KR20050049425A

KR20050049425A - 촬상렌즈

Info

Publication number: KR20050049425A
Application number: KR1020047008499A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 아다치
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2005-05-25
Also published as: US20040263995A1; JP2004133058A; CN1685268A; KR101018313B1; CN100417968C; WO2004034118A1; JP4048904B2; US7068447B2

Abstract

본 발명은, 물체측으로부터 순서대로, 부의 파워를 갖는 제1 렌즈군(11)과, 조리개(12)와, 정의 파워를 갖는 제2 렌즈군(13)과, 부의 파워를 갖는 제3 렌즈군(14)으로 이루어지는 촬상렌즈(1)이다. 이 촬상렌즈는, 변배 중, 제1 렌즈군(11)이 고정되고, 제2 렌즈군(13)이 조리개(12)와 일체로 광축 상을 이동하며, 제3 렌즈군(14)이 변배에 의한 상점의 이동을 보정하기 위한 광축 상을 이동한다.

Description

촬상렌즈{IMAGING LENS}

본 발명은 촬상렌즈에 관한 것으로, 특히, 적어도 3군 구성으로 광학배율이 가변으로 된 촬상렌즈에 관한 것이다.

본 출원은, 일본국에 있어서 2002년 10월 8일에 출원된 일본특허출원번호 2002-295292를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 본 출원은 참조함으로써, 본 출원에 채용된다.

종래, 촬상렌즈로부터 입사된 광속을 전기신호로 변환하여 출력하는 촬상소자로서, C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)나 CCD(Charge Coupled Device) 등의 광전변환소자를 사용한 촬상부를 구비한 여러가지 정보기기가 널리 사용되고 있다.

이들 정보기기 중에서, 특히, 휴대하여 사용하는, 소위 모바일 용도로 특화한 소형의 정보기기에 있어서는, 그 용도의 특징으로, 촬상부가 높은 촬상성능을 유지한 채로, 촬상렌즈나 촬상소자를 더 소형화하는 것이나 광학줌을 탑재하는 것이 요망되고 있다. 예를 들면, 디지털 카메라나 카메라를 내장한 휴대형의 무선전화장치, 소위 휴대전화에 있어서, 광학줌 기능을 갖는 촬상렌즈를 구비하는 것이 요구되고, 그 촬상렌즈는, 가장 물체측의 렌즈면으로부터 촬상소자의 수광면까지의 광축 상에서의 길이, 즉 전장을 짧게 하고, 촬상소자의 소형화에 따라 높은 해상력을 갖는 것이 요구되고 있다.

전술한 바와 같은 광학줌 기능을 갖는 촬상렌즈는, 광학배율을 가변으로 하기 위해, 구성렌즈 군 중 어느 하나의 렌즈군을 광축 상에서 이동시키고 있다. 예를 들면, 3군 구성의 렌즈를 갖는 촬상렌즈에서는, 변배를 행하는 과정에 있어서 광로순서대로 2번째의 렌즈군이 변배렌즈로서 광축 상을 이동하게 되어 있다.

전술한 바와 같은 정보기기에 사용되는 광학줌 기능을 갖는 촬상렌즈로서는, 일본특허공개 2002-55278호 공보에 기재되어 있는 물체측으로부터 광로순서대로 부, 정, 정의 순서대로 파워배치된 렌즈군을 갖는 3군 구성의 광학줌 기능을 갖는 촬상렌즈가 있다.

또한, 전술한 바와 같은 정보기기에 사용되는 촬상렌즈로서는, 일본특허공개 2002-72095호 공보에 기재되어 있는 물체측으로부터 광로순서대로 부, 정, 정, 정의 순서대로 파워배치된 렌즈군을 갖는 4군 구성의 광학줌 기능을 갖는 촬상렌즈가 있다.

