KR102094508B1 - 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치 - Google Patents

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KR102094508B1 KR1020130154105A KR20130154105A KR102094508B1 KR 102094508 B1 KR102094508 B1 KR 102094508B1 KR 1020130154105 A KR1020130154105 A KR 1020130154105A KR 20130154105 A KR20130154105 A KR 20130154105A KR 102094508 B1 KR102094508 B1 KR 102094508B1
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Abstract

줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 렌즈가 개시된다.
개시된 줌 렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제4렌즈군 및 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군을　포함하며, 광각단에서 망원단으로 주밍 시에 상기 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 오목한 물체측 면을 가진다.

Description

줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치{Zoom lens and photographing lens having the same}
본 발명의 실시예는 소형이고, 고 줌배율을 가지는 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치에 관한 것이다.
디지털 카메라, 교환 렌즈계, 비디오 카메라 등 고체촬상소자를 사용하는 촬영 장치에 있어서, 사용자들은 고해상력, 고배율 등에 대한 요구를 가지고 있다. 고체 촬상 소자를 이용한 촬영 장치는 소형화에 적합하므로 최근에는 휴대 전화를 비롯한 소형의 정보 단말기 등에도 적용되고 있다. 또한, 촬영 장치에 대한 소비자의 전문성이 높아지고 있고, 이러한 시장 수용에 따라 소형이고, 고 줌 배율을 가진 렌즈 개발이 증대되고 있다. 하지만, 줌 렌즈가 소형이면서 고성능을 확보하는 것은 어렵다.
본 발명의 실시예는 소형이고, 고 줌배율을 가지는 줌 렌즈를 제공한다.
본 발명이 실시예는 소형이고, 고 줌배율을 가지는 줌 렌즈를 포함한 촬영 렌즈를 제공한다.
본 발명의 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군;
정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;
부의 굴절력을 가지는 제4렌즈군; 및
정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군;을　포함하며,
광각단에서 망원단으로 주밍 시에 상기 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 오목한 물체측 면을 가지고, 상기 제4렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제4부렌즈를 포함하고, 상기 제5렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제5 정렌즈를 포함한다.
상기 제 2렌즈군은 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈가 다음 식을 만족한다.
<식>
2.0 <　nG6 <2.5 　
여기서, nG6은 제 2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
상기 제2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈가 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 줌 렌즈가 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
16 ≤ft/fw ≤20
여기서,　ft는 줌 렌즈의 망원단에서의 초점거리를, fw는 줌 렌즈의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
상기 줌 렌즈가 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
70 < G3vd < 96
여기서,　G3vd는 제3렌즈군의 가장 상측에 있는 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 양오목 렌즈일 수 있다.
상기 제2렌즈군이 제6부렌즈, 제7부렌즈 및 제8정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 줌 렌즈가 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
1.0 ≤　G6R1/G6f ≤2.0
여기서, G6R1은 제8정렌즈의 물체측면의 곡률반경을, G6f는 제8정렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
상기 제1정렌즈가 비구면 양볼록 렌즈일 수 있다.
상기 줌 렌즈가 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
1≤ L3G/L2G ≤ 2.1
여기서, L3G는 주밍시 제3렌즈군의 이동 거리를, L2G는 주밍시 제2렌즈군의 이동 거리를 나타낸다.
상기 제4부렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식> 50 ≤ 4Gvd ≤ 82
여기서 4Gvd는 제4부렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기 제5정렌즈가 1.55 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제5렌즈가 플라스틱 비구면 렌즈일 수 있다.
주밍시 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격이 증가하고, 상기 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격이 감소하고, 제3렌즈군과 제4렌즈군 사이의 간격이 증가하며, 제4렌즈군과 제5렌즈군 사이의 간격이 감소할 수 있다.
상기 제5렌즈군이 포커싱을 수행할 수 있다.
