KR101858645B1 - 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 광각 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하며, 하기의 조건식을 만족한다.
<식>
0.2 < f/BFL14 < 0.25
여기서, f은 상기 광각 렌즈의 전체 유효초점거리(effective focal length), BFL14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 후방초점거리(back focal length)를 나타낸다.

Description

광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치{Wide angle lens and photographing apparatus with the same}
본 발명은 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리 성능이 우수하고 높은 광학 성능을 가지며, 포커스 군의 경량화를 도모한 밝은 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자가 소형화, 고화소화됨에 따라, 촬상 소자를 구비한 디지털 카메라(digital camera), 비디오 카메라(video camera), 방범용 카메라와 같은 결상 광학 기기에 구비된 렌즈계 역시 높은 광학 성능과 소형화가 요구되고 있다.
특히, 실물 화상기 및 현미경 등에 구비된 렌즈계의 경우, 넓은 화각, 소형화 및 고성능의 근거리 촬영에 대한 요구가 더욱 증대되고 있다.
특허문헌1(JP 2010-134416A)는 5장의 렌즈로 구성된 리어 포커스(rear focus) 광각 렌즈계에 관하여 기재하고 있다. 그러나, 상기 광각 렌즈계는 포커싱을 수행하기 위하여 3장의 렌즈를 동시에 이동시켜야 하므로, 포커스 군이 무겁다는 문제가 있다.
JP 2010-134416A, 2010.06.17.
본 발명의 목적은, 소형화 및 우수한 근거리 촬영 성능을 구현할 수 있는 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 포커스 군의 경량화를 도모한 밝은 리어 포커스(rear focus) 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하며, 하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈를 제공한다.
<식>
0.2 < f/BFL14 < 0.25
여기서, f은 상기 광각 렌즈의 전체 유효초점거리(effective focal length), BFL14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 후방초점거리(back focal length)를 나타낸다.
본 발명의 일 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
3.0 < f14/f
여기서, f14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 초점거리를 나타낸다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제5 렌즈를 광축 방향을 따라 이동시킴으로써 포커싱을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제5 렌즈는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
M5 < 0.3
여기서, M5는 상기 제5 렌즈의 배율을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제5 렌즈는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
Nd5 > 1.8
여기서, Nd5는 상기 제5 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈는 접합 렌즈로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 렌즈는 물체측에 볼록면을 구비하는 메니스커스 렌즈, 상기 제2 렌즈는 상측에 볼록면을 구비하는 메니스커스 렌즈, 상기 제3 렌즈는 양볼록 렌즈, 상기 제4 렌즈는 양오목 렌즈, 상기 제5 렌즈는 양볼록 렌즈로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이에 조리개가 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈는 광학 유리로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
<식>
EPD < 5 mm
여기서, EPD는 입사동 거리(entrance pupil distance)를 나타낸다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 물체측으로부터 순서대로 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하며, 하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈 및 상기 광각 렌즈에서 형성된 상을 수광하는 촬상 소자를 구비하는 촬영 장치를 제공한다.
<식>
0.2 < f/BFL14 < 0.25
여기서, f은 상기 광각 렌즈의 전체 유효초점거리(effective focal length), BFL14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 후방초점거리(back focal length)를 나타낸다.
상기와 같은 실시예들에 따르면, 소형화 및 우수한 근거리 촬영 성능을 구현할 수 있는 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공할 수 있다.
또한, 포커스 군의 경량화를 도모한 밝은 리어 포커스(rear focus) 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬영 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 관한 광각 렌즈의 물체 거리에 따른 광학적 배치도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 광각 렌즈의 광학적 배치도이다.
도 3a 및 도 3b 각각은 본 발명의 제1 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 4은 본 발명의 제2 실시예에 관한 광각 렌즈의 광학적 배치도이다.
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명의 제2 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 관한 광각 렌즈의 광학적 배치도이다.
도 7a 및 도 7b 각각은 본 발명의 제3 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 관한 광각 렌즈의 광학적 배치도이다.
도 9a 및 도 9b 각각은 본 발명의 제4 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 10는 본 발명의 제5 실시예에 관한 광각 렌즈의 광학적 배치도이다.
도 11a 및 도 11b 각각은 본 발명의 제5 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
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 1은 본 발명의 실시예들에 관한 광각 렌즈의 물체 거리에 따른 광학적 배치도이다.
도 1의 실시예에 관한 광각 렌즈는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1), 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4) 및 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)를 구비한다.
또한, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고 제5 렌즈(L5)와 상면(IP) 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
제1 렌즈(L1)는 광축 부근에 있어서 물체측(O)에 볼록면을 구비한 메니스커스(meniscus) 형상을 가지며 부의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈(L2)는 상측(I)에 볼록면을 구비한 메니스커스 형상을 가지며 정의 굴절력을 갖는다.
