KR102052125B1 - 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치 - Google Patents

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KR102052125B1 KR1020130066061A KR20130066061A KR102052125B1 KR 102052125 B1 KR102052125 B1 KR 102052125B1 KR 1020130066061 A KR1020130066061 A KR 1020130066061A KR 20130066061 A KR20130066061 A KR 20130066061A KR 102052125 B1 KR102052125 B1 KR 102052125B1
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Abstract

변배시, 포커싱 및 상 시프트시에 양호한 성능을 유지하면서 소형화할 수 있는 줌 렌즈가 개시된다. 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군; 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군; 음의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군; 및 양의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군;을 포함하며, 광각단에서 망원단으로의 변배시, 제 1 렌즈군과 제 4 렌즈군은 광축 방향으로 고정된다. 제 2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군과 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군을 구비하며, 제 2B 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 근접 물체로부터 무한 물체까지에 대해 포커싱 기능을 부여한다. 제 3 렌즈군을 광축에 대해 수직인 방향으로 시프트함으로써 상을 시프트시킬 수 있다.

Description

줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치{Zoom lens and image pickup apparatus including the same}
개시된 실시예들은 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 진동에 의한 촬영 화상의 흔들림을 보정하는 기능을 갖는 줌 렌즈에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 제 1 렌즈군 내지 제 4 렌즈군의 4개 렌즈군을 가지고 변배(變倍)시에 제 1 렌즈군과 제 4 렌즈군은 고정되는 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치에 관한 것이다.
물체측으로부터 순서대로 음군(제 1 렌즈군), 양군(제 2 렌즈군), 음군(제 3 렌즈군), 양군(제 4 렌즈군)으로 구성되고 제 1 렌즈군과 제 4 렌즈군이 변배시에 고정되어 있는 줌 렌즈가 알려져 있다(특허문헌 1, 2, 3).
또한, 상기 구성에서 렌즈 시프트 방식에 의해 손떨림 보정을 하는 줌 렌즈가 알려져 있다(특허문헌 1). 예를 들면, 특허문헌 1에서는 제 2 렌즈군 중의 상측(像側)군을 손떨림 보정군으로 하고 제 3 렌즈군을 포커스군으로 한다. 특허문헌 1에서는, 상기 구성을 채용함으로써 이너 포커스(Inner Focus)와 흔들림 보정의 양립을 꾀하였다. 그러나 특허문헌 1에서는, 망원단으로 했을 때 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군이 크게 멀어지는 구성으로 되어 있다.
여기서 실제로 줌 렌즈를 제품으로 할 때에는 제 1 렌즈군과 제 4 렌즈군을 고정시켜두고 이동이 필요한 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군을 단위 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다. 그리고 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군으로 이루어진 유닛에 VCM(보이스 코일 모터)을 편입시키고 VCM에 의해 포커싱 동작을 고속화하는 것이 바람직하다. 그러나, 특허문헌 1의 구성에서는, 전술한 바와 같이 망원단으로 했을 때 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군이 크게 멀어지므로 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군으로 이루어진 유닛에 VCM를 편입시키는 구성은 채용할 수 없다.
또한, 특허문헌 1에서는, 제 4 렌즈군이 1장의 렌즈로 구성되는데 최종군이 1장의 렌즈이면 성능을 확보하기 힘들다.
또한, 특허문헌 2, 3에서는, 제 3 렌즈군을 포커스군으로 함으로써 이너 포커스를 실현하였으나 손떨림 보정 기능을 부여하는 군이 없다.
특허문헌 1: 일본특개2012-047813호 공보 특허문헌 2: 일본특개2011-237737호 공보 특허문헌 3: 일본특개2012-027262호 공보
진동에 의한 촬영 화상의 흔들림을 보정하는 기능을 갖는 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군; 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군; 음의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군; 및 양의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군;을 포함할 수 있으며, 광각단에서 망원단으로의 변배시, 제 1 렌즈군과 제 4 렌즈군은 광축 방향으로 고정된다. 여기서, 제 2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군과 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군을 구비하며, 제 2B 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 근접 물체로부터 무한 물체까지에 대해 포커싱 기능을 부여할 수 있다. 또한, 제 3 렌즈군을 광축에 대해 수직인 방향으로 시프트함으로써 상을 시프트시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향하게 한 2장의 음의 렌즈와 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈를 포함할 수 있으며, 다음의 조건식:
0.3 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 1.0 (여기서, f1는 상기 제 1 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족할 수 있다.
