KR20070105249A

KR20070105249A - 가변초점거리 렌즈계 및 촬상장치

Info

Publication number: KR20070105249A
Application number: KR1020070038186A
Authority: KR
Inventors: 모토유키 오타케
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2007-10-30
Also published as: JP4264581B2; CN101063745A; JP2007292994A; TW200813474A; EP1850164A2; CN101063745B; US7286304B1; US20070263299A1

Abstract

고줌비와 소형화의 양립에 적합한 가변초점거리 렌즈계 및 상기 가변초점거리 렌즈계를 사용한 촬상장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군 G1, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군 G2, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군 G3, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군 G4를 가지고, 주밍시에, 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고, 상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고, 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족하는 가변초점거리 렌즈계(1).

(1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3, (2) 0.3 < D12t/ft < 0.45. 단, f2a는 제2 렌즈 군 내에 배치한 음의 렌즈의 초점거리, f2b은 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈의 초점거리, D12t는 망원단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격, ft는 망원단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리.

가변초점거리, 렌즈, 망원단, 광각단

Description

가변초점거리 렌즈계 및 촬상장치{VARIABLE FOCAL LENGTH LENS SYSTEM AND IMAGING APPARATUS}

도 1은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제1 내지 제4 실시예에 있어서의 굴절력 배분과 주밍시의 이동 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제1 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 3은 도 4 내지 도 7과 함께 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제1 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 1의 각종 수차도를 나타내는 것이며, 본 도면은 광각단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 4는 제1 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 5는 제2 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 6은 제3 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 7은 망원단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 8은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제2 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 9는 도 10 내지 도 13과 함께 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제2 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 2의 각종 수차도를 나타내는 것이며, 본 도면은 광각단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 10은 제1 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 11은 제2 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 12는 제3 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 13은 망원단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 14는 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제3 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 15는 도 16 내지 도 19와 함께 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제3 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 3의 각종 수차도를 나타내는 것이며, 본 도면은 광각단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 16은 제1 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 17은 제2 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 18은 제3 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 19는 망원단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 20은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제4 실시예의 렌즈 구성을 도시한 도면이다.

도 21은 도 22 내지 도 25와 함께 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제4 실시예에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 4의 각종 수차도를 나타내는 것이며, 본 도면은 광각단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 22는 제1 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 23은 제2 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 24는 제3 중간초점거리 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 25는 망원단 상태에 있어서의 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 및 횡수차를 나타내는 것이다.

도 26은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제5 실시예에 있어서의 굴절력 배분과 주밍시의 이동 상태를 모식적으로 도시한 도면이다.

도 27은 본 발명 촬상장치의 실시예를 나타내는 블럭도다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명]

1…가변초점거리 렌즈계, 2…가변초점거리 렌즈계,

3…가변초점거리 렌즈계, 4…가변초점거리 렌즈계,

5…가변초점거리 렌즈계, G1… 제1 렌즈 군,

G2… 제2 렌즈 군, G3… 제3 렌즈 군,

G4… 제4 렌즈 군, G5… 제5 렌즈 군,

S…구경조리개, 10…촬상장치,

20…가변초점거리 렌즈계, 30…촬영소자

[기술분야]

본 발명은 새로운 가변초점거리 렌즈계 및 촬상장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 비디오카메라나 디지털 스틸 카메라 등에 사용되고, 줌비가 10배를 초과하는 가변초점거리 렌즈계 및 상기 가변초점거리 렌즈계를 구비한 촬상장치에 관한 것이다.

[배경기술]

종래로부터, 카메라에 있어서의 기록 수단으로서, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 광전변환소자를 사용한 촬영소자에 의해, 촬영소자면 위에 형성된 피사체상을, 각 광전변환소자에 의해 피사체상의 광량을 전기적 출력으로 변환하여, 기록하는 방법이 알려져 있다.

최근 미세가공기술의 기술진보에 따라, 중앙연산처리장치(CPU)의 고속화나 기억매체의 고집적화가 도모되어, 지금까지 취급할 수 없었던 대용량의 화상 데이터가 고속처리 가능하게 되었다. 또한 촬영소자에 있어서도 고집적화나 소형화가 도모되어, 고집적화에 의해, 보다 높은 공간주파수의 기록이 가능해지고, 소형화에 의해, 카메라 전체의 소형화를 꾀할 수 있게 되었다.

단, 상기 고집적화나 소형화에 의해, 개개의 광전변환소자의 수광 면적이 좁아지고, 전기출력의 저하에 따라 노이즈의 영향이 커지는 문제가 있었다. 이것을 방지하기 위해, 광학계의 대구경비화에 의해 촬영소자 위에 도달하는 광량을 증대시키거나, 각 광전변환소자의 직전에 미소한 렌즈 소자(소위, 마이크로렌즈 어레이)를 배치를 하는 시도가 이루어져 왔다. 상기 마이크로렌즈 어레이는, 인접하는 광전변환소자와의 사이에 이르는 광속을 광전변환소자 위로 이끄는 대신에, 렌즈계 의 사출동 위치에 제약을 주었다. 즉, 렌즈계의 사출동 위치가 촬영소자에 근접하면, 즉, 촬영소자에 도달하는 주광선이 광축과 이루는 각도가 커지면, 화면 주변부로 향하는 축외 광속이 광축에 대해 큰 각도를 이루고, 그 결과, 광전변환소자 위에 도달하지 않아, 광량 부족을 초래하기 때문이다.

최근, 디지털 카메라가 일반화됨에 따라, 유저 니즈의 다양화가 진행해 왔다.

줌비가 10배를 초과하는 줌렌즈는 피사체를 보다 크게 촬영할 수 있다. 특히, 렌즈 일체형 카메라는, 렌즈 교환이 불가능하므로, 카메라 자체의 크기가 커지더라도, 보다 큰 줌비를 원하는 사용자의 요구가 있다.

줌비가 10배를 초과하는 줌렌즈로서, 예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3 등에 기재된 것이 알려져 있다.

특허문헌 1, 특허문헌 2에 표시된 줌렌즈는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군의 4개의 렌즈 군이 배치되어 이루어진다. 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 제1 렌즈 군이 물체 측으로 이동하고, 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하고, 제3 렌즈 군이 일단 물체 측으로 이동한 후, 상 측으로 이동하고, 제4 렌즈 군이 일단 물체 측으로 이동한 후, 상 측으로 이동하도록 구성되어 있다. 또한 특허문헌 1에 기재된 줌렌즈에서는 제2 렌즈 군과 제3 렌즈 군 사이에 배치된 구경조리개가 다른 렌즈 군과는 별도로 이동하도록 구성되어 있다.

특허문헌 3에 표시된 줌렌즈는, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력를 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군의 4개의 렌즈 군이 배치되어 이루어진다. 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 제1 렌즈 군과 제3 렌즈 군이 광축 방향으로 고정되고, 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하는 것과 함께, 제2 렌즈 군의 이동에 수반되는 상면(像面) 위치의 변동을 보상하도록 제4 렌즈 군이 이동하도록 구성되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2005-215385호

[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개 2003-295059호

[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개 2005-128186호

그러나, 전술한 종래의 줌렌즈에서는 줌 작용이 제2 렌즈 군에 집중하게 되므로, 제조시에 발생하는 미소한 조정 불량에 의해서도, 성능이 저하된다는 문제가 있었다.

상기 특허문헌 1에 서술한 줌렌즈에서는, 제2 렌즈 군이 3장의 단일 렌즈로 구성되어 있다. 제2 렌즈 군의 2번째 음의 렌즈의 상 측 렌즈면과 상기 음의 렌즈의 상 측에 위치하는 두 렌즈의 물체 측 렌즈면에 의해, 제2 렌즈 군에서 발생하는 양의 구면수차를 보정하기 때문에, 상기 2개의 렌즈면의 상호 조정 불량에 의한 성능 저하가 커지기 쉬웠다.