그런데, 일본특허공개 2002-55278호 공보에 기재된 촬상렌즈에서는, 정보기기에 내장하여 사용하는 경우에 전장이 너무 크고, 변배 중에 1번째의 렌즈군이 이동하기 때문에, 기구설계상 복잡화하여 저비용화를 하는 것이 곤란했었다. 또한, 이러한 촬상렌즈에서는, 가장 물체측에 배치되는 렌즈군이 이동하기 때문에, 주밍에 의해 렌즈 프레임을 기기로부터 차례로 빼낼 필요성이 생기고, 이 경우, 낙하충격이나 다른 물체와의 접촉에 의해 기기가 파손할 우려가 있다.

또한, 일본특허공개 2002-72095호 공보에 기재된 촬상렌즈에서는, 가장 물체측에 배치되는 렌즈군을 고정한 형태로 변배가 행해지고 있는 점에서는 내충격성의 면에서 바람직하지만, 최종 렌즈군을 정렌즈로 구성하고 있기 때문에, 백포커스의 단축화가 곤란하고, 소형화에는 맞지 않는다.

(발명의 개시)

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 문제점을 해소할 수 있는 신규한 촬상렌즈를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 소형의 정보기기에 사용하는 데 적합한, 밝고, 광학수차가 양호하게 보정되어, 양호한 해상력을 갖는 소형의 촬상렌즈를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 촬상렌즈는, 물체측으로부터 입사한 광을 상(像)면측으로부터 출사하여 물체상을 결상하는, 광학배율이 가변으로 된 촬상렌즈에 있어서, 변배를 행하는 과정에 있어서 고정하여 배치되는 부의 메니스커스렌즈로 이루어지는 제1 렌즈군과, 정의 파워를 갖고, 변배를 행하는 과정에 있어서 광축에 따라 이동하며, 광각단으로부터 망원단에 걸쳐 상(像)측으로부터 물체측으로 이동하는 제2 렌즈군과, 부의 파워를 갖고, 변배를 행하는 과정에 있어서 광축에 따라 이동하는 제3 렌즈군을 가지며, 물체측으로부터 사측으로 향하여 순서대로, 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 제3 렌즈군이 배치되고, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군과의 사이 또는 제2 렌즈군과 제3 렌즈군과의 사이에 설치되며, 제2 렌즈군과 일체로 이동하는 조리개를 구비한다.

본 발명에 관한 촬상렌즈는, 부, 정, 정의 순서대로 파워배치된 렌즈에 의해 구성되고, 광학배율을 가변할 때, 조리개가 변배렌즈와 일체로 광축 상을 이동함으로써, 광학수차가 양호하게 보정된 밝은 물체상을 결상할 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다

도 2는 동 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다.

도 3은 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다.

도 4는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 5는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 6은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 7은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 8은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 9는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 10은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 11은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 12는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 망원단에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명을 적용한 다른 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다.

도 14는 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다.

도 15는 줌렌즈를 설명하기 위한 측면도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 상태를 설명하는 도면이다.

도 16은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 17은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 광각단에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 18은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 19는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 20은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 21은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 22는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 구면수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 23은 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 망원단에 위치할 때의 비점수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 24는 줌렌즈의 수차도이고, 변배렌즈가 도 2에 나타내는 망원단에 위치할 때의 왜곡수차를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명이 적용된 촬상렌즈를 몇개인가의 실시예를 참조하여 설명한다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈는, 가장 물체측에 배치되는 렌즈군을 고정한 줌렌즈이고, 소형의 정보기기, 특히, 소형의 촬상소자를 사용한 디지털 카메라나 휴대형의 정보기기에 구비되어 사용된다. 또한, 본 발명을 적용한 촬상렌즈는, 렌즈구성을 3군으로 한, 렌즈의 전장이 짧은 소형의 줌렌즈이다.

(제1 실시예)

이하에서는, 제1 실시예로서, 도 1 내지 도 3에 나타내는 촬상렌즈(1)의 예를 들어 설명한다.