상기 줌 렌즈는, 더욱 바람직하게는, 다음의 조건식:
0.5 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 0.8 을 더 만족할 수 있다.
또한, 상기 제 2A 렌즈군은 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가지며, 적어도 하나의 양의 렌즈와 음의 렌즈를 포함할 수 있고, 상기 제 2B 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 음의 렌즈와 양의 렌즈를 포함할 수 있으며, 다음의 조건식:
0.3 ＜ f2B/ft ＜1.0 및
0.3 ＜ f2A/ft ＜ 1.2 (여기서, f2A는 상기 제2 렌즈군 중에서 물체측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 상기 제 2A 렌즈군의 촛점 거리, f2B는 상기 제2 렌즈군 중에서 상측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 상기 제2B 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족할 수 있다.
상기 줌 렌즈는, 더욱 바람직하게는, 다음의 조건식:
0.5 ＜ f2B/ft ＜ 0.8 및
0.5 ＜ f2A/ft ＜ 0.9 를 더 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2A 렌즈군은 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈와 상측에 오목면을 향하게 한 음의 렌즈로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2B 렌즈군의 음의 렌즈와 양의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈일 수 있다.
또한, 상기 제 3 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 적어도 하나의 양의 렌즈 및 음의 렌즈를 포함할 수 있으며, 다음의 조건식:
0.3 ＜ f3/ft ＜ 1.2 (여기서, f3는 상기 제3 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족할 수 있다.
상기 줌 렌즈는, 더욱 바람직하게는, 다음의 조건식:
0.5 ＜ f3/ft ＜ 0.9 를 더 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 3 렌즈군의 양의 렌즈와 음의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈일 수 있다.
예를 들어, 상기 제 3 렌즈군의 양의 렌즈는 물체측에 오목한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 4 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 양의 렌즈와 음의 렌즈를 포함할 수 있으며, 다음의 조건식:
1.5 ＜ f4/ft (여기서, f4는 상기 제4 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족할 수 있다.
상기 줌 렌즈는, 더욱 바람직하게는, 다음의 조건식:
1.7 ＜ f4/ft < 15 를 더 만족할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 4 렌즈군의 양의 렌즈와 음의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광각단에서 망원단으로의 변배시, 상기 제 1 렌즈군과 제 2A 렌즈군의 간격, 상기 제 2 렌즈군과 제 2B 렌즈군의 간격, 상기 제 2B 렌즈군과 제 3 렌즈군의 간격, 및 상기 제 3 렌즈군과 제4 렌즈군의 간격이 모두 변화되도록, 상기 제 2 렌즈군 및 제 3 렌즈군이 광축에 따른 방향으로 각각 이동할 수 있다.
본 발명의 다른 유형에 따른 촬상 장치는, 상술한 구조의 줌 렌즈; 및 상기 줌 렌즈가 형성하는 광학상을 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 소자;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 유형에 따른 카메라는, 상술한 구조의 줌 렌즈를 교환 렌즈로서 탈부착할 수 있는 케이스를 구비하며, 상기 케이스 내에, 상기 줌 렌즈가 형성하는 광학상을 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 소자를 수납할 수 있다.
개시된 실시예들에 따르면, 변배시, 포커싱시 및 상(像) 시프트시에 양호한 성능을 유지하면서 소형화할 수 있는 줌 렌즈를 실현할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 렌즈의 광각단에서의 렌즈 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈의 광각단에서의 수차도이다.
도 3은 도 1에 도시된 렌즈의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다.
도 4는 도 1에 도시된 렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 렌즈의 광각단에서의 렌즈 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 렌즈의 광각단에서의 수차도이다.
도 7은 도 5에 도시된 렌즈의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다.
도 8은 도 5에 도시된 렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 렌즈의 광각단에서의 렌즈 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 렌즈의 광각단에서의 수차도이다.
도 11은 도 9에 도시된 렌즈의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다.
도 12는 도 9에 도시된 렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 렌즈의 광각단에서의 렌즈 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 렌즈의 광각단에서의 수차도이다.
