KR101776705B1 - 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치 - Google Patents

줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101776705B1
KR101776705B1 KR1020120091996A KR20120091996A KR101776705B1 KR 101776705 B1 KR101776705 B1 KR 101776705B1 KR 1020120091996 A KR1020120091996 A KR 1020120091996A KR 20120091996 A KR20120091996 A KR 20120091996A KR 101776705 B1 KR101776705 B1 KR 101776705B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
lens group
positive
object side
negative
Prior art date
Application number
KR1020120091996A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140025825A (ko
Inventor
이병귀
Original Assignee
한화테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화테크윈 주식회사 filed Critical 한화테크윈 주식회사
Priority to KR1020120091996A priority Critical patent/KR101776705B1/ko
Priority to CN201310367385.0A priority patent/CN103631005B/zh
Publication of KR20140025825A publication Critical patent/KR20140025825A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101776705B1 publication Critical patent/KR101776705B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

본 발명은 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 관한 줌 렌즈계는 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군을 구비하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 변배를 수행하며, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00041

Figure 112012067573971-pat00042

여기서, f1은 상기 제1 렌즈군의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈군의 초점거리, f4는 상기 제4 렌즈군의 초점거리를 나타낸다.

Description

줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치{Zoom lens system and photographing apparatus with the same}
본 발명은 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자가 소형화, 고화소화 됨에 따라, 촬상 소자를 구비한 디지털 카메라(digital camera), 비디오 카메라(video camera) 또는 감시용 카메라와 같은 결상 광학 기기에 구비된 렌즈계 역시 높은 광학 성능과 소형화가 요구되고 있다.
또한, 보안의 중요성이 증대됨에 따라 공공 기관이나 기업체뿐만 아니라, 개인에 의해 CCTV(Closed Circuit Tele-vision)용 감시 카메라나 정밀 측정 카메라가 많이 사용되고 있다.
이에 따라 다양한 줌 렌즈 설계안들이 제안되었으나, 고배율을 구현하면서전 영역에 걸쳐 높은 광학 성능을 실현하는 데 어려움이 있다.
특허문헌1(KR 2006-010635A)은 정, 부, 정, 정의 4군 렌즈로 구성된 줌 렌즈 광학계에 관하여 기재하고 있지만, 배율이 8배 정도라는 한계가 존재한다.
KR 2006-0106435A, 2005.04.08
본 발명의 목적은, 고배율을 구현하면서 소형이고 높은 광학 성능을 가지는 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군을 구비하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 변배를 수행하며, 하기의 조건식을 만족하는 줌 렌즈계를 제공한다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00001
Figure 112012067573971-pat00002
여기서, f1은 상기 제1 렌즈군의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈군의 초점거리, f4는 상기 제4 렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 제1 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 1장의 부렌즈와 3장의 정렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00003
Figure 112012067573971-pat00004
Figure 112012067573971-pat00005
Figure 112012067573971-pat00006
여기서, N11은 상기 부렌즈의 굴절률, N14는 상기 정렌즈 중 가장 상측에 배치된 정렌즈의 굴절률, Vd12는 상기 정렌즈 중 가장 물체측에 배치된 정렌즈의 아베수, Vd13은 상기 정렌즈 중 물체측으로부터 2번째에 배치된 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 2장의 부렌즈와 1장의 정렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 렌즈군에 구비된 상기 부렌즈 중 물체측에 배치된 부렌즈는 적어도 하나의 비구면을 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 렌즈군에 구비된 3장의 렌즈는 서로 독립되어 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00007
