KR101981775B1 - 렌즈 광학계 및 이를 포함한 촬영 장치 - Google Patents

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KR101981775B1 KR1020170058098A KR20170058098A KR101981775B1 KR 101981775 B1 KR101981775 B1 KR 101981775B1 KR 1020170058098 A KR1020170058098 A KR 1020170058098A KR 20170058098 A KR20170058098 A KR 20170058098A KR 101981775 B1 KR101981775 B1 KR 101981775B1
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Abstract

렌즈 광학계 및 이를 포함한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 렌즈 광학계가, 정의 굴절력 가지고, 부의 굴절력을 가지는 적어도 2매의 메니스커스 렌즈를 포함하는 제1렌즈군, 포커싱을 수행하고, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈군, 및 정의 굴절력을 가진 제3렌즈군을 포함하고, 포커싱 시에 제1렌즈군과 제3렌즈군이 고정되고, 1.8 이하의 F 넘버를 가지고, 30도 이상의 반화각을 가지며, 초점 거리가 후초점 거리보다 길 수 있다.

Description

렌즈 광학계 및 이를 포함한 촬영 장치{Lens optical system and photographing apparatus having the same}
예시적인 실시예는 이너 포커스 방식으로 포커싱을 수행하고, 고속으로 포커싱을 수행할 수 있도록 구성된 렌즈 광학계 및 이를 포함한 촬영 장치에 관한 것이다.
최근에는 촬영 장치의 소형화, 절전 기능 등이 요구되고, CCD(Charge -Coupled Devices)형 이미지 센서 혹은 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용한 촬영 장치의 소형화가 요구되고 있다. 이러한 촬영 장치에는 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 교환렌즈 카메라 등이 있다. 또한, 고체 촬상 소자를 이용한 촬영 장치는 소형화에 적합하므로 최근에는 휴대 전화를 비롯한 소형의 정보 단말기 등에도 적용되고 있다. 사용자들은 고해상력, 광각화 등과 같은 고성능에 대한 요구를 가지고 있다. 또한, 카메라에 대한 소비자의 전문성이 지속적으로 높아지고 있어 광각 렌즈 광학계나 망원 렌즈 광학계와 같은 단초점 렌즈에 대한 수요가 늘어나고 있다.
또한, 촬영 장치에 오토 포커싱 기능이 많이 채용되는데, 포커싱 렌즈군의 렌즈 매수가 많은 경우, 포커싱 렌즈군의 포커싱 속도가 느리고, 포커싱 렌즈군을 구동하기 위한 액츄에이터의 크기가 커져 촬영 장치의 소형화를 저해할 수 있다.
예시적인 실시예는 빠른 오토 포커싱이 가능한 렌즈 광학계를 제공한다.
예시적인 실시예는 빠른 오토 포커싱이 가능한 촬영 장치를 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는, 정의 굴절력 가지고, 부의 굴절력을 가지는 적어도 2매의 메니스커스 렌즈를 포함하는 제1렌즈군; 포커싱을 수행하고, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈군; 및 정의 굴절력을 가진 제3렌즈군;을 포함하고, 포커싱 시에 제1렌즈군과 제3렌즈군이 고정되고, 1.8 이하의 F 넘버를 가지고, 30도 이상의 반화각을 가지며, 초점 거리가 후초점 거리보다 길다.
상기 제1렌즈군이 물체 측으로부터 두 번째 렌즈 이후에 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈군 또는 제3렌즈군이 조리개를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112017044384375-pat00001
여기서, L stop 은 조리개에서 상면까지의 거리이고, BFL은 무한 물체 거리에서 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 상 측면에서 상면까지의 거리이다.
상기 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112017044384375-pat00002
여기서, D last 는 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 직경이고, Y는 이미지 소자의 반 대각선 크기이다.
상기 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
Figure 112017044384375-pat00003
여기서, L은 렌즈 광학계의 가장 물체 측 렌즈의 물체 측면에서 상면까지의 거리이고, f는 무한 물체 거리에서 렌즈 광학계 전체의 초점 거리이다.
상기 렌즈 광학계는 제1렌즈군을 틸트시키고 제3렌즈군을 디센터시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2렌즈군이 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈군이 물체 측으로부터 순서대로 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈 및 제2렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제2렌즈군이 한 매의 렌즈로만 구성될 수 있다.
상기 제2렌즈군의 한 매의 렌즈가 부의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제2렌즈군이 물체 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈 또는 양오목 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈군이 제1렌즈군 내의 가장 상 측에 접합 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 접합 렌즈가 양볼록 렌즈와 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 광학계가 30-50도 범위의 반화각을 가질 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 촬영 장치는 렌즈 광학계 및 상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 광을 수광하는 이미지 센서를 포함하고,
상기 렌즈 광학계가 정의 굴절력 가지고, 부의 굴절력을 가지는 적어도 2매의 메니스커스 렌즈를 포함하는 제1렌즈군, 포커싱을 수행하고, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈군, 및 정의 굴절력을 가진 제3렌즈군을 포함하고, 포커싱 시에 제1렌즈군과 제3렌즈군이 고정되고, 1.8 이하의 F 넘버를 가지고, 30도 이상의 반화각을 가지며, 초점 거리가 후초점 거리보다 길다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 이너 포커스 방식을 채용하여 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 1.8 이하의 F 넘버를 가지는 밝은 렌즈계를 제공하고, 포커싱 렌즈군의 매수를 적게 구성하여 고속의 포커싱이 가능하도록 한다. 또한, 예시적인 실시예는 광각을 가지는 텔레포토 타입의 렌즈 광학계를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시하고, 포커싱 동작을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 광학계의 무한 물체 거리에 대한 횡수차도를 도시한 것이다.