도 15는 도 13에 도시된 렌즈의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다.
도 16은 도 13에 도시된 렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 렌즈의 광각단에서의 렌즈 단면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 렌즈의 광각단에서의 수차도이다.
도 19는 도 17에 도시된 렌즈의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다.
도 20은 도 17에 도시된 렌즈의 망원단에서의 수차도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1), 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2), 음의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(G3) 및 양의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군(G4)을 포함할 수 있다. 여기서 G는, 광학 필터, 페이스 플레이트 등에 해당하는 광학 블록이다. IP는 상면(像面)을 나타내며, 본 실시예에 따른 줌 렌즈를 교환 렌즈 시스템 카메라, 감시 카메라, 비디오 카메라 또는 디지털 카메라의 촬영 광학계로서 사용할 때 CCD센서나 CMOS센서 등과 같은 고체 촬상 소자(광전 변환 소자)의 촬상면에 해당할 수 있다. 또한, 상기 줌 렌즈를 은염필름용 카메라의 광학계에 사용할 경우, 상면(IP)은 필름면에 해당할 수 있다.
광각단 상태에서 망원단 상태로의 변배시, 화살표로 표시한 바와 같이 각 렌즈군의 간격, 즉, 제 1 렌즈군(G1)과 제 2A 렌즈군(G2A)의 간격, 제 2 렌즈군(G2A)과 제 2B 렌즈군(G2B)의 간격, 제 2B 렌즈군(G2B)과 제 3 렌즈군(G3)의 간격, 및 제 3 렌즈군(G3)과 제 4 렌즈군(G4)의 간격이 모두 변화되도록, 제 2 렌즈군(G2) 및 제 3 렌즈군(G3)이 광축에 따른 방향으로 각각 이동할 수 있다. 이 때, 제 1 렌즈군(G1) 및 제 4 렌즈군(G4)은 광축 방향으로 고정되어 있다.
또한, 제 2 렌즈군(G2)의 앞쪽 군(제 2B 렌즈군(G2B))에 포커싱 기능을 부여함으로써 이너 포커스를 실현할 수 있으며, 제 3 렌즈군(G3)을 광축에 대해 수직인 방향으로 시프트시킴으로써 상을 시프트시킬 수 있는 구성으로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예 따르면, 우수한 손떨림 보정을 실현하고 나아가 이너 포커스를 실현하면서도 소형 및 경량의 줌 렌즈로 하기 위해 다음과 같이 각 렌즈군을 설계할 수 있다.
먼저, 제 1 렌즈군(G1)은 물체측으로부터 순서대로 물체측에 볼록면을 향하게 한 음의 렌즈 2장과 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈를 포함하며, 상기 제 1 렌즈군(G1)은 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가진다. 제 1 렌즈군(G1)은, 물체측으로부터 순서대로 물체측에 볼록면을 향하게 한 음의 렌즈를 2장 배치함으로써 음의 굴절력을 분산시키고, 특히 광각 위치에서의 축외(軸外)수차의 보정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 제 1 렌즈군(G1)이 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가짐으로써 특히 광각 위치에서의 축외수차의 보정을 양호하게 할 수 있다. 예를 들어, 비구면 형상을 포함하는 렌즈는 제 1 렌즈군(G1)의 물체측에서 2번째 음의 렌즈에 설치될 수 있으며, 이 경우 비구면 형상을 갖는 렌즈의 소형화가 가능하다. 또한, 제 1 렌즈군(G1)에 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈를 배치함으로써 제 1 렌즈군(G1)에서 발생하는 색수차나 망원단으로의 구면 수차의 보정을 용이하게 할 수 있다.
상기 제 1 렌즈군(G1)은 다음의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
0.3 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 1.0 …(조건식 1)
여기서, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리이며, f1는 제 1 렌즈군(G1)의 촛점 거리이다. 위의 조건식 1은, 제 1 렌즈군(G1)의 촛점 거리(f1)와 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리(ft)와의 관계를 규정한다. 조건식 1의 상한치를 초과하여 제 1 렌즈군(G1)의 굴절력이 약해지면, 제 1 렌즈군(G1)의 렌즈 직경이 커지고 두께도 커지므로 줌 렌즈가 대형화되어 바람직하지 않다. 조건식 1의 하한치를 밑돌아 제 1 렌즈군(G1)의 굴절력이 강해지면, 모든 수차를 보정할 수 없어 고성능화를 꾀할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
더욱 바람직하게는, 조건식 1의 수치 범위를 아래와 같이 설정할 수 있다.
