KR102454919B1 - 줌 렌즈계 - Google Patents

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KR102454919B1 KR1020160058775A KR20160058775A KR102454919B1 KR 102454919 B1 KR102454919 B1 KR 102454919B1 KR 1020160058775 A KR1020160058775 A KR 1020160058775A KR 20160058775 A KR20160058775 A KR 20160058775A KR 102454919 B1 KR102454919 B1 KR 102454919B1
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lens system
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오남훈
이상혁
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 물체측으로부터 상면측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 포함하며, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 주밍을 수행하고, 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계를 제공한다.
< 식 >
Figure 112016045846334-pat00018

여기서, ft는 망원단에서의 초점거리, fw는 광각단에서의 초점거리, fno_w는 광각단에서의 F수(F-number)를 나타낸다.

Description

줌 렌즈계{Zoom lens system}
본 발명은 줌 렌즈계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4군 줌 렌즈계에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라(digital camera), 비디오 카메라(video camera) 및 감시용 카메라와 같은 촬상 장치의 소형화에 대한 요구가 증가하고 있다.
반면, 촬상 장치에 포함된 CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등과 같은 촬상 소자의 고화소화를 위해서는, 촬상 소자의 면적이 크고 촬상 소자에 포함된 화소들이 수가 많을수록 유리하다. 이에 따라 촬상 소자에 광을 결상하는 광학계의 크기 또한 커지며 촬상 소자의 전 영역에 걸쳐 결상되는 광의 수차를 최소화하여야 하는 문제가 발생한다.
따라서, 작은 크기의 촬상 장치에 장착이 가능하면서 촬상 소자의 전 영역에 걸쳐 수차가 작은 광을 결상시킬 수 있는 고성능의 줌 렌즈계에 대한 요구가 증가되고 있다.
한국 공개특허 제2011-0074645호 (2011.07.01)
본 발명의 일 실시예는, 고배율을 갖으면서 가시광선 영역 내지 근적외선 영역까지 색수차가 양호하게 보정되어 주간뿐만 아니라 야간에도 고해상도로 촬영이 가능한 4군의 줌 렌즈계를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물체측으로부터 상면측으로 순서대로, 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군, 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 포함하며, 상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 주밍을 수행하고, 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계를 제공한다.
< 식 >
Figure 112016045846334-pat00001
여기서, ft는 망원단에서의 초점거리, fw는 광각단에서의 초점거리, fno_w는 광각단에서의 F수(F-number)를 나타낸다.
상기 제3 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배치된 정렌즈 및 부렌즈를 포함하며, 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
< 식 >
Vd31 - Vd32 > 55
여기서, Vd31는 상기 정렌즈의 아베수, Vd32은 상기 부렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기 Vd31은 80보다 크며, 상기 Vd32는 25보다 작을 수 있다.
상기 줌 렌즈계는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
< 식 >
Figure 112016045846334-pat00002
여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
상기 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배치된 부렌즈, 부렌즈 및 정렌즈를 포함하고, 상기 상면측에 배치된 상기 정렌즈는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
< 식 >
Nd21 > 1.8
여기서, Nd21은 상기 제2 렌즈군의 가장 물체측에 배치된 상기 부렌즈의 굴절률을 나타낸다.
상기 제4 렌즈군은 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배치된 정렌즈 및 부렌즈를 포함하며, 상기 정렌즈는 적어도 한 면의 비구면을 포함하며 상기 부렌즈는 하기의 조건식을 만족할 수 있다.
< 식 >
Nd42 > 1.9
여기서, Nd42는 상기 부렌즈의 굴절률을 나타낸다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고배율을 갖으면서 가시광선 영역 내지 근적외선 영역까지 색수차가 양호하게 보정되어 주간뿐만 아니라 야간에도 고해상도로 촬영이 가능한 4군의 줌 렌즈계를 제공할 수 있다.
또한, 중심부뿐 아니라 주변부까지 수차가 양호하게 보정된 줌 렌즈계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1, 도 4 및 도 7은 각각 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계의 광학적 배치도이다.
