KR19990053707A - Telephoto Lens Using Kenoform Element - Google Patents
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Abstract
이 발명은 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈에 관한 것으로서, 물체측으로부터, 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈를 포함하여 구성되고, 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 전군 렌즈와, 부의 굴절력을 가진 후군 렌즈를 포함하여 이루어지며, 저분산 소재를 가진 렌즈를 대신해서 키노폼 엘러먼트를 이용한 일반 렌즈를 사용하여 망원 렌즈를 구성함으로써, 저분산 소재를 가진 렌즈를 사용할 때보다 현저히 가격이 저렴해지고, 해상도가 향상되며, 저분산 소재를 사용해야 하는 제약이 따르지 않으며, 활용 범위가 광범위한 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a telephoto lens using a kinoform element, comprising a lens using a kinoform element from an object side, including a front lens group having a positive refractive power as a whole, and a rear lens group having a negative refractive power. By constructing a telephoto lens using a general lens using a kinofoam element instead of a lens having a low dispersion material, the price is significantly lower than that of a lens having a low dispersion material, and the resolution is improved. There are no restrictions on the use of low-dispersion materials, and the range of applications is broad.
Description
이 발명은 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 한 면에 에이치오이(HOE:Holograpic Optical Element)의 일종인 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈를 사용하여 대구경 망원렌즈 또는 적외선 광학계의 구면 렌즈와 동일한 효과를 낼 수 있도록 한 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a telephoto lens using a kinoform element. More specifically, a large-diameter telephoto lens or an infrared ray is used by using a lens using a kinoform element, which is a type of HOG (Holograpic Optical Element) on one surface. The present invention relates to a telephoto lens optical system using a kinoform element capable of producing the same effect as a spherical lens of an optical system.
일반적으로 망원렌즈는 필름면에서 렌즈 앞부분까지의 길이를 초점거리에 비해 짧도록 한 망원렌즈 타입으로 설계한 렌즈를 말하나 사진 촬영에 사용되는 초점거리가 긴 렌즈의 대부분이 망원렌즈 타입의 설계이므로 이와는 다른 설계인 장초점 타입이나 미러(mirror)렌즈 등의 초점거리가 긴 렌즈를 말하기도 한다.In general, a telephoto lens is a lens designed with a telephoto lens whose length from the film surface to the front of the lens is shorter than a focal length. However, since most of the long focal length lenses used for photographing are designed with a telephoto lens type. Other designs, such as long focal length or mirror lenses, may be referred to as long focal length lenses.
첨부한 도 1은 상기 망원렌즈의 일예이다.1 is an example of the telephoto lens.
도 1은 저분산 소재를 가진 렌즈가 2매 사용되었으나, 저분산 소재를 가진 렌즈의 매수는 다양하게 변화시켜 망원렌즈를 구성할 수 있다.In FIG. 1, two lenses having a low dispersion material are used, but the number of lenses having a low dispersion material may be varied to configure a telephoto lens.
도 1에 도시된 망원렌즈는 초점거리가 300mm, 렌즈밝기가 F4.0이다. 그리고, 상기 망원렌즈를 구성하는 렌즈의 매수는 7매이고, 전장은 243mm이다.The telephoto lens shown in FIG. 1 has a focal length of 300 mm and a lens brightness of F4.0. The number of lenses constituting the telephoto lens is 7, and the total length is 243 mm.
그리고, 상기에서 망원렌즈의 빗금친 2매의 렌즈는 굴절률이 1.497이고, 분산이 81.6인 값을 가진다.In addition, the two hatched lenses of the telephoto lens have a refractive index of 1.497 and a dispersion of 81.6.
상기와 같은 구성을 가진 망원렌즈는 상기의 빗금친 2매의 렌즈에 의해 초점거리가 길어지게 되어 망원렌즈로서의 역할을 할 수 있다.The telephoto lens having the above configuration has a long focal length by the two hatched lenses, and thus may serve as a telephoto lens.
