KR20050009196A - 줌 렌즈 및 촬상 장치 - Google Patents

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KR20050009196A
KR20050009196A KR1020040055020A KR20040055020A KR20050009196A KR 20050009196 A KR20050009196 A KR 20050009196A KR 1020040055020 A KR1020040055020 A KR 1020040055020A KR 20040055020 A KR20040055020 A KR 20040055020A KR 20050009196 A KR20050009196 A KR 20050009196A
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zoom
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이와사와요시또
스에요시마사후미
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 변배비가 2배 내지 3배 정도인 줌 렌즈의 결상 성능의 향상, 소형화 및 저가격화를 달성하는 것이다.
본 발명은 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(GR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군(GR1)과 제2 렌즈군(GR2)을 이동시켜 주밍을 행하는 줌 렌즈에 있어서, 제1 렌즈군(GR1)의 가장 상측의 면과 제2 렌즈군(GR2)의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리를 D12, 제2 렌즈군(GR2)의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 가장 상측의 렌즈면까지의 거리를 D2G, Wide 단부에서의 광학 전체 길이를 TLW, Wide 단부에서의 촛점 거리를 fw로 한 경우, (1) 0.02 < D12/fw < 0.13, (2) 0.5 < D2G/fw < 0.95, (3) 5 < TLW/fw < 8을 모두 충족시키는 것이다.

Description

줌 렌즈 및 촬상 장치{ZOOM LENS AND IMAGE PICKUP APPARATUS}
본 발명은, 변배(變倍)비 3배 정도의 소형이며 저렴한 줌 렌즈 및 그를 이용한 촬상 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 스틸 카메라 등의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치가 많이보급되어 있다. 이러한 디지털 스틸 카메라의 보급에 수반하여 한층 더 고화질화가 요구되고 있고, 특히 화소수가 많은 디지털 스틸 카메라 등에 있어서는, 화소수가 많은 고체 촬상 소자에 대응한 결상 성능이 우수한 촬영용 렌즈, 특히 줌 렌즈가 요구되고 있다.
또한, 게다가 소형화 및 저가격화로의 요구도 강해, 소형이며 저렴하게 고성능인 줌 렌즈가 요구되고 있다.
여기서, 화소수가 많은 고체 촬상 소자에 대응한 결상 성능을 갖는 줌 렌즈로서는, 물체측으로부터 차례로 부(負)의 제1 렌즈군, 정(正)의 제2 렌즈군, 정의 제3 렌즈군으로 이루어지는 3군 구성의 줌 렌즈가 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조.).
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 제2002-350726호 공보
그러나, 이러한 줌 렌즈에 있어서는 촛점 거리에 비해 전체 길이가 길고, 각 렌즈군의 소형화가 충분하지 않으므로, 렌즈 침동(沈胴)시에도 충분한 소형화가 이루어지 않는다고 하는 문제가 있다. 즉, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 간격의 최적화가 이루어져 있지 않으므로, 줌 렌즈의 전체 길이의 소형화가 곤란한 동시에 제2 렌즈군의 렌즈 사이에 조리개를 구비하므로, 제2 렌즈군이 커져 버려 침동시의 소형화를 도모하는 면에 있어서의 방해가 되고 있다. 또한, 비용면에서 충분한 비용 절감을 도모할 수 없다고 하는 문제도 있다.
도1은 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 구성을 설명하는 개략 단면도.
도2는 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도3은 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도.
도4는 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도5는 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 구성을 설명하는 개략 단면도.
도6은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도7은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도.
도8은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도9는 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 구성을 설명하는 개략 단면도.
도10은 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도11은 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도.
도12는 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도13은 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 구성을 설명하는 개략 단면도.
도14는 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
도15는 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도.