특허문헌 2나 특허문헌 3에 서술한 줌렌즈에서는, 제2 렌즈 군을 물체 측에서부터 순차적으로, 제1 음의 렌즈, 제2 음의 렌즈, 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 렌즈를 배치해서 구성한다. 그 결과, 제2 음의 렌즈의 상 측 렌즈면의 굴절력을 약화시킬 수 있게 되고, 제2 음의 렌즈와 접합 렌즈의 상호 조정 불량에 의한 성능열화를 저감한다.

그러나, 특허문헌 2나 특허문헌 3에 서술한 줌렌즈에서는, 제2 렌즈 군을 구성하는 렌즈의 개수가 많고, 제2 렌즈 군의 두께가 커지기 때문에, 제1 렌즈 군의 렌즈 지름의 대형화를 야기한다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기 문제점에 감안해서 이룬 것으로, 고줌비와 소형화의 양립에 적합한 가변초점거리 렌즈계 및 상기 가변초점거리 렌즈계를 사용한 촬상장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군을 가지고, 초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이 의 간격이 증대하고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감소하도록, 상기 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하여, 상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고, 상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한, 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고, f2a를 제2 렌즈 군 내에 배치한 음의 렌즈의 초점거리, f2b를 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈의 초점거리, D12t를 망원단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격, ft를 망원단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리로 하고, 조건식 (1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3 및 (2) 0.3 < D12t/ft < 0.45를 만족한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의한 촬상장치는, 가변초점거리 렌즈계와, 상기 가변초점거리 렌즈계에 의해 형성된 광학상을 전기적인 신호로 변환하는 촬영소자를 가지고, 상기 가변초점거리 렌즈계는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군을 가지고, 초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격이 증대하 고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감소하도록, 상기 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하여, 상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고, 상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고, 조건식 (1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3 및 (2) 0.3 < D12t/ft < 0.45를 만족한다.

[실시예]

이하에, 본 발명 가변초점거리 렌즈계 및 촬상장치를 실시하기 위한 최선의 형태에 관하여 설명한다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군으로 이루어지고, 초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격이 증대하고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감소하도록, 상기 제2 렌 즈 군이 상 측으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하고, 상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고, 상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고, 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.

(1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3

(2) 0.3 < D12t/ft < 0.45

단,

f2a: 제2 렌즈 군 내에 배치한 음의 렌즈의 초점거리

f2b: 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈의 초점거리

D12t: 망원단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격

ft: 망원단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리로 한다.

따라서, 본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 고줌비와 소형화의 양립을 꾀할 수 있다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 상기 구성을 기초로, 고줌비화와 소형화를 양립시키기 위해서, 렌즈 위치 상태의 변화시에 제2 렌즈 군의 부담을 경감하는 것, 제조시에 안정된 광학품질을 유지하기 위해서, 제2 렌즈 군을 간이 구성화하는 것에 착안했다.

렌즈 위치 상태의 변화시에 제2 렌즈 군의 부담을 경감한다는 것은, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 변화를 억제하는 것을 의미한다.

제1 렌즈 군의 굴절력을 φ1, 제2 렌즈 군의 굴절력을 φ2, 광각단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군의 주점간격을 Dw, 망원단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 주점간 간격을 Dt라고 할 때, 광각단 상태에서의 합성 굴절력 φ12w 및 망원단 상태에서의 합성 굴절력 φ12t는

φ12w = φ1+φ2-φ1·φ2·Dw

φ12t = φ1+φ2-φ1·φ2·Dt

이며, 광각단 상태와 망원단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군의 가로확대율 β2w, β2t는

β2w = φ1/φ12w

β2t = φ1/φ12t

로 표시되므로, 가로확대율의 변화 β2t/β2w는

β2t/β2w = φ12w/φ12t = (φ1+φ2-φ1·φ2·Dw)/(φ1+φ2-φ1·φ2·Dt)

이 된다. φ1 > 0, φ2 < 0이므로, φ1+φ2는 비교적 작고, 그 결과, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 변화는 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격의 변화량(Dw-Dt)에 의존한다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격의 변화량(Dw-Dt)을 감하는 것에 의해, 제2 렌즈 군의 주밍시에 부담을 경감하고, 렌즈 위치 상태의 변화에 따라 제2 렌즈 군에 의해 발생하는 축외수차의 발생을 억제하여 고성능화를 꾀한다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서의, 제2 렌즈 군의 간이 구성화란, 제2 렌즈 군을 2개의 음의 렌즈 성분(여기에서, 「1개의 렌즈 성분」이란 단일 렌즈 또는 1개의 접합 렌즈를 의미한다)으로 구성하는 것을 의미한다.

제2 렌즈 군이 3개 이상의 렌즈 성분으로 구성될 경우, 제조시에 렌즈 실에 삽입할 때에 발생하는 조정 불량 요인이 많아지므로, 안정된 광학품질을 얻기 어려워진다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제2 렌즈 군을 상 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상으로, 또한, 상 측에 비구면을 가지는 음의 렌즈 및 그 상 측에 공기 간격을 사이에 두고 배치되고, 양 오목 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성함으로써, 제조시에 렌즈 실에 삽입할 때에 발생하는 조정 불량 요인을 저감하여, 안정된 광학품질을 실현한다.

특히, 본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제2 렌즈 군을 구성하는 2개의 렌즈 성분이 가지는 수차보정 상의 기능을 명확화함으로써, 보다 고성능화를 꾀하고, 제조시의 조립 오차의 영향을 적게 해서 안정된 광학품질을 실현한다.

구체적으로는, 물체 측에 위치한 음의 렌즈는 비구면을 가지고, 주로, 화각의 변화에 따르는 코마수차의 변동을 양호하게 보정하는 역할을 하고, 상 측에 위치한 접합 음의 렌즈는 주로 축상수차를 보정하는 역할을 한다. 상기 접합 음의 렌즈는 접합면에 의해 음의 구면수차를 발생시킴으로써, 축상수차를 보정할 수 있다.

이때, 상기 접합 음의 렌즈는 음의 렌즈와 양의 렌즈의 2개의 렌즈 요소로 분리할 수도 있지만, 분리한 경우, 이 음의 렌즈와 양의 렌즈의 상호 조정 불량에 의한 성능열화를 충분히 제압할 필요가 생긴다. 이는 음의 렌즈의 상 측 렌즈면에 의해 양의 구면수차를 발생시키고, 양의 렌즈의 물체 측 렌즈면에 의해 음의 구면수차를 발생시켜, 서로 상쇄시키기 때문이다.

음의 렌즈와 양의 렌즈의 간격을 충분히 넓힘으로써, 굴절력을 약화시키고, 성능열화를 억제할 수도 있지만, 렌즈 지름의 대형화를 야기하게 된다. 또한 제2 렌즈 군의 렌즈 두께가 커지게 되므로, 제2 렌즈 군의 이동량을 충분히 확보할 수 없게 된다.

본 발명의 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 상기한 바와 같이, 제2 렌즈 군의 구성을 간단하게 함으로써, 제2 렌즈 군의 렌즈 두께도 얇아지고, 제1 렌즈 군의 렌즈 지름을 보다 작게 할 수도 있게 한다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 광각단 상태에 비교하여, 망원단 상태에서 제1 렌즈 군이 물체에 가깝게 위치하도록 이동함으로써, 광각단 상태에서 제1 렌즈 군에 입사하는 축외 광속을 광축에 가깝게 하고, 화면 주변부에서 발생하는 코마수차를 양호하게 보정한다.

또한 렌즈 위치 상태가 광각단 상태로부터 망원단 상태로 변화될 때, 제3 렌즈 군을 물체 측으로 이동시킴으로써, 렌즈 위치 상태의 변화에 따르는 제3 렌즈 군의 가로확대율의 변화를 늘리고, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 변화가 작아지는 만큼을 보충한다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 이상과 같이 구성하고, 상기 조건 식 (1) 및 (2)를 만족함으로써, 고줌비화와 렌즈 지름의 소형화의 양립을 실현할 수 있었다.

