KR101507808B1

KR101507808B1 - 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치

Info

Publication number: KR101507808B1
Application number: KR1020090028136A
Authority: KR
Inventors: 요시토 이와사와
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2015-04-06
Also published as: US20100253830A1; CN101859020B; US8218248B2; KR20100109726A; CN101859020A

Abstract

줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치가 개시된다.

개시된 줌 렌즈가, 물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고, 상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면에 비구면을 가지는 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 가장 물체 측에 비구면을 가지면서, 정의 굴절력을 가지는 전군과, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합렌즈를 포함하고, 전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 상기 전군과 공기 간격을 두고 배치되는 후군을 포함한다.

Description

줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치{Zoom lens and imaging optical device having the same}

본 발명은 소형이고, 높은 줌 배율을 가지는 광각의 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치에 관한 것이다.

최근 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자를 가진 디지털 카메라(digital camera)나 비디오 카메라(video camera)가 널리 보급되고 있다. 특히, 메가 픽셀의 카메라 모듈의 수요가 증대되고, 보급형 디지털 카메라에서도 500만 이상의 화소와 고화질의 성능을 가지는 카메라가 등장하고 있다. CCD 또는 CMOS와 같은 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라 혹은 핸드폰 카메라와 같은 결상 광학 장치는 소형화, 경량화, 저 비용화가 요구된다. 더 나아가 보다 넓은 범위의 피사체의 모습을 담기 위해 광각화에 대한 요구가 증대되고 있다.

본 발명은 소형이고, 줌 배율이 큰 광각의 줌 렌즈를 제공한다.

본 발명은 소형이고, 줌 배율이 큰 광각의 줌 렌즈를 채용한 결상 광학 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고,

상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면에 비구면을 가지는 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 가장 물체 측에 비구면을 가지면서, 정의 굴절력을 가지는 전군과, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합렌즈를 포함하고, 전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 상기 전군과 공기 간격을 두고 배치되는 후군을 포함하며, 이하의 식을 만족한다.

<식>

1.6＜｜β2Ｔ｜＜2.7

3.0＜｜β2Ｔ/β2Ｗ｜＜4.6

0.2＜｜ＣｒＧ4Ｒ/ｆＴ｜＜0.45

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

여기서, β2Ｔ는 망원단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, β2Ｗ는 광각단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, ｆＴ는 망원단에서의 초점 거리를, ＣｒＧ４Ｒ는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 접합면의 곡률 반경을, ｆＧ45는 제2 렌즈군에 포함된 후군의 초점 거리를, fＧ3은 제2 렌즈군에 포함된 전군의 초점 거리를, νｄＧ３은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, νｄＧ2는 제1 렌즈군의 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고,

상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면이 비구면으로 된 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 물체측으로부터 순서로, 물체 측에 비구면을 가지는 정렌즈와, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합 렌즈를 포함하고, 이하의 식을 만족한다.

<식>

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

1.8＜｜β2Ｔ｜＜2.7

0.0＜ＴＬＴ―ＴＬＷ＜7.0

여기서, ｆＧ45는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 초점 거리를, fＧ3은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 초점 거리를, νｄＧ３은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, νｄＧ2는 제1 렌즈군의 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, β2Ｔ는 망원단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, TＬＴ는 망원단에서의 줌 렌즈 전체 길이를, ＴＬＷ는 광각단에서의 줌 렌즈 전체 길이를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 렌즈군이 광축과 직교하는 방향으로 이동하여 손떨림 보정을 수행하고, 이하의 식을 만족할 수 있다.

<식>

2.0 ＜ ( 1 － β2Ｔ )×β3Ｔ＜ 3.0

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1렌즈군의 부렌즈 상측면의 비구면은 주변부로 감에 따라 근축 곡률에 비해 곡률이 작아지는 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 및 제3렌즈군이 주밍시 모두 움직일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광량 조절부가 주밍시 상기 제2렌즈군과 함께 움직일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 결상 광학 장치는, 줌 렌즈; 및 상기 줌렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하고,

상기 줌 렌즈가, 물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제 3 렌즈군을 포함하고,

상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고, 상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면에 비구면을 가지는 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 가장 물체 측에 비구면을 가지면서, 정의 굴절력을 가지는 전군과, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합렌즈를 포함하고, 전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 상기 전군과 공기 간격을 두고 배치되는 후군을 포함하며, 이하의 식을 만족한다.