그러나, 상기 빗금친 2매의 렌즈는 외경이 큰 저분산 소재를 사용해야 한다. 상기 빗금친 2매의 렌즈를 저 분산 소재로 사용하는 이유는 상기 저분산 소재의 렌즈가 색수차를 제거하는데 탁월한 효과가 있기 때문이다.However, the two hatched lenses should use a low dispersion material having a large outer diameter. The reason why the two hatched lenses are used as a low dispersion material is that the low dispersion material lens has an excellent effect of removing chromatic aberration.
색수차제거는 해상도와 관련이 있기 때문에 저분산 소재를 사용하느냐 마느냐는 성능에 중요한 요소가 된다.Since chromatic aberration is related to resolution, the use of low dispersion materials is an important factor in performance.
또한 고급 망원렌즈의 경우, 렌즈 외경이 크기 때문에 저분산 소재를 사용하여야 하나 저분산 소재를 가진 렌즈는 가격이 비싸 원가의 부담이 가중되는 문제점이 발생한다.In addition, in the case of a high-quality telephoto lens, a low dispersion material should be used because the lens outer diameter is large, but a lens having a low dispersion material has a high cost, resulting in a high cost burden.
따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저분산 렌즈를 가진 렌즈 대신에 키노폼 엘러먼트를 이용한 일반 소재를 가진 렌즈를 사용할 수 있도록 한 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈를 제공한다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems, and to provide a telephoto lens using a kinofoam element that can use a lens having a common material using a kinoform element instead of a lens having a low dispersion lens.
도 1은 종래의 망원렌즈 광학계의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a conventional telephoto lens optical system,
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 구성도이고,2 is a configuration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention,
도 3의 (a)와 (b)는 이 발명의 실시예에 적용한 HOE 기술을 설명하기 위한 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈의 상태도이고,3 (a) and 3 (b) are state diagrams of a lens using a kinoform element for explaining the HOE technology applied to the embodiment of the present invention.
도 4의 (a)와 (b)는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈에 사용된 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈의 중심 부분과 가장자리 부분의 상태도이고,4 (a) and 4 (b) are state diagrams of a center portion and an edge portion of a lens using a kinoform element used for a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention.
도 5는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 구면 수차도이고,5 is a spherical aberration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention,
도 6은 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 비점 수차도이고,6 is an astigmatism diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention,
도 7은 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 왜곡 수차도이다.7 is a distortion aberration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 이 발명은The present invention as a means for solving the above technical problem
물체측으로부터, 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈를 포함하여 구성되고, 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 전군 렌즈와;An all-group lens including a lens using a kinofoam element from the object side and having positive refractive power as a whole;
부의 굴절력을 가진 후군 렌즈를 포함하여 이루어지며, 다음의 수학식을 만족한다.It includes a rear lens group having negative refractive power, and satisfies the following equation.
상기 수학식에 있어서, vd1: 물체측으로부터 첫 번째 렌즈에 대한 아베수In the above equation, vd1: Abbe's number for the first lens from the object side
f: 전체 렌즈 초점거리f: total lens focal length
f1: 전군에 대한 초점거리이다.f1: Focal length for all forces.
상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.By the above-described configuration, a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 구성은 물체측으로부터, 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈를 포함하여 구성되고, 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 전군 렌즈(1)와;As shown in FIG. 2, the telephoto lens using the kinoform element according to the embodiment of the present invention includes a lens using the kinoform element from the object side, and has an overall group having positive refractive power. A lens 1;
전체적으로 부의 굴절력을 가지며, 부의 굴절력을 가진 제1 렌즈군(21)과 정의 굴절력을 가진 제2 렌즈군(22)으로 구성된 후군 렌즈(2)를 포함하여 이루어진다.The rear lens group 2 includes a first lens group 21 having a negative refractive power as a whole, and a second group of lenses 2 composed of a second lens group 22 having a positive refractive power.