조건식 (1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3

조건식 (1)은 상기 접합 음의 렌즈의 초점거리를 규정하는 조건식이며, 제2 렌즈 군을 간이 구성화하는 데 있어서 필요한 조건식이다.

조건식 (1)의 상한치를 초과하는 경우(접합 음의 렌즈의 굴절력이 강해진다), 접합 음의 렌즈 단독으로 발생하는 양의 구면수차를 양호하게 보정할 수 없게 되고, 그 결과, 소정의 광학성능을 얻기 어려워진다.

역으로, 조건식 (1)의 하한치를 밑도는 경우(음의 렌즈의 굴절력이 강해진다), 렌즈 위치 상태의 변화에 따라, 음의 렌즈를 통과하는 축외 광속의 높이의 변화가 작아진다. 그 결과, 렌즈 위치 상태의 변화에 따르는 축외수차의 변동을 양호하게 보정하기 어려워진다.

조건식 (2) 0.3 < D12t/ft < 0.45

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 전술한 대로, 렌즈 위치 상태의 변화에 따르는 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격의 변화량을 작게 한다. 광각단 상태에서는 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군이 근접해서 배치되므로, 상기 간격의 변화량은 망원단 상태에서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격에 대체로 근접한다.

또한 줌비를 Z(= ft/fw)로 하고, D12t/ft = D12t/(fw·Z)로 나타낸다. fw는 광각단 상태에서의 초점거리에서 노멀라이즈 역할을 하므로, 조건식 (2)는 제1 렌 즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격의 변화량을 줌비로 나눈 값을 규정한 것이다.

조건식 (2)의 상한치를 초과한 경우, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 변화가 커지므로, 제2 렌즈 군을 간이 구성화하면, 렌즈 위치 상태의 변화에 따른, 축외수차의 변동이 커지고, 소정의 광학성능을 얻기 어려워진다.

역으로, 조건식 (2)의 하한치를 밑도는 경우, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 변화는 작아지지만, 다른 렌즈 군의 부담이 지나치게 커지므로, 소정의 광학성능을 얻기 어려워진다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제2 렌즈 군 중의 접합 음의 렌즈에 의해 발생하는 축상수차를 보다 양호하게 보정하여, 더욱 고성능화를 꾀하기 위해서, n2N을 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈를 구성하는 음의 렌즈의 d선에 대한 굴절률, n2P을 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈를 구성하는 양의 렌즈의 d선에 대한 굴절률로 할 때, 이하의 조건식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다.

(3) 0.3 < n2P-n2N

조건식 (3)은 접합 음의 렌즈 내의 접합면에서 발생하는 음의 구면수차를 규정하는 조건식이다.

조건식 (3)의 하한치를 밑도는 경우, 접합 음의 렌즈를 구성하는 2개의 렌즈 사이의 굴절률의 차이가 작아지기 때문에, 접합면의 곡률반경을 작게 할 수밖에 없어, 고차의 구면수차가 발생하게 되어 소정의 광학성능을 얻을 수 없게 되는 동시에, 제2 렌즈 군의 렌즈 두께가 두꺼워지게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 근거리 포커싱 시에, 제4 렌즈 군이 광축 방향으로 이동하고, β2w를 광각단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군의 가로확대율, β2t를 망원단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군의 가로확대율로 할 때, 이하의 조건식 (4) 및 (5)를 만족하는 것이 바람직하다.

(4) -1 < β2w < 0

(5) β2t < -1

줌렌즈에서는, 일반적으로, 줌렌즈를 구성하는 렌즈 군 중, 1개의 렌즈 군을 광축 방향으로 이동시킴으로써, 근거리 포커싱을 행한다. 제1 렌즈 군이 양의 굴절력을 가지는 줌렌즈에서는, 제1 렌즈 군의 렌즈 지름이 크므로, 제1 렌즈 군을 이동시킴으로써, 근거리 포커싱을 행할 경우, 구동계가 대형화되어, 경통 지름이 커지게 된다.

특히, 오토 포커스 기능이 일반화됨에 따라, 동작의 고속화가 요청되어 왔다. 동작의 고속화에는, 오토 포커스 시에 필요한 일의 양(= 중량×이동량)을 저감하는 것이 효과적이고, 제1 렌즈 군보다도 상 측에 배치되는 렌즈 군을 이동시킴으로써, 근거리 포커싱을 행하는 방법이 적합하다.

그런데, 종래로부터, 양음양양 4군 줌렌즈에 있어서, 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 제2 렌즈 군의 가로확대율 β2가 -1배가 되는 위치를 가질 경우, 제2 렌즈 군에 의해 근거리 포커싱을 행하기 어렵다. 이는, β2 = -1이 되는 위치에서는, 근거리 포커싱을 행할 수 없을 뿐 아니라, -1 < β2 < 0의 범위와, β2 < -1의 범위에서는 이동 방향이 역전되기 때문이다.

상기한 바와 같이, 제4 렌즈 군을 이동시켜, 근거리 포커싱 동작을 행함으로써, 제2 렌즈 군의 가로확대율 β2가 자유로워진다. 그 결과, 제2 렌즈 군의 굴절력을 약화시킬 수 있고, 수차보정에 있어서의 자유도가 증가하고, 더욱 고성능화를 꾀할 수 있다.

조건식 (4), (5)는 제4 렌즈 군에 의해 근거리 포커싱을 행함으로써, 제2 렌즈 군의 가로확대율의 제약이 없어지고, 수차보정에 있어서의 자유도가 증가한다는 것을 의미한다.

또한 동시에, 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 제2 렌즈 군의 가로확대율이 -1 내지 0인 범위에서는, 제4 렌즈 군이 일단 물체 측으로 이동하고, 제2 렌즈 군의 가로확대율이 -1 미만인 범위에서는, 제4 렌즈 군이 상 측으로 이동한다.

소정의 거리에 위치하는 피사체에 대하여 근거리 포커싱을 행하는 데에 필요한 이동량은 광각단 상태와 비교하여, 망원단 상태에서 증대한다. 상기한 바와 같이, 제4 렌즈 군이 이동함으로써, 망원단 상태에 있어서 제3 렌즈 군과 제4 렌즈 군 사이의 간격이 충분히 넓어지므로, 망원단 상태에 있어서 근거리 포커싱에 필요해지는 이동 스페이스를 확보할 수 있다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 상기한 바와 같이, 제2 렌즈 군의 주밍시에 부담을 경감함으로써, 제2 렌즈 군의 간이 구성화를 꾀하지만, 소정의 줌비를 유지하기 위해서는, 제2 렌즈 군의 주밍에 관한 부담을 경감한 만큼을 대신하는 렌즈 군이 필요하다.

따라서, 본 발명 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제2 렌즈 군의 주밍에 기여하는 비율을 경감한 것에 따라, 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 제3 렌즈 군을 물체 측으로 이동시킴으로써, 제3 렌즈 군이 주밍시의 부담을 일부 담당하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 더욱 고성능화를 꾀하기 위해서, Δ3을 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에 있어서의 제3 렌즈 군의 이동량으로 할 때, 이하의 조건식 (6)을 만족하는 것이 바람직하다.

(6) 0.17 < Δ3/ft < 0.25

조건식 (6)은 제3 렌즈 군의 주밍을 담당하는 비율을 규정하는 조건식이며, 렌즈 위치 상태가 변화될 때에 발생하는 축상수차의 변동을 규정하는 조건식이다.

조건식 (6)의 상한치를 초과해서 커질 경우, 제3 렌즈 군이 주밍을 담당하는 비율이 커진다. 즉, 제3 렌즈 군의 가로확대율의 변화가 커지게 된다. 그 결과, 렌즈 위치 상태가 변화될 때에 제3 렌즈 군에 의해 발생하는 축상수차의 변동이 커지고, 더욱 고성능화나 고줌비화를 꾀하기 어려워진다.