<식>

1.6＜｜β2Ｔ｜＜2.7

3.0＜｜β2Ｔ/β2Ｗ｜＜4.6

0.2＜｜ＣｒＧ4Ｒ/ｆＴ｜＜0.45

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 광학 장치는, 줌 렌즈; 및 상기 줌렌즈 에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하고,

상기 줌 렌즈가, 물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고,

상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고, 상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면이 비구면으로 된 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 물체측으로부터 순서로, 물체 측에 비구면을 가지는 정렌즈와, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합 렌즈를 포함하고, 이하의 식을 만족한다.

<식>

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

1.8＜｜β2Ｔ｜＜2.7

0.0＜ＴＬＴ―ＴＬＷ＜7.0

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 줌 렌즈에서 발생한 왜곡에 대한 왜곡 보정량을 연산해 왜곡을 보정하는 왜곡 보정 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 왜곡은 다음의 식의 범위를 가질 수 있다.

-15＜ＤｉｓＷ＜-6

여기서, ＤｉｓＷ는 광각단에 있어서의 최대상고에서의 왜곡을 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 도 1을 참조하면, 물체측(O)으로부터 상측(I)의 순서대로 부의 굴절력을 가지는 제１렌즈군(Gr1), 정의 굴절력을 가지는 제２렌즈군(Gr2), 정의 굴절력을 가지는 제３렌즈군(Gr3)을 포함한다.

상기 제2렌즈군(Gr2)과 제3렌즈군(Gr3) 사이에 광량 조절부(ST)가 구비되며, 광량 조절부는 예를 들어 셔터, ND 필터, 또는 조리개 중 어느 하나일 수 있다. 상기 광량 조절부(ST)에 의해 망원단에서의 제1 렌즈군(Gr1)과 제2 렌즈군(Gr2)과의 간격을 좁게 할 수 있다. 그럼으로써 망원단에서의 구면 수차, 축상 색수차, 코마 수차의 보정이 용이해짐과 동시에, 침통시 줌 렌즈의 소형화에도 기여한다.

상기 제1 렌즈군(Gr1)이 적어도 상측(I) 면에 비구면을 가지는 부렌즈(1)와 물체측(O) 면에 강한 곡률을 가지는 정렌즈(2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1렌즈군(Gr1)은, 상측(I)에 강한 곡률의 오목면을 가지고 양면에 비구면을 가지 는 부렌즈와, 물체측(O)에 강한 곡률의 볼록면을 가지는 정렌즈를 포함할 수 있다. 상기 정렌즈(2)는 물체측(O) 면에 상측(I) 면에 비해 상대적으로 강한 곡률을 가질 수 있다. 상기 부렌즈(1)의 상측(I) 면에 비구면을 가짐으로써 광각단에서의 상면 만곡 및 왜곡의 보정이 용이해진다. 상기 비구면은 주변부로 감에 따라 근축 곡률에 비해 곡률이 작아지는 형상을 가질 수 있다.

