KR101710621B1

KR101710621B1 - 렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치

Info

Publication number: KR101710621B1
Application number: KR1020090112794A
Authority: KR
Inventors: 최은호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2017-03-08
Also published as: US8369023B2; CN102081221A; KR20110056106A; CN102081221B; US20110122505A1

Abstract

렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치가 개시된다.

개시된 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 정의 굴절력을 가진 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 3렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 4렌즈군 및 상기 제3렌즈군과 교체 가능한 제5렌즈군을 포함한다.

Description

렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치{Lens system and image pickup apparatus having the same}

본 발명은 다양한 초점 거리를 가지는 렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.

CCD 혹은 CMOS와 같은 이미징 센서를 채용한 디지털 카메라 혹은 핸드폰 카메라와 같은 촬상 장치에서 소형화, 경량화, 저 비용화가 중요한 요소로 요구된다. 한편, 이러한 요구와 함께 다양한 광학적 성능도 요구된다. 예를 들어, 줌 렌즈계는 사용되는 렌즈군들의 종류에 따라 구현할 수 있는 광학적 특성에 차이를 갖는다. 사용자는 촬상 장치의 사용 목적에 따라 줌 렌즈계를 선택해야 한다. 예를 들어 풍경을 찍기를 원하는 경우 광각 성능이 우수하여 넓은 화각을 가지는 광각 줌 렌즈계를 사용해야 하고, 멀리 있는 피사체를 촬영하기 위해서는 화각이 좁고 초점 거리가 긴 망원 줌 렌즈계를 사용해야 한다. 이와 같이, 사용자는 촬영 목적에 따라 다양한 줌 렌즈계를 구매하여야 하므로 비용이 증가하고, 촬영 도중에 줌 렌즈계를 교환해야 하는 불편함이 존재하였다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 렌즈계에서 다양한 종류의 초점 거리를 가지는 렌즈계를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 렌즈계를 이용하여 다양한 종류의 초점 거리를 구현하는 촬상 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈계는, 물체측으로부터 순서대로 배열된 정의 굴절력을 가진 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 3렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 4렌즈군 및 상기 제3렌즈군과 교체 가능한 제5렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군은 제1서브 렌즈계를 이루고, 상기 제1렌즈군, 상기 제2렌즈군, 제5렌즈군 및 제4렌즈군은 제2서브 렌즈계를 이룬다.

상기 제1서브 렌즈계는 다음의 줌 배율을 가질 수 있다.

<식>

5.0 ≤ ft/fw ≤ 15.0

여기서, ft는 제1렌즈계의 망원단의 전체 초점거리, fw는 제1렌즈계의 광각단의 전체 초점거리를 나타낸다.

상기 제2서브 렌즈계는 단초점 거리를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈계는, 복수 개의 렌즈군을 포함하여 광각 단에서 망원단으로 주밍을 하는 줌 렌즈계; 및 상기 복수 개의 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군과 교체 가능한 교체 렌즈군;을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 장치는,

렌즈계; 및

상기 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 영상신호로 변환하는 이미징 센서;를 포함하고, 상기 렌즈계는,

물체측으로부터 순서대로 배열된 정의 굴절력을 가진 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 3렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 4렌즈군 및 상기 제3렌즈군과 교체 가능한 제5렌즈군을 포함하고, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군은 제1서브 렌즈계를 이루고, 상기 제1렌즈군, 상기 제2렌즈군, 제5렌즈군 및 제4렌즈군은 제2서브 렌즈계를 이룬다.

