KR200142412Y1 - Optical system - Google Patents
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Abstract
피사체쪽에 위치하고 광학유리로 이루어진 1매 이상의 렌즈로 이루어지는 제1렌즈군과; 상기 제1렌즈군에 대하여 상면폭에 위치하고 플라스틱으로 이루어진 1매의 제2렌즈와; 상기 제2렌즈에 대하여 상면폭에 위치하고 광학유리로 이루어진 1매이상의 렌즈로 이루어진 제3렌즈군으로 이루어지는 광학계는 다음의 식을 만족하여, 1매의 플라스틱 렌즈를 포함하는 광학계의온도변화에 따른 초점위치의 변화를 보상하므로써, 온도변화에 따른 광학상수의 안정성이 높고, 광학계 설계의 자유도가 증가하고 광학유리 대신에 플라스틱 렌즈를 사용하여 원가를 절감할 수 있다.A first lens group positioned on a subject and made of at least one lens made of optical glass; A second lens disposed at an image width with respect to the first lens group and made of plastic; An optical system composed of a third lens group composed of at least one lens made of optical glass and positioned at an image surface width with respect to the second lens satisfies the following equation. By compensating for the change in focal position due to temperature change, the stability of the optical constant is high according to the temperature change, the degree of freedom of optical system design is increased, and the cost can be reduced by using plastic lenses instead of optical glass.
Description
제1도는 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an optical system according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
L1: 제1렌즈군 LP: 제2렌즈L 1 : First lens group L P : Second lens
L2: 제3렌즈군L 2 : third lens group
이 고안은 광학계에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 플라스틱(plastic) 렌즈(lens)를 사용하는 광학계에서 각 렌즈의 굴절능(refractive power)의 배치방법에 의하여, 플라스틱 렌즈의 온도변화에 따른 광학계의 초점위치변화를 보상하는 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system. More specifically, in an optical system using a plastic lens, the focus of the optical system according to the temperature change of the plastic lens is determined by a method of arranging the refractive power of each lens. The present invention relates to an optical system that compensates for the change in position.
광학계의 렌즈를 구성하는 대표적인 소재로서 광학유리를 사용하지만 근래에는 플라스틱으로도 렌즈를 만들어 사용하고 있다. 플라스틱재는 현재 개발중으로 증류는 많지 않으며 주로 아크릴, 플리카보네이트등의 재질을 사용하고 있다.Optical glass is used as a representative material of the optical lens, but recently, the lens is made of plastic. Plastic materials are currently under development, so there is not much distillation, mainly using materials such as acrylic and polycarbonate.
일반적으로 플라스틱으로 만들어진 렌즈는 팡학유리로 만들어진 렌즈에 비하여 무게가 가볍고 양산비용이 절감되고 렌즈의 비구면화가 용이하지만, 종류가 다양하지 못하고, 온도 습도의 변화에 따라 굴절률이 변화하고 광학상수의 안정성등이 떨어지는 문제점이 있다.In general, lenses made of plastic are lighter in weight, less expensive to mass produce, and easier to be spherical than lenses made of phantom glass. There is a falling problem.
원가절감을 위해서는 많은 매수의 플라스틱 렌즈를 사용하는 것이 유리하나, 온도의 변화에 따라 플라스틱 렌즈의 굴절를이 변화되어 광학계 전체의 초점위치가 변화되는 문제점이 발생한다.In order to reduce the cost, it is advantageous to use a large number of plastic lenses, but the refraction of the plastic lens is changed by the change of temperature, which causes a problem that the focus position of the whole optical system is changed.
따라서, 플라스틱 렌즈의 사용에 따른 원가절감이나 비구면 채용으로 인한 수차의 감소에 비해 온도변화에 따른 황학계의 성능저하가 른 문제점이 된다.Therefore, the reduction in performance of the sulfuric system according to the temperature change is a problem that is different from the reduction of aberration due to the cost reduction or the aspherical surface due to the use of the plastic lens.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 전군렌즈과 후군렌즈로 이루어지는 초점거리 가변 광학계(focal length changable lens system)에 있어서, 전군렌즈에 정(positive) 또는 부(negative)의 굴절능을 가지는 플라스틱렌즈와, 후군렌즈에는 전군의 플라스틱 렌즈와는 반대 부호의 굴절능을 가지는 플라스틱 렌즈가 각각 1매이상 사용되며, 온도변화에 의한 전군렌즈의 플라스틱 렌즈의 광학계에 대한 초점위치의 영향을 후군렌즈의 플라스틱 렌즈가 다음의 식을 만족하여 초점위치를 보상해주는 기술이 미국특허 특허번호 제4,983,020호의 FOCAL LENGTH CHANGEABLE LINS 에 기재되어 있다.In order to solve the above problems, in a focal length changable lens system consisting of a front lens group and a rear lens group, a plastic lens having a positive or negative refractive ability to the front lens and a rear lens One or more plastic lenses each having a refractive power opposite to that of the previous plastic lenses are used.The plastic lens of the rear lenses has the effect of the focal position on the optical system of the plastic lenses of the front lenses due to the temperature change. A technique for compensating the focal position by satisfying the equation is described in FOCAL LENGTH CHANGEABLE LINS of US Patent No. 4,983,020.