도 3은 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시하고, 포커싱 동작을 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 렌즈 광학계의 무한 물체 거리에 대한 횡수차도를 도시한 것이다.
도 5는 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계를 도시하고, 포커싱 동작을 도시한 것이다.
도 6은 도 5에 도시된 렌즈 광학계의 무한 물체 거리에 대한 횡수차도를 도시한 것이다.
도 7은 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제1렌즈군이 (+)5분 틸트된 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 8은 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제1렌즈군이 틸트되지 않은 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 9는 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제1렌즈군이 (-)5분 틸트된 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 10은 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제3렌즈군이 (+)0.05mm 디센터된 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 11은 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제3렌즈군이 디센터되지 않은 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 12는 제1 수차 실시예에 따른 렌즈 광학계의 제3렌즈군이 (-)0.05mm 디센터된 경우의 수차도를 도시한 것이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계 및 이를 포함한 촬영 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-1)를 도시한 것이다.
도 1의 상부에 무한 물체 거리에서의 렌즈 광학계가 도시되고, 하부에 배율이 (-1/30)일 때의 렌즈 광학계가 도시된 것으로, 렌즈 광학계(100-1)의 포커싱 동작을 보여준다.
렌즈 광학계(100-1)는 물체 측(object side)(O)에서 상 측(image side)(I)으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G11), 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(G21), 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G31)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈군(G21)은 포커싱을 수행할 수 있다.
이하에서, 상 측(image side)(I)은 상이 결상되는 상면(image plane)(IMG)이 있는 방향을 나타내고, 물체 측(object side)(O)은 피사체가 있는 방향을 나타낼 수 있다. 또한, 렌즈의 "물체 측면"은, 예를 들면, 광축(OA)을 기준으로 하여 피사체가 있는 쪽의 렌즈 면으로 도면상 좌측 면을 의미하며, "상 측면"은 광축(OA)을 기준으로 하여 상면이 있는 쪽의 렌즈 면으로 도면상 우측 면을 나타낼 수 있다. 상면(IMG)은 예를 들어, 촬상 소자 면 또는 이미지 센서 면일 수 있다. 이미지 센서는 예를 들어, 씨모스 이미지 센서(CMOS, complementary metal oxide semiconductor) 또는 전하 결합 소자(CCD, charge coupled device)와 같은 센서를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서는 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 피사체의 이미지를 전기적인 영상신호로 변환하는 소자일 수 있다.
제1렌즈군(G11)은 예를 들어, 가장 물체 측(O)에 제1 메니스커스 렌즈(L11), 제2 메니스커스 렌즈(L21)을 포함할 수 있다. 제1 메니스커스 렌즈(L11)는 부의 굴절력을 가지고, 제2 메니스커스 렌즈(L21)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제1 메니스커스 렌즈(L11)와 제2 메니스커스 렌즈(L21)가 화각을 조절할 수 있다. 제1렌즈군(G11)은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함하여, 비점 수차와 상면 만곡을 보정할 수 있다. 비구면 렌즈의 성형에 유리하도록 메니스커스 렌즈를 비구면 렌즈로 채용할 수 있다. 또한, 비구면 렌즈의 크기가 커지지 않도록 제1렌즈군이 물체 측으로부터 두 번째 렌즈 이후에 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(G11)에서 제1 메니스커스 렌즈(L11)보다는 제2 메니스커스 렌즈(L21)를 비구면 렌즈로 구성할 수 있다.
제1렌즈군(G11)은 제3렌즈(L31), 제4렌즈(L41), 제5렌즈(L51), 제6렌즈(L61), 제7렌즈(L71), 제8렌즈(L81), 제9렌즈(L91)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(L31)는 양볼록 렌즈일 수 있다. 제4렌즈(L41)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 제5렌즈(L51)와 제6렌즈(L61)가 접합될 수 있다. 제8렌즈(L81)와 제9렌즈(L91)는 접합될 수 있다. 하지만, 이러한 렌즈 구성은 일 예일 뿐이며 다양하게 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 안정적인 광학 성능을 구현할 수 있도록 더블 가우스 타입(double-gauss type)으로 렌즈를 배열할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 제1렌즈군(G11)이 더블 가우스(double-gauss) 형태를 가질 수 있다. 더블 가우스 타입은 예를 들어, 렌즈의 굴절력이 대칭적으로 배열되거나, 렌즈의 일부 형상이 대칭적일 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈(L41)의 상 측면이 오목하고, 제5렌즈(L51)의 물체 측면이 오목할 수 있다. 제1렌즈군(G11)을 더블 가우스 타입으로 구성함으로써 제1렌즈군(G11)에서의 수차 발생이 감소될 수 있다.