본 발명의 실시예에 따른 렌즈계와 촬상 장치는 렌즈계 전체를 교환하지 않고, 간단하게 일부 렌즈군을 교체하여 다양한 초점 거리를 구현한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈계(111)는 복수 개의 렌즈군을 포함하는 제1서브 렌즈계(111a)와 상기 복수 개의 렌즈군 중 적어도 한 렌즈군과 교체 가능한 교체 렌즈군을 포함하는 제2서브 렌즈계(111b)를 포함한다. 상 기 제1서브 렌즈계(111a)와 제2서브 렌즈계(111b)는 서로 교체되는 렌즈군을 제외한 나머지 렌즈군을 공유할 수 있다. 상기 제1서브 렌즈계(111a)는 예를 들어 줌 렌즈계를 포함하고, 상기 제2서브 렌즈계(111b)는 단초점(single focus) 렌즈계를 포함할 수 있다. 상기 제2서브 렌즈계는 상기 제1서브 렌즈계(111a)의 망원단에서의 초점 길이보다 긴 초점 길이를 가질 수 있다. 또는, 제2서브 렌즈계는 상기 제1서브 렌즈계(111a)의 광각단에서의 초점 길이보다 짧은 초점 길이를 가질 수 있다. 또는, 상기 제1서브 렌즈계(111a)와 제2서브 렌즈계(111b)가 각각 서로 다른 줌 배율을 가지는 줌 렌즈계를 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계는 줌 렌즈계와 단초점 렌즈계를 하나의 렌즈계에 구비하고 있어, 하나의 렌즈계를 통해 다양한 배율을 얻을 수 있다. 제1서브 렌즈계와 제2서브 렌즈계는 일부 렌즈군과 이미징 소자를 서로 공유하므로, 두 가지 종류의 렌즈계를 각각 구비하는 것에 비해 부품의 수가 줄어들고, 소형화와 박형화에 유리하며, 재료비도 절감시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계(111)를 광각단, 중간단, 망원단, 및 단초점 위치에서 각각 도시한 것이다. 상기 렌즈계(111)는 예를 들어, 물체측(O)에서 상측(I)으로 순서대로 배열된 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3), 제4렌즈군(G4), 및 상기 제3렌즈군(G3)과 교체 가능한 제5렌즈군(G5)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4)이 제1서브 렌즈계(111a)를 이루고, 상기 제1, 제2, 제5, 및 제4렌즈군(G1)(G2)(G5)(G4)이 제2서브 렌즈계(111b)를 이룰 수 있다. 제1서브 렌즈계(111a)에서 제2서브 렌즈계(111b)로 변환 시 상기 제3렌즈군(G3)이 광축에서 벗어나게 이동되고, 상기 제5렌즈군(G5)이 광축 상에 오도록 이동될 수 있다.

본 발명에서는 예를 들어, 상기 제1서브 렌즈계(111a)는 연속적인 초점 거리 변화가 가능한 복수의 렌즈군을 포함하고, 상기 복수의 렌즈군 중 일부를 교체하여 연속적인 줌 렌즈계가 구현할 수 없는 초점 거리를 구현할 수 있다.

상기 제1렌즈군(G1)은 정의 굴절력을 가지고, 제2렌즈군(G2)은 부의 굴절력을 가지고, 제3렌즈군(G3)은 정의 굴절력을 가지고, 제4렌즈군(G4)은 정의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제5렌즈군(G5)은 정의 굴절력을 가질 수 있다.

상기 제1서브 렌즈계(111a)는 주밍이 가능한 줌 렌즈계일 수 있다. 광각단에서 망원단으로 주밍시 제1렌즈군(G1) 과 제2렌즈군(G2) 사이의 간격이 넓어지고, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이의 간격이 좁아질 수 있다. 상기 제1서브 렌즈계(111a)는 다음의 줌 배율을 가질 수 있다.

5.0 ≤ ft/fw ≤ 15.0

상기 제3렌즈군(G3)은 광축에 대해 수직한 방향으로 이동하여 손떨림 보정을 수행할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)은 주밍시 포커싱을 수행할 수 있다.

상기 제2서브 렌즈계(111b)는 상기 제3렌즈군(G3)이 광축에서 벗어나게 이동되고, 제5렌즈군(G5)이 광축 상에 오도록 이동되어, 물체측으로부터 상측으로 정의 굴절력을 가진 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가진 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가진 제5렌즈군(G5), 정의 굴절력을 가진 제4렌즈군(G4)을 포함할 수 있다. 상기 제2서브 렌즈계(111b)는 단초점 렌즈계일 수 있다. 상기 제2서브 렌즈계(111b)는 제1서브 렌즈계(111a) 보다 긴 초점거리를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2서브 렌즈계(111b)는 다음 식을 만족할 수 있다.

1.1 ≤ ff/ft ≤ 1.5

여기서, ft는 제1서브 렌즈계의 망원단에서의 전체 초점거리를, ff는 제2서브렌즈계의 단초점 거리를 나타낸다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계는 복수 렌즈 군 중 일부 렌즈군을 다른 렌즈군으로 교체하여 다양한 범위의 초점 거리를 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 렌즈계는 다음 식을 만족할 수 있다.