상기 제2 렌즈군(Gr2)은 가장 물체측(O)에 비구면을 가지고, 정의 굴절력을 가지는 전군과, 정렌즈(4)와 부렌즈(5)로 이루어진 접합렌즈를 가지는 후군을 포함할 수 있다. 상기 전군은 예를 들어 정렌즈(3)를 포함할 수 있으며, 상기 후군은 정렌즈(4)와 부렌즈(5)로 이루어진 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 정렌즈(3)는 양면에 비구면을 가질 수도 있다. 상기 접합 렌즈는 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2렌즈군의 전군과 후군이 공기 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제2 렌즈군(Gr2)의 정렌즈(3)의 비구면에 의해 망원단에서의 구면 수차를 보정할 수 있다. 제3 렌즈군(Gr3)은 상측(I)면에 비구면을 가지는 정렌즈(6)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 광각단(W:Wide position)에서 망원단(T:Tele position)으로 주밍시, 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군이 모두 움직인다. 광량 조절부(ST)는 제2 렌즈군(Ｇｒ 2)의 가장 상측에 배치되어 주밍시에 제2 렌즈군(Ｇｒ2)과 함께 이동한다. 상기 제3 렌즈군(Ｇｒ3)과 상면과의 사이에 ＩＲ 컷오프 필터(7)가 배치될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 식을 만족하도록 구성될 수 있 다.

1.6＜｜β2Ｔ｜＜2.7

3.0＜｜β2Ｔ/β2Ｗ｜＜4.6

여기서, β2Ｔ는 망원단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, β2Ｗ는 광각단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을 나타낸다.

수학식 1과 2는 제2 렌즈군(Gr2)의 배율을 한정한 것으로, 수학식 1과 2의 하한치보다 작으면, 즉 제2 렌즈군(Gr2)의 배율이 작으면, 고배율화가 어렵게 된다. 수학식 1과 2의 상한을 넘으면, 즉 제2 렌즈군의 배율이 크면, 수차 보정이 어려워진다.

3군 타입의 줌 렌즈의 줌 배율을 높게 하기 위해서, 본 발명에서는, 상기 제2 렌즈군(Gr2)의 망원단에서의 배율을 높게 한다. 상기 제2 렌즈군(Gr2)의 배율을 높게 함으로써, 제2 렌즈군에서의 변배 작용이 커져 고배율화를 달성한다. 한편, 상기 제2 렌즈군의 변배를 크게 하는 것만으로는 수차 보정이 곤란해져, 렌즈의 고성능화를 이룰 수 없다. 따라서, 제2 렌즈군에서의 배율을 높게 하는 것과 함께 수차 보정을 할 필요가 있다. 또한, 렌즈의 소형화를 위해서 렌즈 매수를 가능한 한 줄일 필요가 있는 한편, 적은 렌즈 매수로 높은 결상 성능을 확보하기 위해서 각 렌즈에서의 수차 발생량을 적절한 밸런스로 조절할 필요가 있다. 이러한 점을 고려하여 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 식을 만족하도록 구성될 수 있다.

0.2＜｜ＣｒＧ4Ｒ/ｆＴ｜＜0.45

여기서, ｆＴ는 망원단에서의 초점 거리를, ＣｒＧ４Ｒ는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 접합면의 곡률 반경을 나타낸다. 수학식 3은, 제2 렌즈군(Gr2)에 포함된 접합 렌즈의 접합면의 곡률 반경을 규정한 것으로, 수학식 3의 하한치보다 작으면, 즉 접합 렌즈의 접합면 곡율 반경이 작으면, 제조 오차로 인한 수차 발생량이 커져, 높은 제조 정밀도가 요구된다. 수학식 3의 상한을 넘으면, 즉 접합 렌즈의 접합면 곡률 반경이 커지면, 망원단에서의 구면 수차나 코마 수차의 보정이 어려워진다.

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

여기서, ｆＧ45는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 초점 거리를, fＧ3은 제2 렌즈군(Gr2)의 물체측에 있는 정렌즈(3)의 초점 거리를 나타낸다. 수학식 4는 제2 렌즈군(Gr2)의 물체측에 있는 정렌즈(3)와 접합 렌즈의 초점 거리비를 규정한 것으로, 수학식 4의 하한치보다 작으면, 즉 접합 렌즈의 초점 거리가 짧으면, 접합 렌즈에서의 망원단의 구면 수차 및 상면 만곡 발생량이 많아진다. 그리고, 편심 민감도가 높아져 높은 조립 정밀도가 요구된다. 수학식 4의 상한치를 넘으면, 즉 접합 렌즈의 초점 거리가 길어지면 수차 보정이 어렵게 된다.