그러나, 상기한 종래의 FOCAL LENGTH CHANGEABLE LINS SYSTEM은 서로 다른 굴절능을 가지는 두개 이상의 플라스틱 렌즈를 사용하여 각각의 온도변화에 따른 초점위치의 변화를 서로 보상해 주기 때문에, 렌즈설계의 특성상 플라스틱 렌즈 1매만을 사용하는 광학계에 있어서는 온도변화에 따른 초점위치의 변화를 보상해줄 수 없는 단점이 있다.However, the conventional FOCAL LENGTH CHANGEABLE LINS SYSTEM uses two or more plastic lenses having different refractive powers to compensate for the change in focus position according to each temperature change. Therefore, only one plastic lens is used due to the characteristics of the lens design. In the optical system using the P-S optical system cannot compensate for the change in the focus position according to the temperature change.
그러므로, 이 고안의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 플라스틱 렌즈를 포함하는 광학계에서 플라스틱 렌즈와 광학유리 렌즈의 굴절능 배치 방법에 의하여 온도변화에 따른 광학계의 초점위치를 보상하여, 온도변화에 따른 광학계의 안정성을 높이고 설계를 용이하게 할 수 있는 광학계를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and compensates the focal position of the optical system according to the temperature change by the refractive index arrangement method of the plastic lens and the optical glass lens in the optical system including one plastic lens. To improve the stability of the optical system according to the temperature change to provide an optical system that can facilitate the design.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 고안의 구성은, 피사체쪽에 위치하고 광학유리로 이루어진 1매 이상의 렌즈로 이루어지는 제1렌즈군과; 상기 제1렌즈군에 대하여 상면쪽에 위치하고 플라스틱으로 이루어진 1매의 제2렌즈와; 상기 제2렌즈에 대하여 상면쪽에 위치하고 광학유리로 이루어진 1매이상의 렌즈로 이루어진 제3렌즈군으로 이루어지며, 다음의 식을 만족한다.A constitution of this invention for achieving the above object comprises: a first lens group positioned on a subject and made of at least one lens made of optical glass; A second lens disposed on an image surface with respect to the first lens group and made of plastic; The second lens is positioned on an image surface side of the second lens and includes a third lens group made of at least one lens made of optical glass, and satisfies the following equation.
상기 구성에 의하여, 이 고안을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.By the above configuration, it will be described with reference to the accompanying drawings the most preferred embodiment that can easily implement the invention as follows.
제1도는 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 단면도이다. 제1도에 도시되어 있듯이 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 구성은, 피사체쪽에 위치하고 광학유리로 이루어지고 배율 m1을 가지는 제1렌즈군(L1)과, 상기 제1렌즈군(L1)의 후단에 위치하고 플라으틱으로 이루어지고 배율 mP를 가지는 제2렌즈(LP)와, 상기 제2렌즈(LP)의 후단인 상면쪽에 위치하고 광학유리로 이루어지며 배율 m2를 가지는 제3렌즈군(L2)로 이루어진다.1 is a cross-sectional view of an optical system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention includes a first lens group L 1 positioned on a subject and made of optical glass, and having a magnification m 1 , and the first lens group L 1. ) the second lens (L P) located at the rear end that has been made by Plastic eutik the magnification m P a and the second lens (3 located closer to the upper surface of the rear end of the L P) consists of an optical glass having a magnification m 2 It consists of a lens group L 2 .
상기 구성에 위한 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 작용은 다음과 같다.The operation of the optical system according to the embodiment of the present invention for the above configuration is as follows.
일반적으로 광학계가 광학유리(optical glass)로 이루어진 렌즈로만으로 구성되는 경우에는, 온도변화에 따른 각 렌즈의 굴절률의 변화는 무시할만큼 작은 양이다.In general, when the optical system is composed only of a lens made of optical glass, the change in refractive index of each lens according to the temperature change is a negligible amount.
그러나, 플라스틱 렌즈틀 사용하는 경우에는 온도변화에 따라 렌즈소재의 굴절률 및 렌즈의 형상변형이 발생되어, 플라스틱 렌즈의 초점거리가 변화하여 그로 인하여 광학계의 전체의 초점거리가 변화하게 된다.However, when the plastic lens frame is used, the refractive index of the lens material and the shape deformation of the lens are generated according to the temperature change, and thus the focal length of the plastic lens is changed, thereby changing the focal length of the whole optical system.