0.8 <　(Lt3/ft)+(Lf3/ff) <　1.2

여기서, Lt3은 제1서브 렌즈계의 망원단에서 제3렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를, Lf3은 제2서브 렌즈계에서 제3렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다.

Lf3 ≤ Lt3

수학식 3, 4를 만족함으로써 제1서브 렌즈계에서 제2서브 렌즈계로 변경시 렌즈계의 길이 변화를 적게 할 수 있다.

Lf1 ≤ Lt1

여기서, Lt1은 제1서브 렌즈계의 망원단에서 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를, Lf1은 제2서브 렌즈계에서 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다. 상기 수학식 5를 만족할 때, 제1서브 렌즈계의 초점 거리보다 긴 초점 거리를 가지는 제2서브 렌즈계에서도 전장의 길이가 늘어나지 않아 소형화를 구현할 수 있다.

5.0 <　ff/ff3 <　6.5

여기서, ff3은 제2서브 렌즈계에서 제5렌즈군의 초점거리를 나타낸다.

상기 수학식 6을 만족시킴으로써 제5렌즈군의 광학 구성을 단순화할 수 있다.상기 제1렌즈군(G1)은 부렌즈(1)와 정렌즈(2)로 이루어진 접합 렌즈를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)은 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 배열된 것으로, 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 접합렌즈(1)(2)와　정의 굴절력을 갖는 구면 렌즈(3)를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)은 적어도 하나의 비구면 렌즈 또는 하이브리드 렌즈를 포함할 수 있다. 　

상기 제1렌즈군(G1)의 가장 물체측(O)의 렌즈(1)가 다음을 만족할 수 있다.

1.9 ≤ Nd1

여기서, Nd1은 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 굴절률을 나타낸다.

상기 제1렌즈군(G1)은 다음을 만족하는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

80 ≤ Vd1

여기서, Vd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다. 제1렌즈군의 적어도 하나의 렌즈가 수학식 8의 아베수를 가짐으로써 렌즈계의 성능을 높이고, 제1서브 렌즈계에서 제2서브 렌즈계로의 변경시 광학 성능을 유지할 수 있고, 색수차를 보정할 수 있다.

상기 제2렌즈군(G2)은 부렌즈와 정렌즈로 이루어진 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2)은 부의 굴절력을 가지는 렌즈(4), 정의 굴절력을 가지는 렌즈(5), 정의 굴절력을 가지는 렌즈(6)를 포함할 수 있다. 상기 제2렌즈군(G2)은 적어도 하나의 비구면 렌즈 또는 하이브리드 렌즈를 포함할 수 있다.

제2렌즈군(G2)은 다음 식을 만족할 수 있다.

1.88 ≤ Nd2

여기서, Nd는 제2렌즈군의 가장 상측의 렌즈의 굴절률을 나타낸다.

상기 제2렌즈군(G2)은 다음 식을 만족하는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

30 ≤ Vd2 ≤ 50

여기서, Vd2는 제2렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다. 제2렌즈군의 적어도 하나의 렌즈가 수학식 9의 아베수를 가짐으로써 렌즈계의 광학 성능을 높일 수 있다.

제3렌즈군(G3)은 정렌즈(8)와 부렌즈(9)로 이루어진 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3렌즈군(G3)은 정렌즈(7)와 접합 렌즈(8)(9)를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 적어도 하나의 비구면 렌즈 또는 하이브리드 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제4렌즈군(G4)은 하나의 렌즈(10)를 포함할 수 있다. 상기 하나의 렌즈(10)는 정렌즈일 수 있다. 상기 제4렌즈군은 적어도 하나의 비구면 렌즈 또는 하이브리드 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 제5렌즈군(G5)은 정의 굴절력을 가지며, 정렌즈(12)와 부렌즈(13)로 이루어진 적어도 하나의 접합렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5렌즈군(G5)은 물체측(O)에서 상측(I) 방향으로 배열된 것으로 정의 굴절력을 갖는 렌즈(11)와 전체적으로 부의 굴절력을 갖는 접합렌즈(12)(13)를 포함할 수 있다.