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

여기서, νｄＧ３은 제2 렌즈군(Gr2)의 물체측에 있는 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수, νｄＧ2는 제1 렌즈군(Gr1)의 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수이다. 수학식 5는 색 수차를 규정한 것으로, 수학식 5의 범위내이면 망원단에서의 축상 색수차와 광각단에서의 배율 색수차가 균형 있게 보정될 수 있다

0.0＜ＴＬＴ―ＴＬＷ＜7.0

여기서, TLT는 망원단에서의 줌 렌즈의 전체 길이를, TLW는 망원단에서의 줌 렌즈의 전체 길이를 나타낸다. 상기 수학식 6은 망원단에서의 줌 렌즈의 전체 길이와 광각단에서의 줌 렌즈의 전체 길이를 규정한 것으로, 수학식 6의 하한치보다 작으면, 즉 광각단에서의 줌 렌즈 전체 길이가 망원단에서의 줌 렌즈 전체 길이보다 길면, 제1렌즈군의 구경이 커져 소형화가 어렵게 된다. 수학식 6의 상한치를 넘으면, 즉 망원단에서의 줌 렌즈 전체 길이가 길어지면, 렌즈 군의 이동량이 증가되어 침통시 소형화가 어렵게 된다.

한편, 본 발명은 제2 렌즈군(Gr2)이 광축과 직교하는 방향으로 이동되어 손떨림 보정을 수행한다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈는 손떨림 보정시 다음의 식을 만족할 수 있다.

2.0 ＜ ( 1 － β2Ｔ )×β3Ｔ＜ 3.0

여기서, β3Ｔ는 망원단에서의 제3 렌즈군(Gr3)의 배율을 나타낸다. 수학식 7은 망원단에서의 제2 렌즈군(Gr2)의 광축에 직교하는 방향으로의 이동량에 대해서 상(image)이 광축에 직교하는 방향으로 이동하는 비율을 규정한 것이다. 즉, 제2 렌즈군(Gr2)이 촬영시의 진동에 의한 촬영 화상의 상치우침을 보정하는 경우, 제2 렌즈군의 이동량과 상의 이동량의 비에 대한 식이다. 수학식 7의 하한치보다 작으면, 상을 소정 거리만큼 이동시키는데 필요한 제2 렌즈군의 이동량이 커지기 때문에, 제2 렌즈군을 이동시키는 구동계가 커져 소형화가 어려워진다. 수학식 8의 상한을 넘으면, 제2 렌즈군(Gr2)이 미소하게 이동해도 상이 크게 움직이기 때문에, 제어하기가 어렵다.

한편, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈를 가진 결상 광학 장치를 도시한 것이다. 결상 광학 장치는 앞서 설명한 줌 렌즈(11)와 이 줌 렌즈(11)에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서(12)를 포함한다. 상기 결상 광학 장치는 상기 이미징 센서(12)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 기록 수단(13)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 파인더(finder)(14)를 포함한다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 액정 디스플레이 패널(15)이 구비될 수 있다. 도 9a에 도시된 결상 광학 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌 렌즈를 디지털 카메라 등의 결상 광학 장치에 적용함으로써 소형이면서 높은 줌 배율을 가지고 광각으로 피사체를 촬영할 수 있는 광학 기기를 실현한다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 소형화에 따라 광각단에서 왜곡이 발생된다. 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따른 결상 광학 장치는 이러한 왜곡을 보정하는 왜곡 보정 수단(16)을 가진다. 상기 왜곡 보정 수단(16)은 광각단에서의 왜곡 발생량에 따른 왜곡 보정량을 연산해 화상 처리부(17)에서 화상 처리를 함으로써 왜곡을 보정한다. 이와 같이 왜곡이 보정된 화상이 디스플레이 패널(15)에 표시된다.

상기 왜곡은 다음의 식의 범위를 가질 수 있다.