또한, 제1렌즈군(G11)과 포커싱을 수행하는 제2렌즈군(G21) 사이에 조리개(ST)를 구비하여 왜곡 수차를 효과적으로 보정할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈군(G11)의 가장 상 측(I)에 조리개(ST)가 구비될 수 있다. 조리개(ST)는 광속의 직경을 조절하기 위한 것으로, 예를 들어 개구 조리개, 가변 조리개, 또는 마스크 형태의 스톱(stop) 등을 포함할 수 있다. 제2 수치 실시예에서는 조리개(ST)가 제1렌즈군(G12)에 포함된 렌즈 들 사이에 구비될 수 있다. 제3 수치 실시예에서는 조리개(ST)가 제3렌즈군(G33) 내에 구비될 수 있다. 조리개(ST)가 제3렌즈군에 포함된 렌즈 들 사이에 구비되는 것도 가능하다. 조리개(ST)의 위치에 따라 각 렌즈군의 직경이 결정될 수 있다.
이와 같이 조리개(ST)가 고정 렌즈군에 위치하면 조리개의 기구 구성이 쉬워진다. 일반적으로 화각이 넓은 렌즈 광학계의 경우 렌즈 광학계의 초점 거리 보다 후초점 거리가 더 큰 레트로포커스 타입(retrofocus type)으로 설계된다. 하지만, 본 발명의 다양한 실시예는 미러리스 카메라에 적용될 수 있으며, 미러리스 카메라의 마운트 면에서 상 면까지의 거리인 플렌지 백(flange back) 거리가 DSLR에 비해 상대적으로 짧기 때문에 광각의 화각을 가지면서 플렌지 백 거리의 기구적 제한을 만족시키도록 텔레포토 타입(Telephoto type)으로 구성될 수 있다.
제2렌즈군(G21)은 한 매 또는 두 매 렌즈를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(G21)은 적은 매수의 렌즈로 구성되어 고속의 포커싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈군(G21)은 한 매의 제10렌즈(L101)로만 구성될 수 있다. 예를 들어, 제10렌즈(L101)가 부의 굴절력을 가질 수 있다. 포커싱 시 제1렌즈군(G11)과 제3렌즈군(G31)은 고정될 수 있다.
제1렌즈군(G11)이 정의 굴절력을 가지므로 제2렌즈군(G21)의 렌즈의 구경을 작게 할 수 있어 고속의 오토 포커싱이 가능할 수 있다. 또한, 포커싱 시 제1렌즈군(G11)과 제3렌즈군(G31)을 고정하여 이동하는 렌즈군의 무게를 줄임으로써 고속의 오토 포커싱이 가능할 수 있다. 또한, 제1렌즈군(G11)과 제3렌즈군(G31)이 고정되면 렌즈 광학계의 실링 작업이 용이하여, 방진, 방적에 유리할 수 있다.
한편, 넓은 화각을 확보하기 위해 제1렌즈군(G11)의 물체 측(O)에 위치한 렌즈가 부의 굴절력을 가질 수 있다. 이를 위해, 제1렌즈군(G11)의 물체 측에 부의 굴절력을 가지는 제1 메니스커스 렌즈(L11)와 제2 메니스커스 렌즈(L21)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 렌즈 광학계는 동영상 촬영시, 이미지 센서에서 고속으로 영상을 읽고, 영상의 엣지(edge)의 첨예도를 이용하여 포커싱(focusing)을 하는 콘트라스트 자동 초점(contrast auto focusing) 방식에 의해 포커싱을 수행할 수 있다. 콘트라스트 자동 초점 방식은 포커싱 렌즈군이 미세 이동을 하면서 계속 영상을 취득해야 한다. 따라서, 포커싱 렌즈군을 이동시키기 위한 구동원이 필요하다. 예를 들어, 구동원으로는 스테핑 모터(stepping motor)와 같이 불연속으로 미소 회전운동을 하는 구동원이 많이 사용될 수 있다. 이러한 구동원은 일반적으로 토크(torque)가 약해 포커싱 렌즈군이 무거우면 포커싱 렌즈군을 이송하는데 무리가 따르거나, 구동원의 무리를 줄이기 위해 높은 기어 비(gear ratio)를 사용해서 포커싱 렌즈군을 이송하는 경우, 기어끼리 접촉 음이 발생하여 소음이 발생할 수 있다. 따라서, 콘트라스트 오토 포커싱 방식으로 포커싱을 하기 위해서는 포커싱 렌즈군이 가벼운 것이 좋다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 렌즈 광학계에서는 포커싱 렌즈군을 1매 또는 2매의 렌즈로만 구성하여 고속의 오토 포커싱이 가능하도록 하였다.
포커싱 렌즈군을 1매의 렌즈로만 구성하는 경우 각종 수차가 발생하게 되므로, 이를 보정하기 위해 비구면 렌즈가 채용될 수 있다. 하지만, 대구경 렌즈 광학계의 물리적인 한계로 인해 여기에 채용되는 비구면 렌즈는 그 크기가 커질 수 밖에 없고, 이로 인해 제작 단가가 높아지고, 제품 무게가 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 각 렌즈의 굴절력을 조절할 수 있다.
제3렌즈군(G31)은 복수 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(G31)은 제11렌즈(L111), 제12렌즈(L121), 제13렌즈(L131) 및 제14렌즈(L141)를 포함할 수 있다. 제11렌즈(L111)는 정의 굴절력을 가지고, 제12렌즈(L121)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제13렌즈(L131)는 부의 굴절력을 가지고, 제14렌즈(L141)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제11렌즈(L111)와 제12렌즈(L121)는 접합될 수 있다. 제13렌즈(L131)와 제14렌즈(L141)는 접합될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 30도 이상의 반화각을 가질 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 30-50도 범위의 반화각을 가질 수 있다.