여기서, N21은 상기 부렌즈 중 물체측에 배치된 부렌즈의 굴절률, N22는 상기 부렌즈 중 상측에 배치된 부렌즈의 굴절률, N23은 상기 정렌즈의 굴절률을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00008
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 2장의 정렌즈와 1장의 부렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3 렌즈군에 구비된 상기 정렌즈 중 물체측에 배치된 정렌즈는 적어도 하나의 비구면을 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3 렌즈군에 구비된 3장의 렌즈는 서로 독립되어 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00009
Figure 112012067573971-pat00010
Figure 112012067573971-pat00011
여기서, N31은 상기 정렌즈 중 물체측에 배치된 정렌즈의 굴절률, N33은 상기 부렌즈의 굴절률, Vd32는 상기 정렌즈 중 상측에 배치된 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제4 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 정렌즈, 부렌즈 및 정렌즈를 구비하며, 적어도 하나의 접합 렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군의 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군을 구비하고, 상기 제2 렌즈군과 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 변배를 수행하며, 하기의 조건식을 만족하는 줌 렌즈계와, 상기 줌 렌즈계에서 형성된 상을 수광하는 이미지 센서를 구비하는 촬영 장치를 제공한다.
<식>
Figure 112012067573971-pat00012
Figure 112012067573971-pat00013
여기서, f1은 상기 제1 렌즈군의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈군의 초점거리, f4는 상기 제4 렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기와 같은 실시예들에 따르면, 고배율을 구현하며 소형이고 높은 광학 성능을 가지는 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c 각각은 본 발명의 제1 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점 상면 만곡 및 왜곡을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c 각각은 본 발명의 제2 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점 상면 만곡 및 왜곡을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c 각각은 본 발명의 제3 실시예에 관한 줌 렌즈계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 비점 상면 만곡 및 왜곡을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
도 1, 도 3 및 도 5는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예들에 관한 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 1, 도 3 및 도 5의 실시예에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군(G3) 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군(G4)을 구비하고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고 제4 렌즈군(G4)과 상면(IP) 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
상기 줌 렌즈계(100, 200, 300)는, 제2 렌즈군(G2)과 제4 렌즈군(G4)을 광축 방향으로 이동시킴으로써 변배를 수행하며, 제1 렌즈군(G1)과 제3 렌즈군(G3) 변배시 이동하지 않는 고정 렌즈군일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)는 하기의 수학식 1 및 수학식 2를 만족할 수 있다.
Figure 112012067573971-pat00014
Figure 112012067573971-pat00015
여기서, f1은 제1 렌즈군(G1)의 초점거리, f2는 제2 렌즈군(G2)의 초점거리, f3은 제3 렌즈군(G3)의 초점거리, f4는 제4 렌즈군(G4)의 초점거리를 나타내며, 상기 수학식 1은 제1 렌즈군(G1)과 제2 렌즈군(G2) 사이, 상기 수학식 2는 제3 렌즈군(G3)과 제4 렌즈군(G4) 사이의 적절한 초점거리의 비율을 나타내는 식이다.
이때, 수학식 1의 상한치 이상에서는 고배율을 구현하기 어렵고 하한치 이하에서는 제2 렌즈군(G2)의 굴절력이 커져 수차의 제어가 어려워질 수 있다. 또한, 수학식 2의 상한치 이상에서는 렌즈 전장이 길어져 소형화를 구현하기 어렵고 하한치 이하에서는 망원단에서의 수차가 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)에 구비된 제1 렌즈군(G1)은 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 1장의 부렌즈(L11)와 3장의 정렌즈(L12, L13, L14)의 4장의 렌즈로 구성될 수 있다.