제1도에 도시되어 있는 제2렌즈(LP)의 온도변화에 따른 초점거리의 변화를 △fP라 하고, 제2렌즈(Lp)의 온도변화에 따른 상점위치의 변화를 △bP라하면 상기한 △fP와 △bP의 관계는 다음과 같다.The change in focal length according to the temperature change of the second lens L P shown in FIG. 1 is Δf P , and the change in the store location according to the temperature change of the second lens L p is Δb P. The relationship between the above? F P and? B P is as follows.
또한, 제2렌즈(LP)의 온도변화에 따른 상점위치의 변화에 따라 광학계의 상점위치에 △fb만큼 영향을 주게 된다. 이 때의 제2렌즈의 상점위치의 변화에 의한 광학계의 상점위치에 대한 영향 △fb는 다음과 같다.In addition, the shop position of the optical system is influenced by Δf b according to the change of the shop location according to the temperature change of the second lens L P. The influence Δf b on the store position of the optical system due to the change of the store position of the second lens at this time is as follows.
상기의 식(1)과 식(2)를 다시 조합하여 구성하면 다음과 같다.When the combination of the above formula (1) and formula (2) is configured again as follows.
따라서, 온도변화에 따른 광학계의 살점위치의 변화를 보상해주기 위해서는 상기의 제2렌즈(LP)의 상점위치에 따른 영향 △fb가 0이 되어야 한다. 상기식(3)에서 제2렌즈(LP)의 온도변화에 의한 초점거리의 변화 △fP는 0이 아니므로 (m2-m2mP)2이 0이 되어야 한다.Therefore, in order to compensate for the change in the flesh position of the optical system according to the temperature change, the influence Δf b according to the store position of the second lens L P should be zero. In Equation (3), since the change Δf P of the focal length due to the temperature change of the second lens L P is not zero, (m 2 −m 2 m P ) 2 should be zero.
그러므로, 온도변화에 의한 광학계의 상점위치의 변화를 보상하기 위해서는 다음의 식을 만족하여야 한다.Therefore, in order to compensate for the change in the shop position of the optical system due to the temperature change, the following equation must be satisfied.
그러나, 온도변화에 의한 광학계의 초점위치의 변화량을 없애기 위해서는 상기한 식(4)를 만족하여야 하나, 실용상 상기한 식(4)를 만족하기는 불가능하다.However, in order to eliminate the amount of change in the focal position of the optical system due to temperature change, the above equation (4) must be satisfied, but it is impossible to satisfy the above equation (4) in practical use.
실용상 온도변차에 따른 플라스틱 렌즈의 초점위치 변화에 의하여 광학계의 성능에 영향을 거의 끼치지 않는 렌즈의 굴절능 배치 조건을 구하면 다음과 같다.Practical placement conditions of the lens which have little influence on the performance of the optical system due to the change in the focal position of the plastic lens due to the temperature variation in practical use are as follows.
플라스틱렌즈의 온도변화에 따른 굴절률의 변화율을 dn/dt라고 하며, 일반적으로 온도변화에 따른 굴절률의 변화율은 -12 × 10-5∼ -15 × 10-5이며, 굴절률은 1.49 ∼ 1.59 이다.The change rate of the refractive index according to the temperature change of the plastic lens is called dn / dt. In general, the change rate of the refractive index according to the temperature change is -12 × 10 -5 to -15 × 10 -5 and the refractive index is 1.49 to 1.59.
플라스틱 렌즈에서 굴절률의 온도화파만을 고려할 때 온도변화에 따른 초점거리의 변화 △fP는 다음과 같다.Considering only the temperature wave of the refractive index in the plastic lens, the change of focal length Δf P is as follows.
상기한 식(5)에서 렌즈를 구성하는 소재의 특성에 따른 변화상수는 (dn/dt)/(n-1)이며, 상기의 값이 클수록 같은 온도변화에서도 초점거리의 변화가 커지게 된다. 일반적으로 플라스틱으로 이루어진 렌즈의 변화상수는 8.5×10-5∼24.5×10-5정도이다.In Equation (5), the change constant according to the characteristics of the material constituting the lens is (dn / dt) / (n-1), and the larger the value, the larger the change in focal length even at the same temperature change. In general, the change constant of a lens made of plastic is about 8.5 × 10 −5 to 24.5 × 10 −5 .
상기의 식(3)과 식(5)의 관계를 조합해 보면 다음과 같다.Combining the relationship of said formula (3) and formula (5) is as follows.