한편, 미러리스(mirrorless) 카메라에서는 미러가 구비되지 않아도 되므로 일반적인 DSLR 카메라보다 상대적으로 짧은 후초점 길이(BFL; Back Focal Length)를 가질 수 있다. 후초점 길이는 가장 상 측에 있는 렌즈의 상 측면에서부터 상면까지의 거리를 나타낸다. 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 텔레포토 타입(telephoto type)으로 구성될 수 있다. 텔레포토 타입은 후초점 길이(BFL; Back Focal Length)가 초점 거리(EFL; Effective Focal Length)보다 작을 수 있다.
미러리스 카메라에서는, 미러 박스가 없으므로 DSLR용 렌즈 광학계보다 상대적으로 플렌지-백(flange-back) 거리의 마진에 여유가 있으므로, 렌즈계의 가장 상 측에 있는 제14렌즈(L141)의 상 측면이 오목한 형상을 가지도록 하여 필드 플래트너(field flattener) 역할을 하도록 할 수 있다. 대구경 렌즈계에서 가장 상 측에 있는 렌즈를 일면 오목 렌즈로 구성하여 필드 플래트너(field flattener)로 작용하도록 함으로써 상면 만곡을 용이하게 보정할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 30도 이상의 반화각을 가지고, 고속의 오토 포커싱이 가능하도록 경량화된 포커싱 렌즈군을 포함하며, 짧은 플렌지-백(flange back) 거리를 고려하여 텔레포토 타입으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제14렌즈(L141)와 상 면(IMG) 사이에 적어도 하나의 광학 소자(OD1)가 구비될 수 있다. 광학 소자(OD1)는 예를 들어 광대역 통과 필터(broad band pass filter), 또는 커버 글라스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 소자로서 광대역 통과 필터가 구비되는 경우, 400-1000nm 범위의 파장을 가지는 광을 통과시키는 광대역 코팅을 포함할 수 있다. 광대역 통과 필터는 예를 들어, 가시광선과 적외선을 모두 통과시킬 수 있다. 또는, 광학 소자(OD1)가 가시광선 통과 필터를 포함할 수 있다. 하지만, 광학 소자 없이 렌즈 광학계가 구성되는 것도 가능하다.
도 3은 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-2)를 도시한 것이다. 렌즈 광학계(100-2)는 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G12), 부의 굴절력을 가지고 포커싱을 수행하는 제2렌즈군(G22) 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G32)을 포함할 수 있다. 제1렌즈군(G12)은 가장 물체 측(O)에 제1 메니스커스 렌즈(L12), 제2 메니스커스 렌즈(L22)를 포함할 수 있다. 제1 메니스커스 렌즈(L12)는 부의 굴절력을 가지고, 제2 메니스커스 렌즈(L22)는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1렌즈군(G12)은 제3렌즈(L32), 제4렌즈(L42), 제5렌즈(L52), 제6렌즈(L62), 제7렌즈(L72), 제8렌즈(L82), 및 제9렌즈(L92)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(L32)는 양볼록 렌즈일 수 있다. 제5렌즈(L52)와 제6렌즈(L62)가 접합될 수 있다. 제8렌즈(L82)와 제9렌즈(L92)는 접합될 수 있다. 제7렌즈(L72)와 제8렌즈(L82) 사이에 조리개(ST)가 구비될 수 있다.
제2렌즈군(G22)은 부의 굴절력을 가지는 제10렌즈(L102)를 포함할 수 있다. 제3렌즈군(G32)은 제11렌즈(L112), 제12렌즈(L122), 제13렌즈(L132), 및 제14렌즈(L142)를 포함할 수 있다. 제11렌즈(L112)와 제12렌즈(L122)가 접합되고, 제13렌즈(L132)와 제14렌즈(L142)가 접합될 수 있다. 제14렌즈(L142)와 상 면(IMG) 사이에 광학 소자(OD2)가 구비될 수 있다.
도 5는 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-3)를 도시한 것이다. 렌즈 광학계(100-3)는 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G13), 부의 굴절력을 가지고 포커싱을 수행하는 제2렌즈군(G23) 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G33)을 포함할 수 있다. 제1렌즈군(G13)은 가장 물체 측(O)에 제1 메니스커스 렌즈(L13), 제2 메니스커스 렌즈(L23)를 포함할 수 있다. 제1 메니스커스 렌즈(L13)는 부의 굴절력을 가지고, 제2 메니스커스 렌즈(L23)는 부의 굴절력을 가질 수 있다.
제1렌즈군(G13)은 제3렌즈(L33), 제4렌즈(L43), 제5렌즈(L53), 제6렌즈(L63), 제7렌즈(L73), 및 제8렌즈(L83)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(L33)는 물체 측면이 평면이고, 상 측 면이 볼록한 렌즈일 수 있다. 제4렌즈(L43)와 제5렌즈(L53)가 접합될 수 있다. 제7렌즈(L72)와 제8렌즈(L82)가 접합될 수 있다.
제2렌즈군(G23)은 부의 굴절력을 가지는 제9렌즈(L92)를 포함할 수 있다. 제9렌즈(L92)는 양오목 렌즈일 수 있다. 제3렌즈군(G33)은 제10렌즈(L103), 제11렌즈(L113), 및 제12렌즈(L123)를 포함할 수 있다. 제11렌즈(L113)와 제12렌즈(L123) 사이에 조리개(ST)가 구비될 수 있다. 제10렌즈(L103)와 제11렌즈(L113)가 접합될 수 있다. 제12렌즈(L123)와 상 면(IMG) 사이에 광학 소자(OD3)가 구비될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다. 이하 식들에 대해서는 도 1을 참조하여 설명하지만, 다른 실시예에 따른 렌즈 광학계에도 적용될 수 있다.