상기 제4렌즈군(G4)의 상측(I)에 필터(P1)(P2)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 렌즈계에 사용되는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.

비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 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.

다음은 본 발명의 렌즈계의 다양한 설계에 따른 실시예를 나타낸 것이다. EFL은 전체 초점거리를, FOV는 화각을, F/#는 F넘버를, D0, D1, D2, D3, D4는 가변거리를 나타낸다. 각 실시예를 도시한 도면에서 각 렌즈들에 대해서는 동일한 번호를 부기하여 나타내었다.

[실시예 1]

도 2는 제1실시예에 따른 렌즈계의 제1 및 제2 서브 렌즈계를 도시한 것이다.

<제1서브 렌즈계>

렌즈면 곡률반경 두께 굴절률 아베수

OBJECT INFINITY D0

S1 23.404 0.93 1.931644 22.2224

S2 17.140 2.71 1.497436 81.4906

S3 56.074 0.10

S4 26.611 1.88 1.822682 45.0985

S5 91.000 D1

S6 86.195 0.60 1.872825 41.4325

S7 5.994 2.66

S8 -80.217 0.66 1.798889 47.2668

S9 8.536 0.28

S10 9.735 1.19 1.922860 20.8804

S11 99.000 D2

S12 INFINITY 0.30

S13(ST) 4.643 1.53 1.579828 66.1344

S14 -14.681 0.10

S15 5.628 1.14 1.651599 58.4039

S16 8.856 0.45 1.856256 25.9977

S17 3.206 D3

S18 35.037 1.67 1.496997 81.6084

S19 -12.728 D4

S20 INFINITY 0.30 1.516798 64.1983

S21 INFINITY 0.30

S22 INFINITY 0.50 1.516798 64.1983

S23 INFINITY 0.40

IMAGE INFINITY

다음은 제1실시예에 따른 렌즈계의 제1서브 렌즈계의 비구면 계수를 나타낸 것이다.

렌즈면 K A B C D S8 -38.08605 -1.933574e-003 1.102705e-004 -2.367617e-006 1.321229e-008 S9 -6.11824 -8.930660e-004 1.006160e-004 -2.016335e-006 0.000000e+000

S13 -0.92295 2.541269e-004 -1.302114e-005 1.165031e-005 -1.736424e-007

S14 -9.34473 5.361785e-004 -1.219555e-005 1.155170e-005 0.000000e+000

S18 0.49483 2.748435e-004 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000

S19 -0.99753 5.341231e-004 -1.101354e-005 0.000000e+000 0.000000e+000

<제2서브 렌즈계>

렌즈면 곡률반경 두께 굴절률 아베수

S13(ST) 4.558 1.20 1.502319 80.2164

S14 -8.758 0.20

S15 5.046 1.01 1.685490 56.0522

S16 -7.266 1.63 1.886073 40.0927

다음은 제1실시예에 따른 렌즈계의 제2서브 렌즈계의 비구면 계수를 나타낸 것이다.

렌즈면 K A B C D S13 -0.83453 3.906883e-004 -8.590593e-005 1.044172e-005 1.225457e-006

S14 -4.65031 1.283505e-004 -1.270635e-004 2.313506e-005 0.000000e+000

본 발명의 제1서브 렌즈계(111a)와 제2서브 렌즈계(111b)는 S1-S12, S17~IMAGE 면을 공용으로 사용한다.

광각단 중간단 망원단 단초점

EFL 4.380 13.140 41.172 44.238

FOV 41.682 16.531 5.411 5.038

F/# 3.240 4.835 5.897 6.650

D0 INFINITY INFINITY INFINITY INFINITY

D1 0.575 8.572 18.756 18.229

D2 13.831 5.768 1.100 1.100

D3 4.313 10.455 14.633 13.787

D4 3.104 3.000 2.100 2.100

도 3a는 도 2에 도시된 제1서브 렌즈계의 광각단에서의 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡(distortion)을 나타낸 것이다. 비점상면만곡으로는 자오 상면 만곡(T: tangential field curves)과 구결 상면 만곡(S: sagittal field curves)을 보여준다. 왜곡 수차도에서 종축은 상높이(IH)를 나타낸다. 도 3b 및 도 3c는 도 2에 도시된 제1서브 렌즈계의 중간단 및 광각단에서의 구면수차, 비점상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다. 도 3d는 제2서브 렌즈계의 구면수차, 비점상면만곡, 왜곡을 나타낸 것이다.