상기 제4부렌즈와 제5정렌즈가 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는 줌 렌즈 및 상기 줌 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미지 소자를 포함하고, 상기 줌 렌즈가,
물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군;
정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;
부의 굴절력을 가지는 제4렌즈군; 및
정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군;을　포함하며,
광각단에서 망원단으로 주밍 시에 상기 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 오목한 물체측 면을 가지고, 상기 제4렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제4부렌즈를 포함하고, 상기 제5렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제5 정렌즈를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 소형이고, 고 줌배율을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 플라스틱 렌즈를 포함하여 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 렌즈에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈(100)를 도시한 것이다.
상기 줌 렌즈(100)는 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3), 부의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4), 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군(G5)을　포함할 수 있다.
광각단에서 망원단으로 주밍시, 상기 제1 내지 제5 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)이 모두 이동할 수 있다. 주밍시, 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2) 사이의 간격은 증가하고, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이의 간격은 감소하고, 제3렌즈군(G3)과 제4렌즈군(G4) 사이의 간격은 증가하며, 제4렌즈군(G4)과 제5렌즈군(G5) 사이의 간격은 감소할 수 있다.
상기 제1렌즈군(G1)은 예를 들어, 제1렌즈(11), 제2렌즈(12) 및 제3렌즈(13)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(11)는 부의 굴절력을 가지고, 제2렌즈(12)는 정의 굴절력을 가지며, 제3렌즈(13)는 정의 굴절력을 가질 수 있다.
상기 제2렌즈군(G2)은 예를 들어, 제4렌즈(21), 제5렌즈(22) 및 제6렌즈(23)를 포함할 수 있다. 제4렌즈(21)는 부의 굴절력을 가지고, 제5렌즈(22)는 부의 굴절력을 가지며, 제6렌즈(23)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제4렌즈(21)는 물체측(O)으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제4렌즈(21)는 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제5렌즈(22)는 양오목 렌즈일 수 있다. 상기 제6렌즈(23)는 볼록한 물체측면을 가질 수 있다. 예를 들어, 제6렌즈(23)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 렌즈이거나 양볼록 렌즈일 수 있다. 제2렌즈군(G2)에 의해 용이하게 비점수차 보정을 할 수 있다. 상기 제4렌즈(21)와 제6렌즈(23)는 고굴절 렌즈로 구비되어, 제2렌즈군(G2)이 다른 렌즈 군에 비해 상대적으로 높은 굴절력을 가질 수 있다. 그럼으로써, 광각단에서 망원단으로 주밍시 제2렌즈군(G2)의 이동량을 적게 하면서 고 줌배율을 가질 수 있다.
제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(31), 제8렌즈(32), 제9렌즈(33)를 포함할 수 있다. 상기 제7렌즈(31)는 정의 굴절력을 가지고, 제8렌즈(32)는 부의 굴절력을 가지고, 제9렌즈(33)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 제3렌즈군(G3)에 의해 효과적으로 배율 색수차 및 구면 수차를 보정할 수 있다. 상기 제7렌즈(31)는 비구면　볼록　렌즈일 수 있다. 상기 제7렌즈(31)에 의해 고 줌배율에서 발생하는 구면 수차를 감소시킬 수 있다. 제8렌즈(32)는 오목한 물체측면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제8렌즈(32)는 양오목 렌즈 또는 물체측으로 오목한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제8렌즈(32)와 제9렌즈(33)에 의해 주밍시 발생하는 배율 색수차를 감소시킬 수 있다. 또한, 제7렌즈(31)가 볼록한 상측면을 가지고, 제8렌즈(32)가 오목한 물체측면을 가질 때, 제7렌즈(31)와 제8렌즈(32) 사이의 거리가 감소될 수 있다.
제3렌즈군(G3)의 제8렌즈가 오목한 물체측면을 가짐으로써 제7렌즈와 제8렌즈 사이의 공기 간격을 최소화 하고, 제3렌즈군의 두께를 작게 하면서 구면 수차와 색수차를 감소시킬 수 있다.
한편, 조리개가 제3렌즈군의 가장 물체측에 배치될 수 있다. 또한, 주밍시 제2렌즈군(G2)의 이동량과 제3렌즈군(G3)의 이동량이 거의 같도록 하여, 망원단에서의 줌 렌즈의 전장의 증가량을 감소시킬 수 있다.