도16은 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
GR1 : 제1 렌즈군
GR2 : 제2 렌즈군
GR3 : 제3 렌즈군
G1 : 제1 단일 렌즈
G2 : 제2 단일 렌즈
G3 : 제3 단일 렌즈
G4, G7 : 단일 렌즈
G5, G6 : 접합 렌즈
IMG : 촬상 소자
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 본 발명은 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군, 정의 제2 렌즈군, 정의 제3 렌즈군으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군을 이동시켜 주밍(Zooming)을 행하는 줌 렌즈에 있어서 제1 렌즈군의 가장 상(像)측의 면과 제2 렌즈군의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리를 D12, 제2 렌즈군의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 가장 상측의 렌즈면까지의 거리를 D2G, Wide 단부에서의 광학 전체 길이를 TLW, Wide 단부에서의 촛점 거리를 fw로 한 경우, (1) 0.02 < D12/fw < 0.13, (2) 0.5 < D2G/fw < 0.95, (3) 5 < TLW/fw < 8을 모두 충족시키는 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 줌 렌즈에 의해 형성된 광학상을 촬상 소자에 의해 전기적인 신호로 변환하는 촬상 장치이기도 하다.
이러한 본 발명에서는, 상기 조건식 (1)에 의해 제1 렌즈군과 제2 렌즈군의 간격을 규정하고, 조건식 (2)에 의해 제2 렌즈군의 전체 길이를 규정하고, 조건식 (3)에 의해 줌 렌즈의 광학 전체 길이를 규정하고 있어, 이에 의해 줌 렌즈의 소형화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 도1은, 본 실시 형태에 관한 줌 렌즈를 설명하는 개략 단면도이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 줌 렌즈는 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(GR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군(GR1)과 제2 렌즈군(GR2)을 이동시켜 주밍을 행하는 것으로, 이하의 조건식 (1), (2), (3)을 충족시키도록 구성되어 있다.
(1) 0.02 < D12/fw < 0.13
(2) 0.5 < D2G/fw < 0.95
(3) 5 < TLW/fw < 8
단, 상기 조건식에 있어서의 D12는 제1 렌즈군(GR1)의 가장 상측의 면과 제2 렌즈군(GR2)의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리, D2G는 제2 렌즈군(GR2)의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 가장 상측의 렌즈면까지의 거리, TLW는 Wide 단부에서의 광학 전체 길이, fw는 Wide 단부에서의 촛점 거리를 나타내고 있다.
또한, 이 줌 렌즈는 적어도 1매 이상의 플라스틱 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 플라스틱 렌즈를 이용함으로써 줌 렌즈의 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 수차 보정을 위한 비구면을 유리에 비해 용이하게 실현할 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에 관한 줌 렌즈의 제1 렌즈군(GR1)은 부의 굴절력을 갖는 제1 단일 렌즈(G1)와, 부의 굴절력을 갖고 플라스틱으로 이루어지는 제2 단일 렌즈(G2)와, 정의 굴절력을 갖는 제3 단일 렌즈(G3)의 3매로 구성되고, 제2 단일 렌즈(G2) 중에 적어도 1면의 비구면을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 줌 렌즈는, 제2 렌즈군(GR2)과 제3 렌즈군(GR3) 사이에 촬상 소자(IMG)가 신호를 판독하는 동안에 차광을 행하기 위한 차광 부재(도시하지 않음)를 갖고 있고, 이하의 조건식 (4)를 충족시키는 것이 바람직하다.
(4) 0.5 < D23/fw < 1.1
단, 상기 조건식 (4)에 있어서 D23은 제2 렌즈군(GR2)의 가장 상측의 면과 제3 렌즈군(GR3)의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리, fw는 Wide 단부에서의 촛점 거리를 나타내고 있다.
여기서, 차광 부재로서는 촬상시의 광량 조정을 위해 투과율 변형 가능한 소자를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 각 조건식에 대해 설명한다. 우선, 조건식 (1)은 제1 렌즈군(GR1)과 제2 렌즈군(GR2)의 간격을 규정하는 식이다. 광학 전체 길이를 작게 하기 위해 제1 렌즈군(GR1)과 제2 렌즈군(GR2)의 간격을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하지만, 조건식 (1)의 하한을 넘으면 물리적으로 제1 렌즈군(GR1)과 제2 렌즈군(GR2)의 간섭이 일어난다. 한편, 조건식 (1)의 상한을 넘으면 제2 렌즈군(GR2)의 주점(主点)을 앞으로 내보내는 것이 어려워 광학 전체 길이를 작게 하는 것이 곤란해진다.
