 9e-007 2.1716063068414 e-005 1.9399883270012 e-006 -1.585955861957 7e-005
A12 0 0 0 0 8.4027459991724 e-007
표 9는 제3실시예에 따른 줌렌즈에서의 가변 거리(d5)(d8)(d14)(d16)의 예를 광각단, 중간단 및 망원단에서 각각 나타낸 것이다.
가변 거리 광각단 중간단 망원단
d5 0.75645 2.67995 0.75000
d8 7.44045 2.79841 0.80000
d14 2.27208 5.94505 9.89724
d16 2.07826 1.12383 1.10000
도 9 및 도 10은 각각 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소형 줌 렌즈는 4개의 렌즈군으로 구성되 고, 각 렌즈군의 이동량을 효율적으로 사용하여 최소 사이즈의 줌렌즈를 구현한다. 또한, 본 발명은 초소형 줌렌즈로서 굴곡형의 이너줌을 구현하여 줌렌즈의 두께뿐만 아니라 길이에 대한 사이즈를 줄임으로써 디지털 카메라뿐만 아니라 개인용 모바일 기기 등에 적합하게 사용할 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 (19)

  1. 물체측에서 순서로 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군은 제1렌즈와 적어도 하나의 반사 광학 소자를 포함하며, 변배시 최소한 상기 제3렌즈군이 이동하며, 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 줌렌즈.
    <조건식>
    0.22≤ST3/OL≤0.25
    여기서, ST3은 제3렌즈군이 광각단에서 망원단까지 변배시 이동한 거리이고 OL은 줌렌즈의 전장이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 부의 굴절력을 가지며, 제2렌즈군은 부의 굴절력을 가지며, 제3렌즈군은 정의 굴절력을 가지며, 제4렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 것을 특징으로 하는 소형 줌렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈가 하기의 범위를 만족하는 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하 는 소형 줌렌즈.
    <조건식>
    1.8 < nd(L1) < 2.0
    여기서, nd(L1)은 제1렌즈의 굴절율을 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 부의 굴절력을 가지며, 제2렌즈군은 부의 굴절력을 가지며, 제3렌즈군은 정의 굴절력을 가지며, 제4렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 줌 렌즈의 변배시, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 넓어지고, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 좁아지는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 줌렌즈의 변배시, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군이 이동하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 메니스커스 형태를 가지는 것 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4렌즈군이 이동하여 포커싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 물체측에서 순서로 부의 굴절력을 갖는 렌즈와 정의 굴절력을 갖는 렌즈가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 적어도 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 물체측으로부터 조리개와, 정의 굴절력을 가지는 렌즈와 부의 굴절력을 가지는 렌즈가 접합되어 있는 접합렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접합렌즈는 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈가 접합된 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 양볼록 렌즈와 양오목 렌즈는 각각 다음의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
    <조건식>
    1.5 < nd(C1) < 1.7
    1.8 < nd(C2) < 2.0
    여기서, nd(C1)은 양볼록 렌즈의 굴절률을, nd(C2)는 양오목 렌즈의 굴절률을 각각 나타낸다.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 양볼록 렌즈가 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
    <조건식>
    r1(C1) = -r2(C1)
    여기서, r1(C1)은 상기 양볼록 렌즈의 물체측면의 곡률을, r2(C1)은 상기 양볼록 렌즈의 상측면의 곡률을 나타낸다.
  15. 제11항에 있어서,
    제3렌즈군의 조리개는 광각단에서 망원단으로 변배시 구경이 커지는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  16. 제11항에 있어서,
    제3렌즈군은 조리개를 포함하며, 변배시 조리개가 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제4렌즈군이 정의 굴절력을 갖고, 양면이 비구면인 하나의 플라스틱 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
  18. 제17항에 있어서,
    제4렌즈군의 렌즈는 상측면이 볼록한 메니스커스 형상을 한 것을 특징으로 하는 줌 렌즈
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 줌렌즈는 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 렌즈.
    <조건식>
    2.5 ≤ Ft/Fw ≤ 3
    여기서, Ft: 망원단에서의 초점 거리, Fw: 광각단에서의 초점 거리를 나타낸다.
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