이 촬상렌즈(1)는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 물체측으로부터 순서대로, 부의 파워를 갖는 제1 렌즈군(11)과, 조리개(12)와, 정의 파워를 갖는 제2 렌즈군(13)과, 부의 파워를 갖는 제3 렌즈군(14)을 갖는다.

촬상렌즈(1)는, 제1 렌즈군(11)으로부터 입사한 광을, 조리개(12), 제2 렌즈군(13) 및 제3 렌즈군(14)을 순서대로 투과시켜, 후술하는 필터(15)를 통해, 상측에 배치된 촬상소자의 촬상면(16)에 집광한다. 여기서, 촬상소자는, 예를 들면, CCD이고, 촬상렌즈(1)에 의해 집광된 광을 전기신호로 변환하여 출력할 수 있다.

구체적으로, 제1 렌즈군(11)은, 물체측에 볼록면을 향한 메니스커스형상으로 된 부의 파워를 갖는 렌즈 L1로 이루어진다.

조리개(12)는, 제2 렌즈군(13)과 일체로 광축 상을 이동하도록 제3 렌즈군(13)의 물체측에 고정되어 있다.

제2 렌즈군(13)은, 양면이 볼록형상으로 된 렌즈 L2와, 상면측의 면이 볼록형상으로 된 부의 파워를 갖는 메니스커스렌즈 L3을 가지고 있고, 렌즈 L2와 메니스커스렌즈 L3이 접합된 접합렌즈를 형성하고 있다.

제3 렌즈군(14)은, 부의 파워를 갖는 렌즈 L4로 이루어진다.

이상과 같이 구성된 촬상렌즈(1)는, 물체로부터 입사해 온 광을 제1 렌즈군(11), 조리개(12), 제2 렌즈군(13), 제3 렌즈군(14)까지 순차 투과시켜 필터(15)를 통해 촬상소자(16)의 수광면에 물체상을 결상시킨다.

이상과 같이 구성된 촬상렌즈(1)는, 제2 렌즈군(13)이 광축 상을 이동함으로써 광학배율을 가변으로 할 수 있다. 구체적으로, 촬상렌즈(1)는, 광학배율을 하강시키는 경우, 즉 초점거리 f를 짧게 하는 경우, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈군(13)이 조리개(12)와 일체로 상면측에 이동한다. 여기서, 촬상렌즈(1)로서는, 가장 광학배율을 낮게 한 경우, 그 초점거리 f가 2.5mm로 되고, 이하에서는, 이때의 제2 렌즈군(13)의 위치를 광각단이라 기술한다.

다음에, 촬상렌즈(1)는, 광학배율을 상승시키는 경우, 즉 초점거리 f를 길게 하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈군(13)이 조리개(12)와 일체로 물체측에 이동한다. 여기서, 촬상렌즈(1)에서는, 가장 광학배율을 높게 한 경우, 그 초점거리 f가 7.0mm로 되고, 이하에서는, 이때의 제2 렌즈군(13)의 위치를 망원단으로 기술한다.

다음에, 촬상렌즈(1)는, 광학배율이 상기 도 1 및 도 3에 나타내는 상태의 사이인 경우, 즉 초점거리 f가 2.5mm∼7.0mm의 사이에 있는 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈군(13)이 조리개(12)와 일체로 광각단과 망원단의 사이를 이동한다. 여기서, 도 2에 나타내는 촬상렌즈(1)에서는, 광학배율을 상기 도 1 및 도 3에 나타내는 상태의 사이인 경우의 예로서, 초점거리 f가 4.0mm로 되어 있다.

여기서, 필터(15)는, 로우패스필터나 촬상소자의 리드(rid)유리 등의 대용으로서 배치된 것이다. 즉, 촬상렌즈(1)가 소형의 정보기기 등에 삽입되어 실제로 사용될 때에는, 제3 렌즈군(14)과 촬상소자의 수광면(16)과의 사이에 로우패스필터나 촬상소자의 리드유리 등이 배치된다.