도 1, 도 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는 물체(O)측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배치된 정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군(G1), 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(G2), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군(G3) 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군(G4)을 포함한다. 제2 렌즈군(G2)과 제3 렌즈군(G3) 사이에는 조리개(ST)가 배치되며, 제4 렌즈군(G4)과 상면(IP)의 사이에는 광학 블록(B1, B2)이 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 줌 렌즈계는 가시광 영역부터 근적외광 영역까지 색수차가 양호하게 보정된 줌 렌즈계일 수 있으며, 이를 통해 주간뿐만 아니라 야간에서 사용되는 감시 카메라 등의 촬상 장치에 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광학 블록(B1, B2)은 근적외선 차단 필터(B1) 및 커버 글라스(B2)일 수 있으며 근적외선 차단 필터(B1)는 제어부(미도시)에 의해 온/오프될 수 있다. 예컨대, 적외선 차단 필터(B1)는 주간에는 가시광선을 이용하여 촬영을 수행하므로 제4 렌즈군과 상면(IP) 사이의 입사되는 광의 경로 상에 배치될 수 있으며, 야간에는 근적외선을 이용하여 촬영을 수행하므로 입사되는 광의 경로 외측에 배치될 수 있다.
상기 줌 렌즈계는, 제2 렌즈군(G2) 및 제4 렌즈군(G4)을 광축 방향으로 이동시킴으로써 주밍(zooming)을 수행할 수 있으며, 제1 렌즈군(G1) 및 제3 렌즈군(G3)은 위치가 고정된 렌즈군일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는, 하기의 <수학식 1>을 만족할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112016045846334-pat00003
여기서, ft는 망원단에서의 초점거리, fw는 광각단에서의 초점거리, fno_w는 광각단에서의 F-수(F-number)를 나타낸다.
수학식 1은 줌 렌즈계의 배율와 F-수의 비율의 적절한 범위를 정의한 것으로, 상기 범위 내에서 줌 렌즈계는 고배율 및 소형화를 동시에 구현할 수 있다. F-수는 줌 렌즈계 전체의 직경을 결정하는 렌즈, 예컨대 제1 렌즈군(G1)의 가장 물체(O)측에 배치된 제1 렌즈(L11)의 직경에 따라 달라지며, F-수가 작을수록 줌 렌즈계의 크기가 커질 수 있다.
즉, 수학식 1의 상한치 이상에서, 10배 이상의 고배율을 갖으면서 F-수가 1.6 이하의 값을 갖는 밝은 줌 렌즈계를 구현할 수 있으나 줌 렌즈계의 크기가 커져 소형화가 어렵다. 또한 수학식 1의 하한치 이하에서, 10배 이상의 고배율 구현이 어렵거나 F-수가 2.5 이상으로 밝은 줌 렌즈계를 구현하기 어렵다.
본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는, 하기의 <수학식 2>를 만족할 수 있다.
<수학식 2>
TTL < 80 mm
여기서, TTL은 줌 렌즈계의 전장 길이를 나타내며, 구체적으로 제1 렌즈군(G1)의 가장 물체(O)측에 배치된 제1 렌즈(L11)의 물체(O)측 면으로부터 상면(IP)까지의 거리를 의미한다.
넓은 영역에 걸쳐 수차를 양호하게 보정하기 위해, 줌 렌즈계에 포함된 렌즈들의 매수 및/또는 전장길이가 길어질 수 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는 렌즈군들 각각에 배치된 렌즈들의 구성을 최적화함으로써 10배 이상의 고배율을 구현하면서 전장길이가 80 mm 이하가 되도록 하여 소형화를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는, 하기의 <수학식 3>을 만족할 수 있다.
<수학식 3>
Figure 112016045846334-pat00004
여기서, f2는 제2 렌즈군(G2)의 초점거리를 나타낸다.
4개의 렌즈군 중 유일하게 부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(G2)은 배율에 큰 영향을 미치며, 수학식 3은 망원단에서의 초점거리와 제2 렌즈군(G2)의 초점거리의 비율의 적절한 범위를 정의한 것이다. 수학식 3의 상한치 이상에서는 제2 렌즈군(G2)의 초점거리에 비하여 망원단의 초점거리가 커지며 따라서 줌 렌즈계의 직경이 커진다. 수학식 3의 하한치 이하에서는 제2 렌즈군(G2)의 부의 굴절력이 작아져 고배율 구현을 위한 이동량이 증가하므로 전장길이가 길어져 소형화 구현이 어렵다. 즉, <수학식 3>의 범위는 줌 렌즈계의 소형화를 위한 제2 렌즈군(G2)의 초점거리와 광각단에서의 초점거리의 최적의 범위를 나타낸다.