-15＜ＤｉｓＷ＜-6

왜곡을 크게 하면, 제1 렌즈군(Gr1)의 굴절력을 강하게 하는 것이 가능해진다. 제1 렌즈군(Gr1)의 굴절력을 강하게 하면, 입사동이 줌 렌즈의 앞쪽에 위치하도록 할 수 있어, 제1렌즈군의 구경을 작게 할 수 있다. 하지만, 왜곡이 크면 화상 주변부에 왜곡을 일으키기 때문에, 화상에는 불리하다. 따라서, 화상 정보와 왜곡량의 정보로부터 왜곡 보정량을 연산하고, 이 왜곡 보정량을 화상 정보에 반영하여 화상 처리함으로써 소형화와 왜곡을 함께 만족시킬 수 있다. 수학식 8은, 광각단에서의 왜곡 수차를 규정한 것으로, 수학식 8의 하한보다 작으면, 즉 왜곡 수차가 커지면, 왜곡을 보정하는 비율이 커지고, 이에 따라 사진확대 배율이 커지게 된다. 사진확대 비율이 커지면 해상도가 열화된다. 수학식 8의 상한값을 넘으면, 즉 왜곡 수차가 작은 경우, 제1 렌즈군(Gr1)의 굴절력을 강하게 할 수 없어 제1렌즈군의 구경이 대형화되고, 광각단에서의 전체 길이가 증대되어 소형화를 달성할 수 없다.

한편, 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.

여기서, h는 광축에 대해 수직인 방향의 높이를, Z는 높이 h에서의 광축 방향의 새그량을, C는 근축 곡률을, ε은 원추 상수를, Ai는 i차 비구면 계수를 나타낸다.

이하에서, 본 발명의 다양한 설계에 따른 실시예를 설명한다.

각 도면에서 가장 오른쪽에 기재된 직선은 상면(IM)의 위치를 나타내고, 그 물체측(O)에는 IR(적외선) 컷오프 필터(7)나 이미징 소자의 커버 글라스가 구비될 수 있다. 이하, 각 실시예의 줌 렌즈의 렌즈 데이터, 비구면 데이터, 초점 거리(f), F 넘버(Fno), 반화각(ω) 및 렌즈간 가변 거리(D4,D10,D12), 곡률 반경(R), 렌즈간 거리 또는 두께(D), 굴절률(Nd), 아베수(vd)를 나타낸다. 아베수(νd)는 d-line(파장 587.6nm)에 있어서의 아베수를, ST는 광량 조절부를 나타낸다. 렌즈 데이터에서 렌즈면 번호의 옆에 표시된 *는 비구면을 나타낸다.

<제1 실시예>

도 1은 제1 실시예의 줌 렌즈를 도시한 것이다. 도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 제1 실시예의 광각단, 중간단, 망원단에서의 수차도이다.