0.5 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 0.8 …(조건식 1a)
제 2 렌즈군(G2)은, 물체측으로부터 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군(G2A) 및 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군(G2B)을 포함할 수 있다. 제 2A 렌즈군(G2A)은 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈와 상측(像側)에 오목면을 향하게 한 음의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제 2A 렌즈군(G2)은 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가지고 있다. 제 2A 렌즈군(G2A)이 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가짐으로써 변배시에 발생하는 축외수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있다. 또한, 제 2A 렌즈군(G2A)은 양의 렌즈와 음의 렌즈로 구성됨으로써 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 바람직하게는, 제 2A 렌즈군(G2A)를 구성하는 음의 렌즈군은 물체측에 볼록면을 향하게 한 음의 렌즈로 구성함으로써 변배시에 발생하는 축외수차를 양호하게 보정할 수 있다.
제 2B 렌즈군(G2B)은 음의 렌즈와 양의 렌즈의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 제 2B 렌즈군(G2B)은 물체측으로부터 순서대로 음의 렌즈와 양의 렌즈를 포함함으로써 포커싱시에 발생하는 색수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있다. 바람직하게는, 접합 렌즈로 구성함으로써 제 2B 렌즈군(G2B)의 구성을 소형 간이화할 수 있다. 제 2B 렌즈군(G2B)은 근거리 포커싱시에 물체측으로 이동한다. 제 2B 렌즈군(G2B)의 실선 곡선(2ba)은 무한히 멀리 있는 물체에 포커싱되어 있을 때 광각단에서 망원단으로의 변배를 따를 때의 상면 변동을 보정하기 위한 이동 궤적을 도시한다. 제 2B 렌즈군(G2B)의 점선 곡선(2bb)은 근거리 물체에 포커싱되어 있을 때 광각단에서 망원단으로의 변배를 따를 때의 상면 변동을 보정하기 위한 이동 궤적을 도시한다.
제 3 렌즈군(G3)은 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 제 3 렌즈군(G3)은 광축에 대해 수직한 방향으로 시프트 됨으로써 상을 시프트시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 제 3 렌즈군(G3)을 광축에 수직한 방향으로 변위 가능하도록 구성함으로써 우수한 흔들림 보정 기능을 가질 수 있다. 제 3 렌즈군(G3)을 양의 렌즈와 음의 렌즈로 구성함으로써 상 시프트시에 발생하는 색수차를 양호하게 보정할 수 있다. 바람직하게는, 제 3 렌즈군(G3)을 구성하는 양의 렌즈는 물체측에 오목한 메니스커스 형상으로 구성됨으로써 부피를 줄이고 중량을 경감시켜 액츄에이터에 대한 부하를 줄일 수 있다. 더욱이, 접합 렌즈로 형성함으로써 구성을 간단하게 할 수 있다.
제 2 렌즈군(G2) 및 제 3 렌즈군에게 대해 다음의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.
0.3 ＜ f2B/ft ＜ 1.0 …(조건식 2)
0.3 ＜ f2A/ft ＜ 1.2 …(조건식 3)
0.3 ＜ f3/ft ＜ 1.2 …(조건식 4)
여기서, f2A는 제 2 렌즈군(G2)에서 물체측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군(G2A)의 촛점 거리, f2B는 제 2 렌즈군(G2)에서 상측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군(G2B)의 촛점 거리, f3는 제 3 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리를 나타낸다.