제4렌즈군(G4)은 제10렌즈(41)를 포함할 수 있다. 상기 제10렌즈(41)는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제10렌즈(410는 비구면 렌즈일 수 있으며, 저분산 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제10렌즈는 50 ≤ 4Gvd ≤ 82 범위의 아베수를 가질 수 있다. 4Gvd는 제4렌즈군의 부렌즈, 예를 들어, 제10렌즈의 아베수를 나타낸다. 제4렌즈군(G4)은 한 매의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제10렌즈(41)는 예를 들어, 볼록한 물체측면을 가질 수 있다. 제10렌즈(41)는 물체측(O)으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
제5렌즈군(G5)은　제11렌즈(51)를 포함할 수 있다. 상기 제11렌즈(51)는 정의 굴절력을 가질 수 있다. 상기 제11렌즈(51)는 1.55 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 제11렌즈(51)는 예를 들어, 플라스틱 비구면 렌즈일 수 있다. 상기 제11렌즈(51)는 광선의 입사각이 커지지 않게 하면서 물체거리 변화에 따른 주변부 만곡 수차의 변화를 감소시킬 수 있다. 상기 제11렌즈(51)는 물체측(O)으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제10렌즈와 제11렌즈가 물체측으로 볼록한 메니스커스 렌즈로 구성되어 비점 수차 및 망원단에서의 왜곡 수차를 용이하게 보정할 수 있다. 상기 제5렌즈군(G5)은 포커싱을 수행할 수 있다. 　
줌 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
2.0 <　nG6 < 2.5 　 <식 1>
여기서, nG6은 제 2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈의 굴절률을 나타낸다. 예를 들어, nG6은 제2렌즈군의 제6렌즈(23)의 굴절률을 나타낸다. 굴절률은 예를 들어, d-line(587.56nm) 파장의 굴절율일 수 있다.
식 1을 만족할 때, 광각단에서 주변부 횡수차와 비점수차를 용이하게 보정할 수 있다. 또한, 주밍시 제2렌즈군의 이동량과 제2렌즈군 내의 렌즈 두께 합을 적게 할 수 있어 줌 렌즈를 소형화할 수 있다. 또한, 제6렌즈를 비구면 렌즈로 구성할 경우 성능 보정과 소형화 효과를 증대시킬 수 있다.
상기 줌 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
16 ≤ft/fw ≤20 <식 2>
여기서,　ft는 줌 렌즈의 망원단에서의 초점거리를, fw는 줌 렌즈의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다. 식 2는 줌 배율을 나타낸 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 고 줌배율을 가질 수 있다.
상기 줌 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
70 < G3vd < 96 <식 3>
여기서,　G3vd는 제3렌즈군의 가장 상측에 있는 정렌즈의 아베수를 나타낸다. 예를 들어, G3vd는 제3렌즈군의 제9렌즈(33)의 아베수를 나타낸다. 제9렌즈(33)가 식 3을 만족할 때, 고 줌배율에서 용이하게 색수차 보정을 할 수 있다.
줌 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
1.0 ≤　G6R1/G6f ≤2.0 <식 4>
여기서, G6R1은 제2렌즈군의 상측 마지막 렌즈, 예를 들어 제6렌즈의 물체측면의 곡률반경을, G6f는 제6렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
줌 렌즈(100)가 식 4를 만족함으로써 줌 렌즈가 소형화되면서도 배율 색수차의 발생을 억제 하면서 구면수차 보정을 용이하게 할 수 있다.
상기 줌 렌즈(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.
1≤ L3G/L2G ≤ 2.1 <식 5>
여기서, L3G는 주밍시 제3렌즈군의 이동 거리를, L2G는 주밍시 제2렌즈군의 이동 거리를 나타낸다.
식 5를 만족할 때, 주밍시 제2렌즈군(G2)의 이동량과 제3렌즈군(G3)의 이동량이 거의 같게 되어, 망원단에서의 줌 렌즈의 전장의 증가량을 감소시킬 수 있으며, 줌렌즈를 소형화할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 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.