따라서, 상기 조건식 (1)을 충족시키도록 함으로써 줌 렌즈의 광학 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 조건식 (1)에 있어서의 상한은 0.13이지만, 더욱 바람직하게는 0.06이다. 이에 의해 전방 볼 렌즈의 소형화를 실현할 수 있게 된다.
다음에, 조건식 (2)는 제2 렌즈군(GR2)의 전체 길이를 규정하는 식이다. 렌즈 침동시의 크기를 작게 하기 위해서는, 각 군의 두께를 가능한 한 얇게 구성하는 것이 바람직하지만, 조건식 (2)의 하한을 넘으면 제2 렌즈군(GR2) 내에서 발생하는 구면 수차 및 주변 코마 수차의 보정이 곤란해지는 동시에, 편심 오차에 의한 성능열화가 커져 매우 높은 조립 정밀도가 요구된다. 한편, 조건식 (2)의 상한을 넘으면 제2 렌즈군(GR2)의 두께가 두꺼워져, 침동시의 콤팩트화가 곤란해진다. 따라서, 조건식 (2)를 충족시키도록 함으로써 수차 보정, 조립 정밀도 향상 및 콤팩트화를 실현할 수 있게 된다.
다음에, 조건식 (3)은 광학 전체 길이를 규정하는 식이다. 조건식 (3)의 하한을 넘으면 각 군에서 발생하는 구면 수차 및 주변 코마 수차의 보정이 곤란해지는 동시에, 편심 오차에 의한 성능 열화가 커져 매우 높은 조립 정밀도가 요구된다. 한편, 조건식 (3)의 상한을 넘으면 전체 길이가 커지고, 침동시에 콤팩트하게 하면 경동의 단차수가 증가하여 경동 직경이 커진다. 또한, 경동의 단차수를 적게 하면 침동시에 콤팩트하게 하는 것이 곤란해진다. 따라서, 조건식 (3)을 충족시키도록 함으로써 수차 보정, 조립 정밀도 향상 및 콤팩트화를 실현할 수 있게 된다.
다음에, 조건식 (4)는 제2 렌즈군(GR2)과 제3 렌즈군(GR3) 사이에 촬상 소자(IMG)가 신호를 판독하는 동안에 차광을 행하기 위한 차광 부재를 갖기 위한 간격을 규정하는 식이다. 조건식 (4)의 하한을 넘으면, 제2 렌즈군(GR2)과 제3 렌즈군(GR3) 사이에 차광 부재를 넣는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (4)의 상한을 넘으면 전체 길이가 커져, 소형화에 방해가 된다. 따라서, 조건식 (4)를 충족시키도록 함으로써, 제2 렌즈군(GR2)과 제3 렌즈군(GR3) 사이에 차광 부재를 배치할 수 있고, 게다가 콤팩트화를 도모하는 것이 가능해진다.
(제1 실시예)
제1 실시예에 관한 줌 렌즈는, 도1에 도시한 구성으로 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(GR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있다. 그 중, 제1 렌즈군(GR1)은 상측에 강한 곡률을 갖는 부의 제1 단일 렌즈(G1)와, 양면 비구면을 갖는 부의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 제2 단일 렌즈(G2)와, 정의 렌즈인 제3 단일 렌즈(G3)로 구성된다.
또한, 제2 렌즈군(GR2)은 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G4)와, 정의 렌즈와 부의 렌즈의 접합 렌즈(G5/G6)로 구성되어 있다. 또한, 제3 렌즈군(GR3)은 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G7)로 구성된다.
도2는 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도3은 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도4는 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다.