조건식 2는 제 2 렌즈군(G2) 중에서 상측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군(G2B)의 촛점 거리(f2B)와 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리(ft)의 관계를 규정한다. 조건식 2는 포커스군인 제 2B 렌즈군(G2B)에 최적의 포커싱 기능을 부여하기 위한 조건식으로, 제 2B 렌즈군(G2B)에 근접 물체에서 무한 물체에 대한 포커싱 기능을 부여한다. 조건식 2의 상한치를 초과하면, 포커스 렌즈군인 제 2B 렌즈군(G2B)의 굴절력이 지나치게 약해져 포커스 기능에서의 이동량이 커짐으로써 줌 렌즈로서 소형화를 꾀할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 조건식 2의 하한치를 밑돌면 포커스 렌즈군인 제 2B 렌즈군(G2B)의 굴절력이 지나치게 강해져 포커스시의 수차 변동을 양호하게 보정할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
조건식 3은 제 2 렌즈군(G2) 중에서 물체측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군(G2A)의 촛점 거리(f2A)와 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리(ft)의 관계를 규정한다. 조건식 3은 성능을 확보하면서도 포커스 렌즈군을 소형화시키기 위한 조건식이다. 조건식 3의 상한치를 초과하면 제 2A 렌즈군(G2A)의 굴절력이 지나치게 약해져 포커스 기능을 구비한 제 2B 렌즈군(G2B)으로의 집광 작용이 약해진다. 그 결과, 제 2B 렌즈군(G2B)이 커짐으로써 중량의 증가로 연결되고 줌 렌즈의 대형화, 구동 장치의 대형화로 연결되기 때문에 바람직하지 않다. 조건식 3의 하한치를 밑돌면 제 2A 렌즈군(G2A)의 굴절력이 지나치게 강해져 변배시의 수차 변동을 양호하게 보정할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
조건식 4는 제 3 렌즈군(G3)의 촛점 거리(f3)와 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리(ft)의 관계를 규정하고 있다. 조건식 4는 떨림 방지(防振)군인 제 3 렌즈군(G3)에 최적의 떨림 방지 기능을 부여하기 위한 조건식이다. 제 3 렌즈군(G3)은 상(像) 시프트시에 시프트함으로써 상흔들림을 보정한다. 조건식 4의 상한치를 초과하면 시프트 렌즈군인 제 3 렌즈군(G3)의 굴절력이 지나치게 약해져 시프트량이 커지고, 구동에 필요한 일의 양이 증가하여 구동 기능의 소형화를 꾀할 수 없게 된다. 조건식 4의 하한치를 밑돌면 시프트 렌즈군인 제 3 렌즈군(G3)의 굴절력이 지나치게 강해져 상 시프트의 보정 제어가 복잡해지고 상흔들림의 여파가 생겨 바람직하지 않다.
더욱 바람직하게는, 조건식 2, 조건식 3, 조건식 4의 수치 범위를 하기와 같이 설정할 수 있다.
0.5 ＜ f2B/ft ＜ 0.8 …(조건식 2a)
0.5 ＜ f2A/ft ＜ 0.9 …(조건식 3a)
0.5 ＜ f3/ft ＜ 0.9 …(조건식 4a)
다음으로, 제 4 렌즈군(G4)은 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 렌즈로 구성될 수 있다. 제 4 렌즈군(G4)은 물체측으로부터 순서대로 양의 렌즈와 음의 렌즈를 배치함으로써 색수차를 보정하여 고성능화를 꾀한다. 또한, 바람직하게는, 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 렌즈를 배치함으로써 제조시의 조립 오차 등의 영향을 줄여 안정적인 광학 품질을 얻을 수 있다.
또한, 제 4 렌즈군(G4)은 다음의 조건을 만족할 수 있다. 제 4 렌즈군(G4)은 물체측으로부터 순서대로 양의 렌즈와 음의 렌즈로 구성되어 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1.5 ＜ f4/ft …(조건식 5)
여기서 ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리이며, f4는 제 4 렌즈군(G4)의 촛점 거리이다. 조건식 5는 최종 렌즈군인 제 4 렌즈군에게 대해 화질 등의 성능을 확보하기 위한 조건식이다. 조건식 5의 하한치를 밑돌아 제 4 렌즈군(G4)의 굴절력이 강해지면, 광각단 상태에서 망원단 상태까지 변배시의 수차 변동을 양호하게 보정할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
더욱 바람직하게는, 조건식 5의 수치 범위를 하기와 같이 설정할 수 있다.
1.7 ＜ f4/ft ＜ 15.0 …(조건식 5a)
조건식 5a의 상한치를 초과하여 제 4 렌즈군(G4)의 굴절력이 약해지면, 사출동공을 멀리 떨어지게 할 수 없어 촬상 소자로의 입사에 강한 구배를 가짐으로써 입사 광량의 저하, 칼라 필터로의 오(誤)입사 등 화질 열화로 연결되므로 바람직하지 않다.