[실시예 2]

도 4는 제2실시예에 따른 렌즈계의 제1 및 제2 서브 렌즈계를 도시한 것이다.

<제1서브 렌즈계>

렌즈면 곡률반경 두께 굴절률 아베수

OBJECT INFINITY D0

S1 23.422 0.90 1.931046 21.9041

S2 17.154 2.73 1.497601 81.4466

S3 56.050 0.10

S4 26.563 1.89 1.821618 45.1887

S5 91.000 D1

S6 94.751 0.60 1.873083 40.8521

S7 6.046 2.69

S8 -76.812 0.61 1.798760 47.2795

S9 8.596 0.27

S10 9.764 1.66 1.922860 20.8804

S11 95.084 D2

S12 INFINITY 0.30

S13(ST) 4.644 1.54 1.579702 60.2527

S14 -14.698 0.10

S15 5.630 1.14 1.651626 58.4018

S16 8.875 0.45 1.856598 24.7347

S17 3.205 D3

S18 49.377 1.71 1.497060 81.5914

S19 -11.633 D4

S20 INFINITY 0.30 1.516798 64.1983

S21 INFINITY 0.30

S22 INFINITY 0.50 1.516798 64.1983

S23 INFINITY 0.40

IMAGE INFINITY

렌즈면 K A B C D S8 -50.00000 -2.060463e-003 1.216407e-004 -2.701659e-006 1.605631e-008

S9 -6.61109 -9.372677e-004 1.074454e-004 -2.192468e-006 0.000000e+000

S13 -0.92312 2.542013e-004 -1.709538e-005 1.210068e-005 -2.860370e-007

S14 -9.33196 5.287963e-004 -1.292466e-005 1.078911e-005 0.000000e+000

S18 -2.26545 4.565649e-005 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000

S19 -10.89150 -3.893052e-004 -4.814758e-007 0.000000e+000 0.000000e+000

<제2서브 렌즈계>

렌즈면 곡률반경 두께 굴절률 아베수

S13(ST) 4.782 1.63 1.496997 81.6084

S14 -9.115 0.10

S15 5.162 1.62 1.656549 58.0326

S16 -5.100 1.57 1.874142 41.3495

렌즈면 K A B C D S13 -0.75687 4.964696e-004 -3.267803e-005 7.128976e-006 4.370830e-007

S14 -4.20724 1.460385e-004 -6.315315e-005 1.215563e-005 0.000000e+000

광각단 중간단 망원단 단초점

EFL 4.380 13.140 41.172 49.406

FOV 41.682 16.531 5.411 4.513

F/# 3.259 4.879 5.938 6.138

D0 INFINITY INFINITY INFINITY INFINITY

D1 0.594 8.552 18.765 19.116

D2 13.705 5.685 1.050 1.000

D3 4.268 10.526 14.662 12.878

D4 3.178 3.000 2.100 2.100

도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d는 각각 도 4에 도시된 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

[실시예 3]

도 6은 제3실시예에 따른 렌즈계의 제1서브 렌즈계와 제2서브 렌즈계를 도시한 것이다.