그래서, 본 발명의 실시예에서는, 촬상렌즈(1)의 설계시에 있어서, 오하라사 제조 BK7(상품명) 해당의 초재로 이루어지는 필터(15)를 핀트면의 면 근처에 위치시킨 상태로 함으로써, 로우패스필터나 촬상소자(16)의 리드유리 등에 의한 영향을 고려하도록 하였다.

전술한 바와 같이 구성된 촬상렌즈(1)는, ft를 가장 높은 광학배율, 즉 제2 렌즈군(13)이 광축 상의 망원단에 있을 때의 초점거리, δV를 제2 렌즈군(13) 중에 사용되는 렌즈 L2와 렌즈 L3과의 아베수의 차, f1을 제1 렌즈군(11)의 초점거리, f2를 제2 렌즈군(13)의 초점거리, fw를 가장 낮은 광학배율, 즉 제2 렌즈군(13)이 광축 상의 광각단에 있을 때의 초점거리, M3을 제3 렌즈군(14)의 광학배율, TT를 제1 렌즈군(11)이 갖는 렌즈 L1의 물체측의 면으로부터 가우스 상점까지의 거리, Z를 가장 낮은 광학배율로부터 가장 높은 광학배율에 이르기까지의 줌비 ft/fw를 나타낸다고 하여, 이하에 나타내는 식 (1) 내지 식 (5)의 각 조건을 만족하도록 구성되어 있다.

0.7≤TT/Z/fw≤1.4···(1)

0.05≤f2/ft≤3.6···(2)

15≤δV···(3)

0.8≤│f1/fw│≤10.3···(4)

1.3≤M3≤4.3···(5)

이하에, 전술한 식 (1) 내지 식 (5)에 나타내는 조건에 대하여 설명한다.

우선, 식 (1)은, 촬상렌즈(1)의 전장을 규정하고 있다. 이 식 (1)에 나타내는 값이 상한 1.4를 초과하면, 촬상렌즈(1)의 전장이 커져, 제품의 소형화가 어렵게 된다. 또한, 이 식 (1)에 나타내는 값이 하한 0.7을 하회하면, 촬상렌즈(1)를 구성하는 렌즈 각각의 곡률반경이 작아져, 광학수차를 보정하는 것이 어렵게 됨과 동시에 렌즈의 가공이 어렵게 되어, 비용이 높은 렌즈가 되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 전술한 식 (1)의 조건을 채우는 것부터, 전장을 작게 할 수 있으므로, 소형의 정보기기에 삽입하는 것이 용이하게 되고, 또한 구성하는 렌즈의 곡률반경을 어느 정도 느슨하게 할 수 있기 때문에, 광학수차를 양호하게 보정할 수 있음과 동시에 가공성도 용이하게 되어, 저비용의 렌즈를 얻을 수 있다.

다음에, 식 (2)은, 제2 렌즈군(13)의 초점거리 f2를 규정하고 있다. 촬상렌즈(1)는, 식 (2)에 나타내는 값이 하한값 0.05를 하회하면, 제2 렌즈군(13)의 초점거리 f2가 짧아져 제2 렌즈군(13)의 파워가 너무 강해지고, 특히 광축 상의 광각단에서 제2 렌즈군(13)에서 발생하는 구면수차의 언더화를 다른 렌즈로 보정할 수 없게 된다. 또한, 촬상렌즈(1)는, 식 (2)에 나타내는 값이 상한값 3.6을 초과하면, 제2 렌즈군(13)의 초점거리 f2가 길어지고, 변배로 필요로 하는 광축 상의 이동량이 커져 렌즈의 전장이 커져 버려, 소형의 정보기기에 삽입하는 것이 어렵게 된다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 전술한 식 (2)의 조건을 만족하기 때문에, 소형의 제품에 삽입하는 것이 용이하게 되고, 또한 제2 렌즈군(13)에서 발생하는 구면수차의 언더화를 양호하게 보정할 수 있다.