도2의 (a), 도3의 (a), 도4의 (a)에 있어서의 구면 수차에서는, 종축에 개방 F치와의 비율, 횡축에 디포커스를 취하고, 실선이 d선, 파선이 c선, 1점 쇄선이 g선에서의 구면 수차를 나타낸다. 또한, 도2의 (b), 도3의 (b), 도4의 (b)에 있어서의 비점 수차에서는 종축이 상 높이, 횡축이 포커스이고, 실선이 서지탈, 파선이 메리디오날의 상면을 나타낸다. 또한, 도2의 (c), 도3의 (c), 도4의 (c)에 있어서의 왜곡 수차는 종축이 상 높이, 횡축은 ％로 나타낸다.
또한, 표 1은 제1 실시예에 관한 줌 렌즈의 수치를 나타내고 있다.
[표 1]
FNo. ＝ 2.85 내지 3.71 내지 5.17
f ＝ 5.25 내지 8.84 내지 14.86
ω ＝ 33.53 내지 20.57 내지 12.42
면 번호 R D ND νd
1 : 620.453 0.550 1.69680 55.500
2 : 5.500 0.847
3 : 9.271(ASP) 1.000 1.52470 56.236
4 : 5.835(ASP) 1.000
5 : 8.224 1.368 1.80610 33.300
6 : 26.403 10.681 내지 4.290 내지 0.500
7 : 5.967(ASP) 2.248 1.52470 56.236
8 : - 14.376(ASP) 0.200
9 : 5.554 1.487 1.83400 37.300
10 : - 15.338 0.500 1.78472 25.700
11 : 3.183 4.241 내지 8.031 내지 14.427
12 : 12.692(ASP) 1.983 1.52470 56.236
13 : - 15.994(ASP) 1.100
14 : 인피니티 0.700 1.44524 27.700
15 : 인피니티 0.600
16 : 인피니티 0.500 1.56883 56.000
17 : 인피니티
면 번호 κ A4 A6 A8 A10
3 1 0.103034E - 02 - 0.788083E - 04 0.696294E - 05 - 0.147155E - 06
4 1 - 0.417851E - 03 - 0.968635E - 04 0.815844E - 05 - 0.241075E - 06
7 1 - 0.917554E - 03 0.615719E - 06 - 0.755999E - 05 0.912229E - 06
8 1 - 0.376849E - 04 0.168281E - 04 - 0.868074E - 05 0.120926E - 05
12 1 - 0.901211E - 03 0.113451E - 03 - 0.778351E - 05 0.190649E - 06
13 1 - 0.432058E - 03 0.666450E - 04 - 0.444144E - 05 0.103362E - 06
이 표 1에서 FNo.는 F 번호, f는 촛점 거리, ω는 반획각, R은 곡률 반경, d는 렌즈면 간격, nd는 d선에 대한 굴절율, vd는 아베수를 나타낸다. 또한, (ASP)로 나타낸 면은 비구면이고, 비구면의 형상은 다음 식([수학식 1])으로 나타내는 형상이다.
[수학식 1]
(제2 실시예)
제2 실시예에 관한 줌 렌즈는 도5에 도시한 구성으로, 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(CR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군(GR1)은 상측에 강한 곡률을 갖는 부의 제1 단일 렌즈(G1)와, 양면 비구면을 갖는 부의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 제2 단일 렌즈(G2)와, 정의 렌즈로 이루어지는 제3 단일 렌즈(G3)로 구성된다.
또한, 제2 렌즈군(GR2)은 정의 렌즈와 부의 렌즈의 접합 렌즈(G4/G5)와, 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G6)로 구성되어 있다. 또한, 제3 렌즈군(GR3)은 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G7)로 구성된다. 또한, 제2 렌즈군(GR2)의 가장 상측이 되는 단일렌즈(G6)에 양면 비구면의 플라스틱 렌즈를 이용함으로써, 비구면의 조립 정밀도에 있어서의 여유도를 갖게 하는 것이 가능해진다.