상기 전군 렌즈(1)는 물체측으로부터 상측면에 키노폼 엘러먼트가 적용되어 있고 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈(11)와, 정의 굴절력을 가진 제2 렌즈(12)와, 상기 제2 렌즈(12)와 접합하여 있고 부의 굴절력을 가진 제3 렌즈(13)를 포함하여 이루어진다.The front lens group 1 includes a first lens 11 having a positive refractive power, a second lens 12 having a positive refractive power, and a second lens 12 having a positive refractive power applied to an image side from an object side. And a third lens 13 bonded to 12 and having negative refractive power.
그리고, 상기 후군 렌즈(2)의 제1 렌즈군(21)은 부의 굴절력을 가진 제4 렌즈(211)와 정의 굴절력을 가진 제5 렌즈(212)를 포함하여 이루어지고, 상기 후군 렌즈(22)의 제2 렌즈군(22)은 부의 굴절력을 가진 제6 렌즈(221)와 정의 굴절력을 가진 제7 렌즈(222)와 상기 제7 렌즈(222)를 통과한 광을 필터링하는 필터(223)를 포함하여 이루어진다.The first lens group 21 of the rear lens group 2 includes a fourth lens 211 having negative refractive power and a fifth lens 212 having positive refractive power, and the rear lens 22. The second lens group 22 may include a sixth lens 221 having negative refractive power, a seventh lens 222 having positive refractive power, and a filter 223 for filtering light passing through the seventh lens 222. It is made to include.
도 3의 (a)와 (b)는 이 발명의 실시예에 적용한 HOE 기술을 설명하기 위한 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈의 상태도이다.3 (a) and 3 (b) are state diagrams of a lens using a kinoform element for explaining the HOE technique applied to the embodiment of the present invention.
즉, 첨부한 도 3의 (a)와 (b)에 도시되어 있는 렌즈는 HOE를 적용한 프레넬(fresnel) 렌즈이며, (a)는 상기 프레넬 렌즈의 측면도이고, (b)는 상기 프레넬 렌즈의 정면도이다.That is, the lenses shown in (a) and (b) of FIG. 3 are Fresnel lenses to which HOE is applied, (a) is a side view of the Fresnel lens, and (b) is the Fresnel lens. Front view of the lens.
도 3의 (a),(b)에 도시되어 있듯이, (a)는 렌즈의 일측면에 상기 렌즈의 중심을 대칭으로 하는 다수개의 톱니형의 홈이 형성되어 있고, (b)는 상기 렌즈의 중심을 중심으로 다수개의 동심원의 홈이 형성되어 있다. 상기와 같이 형성된 다수개의 동심원의 홈에 의해 빛이 회절하게 되며, 상기 다수개의 동심원의 홈과 같은 키노폼 엘러먼트를 도 2에 도시된 첫 번째 렌즈의 눈측면에 적용한다.As shown in (a) and (b) of FIG. 3, (a) is provided with a plurality of tooth-shaped grooves symmetrically centered on one side of the lens, and (b) A plurality of concentric grooves are formed around the center. Light is diffracted by the grooves of the plurality of concentric circles formed as described above, and a kinoform element such as the grooves of the plurality of concentric circles is applied to the eye side of the first lens shown in FIG. 2.
도 4의 (a)와 (b)는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈에 사용된 키노폼 엘러먼트를 이용한 렌즈의 중심 부분과 가장자리 부분의 상태도이다.4 (a) and 4 (b) are state diagrams of a center portion and an edge portion of a lens using a kinoform element used in a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention.
즉, 첨부한 도 4는 도 2에 도시된 물체측으로부터 첫 번째 렌즈의 눈측면에 적용된 키노폼 엘러먼트의 폭 즉, 동심원의 간격을 나타내는 상태도이다.That is, FIG. 4 is a state diagram showing the width of the kinoform element applied to the eye side of the first lens from the object side shown in FIG.
도 4의 (a)와 (b)에 도시되어 있듯이, 키노폼 엘러먼트의 폭은 렌즈의 중심부분에서 가장자리로 갈수록 좁아진다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the width of the kinoform element becomes narrower from the center portion of the lens toward the edge.