조건식 (6)의 하한치를 밑돌아서 작아진 경우, 제4 렌즈 군의 가로확대율의 변화가 커지고, 특히 망원단 상태에 있어서 제4 렌즈 군의 이동량이 상당히 커지므로, 근거리 포커싱을 행하는 구동기구의 복잡화를 야기하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제4 렌즈 군의 상 측에 제5 렌즈 군을 배치하는 것이 바람직하고, 상기 제5 렌즈 군을 음의 굴 절력을 가지는 음부분 군과, 상기 음부분 군의 상 측에 공기 간격을 사이에 두고 배치된 양의 굴절력을 가지는 양부분 군으로 구성하는 것이 바람직하다.

제5 렌즈 군은 이하와 같은 기능을 한다.

1개는 사출동 위치를 조정하는 기능이다. 음의 굴절력을 가지는 음부분 군과, 상기 음부분 군의 상 측에 공기 간격을 사이에 두고 양의 굴절력을 가지는 양부분 군을 배치함으로써, 사출동 위치를 상면으로부터 멀리하는 것, 즉, 주광선이 광축에 평행에 가까운 상태로 상면 위치에 도달하는 것이 가능해진다.

또 하나는 왜곡수차를 보정하는 기능이다. 음의 굴절력을 가지는 음부분 군의 상 측 렌즈면이 상 측에 강한 오목면을 향하도록 배치함으로써, 광각단 상태에서 발생하기 쉬운 음의 왜곡수차를 양호하게 보정할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 렌즈 위치 상태가 변화될 때에 상기 제5 렌즈 군을 광축 방향으로 고정함으로써, 경통 구조의 간략화를 꾀할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제5 렌즈 군을 구비한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제3 렌즈 군이 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈로 구성되는 것이 바람직하다.

종래의 양음양양 4군 줌렌즈에서는, 음의 굴절력을 가지는 렌즈 군이 1개밖에 없으므로, 제3 렌즈 군을 양의 굴절력을 가지는 양부분 군 및 음의 굴절력을 가지는 음부분 군으로 구성하고, 광각단 상태에서 발생하기 쉬운 음의 왜곡수차를 보정하였다. 상기한 바와 같이, 제5 렌즈 군을 배치함으로써, 제5 렌즈 군에 의해 음 의 왜곡수차를 양호하게 보정할 수 있다. 그 결과, 제3 렌즈 군을 양부분 군과 음부분 군으로 구성할 필요가 없어진다.

단, 상기한 바와 같이, 제3 렌즈 군이 줌 작용의 일부를 담당하므로, 렌즈 위치 상태의 변화에 따라 발생하는 구면수차의 보정, 또는, 색수차의 보정을 양호하게 행하기 위해서, 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈로 구성하는 것이 바람직하고, 이러한 구성으로 함으로써, 더욱 고성능화를 꾀할 수 있다.

이때, 렌즈 지름의 소형화를 꾀하는 데 있어서, 구경조리개의 배치도 중요하다.

일반적으로, 광학계의 중앙 부근에 구경조리개를 배치하면, 각 렌즈 군의 렌즈 지름을 작게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 제2 렌즈 군과 제3 렌즈 군 사이에 구경조리개를 배치함으로써, 광각단 상태에 있어서 제1 렌즈 군에 입사하는 축외 광속의 높이를 광축에 가깝게 하여, 렌즈 지름의 소형화를 꾀한다. 또한, 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군을 근접해서 배치함으로써, 광각단 상태에서는 제2 렌즈 군을 통과하는 축외 광속을 화각의 변화에 따라, 적극적으로 변화시킬 수 있고, 화각의 변화에 따르는 코마수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있다.

또한 제2 렌즈 군과 제3 렌즈 군 사이에 구경조리개를 배치한 구성에 있어서, 구경조리개보다 상 측에 배치되는 렌즈 군(이하, 「후군」이라고 한다)의 초점거리를 적절히 설정함으로써, 제1 렌즈 군을 보다 소형화할 수 있게 된다.

그런데, 또 다른 관점에 따르면, 줌비를 극단적으로 높일 경우, 광각단 상태 에 있어서의 화각을 넓힐 필요도 있다.

망원단 상태에 있어서의 초점거리가 길수록, 피사체에 근접하여, 피사체를 보다 크게 찍을 수 있지만, 렌즈 전체 길이가 커지게 되는 문제점도 있었다. 렌즈 일체식 카메라에서는, 렌즈를 교환할 수 없으므로, 와이드 컨버전 렌즈 등을 장착하지 않으면, 실내촬영에 부적합했다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점 렌즈계에 있어서는, 고줌비화를 꾀할 때에, 광각단 상태에 있어서의 화각을 넓힘으로써, 컨버전 렌즈 없이도 충분히 실내촬영을 행할 수 있다는 점에도 착안했다.

일반적으로, 광각화를 꾀할 경우, 화각이 넓혀지기 때문에, 제1 렌즈 군에 입사하는 축외 광속이 광축으로부터 벗어난다. 즉, 제1 렌즈 군의 렌즈 지름이 커진다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점 렌즈계에 있어서는, 축외 광속이 제1 렌즈 군에 입사하는 높이를 광축에 근접시키는 방법으로서, 구경조리개 위치에서 축외 광속이 광축과 이루는 각도를 작게 하는 것에 착안했다. 그 때문에 구경조리개를 제2 렌즈 군과 제3 렌즈 군 사이에 배치하고, 광각단 상태로부터 망원단 상태에 렌즈 위치 상태가 변화되는 데에 따라, 제2 렌즈 군과 구경조리개 사이의 간격을 좁히도록, 구경조리개가 이동한다.

종래로부터, 촬영소자에 의해 피사체상을 기록할 경우, 마이크로렌즈 어레이에 의한 차광이 없도록, 사출동 위치가 상면으로부터 벗어났다. 즉, 상 측 텔레센트릭 광학계에 가까운 상태였다.

상 측 텔레센트릭 광학계에서는, 사출동 위치가 무한원에 위치하는, 즉, 광학계를 출사하는 주광선이 광축과 평행이 되는 특징이 있다. 즉, 구경조리개보다 상 측에 배치되는 부분 광학계(후 군)의 물체 측 초점위치에 구경조리개가 배치된다.

이 때문에, 구경조리개보다 상 측에 배치되는 부분 광학계(후 군)의 초점거리가 길수록, 구경조리개 위치에서 축외 광속이 광축과 이루는 각도를 작게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점 렌즈계에 있어서는, 후군의 초점거리를 길게 함으로써, 광각화를 도모한 경우에도, 제1 렌즈 군의 유효 지름이 커지지 않도록 했다.

이상으로부터, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 렌즈 지름의 소형화를 꾀하기 위해서, fw를 광각단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리, f35w를 광각단 상태에 있어서의 제3 렌즈 군 내지 제5 렌즈 군의 합성 초점거리로 하고, 이하의 조건식 (7)을 만족하는 것이 바람직하다.

(7) 0.25 < fw/f35w < 0.3

조건식 (7)의 상한치를 초과한 경우, 후군의 초점거리가 짧아지므로, 구경조리개 위치에서 주광선이 광축과 이루는 각도가 커지고, 그 결과, 광각단 상태에 있어서 제1 렌즈 군에 입사하는 축외 광속이 광축으로부터 벗어나, 렌즈 지름의 소형화를 충분히 도모할 수 없게 된다.

조건식 (7)의 하한치를 밑도는 경우, 광각단 상태에서의 초점거리를 유지하 기 위해서는, 광각단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군과 제3 렌즈 군 사이의 간격이 상당히 커지므로, 렌즈 전체 길이의 단축화를 충분히 도모할 수 없게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 렌즈 지름의 소형화화와 고성능화의 밸런스를 실현하기 위해, Dsw를 광각단 상태에 있어서의 구경조리개로부터 상면까지의 거리, TLw를 광각단 상태에 있어서의 렌즈 전체 길이로 하고, 이하의 조건식 (8)을 만족하는 것이 바람직하다.

(8) 0.4 < Dsw/TLw < 0.55

조건식 (8)은 광각단 상태에서의 구경조리개의 위치를 규정하는 조건식이다.