Figure 112013113540439-pat00001
<식 6>
본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 소형화와 고 줌배율 구현이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 설계 데이터에 대해 설명한다. 이하에서, EFL은 전체 초점거리로 mm 단위를 사용하며, Fno는 F 넘버를 나타내고, ANG는 화각으로 degree의 단위를 사용한다. R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈 사이의 거리 또는 렌즈 두께를, nd는 굴절률을, vd 는 아베수를, obj는 물체측면을, Img는 상면을, sto는 조리개를, *는 비구면을 각각 나타낸다. 각 실시예를 도시한 도면에서 가장 상측(I)에는 적어도 하나의 필터(P1)(P2)가 구비될 수 있다.
필터는 예를 들어, 저역 통과 필터(Lowpass Filter), 적외선 차단 필터(IR-Cut Filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 필터 없이 줌 렌즈를 구성하는 것도 가능하다. 각 실시예의 표에서 렌즈면 번호는 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순차적으로 일렬로 부쳐지며, 도면에서 렌즈면 번호의 표기는 생략하기로 한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며, 다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
렌즈면 　 R　 　　　　Dn　 　　　　　nd　　 　　 　　vd
　　　obj　　 　　　　infinity 　　　　infinity　　 　　　　　　　　
　　　　　1 　　　　　　26.895　 　　　　　0.76 　　 　　　2.001　 　　 　29.13
　　　　　2　　 　　　　18.523　 　　　　　2.42　　 　　　1.497　　 　 　81.61
　　　　　3　 　　　　　137.09 　　　　　　0.1　 　　　　　　　　
　　　　　4　 　　　　　22.907　　 　　　　1.95　　 　　　1.593　　 　 　68.62
　　　　　5　　 　　　　216.73　　　 　　　D1　　 　　　 　　　　　
　　　　　6*　 　　　　113.887　 　　　　0.3　　 　 　　　1.85066　 　40.45
　　　　　7*　 　　　　5.485 　 　　　　　2.54　 　
　　　　　8　 　　　　　-10.557　 　　　　0.4　 　　 　　　1.83481 　 　42.72
　　　　　9　 　　　　　18.978　 　　　　　0.25　　 　　　　　　
　　　　10*　 　　　　15.095　 　　　　　1.17　 　 　　　2.14781　 　17.34
　　　　11*　 　　　　-151.918　 　　　D2　 　　　　　　　　　
　　　sto*　 　　　　4.974　 　　　　　1.5　 　　 　　　1.8047　 　 　40.95
　　　　13*　 　　　　-30.002　 　　　　0.57　 　　　　　　　
　　　　14　 　　　　　-25.015　 　　　　0.58 　　 　　　1.90366　 　31.31
　　　　15　　 　　　　3.832　 　　　　　0.12　　 　　　　　　
　　　　16　 　　　　　4.238　 　　　　　1.63　 　 　　　1.497　 　　 　81.61
　　　　17　 　　　　　-6.69　 　　　　　D3　 　　　　　　　　　
　　　　18* 　　　　　81.763 　　　　　　0.4　 　　 　　　1.61881　 　63.85
　　　　19*　 　　　　9.858　 　　　　　D4　　 　　　　　　　　
　　　　20*　 　　　　8.769　 　　　　　1.45 　　 　　　1.5324　 　 　56.06
　　　　21* 　　　　　32.853 　　　　　　D5　　 　　　　　　　　
　　　　22　　 　　　　infinity　 　　　0.3　 　　 　　　1.5168　 　 　64.2
　　　　23　 　　　　　infinity　 　　　0.3　　　　 　　　　　
　　　　24　　 　　　　infinity 　　　　0.5 　　　 　　　1.5168　　 　64.2
　　　　25　　 　　　　infinity　 　　　0.4　 　　　　　　　　
　　　　　　
　　다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 　　　　　　　　　　K 　　　　　　　　　　　　　　　A 　　　　　　　　　　　　　　　B 　　　　　　　　　　　　　　　C 　　　　　　　　　　　　　　　D
　　　　　6 　　　0.000000 　　　9.711457e-004 　　-7.923881e-005 　　　2.796484e-006 　　-3.809095e-008
　　　　　7 　　　0.000000 　　　1.059144e-003 　　-2.875487e-005 　　-7.311896e-007 　　　3.352195e-008
　　　　10 　　　0.000000 　　-4.086927e-004 　　　2.547589e-005 　　-4.057865e-006 　　　0.000000e+000
　　　　11 　　　0.000000 　　-3.673741e-004 　　　1.282748e-005 　　-2.928590e-006 　　　0.000000e+000