상기 제1 렌즈군(G1)은 4매의 렌즈를 포함할 수 있으며 고정군일 수 있다. 상기 제1 렌즈군(G1)은 물체(O)측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배치된, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈(L11), 정의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L12), 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L13) 및 정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L14)로 구성될 수 있다. 상기 제1 렌즈(L11)와 제2 렌즈(L12)는 접합 렌즈를 구성할 수 있으며, 상기 접합 렌즈는 제1 렌즈군(G1)의 가장 물체측에 위치하여 망원단에서의 색수차 보정에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계는, 하기의 <수학식 4>를 만족할 수 있다.
<수학식 4>
Vd12 > 90, Vd13 > 90
여기서, Vd12는 제2 렌즈(L12)의 아베수, Vd13은 제3 렌즈(L13)의 아베수를 나타낸다. 이하에 기재된 굴절률 및 아베수는 모두 파장이 약 587.56 nm인 d선에서의 굴절률 및 아베수를 의미한다.
상기 제2 렌즈(L12) 및 제3 렌즈(L13)의 아베수를 90보다 크게 함으로써, 망원단에서 가시광 및 근적외선 영역의 색수차를 보정할 수 있다. 즉, Vd12 및 Vd13이 90 이하인 경우 10배 이상의 고배율을 갖는 줌 렌즈계에서 망원단에서의 색수차 보정이 어려울 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2 렌즈(L12) 및 제3 렌즈(L13)의 아베수는 95 이상일 수 있다.
상기 제2 렌즈군(G2)은 3매 또는 4매의 렌즈를 포함할 수 있으며, 주밍시 이동하는 이동군일 수 있다. 상기 제2 렌즈군(G2)은 물체(O)측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배치된, 부의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(L21), 부의 굴절력을 갖는 제6 렌즈(L22) 및 정의 굴절력을 갖는 제7 렌즈(L23)로 구성되며, 하기의 <수학식 5>를 만족할 수 있다.
<수학식 5>
Nd21 > 1.8
여기서, Nd21는 제5 렌즈(L2)의 굴절률을 나타낸다.
제2 렌즈군(G2)의 가장 물체측에 배치된 제5 렌즈(L2)는 물체측으로 볼록한 매니스커스 형태이며, 제2 렌즈군(G2)은 전체 렌즈군들 중 유일하게 부의 굴절력을 갖으며 나머지 3개의 렌즈군(G1, G3, G4)의 굴절력을 고려하여 충분한 굴절력이 확보되어야 한다. 그러나, 제5 렌즈(L2)의 굴절률이 1.8 이하인 경우 굴절력 확보가 어려워 제2 렌즈군(G2)을 구성하는 렌즈들의 매수가 증가하며, 따라서 줌 렌즈계의 소형화가 어려울 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제5 렌즈(L2)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있으며, 예컨대 제5 렌즈(L2)의 양면이 비구면일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제7 렌즈(L23)는 정렌즈(L231)와 부렌즈(L232)의 2매 렌즈가 접합된 접합 렌즈일 수 있으며, 상기 접합 렌즈에 포함된 부렌즈(L232)는 하기의 <수학식 6>을 만족할 수 있다.
<수학식 6>
Nd232 > 85, Vd232 < 42
여기서, Nd232 및 Vd232는 각각 접합 렌즈로 구성된 제7 렌즈(L23)에 포함된 부렌즈(L232)의 굴절률 및 아베수를 나타낸다.
상기 제7 렌즈(L23)를 접합 렌즈로 구성하고, 제2 렌즈군(G2)의 가장 상면(IP) 측에 배치된 부렌즈(L232)의 굴절률 및 아베수가 상기 수학식 6을 만족하도록 구성함으로써 전장길이를 크게 증가시키기 않으면서 가시광 및 근적외선 영역에서 색수차를 용이하게 보정할 수 있다.