<제1서브 렌즈계>

렌즈면 곡률 반경 두께 굴절률 아베수

OBJECT INFINITY D0

S1 23.874 0.90 1.922860 20.8804

S2 17.548 2.84 1.496997 81.6084

S3 55.600 0.10

S4 25.753 2.08 1.823971 44.9902

S5 91.000 D1

S6 -277.233 0.60 1.884126 40.5408

S7 6.255 2.40

S8 -40.582 0.50 1.792856 47.8723

S9 9.858 0.26

S10 9.320 1.72 1.922860 20.8804

S11 99.000 D2

S12 INFINITY 0.30

S13(ST) 4.617 1.61 1.582273 51.5338

S14 -14.455 0.12

S15 5.622 1.33 1.660467 58.0682

S16 -100.000 0.47 1.852471 27.4978

S17 3.234 D3

S18 30.373 1.76 1.693500 53.2008

S19 -14.000 D4

S20 INFINITY 0.30 1.516798 64.1983

S21 INFINITY 0.30

S22 INFINITY 0.50 1.516798 64.1983

S23 INFINITY 0.40

IMAGE INFINITY

렌즈면 K A B C D

S4 -0.65396 -5.364244e-006 1.019051e-008 0.000000e+000 0.000000e+000

S5 -50.00000 -3.995928e-006 1.324739e-008 0.000000e+000 0.000000e+000

S8 -17.47272 -5.380284e-004 6.459203e-005 -1.826165e-006 2.207213e-008

S9 -9.67537 6.443796e-004 3.352423e-005 -8.687407e-007 0.000000e+000

S13 -0.82493 3.811616e-004 -6.217054e-006 1.928185e-005 -3.307176e-007

S14 -9.84891 7.199459e-004 5.683928e-006 1.919705e-005 0.000000e+000

S18 -35.221432 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000

S19 0.978960 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000 0.000000e+000

<제2서브 렌즈계>

렌즈면 곡률 반경 두께 굴절률 아베수

S13(ST) 4.033 1.70 1.496997 81.6084

S14 -10.225 0.10

S15 3.904 1.72 1.541958 71.8461

S16 -4.465 0.60 1.845722 43.2825

렌즈면 K A B C D S13 -0.55028 6.602368e-004 2.093539e-005 5.271381e-006 5.626225e-007

S14 -19.29024 -1.195566e-003 9.648517e-005 3.048732e-006 0.000000e+000

광각단 중간단 망원단 단초점

EFL 4.450 13.350 41.830 50.196

FOV 41.231 16.285 5.327 4.443

F/# 3.156 4.824 5.710 5.915

D0 INFINITY INFINITY INFINITY INFINITY

D1 0.804 8.548 18.569 18.949

D2 13.178 5.753 1.000 1.000

D3 4.121 11.039 14.448 13.861

D4 3.122 3.000 2.128 2.100

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d는 각각 도 6에 도시된 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

[실시예 4]

도 8은 제4실시예에 따른 렌즈계의 제1서브 렌즈계와 제2서브 렌즈계를 도시한 것이다.

<제1 렌즈계>

렌즈면 곡류반경 두께 굴절률 아베수

OBJECT INFINITY D0

S1 INFINITY 0.95

S2 27.459 0.90 1.993389 21.7442

S3 19.154 2.74 1.504143 79.7567

S4 75.679 0.10

S5 23.899 2.06 1.826710 44.7627

S6 91.000 D1

S7 52.135 0.60 1.911990 35.0574

S8 5.762 2.86

S9 -97.000 0.90 1.811141 46.1090

S10 7.787 0.13

S11 9.329 1.69 1.20026 19.320

S12 78.370 D2

S13 INFINITY 0.30

S14(ST) 4.733 1.95 1.582763 62.3642

S15 -15.557 0.14

S16 5.491 1.18 1.509683 78.4118

S17 10.345 0.49 1.788126 24.5208

S18 3.334 D3

S19 21.100 1.75 1.497563 81.4566

S20 -17.000 D4

S21 INFINITY 0.30 1.516798 64.1983

S22 INFINITY 0.30

S23 INFINITY 0.50 1.516798 64.1983

S24 INFINITY 0.40

IMAGE INFINITY

렌즈면 K A B C D

S9 -30.76950 -2.291500e-003 1.046488e-004 -1.699025e-006 0.000000e+000

S10 1.00000 -2.782020e-003 1.301520e-004 -2.881407e-006 0.000000e+000

S14 -0.96893 7.212680e-004 2.225291e-005 1.489693e-005 -1.599167e-007

S15 0.94081 1.534263e-003 3.648990e-005 1.376594e-005 6.558430e-007

S19 -39.93351 6.840088e-004 -8.513116e-006 0.000000e+000 0.000000e+000

S20 -3.55035 6.823133e-005 -8.915550e-006 0.000000e+000 0.000000e+000

<제2서브 렌즈계>

렌즈면 곡류반경 두께 굴절률 아베수

S14(ST) 4.684 1.65 1.578729 66.2775

S15 -15.511 0.27

S16 5.608 1.25 1.496997 81.6084

S17 11.106 0.59 1.807494 26.7477

렌즈면 K A B C D

S14 -0.98122 9.319258e-004 -1.995461e-004 6.037849e-005 -3.093815e-006

S15 -49.24624 -3.157479e-005 -1.341465e-004 7.850190e-005 -5.261582e-006

광각단 중간단 망원단 단초점

EFL 4.450 13.350 41.830 50.196

FOV 41.231 16.285 5.327 4.443

F/# 3.270 4.910 5.921 5.825

D0 INFINITY INFINITY INFINITY INFINITY

D1 0.446 8.315 17.770 19.514

D2 12.472 5.393 0.900 0.900

D3 3.862 10.355 14.371 13.199

D4 3.257 3.000 2.100 2.100

도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d는 각각 도 8에 도시된 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