다음에, 식 (3)은, 제2 렌즈군(13)을 구성하는 렌즈 L2 및 렌즈 L3의 아베수의 차를 규정하는 것이다. 촬상렌즈(1)는, 식 (3)에 나타내는 아베수의 차가 15 이하이면 축 상의 색수차를 양호하게 보정하는 것이 어렵게 된다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 전술한 식 (3)의 조건을 만족하기 때문에, 제2 렌즈군(13)을 구성하는 렌즈 L2 및 렌즈 L3의 아베수의 차를 15 이상으로 함으로써, 축 상의 색수차를 양호하게 보정할 수 있다.

다음에, 식 (4)는, 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1의 조건을 규정하는 것이다. 여기서, 본 발명과 같은 부의 파워를 갖는 렌즈군이 선행하는 타입의 줌렌즈에서는, 비교적 강한 파워를 선행하는 렌즈군에 갖게 할 필요가 있다. 그러나, 설계상 가장 물체측에 배치되는 면은, 축외광선이 가장 높은 위치를 통과하기 위해, 축외입사광선을 강하게 구부리지 않도록 하여, 광선높이가 작아지는 상면측의 면에 강한 부의 파워를 갖게 하는 것이 바람직하다. 촬상렌즈(1)는, 식 (4)에 나타내는 하한값 0.8을 하회하면, 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1이 짧아져, 제1 렌즈군(11)의 상면측의 면의 파워가 너무 강하게 되고, 비구면을 갖게 해도 자수차를 보정하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 촬상렌즈(1)는, 식 (4)에 나타내는 상한값 10.3을 초과하여 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1이 길어지면, 제1 렌즈군(11)에 있어서는 면의 파워를 약하게 하는 것을 할 수 있기 때문에 수차보정 상에서 바람직한 형상이 되지만, 그 결과 제2 렌즈군(13) 및 제3 렌즈군(14)에 큰 배율을 갖게 하지 않게 해서는 안되고, 원하는 변배비를 확보하기 위해 제2 렌즈군(13)의 이동량이 커져, 소형화를 달성할 수 없게 된다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 전술한 식 (4)의 조건을 만족하기 때문에, 제1 렌즈군(11)의 상면측의 면에 강한 파워를 제공하면서도, 광학수차를 양호하게 보정할 수 있어, 렌즈의 전장을 크게 하는 경우가 없기 때문에, 소형의 정보기기에 삽입하는 것이 용이하게 된다.

다음에, 식 (5)는, 제3 렌즈군(14)의 배율 M3의 조건을 규정하는 것이다. 촬상렌즈(1)는, 식 (5)에 나타내는 값이 상한값 4.3을 초과하면, 제3 렌즈군(14)의 배율 M3이 커져, 이에 따라 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1이 짧아짐으로써, 부의 왜곡수차가 커져 이 왜곡수차의 보정이 곤란하게 된다. 또한, 촬상렌즈(1)는, 식 (5)에 나타내는 값이 하한값 1.3을 하회하면, 제3 렌즈군(14)의 배율 M3이 작아지고, 이에 따라 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1이 길어짐으로써, 제2 렌즈군(13)의 초점거리 f2를 짧게 하지 않으면 안되고, 변배에 의한 수차변동이 커져 수차보정이 곤란하게 된다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 전술한 식 (5)의 조건을 만족하기 때문에, 제1 렌즈군(11)의 초점거리 f1이 적절한 범위가 되고, 이에 따라 부의 왜곡수차를 양호하게 보정할 수 있고, 또한 제2 렌즈군(13)의 초점거리 f2도 적절한 범위가 되어, 변배에 의한 수차변동을 감소할 수 있으므로 수차보정을 양호하게 행할 수 있다.

여기서, 본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)에서는, 조리개(12)를 제2 렌즈군(13)의 물체측에 배치하고 있기 때문에 사출동 위치를 길게 하는 것이 가능하게 됨과 동시에, 입사동 위치가 물체측에 가까워진다. 이에 따라 촬상렌즈(1)에서는, 축외광선의 제1 렌즈군(11)을 통과하는 위치가 낮아지기 때문에 전옥의 지름을 작게 할 수 있다.