Figure 112017044384375-pat00004
<식 1>
여기서, L stop 은 조리개에서 상면까지의 거리이고, BFL은 무한 물체 거리에서 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 상 측면에서 상면(image plane)(IMG)까지의 거리이다.
식 1은 렌즈 광학계에서의 조리개 위치를 결정하기 위한 조건이다. 조리개 위치에 따라 렌즈 광학계의 물체 측 렌즈 또는 상 측 렌즈의 크기가 적절한 범위를 가질 수 있다. 식 1에서 (BFL/Lstop)가 하한 값보다 작으면 조리개 위치는 물체 측(O)으로 가깝게 되며 이 경우 상 측 렌즈의 구경이 커진다. (BFL/Lstop)가 상한 값보다 커지면 조리개의 위치는 상측에 가까워져 물체 측 렌즈의 구경이 커진다. 교환 렌즈계에서는 가장 상 측의 마지막 렌즈에 대한 직경 제한이 있으며, 예를 들어, 렌즈 광학계의 마운트 면과 카메라 본체의 기구물에 의해 가장 상 측 렌즈의 직경 크기가 제한될 수 있다. 식 1을 만족할 때 교환 렌즈계의 직경 제한을 만족할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure 112017044384375-pat00005
<식 2>
여기서, D last 는 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 직경이고, Y는 이미지 소자의 반 대각선 크기이다.
식 2는 렌즈 광학계의 가장 상 측에 위치한 렌즈의 구경 크기를 제한한다. (Dlast/Y)가 식 2의 상한 값보다 크면 카메라 본체 내부의 기구물 때문에 의도하지 않은 광선차폐가 생길 수 있으며, (Dlast/Y)가 식 2의 하한 값보다 작으면 이미지 센서의 가장자리에 대한 광선의 입사 각도가 커져 주변 광량비가 낮아질 수 있다. 또한, 이미지 센서의 가장자리에 입사하는 주광선이 차폐되므로 원하는 화각을 달성하기 어려울 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 다음 식을 만족할 수 있다.
Figure 112017044384375-pat00006
<식 3>
여기서, L은 렌즈 광학계의 가장 물체 측 렌즈의 물체 측면에서 상면(image plane)까지의 거리이고, f는 무한 물체 거리에서 렌즈 광학계 전체의 초점 거리이다.
(L/f)가 식 3의 하한 값보다 작을 때, 렌즈 광학계의 크기가 작아져 광학 성능의 확보가 어렵게 되고, (L/f)가 식 3의 상한 값보다 높을 경우 가장 물체 측에 위치한 렌즈의 직경이 커져 렌즈 광학계의 소형화가 어려워질 수 있다.
한편, 렌즈가 틸트(tilt) 되거나 디센터(decenter)되면 해상력이 변할 수 있다. 이 때 틸트나 디센터(decenter) 정도에 따른 해상력 변화를 비율로 나타낸 것을 각각 틸트 민감도, 디센터 민감도라고 한다. 다양한 실시예에 따른 렌즈 광학계에서는 제1렌즈군이 틸트 민감도가 크며, 이 경우 수율을 높이기 위해 해상력을 보정하는 데 유리하다. 즉, 제 1렌즈군은 틸트 조정을 통해 용이하게 해상력을 보정할 수 있다. 도 7, 도 8 및 도 9는 제1렌즈군의 틸트 조정에 따른 수차 변화를 도시한 것이다. 도 7은 제1렌즈군이 (+)5분 틸트된 경우를 도시한 것이고, 도 8은 제1렌즈군이 틸트되지 않은 경우를 도시한 것이고, 도 9는 제1렌즈군이 (-)5분 틸트된 경우를 도시한 것이다.
제3렌즈군(G31)(G32)(G33)은 디센터 조정을 통해 해상력을 보정할 수 있다. 도 10, 도 11, 및 도 12는 제1수치 실시예에서의 제3렌즈군(G31)의 디센터 조정에 따른 수차 변화를 도시한 것이다. 도 10은 제3렌즈군(G31)이 (+)0.05mm 디센터된 경우의 수차를 도시한 것이고, 도 11은 제3렌즈군(G31)이 디센터되지 않은 경우의 수차를 도시한 것이고, 도 12는 제3렌즈군(G31)이 (-)0.05mm 디센터된 경우의 수차를 도시한 것이다.
이와 같이 해상력 보정을 위해, 제1렌즈군을 틸트시키고 제3렌즈군을 디센터시키기 위한 구동부(D)가 더 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 1.8 이하의 F넘버를 가질 수 있다. F 넘버가 작은 경우 수차가 비교적 클 수 있다. 따라서, 수차를 보정하기 위해 비구면이 사용될 수 있다. 제1렌즈군(G11)이 적어도 하나의 비구면 렌즈를 구비하여 비점수차와 왜곡수차를 보정할 수 있다. 또한, 제2렌즈군(G21)이 비구면 렌즈를 포함하여 오토 포커싱과 함께 수차 보정 효과를 얻을 수 있다.