제1 렌즈군(G1)에 포함된 부렌즈(L11)는 광축 부근에서 물체측(O)으로 볼록한 메니스커스(meniscus) 형상을 가지며, 물체측(O)에 배치된 정렌즈(L12)는 양볼록(bi-convex) 형상을 가지고, 상측(I)에 배치된 2장의 정렌즈(L13, L14)는 물체측(O)으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이때, 가장 물체측(O)에 배치된 부렌즈(L11)와 정렌즈(L12)는 접합 렌즈로 구성될 수 있다.
이때, 제1 렌즈군(G1)에 구비된 4장의 렌즈는 하기의 수학식 3 내지 6을 만족할 수 있다.
Figure 112012067573971-pat00016
Figure 112012067573971-pat00017
Figure 112012067573971-pat00018
Figure 112012067573971-pat00019
여기서, N11은 부렌즈(L11)의 굴절률, N14는 정렌즈(L12, L13, L14) 중 가장 상측(I)에 배치된 정렌즈(L14)의 굴절률, Vd12는 정렌즈(L12, L13, L14) 중 가장 물체측(O)에 배치된 정렌즈(L12)의 아베수, Vd13은 정렌즈(L12, L13, L14) 중 물체측(O)으로부터 2번째에 배치된 정렌즈(L13)의 아베수를 나타낸다.
상기 수학식 3 및 수학식 4는 제1 렌즈군(G)에 구비된 부렌즈(L11)와 가장 상측(I)에 배치된 정렌즈(L14)의 굴절률의 적절한 범위를 나타낸 식으로, 상기 렌즈들(L11, L14)을 고굴절 소재로 구성함으로써 상기 부렌즈(L11)와 정렌즈(L14)을 얇게 구성할 수 있어 제1 렌즈군(G) 전체의 크기 및 두께를 줄일 수 있다.
따라서, 변배시 이동하는 제2 렌즈군(G2)의 변배 구간을 늘릴 수 있어 고배율을 용이하게 구현할 수 있다. 즉, 수학식 3 및 수학식 4의 하한치 이하에서는 제2 렌즈군(G2)의 변배 구간이 줄어들기 때문에 고배율을 구현하기 어려울 수 있다.
상기 수학식 5 및 수학식 6은 제1 렌즈군(G)에 구비되며 물체측(O)에 배치된 2장의 정렌즈(L12, L13)의 아베수의 적절한 범위를 나타낸 식으로, 상기 2장의 정렌즈(L12, L13)를 분산값이 큰 소재로 구성함으로써 망원단에서의 색수차를 최소화할 수 있다.
즉, 수학식 5 및 수학식 6의 하한치 이하에서는 망원단에서의 색수차가 증가하여 전체 렌즈계의 광학 성능이 저하될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 렌즈군(G1)에 구비된 4장의 렌즈에서 굴절률이 큰 렌즈와 분산값이 큰 렌즈를 적절히 배치함으로써, 고배율을 구현하면서 소형화와 높은 광학 성능을 실현할 수 있다.
제2 렌즈군(G2)은 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 2장의 부렌즈(L21, L22)와 1장의 정렌즈(L23)를 구비하며, 제2 렌즈군(G2)에 구비된 부렌즈(L21, L22) 중 물체측(O)에 배치된 부렌즈(L21)는 적어도 하나의 비구면을 구비할 수 있다.
제2 렌즈군(G2)의 가장 물체측(O)에 배치된 부렌즈(L21)는 물체측(O)에 볼록면을 구비하며, 물체측(O)으로부터 2번째로 배치된 부렌즈(L22)는 양오목(bi-concave), 정렌즈(L23)는 양볼록(bi-convex) 형상을 가질 수 있다.
제2 렌즈군(G2)에 구비된 3장의 렌즈(L21, L22, L23)는 접합 렌즈가 아닌 서로 독립된 렌즈로 구성될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 3장의 렌즈(L21, L22, L23)는 하기의 수학식 7을 만족할 수 있다.
Figure 112012067573971-pat00020
여기서, N21은 부렌즈(L21, L22) 중 물체측(O)에 배치된 부렌즈(L21)의 굴절률, N22는 부렌즈(L21, L22) 중 상측(I)에 배치된 부렌즈(L22)의 굴절률, N23은 정렌즈(L23)의 굴절률을 나타낸다.
제2 렌즈군(G2)은 전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 줌 렌즈계(100, 200, 300)의 고배율을 실현하는 가장 큰 역할을 수행하며, 광각단에서 망원단으로의 변배시 물체측(O)에서 상측(I)으로 이동할 수 있다.
상기 수학식 7은 제2 렌즈군(G2)에 구비된 3장의 렌즈들(L21, L22, L23)의 굴절률이 순차적으로 증가된다는 것을 의미하며, 이러한 구성에 의해 색수차의 큰 변동없이 변배 구간 이동시에 발생하는 비점 수차를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 제2 렌즈군(G2)에 구비된 정렌즈(L23)는 수학식 8을 만족할 수 있다.
Figure 112012067573971-pat00021
상기 수학식 8은 제2 렌즈군(G2)에 구비된 정렌즈(L23)의 굴절률의 적절한 범위를 나타낸 것으로, 정렌즈(L23)을 굴절률이 큰 소재로 구성함으로써 렌즈 매수를 최소화하면서 색수차 및 비점수차를 용이하게 제어할 수 있다.
제3 렌즈군(G3)은 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 2장의 정렌즈(L31, L32)와 1장의 부렌즈(L33)를 구비하며, 정렌즈(L31, L32) 중 물레측(O)에 배치된 정렌즈(L31)는 적어도 하나의 비구면을 구비할 수 있다. 즉, 정렌즈(L31)의 일면 또는 양면을 비구면으로 구성함으로써, 비축상에서 발생되는 수차를 용이하게 제어할 수 있다.
제3 렌즈군(G3)에 구비된 3장의 렌즈(L31, L32, L33)는 접합 렌즈가 아닌 서로 독립된 렌즈로 구성될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 조립에 따른 성능 편차를 줄이고 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 3장의 렌즈(L31, L32, L33)는 하기의 수학식 9 내지 11을 만족할 수 있다.