여기서, 촬상용도의 렌즈에는, 쉐이딩(shading)을 피하기 위해, 축외광선의 촬상소자에의 입사각도를 얕은 각도로 입사시킬 필요가 있다. 또한, 제1 렌즈군(11)은, 구성렌즈 중에서 가장 광선이 높은 곳을 통과하기 때문에, 조리개의 위치가 본 발명의 실시예에 있는 위치보다도 상측으로 들어가면, 축외광선의 제1 렌즈군(11)으로의 입사위치가 높아지기 때문에 렌즈의 체적이 증대하여 버리므로 바람직하지 않다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)에서는, 조리개(12)가 제2 렌즈군(13)의 물체측에 배치되고, 제2 렌즈군(13)과 일체로 광축 상을 이동함으로써, 전술한 문제가 해결된다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)에서는, 제2 렌즈군(13)을 양볼록 렌즈와 상측에 볼록면을 향한 부의 메니스커스렌즈와의 접합렌즈로 하고 있다. 이에 따라, 촬상렌즈(1)는, 변배전역에 걸치는 구면수차를 양호하게 보정할 수 있다. 예를 들면, 제2 렌즈군(13)의 렌즈 L2와 렌즈 L3을 독립적으로 구성한 경우는, 구면수차가 과잉하게 언더가 되어 다른 렌즈군으로서는 그것을 보정하는 것은 곤란하게 된다. 또한, 촬상렌즈(1)에서는, 부착 전후의 렌즈 L2와 렌즈 L3과의 아베수에 차를 갖게 함으로써 축 상 색 수차를 양호하게 보정하고 있다.

본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)는, 제3 렌즈군(14)을 부의 파워를 갖는 렌즈 L4로 구성하고 있기 때문에, 백포커스를 짧게 할 수 있다. 또한, 전체에서 정의 파워를 갖는 변배렌즈(13)와 부의 파워를 갖는 보정렌즈(14)와의 관계에 의해, 이 광학계가 국부적으로는 텔레포트타입의 구성이 되어 렌즈 전장의 단축화에 효과적이다.

여기서, 촬상렌즈(1)에서의, 각 렌즈의 파라미터를 나타낸다.

이때, 이하의 설명에 있어서, 「Li」는 물체측으로부터 헤아려 i번째의 렌즈, 「Si」는 물체측으로부터 헤아려 i번째의 면, 「ri」는 면 Si의 곡률반경, 「di」는 물체측으로부터 헤아려 i번째의 면과 i+1번째의 면과의 사이의 면간격, 「ni」는 상기 제1 렌즈 Li의 d선(파장 587.6nm)에서의 굴절률, 「nFL」은 필터(15)의 d선에서의 굴절률, 「νi」는 제i렌즈 Li의 d선에서의 아베수, 「νFL」은 필터(15)의 d선에서의 아베수를 나타내는 것으로 한다.

또한, 비구면은, 좌표로서 광축방향으로 X축을 취하고, 광축과 수직방향의 높이를 Y, 원추정수를 K, 곡률반경을 R, 4차, 6차, 8차 및 10차 비구면 계수를 각각 a, b, c 및 d로 하면, 이하의 수식 (1)로 나타내는 것으로 한다.

전술한 촬상렌즈(1)는, 제1면 S1, 제2면 S2, 제4면 S4, 제6면 S6, 제7면 S7, 제8면 S8이 각각 비구면에 의해 구성되어 있다. 이때, 촬상렌즈(1)는, 물점의 이동에 의한 핀트의 보정, 소위 포커싱을 어떤 렌즈군으로 행해도 되고, 판포커스로서 기계를 구성해도 된다.