　　　　12 　　　0.348000 　　-3.940555e-004 　　-2.366385e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　13 　　　0.000000 　　　1.065006e-003 　　-1.928745e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　18 　　-1.000000 　　　7.066639e-004 　　-4.391808e-006 　　-3.302801e-006 　　　0.000000e+000
　　　　19 　　-0.956000 　　　9.094690e-004 　　-9.301447e-006 　　-1.858964e-006 　　　0.000000e+000
　　　　20 　　　0.000000 　　　1.437126e-004 　　-6.642508e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　21 　　　0.000000 　　　2.346330e-004 　　-1.330906e-005 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　
다음은 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
　가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 0.504 12.3 20.9
D2 15.841 4.858 0.47
D3 1.7 7.117 7.42
D4 5.501 4.588 10.592
D5 2.8 3.535 2.394
　
다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 데이터를 나타낸다.
　 광각단 중간단 망원단
EFL 4.24 18.37 69.88
Fno 3.5 5.1 6.7
ANG 84 19.7 5.2
도 2a 내지 도 2b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 줌렌즈의 광각단 및 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
<제2 실시예>
도 3은 제2 실시예에 따른 줌렌즈를 도시한 것이며, 다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
　　렌즈면 　　　　　R　　　　　　 　　Dn　　　　 　　nd　 　　　　　　vd
　　　Obj 　　　　　　infinity　　　 　infinity　　　　　　　　
　　　　　1　 　　　　　35.176　　　　　　 　　0.84　　　　　 2.001　　　　　　 29.13
　　　　　2　 　　　　　23.246　　　　　　 　　2.64　　　　　 1.497　　　　　　 81.61
　　　　　3　 　　　　　800.194　　　　　 　　0.1　　　　　　　　　　　　
　　　　　4　　 　　　　25.457　　　　　　 　　2.10　　　　　 1.59282　　　　 68.62
　　　　　5　 　　　　　193.37　　　　　　 　　　D1　　　　　　　　　　　　
　　　　　6*　 　　　　80.119　　　　　　 　　0.33　　　　　 1.85066　　　　 40.45
　　　　　7*　 　　　　6.484　 　　　　　　　　2.87　　　　　　　　　　
　　　　　8　　 　　　　-9.323　　　　　　 　　0.44　　　　　 1.83481　　　　 42.72
　　　　　9　　 　　　　22.322　　　　　　 　　0.27　　　　　　　　　　　
　　　　10*　 　　　　17.701　　　　　　 　　1.29　　　　　 2.14781　　　　 17.34
　　　　11*　 　　　　-84.724　　　　　 　　　　D2　　　　　　　　　　　
　　　sto* 　　　　　5.356　 　　　　　　　　1.7 　　　　　　1.8047　　　　 40.95
　　　　13*　　 　　　-26.447　　　　　 　　0.55　　　　　　　　　　　
　　　　14　　 　　　　-24.389　　　　　 　　0.7　　　　　　 1.90366　　　　 31.31
　　　　15　　 　　　　4.112　 　　　　　　　0.13　　　　　　　　　　　
　　　　16　 　　　　　4.554　 　　　　　　　1.76　　　　　　 1.497 　　　　　81.61
　　　　17　　 　　　　-7.947　　　　　　 　　　D3　　　　　　　　　　　　
　　　　18*　　 　　　71.765　　　　　　 　　0.4　　　　　　 1.61881　　　　 63.85
　　　　19*　 　　　　10.188 　　　　　　　　　D4　　　　　　　　　　　
　　　　20*　 　　　　7.718　 　　　　　　　1.64　　　　　　 1.5324　　　　　 56.06
　　　　21*　 　　　　21.471 　　　　　　　　D5　　　　　　　
　　　　22　　 　　　　infinity　　　　 　　0.3　　　　　　 1.5168　　　　　 64.2
　　　　23　 　　　　　infinity　　　　 　　0.5　　　　　　　　　　　　
　　　　24　 　　　　　infinity　　　　 　　0.5　　　　　　 1.5168　　　　　 64.2
　　　　25　 　　　　　infinity　　　　 　　0.4　　　　　　　　　　　　
　
다음은 비구면 렌즈 계수를 나타낸다.