실시예
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5를 이하에 나타낸다. 아래의 표 1에는 각 실시예와 각 조건식의 대응을 나타내고 있다.
Figure 112013051329435-pat00001
각 수치 실시예에 대해 면번호 i는 물체측에서의 광학면의 순서를 나타낸다. ri는 제i번째 광학면의 곡률 반경, di는 제i면과 제i＋1면 사이의 면간격, ndi와 νdi는 각각 d선에 대한 제i번째 광학 부재 재료의 굴절률과 아베수를 나타낸다. 백포커스(BF)는 렌즈 최종면에서 근축(近軸) 상면까지의 거리를 공기 환산한 값이다. 렌즈 전장(全長)은 렌즈 최전면에서 렌즈 최종면까지의 거리에 백포커스(BF)를 더한 값이다. 길이의 단위는 mm이다. 또한, K를 코닉 상수(Conic Constant), A4, A6, A8, A10을 비구면 계수, 광축으로부터의 높이(H) 위치에서의 광축 방향의 변위를 면정점을 기준으로 하여 x로 할 때 비구면 형상은,
Figure 112013051329435-pat00002
으로 표시된다.
여기서, R은 곡률 반경이다. 또한, 예를 들면 「E-Z」의 표시는 「10-Z」를 의미한다. f는 촛점 거리, Fno는 F넘버, ω는 반화각(半畵角)을 나타낸다.
(실시예 1)
표 2에 실시예 1을 나타내고 있다. 또한, 도 1은 본 발명의 수치 실시예 1의 광각단에서의 렌즈 단면도이다. 도 2는 수치 실시예 1의 광각단에서의 수차도이다. 도 3은 수치 실시예 1의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다. 도 4는 수치 실시예 1의 망원단에서의 수차도이다.
Figure 112013051329435-pat00003
(실시예 2)
표 3에 실시예 2를 나타내고 있다. 또한, 도 5는 실시예 2의 광각단에서의 렌즈 단면도이다. 도 6은 실시예 2의 광각단에서의 수차도이다. 도 7은 실시예 2의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다. 도 8은 실시예 2의 망원단에서의 수차도이다.
Figure 112013051329435-pat00004
(실시예 3)
표 4에는 실시예 3을 나타내고 있다. 도 9는 실시예 3의 광각단에서의 렌즈 단면도이다. 도 10은 실시예 3의 광각단에서의 수차도이다. 도 11은 실시예 3의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다. 도 12는 실시예 3의 망원단에서의 수차도이다.
Figure 112013051329435-pat00005
(실시예 4)
표 5에는 실시예 4를 나타내고 있다. 또한, 도 13은 실시예 4의 광각단에서의 렌즈 단면도이다. 도 14는 실시예 4의 광각단에서의 수차도이다. 도 15는 실시예 4의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다. 도 16은 실시예 4의 망원단에서의 수차도이다.
Figure 112013051329435-pat00006
(실시예 5)
표 6에는 실시예 5를 나타내고 있다. 또한, 도 17은 실시예 5의 광각단에서의 렌즈 단면도이다. 도 18은 실시예 5의 광각단에서의 수차도이다. 도 19는 실시예 5의 중간의 줌 위치에서의 수차도이다. 도 20은 실시예 5의 망원단에서의 수차도이다.