촬상렌즈(1)는, 제2 렌즈군(13)이 광각단으로부터 망원단으로 이동함으로써, 초점거리 f가 2.5mm로부터 7.0mm까지 변화된다. 또한, 촬상렌즈(1)는, 제2 렌즈군(13)이 광각단으로부터 망원단으로 이동함으로써, F 넘버가 2.94∼5.2까지 변화되고, 반화각의 ω가 33.4°∼13.3°까지 변화된다.

여기서, 이하의 표 1에 촬상렌즈(1)의 각 파라미터를 나타낸다.

이상과 같은 파라미터를 갖는 촬상렌즈(1)의 광학특성을, 도 4 내지 도 12에 나타낸다.

도 4 내지 도 6은, 제2 렌즈군(13)이 광각단에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 2.5mm의 상태에서의 촬상렌즈(1)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

도 7 내지 도 9는, 제2 렌즈군(13)이 광각단과 망원단과의 중간에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 4.0mm의 상태에서의 촬상렌즈(1)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

도 10 내지 도 12는, 제2 렌즈군(13)이 망원단에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 7.0mm의 상태에서의 촬상렌즈(1)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

이때, 도 4, 도 6 및 도 8에 나타내는 구면수차도에 있어서, 실선은 d선, 점선은 g선에서의 값을 각각 나타내고, 도 5, 도 7 및 도 9에 나타내는 비점수차도에 있어서, 실선은 세지탈(sagittal) 상면에서의 값, 점선은 머리디어날(meridional) 상면에서의 값을 각각 나타낸다.

이상과 같은 도 4 내지 도 12에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용한 촬상렌즈(1)에서는, 각 광학수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 안다.

<제2 실시예>

다음에, 본 발명에 관한 촬상렌즈의 제2 실시예를 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다.

이때, 이하의 설명에서, 전술한 제1 실시예의 촬상렌즈(1)와 공통하는 부분에는 공통의 부호를 붙여 상세한 설명은 생략하고, 각 렌즈 구성의 파라미터의 차이에 대해서만 설명한다.

제2 실시예의 촬상렌즈(2)는, 전술한 제1 실시예에서의 촬상렌즈(1)와 마찬가지로, 제2 렌즈군(13)이 광축 상을 이동함으로써 광학배율이 가변이라고 되어 있다. 여기서, 전술한 도 4 내지 도 6과 같이, 이 촬상렌즈(2)가 구비하는 제2 렌즈군(13)의 위치가, 광각단에 있을 때의 촬상렌즈(2)의 상태를 도 13에 나타내고, 망원단에 있을 때의 촬상렌즈(2)의 상태를 도 15에 나타내며, 제2 렌즈군(13)이 광각단과 망원단과의 사이에 위치할 때의 촬상렌즈(2)의 상태를 도 14에 나타낸다.

본 예의 촬상렌즈(2)는, 각 렌즈의 제1면 S1, 제2면 S2, 제4면 S4, 제6면 S6 및 제8면 S8이 각각 비구면에 의해 구성되어 있다. 이때, 촬상렌즈(2)는, 물점의 이동에 의한 핀트의 보정, 소위 포커싱을 어떤 렌즈군으로 행해도 되고, 판포커스로서 기계를 구성해도 된다.

이 촬상렌즈(2)는, 제2 렌즈군(13)이 광각단으로부터 망원단으로 이동함으로써, 초점거리 f가 2.2mm로부터 4.4mm까지 변화된다. 또한, 촬상렌즈(1)는, 제2 렌즈군(13)이 광각단으로부터 망원단으로 이동함으로써, F 넘버가 2.88∼3.9까지 변화되고, 반화각 ω가 36.9°∼20.6°까지 변화된다.

이하에 나타내는 표 2에 촬상렌즈(2)의 각 수치를 나타낸다.

또한, 이상과 같은 파라미터를 갖는 촬상렌즈(2)의 광학특성에 대하여, 도 16 내지 도 24에 나타낸다.