렌즈면 　　　　　　　　　　K 　　　　　　　　　　　　　　　A 　　　　　　　　　　　　　　　B 　　　　　　　　　　　　　　　C 　　　　　　　　　　　　　　　D
　　　　　6 　　　0.000000 　　　1.069292e-003 　　-6.439894e-005 　　　1.560601e-006 　　-1.411063e-008
　　　　　7 　　　0.000000 　　　1.067155e-003 　　-2.112174e-005 　　-1.298413e-006 　　　6.353388e-009
　　　　10 　　　0.000000 　　-3.487927e-004 　　　1.393987e-005 　　-2.055349e-006 　　　0.000000e+000
　　　　11 　　　0.000000 　　-2.383742e-004 　　　3.818440e-006 　　-1.307910e-006 　　　0.000000e+000
　　　　12 　　　0.359354 　　-3.588897e-004 　　-2.167819e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　13 　　　0.000000 　　　7.732125e-004 　　　2.337529e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　18 　　-1.000000 　　　3.457858e-004 　　-3.342788e-005 　　　1.327684e-006 　　　0.000000e+000
　　　　19 　　-0.805350 　　　4.362000e-004 　　-3.875938e-005 　　　2.188348e-006 　　　0.000000e+000
　　　　20 　　　0.000000 　　-2.384953e-004 　　　5.043531e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　21 　　　0.000000 　　-1.365285e-004 　　　5.041007e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　
다음은 제2실시예에서의 주밍시 가변 거리를 나타낸 것이다.
　가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 0.47 13.783 23.475
D2 17.737 5.426 0.5
D3 1.7 8.452 10.025
D4 7.365 5.121 9.937
D5 2.6 3.593 2.794
다음은 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 데이터를 나타낸다.
　 광각단 중간단 망원단
EFL 4.73 20.49 77.96
Fno 3.6 5.1 6.7
ANG 84 19.7 5.2
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 줌렌즈의 광각단, 및 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
<제3 실시예>
도 5는 제3 실시예에 따른 줌렌즈를 도시한 것이며 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.　
렌즈면 　　　　 　　R 　　　 　　Dn　 　　　 　nd　　 　　　　　　　vd
　　　　　Obj 　　　　 　　infinity 　 　　A　　 　　　　　　
　　　　　　　1　 　　　 　　31.253　　 　 　　0.76　 　　　　2.001　 　　　　　29.13
　　　　　　　2　 　　　 　　20.709　 　　 　　2.41 　　　　　1.497 　 　　　　　81.61
　　　　　　　3　 　　　 　　520.081　 　 　　0.1　　 　　　　　　　　　　
　　　　　　　4　 　　　 　　21.689　 　　 　　1.89 　　　　　1.59282　 　　　　68.62
　　　　　　　5　 　　　 　　137.47 　　　 　　B　　 　　　　　　
　　　　　　　6*　 　　 　　34.243 　　　 　　0.3　 　　　　　1.85066 　　　　　40.45
　　　　　　　7*　 　　 　　4.818　　 　　 　　2.61　　　 　　　 　　　　　
　　　　　　　8　　 　　 　　-10.346　　 　　0.4　　 　　　　1.83481　　 　　　42.72
　　　　　　　9　　 　　 　　24.779　 　　 　　0.1　　　 　　　　　　　　　
　　　　　　10　　　 　 　　12.27　　 　　 　　1.49　 　　　　2.10421　 　　　　17.03
　　　　　　11　　 　　 　　111.38　 　　 　　C　 　　　　　　　
　　　　　sto*　 　　 　　5.19　 　　　　 　　1.47 　　　　　1.8047　 　　　　　40.95