다음은 제1 내지 제4 실시예가 수학식 1 내지 수학식 3을 만족시킴을 보인 것이다.

	실시예 1	실시예2	실시예3	실시예4
수학식1	9.4	9.4	9.4	9.4
수학식2	1.074468	1.19999	1.2	1.2
수학식3	1.065503	1.013472	1.00602	1.001732

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계는 하나의 렌즈계로 서로다른 종류의 초점 거리를 구현하며, 다양한 종류의 초점 거리를 가지면서도 소형화, 박형화를 구현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계(111)를 구비한 촬상 장치(100)를 도시한 것이다. 촬상 장치는 앞서 실시예에 따라 설명한 렌즈계(111)와, 상기 렌즈계(111)에 의해 결상된 상을 전기적 영상신호로 변환하는 이미징 센서(112)를 포함한다. 상기 촬상 장치(100)는 상기 이미징 센서(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 기록 수단(113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 뷰 파인더(finder)(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(115)가 구비될 수 있다. 여기서는, 뷰 파인더(114)와 표시부(115)가 따로 구비된 예를 보여주었으나 뷰 파인더가 따로 없이 표시부만 구비될 수 있다. 도 10에 도시된 촬상 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌렌즈를 디지털 카메라 등의 촬상 장치에 적용함으로써 소형이면서 저가이고 밝으며 광각 촬영이 가능한 광학 기기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치는 렌즈계 전체를 교환하지 않고, 간단하게 일부 렌즈군을 교체하여 다양한 초점 거리를 구현함으로써 사용자의 다양한 요구를 저렴한 비용으로 충족시킬 수 있다. 또한, 두 가지 종류의 초점 거리를 가지는 렌즈계를 별도로 휴대할 필요가 없으므로 사용자가 매우 편리하게 본 발명의 촬상 장치를 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 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈계를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서 도시한 것이다.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 각각 본 발명의 제1실시에에 따른 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서 도시한 것이다.

도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d는 각각 본 발명의 제2실시에에 따른 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서 도시한 것이다.

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d는 각각 본 발명의 제3실시에에 따른 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 렌즈계를 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서 도시한 것이다.

도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d는 각각 본 발명의 제4실시에에 따른 렌즈계의 광각단, 중간단, 망원단, 단초점 위치에서의 수차도를 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 촬상장치를 개략적으로 도시한 것이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

G1...제1렌즈군, G2...제2렌즈군

G3...제3렌즈군, G4...제4렌즈군

G5...제5렌즈군, 111...렌즈계

111a...제1서브 렌즈계, 111b...제2서브 렌즈계

Claims

물체측으로부터 순서대로 배열된 정의 굴절력을 가진 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 3렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 4렌즈군 및 상기 제3렌즈군과 교체 가능한 제5렌즈군을 포함하고,

상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군은 제1서브 렌즈계를 이루고,

상기 제1렌즈군, 상기 제2렌즈군, 제5렌즈군 및 제4렌즈군은 제2서브 렌즈계를 이루며,

상기 제1서브 렌즈계는 다음의 줌 배율을 가지는 렌즈계.

<식>

5.0 ≤ ft/fw ≤ 15.0

여기서, ft는 제1렌즈계의 망원단의 전체 초점거리, fw는 제1렌즈계의 광각단의 전체 초점거리를 나타낸다.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제2서브 렌즈계는 단초점 거리를 가지는 렌즈계.
제 3항에 있어서,

상기 제5렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 렌즈계.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈계가 다음 식을 만족하는 렌즈계.

<식>

1.0 ≤ ff/ft ≤ 1.5

여기서, ft는 제1서브 렌즈계의 망원단의 전체 초점 거리를, ff는 제2서브 렌즈계의 전체 초점거리를 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈계가 다음 식을 만족하는 렌즈계.