도6은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도7은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도8은 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다.
도6의 (a), 도7의 (a), 도8의 (a)에 있어서의 구면 수차에서는, 종축에 개방 F치와의 비율, 횡축에 디포커스를 취하고, 실선이 d선, 파선이 c선, 1점 쇄선이 g선에서의 구면 수차를 나타낸다. 또한, 도6의 (b), 도7의 (b), 도8의 (b)에 있어서의 비점 수차에서는 종축이 상 높이, 횡축이 포커스이고, 실선이 서지탈, 파선이 메리디오날의 상면을 나타낸다. 또한, 도6의 (c), 도7의 (c), 도8의 (c)에 있어서의 왜곡 수차는 종축이 상 높이, 횡축은 ％로 나타낸다.
또한, 표 2는 제2 실시예에 관한 줌 렌즈의 수치를 나타내고 있다.
[표 2]
FNo. ＝ 2.85 내지 3.71 내지 5.17
f : 5.25 내지 8.82 내지 14.86
ω ＝ 33.55 내지 20.39 내지 12.28
면 번호 R D ND νd
1 : 14.773 0.550 1.72916 54.700
2 : 4.689 1.900
3 : 17.228(ASP) 1.000 1.52470 56.236
4 : 9.178(ASP) 0.554
5 : 7.957 1.439 1.84666 23.800
6 : 12.476 10.010 내지 4.074 내지 0.526
7 : 4.329 2.248 1.72916 54.700
8 : - 5.737 0.500 1.67270 32.300
9 : 5.266 0.500
10 : 4.500(ASP) 1.100 1.52470 56.236
11 : 5.951(ASP) 3.397 내지 6.712 내지 12.319
12 : - 24.533(ASP) 2.000 1.52470 56.236
13 : - 6.401(ASP) 1.300
14 : 인피니티 0.700 1.51680 64.200
15 : 인피니티 0.600
16 : 인피니티 0.500 1.56883 56.000
17 : 인피니티
면 번호 κ A4 A6 A8 A10
3 1 - 0.493997E - 03 0.308542E - 04 - 0.203091E - 05 0.480038E - 07
4 1 - 0.100405E - 02 0.496204E - 05 - 0.970592E - 06 - 0.250497E - 07
10 1 - 0.501639E - 02 - 0.981536E - 03 - 0.400770E - 04 - 0.124102E - 04
11 1 0.861527E - 03 - 0.675163E - 03 - 0.798500E - 04 0.940314E - 05
12 1 - 0.163206E - 02 - 0.237511E - 04 0.441858E - 05 - 0.199791E - 06
13 1 - 0.114059E - 03 - 0.852311E - 04 0.828581E - 05 - 0.254497E - 06
이 표 2에서 FNo.는 F 번호, f는 촛점 거리, ω는 반획각, R은 곡률 반경, d는 렌즈면 간격, nd는 d선에 대한 굴절율, νd는 아베수를 나타낸다. 또한, (ASP)로 나타낸 면은 비구면이고, 비구면의 형상은 상기 수식([수학식 1])으로 나타내는 형상이다.
(제3 실시예)
제3 실시예에 관한 줌 렌즈는 도9에 도시한 구성이고, 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(GR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군(GR1)은 상측에 강한 곡률을 갖는 부의 렌즈로 이루어지는 제1 단일 렌즈(G1)와, 양면 비구면을 갖는 부의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 제2단일 렌즈(G2)와, 정의 렌즈로 이루어지는 제3 단일 렌즈(G3)로 구성된다.
또한, 제2 렌즈군(GR2)은 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G4)와, 정의 렌즈와 부의 렌즈의 접합 렌즈(G5/G6)로 구성되어 있다. 또한, 제3 렌즈군(GR3)은 물체측의 면에 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G7)로 구성된다.
도10은, 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도11은 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도12는 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다.