　　　　　　13*　 　　 　　-73.049　 　 　　0.5　 　　　　　　　　　　　
　　　　　　14 　　　　 　　-58.024　 　 　　0.4　　 　　　　1.90366　　 　　　31.31
　　　　　　15　 　　　 　　4.263　　 　　 　　0.12　　 　　　　　　　　　
　　　　　　16　 　　　 　　4.74　　 　　　 　　1.91　 　　　　1.497 　　　　　　81.61
　　　　　　17　　 　　 　　-5.833　 　　 　　D　 　　　　　　　
　　　　　　18　 　　　 　　59.038　 　　 　　0.4　 　　　　　1.618 　　　　　　63.39
　　　　　　19　　 　　 　　7.423　 　　　 　　E　　 　　　　　　
　　　　　　20*　　 　 　　10.639　　 　 　　1.43　　 　　　1.5324　　 　　　　56.06
　　　　　　21*　 　　 　　95.891 　　　 　　F　　 　　　　　　
　　　　　　22　 　　　 　　infinity　 　　0.3　　 　　　　1.5168　　 　　　　64.2
　　　　　　23　 　　　 　　infinity 　 　　0.3　　　 　　　　　　　　　
　　　　　　24　　 　　 　　infinity　 　　0.5　　 　　　　1.5168　　 　　　　64.2
　　　　　　25　　 　　 　　infinity 　 　　0.4　　 　　　　　　　　　　
다음은 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
　렌즈면 　　　　　　　　　　K 　　　　　　　　　　　　　　　A 　　　　　　　　　　　　　　　B 　　　　　　　　　　　　　　　C 　　　　　　　　　　　　　　　D
　　　　　6 　　　0.000000 　　　1.598549e-004 　　-1.909432e-005 　　　4.428022e-007 　　-4.709443e-009
　　　　　7 　　　0.000000 　　　2.925046e-004 　　-5.325752e-006 　　　7.206454e-007 　　-6.686832e-008
　　　　12 　　　0.561622 　　-3.665921e-004 　　　8.426521e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　13 　　　0.000000 　　　1.510710e-003 　　　2.729638e-005 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　20 　　　0.000000 　　　5.093712e-005 　　-8.830775e-007 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
　　　　21 　　　0.000000 　　-4.359491e-006 　　-2.775887e-006 　　　0.000000e+000 　　　0.000000e+000
다음은 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
　가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 0.47 12.167 20.8
D2 15.55 4.101 0.47
D3 1.94 6.671 5.875
D4 5.181 3.741 12.17
D5 3.079 3.983 2
　
다음은 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 데이터를 나타낸다.
　 광각단 중간단 망원단
EFL 4.24 18.37 69.9
Fno 3.5 4.9 6.7
ANG 84 21.5 5.21
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 줌렌즈의 광각단, 및 망원단에서의 종방향 구면수차(longitudinal spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다.
다음은, 상기 제1 내지 제3 실시예가 각각 상기 식 1 내지 5를 만족시킴을 보인 것이다.　
　식 제1실시예 제2실시예 제3실시예
식 (1) 2.148 2.148 2.104
식 (2) 16.486 16.482 16.486
식 (3) 81.61 81.61 81.61
식 (4) 1.274 1.397 1.004
식 (5) 2.077 1.855 1.999
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 줌 렌즈는 소형화 및 고배율을 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용하는 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등에 적용될 수 있다.