다음, 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계에 사용되는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
비구면 형상은 광축 방향을 z축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, Z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, Y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉 상수(conic constant)를, A, B, C, D, E, F..는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
Figure 112017044384375-pat00007
<식 4>
예를 들어, 제1렌즈군의 제3렌즈가 비구면 렌즈일 수 있다. 제2렌즈군이 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제3렌즈군이 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
각 실시예를 도시한 도면에서 가장 상측(I)에는 적어도 하나의 광학 소자(OD1)(OD2)(OD3)가 구비될 수 있다. 광학 소자(OD1)(OD2)(OD3)는 예를 들어, Lowpass Filter, IR-Cut Filter, 커버 글라스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 광학 필터 없이 렌즈 광학계를 구성하는 것도 가능하다. 피사체의 영상은 렌즈들을 통과하여 상면(image plane)(IMG)에 입사될 수 있다. 상면(IMG)은 예를 들어, 촬상 소자 면 또는 이미징 소자 면일 수 있다. 촬상 소자는 예를 들어, CCD 또는 CMOS를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 다음과 같이 다양한 설계에 따른 수치 실시예를 통해 렌즈 광학계를 구현할 수 있다. 이하에서, 전체 유효 초점거리(f)는 mm 단위를 사용하며, 반화각(HFOV)은 degree의 단위를 사용하며, *는 비구면을 나타내며, Fno는 F넘버를 나타낸다.　이하에서, object는 피사체를 나타내고, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈의 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 공기 간격을 나타내는 것으로 mm 단위를 사용하며, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를, H-Ape는 렌즈의 반경을 나타낸다.
각 수치 실시예에서 렌즈면 번호(1,2,3..n;n은 자연수)는 물체측(O)으로부터 상 측(I)으로 순차적으로 일렬로 부쳐진다. 도면에서는 편의상 각 렌즈군의 가장 물체 측에 있는 렌즈의 물체 측면과 가장 상 측에 있는 렌즈의 상측면에 대해서만 렌즈면 번호를 표기한다.
<제1 수치 실시예>
도 1은 제1 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-1)를 도시한 것이며, 다음은 제1 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f=24.601mm, Fno/1.440, HFOV=42.975°
렌즈면 R Dn Nd Vd H-Ape Note
Object infinity D0
1 44.449 2.400 1.839450 42.72 23.19 제1렌즈군:
고정
2 20.724 4.364
3* 14.889 2.500 1.518253 64.06
4* 10.852 9.151
5 36.049 6.930 1.916948 35.25
6 -621.464 0.100
7 89.878 2.500 1.498450 81.61
8 24.550 8.075
9 -23.469 3.310 1.916948 35.25
10 -21.996 2.500 1.855048 23.78
11 -32.188 0.100
12 -719.200 5.090 1.916948 35.25
13 -43.973 0.100
14 56.822 8.420 1.732338 54.67
15 -30.443 2.500 1.768567 26.61
16 -113.799 1.400
17(ST) infinity D1 13.50
18* 600.000 2.100 1.855042 23.77 제2렌즈군:포커싱
19* 36.772 D2
20 63.421 3.580 1.916948 35.25 제3렌즈군:
고정
21 255.637 6.940 1.438098 95.1
22 -29.364 1.196
23 -211.593 2.400 1.652218 33.84
24 44.121 4.440 1.732247 54.04
25* 1000.000 D3 16.67
26 infinity 2.500 1.518719 64.2 광학 소자
27 infinity D4
Image infinity D5
표 2는 제1 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
비구면계수 3 4 18 19 25
K -1.398036 -1.757313 -20.000000 4.982366 20.000000
A -4.044405E-05 1.202771E-05 1.786160E-05 1.015133E-05 1.191131E-05
B 4.860121E-08 -1.308960E-07 -9.628640E-08 -1.082647E-07 -7.469545E-09
C 3.197242E-11 5.146203E-10 5.270900E-10 2.549497E-10 5.019409E-11
D -2.194424E-13 -1.145484E-12 -1.923329E-12 -4.559877E-13 -1.254609E-13
E 2.209605E-16 9.236532E-16 3.262026E-15 -3.971376E-15 1.669450E-16
표 3은 제1 실시예에서의 무한 물체 거리, 배율(m)이 (-1/30)인 물체 거리, TL=0.2mm인 경우에 대해 각각 가변 거리(D0,D1,D2,D3,D4,D5), 초점 거리(f), MAG, F 넘버, 반화각을 나타낸 것이다. 여기서, OAL은 가장 물체 측 렌즈의 물체 측면에서부터 상면까지의 광축 상 거리를, MAG는 배율을 나타낸다. "in air"은 광학 소자가 없는 경우, 렌즈 광학계의 가장 상 측 렌즈의 상 측면에서 상면(촬상 소자)까지의 거리를 나타낸다. 즉, "in air"은 광학 소자가 없는 경우 후초점 거리를 나타낼 수 있다.
항목 무한물체거리 MAG=-1/30
D0 infinity 724.494205
D1 2.175017 3.028670
D2 10.571983 9.718330
D3 17.657000 17.657000
D4 1.020398 1.049026
D5 -0.020398 -0.049026
in Air 20.303124 20.303124
f 24.601068
EFL/MAG 0.033329
HFOV 42.975 42.099
Fno 1.440 1.465
OAL 114.000000 114.000000
도 2는 무한 물체 거리에서 제1수치 실시예에 대한 횡수차도(ray fan)를 나타낸 것이다. 여기서 점선은 C-line, 실선은 d-line, 일점 파선은 F-line에 대한 횡수차를 나타낸다. C-line은 656.2700nm, d-line 587.5600nm, F-line은 486.1300nm 파장을 나타낸다.