Fno 　 2.54 ∼ 4.13 ∼ 6.20

f 　5.15 ∼ 11.33 ∼ 19.47

ω 40.20 ∼ 18.76 ∼ 11.12

D4　 12.909 ∼ 4.057 ∼ 0.905

D10 4.716 ∼ 11.588 ∼ 19.732

D12 2.362 ∼ 1.869 ∼ 1.350

렌즈면　　　　R　　　　　　D　　　　　　Nd　　　　　νｄ

S1*　　　　89.969　　　1.000　　　1.80470　　　40.90

S2*　　　　 5.740　　　2.120

S3 　 8.727　　　1.500　　　1.94595　　　17.98

S4　　　　 13.609　　　 D4

S5*　　　　 5.968　　　1.491　　　1.58913　　　61.25

S6* -24.543 0.317

S7　　　　 8.168　　　1.540　　 1.88300　　　40.81

S8　　　　 -6.318　　　0.410 1.69895　　　30.05

S9　　　　3.420　　　0.846

S10(ST) 　　 INF　　　　D10

S11 34.965 1.600 1.77377 47.17

S12*　　 -16.683 D12

S13　　　　　INF　　　　　0.800　　　1.15168　　　64.20

S14　　　　　INF　　　　　0.700

렌즈면　　ε　　 A4　　　　A6　　　　A8　　　　A10

S1 1.0000 -0.187830E-03 0.862860E-05 -0.130672E-06 0.755737E-09

S2 0.1337 0.611570E-04 0.109422E-04 0.146163E-06 -0.154219E-08

S5 -0.6021 -0.573907E-04 -0.401781E-04 0.353686E-05 -0.292845E-06

S6 1.0000 0.247100E-03 -0.264053E-04 0.445908E-05 -0.324964E-06

S12 1.0000 0.238895E-03 -0.649482E-05 0.294399E-06 -0.611437E-08

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다. 구면수 차로는 실선이 d-line, 점선이 C-line, 일점쇄선이 g-line에 대한 구면수차를 나타낸다. 상면만곡으로는 세로축이 상고, 가로축이 디포커스, 점선이 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 실선이 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.

<제2 실시예>

도 3은 제2 실시예에 따른 렌즈 시스템을 도시한 것이며 다음은 제2 실시예 의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