Figure 112013051329435-pat00007
이상과 같은 실시예들에 따른 줌 렌즈에서는 각 렌즈군을 적절히 구성함으로써 변배시, 포커싱시 및 상 시프트시에 양호한 성능을 유지하면서 소형화를 실현할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 줌 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
G1…제 1 렌즈군, G2…제 2 렌즈군, G3…제 3 렌즈군, G4…제 4 렌즈군,
G2A…제 2A 렌즈군, G2B…제 2B 렌즈군,
G…CCD의 페이스 플레이트나 로우패스 필터 등의 유리 블록, SP…조리개,
IP…결상면, d…d선, g…g선, ΔM…자오선 상면, ΔS…시상 상면,
ω…반화각, Fno…F넘버

Claims (17)

  1. 물체측으로부터 순서대로,
    음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군;
    양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군;
    음의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군; 및
    양의 굴절력을 갖는 제 4 렌즈군;을 포함하며,
    광각단에서 망원단으로의 변배시, 상기 제 1 렌즈군 및 제 4 렌즈군이 광축 방향으로 고정되고,
    상기 제 2 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 양의 굴절력을 갖는 제 2A 렌즈군과 양의 굴절력을 갖는 제 2B 렌즈군을 구비하며, 상기 제 2B 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 근접 물체로부터 무한 물체까지에 대해 포커싱 기능을 부여하고,
    상기 제 3 렌즈군을 광축에 대해 수직인 방향으로 시프트함으로써 상을 시프트시키는 줌 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 물체측에 볼록면을 향하게 한 2장의 음의 렌즈와 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈를 포함하며, 다음의 조건식:
    0.3 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 1.0 (여기서, f1는 상기 제 1 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족하는 줌 렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    다음의 조건식:
    0.5 ＜ ｜f1/ft｜ ＜ 0.8 을 더 만족하는 줌 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2A 렌즈군은 비구면 형상을 포함하는 표면을 적어도 1면 가지며, 적어도 하나의 양의 렌즈와 음의 렌즈를 포함하고,
    상기 제 2B 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 음의 렌즈와 양의 렌즈를 포함하며, 다음의 조건식:
    0.3 ＜ f2B/ft ＜ 1.0 및
    0.3 ＜ f2A/ft ＜ 1.2 (여기서, f2A는 상기 제2 렌즈군 중에서 물체측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 상기 제 2A 렌즈군의 촛점 거리, f2B는 상기 제2 렌즈군 중에서 상측에 구성되는 양의 굴절력을 갖는 상기 제2B 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족하는 줌 렌즈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    다음의 조건식:
    0.5 ＜ f2B/ft ＜ 0.8 및
    0.5 ＜ f2A/ft ＜ 0.9 를 더 만족하는 줌 렌즈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2A 렌즈군은 물체측에 볼록면을 향하게 한 양의 렌즈와 상측에 오목면을 향하게 한 음의 렌즈로 구성되어 있는 줌 렌즈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2B 렌즈군의 음의 렌즈와 양의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈인 줌 렌즈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 적어도 하나의 양의 렌즈 및 음의 렌즈를 포함하며, 다음의 조건식:
    0.3 ＜ f3/ft ＜ 1.2 (여기서, f3는 상기 제3 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족하는 줌 렌즈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    다음의 조건식:
    0.5 ＜ f3/ft ＜ 0.9 를 더 만족하는 줌 렌즈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈군의 양의 렌즈와 음의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈인 줌 렌즈.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈군의 양의 렌즈는 물체측에 오목한 메니스커스 형상을 갖는 줌 렌즈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 렌즈군은, 물체측으로부터 순서대로, 양의 렌즈와 음의 렌즈를 포함하며, 다음의 조건식:
    1.5 ＜ f4/ft (여기서, f4는 상기 제4 렌즈군의 촛점 거리, ft는 망원단에서의 렌즈계 전체의 촛점 거리)을 만족하는 줌 렌즈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    다음의 조건식:
    1.7 ＜ f4/ft < 15 를 더 만족하는 줌 렌즈.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 4 렌즈군의 양의 렌즈와 음의 렌즈는 서로 접합된 접합 렌즈인 줌 렌즈.
  15. 제 1 항에 있어서,
    광각단에서 망원단으로의 변배시, 상기 제 1 렌즈군과 제 2A 렌즈군의 간격, 상기 제 2 렌즈군과 제 2B 렌즈군의 간격, 상기 제 2B 렌즈군과 제 3 렌즈군의 간격, 및 상기 제 3 렌즈군과 제4 렌즈군의 간격이 모두 변화되도록, 상기 제 2 렌즈군 및 제 3 렌즈군이 광축에 따른 방향으로 각각 이동하는 줌 렌즈.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 줌 렌즈; 및
    상기 줌 렌즈가 형성하는 광학상을 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 소자;를 포함하는 촬상 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 줌 렌즈를 교환 렌즈로서 탈부착할 수 있는 케이스를 구비하며,
    상기 케이스 내에, 상기 줌 렌즈가 형성하는 광학상을 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 소자를 수납한 카메라.
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