조건식 (8)의 하한치를 밑도는 경우, 구경조리개의 광각단 상태에 있어서의 위치가 상면 측으로 이동하므로, 제1 렌즈 군을 통과하는 축외 광속이 광축으로부터 벗어나, 렌즈 지름의 소형화를 그 이상으로 도모할 수 없게 된다.

반대로, 조건식 (8)의 상한치를 초과한 경우, 구경조리개와 제2 렌즈 군 사이의 거리가 짧아지므로, 제2 렌즈 군의 굴절력이 너무 강해지고, 그 결과, 화각의 변화에 따르는 코마수차의 변동을 보다 양호하게 보정하기 어려워지고, 그 이상의 고성능화를 꾀하기 어려워진다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 구경조리개가 제3 렌즈 군과 일체로 이동함으로써, 경통 구조의 간략화를 꾀할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 더욱 고성능화를 꾀하기 위해서, 제1 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 음의 렌즈와 양의 렌즈의 접합 렌즈 및 1개의 양의 렌즈의 3개의 렌즈로 구성되는 것이 바 람직하다.

제1 렌즈 군은 특히 망원단 상태에서 축상 광속이 넓은 광속지름으로 입사하므로, 음의 구면수차가 발생하기 쉽다. 또한 축외 광속이 광축으로부터 떨어져서 입사하므로, 축외수차의 발생이 일어나기 쉽다.

물체에 가장 가까운 제1 렌즈 군 측에 음의 렌즈와 양의 렌즈의 접합 렌즈를 배치함으로써, 음의 구면수차 및 축상 색수차를 양호하게 보정한다. 상기 접합 렌즈의 상 측에 배치된 양의 렌즈는 주로 화각의 변화에 따르는 코마수차의 변동을 양호하게 보정하고, 각 렌즈의 기능을 명확하게 함으로써 보다 높은 광학성능을 실현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 피사체 위치의 변화에 따르는 다양한 수차의 변동을 양호하게 보정하기 위해서, 제4 렌즈 군을, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈, 물체 측에 오목면을 향한 음의 렌즈로 구성하는 것이 바람직하다.

더블릿 구성으로 함으로써, 축외수차와 축상수차를 동시에 보정할 수 있게 되고, 피사체 위치가 변화되었을 때에 발생하는 다양한 수차의 변동을 양호하게 보정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 색수차의 발생을 보다 양호하게 억제하기 위해, 제1 렌즈 군에 이상분산성이 높은 글래스재를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 제1 렌즈 군을 구성하는 렌즈 중, 접합 렌즈 내의 양의 렌즈를 이상분 산성이 높은 글래스재로 함으로써, 망원단 상태에서 화면 중심부에서 발생하는 2차 분산을 양호하게 보정할 수 있다.

본 발명의 각 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 비구면렌즈를 사용함으로써, 보다 높은 광학성능을 실현할 수 있다. 특히, 제5 렌즈 군에 비구면을 도입함으로써, 한층 더 중심 성능의 고성능화가 가능해진다.

또한, 복수의 비구면을 사용함으로써 보다 높은 광학성능이 얻어진다는 것은 말할 필요도 없다.

이때, 본 발명의 각 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계에 있어서는, 구성 렌즈 군 중 1개의 렌즈 군, 또는, 1개의 렌즈 군의 일부인 부분 군을 시프트 렌즈 군으로서 광축에 거의 수직인 방향으로 시프트함으로써, 상을 시프트킬 수 있다. 또한 카메라의 블러링을 검출하는 검출계, 검출계로부터의 출력에 따라 보정량을 연산하는 연산계, 연산계로부터의 출력에 따라, 상기 시프트 렌즈 군을 시프트시키는 구동계를 조합함으로써, 방진(防振) 광학계로서 기능시킬 수도 있다.

상기 각 구성의 가변초점거리 렌즈계에 있어서, 특히, 제3 렌즈 군이나 제5 렌즈 군 내의 양부분 군을 시프트 렌즈 군으로서 기능시키는 것이 바람직하다.

제3 렌즈 군은 구경조리개의 근방에 배치되어 있어, 축외 광속이 광축에 가까운 위치를 통과하므로, 시프트시킬 때에 발생하는 축외수차의 변동이 적기 때문이다. 또한 제5 렌즈 군 내의 양부분 군은 사출동 위치가 상면 위치에서 멀기 때문에, 시프트시킬 때에 발생하는 축외수차의 변동이 적기 때문이다.

다음으로, 본 발명 줌렌즈의 구체적인 실시예 및 상기 실시예에 구체적인 수 치를 적용한 수치 실시예에 대해서 도면 및 표를 참조해서 설명한다.

이때, 각 실시예에 있어서 비구면이 도입되고, 상기 비구면 형상은, x를 새그양, y를 광축으로부터의 높이, c를 곡률, κ을 원추 정수, A, B, C, D를 4차, 6차, 8차, 10차 비구면 계수, 광선의 진행 방향을 양으로 하고, 다음 수 1 식에 의해 정의되는 것으로 한다.

[수 1]

도 1은 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 의한 가변초점거리 렌즈계의 굴절력 배분을 나타내고, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군 G1, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군 G2, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군 G3, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군 G4, 양의 굴절력을 가지는 제5 렌즈 군 G5가 배치되어 구성되고, 광각단 상태(상단에 나타내는 상태)보다 망원단 상태(하단에 나타내는 상태)로의 주밍시에, 제1 렌즈 군 G1과 제2 렌즈 군 G2 사이의 공기 간격은 증대하고, 제2 렌즈 군 G2와 제3 렌즈 군 G3 사이의 공기 간격은 감소하도록, 제1 렌즈 군 내지 제4 렌즈 군이 광축 ｘ 위를 화살표로 도시한 바와 같이 이동한다. 즉, 제1 렌즈 군 G1은 일단 상 측으로 이동한 후, 물체 측으로 이동하고, 제2 렌즈 군 G2는 상 측으로 이동하고, 제3 렌즈 군 G3은 물체 측으로 이동하고, 제5 렌즈 군 G5는 고정이고, 제4 렌즈 군 G4가 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보정하도록 이동하는 것과 함께 근거리 포커싱시에 물체 측으로 이 동한다.

도 2는 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제1 실시예 1의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 제1 렌즈 군 G1은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈의 접합 렌즈 L11 및 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈 L12로 구성된다. 제2 렌즈 군 G2는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향하고 상 측에 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L21 및 양 오목 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈 L22로 구성된다. 제3 렌즈 군 G3은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈 L3으로 구성된다. 제4 렌즈 군 G4는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 오목면을 향하고 물체 측에 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L4로 구성된다. 제5 렌즈 군 G5는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L51 및 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L52로 구성된다. 그리고, 제2 렌즈 군 G2와 제3 렌즈 군 G3 사이에 구경조리개 S가 위치하고, 상기 구경조리개 S는 렌즈 위치 상태가 변화됨에 따라 광축 방향 x로 이동한다.

표 1에 전술한 제1 실시예 1에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 1의 렌즈 데이터를 나타낸다. 이 수치 실시예 1 및 후에 설명하는 각 수치 실시예의 렌즈 데이터를 나타내는 표 중의 면 번호는 물체 측에서 제i번째 광학면을, 곡률반경은 물체 측에서 제i번째 면의 곡률반경을, 면 간격은 물체 측에서 제i번째 광학면과 제i+1번째 광학면 사이의 축상 면 간격을, 굴절률은 물체 측에 제i번째 광학면을 가지는 글래스재의 d선(λ = 587.6nm)에 대한 굴절률을, 아베수는 물체 측에 제i번째 광학면을 가지는 글래스재의 d선에 대한 아베수를 각각 나타낸다. 또한 f는 초점거리를, FNO는 F 넘버를, 2ω은 화각을 각각 나타낸다.