도10의 (a), 도11의 (a), 도12의 (a)에 있어서의 구면 수차에서는, 종축에 개방 F치와의 비율, 횡축에 디포커스를 취하고, 실선이 d선, 파선이 c선, 1점 쇄선이 g선에서의 구면 수차를 나타낸다. 또한, 도10의 (b), 도11의 (b), 도12의 (b)에 있어서의 비점 수차에서는 종축이 상 높이, 횡축이 포커스이고, 실선이 서지탈, 파선이 메리디오날의 상면을 나타낸다. 또한, 도10의 (c), 도11의 (c), 도12의 (c)에 있어서의 왜곡 수차는 종축이 상 높이, 횡축은 ％로 나타낸다.
또한 표 3은 제3 실시예에 관한 줌 렌즈의 수치를 나타내고 있다.
[표 3]
FNo. ＝ 2.85 내지 3.67 내지 5.15
f : 5.25 내지 8.82 내지 14.86
ω : 33.56 내지 20.42 내지 12.27
면 번호 R D ND νd
1 : 43.798 0.550 1.83500 43.000
2 : 6.071 1.597
3 : 114.492(ASP) 1.000 1.52470 56.236
4 : 17.746(ASP) 0.600
5 : 10.860 1.800 1.84666 23.800
6 : 34.943 11.274 내지 4.405 내지 0.300
7 : 5.768(ASP) 1.985 1.52470 56.236
8 : - 20.077(ASP) 0.100
9 : 5.717 1.575 1.75500 52.300
10 : - 9.506 0.500 1.68893 31.200
11 : 3.194 4.529 내지 8.154 내지 14.286
12 : 32.463(ASP) 2.000 1.52470 56.236
13 : - 10.110 1.300
14 : 인피니티 0.700 1.51680 64.200
15 : 인피니티 0.600
16 : 인피니티 0.500 1.56883 56.000
17 : 인피니티
면 번호 κ A4 A6 A8 A10
3 1 0.906899E - 03 - 0.640632E - 04 0.435915E - 05 - 0.925116E - 07
4 1 0.572459E - 03 - 0.687373E - 04 0.472822E - 05 - 0.121438E - 06
7 1 - 0.471918E - 03 0.227421E - 05 - 0.290975E - 05 0.779030E - 06
8 1 0.552389E - 03 0.485357E - 05 - 0.180632E - 05 0.110846E - 05
12 1 - 0.910051E - 03 0.696968E - 04 - 0.494248E - 05 0.135280E - 06
이 표 3에서 FNo.는 F 번호, f는 촛점 거리, ω는 반획각, R은 곡률 반경, d는 렌즈면 간격, nd는 d선에 대한 굴절율, νd는 아베수를 나타낸다. 또한, (ASP)로 나타낸 면은 비구면이며, 비구면의 형상은 상기 수식([수학식 1])으로 나타내는 형상이다.
(제4 실시예)
제4 실시예에 관한 줌 렌즈는 도13에 도시한 구성이고, 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군(GR1), 정의 제2 렌즈군(GR2), 정의 제3 렌즈군(GR3)으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군(GR1)은 상측에 강한 곡률을 갖는 부의 렌즈로 이루어지는 제1 단일 렌즈(G1)와, 상측의 면에 비구면을 갖는 부의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 제2 단일 렌즈(G2)와, 정의 렌즈로 이루어지는 제3 단일 렌즈(G3)로 구성된다.
또한, 제2 렌즈군(GR2)은 양면 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G4)와, 정의 렌즈와 부의 렌즈의 접합 렌즈(G5/G6)로 구성되어 있다. 또한, 제3 렌즈군(GR3)은 물체측의 면에 비구면을 갖는 정의 플라스틱 렌즈로 이루어지는 단일 렌즈(G7)로 구성된다.
도14는 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 짧은 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도15는 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 중간 촛점 거리에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다. 또한, 도16은 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 긴 촛점 거리 단부에서의 여러 수차도로, (a)가 구면 수차, (b)가 비점 수차, (c)가 왜곡 수차이다.