상기 제3 렌즈군(G3)은 2매의 렌즈만으로 구성되며 고정군일 수 있다. 상기 제3 렌즈군(G3)은 물체(O)측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배치된, 정의 굴절력을 갖는 제8 렌즈(L31) 및 부의 굴절력을 갖는 제9 렌즈(L32)로 구성되며, 상기 제8 렌즈(L31)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다. 예컨대, 제8 렌즈(L31)는 한면이 비구면(실시예 2)이거나 양면이 비구면(실시예 1, 3)일 수 있다. 상기 제8 렌즈(L31)가 비구면을 포함하도록 구성함으로써 가시광 및 근적외선 영역에서 주변부의 구면수차를 보정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제8 렌즈(L31) 및 제9 렌즈(L32)는 하기의 <수학식 7>을 만족할 수 있다.
<수학식 7>
Vd31 - Vd32 > 55
여기서, Vd31는 제8 렌즈(L31)의 아베수, Vd32은 제9 렌즈(L32)의 아베수를 나타낸다. 예컨대, Vd31은 80보다 크며 Vd32는 25보다 작을 수 있다.
조리개(ST)의 후방에 배치된 제3 렌즈군(G3)은 광각단에서의 색수차 및 색수차 이외의 수차에 가장 큰 영향을 미치며, 수학식 7은 근적외선 영역과 가시광 영역의 색수차를 모두 보정하기 위한 제3 렌즈군(G3)에 포함된 제8 렌즈(L31)와 제9 렌즈(L32)의 아베수의 배분을 정의한 것이다.
상기 수학식 7이 하한치 이상의 값을 갖는 경우 근적외선 영역에서 색수차가 발생하게 되며, 근적외선 영역에서의 색수차를 감소시키기 위해 제3 렌즈군(G3)이 3매 이상의 렌즈를 포함할 수밖에 없다. 즉, 수학식 7은 2매의 렌즈만으로 근적외선 영역에서의 색수차를 감소시키기 위한 적절한 범위를 나타낸 것이다.
상기 제4 렌즈군(G4)은 2매의 렌즈를 포함하며 주밍 시 이동하는 이동군일 수 있다. 상기 제4 렌즈군(G4)은 물체(O)측으로부터 상면(IP)측으로 순서대로 배치된, 정의 굴절력을 갖는 제10 렌즈(L41) 및 부의 굴절력을 갖는 제11 렌즈(L42)로 구성되며, 제10 렌즈(L41)는 적어도 하나의 비구면을 포함할 수 있다. 예컨대, 제10 렌즈(L41)은 양면이 비구면일 수 있다.
상기 제11 렌즈(L42)는 하기의 <수학식 8>을 만족할 수 있다.
<수학식 8>
Nd42 > 1.9
여기서, Nd42는 제11 렌즈(L42)의 굴절률을 나타낸다.
상기 제4 렌즈군(G4)이 적어도 하나의 비구면을 포함하는 렌즈를 포함하도록 구성함으로써 렌즈의 매수를 최소화하면서 수차를 용이하게 보정할 수 있다. 또, 제11 렌즈(L42)의 굴절률이 수학식 8의 하한치 이하인 경우, 제11 렌즈(L42)의 곡률이 증가하여 구면 수차를 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 하한치 이하에서는 망원단에서 수차 보정이 어려울 수 있다.
상술한 구성에 의해, 고배율을 갖으면서 가시광선 영역 내지 근적외선 영역까지 색수차가 양호하게 보정되어 주간뿐만 아니라 야간에도 고해상도로 촬영이 가능한 4군의 줌 렌즈계를 구현할 수 있다. 또한, 중심부뿐 아니라 주변부까지 수차가 양호하게 보정된 줌 렌즈계를 구현할 수 있다.
이하에서는 [표 1] 내지 [표 10]을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 설명한다.
설계 데이터에서, f는 초점거리[mm], Fno는 F 넘버를 나타내며, R은 각 렌즈면의 곡률 반경[mm](단, R의 값이 infinity가 되는 면은 그 면이 평면임을 나타낸다.), Dn는 광축 상에서 렌즈면과 렌즈면 사이의 거리[mm]로써 렌즈의 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 거리를 나타낸다. Nd는 d선에서의 각 렌즈의 굴절률을, vd는 d선에서의 각 렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 포함된 비구면(ASP)의 정의는 다음과 같다.