도 5는 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 구면 수차도이고,5 is a spherical aberration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention,
도 6은 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 비점 수차도이고,6 is an astigmatism diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention,
도 7은 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈의 왜곡 수차도이다.7 is a distortion aberration diagram of a telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1 ∼ 도 7을 참조로 하여 이 발명의 실시예에 따른 키노폼 엘러먼트를 이용한 망원렌즈를 설명한다.A telephoto lens using a kinoform element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached FIGS. 1 to 7.
피사체에 의해 반사된 광은 전군(1)의 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈(11)로 입사된다.The light reflected by the subject is incident on the first lens 11 having the positive refractive power of the entire group 1.
상기 제1 렌즈(11)에 입사된 광은 물체측면에서 굴절하고, 굴절한 광은 눈측면에서 회절한다. 상기 제1 렌즈(11)는 정의 굴절력을 가지며, 눈측면에 키노폼 엘러먼트가 적용되어 있다.Light incident on the first lens 11 is refracted at the object side, and the refracted light is diffracted at the eye side. The first lens 11 has a positive refractive power, and a kinoform element is applied to the eye side.
상기 눈측면이 키노폼 에러먼트가 적용된 상기 제1 렌즈(11)는 저분산 소재와 동일한 효과를 냄으로써 긴 초점거리를 가진다. 상기 제1 렌즈(11)의 눈측면에서 회절된 광은 정의 굴절력을 가진 상기 전군(1)의 제2 렌즈(12)를 통과하고, 상기 제2 렌즈(12)와 접합되어 있으며, 부의 굴절력을 가지는 상기 전군(1)의 제3 렌즈(13)를 통과한다.The first lens 11 to which the eye side is applied the kinoform errorment has the same effect as the low dispersion material and has a long focal length. The light diffracted at the eye side of the first lens 11 passes through the second lens 12 of the entire group 1 having positive refractive power, is bonded to the second lens 12, and has negative refractive power. The branches pass through the third lens 13 of the entire group 1.
상기 제3 렌즈(13)를 통과한 광은 후군(2)의 제1 렌즈군(21)으로 입사되어 상기 제1 렌즈군(21)의 부의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(211)와 정의 굴절력을 가지는 제5 렌즈(212)를 통과하여 전체적으로 부의 굴절력을 가진다.The light passing through the third lens 13 is incident on the first lens group 21 of the rear group 2 to provide positive refractive power with the fourth lens 211 having negative refractive power of the first lens group 21. The branch passes through the fifth lens 212 and has negative refractive power as a whole.
상기 제1 렌즈군(21)을 통과한 광은 조리개를 거쳐 후군(2)의 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(22)으로 입사되어 상기 제2 렌즈군(22)의 부의 굴절력을 가진 제6 렌즈(221)와 정의 굴절력을 가진 제7 렌즈(222)와 필터(223)를 통과한다.The light passing through the first lens group 21 is incident to the second lens group 22 having the overall positive refractive power of the rear group 2 through the aperture, and has a negative refractive power of the second lens group 22. The six lenses 221 pass through the seventh lens 222 and the filter 223 having positive refractive power.
상기에서 전군(1)의 제1 렌즈(11)의 눈측면에 형성된 키노폼 엘러먼트는 다음의 수학식에 의해 얻어진 계수에 따라 형태가 결정된다.The shape of the kinoform element formed on the eye side surface of the first lens 11 of the front group 1 is determined according to the coefficient obtained by the following equation.
키노폼 엘러먼트에 대한 계수는 다음과 같다.The coefficients for the kenoform element are:
상기 수학식 1과 수학식 2에서,
상기에서 수학식 4를 수학식 3에 대입하여 풀면,Solving equation 4 in equation 3 above to solve,
값이 나오며, 상기
Z = 렌즈의 정점부터 광축 방향으로의 거리Z = distance from the lens vertex to the optical axis
y = 광축에 수직 방향으로의 거리y = distance in the direction perpendicular to the optical axis
C = 렌즈 곡률 반경의 역수C = inverse of the lens radius of curvature
상기의 수학식 5에 의해By Equation 5 above
그러므로, 키노폼 엘러먼트 계수는Therefore, the kinoform element coefficient
상기에서 얻어진 키노폼 엘러먼트 계수를 키노폼 엘러먼트 특성 방정식에 대입하면, 상기 제1 렌즈(11)의 특수 파워(power)를 얻을 수 있다.By substituting the kinoform element coefficient obtained above into the kinoform element characteristic equation, a special power of the first lens 11 can be obtained.