[표 1]

제7면, 제12면, 제15면 및 제20면은 비구면으로 구성되어 있다. 이에 따라, 이들 각 면의 수치 실시예 1에 있어서의 4차(A), 6차(B), 8차(C), 10차(D)의 비구면 계수를 원추 정수(κ)와 함께 표 2에 나타낸다. 이때, 표 2 및 이하의 비구면 계수를 나타내는 표에 있어서 「E-i」는 10을 밑으로 하는 지수표현, 즉, 「10^-i」를 나타내고, 예를 들면, 「0.12345E-05」는 「0.12345×10^-5」을 나타낸다.

[표 2]

광각단 상태로부터 망원단 상태로의 렌즈 위치 상태의 변화에 따라, 제1 렌즈 군 L1과 제2 렌즈 군 L2 사이의 면 간격 D5, 제2 렌즈 군 L2와 구경조리개 S 사이의 면 간격 D10, 구경조리개 S와 제3 렌즈 군 G3 사이의 면 간격 D11, 제3 렌즈 군 G3과 제4 렌즈 군 G4 사이의 면 간격 D14 및 제4 렌즈 군 G4와 제5 렌즈 군 G5 사이의 면 간격 D17이 변화된다. 이에 따라, 표 3에 수치 실시예 1에 있어서의 상기 각 면 간격의 광각단(f = 1.000), 광각단과 망원단 사이의 3개의 중간초점거리 (f = 2.053), (f = 4.238), (f = 7.393) 및 망원단(f = 14.105)에 있어서의 각 값을 초점거리 f와 함께 나타낸다.

[표 3]

표 4에 수치 실시예 1의 조건식 (1) 내지 (8) 대응값을 나타낸다.

[표 4]

도 3 내지 도 7은 수치 실시예 1의 무한원 포커스 상태에서의 다양한 수차도 를 나타내고, 도 3은 광각단 상태(f = 1.000), 도 4는 제1 중간초점거리 상태(f = 2.053), 도 5는 제2 중간초점거리 상태(f = 4.238), 도 6은 제3 중간초점거리 상태(f = 7.393), 도 7은 망원단 상태(f = 14.105)에 있어서의 다양한 수차도를 나타낸다.

도 3 내지 도 7의 각 수차도에 있어서, 구면수차도 중의 실선은 구면수차를 나타내고, 비점수차도 중의 실선은 새지털 상면, 파선은 메리디오널 상면을 나타낸다. 횡수차도에 있어서 A는 화각, y는 상고를 각각 나타낸다.

각 수차도로부터, 수치 실시예 1에서는 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 뛰어난 결상성능을 가지고 있다는 것을 분명히 알 수 있다.

도 8은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제2 실시예 2의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 제1 렌즈 군 G1은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈의 접합 렌즈 L11 및 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈 L12로 구성된다. 제2 렌즈 군 G2는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향하고 상 측에 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L21 및 양 오목 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈 L22로 구성된다. 제3 렌즈 군 G3은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈 L3으로 구성된다. 제4 렌즈 군 G4는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 오목면을 향하고 물체 측에 비구면을 가지는 메 니스커스 형상의 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L4로 구성된다. 제5 렌즈 군 G5는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L51 및 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L52로 구성된다. 그리고, 제2 렌즈 군 G2와 제3 렌즈 군 G3 사이에 구경조리개 S가 위치하고, 상기 구경조리개 S는 렌즈 위치 상태가 변화됨에 따라 광축 방향 x로 이동한다.

표 5에 전술한 제2 실시예 2에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 2의 렌즈 데이터를 나타낸다.

[표 5]

제7면, 제12면, 제15면 및 제20면은 비구면으로 구성되어 있다. 이에 따라, 이들 각 면의 수치 실시예 2에 있어서의 4차(A), 6차(B), 8차(C), 10차(D)의 비구면 계수를 원추 정수(κ)와 함께 표 6에 나타낸다.

[표 6]

광각단 상태로부터 망원단 상태로의 렌즈 위치 상태의 변화에 따라, 제1 렌즈 군 L1과 제2 렌즈 군 L2 사이의 면 간격 D5, 제2 렌즈 군 L2와 구경조리개 S 사이의 면 간격 D10, 구경조리개 S와 제3 렌즈 군 G3 사이의 면 간격 D11, 제3 렌즈 군 G3과 제4 렌즈 군 G4 사이의 면 간격 D14 및 제4 렌즈 군 G4와 제5 렌즈 군 G5 사이의 면 간격 D17이 변화된다. 이에 따라, 표 7에 수치 실시예 2에 있어서의 상기 각 면 간격의 광각단(f = 1.000), 광각단과 망원단 사이의 3개의 중간초점거리 (f = 1.977), (f = 3.860), (f = 7.395) 및 망원단(f = 14.105)에 있어서의 각 값을 초점거리 f와 함께 나타낸다.

[표 7]

표 8에 수치 실시예 2의 조건식 (1) 내지 (8) 대응값을 나타낸다.

[표 8]

도 9 내지 도 13은 수치 실시예 2의 무한원 포커스 상태에서의 다양한 수차 도를 나타내고, 도 9는 광각단 상태(f = 1.000), 도 10은 제1 중간초점거리 상태(f = 1.977), 도 11은 제2 중간초점거리 상태(f = 3.860), 도 12는 제3 중간초점거리 상태(f = 7.395), 도 13은 망원단 상태(f = 14.105)에 있어서의 다양한 수차도를 나타낸다.

도 9 내지 도 13의 각 수차도에 있어서, 구면수차도 중의 실선은 구면수차를 나타내고, 비점수차도 중의 실선은 새지털 상면, 파선은 메리디오널 상면을 나타낸다. 횡수차도에 있어서 A는 화각, y는 상고를 각각 나타낸다.

각 수차도로부터, 수치 실시예 2에서는 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 뛰어난 결상성능을 가지고 있다는 것을 분명히 알 수 있다.

도 14는 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제3 실시예 3의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 제1 렌즈 군 G1은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈의 접합 렌즈 L11 및 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈 L12로 구성된다. 제2 렌즈 군 G2는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향하고 상 측에 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L21 및 양 오목 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈 L22로 구성된다. 제3 렌즈 군 G3은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈 L3으로 구성된다. 제4 렌즈 군 G4는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 오목면을 향하고 물체 측에 비구면을 가지는 메 니스커스 형상의 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L4로 구성된다. 제5 렌즈 군 G5는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L51 및 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L52로 구성된다. 이때, 제2 렌즈 군 G2의 음의 렌즈 L21은 상 측 렌즈면에 상당히 얇은 수지층이 부착되어 있고, 상기 수지층의 상 측 면이 비구면으로 되어 있다. 그리고, 제2 렌즈 군 G2와 제3 렌즈 군 G3 사이에 구경조리개 S가 위치하고, 상기 구경조리개 S는 렌즈 위치 상태가 변화됨에 따라 광축 방향 x로 이동한다.

표 9에 전술한 제3 실시예 3에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 3의 렌즈 데이터를 나타낸다.

[표 9]

제8면, 제13면, 제16면 및 제21면은 비구면으로 구성되어 있다. 이에 따라, 이들 각 면의 수치 실시예 3에 있어서의 4차(A), 6차(B), 8차(C), 10차(D)의 비구면 계수를 원추 정수(κ)와 함께 표 10에 나타낸다.

[표 10]

광각단 상태로부터 망원단 상태로의 렌즈 위치 상태의 변화에 따라, 제1 렌즈 군 L1과 제2 렌즈 군 L2 사이의 면 간격 D5, 제2 렌즈 군 L2와 구경조리개 S 사이의 면 간격 D11, 구경조리개 S와 제3 렌즈 군 G3 사이의 면 간격 D12, 제3 렌즈 군 G3과 제4 렌즈 군 G4 사이의 면 간격 D15 및 제4 렌즈 군 G4와 제5 렌즈 군 G5 사이의 면 간격 D18이 변화된다. 이에 따라, 표 11에 수치 실시예 3에 있어서의 상기 각 면 간격의 광각단(f = 1.000), 광각단과 망원단 사이의 3개의 중간초점거리 (f = 1.977), (f = 3.860), (f = 7.394) 및 망원단(f = 14.105)에 있어서의 각 값을 초점거리 f와 함께 나타낸다.