Figure 112016045846334-pat00005
본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계에 포함된 비구면 형상은, 광축 방향을 z축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 h축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정(positive)으로 하여 상기 정의식으로 나타낼 수 있다. 여기서, z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, h는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉상수(conic constant)를, A, B, C 및 D는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(1/R)를 나타낸다.
<제1 실시예>
[표 1]은 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다. 면번호 Si는 제1 렌즈(L11)의 물체측 면을 1번째 면(S1)으로 하고, 상측 방향을 따라 면 번호가 증가되도록 부호를 붙인 i번째의 면을 나타낸다.
Figure 112016045846334-pat00006
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다, [표 2]는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계에 포함된 비구면의 비구면 계수를 나타낸다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수)이라는 표기는 ×10-m을 의미한다.
Figure 112016045846334-pat00007
[표 3]은 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 초점거리(f), f넘버(Fno) 및 가변 거리를 각각 광각단 및 망원단에 대하여 나타낸 것이다.
Figure 112016045846334-pat00008
도 2는 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
종방향 구면수차(Longitudinal spherical aberration) 및 횡방향 수차는 852.11 nm, 656.28 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm 및 435.84 nm의 파장을 갖는 빛에 대하여 도시되었으며, 비점수차(Astigmatism)와 왜곡(Distortion)은 587.56 nm(d선) 파장을 갖는 빛에 대하여 도시된 것이다. 비점수차에서 점선은 자오면(T; tangential surface)에서의 비점 수차를, 실선은 구결면(S; sagittal surface)에서의 비점 수차를 나타낸다.
도 2에 도시된 종방향 구면수차 및 도 3에 도시된 횡방향 수차를 참고하면, 가시광선 및 근적외광 영역에 걸쳐 수차가 양호가 보정되었음을 확인할 수 있으며, 특히 근적외광에 해당하는 852.11 nm 및 가시광선의 기준 파장에 해당하는 587.56 nm에서의 수차가 거의 전 높이(field height)에 걸쳐 20 μm 이하의 값을 갖음을 확인할 수 있다.
<제2 실시예>
[표 4]는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
Figure 112016045846334-pat00009
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다, [표 5]는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계에 포함된 비구면의 비구면 계수를 나타낸다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수)이라는 표기는 ×10-m을 의미한다.
Figure 112016045846334-pat00010
[표 6]은 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 초점거리(f), f넘버(Fno) 및 가변 거리를 각각 광각단 및 망원단에 대하여 나타낸 것이다.
Figure 112016045846334-pat00011
도 5는 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이고, 도 6은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
종방향 구면수차(Longitudinal spherical aberration) 및 횡방향 수차는 852.11 nm, 656.28 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm 및 435.84 nm의 파장을 갖는 빛에 대하여 도시되었으며, 비점수차(Astigmatism)와 왜곡(Distortion)은 587.56 nm(d선) 파장을 갖는 빛에 대하여 도시된 것이다. 비점수차에서 점선은 자오면(T; tangential surface)에서의 비점 수차를, 실선은 구결면(S; sagittal surface)에서의 비점 수차를 나타낸다.
도 5에 도시된 종방향 구면수차 및 도 6에 도시된 횡방향 수차를 참고하면, 가시광선 및 근적외광 영역에 걸쳐 수차가 양호가 보정되었음을 확인할 수 있으며, 특히 근적외광에 해당하는 852.11 nm 및 가시광선의 기준 파장에 해당하는 587.56 nm에서의 수차가 거의 전 높이(field height)에 걸쳐 20 μm 이하의 값을 갖음을 확인할 수 있다.
<제3 실시예>
[표 7]는 도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 설계 데이터를 나타낸다.
Figure 112016045846334-pat00012
상기 표에서 *은 비구면을 나타낸다, [표 8]은 도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계에 포함된 비구면의 비구면 계수를 나타낸다. 비구면 계수의 수치에서 E-m(m은 정수)이라는 표기는 ×10-m을 의미한다.