<식>

0.8 <　(Lt3/ft)+(Lf3/ff) <　1.2

Lf3 ≤ Lt3

여기서, Lt3은 제1서브 렌즈계의 망원단에서 제3렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를, Lf3은 제2서브 렌즈계에서 제3렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈계가 다음의 식을 만족하는 렌즈계.

<식>

Lf1 ≤ Lt1

여기서, Lt1은 제1서브 렌즈계의 망원단에서 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를, Lf1은 제2서브 렌즈계에서 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 첫 번째 면에서 상면까지의 거리를 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈계가 다음의 식을 만족하는 렌즈계.

<식>

5.0 <　ff/ff3 <　6.5

여기서, ff3은 상기 제5렌즈군의 초점거리를, ff는 제2서브 렌즈계의 전체 초점 거리를 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 제 5렌즈군은 물체측에서 상측 방향으로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가진 비구면 렌즈와 부의 굴절력을 가진 접합렌즈를 포함하는 렌즈계.
제 3항에 있어서,

상기 제1렌즈군은 가장 물체측에 정의 굴절력을 가지고, 다음의 식을 만족하는 렌즈를 포함하는 렌즈계.

<식>

1.9 ≤ Nd1

여기서, Nd1는 제1렌즈군의 가장 물체측 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 제2렌즈군은 가장 상측에 정의 굴절력을 가지고, 다음의 식을 만족하는렌즈를 포함하는 렌즈계.

<식>

1.88 ≤ Nd2

여기서, Nd2는 제2렌즈군의 가장 상측 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 제1렌즈군은 다음을 만족하는 렌즈를 적어도 하나 포함하는 렌즈계.

<식>

80 ≤ Vd1

여기서, Vd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
제 3항에 있어서,

상기 제2렌즈군은 다음을 만족하는 렌즈를 적어도 하나 포함하는 렌즈계.

<식>

30 ≤ Vd2 ≤ 50

여기서, Vd2은 제2렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
제 1항에 있어서,

상기 제1서브 렌즈계가 광각에서 망원으로 주밍시 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격이 넓어지고, 제2렌즈군과 제 3렌즈군의 간격이 좁아지는 렌즈계.
제 1항에 있어서,

상기 제1서브 렌즈계가 광각에서 망원으로 주밍시 제4렌즈군이 포커싱을 수행하는 렌즈계.
제 1항에 있어서,

상기 제3렌즈군이 손떨림 보정을 수행하는 렌즈계.
제 1항에 있어서,

상기 제1렌즈군 내지 제4렌즈군 중 적어도 하나가 하이브리드 렌즈를 포함하는 렌즈계.
복수 개의 렌즈군을 포함하여 광각단에서 망원단으로 주밍을 하는 줌 렌즈계; 및

상기 복수 개의 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군과 교체 가능한 교체 렌즈군;을 포함하고,

다음의 줌 배율을 가지는 렌즈계.

<식>

5.0 ≤ ft/fw ≤ 15.0

여기서, ft는 제1렌즈계의 망원단의 전체 초점거리, fw는 제1렌즈계의 광각단의 전체 초점거리를 나타낸다.
제18 항에 있어서,

상기 줌 렌즈계가 물체측으로부터 순서대로 정의 굴절력을 가진 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가진 제 2 렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 3렌즈군, 정의 굴절력을 가진 제 4렌즈군을 포함하는 렌즈계.
제18 항 또는 제19 항에 있어서,

상기 교체 렌즈군이 상기 복수 개의 렌즈 군 중 적어도 하나의 렌즈군과 교체될 때 상기 렌즈계가 단초점 거리를 가지는 렌즈계.
제20 항에 있어서,

상기 단초점 거리가 상기 줌 렌즈계의 망원단에서의 전체 초점 거리보다 긴 렌즈계.
제20 항에 있어서,

상기 교체 렌즈군이 제 3렌즈군과 교체되는 렌즈계.
제 1항에 기재된 렌즈계; 및

상기 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 영상신호로 변환하는 이미징 센서;를 포함하는 촬상 장치.
제 23항에 있어서,

상기 제2서브 렌즈계는 단초점 거리를 가지는 촬상 장치.