Figure 112012067573971-pat00022
Figure 112012067573971-pat00023
Figure 112012067573971-pat00024
여기서, N31은 정렌즈(L31, L32) 중 물체측(O)에 배치된 정렌즈(L31)의 굴절률, N33은 부렌즈(L33)의 굴절률, Vd32는 정렌즈(L31, L32) 중 상측(I)에 배치된 정렌즈(L32)의 아베수를 나타낸다.
상기 수학식 9 내지 11은 제3 렌즈군(G3)에 구비된 3장의 렌즈(L31, L32, L33)의 적절한 굴절률 또는 아베수의 범위를 나타낸 것으로, 수학식 9 내지 수학식 11의 하한치 이하에서는 수차, 특히 접합 렌즈 없이 색수차를 용이하게 제어하기 어려워 전체 렌즈의 광학 성능이 저하될 수 있다.
제4 렌즈군(G4)은 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 정렌즈(L41), 부렌즈(L42) 및 정렌즈(L43)를 구비할 수 있다.
이때, 물체측(O)에 배치된 2장의 렌즈(L41, L42) 또는 상측(I)에 배치된 2장의 렌즈(L42, L43)를 접합 렌즈로 구성함으로써 변배시 발생될 수 있는 배율 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치될 수 있고, 제4 렌즈군(G4)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치될 수 있으며, 광학 블록(G)은 로우 패스 필터(LPF;low pass filter)나 적외선 커트 필터(IR-cut filter)와 같은 광학 필터나 촬상 소자의 촬상면을 보호하기 위한 커버 유리(CG; cover glass) 등일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)는 상술한 구성 및 수학식들을 만족함으로써, 고배율을 구현하면서 소형이고 높은 광학 성능을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 줌 렌즈계의 보다 상세한 구성을 구체적인 렌즈 데이터와 함께 실시예별로 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시예들에서 나타나는 비구면(ASP)의 정의는 다음과 같다.
여기서, z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리이고, h는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리이며, K는 코닉상수(conic constant), A, B, C, D는 비구면계수, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(1/R)이다.
렌즈 데이터에서, Fno는 F수, f는 초점거리[mm]를 나타내며, D1, D2, D3, D4는 렌즈간 가변거리[mm]를 나타낸다.
또한, R은 각 렌즈면의 곡률 반경[mm](단, R의 값이 ∞(INF)가 되는 면은 그 면이 평면임을 나타낸다), D는 렌즈면 사이의 축방향 간격[mm], Nd는 각 렌즈의 굴절률, Vd는 각 렌즈의 아베수를 나타낸다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계(100)의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 줌 렌즈계(100)는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군(G3) 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군(G4)을 구비하고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고 제4 렌즈군(G4)과 상면(IP) 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
도 1의 부호 i는 줌 렌즈계(100)에서 가장 물체측(O)에 배치된 렌즈의 물체측(O) 면을 1번째 면으로 하고, 상측(I) 방향을 따라 면 번호가 증가되도록 부호를 붙인 i번째의 면을 나타낸다. 도 1에서는 렌즈 각각의 렌즈면 부호를 나타내었으나, 다른 실시예에서의 도면에서는 렌즈면의 부호를 생략한다.
다음은 제1 실시예의 변배시 F수(Fno), 초점거리(f) 및 렌즈간 가변 거리(D1, D2, D3, D4)를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00026
다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00027
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제1 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수를 나타낸다.)이라는 표기는
Figure 112012067573971-pat00028
을 의미한다.
Figure 112012067573971-pat00029
도 2a, 도 2b 및 도 2c 각각은 본 발명의 제1 실시예에 관한 줌 렌즈계(100)의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 것이다.
구면수차에 관한 그래프에서는 파장이 656.27 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm, 435.83 nm인 광에 대한 구면수차를 나타낸다. 비점 상면 만곡에 관한 그래프에서 세로축은 상면의 높이를 나타내고, T, S는 파장이 546.07 nm인 광에 대하여 각각 자오면(tangential surface) 및 구결면(sagittal surface)에서의 만곡을 나타낸다. 왜곡에 관한 그래프에서는 파장이 546.07 nm인 광에 대한 왜곡을 나타낸다.
<제2 실시예>