Figure 112016045846334-pat00013
[표 9]는 도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 초점거리(f), f넘버(Fno) 및 가변 거리를 각각 광각단 및 망원단에 대하여 나타낸 것이다.
Figure 112016045846334-pat00014
도 8은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이고, 도 9는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈계의 광각단에서의 횡방향 수차를 나타낸 수차도이다.
종방향 구면수차(Longitudinal spherical aberration) 및 횡방향 수차는 852.11 nm, 656.28 nm, 587.56 nm, 546.07 nm, 486.13 nm 및 435.84 nm의 파장을 갖는 빛에 대하여 도시되었으며, 비점수차(Astigmatism)와 왜곡(Distortion)은 587.56 nm(d선) 파장을 갖는 빛에 대하여 도시된 것이다. 비점수차에서 점선은 자오면(T; tangential surface)에서의 비점 수차를, 실선은 구결면(S; sagittal surface)에서의 비점 수차를 나타낸다.
도 8에 도시된 종방향 구면수차 및 도 9에 도시된 횡방향 수차를 참고하면, 가시광선 및 근적외광 영역에 걸쳐 수차가 양호가 보정되었음을 확인할 수 있으며, 특히 근적외광에 해당하는 852.11 nm 및 가시광선의 기준 파장에 해당하는 587.56 nm에서의 수차가 거의 전 높이(field height)에 걸쳐 20 μm 이하의 값을 갖음을 확인할 수 있다.
다음의 [표 10]은 본 발명의 실시예들에 따른 줌 렌즈계가 <수학식 1> 내지 <수학식 3> 및 <수학식 7>을 만족함을 나타낸다.
Figure 112016045846334-pat00015
본 발명의 실시예들은, 고배율을 갖으면서 가시광선 영역 내지 근적외선 영역까지 색수차가 양호하게 보정되어 주간뿐만 아니라 야간에도 고해상도로 촬영이 가능한 4군의 줌 렌즈계를 제공할 수 있다.
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
L11: 제1 렌즈 L12: 제2 렌즈
L13: 제3 렌즈 L24: 제4 렌즈
L21: 제5 렌즈 L22: 제6 렌즈
L23: 제7 렌즈 L31: 제8 렌즈
L32: 제9 렌즈 L41: 제10 렌즈
L42: 제11 렌즈 ST: 조리개
B1, B2: 광학 블록

Claims (6)

  1. 물체측으로부터 상면측으로 순서대로,
    정의 굴절력을 갖는 제1 렌즈군;
    부의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군;
    정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군; 및
    정의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군;을 포함하며,
    상기 제2 렌즈군 및 상기 제4 렌즈군을 광축 방향으로 이동시킴으로써 주밍을 수행하고, 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계.
    < 식 >
    Figure 112016045846334-pat00016

    여기서, ft는 망원단에서의 초점거리, fw는 광각단에서의 초점거리, fno_w는 광각단에서의 F수(F-number)를 나타낸다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배치된 정렌즈 및 부렌즈를 포함하며, 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계.
    < 식 >
    Vd31 - Vd32 > 55
    여기서, Vd31는 상기 정렌즈의 아베수, Vd32은 상기 부렌즈의 아베수를 나타낸다.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 Vd31은 80보다 크며, 상기 Vd32는 25보다 작은, 줌 렌즈계.
  4. 제1 항에 있어서,
    하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계.
    < 식 >
    Figure 112016045846334-pat00017

    여기서, f2는 상기 제2 렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군은 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배치된 부렌즈, 부렌즈 및 정렌즈를 포함하고, 상기 상면측에 배치된 상기 정렌즈는 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계.
    < 식 >
    Nd21 > 1.8
    여기서, Nd21은 상기 제2 렌즈군의 가장 물체측에 배치된 상기 부렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 렌즈군은 물체측으로부터 상면측으로 순서대로 배치된 정렌즈 및 부렌즈를 포함하며, 상기 정렌즈는 적어도 한 면의 비구면을 포함하며 상기 부렌즈는 하기의 조건식을 만족하는, 줌 렌즈계.
    < 식 >
    Nd42 > 1.9
    여기서, Nd42는 상기 부렌즈의 굴절률을 나타낸다.
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