횡수차는 자오상면(Tangential)과 구결상면(Sagittal)에 대한 수차를 보여준다.
<제2 수치 실시예>
도 3은 제2 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-2)를 도시한 것이며, 다음은 제2 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f=23.543mm, Fno/1.439552, HFOV= 44.980416 °
렌즈면 R Dn Nd Vd H-Ape Note
Object infinity D0
1 39.864 2.000 1.552063 75.5 20.47 제1렌즈군:
고정
2 15.801 1.924
3* 19.722 2.000 1.519779 52.15
4* 16.979 6.876
5 75.094 4.088 1.910483 31.31
6 -129.215 1.592
7 -45.014 2.000 1.438098 95.1
8 -55.156 2.322
9 -34.126 2.215 1.886217 40.14
10 -32.445 2.000 1.607181 38.01
11 -80.568 0.100
12 224.157 3.743 1.916948 35.25
13 -53.988 1.140
14(ST) infinity 1.959 11.35
15 72.035 4.856 1.732338 54.67
16 -30.787 2.000 1.812631 25.46
17 -54.212 D1
18* -252.613 2.000 1.855048 23.78 제2렌즈군: 포커싱
19* 31.381 D2
20 113.202 9.477 1.732338 54.67 제3렌즈군: 고정
21 -28.310 2.000 1.855048 23.78
22 -36.581 0.642
23 157.681 4.190 1.699798 55.46
24 -258.598 2.776 1.732247 54.04
25* -102.750 D3 20.35
26 infinity 2.500 1.518719 64.2 광학 소자
27 infinity D4
IMG infinity 0.000
표 5는 제2 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
비구면렌즈 3 4 18 19 25
K 0.498923 -2.336901 -10.000000 1.954425 10.000000
A 1.264890E-05 7.575094E-05 1.525996E-05 1.261913E-05 7.701576E-06
B 6.265619E-08 2.440239E-08 -7.045790E-08 -6.901293E-08 -1.761721E-08
C -1.823923E-10 1.266908E-10 4.579810E-11 -1.126714E-10 5.589991E-11
D -1.148910E-13 -2.152989E-12 8.531216E-13 3.219041E-13 -1.137686E-13
E -4.659399E-16 3.846477E-15 -2.356194E-15 2.969885E-15 8.815425E-17
표 6은 제2 실시예에서의 무한 물체 거리, 배율(m)이 (-1/30)인 물체 거리인 경우에 대해 각각 가변 거리(D0,D1,D2,D3,D4,D5), 초점 거리(f), 배율(MAG), F 넘버, 반화각을 나타낸 것이다.
항목 무한물체거리 MAG=-1/30
D0 infinity 702.052711
D1 0.100000 0.975138
D2 8.000000 7.124862
D3 17.500000 17.500000
D4 0.999855 0.999855
in Air 20.145979 20.145979
f 23.542619
MAG 0.033333
HFOV 44.980416 43.528815
Fno 1.439552 1.471797
OAL 90.999855 90.999855
도 4는 무한 물체 거리에서 제2수치 실시예에 대한 횡수차도(ray fan)를 나타낸 것이다.
<제3 수치 실시예>
도 7은 제3 수치 실시예에 따른 렌즈 광학계(100-3)를 도시한 것이며, 다음은 제3 수치 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f=23.4mm, Fno/1.440078, HFOV = 45.73°
렌즈면 Radius Thick Glass Glass H-Ape Note
Object infinity D0
1 120.266 4.000 732338.5467 732338.5467 32.12 제1렌즈군:
고정
2 25.985 8.102
3* 35.909 4.000 498450.8161 498450.8161
4* 29.724 7.378
5 infinity 5.261 855048.2378 855048.2378
6 -87.574 6.000
7 -36.110 9.157 732338.5467 732338.5467
8 -26.444 2.370 910483.3131 910483.3131
9 -47.340 0.100
10 infinity 6.866 916948.3525 916948.3525
11 -62.817 0.100
12 52.480 2.000 910483.3131 910483.3131
13 71.944 5.076 916948.3525 916948.3525
14 infinity D1
15* -919.696 2.000 855048.2378 855048.2378 제2렌즈군: 포커싱
16* 37.277 D2
17 27.574 5.926 732338.5467 732338.5467 제3렌즈군: 고정
18 -341.836 2.000 855048.2378 855048.2378
19 59.781 2.000
20(ST) infinity 11.781 11.70
21 31.611 4.719 438098.951 438098.951
22* -95.046 D3 14.70
23 infinity 2.500 518719.642 518719.642 광학 소자
24 infinity D4
IMG infinity 0.000
표 8은 제3 실시예에서의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
비구면계수 3 4 15 16 22
K -0.079645 -0.650225 -20.00000 -0.889817 10.840882
A -1.237731E-06 2.060930E-06 3.543765E-06 4.989924E-06 2.399107E-05
B -3.444505E-08 -5.177569E-08 -3.523152E-08 -4.273039E-08 7.691342E-08
C 3.546869E-11 5.431993E-11 1.236278E-10 1.546462E-10 -6.678067E-10
D 6.187811E-14 8.410513E-14 -2.235934E-13 -3.364173E-13 3.522899E-12
E -8.434479E-17 -1.599035E-16 1.637221E-16 3.342523E-16 -6.290108E-15
표 9는 제3 실시예에서의 무한 물체 거리, 배율(MAG)이 (-1/30)인 물체 거리의 경우에 대해 각각 가변 거리(D0,D1,D2,D3,D4), 초점 거리(f), 배율(MAG), F 넘버, 반화각을 나타낸 것이다.