도 3은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계(200)의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 줌 렌즈계(200)는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군(G3) 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군(G4)을 구비하고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고 제4 렌즈군(G4)과 상면(IP) 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제2 실시예의 변배시 F수(Fno), 초점거리(f)와 렌즈간 가변 거리(D1, D2, D3, D4)를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00030
다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00031
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제2 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수를 나타낸다.)이라는 표기는
Figure 112012067573971-pat00032
을 의미한다.
Figure 112012067573971-pat00033
도 4a, 도 4b 및 도 4c 각각은 본 발명의 제2 실시예에 관한 줌 렌즈계(200)의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 것이다.
구면수차에 관한 그래프에서는 파장이 656.27 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm, 435.83 nm인 광에 대한 구면수차를 나타낸다. 비점 상면 만곡에 관한 그래프에서 세로축은 상면의 높이를 나타내고, T, S는 파장이 546.07 nm인 광에 대하여 각각 자오면(tangential surface) 및 구결면(sagittal surface)에서의 만곡을 나타낸다. 왜곡에 관한 그래프에서는 파장이 546.07 nm인 광에 대한 왜곡을 나타낸다.
<제3 실시예>
도 5는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계(300)의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 줌 렌즈계(300)는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군(G3) 및 정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군(G4)을 구비하고, 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고 제4 렌즈군(G4)과 상면(IP) 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제3 실시예의 변배시 F수(Fno), 초점거리(f)와 렌즈간 가변 거리(D1, D2, D3, D4)를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00034
다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012067573971-pat00035
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제3 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수를 나타낸다.)이라는 표기는
Figure 112012067573971-pat00036
을 의미한다.
Figure 112012067573971-pat00037
도 6a, 도 6b 및 도 6c 각각은 본 발명의 제3 실시예에 관한 줌 렌즈계(300)의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점 상면 만곡(astigmatic field curves) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 것이다.
구면수차에 관한 그래프에서는 파장이 656.27 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm, 435.83 nm인 광에 대한 구면수차를 나타낸다. 비점 상면 만곡에 관한 그래프에서 세로축은 상면의 높이를 나타내고, T, S는 파장이 546.07 nm인 광에 대하여 각각 자오면(tangential surface) 및 구결면(sagittal surface)에서의 만곡을 나타낸다. 왜곡에 관한 그래프에서는 파장이 546.07 nm인 광에 대한 왜곡을 나타낸다.
다음 표는 상술한 제1 내지 제3 실시예가 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 것을 나타낸다.
Figure 112012067573971-pat00038
본 발명의 실시예들에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)는, 고배율을 구현하면서 소형이고 높은 광학 성능을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 줌 렌즈계(100, 200, 300)는, 이미지 센서를 구비하는 감시 카메라, 디지털 카메라 또는 비디오 카메라 등의 촬영 장치의 촬영 광학계로써 적용될 수 있다.
이미지 센서는 줌 렌즈계에 의해 결상된 광을 수광하여, 결상된 광을 전기 신호로 변환하는 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자일 수 있으며, 이미지 센서의 촬상면은 줌 렌즈의 상면(IP)에 해당한다.
촬영 장치는, 전기 신호로부터 디지털 화상을 생성하고, 예를 들면, HDD(Hard Disk Drive)나 메모리 카드, 광디스크, 자기 테이프 등의 기록 매체에 상기 디지털 화상을 기록한다. 한편, 촬영 장치가 필름 카메라인 경우에는, 상면(IP)은 필름면에 대응된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
G1: 제1 렌즈군 G2: 제2 렌즈군
G3: 제3 렌즈군 G4: 제4 렌즈군
ST: 조리개 G: 광학 블록
IP: 상면