Fno 　 2.88 ∼ 5.08 ∼ 6.07

f 　5.15 ∼ 14.57 ∼ 24.26

ω 40.21 ∼ 14.72 ∼ 8.96

D4　 15.144 ∼ 3.206 ∼ 0.636

D10 5.167 ∼ 16.051 ∼ 26.344

D12 2.350 ∼ 1.910 ∼ 1.330

렌즈면　　R　　　　　　D　　　　　　Nd　　　　　νｄ

S1* 125.792　　　1.000　　　1.80470　　　40.90

S2* 　　　 5.697　　　2.320

S3 10.104　　　1.528　　　1.94595　　　17.98

S4　　　 18.412　　　 D4

S5*　　　 6.131　　　1.650　　　1.49710　　　81.56

S6*　 -21.116 0.119

S7　　　 8.092　　　1.969　　　1.83481　　　42.72

S8　　　 -5.976　　　0.400 1.67270　　　32.17

S9　　　3.617　　　1.080

S10　　　 INF　　　　D10

S11* 18.762 1.845 1.58313 59.46

S12*　　　-17.649 D12

S13　　　　　INF　　　0.800　　　1.15168　　　64.20

S14　　　　　INF　　　0.700

렌즈면　ε　 A4　　　　A6　　　　A8　　　　A10

S1 1.0000 -0.219313E-03 0.784036E-05 -0.103370E-06 0.461724E-09

S2 0.2071 -0.124201E-03 0.404837E-05 0.369912E-06 -0.782449E-08

S5 -0.6504 -0.503618E-05 -0.138917E-04 -0.125620E-05 0.141548E-06

S6 1.0000 0.302132E-03 -0.413807E-06 -0.534812E-06 0.166857E-06

S11 1.0000 0.370888E-03 -0.515475E-04 0.250056E-05 -0.464811E-07

S12 1.0000 0.918641E-03 -0.943428E-04 0.438505E-05 -0.772964E-07

<제3 실시예>

도 5는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

Fno 　 2.88 ∼ 4.63 ∼ 5.95

f 　4.43 ∼ 9.66 ∼ 20.86

ω 45.43 ∼ 21.68 ∼ 10.34

D4　 14.434 ∼ 5.062 ∼ 0.610

D10 4.024 ∼ 10.551 ∼ 23.158

D12 2.263 ∼ 1.888 ∼ 1.500

렌즈면　　R　　　　　　D　　　　Nd　　　　　νｄ

S1* 153.572　　　1.120　　　1.80470　　　40.90

S2* 　　 5.539　　　2.460

S3 9.191　　　1.670　　　1.94595　　　17.98

S4　　　 14.703　　　 D4

S5*　　 6.665　　　1.570　　　1.58913　　　61.25

S6*　 -19.511 0.328

S7　　 7.251　　　1.780　　　1.88300　　　40.81

S8　　 -5.718　　　0.400 1.69895　　　30.05

S9　　　3.434　　　0.954

S10　　　 INF　　　　D10

S11 26.868 2.100　　　1.58913　　　61.25

S12*　　 -9.452 D12

S13　　　INF　　　　　0.800　　　1.15168　　　64.20

S14　　　INF　　　　　0.700

렌즈면　 ε　　 A4　　　　A6　　　　A8　　　A10

S1 1.0000 -0.147162E-03 0.676985E-05 -0.997897E-07 0.535608E-09

S2 0.6604 -0.298722E-03 -0.311680E-06 0.339641E-06 -0.987233E-08

S5 -1.2348 -0.108143E-03 -0.852753E-05 -0.294121E-05 0.433405E-06

S6 1.0000 0.231289E-03 0.156735E-04 -0.172155E-05 0.501282E-06

S12 1.0000 0.605038E-03 0.118519E-04 -0.921661E-06 0.163469E-07

<제4 실시예>

도 7은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제4 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

Fno 　 2.73 ∼ 4.01 ∼ 5.98

f 　4.43 ∼ 9.31 ∼ 16.79

ω 45.35 ∼ 22.41 ∼ 12.74

D4　 12.982 ∼ 4.166 ∼ 0.591

D10 3.396 ∼ 8.843 ∼ 16.596

D12 2.232 ∼ 1.955 ∼ 1.463

렌즈면　　R　　　　　　D　　　　　　Nd　　　　　νｄ

S1* 97.137　　　1.100　　　1.85066　　　40.43

S2* 　　 5.737　　　2.260

S3 8.893　　　1.650　　　1.94595　　　17.98

S4　　　 14.345　　　 D4

S5*　　 6.756　　　1.510　　　1.55333　　　71.68

S6*　 -22.695 0.360

S7　　　 6.177　　　1.545　　　1.88300　　　40.81

S8　　　-6.177　　　0.420 1.69895　　　30.05

S9　　　3.138　　　1.018

S10　　 INF　　　　D10

S11* 34.240 1.760　　　1.60602　　　57.40

S12*　 -10.968 D12

S13　　　　INF　　　　0.800　　　1.15168　　　64.20

S14　　　INF　　　　0.700

렌즈면 　ε　　 A4　　　　A6　　　　A8　　　　A10

S1 1.0000 -0.753639E-04 0.509575E-05 -0.834213E-07 0.494548E-09

S2 0.7085 -0.202333E-03 0.275967E-05 0.186104E-06 -0.674845E-08

S5 -1.8636 -0.913406E-04 0.344638E-04 -0.975915E-05 0.832338E-06

S6 1.0000 -0.412160E-04 0.639198E-04 -0.625888E-05 0.660820E-06

S12 1.0000 -0.699406E-05 -0.225219E-07 -0.558828E-07 0.193634E-08

S13 1.0000 0.602853E-03 -0.145978E-04 0.378274E-06 -0.455064E-08

다음은, 상기 제1 내지 제4 실시예가 각각 상기 수학식 1 내지 8의 조건을 만족시킴을 보여준 것이다.

	제1실시예	제2실시예	제3실시예	제4실시예
수학식1:｜β2Ｔ｜	-1.951	-2.404	-2.362	-1.831
수학식2:｜β2Ｔ/β2Ｗ｜	3.447	4.324	4.358	3.514
수학식3:｜ＣｒＧ4Ｒ/ｆＴ｜	0.325	0.246	0.274	0.368
수학식4:｜ｆＧ45/ｆＧ3｜	2.643	3.111	4.402	5.675
수학식5:νｄＧ３－νｄＧ２	43.27	63.58	43.27	53.7
수학식6:ＴＬＴ―ＴＬＷ	1.999	5.650	4.548	0.036
수학식7:( 1 － β2Ｔ )×β3Ｔ	2.376	2.730	2.609	2.228
수학식8:ＤｉｓＷ	-10.86	-10.84	-13.69	-13.65

본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 고줌배율을 가지고, 광각단에서 광각의 화각을 확보하면서 소형화를 실현한다. 이와 같이 광각화를 구현하여 피사체를 보다 넓은 범위에서 촬영할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용하는 디지탈 스틸 카메라나 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등의 결상 광학 장치에 적합하게 사용 가능하다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 결상 광학 장치를 나타낸 것이다.