도14의 (a), 도15의 (a), 도16의 (a)에 있어서의 구면 수차에서는 종축에 개방 F치와의 비율, 횡축에 디포커스를 취하고, 실선이 d선, 파선이 c선, 1점 쇄선이 g선에서의 구면 수차를 나타낸다. 또한, 도14의 (b), 도15의 (b), 도16의 (b)에 있어서의 비점 수차로서는 종축이 상 높이, 횡축이 포커스이고, 실선이 서지탈, 파선이 메리디오날의 상면을 나타낸다. 또한, 도14의 (c), 도15의 (c), 도16의 (c)에 있어서의 왜곡 수차는 종축이 상 높이, 횡축은 ％로 나타낸다.
또한, 표 4는 제4 실시예에 관한 줌 렌즈의 수치를 나타내고 있다.
[표 4]
FNo. ＝ 2.85 내지 3.64 내지 4.88
f ＝ 5.25 내지 8.83 내지 14.86
ω ＝ 33.53 내지 20.46 내지 12.27
면 번호 R D ND νd
1 : 52.508 0.550 1.83500 43.000
2 : 6.004 1.900
3 : - 174.302 1.000 1.52470 56.236
4 : 26.429(ASP) 0.693
5 : 18.281 1.608 1.84666 23.800
6 : - 116.979 13.515 내지 5.431 내지 0.600
7 : 6.711(ASP) 2.279 1.52470 56.236
8 : - 25.957(ASP) 0.100
9 : 5.875 1.771 1.77250 49.600
10 : - 7.713 0.500 1.68893 31.200
11 : 3.361 5.500 내지 9.232 내지 15.552
12 : 38.438(ASP) 2.000 1.52470 56.236
13 : - 10.974 1.300
14 : 인피니티 0.700 1.51680 64.200
15 : 인피니티 0.600
16 : 인피니티 0.500 1.56883 56.000
17 : 인피니티
면 번호 κ A4 A6 A8 A10
4 1 - 0.417851E - 03 - 0.785782E - 05 0.388494E - 06 - 0.233268E - 07
7 1 - 0.278892E - 03 - 0.110032E - 04 0.135004E - 05 0.950839E - 07
8 1 0.488995E - 03 - 0.134588E - 04 0.255035E - 05 0.191537E - 06
12 1 - 0.810182E - 03 0.523066E - 04 - 0.371469E - 05 0.106517E - 06
이 표 4에서, FNo.는 F 번호, f는 촛점 거리, ω는 반획각, R은 곡률 반경, d는 렌즈면 간격, nd는 d선에 대한 굴절율, νd는 아베수를 나타낸다. 또한, (ASP)로 나타낸 면은 비구면 계수이고, 비구면 형상은 상기 수식([수학식 1])으로 나타내는 형상이다.
또한, 표 5는 상기 나타낸 제1 내지 제4 실시예에 대응한 줌 렌즈의 조건식 (1) 내지 (4)의 각 조건을 구하기 위한 각 수치를 나타내는 것이다.
[표 5]
조건식 제1 실시예 제2 실시예 제3 실시예 제4 실시예
(1) D12/fw 0.0952 0.1002 0.0571 0.1143
(2) D2G/fw 0.8447 0.9448 0.7924 0.8857
(3) TLW/fw 5.7143 5.7143 6.0190 6.7619
(4) D23/fw 0.8077 0.6469 0.8626 1.0469
표 5에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4 실시예에서는 모두 조건식 (1) 내지 (4)를 충족시키고 있고, 또한 각 수차도에 나타낸 바와 같이 짧은 촛점 거리 단부(광각 단부), 광각 단부와 긴 촛점 거리 단부(망원 단부)와의 중간 촛점 거리 및 망원 단부에 있어서 각 수차도 균형있게 보정되어 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서 줌 렌즈의 구성 중에 플라스틱 렌즈로서 이용한 렌즈는 유리 렌즈에 의해 구성하는 것도 가능하고, 제조 공정의 용이성, 광학 특성, 중량, 비용 등에 의해 알맞은 재료를 선택할 수 있다.