도 16 내지 도 18은, 제2 렌즈군(13)이 광각단에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 2.2mm의 상태에서의 촬상렌즈(2)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

도 19 내지 도 21은, 제2 렌즈군(13)이 광각단과 망원단과의 중간에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 3.1mm의 상태에서의 촬상렌즈(2)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

도 22 내지 도 24는, 제2 렌즈군(13)이 망원단에 위치할 때, 즉 초점거리 f가 4.4mm의 상태에서의 촬상렌즈(2)의 구면수차도, 비점수차도, 왜곡수차도를 각각 나타낸다.

이때, 도 16, 도 19 및 도 22에 나타내는 구면수차도에서, 실선은 d선, 점선은 g선에서의 값을 각각 나타내고, 도 17, 도 20 및 도 23에 나타내는 비점수차도에서, 실선은 세지탈 상면에서의 값, 점선은 머리디어탈 상면에서의 값을 각각 나타낸다.

이상과 같은 도 16 내지 도 24에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용한 촬상렌즈(2)에서는, 각 광학수차가 양호하게 보정되어 있는 것을 안다.

여기서, 전술한 제1 실시예와 제2 실시예와의 비교를 이하의 표 3에 나타낸다.

표 3과, 도 4 내지 도 12 및 도 16 내지 도 24에 나타내는 각 광학수차로부터도 명백해지는 바와 같이, 촬상렌즈 1 및 2는 렌즈구성이 4장이면서, 전장이 단축되고, 각 광학수차가 양호하게 보정되어, 높은 해상력을 가지기 때문에 소형촬상소자에 대응할 수 있는 촬상렌즈인 것이 분명하다. 덧붙여서 말하면, 촬상렌즈 1 및 2의 전장은 광학 3배, 2배 줌이면서 각각 9.5mm와 7.9mm이다. 또한, 제1 렌즈군(11)이 변배 중에 고정이기 때문에 렌즈기구의 구성이 간소하고 견뢰성에 풍부하며, 또한 이동하는 렌즈군이 적기 때문에 저비용으로 소형의 줌렌즈로 되어 있다. 따라서, 촬상렌즈 1 및 2는, 디지털 카메라, 휴대전화 등의 모바일 용도로 사용되는 소형의 정보기기의 촬상렌즈로서 사용하는 데 적합한 것이다.

이때, 본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않고, 여러가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있다.

본 발명에 관한 촬상렌즈는, 렌즈매수가 4장으로 하면서 여러가지 수차를 양호하게 보정하면서, 콤팩트한 줌렌즈로 할 수 있다.

Claims

물체측으로부터 입사한 광을 상면측으로부터 출사하여 물체상을 결상하는, 광학배율이 가변으로 된 촬상렌즈에 있어서,

변배를 행하는 과정에 있어서 고정하여 배치되는 부의 메니스커스렌즈로 이루어지는 제1 렌즈군과,

정의 파워를 갖고, 변배를 행하는 과정에 있어서 광축에 따라 이동하고, 광각단으로부터 망원단에 걸쳐 상측으로부터 물체측으로 이동하는 제2 렌즈군과,

부의 파워를 갖고, 변배를 행하는 과정에 있어서 광축에 따라 이동하는 제3 렌즈군을 가지며,

물체측으로부터 상측으로 향하여 순서대로, 상기 제1 렌즈군, 상기 제2 렌즈군, 상기 제3 렌즈군이 배치되고,

상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군과의 사이 또는 상기 제2 렌즈군과 상기 제3 렌즈군과의 사이에 설치되고, 상기 제2 렌즈군과 일체로 이동하는 조리개를 구비한 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 렌즈군은 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽의 면이 비구면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 렌즈군은 물체측의 면 및 상측의 면 중 적어도 한쪽의 면이 비구면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 렌즈군은 정의 파워를 갖는 렌즈와 부의 파워를 갖는 렌즈를 갖고, 전체에서 정의 파워를 형성하는 접합렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 제3 렌즈군은 적어도 상측의 면이 비구면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.
제 1 항에 있어서,

상기 조리개는, 상기 제1 렌즈군과 사익 제2 렌즈군과의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상렌즈.