이때, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)는 광학 유리로 구성될 수 있다.
제3 렌즈(L3)는 제3 렌즈(L3)는 광축 부근에 있어서 양볼록(bi-convex) 형상을 가지며 정의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈(L4)는 광축 부근에 있어서 양오목(bi-concave) 형상을 가지며 부의 굴절력을 갖는다.
이때, 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4)를 접합 렌즈로 구성하여, 소형화에 적합한 구성을 취할 수 있으며, 렌즈 사이의 민감도를 감소시킬 수 있고 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
또한, 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4)는 광학 유리도 구성될 수 있다.
제5 렌즈(L5)는 광축 부근에 있어서 양볼록(bi-convex) 형상을 가지며 정의 굴절력을 갖으며, 광학 유리로 구성될 수 있다.
이때, 제5 렌즈(L5)의 적어도 일면을 비구면으로 구성함으로써, 비축상에서 발생되는 수차를 용이하게 제어할 수 있다.
도 1의 (a), (b) 및 (c)는 각각 무한 물체 거리, 중간 물체 거리, 최단 물체 거리에서의 광각 렌즈의 광학적 배치도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 제5 렌즈(L5)만을 광축 방향으로 이동시킴으로써, 무한 물체 거리로부터 최단 물체 거리로 포커싱을 수행하며, 이에 따른 상면 변동을 보정할 수 있다.
무한 물체 거리로부터 최단 물체 거리로 포커싱을 수행할 때, 제4 렌즈(L4)와 제5 렌즈(L5) 사이의 거리(D1)은 감소하고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP) 사이의 거리(D2)는 증가한다.
제5 렌즈(L5)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 실시예에 관한 광각 렌즈는, 5장의 렌즈를 사용하여 광각을 가지며 우수한 근거리 촬영 성능을 구현할 수 있다. 또한, 제5 렌즈(L5)만을 광축 방향을 따라 이동시킴으로써 포커싱을 수행하므로, 포커싱 군의 경량화를 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 광각 렌즈는, 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
0.2 < f/BFL14 < 0.25
여기서, f는 광각 렌즈의 전체 유효초점거리(effective focal length), BFL14는 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 합성 후방초점거리(back focal length)를 나타낸다.
수학식 1은 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 합성 후방초점거리에 대한 전체 초점거리의 비의 적정 범위를 나타내는 식으로, 렌즈의 소형화와 근거리 수차 보정을 균형적으로 실현하기 위한 조건식이다.
상기 수학식 1의 하한치 이하에서는 광학계의 전체 거리가 길어져 소형화가 어려워지며, 상한치 이상에서는 근거리에 대한 수차가 커져 광학 성능이 저하되어 근거리 포커싱이 어려워진다.
본 발명의 실시예에 관한 광각 렌즈는 또한, 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
3.0 < f14/f
여기서, f14는 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 합성 초점거리를 나타낸다.
수학식 2는 전체 초점거리에 대한 제1 내지 제4 렌즈(L1, L2, L3, L4)의 합성 초점거리의 비의 적정 범위를 나타내는 식으로, 상기 수학식 2의 하한치 이하에서는 근거리에 수차가 커져 광학 성능이 저하되어 제5 렌즈(L5)의 이동만으로 포커싱을 수행하는 것이 어려워진다.
본 발명의 실시예에 관한 광각 렌즈는 또한, 하기 수학식 3 및 수학식 4를 만족할 수 있다.
[수학식 3]
M5 < 0.3
[수학식 4]
Nd5 > 1.8
여기서, M5는 제5 렌즈(L5)의 배율, Nd5는 제5 렌즈(L5)의 굴절률을 나타낸다.
수학식 3은 제5 렌즈(L5)의 이동으로 인한 수차 변동을 최소화시키기 위한 조건식이고, 수학식 4는 물체 거리에 따른 포커싱 이동 거리를 최소화하기 위한 조건식이다.
즉, 상기 수학식 3의 하한치 이하에서는 제5 렌즈(L5)에 이동함에 따른 수차 변동을 제어하기 어렵고, 상기 수학식 4 이하에서는 물체 거리에 따른 제5 렌즈(L5)의 이동 거리가 증가하여 소형화가 어려워진다.
본 발명의 실시예에 관한 광각 렌즈는 또한, 하기 수학식 5를 만족할 수 있다.
[수학식 5]
EPD < 5 mm
여기서, EPD는 입사동 거리(entrance pupil distance)를 나타낸다.
수학식 5는 본 발명의 광각 렌즈를 화면 가림 없이 현미경에 대응 가능하도록 하는 조건식으로, 상기 수학식 5의 하한치 이상에서는 입사동 거리가 증가하여 통상의 현미경에 적용시, 화면이 일부가 가려지는 문제가 발생할 수 있다.