또한, 상기 설명한 실시예는 일예이므로, 각 실시예에서 나타낸 수치나 렌즈 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명한 본 발명의 줌 렌즈로서는, 이 줌 렌즈에 의해 형성된 광학상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상 소자를 구비하는 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치에 적용하는 것이 가능하다.
본 발명에서는 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 촬상 장치에 이용되는 변배비 2배 내지 3배 정도의 줌 렌즈의 결상 성능의 향상, 소형화 및 저가격화를 달성하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군, 정의 제2 렌즈군, 정의 제3 렌즈군으로 이루어져 있고, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군을 이동시켜 주밍을 행하는 줌 렌즈에 있어서, 다음 조건식 (1), (2), (3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    (1) 0.02 < D12/fw < 0.13
    (2) 0.5 < D2G/fw < 0.95
    (3) 5 < TLW/fw < 8
    단,
    D12 : 제1 렌즈군의 가장 상측의 면과 제2 렌즈군의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리,
    D2G : 제2 렌즈군의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 가장 상측의 렌즈면까지의 거리,
    TLW : Wide 단부에서의 광학 전체 길이,
    fw : Wide 단부에서의 촛점 거리로 한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈군, 상기 제2 렌즈군, 상기 제3 렌즈군을 구성하는 렌즈 중 적어도 1매를 플라스틱 렌즈로 하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈군이, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와, 부의 굴절력을 갖고 플라스틱으로 이루어지는 제2 렌즈와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈의 3매로 구성되고,
    상기 제2 렌즈에 적어도 1면의 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 촬상 소자가 신호를 판독하는 동안에 차광을 행하기 위한 차광 부재를 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군의 사이에 갖고, 이하의 조건식 (4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
    (4) 0.5 < D23/fw < 1.1
    단,
    D23 : 제2 렌즈군의 가장 상측의 면과 제3 렌즈군의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리,
    fw : Wide 단부에서의 촛점 거리로 한다.
  5. 복수의 군으로 이루어져 군 간격을 바꿈으로써 변배를 행하는 줌 렌즈와, 상기 줌 렌즈에 의해 형성된 광학상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치이며,
    상기 줌 렌즈가 물체측으로부터 차례로, 부의 제1 렌즈군, 정의 제2 렌즈군, 정의 제3 렌즈군으로 이루어지고, 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군을 이동시켜 주밍을 행함으로써 다음 조건식 (1), (2), (3)을 충족시키는 것을 특징으로 하는촬상 장치.
    (1) 0.02 < D12/fw < 0.13
    (2) 0.5 < D2G/fw < 0.95
    (3) 5 < TLW/fw < 8
    단,
    D12 : 제1 렌즈군의 가장 상측의 면과 제2 렌즈군의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리,
    D2G : 제2 렌즈군의 가장 물체측의 렌즈면으로부터 가장 상측의 렌즈면까지의 거리,
    TLW : Wide 단부에서의 광학 전체 길이,
    fw : Wide 단부에서의 촛점 거리로 한다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 줌 렌즈를 구성하는 렌즈 중 적어도 1매를 플라스틱 렌즈로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 줌 렌즈를 구성하는 상기 제1 렌즈군이, 부의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와, 부의 굴절력을 갖고 플라스틱으로 이루어지는 제2 렌즈와, 정의 굴절력을 갖는 제3 렌즈의 3매로 구성되고,
    상기 제2 렌즈에 적어도 1면의 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 촬상 소자가 신호를 판독하는 동안에 차광을 행하기 위한 차광 부재를 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군 사이에 갖고, 이하의 조건식 (4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
    (4) 0.5 < D23/fw < 1.1
    단,
    D23 : 제2 렌즈군의 가장 상측의 면과 제3 렌즈군의 가장 물체측의 면이 가장 작아지는 광축 상의 거리,
    fw : Wide 단부에서의 촛점 거리로 한다.
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