[표 11]

표 12에 수치 실시예 3의 조건식 (1) 내지 (8) 대응값을 나타낸다.

[표 12]

도 15 내지 도 19는 수치 실시예 3의 무한원 포커스 상태에서의 다양한 수차 도를 나타내고, 도 15는 광각단 상태(f = 1.000), 도 16은 제1 중간초점거리 상태(f = 1.977), 도 17은 제2 중간초점거리 상태(f = 3.860), 도 18은 제3 중간초점거리 상태(f = 7.394), 도 19는 망원단 상태(f = 14.105)에 있어서의 다양한 수차도를 나타낸다.

도 15 내지 도 19의 각 수차도에 있어서, 구면수차도 중의 실선은 구면수차를 나타내고, 비점수차도 중의 실선은 새지털 상면, 파선은 메리디오널 상면을 나타낸다. 횡수차도에 있어서 A는 화각, y는 상고를 각각 나타낸다.

각 수차도로부터, 수치 실시예 3에서는 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 뛰어난 결상성능을 가지고 있다는 것을 분명히 알 수 있다.

도 20은 본 발명 가변초점거리 렌즈계의 제4 실시예 4의 렌즈 구성을 도시한 도면이다. 제1 렌즈 군 G1은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈의 접합 렌즈 L11 및 물체 측에 볼록면을 향한 양의 렌즈 L12로 구성된다. 제2 렌즈 군 G2는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향하고 상 측에 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L21 및 양 오목 형상의 음의 렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈 L22로 구성된다. 제3 렌즈 군 G3은, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈 L3로 구성된다. 제4 렌즈 군 G4는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 물체 측에 오목면을 향하고 물체 측에 비구면을 가지는 메니 스커스 형상의 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L4로 구성된다. 제5 렌즈 군 G5는, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈 L51 및 양 볼록 형상으로 물체 측에 비구면을 가지는 양의 렌즈와 물체 측에 오목면을 향한 메니스커스 형상의 음의 렌즈의 접합 렌즈 L52로 구성된다. 이때, 제2 렌즈 군 G2의 음의 렌즈 L21은 상 측 렌즈면에 상당히 얇은 수지층이 부착되어 있고, 상기 수지층의 상 측 면이 비구면으로 되어 있다. 그리고, 제3 렌즈 군 G3의 물체 측에 근접해서 구경조리개 S가 위치하고, 상기 구경조리개 S는 렌즈 위치 상태가 변화됨에 따라 제3 렌즈 군 G3과 함께 광축 방향 x로 이동한다.

표 13에 전술한 제4 실시예 4에 구체적 수치를 적용한 수치 실시예 4의 렌즈 데이터를 나타낸다.

[표 13]

제8면, 제13면, 제16면 및 제21면은 비구면으로 구성되어 있다. 이에 따라, 이들 각 면의 수치 실시예 4에 있어서의 4차(A), 6차(B), 8차(C), 10차(D)의 비구면 계수를 원추 정수(κ)와 함께 표 14에 나타낸다.

[표 14]

광각단 상태로부터 망원단 상태로의 렌즈 위치 상태의 변화에 따라, 제1 렌즈 군 L1과 제2 렌즈 군 L2 사이의 면 간격 D5, 제2 렌즈 군 L2와 구경조리개 S 사이의 면 간격 D11, 제3 렌즈 군 G3과 제4 렌즈 군 G4 사이의 면 간격 D15 및 제4 렌즈 군 G4와 제5 렌즈 군 G5 사이의 면 간격 D18이 변화된다. 이에 따라, 표 15에 수치 실시예 4에 있어서의 상기 각 면 간격의 광각단(f = 1.000), 광각단과 망원단 사이의 3개의 중간초점거리 (f = 1.977), (f = 3.860), (f = 7.394) 및 망원단(f = 14.105)에 있어서의 각 값을 초점거리 f와 함께 나타낸다.

[표 15]

표 16에 수치 실시예 4의 조건식 (1) 내지 (8) 대응값을 나타낸다.

[표 16]

도 21 내지 도 25는 수치 실시예 4의 무한원 포커스 상태에서의 다양한 수차도를 나타내고, 도 21은 광각단 상태(f = 1.000), 도 22는 제1 중간초점거리 상 태(f = 1.977), 도 23은 제2 중간초점거리 상태(f = 3.860), 도 24는 제3 중간초점거리 상태(f = 7.394), 도 25는 망원단 상태(f = 14.105)에 있어서의 다양한 수차도를 나타낸다.

도 21 내지 도 25의 각 수차도에 있어서, 구면수차도 중의 실선은 구면수차를 나타내고, 비점수차도 중의 실선은 새지털 상면, 파선은 메리디오널 상면을 나타낸다. 횡수차도에 있어서 A는 화각, y는 상고를 각각 나타낸다.

각 수차도로부터, 수치 실시예 4에서는 다양한 수차가 양호하게 보정되어, 뛰어난 결상성능을 가지고 있다는 것을 분명히 알 수 있다.

전술한 각 실시예 1∼4에 있어서, 제5 렌즈 군 G5가 광축 x방향으로 고정되어 있지만, 제5 렌즈 군 G5 중의 일부 부분 군(예를 들면, 양부분 군 L52)을 광축 x에 수직인 방향으로 시프트시켜서 상을 시프트시키는 구성으로 한 경우에 있어서, 제5 렌즈 군 G5을 광축 x 방향으로 이동시킴으로써, 제5 렌즈 군 G5 중의 양부분 군 L52의 가로확대율을 변화시키고, 망원단 상태와 광각단 상태에서 소정의 각도만큼 보정하는 데에 필요해지는 시프트량을 근접시킬 수도 있다.

본 발명 가변초점거리 렌즈계는, 전술한 제1 내지 제4 실시예 1∼4와 달리, 도 26에 나타낸 바와 같은 굴절력 배치로 구성할 수도 있다.

즉, 본 발명의 제5 실시예에 관련된 가변초점거리 렌즈계(5)는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군 G1, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군 G2, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군 G3, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군 G4가 배치되어 구성되고, 광각단 상태(상단에 나타내는 상태)로부터 망원 단 상태(하단에 나타내는 상태)로의 주밍시에, 제1 렌즈 군 G1과 제2 렌즈 군 G2 사이의 공기 간격은 증대하고, 제2 렌즈 군 G2와 제3 렌즈 군 G3 사이의 공기 간격은 감소하도록, 제1 렌즈 군 내지 제4 렌즈 군이 광축 ｘ 위를 이동한다. 이때, 제1 렌즈 군 G1은 일단 상 측으로 이동한 후, 물체 측으로 이동하고, 제2 렌즈 군 G2는 상 측으로 이동하고, 제3 렌즈 군 G3은 물체 측으로 이동하고, 제4 렌즈 군 G4가 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보정하도록 이동하는 것과 함께 근거리 포커싱시에 물체 측으로 이동한다.

이 제5 실시예에 있어서도, 본 발명의 이점을 얻을 수 있다.

이때, 전기한 각 실시예 1∼5에 있어서, 렌즈계의 상 측에 무아레 무늬의 발생을 막기 위해, 로 패스 필터를 배치하거나, 광전변환소자의 분광감도 특성에 따라 적외 컷오프 필터를 배치하는 것도 물론, 가능하다.

본 발명 촬상장치는, 가변초점거리 렌즈계와, 상기 가변초점거리 렌즈계에 의해 형성된 광학상을 전기적인 신호로 변환하는 촬영소자를 가지는 촬상장치이며, 상기 가변초점거리 렌즈계는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군을 가지고, 초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격이 증대하고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감소하도록, 상기 제2 렌즈 군이 상 측 으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하고, 상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고, 상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고, 이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족한다.

(1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3

(2) 0.3 < D12t/ft < 0.45

따라서, 본 발명 촬상장치에 있어서는, 소형으로 구성하면서, 고줌비로 촬영할 수 있다.

도 27은 본 발명 촬상장치의 구체적인 실시예를 나타내는 블럭도다.