이상의 조건을 만족하는 본 발명에 관한 광각 렌즈는, 광각을 가지며 우수한 근거리 촬영 성능을 구현할 수 있으며, 포커싱 군의 경량화를 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 광각 렌즈의 보다 상세한 구성을 구체적인 렌즈 데이터와 함께 실시예별로 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시예들에서 나타나는 비구면(ASP)의 정의는 다음과 같다.
[수학식 6]
Figure 112012059630820-pat00001
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, R은 각 렌즈면의 곡률 반경[mm](단, R의 값이 ∞가 되는 면은 그 면이 평면임을 나타낸다), D는 렌즈면 사이의 축방향 간격[mm], Nd는 각 렌즈의 굴절률, Vd는 각 렌즈의 아베수를 나타낸다.
또한, EFL(effective focal length)는 광각 렌즈의 전체 유효초점거리[mm], Fno는 F수, 2ω는 화각[°], D1, D2는 각각 제4 렌즈(L4)와 제5 렌즈(L5) 사이, 제5 렌즈(L5)와 광학 블록(G) 사이의 가변 거리[mm]를 나타낸다.
또한, 도 1의 (b)에 기재된 부호 Si는 제1 렌즈(L1)의 물체측 면을 1번째 면(S1)으로 하고, 상면(IP)측 방향을 따라 면 번호가 증가되도록 부호를 붙인 i번째의 면을 나타낸다. 도 1의 (b)에 기재된 렌즈 각각의 렌즈면 부호는 도 2, 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10의 실시예에 동일하게 적용된다.
<제1 실시예>
도 2는 제1 실시예에 따른 광각 렌즈의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 광각 렌즈는, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)와, 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)로 구성되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제1 실시예의 무한 물체 거리(∞), 중간 물체 거리(380mm, 180mm), 최단 물체 거리(30mm)에서의 유효초점거리(EFL), F-수(Fno), 화각(2ω)과 렌즈간 가변 거리(D1, D2)를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00002
다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00003
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제1 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수를 나타낸다.)이라는 표기는 ×10-m을 의미한다.
Figure 112012059630820-pat00004
도 3a 및 도 3b 각각은 본 발명의 제1 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatism) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.
구면수차도에서는, 파장 656.28nm(C선), 587.56nm(d선) 및 486.13nm(F선)에서의 수차를 나타낸다. 비점수차도에서, 실선은 구결면(sagittal surface), 점선은 자오면(tangential surface)에서의 587.56nm(d선)에서의 수차를 나타내며, 왜곡수차도에서는 587.56nm(d선)에서의 왜곡을 나타낸다.
<제2 실시예>
도 4는 제2 실시예에 따른 광각 렌즈의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 광각 렌즈는, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)와, 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)로 구성되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제2 실시예의 무한 물체 거리(∞), 중간 물체 거리(380mm, 180mm), 최단 물체 거리(30mm)에서의 유효초점거리(EFL), F-수(Fno), 화각(2ω)과 렌즈간 가변 거리(D1, D2)를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00005
다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00006
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제2 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00007
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명의 제2 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatism) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.
구면수차도에서는, 파장 656.28nm(C선), 587.56nm(d선) 및 486.13nm(F선)에서의 수차를 나타낸다. 비점수차도에서, 실선은 구결면(sagittal surface), 점선은 자오면(tangential surface)에서의 587.56nm(d선)에서의 수차를 나타내며, 왜곡수차도에서는 587.56nm(d선)에서의 왜곡을 나타낸다.
<제3 실시예>
도 6은 제3 실시예에 따른 광각 렌즈의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 광각 렌즈는, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)와, 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)로 구성되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제3 실시예의 무한 물체 거리(∞), 중간 물체 거리(380mm, 180mm), 최단 물체 거리(30mm)에서의 유효초점거리(EFL), F-수(Fno), 화각(2ω)과 렌즈간 가변 거리(D1, D2)를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00008
다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00009
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제3 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00010
도 7a 및 도 7b 각각은 본 발명의 제3 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatism) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.
구면수차도에서는, 파장 656.28nm(C선), 587.56nm(d선) 및 486.13nm(F선)에서의 수차를 나타낸다. 비점수차도에서, 실선은 구결면(sagittal surface), 점선은 자오면(tangential surface)에서의 587.56nm(d선)에서의 수차를 나타내며, 왜곡수차도에서는 587.56nm(d선)에서의 왜곡을 나타낸다.