상기와 같이 제1 렌즈(1)의 눈측면에 키노폼 엘러먼트를 이용하면, 상기 수학식 1을 만족할 수 있다.As described above, when the kinoform element is used on the eye side of the first lens 1, Equation 1 may be satisfied.
상기 수학식 1과 수학식 2는 첫 번째 렌즈의 파워의 범위를 나타낸 식이다.Equations 1 and 2 are equations representing the power range of the first lens.
상기한 수학식 1과 수학식2를 만족한, 이 발명의 실시예에 따른 제1 실시예값은 다음의 <표 1>과 같다.The value of the first embodiment according to the embodiment of the present invention, which satisfies Equation 1 and Equation 2, is shown in Table 1 below.
상기 <표 1>에서 r은 곡률반경이고, d는 렌즈의 두께 및 렌즈간의 거리이고, nd는 d-라인(line) 굴절률이고, vd는 아베수이다.In Table 1, r is a radius of curvature, d is a thickness of a lens and a distance between lenses, nd is a d-line refractive index, and vd is an Abbe's number.
상기 <표 1>에서 7면과 12면은 해당하는 량만큼의 빛이 통과되도록 하는 기구적인 면이다.In Table 1, surfaces 7 and 12 are mechanical surfaces that allow a corresponding amount of light to pass through.
상기 수학식 1과 수학식 2를 만족한, 이 발명의 실시예에 따른 제2 실시예값은 다음의 <표 2>와 같다.The value of the second embodiment according to the embodiment of the present invention satisfying Equations 1 and 2 is shown in Table 2 below.
상기 <표 1>에서 r은 곡률반경이고, d는 렌즈의 두께 및 렌즈간의 거리이고, nd는 d-라인(line) 굴절률이고, vd는 아베수이다.In Table 1, r is a radius of curvature, d is a thickness of a lens and a distance between lenses, nd is a d-line refractive index, and vd is an Abbe's number.
상기에서 7면과 12면은 해당하는 량만큼의 빛이 통과되도록 하는 기구적인 면이다.In the above, the seventh and twelve sides are mechanical surfaces that allow a corresponding amount of light to pass through.
이 발명은 저분산 소재를 가진 렌즈를 대신해서 키노폼 엘러먼트를 이용한 일반 렌즈를 사용하여 망원 렌즈를 구성함으로써, 저분산 소재를 가진 렌즈를 사용할 때보다 현저히 가격이 저렴해지고, 해상도가 향상되며, 저분산 소재를 사용해야 하는 제약이 따르지 않으며, 활용 범위가 광범위한 효과가 있다.In the present invention, the telephoto lens is constructed by using a general lens using a kinofoam element instead of a lens having a low dispersion material, thereby significantly lowering the cost and improving the resolution than a lens having a low dispersion material. There are no restrictions on the use of low-dispersion materials, and the range of applications is broad.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970073397A KR19990053707A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Telephoto Lens Using Kenoform Element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970073397A KR19990053707A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Telephoto Lens Using Kenoform Element |
Publications (1)
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KR19990053707A true KR19990053707A (en) | 1999-07-15 |
Family
ID=66099213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019970073397A KR19990053707A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Telephoto Lens Using Kenoform Element |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100874628B1 (en) * | 2000-08-07 | 2008-12-17 | 가부시키가이샤 엔프라스 | Imaging lens |
-
1997
- 1997-12-24 KR KR1019970073397A patent/KR19990053707A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100874628B1 (en) * | 2000-08-07 | 2008-12-17 | 가부시키가이샤 엔프라스 | Imaging lens |
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