도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결상 광학 장치의 구성 블록도를 나타낸 것이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

Gr1...제1 렌즈군, Gr2...제2 렌즈군,

Gr3...제3 렌즈군,

Claims

물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고,

상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면에 비구면을 가지는 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이, 가장 물체 측에 비구면을 가지면서, 정의 굴절력을 가지는 전군과, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합렌즈를 포함하고, 전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 상기 전군과 공기 간격을 두고 배치되는 후군을 포함하며, 이하의 식을 만족하는 줌 렌즈.

<식>

1.6＜｜β2Ｔ｜＜2.7

3.0＜｜β2Ｔ/β2Ｗ｜＜4.6

0.2＜｜ＣｒＧ4Ｒ/ｆＴ｜＜0.45

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

여기서, β2Ｔ는 망원단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, β2Ｗ는 광각단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, ｆＴ는 망원단에서의 초점 거리를, ＣｒＧ４Ｒ는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 접합면의 곡률 반경을, ｆＧ45는 제2 렌즈군에 포함된 후군의 초점 거리를, fＧ3은 제2 렌즈군에 포함된 전군의 초점 거리를, ν ｄＧ３은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, νｄＧ2는 제1 렌즈군의 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를 나타낸다.
물체측으로부터 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군을 포함하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 광량 조절부가 구비되고,

상기 제1 렌즈군이 적어도 상측 면이 비구면으로 된 부렌즈와 물체 측에 강한 곡률을 가지는 정렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈군이 물체측으로부터 순서로, 물체 측에 비구면을 가지는 정렌즈와, 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합 렌즈를 포함하고, 이하의 식을 만족하는 줌 렌즈.

<식>

2.0＜｜ｆＧ45/ｆＧ3｜＜7.0

35＜νｄＧ３－νｄＧ２＜75

1.8＜｜β2Ｔ｜＜2.7

0.0＜ＴＬＴ―ＴＬＷ＜7.0

여기서, ｆＧ45는 제2 렌즈군에 포함된 접합 렌즈의 초점 거리를, fＧ3은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 초점 거리를, νｄＧ３은 제2 렌즈군의 물체측에 있는 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, νｄＧ2는 제1 렌즈군의 정렌즈의 ｄ-line에서의 아베수를, β2Ｔ는 망원단에 있어서의 제2 렌즈군의 배율을, TＬＴ는 망원단에서의 줌 렌즈 전체 길이를, ＴＬＷ는 광각단에서의 줌 렌즈 전체 길이를 나타낸다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2 렌즈군이 광축과 직교하는 방향으로 이동하여 손떨림 보정을 수행하고, 이하의 식을 만족하는 줌 렌즈.

<식>

2.0 ＜ ( 1 － β2Ｔ )×β3Ｔ＜ 3.0
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1렌즈군의 부렌즈 상측면의 비구면은 주변부로 감에 따라 근축 곡률에 비해 곡률이 작아지는 형상을 가지는 줌 렌즈.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 및 제3렌즈군이 주밍시 모두 움직이는 줌 렌즈.
제6항에 있어서,

상기 광량 조절부가 주밍시 상기 제2렌즈군과 함께 움직이는 줌 렌즈.
제1항 또는 제2항에 기재된 줌 렌즈; 및

상기 줌렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하는 결상 광 학 장치.
제7항에 있어서,

상기 줌 렌즈에서 발생한 왜곡에 대한 왜곡 보정량을 연산해 왜곡을 보정하는 왜곡 보정 수단을 포함하는 결상 광학 장치.
제8항에 있어서,

상기 왜곡은 다음의 식의 범위를 가지는 결상 광학 장치.

-15＜ＤｉｓＷ＜-6

여기서, ＤｉｓＷ는 광각단에 있어서의 최대상고에서의 왜곡을 나타낸다.