<제4 실시예>
도 8은 제4 실시예에 따른 광각 렌즈의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 광각 렌즈는, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)와, 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)로 구성되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제4 실시예의 무한 물체 거리(∞), 중간 물체 거리(380mm, 180mm), 최단 물체 거리(30mm)에서의 유효초점거리(EFL), F-수(Fno), 화각(2ω)과 렌즈간 가변 거리(D1, D2)를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00011
다음은 제4 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00012
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제4 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00013
도 9a 및 도 9b 각각은 본 발명의 제4 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatism) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.
구면수차도에서는, 파장 656.28nm(C선), 587.56nm(d선) 및 486.13nm(F선)에서의 수차를 나타낸다. 비점수차도에서, 실선은 구결면(sagittal surface), 점선은 자오면(tangential surface)에서의 587.56nm(d선)에서의 수차를 나타내며, 왜곡수차도에서는 587.56nm(d선)에서의 왜곡을 나타낸다.
<제5 실시예>
도 10은 제5 실시예에 따른 광각 렌즈의 광학적 배치를 나타낸다. 본 실시예에 관한 광각 렌즈는, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L1)와, 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3)와, 부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)와, 정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L5)로 구성되며, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3)의 사이에는 조리개(ST)가 배치되고, 제5 렌즈(L5)와 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(G)이 배치된다.
다음은 제5 실시예의 무한 물체 거리(∞), 중간 물체 거리(380mm, 180mm), 최단 물체 거리(30mm)에서의 유효초점거리(EFL), F-수(Fno), 화각(2ω)과 렌즈간 가변 거리(D1, D2)를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00014
다음은 제5 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00015
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다. 다음은 제5 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
Figure 112012059630820-pat00016
도 11a 및 도 11b 각각은 본 발명의 제5 실시예에 관한 광각 렌즈의 무한 물체 거리 및 최단 물체 거리에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 비점수차(astigmatism) 및 왜곡(distortion)을 나타낸 수차도이다.
구면수차도에서는, 파장 656.28nm(C선), 587.56nm(d선) 및 486.13nm(F선)에서의 수차를 나타낸다. 비점수차도에서, 실선은 구결면(sagittal surface), 점선은 자오면(tangential surface)에서의 587.56nm(d선)에서의 수차를 나타내며, 왜곡수차도에서는 587.56nm(d선)에서의 왜곡을 나타낸다.
다음 표는 상술한 제1 내지 제5 실시예가 전술한 조건식을 만족하는 것을 나타낸다.
Figure 112012059630820-pat00017
본 발명의 실시예들에 관한 광각 렌즈는, 촬상 소자(미도시)를 구비하는 감시 카메라, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 실물 화상기 및 현미경 등의 촬상 장치에 이용될 수 있다.
촬상 소자는 광각 렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자일 수 있다. 촬상 소자의 촬상면은 광각 렌즈의 상면(IP)에 해당한다.
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.
L1: 제1 렌즈 L2: 제2 렌즈
L3: 제3 렌즈 L4: 제4 렌즈
L5: 제5 렌즈 ST: 조리개
G: 광학 필터 IP: 상면

Claims (11)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈;
    부의 굴절력을 갖는 제4 렌즈; 및
    정의 굴절력을 갖는 제5 렌즈;를 구비하며,
    하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈.
    <식>
    0.2 < f/BFL14 < 0.25
    여기서, f은 상기 광각 렌즈의 전체 유효초점거리(effective focal length), BFL14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 후방초점거리(back focal length)를 나타낸다.
  2. 제1 항에 있어서,
    하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈.
    <식>
    3.0 < f14/f
    여기서, f14는 상기 제1 내지 제4 렌즈의 합성 초점거리를 나타낸다.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈를 광축 방향을 따라 이동시킴으로써 포커싱을 수행하는 광각 렌즈.
  4. [청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제3 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈.
    <식>
    M5 < 0.3
    여기서, M5는 상기 제5 렌즈의 배율을 나타낸다.
  5. [청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제3 항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈.
    <식>
    Nd5 > 1.8
    여기서, Nd5는 상기 제5 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  6. [청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈와 상기 제4 렌즈는 접합 렌즈로 구성되는 광각 렌즈.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 물체측에 볼록면을 구비하는 메니스커스 렌즈, 상기 제2 렌즈는 상측에 볼록면을 구비하는 메니스커스 렌즈, 상기 제3 렌즈는 양볼록 렌즈, 상기 제4 렌즈는 양오목 렌즈, 상기 제5 렌즈는 양볼록 렌즈로 구성되는 광각 렌즈.
  8. [청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈 사이에 조리개가 배치되는 광각 렌즈.
  9. [청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 내지 제5 렌즈는 광학 유리로 구성되는 광각 렌즈.
  10. [청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제1 항에 있어서,
    하기의 조건식을 만족하는 광각 렌즈.
    <식>
    EPD < 5 mm
    여기서, EPD는 입사동 거리(entrance pupil distance)를 나타낸다.
  11. 삭제
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