항목 무한물체거리 MAG=-1/30
D0 infinity 690.674417
D1 1.500000 2.367842
D2 12.165000 11.297158
D3 18.999616 18.999616
D4 1.000000 1.000000
in Air 21.645740 21.645740
f 23.400063
MAG 0.033333
HFOV 45.726892 44.051294
Fno 1.440078 1.442318
OAL 125.000616 125.000616
도 6은 무한 물체 거리에서 제3수치 실시예에 대한 횡수차도(ray fan)를 나타낸 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 광학계는 대략 30도 이상의 반화각을 갖고, 유효 초점 거리가 후초점 거리보다 긴 텔레포토 타입의 렌즈 광학계를 구현할 수 있다. 또한, 렌즈 광학계는 고속의 오토 포커싱(AF)을 구현할 수 있도록 포커싱 렌즈군이 경량화되고, 제조 원가가 높지 않도록 구성될 수 있다.
다음은, 상기 제1 내지 제3 수치 실시예가 각각 상기 식 1 내지 3을 만족시킴을 보여준 것이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
BFL 20.303 20.146 21.646
L Stop 54.56 59 39
D Last 33.35 40.71 29.41
Y 21.7 21.7 21.7
L 114 91 125
f 24.601 23.543 23.4
Figure 112017044384375-pat00008
식 (1)		 0.372 0.341 0.555
Figure 112017044384375-pat00009
식 (2)		 1.537 1.876 1.355
Figure 112017044384375-pat00010
식 (3)		 4.634 3.865 5.342
도 13은 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계(100)를 구비한 촬영 장치를 도시한 것이다. 렌즈 광학계(100)로는 도 1, 도 3, 및 도 5를 참조하여 설명한 렌즈 광학계(100-1)(100-2)(100-3)가 적용될 수 있다. 촬영 장치는 렌즈 광학계(100)에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 소자(112)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(115)가 구비될 수 있다. 촬영 장치는 예를 들어, 콘트라스트 자동 초점 검출 방식 또는 위상차 자동 초점 검출 방식을 채용할 수 있다. 촬영 장치는 예를 들어, 미러리스 카메라 또는 DSLR 등에 적용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 렌즈 광학계의 내부의 일부 렌즈를 움직여서 포커싱하는 이너 포커싱 방식(inner focusing)을 채택하여 소형화를 구현할 수 있다. 또한, 이너 포커싱 방식을 사용함으로써 촬영 장치를 편리하게 휴대할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 렌즈 광학계는 F 넘버가 1.8 이하인 밝은 렌즈계를 제공할 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.
G11,G12,G13:제1렌즈군, G21,G22,G32:제2렌즈군
G31,G32,G33:제3렌즈군

Claims (16)

  1. 정의 굴절력 가지고, 부의 굴절력을 가지는 적어도 2매의 메니스커스 렌즈를 포함하는 제1렌즈군;
    포커싱을 수행하고, 부의 굴절력을 가진 제2렌즈군; 및
    정의 굴절력을 가진 제3렌즈군;을 포함하고,
    포커싱 시에 제1렌즈군과 제3렌즈군이 고정되고,
    1.8 이하의 F 넘버를 가지고, 30도 이상의 반화각을 가지며, 초점 거리가 후초점 거리보다 길고,
    다음 식을 만족하는 렌즈 광학계.
    <식>
    Figure 112018097422478-pat00027

    여기서, Dlast 는 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 직경이고, Y는 이미지 소자의 반 대각선 크기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군이 물체 측으로부터 두 번째 렌즈 이후에 비구면 렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군 또는 제3렌즈군이 조리개를 포함하는 렌즈 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 렌즈 광학계.
    <식>
    Figure 112017044384375-pat00011

    여기서, L stop 은 조리개에서 상면까지의 거리이고, BFL은 무한 물체 거리에서 제3렌즈군의 가장 상 측 렌즈의 상 측면에서 상면까지의 거리이다.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 렌즈 광학계.
    <식>
    Figure 112017044384375-pat00013

    여기서, L은 렌즈 광학계의 가장 물체 측 렌즈의 물체 측면에서 상면까지의 거리이고, f는 무한 물체 거리에서 렌즈 광학계 전체의 초점 거리이다.
  7. 제1항에 있어서,
    제1렌즈군을 틸트시키고 제3렌즈군을 디센터시키는 구동부가 더 포함된 렌즈 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈군이 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군이 물체 측으로부터 순서대로 물체 측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈 및 제2렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈군이 한 매의 렌즈로만 구성된 렌즈 광학계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2렌즈군의 한 매의 렌즈가 부의 굴절력을 가지는 렌즈 광학계.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2렌즈군이 물체 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈 또는 양오목 렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군이 제1렌즈군 내의 가장 상 측에 접합 렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접합 렌즈가 양볼록 렌즈와 메니스커스 렌즈를 포함하는 렌즈 광학계.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 광학계가 30-50도 범위의 반화각을 가지는 렌즈 광학계.
  16. 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 광학계; 및
    상기 렌즈 광학계에 의해 결상된 광을 수광하는 이미지 센서;를 포함하는 촬영 장치.
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