이미지 센서나 전자　부품의 소형화의 한계로 인해, 줌 렌즈의 소형화가 카메라의 소형화에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 촬영 시에는 렌즈가 일정한 위치로 이동되고 촬영을 하지 않을 때는 카메라의 내부에 수납이 되는 경통의 방식을 침통형 경통이라고 한다. 이러한 침통형 경통을 채용한 촬영 장치에서, 경통의 수납시 가능한 한 각 렌즈군의 간격을 좁혀야 카메라의 두께를 얇게 할 수 있고 휴대성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 고굴절 소재의 렌즈와 다수의 비구면을 채용하여 렌즈 두께를 최소화하고, 광각단과 망원단의 광학 전장을 최소화하여 소형화할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 16배 이상의 줌 배율을 가질 수 있다. 그리고,　플라스틱 렌즈를 적어도 하나 구비하여　저가격화를 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 촬영 렌즈를 구비한 촬영 장치(110)의 일 예를 도시한 것이다. 촬영 장치(110)는 촬영 렌즈(100)와, 상기 촬영 렌즈(100)가 형성하는 광학 상을 수광하여 전기적인 화상 신호로 변환하는 이미지 센서(112)를 포함한다. 상기 촬영 렌즈(100)로는 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 촬영 렌즈들이 채용될 수 있다. 상기 촬영 장치는 상기 이미지 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 7에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라, 모바일용 광학 기기, 스마트폰용 카메라 등에 적용 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 촬영 렌즈를 디지털 카메라, 모바일 등의 촬영 장치에 적용함으로써 소형이고, 고성능으로 촬영이 가능한 촬영 장치를 구현할 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.
G1...제1렌즈군, G2...제2렌즈군
G3...제3렌즈군, G4...제4렌즈군
G5...제5렌즈군

Claims (17)

  1. 물체측으로부터 순서대로 배열된 것으로,
    정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
    부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군;
    정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;
    부의 굴절력을 가지는 제4렌즈군; 및
    정의 굴절력을 가지는 제5렌즈군;을　포함하며,
    광각단에서 망원단으로 주밍 시에 상기 제1 내지 제5 렌즈군이 이동하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 오목한 물체측 면을 가지고, 상기 제4렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제4부렌즈를 포함하고, 상기 제5렌즈군이 볼록한 물체측 면을 가지는 제5 정렌즈를 포함하고,
    다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1≤ L3G/L2G ≤ 2.1
    여기서, L3G는 주밍시 제3렌즈군의 이동 거리를, L2G는 주밍시 제2렌즈군의 이동 거리를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2렌즈군은 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 제2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈가 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    2.0 <　nG6 <2.5 　
    여기서, nG6은 제 2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군의 가장 상측에 있는 렌즈가 비구면 렌즈인 줌 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    16 ≤ft/fw ≤20
    여기서,　ft는 줌 렌즈의 망원단에서의 초점거리를, fw는 줌 렌즈의 광각단에서의 초점거리를 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    70 < G3vd < 96
    여기서,　G3vd는 제3렌즈군의 가장 상측에 있는 정렌즈의 아베수를 나타낸다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군의 제2부렌즈가 양오목 렌즈인 줌 렌즈.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈군이 제6부렌즈, 제7부렌즈 및 제8정렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  8. 제7항에 있어서,
    다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1.0 ≤　G6R1/G6f ≤2.0
    여기서, G6R1은 제8정렌즈의 물체측면의 곡률반경을, G6f는 제8정렌즈의 초점 거리를 나타낸다.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1정렌즈가 비구면 양볼록 렌즈인 줌 렌즈.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4부렌즈는 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식> 50 ≤ 4Gvd ≤ 82
    여기서, 4Gvd는 제4부렌즈의 아베수를 나타낸다.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5정렌즈가 1.55 이하의 굴절률을 가지는 줌 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제5정렌즈가 플라스틱 비구면 렌즈인 줌 렌즈.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    주밍시 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 간격이 증가하고, 상기 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이의 간격이 감소하고, 제3렌즈군과 제4렌즈군 사이의 간격이 증가하며, 제4렌즈군과 제5렌즈군 사이의 간격이 감소하는 줌 렌즈.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5렌즈군이 포커싱을 수행하는 줌 렌즈.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4부렌즈와 제5정렌즈가 메니스커스 형상을 가지는 줌 렌즈.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 줌 렌즈; 및
    상기 줌 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미지 소자;를 포함하는 촬영 장치.
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