일반적으로 온도변화 △t = 30℃이내에서 △fb≤ 0.03이면 플라스틱 렌즈를 사용하는데 있어서 실용상 지장이 없다. 따라서, 온도변화가 가장 큰 플라스틱 소재의 변화상수(dn/dt)/(n-1)값이 24.5×10-5이기 때문에 상기의 값에 의하여 온도변화에 따른 초점위치 보상 조건값은 다음과 같다.Generally, if Δf b ≤ 0.03 within a temperature change Δt = 30 ° C, there is no practical problem in using a plastic lens. Therefore, since the change constant (dn / dt) / (n-1) of the plastic material having the largest temperature change is 24.5 × 10 −5 , the focal position compensation condition value according to the temperature change is as follows. .
상기한 바와 같이(m2-m2mP)2이 4.1/ fP보다 작거나 같게 되면 온도변화에 따른 플라스틱 렌즈의 초점위치의 변화로 인한 광학계의 상점위치의 변화량을 감소시킬 수 있다.As described above, when (m 2 -m 2 m P ) 2 is less than or equal to 4.1 / f P , the amount of change in the store position of the optical system due to the change in the focal position of the plastic lens due to the temperature change can be reduced.
예를 들어, 기준온도를 +20℃로 하고 온도가 기준온도에서 ±20℃ 내에서 변화하는 경우에, 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 초점위치 변화량을 살펴보면 다음과 같다.For example, when the reference temperature is set to + 20 ° C and the temperature changes within ± 20 ° C from the reference temperature, the change in the focal position of the optical system according to the embodiment of the present invention is as follows.
이 고안의 실시예에 따른 광학계 전체의 합성초점거리 f는 36.133이고 제1렌즈군(L1)의 초점거리를 f1, 제2렌군(L1)의 초점거리를 fP, 그리고 제3렌즈군(L2)의 초점거리를 f2이라고 하고, 제1렌즈군(L1)의 굴정능을 m1, 제2렌즈(LP)의 굴절능을 mP, 그리고 제3렌즈군(L2)의 굴절능을 m2라고 할때, 이 고안의 실시예에 따른 광학계의 구성은 다음의 표 1과 같다.The combined focal length f of the whole optical system according to the embodiment of the present invention is 36.133, the focal length of the first lens group L 1 is f 1 , the focal length of the second len group L 1 is f P , and the third lens. The focal length of the group L 2 is f 2 , the refractive power of the first lens group L 1 is m 1 , the refractive power of the second lens L P is m P , and the third lens group L is When the refractive power of 2 ) is m 2 , the configuration of the optical system according to the embodiment of the present invention is shown in Table 1 below.
상기 조건식 식(7)에 의하여 4.1/fP는 0.0761이며, 기준온도에서의 초점위치의 변화와 광학계의 초점위치 변화량과, 기준온도에서 ±20℃ 정도의 온도변화에서의 초점위치의 변화와 광학계의 초점위치의 변화량은 다음의 표 2와 같다.According to the above Conditional Expression (7), 4.1 / f P is 0.0761, the change in the focus position at the reference temperature and the change in the focus position of the optical system, the change in the focus position at the temperature change of ± 20 ° C. at the reference temperature and the optical system The amount of change in the focal position is shown in Table 2 below.
상기 조건식(7)의(m-mm) 은 0.0757이므로, 4.1/f값과는 경계치 부근에서 서로 만족한다.(M-mm) of the above conditional formula (7) Since is 0.0757, the value 4.1 / f satisfies each other near the boundary.
상기의 표 2에 도시되어 있듯이 기준온도에서 광학계의 초점위치의 이동량은 없으나,기준온도보다 ±20℃정도의 변화가 있는 경우에는 거의 ±0.0195정도의 미세한 차이만이 날뿐이다.As shown in Table 2 above, there is no movement of the focus position of the optical system at the reference temperature, but when there is a change of about ± 20 ° C from the reference temperature, only a slight difference of about ± 0.0195 occurs.
이상에서와 같이 이 고안의 실시예에서, 1매의 플라스틱 렌즈를 포함하는 광학계에서 온도변화에 따른 플라스틱 렌즈의 초점거리의 변화를 보정하여, 광학계의 안정성을 높혀 성능을 향상시키고 렌즈의 설계가 용이하며 원가가 절감되는 효과를 가진 광학계를 제공할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, in the optical system including a single plastic lens, by correcting the change in the focal length of the plastic lens according to the temperature change, to improve the stability of the optical system to improve the performance and easy design of the lens And it can provide an optical system having the effect of reducing the cost.
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| KR2019930013711U KR200142412Y1 (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Optical system |
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| KR950004433U (en) | 1995-02-17 |
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