촬상장치(10)는 가변초점거리 렌즈계(20)를 구비하고, 가변초점거리 렌즈계(20)에 의해 형성한 광학상을 전기신호로 변환하는 촬영소자(30)를 가진다. 이때, 촬영소자로서는, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semi conductor) 등의 광전변환소자를 사용한 것을 적용할 수 있다. 상기 가변초점거리 렌즈계(20)에는 본 발명에 따른 가변초점거리 렌즈계를 적용할 수 있고, 도 27에서는, 도 1에 나타낸 제1 실시예에 따른 가변초점거리 렌즈계(1)를 각 렌즈 군을 단일 렌즈로 간략화해서 나타낸다. 물론, 제1 실시예에 따른 가변초점거리 렌즈계(1)뿐만 아니라, 제2 내지 제5 실시예에 따른 가변초점거리 렌즈계(2∼5)나 본 명세서에 나타낸 실시예 이외의 형태로 구성된 본 발명 가변초점거리 렌즈계를 사용할 수 있다.

상기 촬영소자(30)에 의해 형성된 전기신호는 영상분리회로(40)에 의해 포커스 제어용 신호는 제어회로(50)에 보내지고, 영상용 신호는 영상처리 회로에 보내진다. 영상처리 회로에 보내진 신호는, 그 후의 처리에 적합한 형태로 가공되어, 표시장치에 의한 표시, 기록 매체에의 기록, 통신 수단에 의한 전송 등 여러 가지 처리에 제공된다.

제어회로(50)에는, 예를 들면, 줌 버튼의 조작 등, 외부로부터의 조작 신호가 입력되고, 상기 조작 신호에 따라 여러 가지 처리가 이루어진다. 예를 들면, 줌 버튼에 의한 주밍 지령이 입력되면, 지령에 근거하는 초점거리 상태로 하도록, 드라이버 회로(51, 52, 53, 54)를 통해 구동부(51a, 52a, 53a, 54a)를 동작시켜서, 제1 렌즈 군 G1, 제2 렌즈 군 G2, 제3 렌즈 군 G3 및 제4 렌즈 군 G4를 소정의 위치에 이동시킨다. 각 센서(51b, 52b, 53b, 54b)에 의해 얻어지는 제1 렌즈 군 G1, 제2 렌즈 군 G2, 제3 렌즈 군 G3 및 제4 렌즈 군 G4의 위치 정보는 제어회로(50)에 입력되어, 드라이버 회로(51, 52, 53, 54)에 지령 신호를 출력할 때에 참조된다. 또한 제어회로(50)는 상기 영상분리회로(40)로부터 보내진 신호에 근거하여 포커스 상태를 체크하고, 최적의 포커스 상태가 얻어지도록, 예를 들면, 제4 렌즈 군 G4를 드라이버 회로(54)를 통해 제어한다.

전술한 촬상장치(10)는, 구체적 제품으로서는, 각종 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오카메라 등의 각종 카메라, 카메라가 내장된 휴대전화나 카메라가 내장된 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 디지털 입출력 기기의 카메라부 등으로서, 널리 적용할 수 있다.

이때, 본 발명 줌렌즈의 적용 범위는 디지털 카메라에만 한정되지 않고, 은염 필름을 기록 매체로 하는 카메라 등에도 적용할 수 있다는 것은 물론이다.

기타, 상기 각 실시예 및 각 수치 실시예에 나타낸 각 부의 구체적인 형상이나 구조 및 수치는, 본 발명을 실시할 때 행하는 구체화의 단지 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 이것들에 의해, 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명에 따르면, 고줌비와 소형화의 양립을 꾀할 수 있다.

Claims

물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군을 가지고,

초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격이 증대하고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감소하도록, 상기 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하고,

상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고,

상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한, 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고,

이하의 조건식 (1) 및 (2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3

(2) 0.3 < D12t/ft < 0.45

단,

f2a: 제2 렌즈 군 내에 배치한 음의 렌즈의 초점거리

f2b: 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈의 초점거리

D12t: 망원단 상태에 있어서의 제1 렌즈 군과 제2 렌즈 군 사이의 간격

ft: 망원단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리로 한다.
제 1항에 있어서,

이하의 조건식 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(3) 0.3 < n2P-n2N

단,

n2N: 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈를 구성하는 음의 렌즈의 d선에 대한 굴절률

n2P: 제2 렌즈 군 내에 배치한 접합 음의 렌즈를 구성하는 양의 렌즈의 d선에 대한 굴절률로 한다.
제 1항에 있어서,

근거리 포커싱시에, 제4 렌즈 군이 광축 방향으로 이동하고,

이하의 조건식 (4) 및 (5)를 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(4) -1 < β2w < 0

(5) β2t < -1

단,

β2w: 광각단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군의 가로확대율

β2t: 망원단 상태에 있어서의 제2 렌즈 군의 가로확대율로 한다.
제 3항에 있어서,

이하의 조건식 (6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(6) 0.17 < Δ3/ft < 0.25

단,

Δ3: 광각단 상태로부터 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에 있어서의 제3 렌즈 군의 이동량으로 한다.
제 1항에 있어서,

상기 제4 렌즈 군의 상 측에 제5 렌즈 군이 배치되고,

상기 제5 렌즈 군은 음의 굴절력을 가지는 음부분 군과, 상기 음부분 군의 상 측에 공기 간격을 사이에 두고 배치되며, 양의 굴절력을 가지는 양부분 군을 가지는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계.
제 5항에 있어서,

상기 제5 렌즈 군은, 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 광축 방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계.
제 6항에 있어서,

상기 제3 렌즈 군은 양의 렌즈와 음의 렌즈의 접합 양의 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

이하의 조건식 (7)을 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(7) 0.25 < fw/f35w < 0.3

단,

fw: 광각단 상태에 있어서의 렌즈계 전체에서의 초점거리

f35w: 광각단 상태에 있어서의 제3 렌즈 군 내지 제5 렌즈 군의 합성 초점거 리로 한다.
제 8항에 있어서,

이하의 조건식 (8)을 만족하는 것을 특징으로 하는 가변초점거리 렌즈계:

(8) 0.4 < Dsw/TLw < 0.55

단,

Dsw: 광각단 상태에 있어서의 구경조리개로부터 상면까지의 거리

TLw: 광각단 상태에 있어서의 렌즈 전체 길이로 한다.
가변초점거리 렌즈계와, 상기 가변초점거리 렌즈계에 의해 형성된 광학상을 전기적인 신호로 변환하는 촬영소자를 가지는 촬상장치로서,

상기 가변초점거리 렌즈계는, 물체 측에서부터 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1 렌즈 군, 음의 굴절력을 가지는 제2 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 군, 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈 군을 가지고,

초점거리가 가장 짧아지는 광각단 상태로부터 초점거리가 가장 길어지는 망원단 상태까지 렌즈 위치 상태가 변화될 때에, 적어도 상기 제1 렌즈 군 내지 상기 제4 렌즈 군의 각 렌즈 군이 이동 가능하며, 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격이 증대하고, 상기 제2 렌즈 군과 상기 제3 렌즈 군 사이의 간격이 감 소하도록, 상기 제2 렌즈 군이 상 측으로 이동하고, 상기 제3 렌즈 군이 물체 측으로 이동하는 것과 함께, 상기 제4 렌즈 군이 각 렌즈 군의 이동에 따르는 상면 위치의 변동을 보상하도록 광축 방향으로 이동하고,

상기 제1 렌즈 군이 광각단 상태에 비해 망원단 상태에서 물체에 가깝게 위치하고,

상기 제2 렌즈 군이, 물체 측에서부터 순차적으로 위치한, 상 측에 오목면과 비구면을 가지는 메니스커스 형상의 음의 렌즈, 양오목렌즈와 물체 측에 볼록면을 향한 메니스커스 형상의 양의 렌즈의 접합 음의 렌즈로 구성되고,

이하의 조건식 (1) 및 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상장치:

(1) 0.15 < f2a/f2b < 0.3

(2) 0.3 < D12t/ft < 0.45.