Claims (15)

  1. 물체측으로부터 상측으로 순서대로,
    정의 굴절력을 가지며, 물체측으로부터 상측으로 순서대로 1장의 부렌즈와 3장의 정렌즈를 구비하는 제1 렌즈군과,
    부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과,
    정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군과,
    정의 굴절력을 가지는 제4 렌즈군을 구비하고,
    상기 제2 렌즈군과 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 변배를 수행하며, 하기의 조건식들을 만족하는 줌 렌즈계.
    <식>
    Figure 112017026292812-pat00039

    Figure 112017026292812-pat00040

    N11 > 1.8
    N14 > 1.8
    Vd12 > 80
    Vd13 > 80
    여기서, f1은 상기 제1 렌즈군의 초점거리, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리, f3은 상기 제3 렌즈군의 초점거리, f4는 상기 제4 렌즈군의 초점거리, N11은 상기 부렌즈의 굴절률, N14는 상기 정렌즈 중 가장 상측에 배치된 정렌즈의 굴절률, Vd12는 상기 정렌즈 중 가장 물체측에 배치된 정렌즈의 아베수, Vd13은 상기 정렌즈 중 물체측으로부터 2번째에 배치된 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 2장의 부렌즈와 1장의 정렌즈를 구비하는 줌 렌즈계.
  5. [청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제4 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군에 구비된 상기 부렌즈 중 물체측에 배치된 부렌즈는 적어도 하나의 비구면을 구비하는 줌 렌즈계.
  6. [청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제4 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군에 구비된 3장의 렌즈는 서로 독립되어 배치된 줌 렌즈계.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 2장의 정렌즈와 1장의 부렌즈를 구비하는 줌 렌즈계.
  10. [청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제9 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군에 구비된 상기 정렌즈 중 물체측에 배치된 정렌즈는 적어도 하나의 비구면을 구비하는 줌 렌즈계.
  11. [청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제9 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군에 구비된 3장의 렌즈는 서로 독립되어 배치된 줌 렌즈계.
  12. 삭제
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 물체측으로부터 상측으로 순서대로 정렌즈, 및 부렌즈와 정렌즈가 접합된 접합 렌즈를 구비하는 줌 렌즈계.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군의 사이에 조리개가 배치된 줌 렌즈계.
  15. 삭제
KR1020120091996A 2012-08-22 2012-08-22 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치 KR101776705B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120091996A KR101776705B1 (ko) 2012-08-22 2012-08-22 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치
CN201310367385.0A CN103631005B (zh) 2012-08-22 2013-08-21 变焦镜头系统及具有该变焦镜头系统的拍摄装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120091996A KR101776705B1 (ko) 2012-08-22 2012-08-22 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140025825A KR20140025825A (ko) 2014-03-05
KR101776705B1 true KR101776705B1 (ko) 2017-09-08

Family

ID=50212238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120091996A KR101776705B1 (ko) 2012-08-22 2012-08-22 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101776705B1 (ko)
CN (1) CN103631005B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102083931B1 (ko) * 2014-01-21 2020-03-03 한화테크윈 주식회사 광각 렌즈계
CN105527701B (zh) * 2014-09-28 2018-06-29 上海微电子装备（集团）股份有限公司 大视场投影光刻物镜
JP2017173650A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
CN111025609B (zh) * 2019-12-06 2022-02-18 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008158160A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2008310222A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2010102096A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Fujinon Corp ズームレンズおよび撮像装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3363688B2 (ja) * 1996-01-10 2003-01-08 キヤノン株式会社 ズームレンズ
JP2009204942A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP5229954B2 (ja) * 2009-01-08 2013-07-03 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
JP5460228B2 (ja) * 2009-04-02 2014-04-02 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
US8531778B2 (en) * 2009-12-25 2013-09-10 Samsung Techwin Co., Ltd. Zoom lens and photographing apparatus including the same
WO2012046450A1 (ja) * 2010-10-08 2012-04-12 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008158160A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2008310222A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
JP2010102096A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Fujinon Corp ズームレンズおよび撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103631005B (zh) 2017-09-22
KR20140025825A (ko) 2014-03-05
CN103631005A (zh) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102083931B1 (ko) 광각 렌즈계
KR102004988B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
JP4030743B2 (ja) ズームレンズ系
KR101844509B1 (ko) 줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
KR101932722B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
KR101706265B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬상 장치
KR20150062803A (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
JP5745188B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
JP5698869B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
KR101782992B1 (ko) 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치
KR101858645B1 (ko) 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
KR20150069925A (ko) 줌 렌즈계
KR101776705B1 (ko) 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치
KR101710621B1 (ko) 렌즈계 및 이를 구비한 촬상 장치
KR101776704B1 (ko) 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치
KR101880633B1 (ko) 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
KR101314329B1 (ko) 줌렌즈 및 촬상 장치
JP5129520B2 (ja) ズームレンズ
JP7373331B2 (ja) ズームレンズ及び撮像装置
KR101204095B1 (ko) 줌 렌즈계 및 이를 구비한 촬영 장치
KR20150060398A (ko) 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치
JP5785333B2 (ja) ズームレンズおよび撮像装置
KR20130122867A (ko) 줌 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치
JP2007199612A (ja) ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ
KR101925056B1 (ko) 줌렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant