KR19990066062A

KR19990066062A - 소형 줌렌즈

Info

Publication number: KR19990066062A
Application number: KR1019980001680A
Authority: KR
Inventors: 김재범
Original assignee: 유무성; 삼성항공산업 주식회사
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-16

Abstract

이 발명은 소형 줌렌즈에 관한 것으로서, 물체측으로부터 순차적으로 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 이루어져있고,양 렌즈군의 간격을 가변시켜 변배를 수행하는 소형의 줌렌즈에 있어서, 상기 제1 렌즈군은 3매, 제2 렌즈군은 1매로 구성하고 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 조리개를 위치시키며, 상기 제1 렌즈군을 구성하는 3매의 렌즈중 적어도 1매 이하의 비구면을 채용하는 것을 특징으로 하여, 2.2이하 정도의 변배비를 유지하면서 전체 변배 범위에서 양호한 광학 성능을 가지고, 소형화, 간소화에 적합하다.

Description

소형 줌렌즈

이 발명은 소형 줌렌즈에 관한 것으로 더욱 상세히 말하자면, 렌즈셔터 카메라, 비디오 카메라 등에 적합한 2개의 렌즈군으로 소형, 경량화 및 원가 절감을 위해 적은 수의 렌즈 매수로 양호한 성능을 지닌 소형 줌렌즈에 관한 것이다.

최근, 카메라 특히, 렌즈 셔터 카메라나 비디오 카메라는 소형 경량화 추세이며, 그에 따라 카메라에 장착되는 렌즈 또한 소형화 및 경량화가 진행중이다.

상기와 같은 줌렌즈는 2군 형식과 3군 형식이 있다.

그중 상기 2군 형식의 줌렌즈는 물체측으로부터 정의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군으로 구성되고, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군의 간격을 가변시킴으로써 변배를 수행한다.

그리고, 상기 2군 형식의 줌렌즈는 순차적으로 정과 부의 굴절력을 가지는 렌즈를 채용하여 제1 렌즈군에 2매 제2 렌즈군에 2매 또는, 제1 렌즈군에 3매 제2 렌즈군에 1매의 구성으로 전체 렌즈매수를 4매로 하면서 소형, 경량화를 이루는 동시에 렌즈 전장도 짧게 하며 양호한 광학 성능을 가지도록 한다.

상기와 같은 2군 구성을 가지는 종래 기술은 1)일본특허출원 평 6-18783호, 2)일본특허출원 평 3-185412호, 3)일본특허출원 평 1-307714호, 4)일본특허출원 평2-181110호, 5)일본특허출원 평 3-172813호, 6)미국특허출원 5218478호, 7)미국특허출원 4815830호, 8)미국특허출원 5327290호 등이 있다.

그리고, 상기 종래 기술외에도 일본특허출원 소 62-251710호가 있는데, 상기 특허는 제1 렌즈군을 3매, 제2 렌즈군을 2매로 구성하여 1.5배정도의 간소한 구성을 제안하고 있다.

그러나, 상기와 같은 2군 줌렌즈는 렌즈계 전체의 소형화 및 경량화를 도모하면서 동시에 1.4배이상 정도의 변배비를 가지고 동시에 전 변배 범위에서 양호한 광학성능을 얻기 위해서 각 렌즈군의 렌즈구성을 적절하게 설정할 필요가 있다.

특히, 렌즈 구성의 간소화는 소정의 변배비나 촬영화각을 확보하고 변배에 따른 각종 수차의 증대를 야기시킴으로써, 적절한 렌즈 구성은 더 요구된다.

따라서, 이 발명의 종래의 요구를 실현하기 위한 것으로서, 2군 줌렌즈에서 통상의 균질렌즈를 사용하고 렌즈의 적절한 구성을 통하여 소정의 변배비를 유지하면서 전체 변배 범위에서 양호한 성능을 가진 간소한 구성의 줌렌즈를 제공한다.

도 1의 (a)와 (b)는 이 발명의 제1 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 렌즈 구성도이고,

도 2의 (a)와 (b)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 렌즈 구성도이고,

도 3은 이 발명의 제1 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

도 4는 이 발명의 제1 실시예에 다른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이고,

도 5는 이 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

도 6은 이 발명의 제2 실시예에 다른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이고,

도 7은 이 발명의 제3 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

도 8은 이 발명의 제3 실시예에 다른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이고,

도 9는 이 발명의 제4 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

도 10은 이 발명의 제4 실시예에 다른 소형 줌렌즈의 망원단에서의 수차도이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 이 발명의 구성은,

물체측으로부터 순차적으로,

정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 이루어져, 양 렌즈군의 간격을 가변시켜 변배를 수행하는 소형의 줌렌즈에 있어서, 상기 제1 렌즈군은 3매, 제2 렌즈군은 1매로 구성하고 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 조리개를 위치시키며, 상기 제1 렌즈군을 구성하는 3매의 렌즈중 적어도 1매이하의 렌즈에 비구면을 채용하는 것을 특징으로 하고 다음의 조건식을 만족한다.

(조건식 1)

ν₂₁≺1.6

(조건식 2)

0≺ν₁₁-ν₂₁

(조건식 3)

R1≻0

, ,

n₁₃≺1.83

(조건식 4)

(조건식 5)

상기 조건식에 있어서,

ν₁₁

은 제1 렌즈군에서 물체측으로부터 첫번째 렌즈의 분산치이고,

ν₂₁

는 제2 렌즈군의 분산치이고,

n₁₃

은 제1렌즈군에서 물체측으로부터 세 번째 렌즈의 굴절률이고,

R1은 물체측으로부터 제1 렌즈군의 제1 면 곡률 반경이고,

R2는 물체측으로부터 제1 렌즈군의 제2 면 곡률 반경이고,

f_T

는 망원단의 초점거리이고,

f_W

는 광각단의 초점거리이고,

f₁

은 제1 렌즈군의 초점거리이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1의 (a)와 (b)는 이 발명의 제1 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 렌즈 구성도이다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제1 실시예에 따른 줌 렌즈는,

물체측으로부터 순차적으로, 양측으로 볼록한 정의 굴절력의 제1 렌즈(11)와 제3 렌즈(13)와 양측으로 오목한 부의 굴절력의 제2 렌즈(12)로 이루어지면서 전체적으로 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군(1)과, 1매의 렌즈로 구성되어 물체측으로 오목한 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군(2)을 포함하여 이루어져 있으며, 상기 제1 렌즈군(1)과 상기 제2 렌즈군(2) 사이에 광량을 조절하는 조리개(3)를 위치시키고 제2 렌즈군(2)을 상측으로부터 물체측으로 이동시켜 변배를 수행한다.

그리고, 상기 제2 렌즈군(2)의 물체측면이 비구면이다.

도 2의 (a)와 (b)는 이 발명의 제2 실시예에 따른 소형 줌렌즈의 렌즈 구성도이다.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제2 실시예에 따른 줌렌즈는,

상기 제1 실시예의 구성과 전체적으로 동일하나, 상기 제2 렌즈군(20)이 양측으로 오목한 부의 굴절력을 가지고 물체측면이 비구면이며, 상기 제1 렌즈군(1)의 제1 렌즈(11)의 물체측면이 비구면인 것이 상기 제1 실시예와 다르다.

상기와 같이 전체 구성 렌즈 매수를 4매로 하고 상기와 같이 구성하면, 이 발명의 줌렌즈는 2배 정도의 줌비를 갖고 양호한 성능을 유지할 수 있다.

상기와 같은 성능을 구현하기 위해서는 상기 조건식을 만족하여야 한다.

특히 본 발명과 같이 렌즈 구성 매수가 5매 미만일 경우에는 코마 수차 및 비점수차 그리고, 상면만곡을 보정하기 어려워지므로, 상기 조건식 1과 조건식 3을 기본적으로 만족하여야 한다.

조건식 1과 조건식 2는 은 상기 제1 렌즈군(1)이 3매이고 상기 제2 렌즈군(2)이 1매인 구성에서의 조건식으로서, 저가의 소재와 기구적인 현합성을 용이하게 하면서 전장의 단축을 가능하게 하기 위한 것이다.

따라서, 상기 조건식 1과 더불어 조건식 2의 변수값이 조건 범위를 벗어나면 색수차만의 보정은 가능하나 전체적인 수차 밸런스(balance)를 유지하면서 색수차를 보정하는 것이 어려워진다.

조건식 3∼조건식 5는 4매의 렌즈로 구성된 2군 줌렌즈에 적용되어 이 발명의 목적을 만족시키기 위한 조건식이다.

조건식 3은 제품실용화를 위해 전체 변배범위에서 수차특성을 용이하게 하고 좋은 가공성 및 현합성에 반드시 요구되고, 또한 구면 수차 특성 및 컴팩트 줌 카메라에서 요구되는 정도의 주변광량을 얻을 수 있게 하며, 소형 경향화의 달성을 위해 요구되는 전장의 단축을 가능하게 하는 식이다.

따라서, 조건식 3의 변수값이 조건 범위를 초과하면, 상기에서 언급한 조건식 3의 목적 달성이 어려워진다.

조건식 4는 줌배율에 대한 식으로서, 변수값이 하한값을 초과하면 줌카메라의 특징을 살리기 어렵고, 상한값을 초과하면 전체 변배 범위에 대해 좋은 수차 특성을 유지하기 어려워진다.

조건식 5는 소재 가격을 줄이고 더불어 전장을 줄여 소형 컴팩트를 달성하기 위한 식으로, 변수값이 조건 범위를 초과하면 소형 컴팩트화가 어려워진다.

이하, 상기 조건식1∼조건식 5를 만족하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시예값을 설명한다.

그러기 위해서 여기서 실시예에 나오는 비구면을 다음의 수학식으로 정의한다.

X : 렌즈의 정점부터 광축 방향으로의 거리

y

: 광축에 수직 방향으로의 거리

c : 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수

k

: 코닉(Conic) 상수

A₄,A₆,A₈,A₁₀

:비구면 계수

우선, 이 발명의 제1 실시예에 따른 제1 실시예값은 다음의 <표 1>과 같다.

상기 <표 1>에 있어서, 화각은 56.07。∼47.46。∼40.84。이고, 조리개치는 5.3∼6.56∼7.83이고, 초점거리는 39.1342∼48.4487∼57.8355이며, '*' 표시된 면은 비구면을 나타내고, R(i=1∼9)은 굴절면의 곡률 반경, D는 렌즈의 두께 및 렌즈간의 거리, ND은 렌즈의 d-라인(line) 굴절률, V는 렌즈의 아베수이다.

면 번 호	곡률반경(R)	두께 및 거리(D)	굴 절 률(ND)	아 베 수(V)
1	8.15600	2.5100	1.48749	70.44
2	-422.29500	0.2900
3	-22.05900	0.8000	1.80610	33.27
4	9.60500	2.4300
5	22.64100	3.1800	1.62004	36.30
6	-11.73900	1.4000
7	0.00000	A
8*	-16.05200	1.2000	1.58547	29.90
9	-94.32700	B

상기 <표 1>에서, A 와 B는 변배시 가변되는 렌즈간의 거리로서, 다음의 <표 2>와 같다.

초점 거리	39.1342(광각단)	48.4487(중간단)	57.8355(망원단)
A	17.452	12.895	9.788
B	12.429	23.512	34.680

그리고, 제8 면의 비구면 계수는 다음의 <표 3>과 같다.

	K(코닉 상수)	비구면계수A₄	비구면계수A₆	비구면계수A₈	비구면계수A₁₀
R8	-0.4852615117916E+00	-0.6107141628086E-05	-0.1099929692662E-05	0.1664731777773E-07	-0.1014365223255E-09

이 발명의 제1 실시예에 따른 제2 실시예값은 다음의 <표 4>와 같다.

상기 <표 4>에서, 화각은 56.27。∼48.21。∼40.72。이고, 조리개치는 5.8∼7.01∼8.55이고, 초점거리는 39.1264∼47.2826∼57.7084이다.

면 번 호	곡률반경(R)	두께 및 거리(D)	굴 절 률(ND)	아 베 수(V)
1	8.80900	2.2200	1.51680	64.20
2	-177.12200	0.3000
3	-20.06300	0.8500	1.80610	40.73
4	11.30900	1.9800
5	32.57600	3.3000	1.65844	50.85
6	-12.05400	1.5800
7	0.00000	A
8*	-14.83300	1.3500	1.49176	57.45
9	-190.00000	B

상기 <표 4>에서, A 와 B는 변배시 가변되는 렌즈간의 거리로서, 다음의 <표 5>와 같다.

초점 거리	39.1264(광각단)	47.2826(중간단)	57.7084(망원단)
A	16.538	12.527	9.051
B	12.486	22.132	34.462

그리고, 제8 면의 비구면 계수는 다음의 <표 6>과 같다.

	K(코닉 상수)	비구면계수A₄	비구면계수A₆	비구면계수A₈	비구면계수A₁₀
R8	-0.3840161105586E+00	0.2108231481449E-04	-0.1986017057168E-05	0.3548321250033E-07	-0.2197512099460E-09

이 발명의 제1 실시예에 따른 제3 실시예값은 다음의 <표 7>와 같다.

상기 <표 7>에서 화각은 55.83。∼48.59。∼40.74。이고, 조리개치는 4.9∼5.83∼7.21이고, 초점거리는 39.1802∼46.5747∼57.6059이다.

면 번 호	곡률반경(R)	두께 및 거리(D)	굴 절 률(ND)	아 베 수(V)
1	8.80247	1.7155	1.53172	48.84
2	-71.42857	0.3961
3	-20.06362	0.8000	1.83400	37.34
4	11.35556	2.4848
5	40.31792	3.2838	1.65844	50.85
6	-11.92608	1.4000
7	0.00000	A
8*	-15.04886	1.2000	1.49176	57.45
9	-1987.41150	B

상기 <표 7>에서, A 와 B는 변배시 가변되는 렌즈간의 거리로서, 다음의 <표 8>와 같다.

초점 거리	39.1802(광각단)	46.5747(중간단)	57.6095(망원단)
A	17.247	13.827	10.356
B	12.507	21.588	33.278

그리고, 제8 면의 비구면 계수는 다음의 <표 9>과 같다.

	K(코닉 상수)	비구면계수A₄	비구면계수A₆	비구면계수A₈	비구면계수A₁₀
R8	-0.2598820361414E+00	0.5738825932164E-04	-0.3196364834408E-05	0.5189157957377E-07	-0.2948355199043E-09

이 발명의 제2 실시예에 따른 실시예값은 다음의 <표 10>과 같다.

상기 <표 10>에서 화각은 56.61。∼39.77。∼30.44。이고, 조리개치는 4.8∼7.38∼9.86이고, 초점거리는 38.6533∼59.4182∼79.4085이다.

면 번 호	곡률반경(R)	두께 및 거리(D)	굴 절 률(ND)	아 베 수(V)
1*	45.12069	3.4420	1.51680	64.20
2	-18.39910	0.2000
3	-22.85255	0.8000	1.80610	40.73
4	20.62005	3.2139
5	158.27011	3.3000	1.56883	56.04
6	-9.95325	1.7000
7	0.00000	A
8*	-19.87736	1.2000	1.49176	57.45
9	56.99603	B

상기 <표 10>에서, A 와 B는 변배시 가변되는 렌즈간의 거리로서, 다음의 <표 11>와 같다.

초점 거리	38.6533(광각단)	59.4182(중간단)	79.4085(망원단)
A	21.826	14.231	10.676
B	10.549	32.552	53.734

그리고, 제8 면의 비구면 계수는 다음의 <표 12>과 같다.

	K(코닉 상수)	비구면계수A₄	비구면계수A₆	비구면계수A₈	비구면계수A₁₀
R1	-0.2082810622704E+02	-0.2415672490746E-03	-0.6127302492662E-06	0.6106848581007E-07	-0.9699169369803E-09
R8	-0.9379033881111E+00	0.4012494762458E-04	-0.7824020956760E-06	0.6102744153044E-08	-0.2045000352747E-10

상기한 실시예값에 따른 이 발명의 조건식의 변수값은 다음의 <표 13>과 같다.

	수 식	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
조건식 1	n₁₃	1.62004	1.65844		1.56883
조건식 2	ν₁-ν₂	40.54	6.7		6.75
조건식 3	R1	8.156	8.809	8.802	45.121
조건식 3	R2/R1	-51.775	-20.107	-8.115	-0.408
조건식 4	f_T/f_W	1.470	1.474	1.470	2.504
조건식 5	f₁/f_W	0.42	0.422	0.379	0.666

이 발명은 2.2이하 정도의 변배비를 유지하면서 전체 변배 범위에서 양호한 광학 성능을 가지고, 소형화, 간소화에 적합하다.

Claims

물체측으로부터 순차적으로,

정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군으로 이루어져있고, 양 렌즈군의 간격을 가변시킴으로써 변배를 수행하는 소형의 줌렌즈에 있어서, 상기 제1 렌즈군은 3매, 제2 렌즈군은 1매로 구성하고 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 조리개를 위치시키며, 상기 제1 렌즈군을 구성하는 3매의 렌즈중 적어도 1매이하의 렌즈에 비구면을 채용하는 것을 특징으로 하고 다음의 조건식을 만족하는 소형 줌렌즈

0≺ν₁₁-ν₂₁ , ν₂₁≺1.6

상기에서 ν₁₁ 은 제1 렌즈군에서 물체측으로부터 첫 번째 렌즈의 분산치

ν₂₁ 는 제2 렌즈군의 분산치
물체측으로부터 순차적으로 정의 굴절력을 가진 제1 렌즈군과, 부의 굴절력을 가진 제2 렌즈군을 포함하여 구성되어 있고, 총 매수가 4매이고 양 렌즈군의 간격을 변화시켜 변배를 수행하는 하며 다음의 조건식을 만족하는 소형 줌렌즈

R1≻0 , , n₁₃≺1.83

상기에서, R1은 물체측으로부터 제1 렌즈군의 제1 면 곡률 반경이고,

R2는 물체측으로부터 제1 렌즈군의 제2 면 곡률 반경이고,

n₁₃ 은 제1렌즈군에서 물체측으로부터 세 번째 렌즈의 굴절률이고,

상기에서, f_T 는 망원단의 초점거리이고,

f_W 는 광각단의 초점거리이다.

상기에서, f₁ 은 제1 렌즈군의 초점거리이다.