KR20100118890A - 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치가 개시된다.
개시된 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군; 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고, 주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며, 상기 제1렌즈군이 부렌즈와 정렌즈의 접합렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 제3정렌즈를 포함한다.

Description

줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치{Zoom lens and imaging optical device having the same}
본 발명은 초광각 및 대구경의 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치에 관한 것이다.
최근 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자를 가진 디지털 카메라(digital camera)나 비디오 카메라(video camera)가 널리 보급되고 있다. 특히, 메가 픽셀의 카메라 모듈의 수요가 증대되고, 보급형 디지털 카메라에서도 500만 이상의 고화소와 고화질의 성능을 가지는 카메라가 등장하고 있다. CCD 또는 CMOS와 같은 촬상 장치를 이용한 디지털 카메라 혹은 핸드폰 카메라와 같은 결상 광학 장치는 소형화, 경량화, 저 비용화가 요구된다. 더 나아가 보다 넓은 범위의 피사체의 모습을 담기 위해 광각화에 대한 요구가 증대되고 있다.
예를 들어, 디지털 카메라 혹은 교환렌즈 광학계 또는 고체촬상소자를 사용하는 광학계에서 있어서 고해상력, 광각화, 및 고배율에 대한 요구가 증대되고 있다. 더 나아가 광각화, 고배율을 달성함과 아울러 FNO가 작은 즉, 밝은 렌즈에 대 한 요구도 증대되고 있다. 광각화 혹은 고배율만을 달성하거나, FNO가 작은 밝은 렌즈이면서 고정 초점의 광학계를 가지는 줌 렌즈는 많이 개발되고 있다. 하지만, 광각화, 고배율, 및 밝은 렌즈를 모두 만족시키는 줌 렌즈의 개발에는 여러 가지 어려움이 있다.
광학계의 소형화를 위해 3군 타입으로 구성하는 예가 많으나, 3군 타입의 경우에는 광각화 및 고배율을 구현하기가 어렵다. 또한, FNO가 작은 대구경 렌즈에 있어서 3군 타입으로 광학계를 구성할 경우 주밍시 FNO의 변화가 크게 나타난다. 따라서, 광각단에서 밝은 줌렌즈일지라도 망원단에서 어두운 렌즈가 되는 경우가 많다. 또한, 4군 타입의 경우에도 광각화, 고배율, 밝은 렌즈, 소형화를 모두 만족시키기에는 어려움이 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광각화와 고배율을 가지는 대구경 줌 렌즈를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광각화와 고배율을 가지는 대구경 줌 렌즈를 채용한 결상 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군; 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며, 상기 제1렌즈군이 부렌즈와 정렌즈의 접합렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 제3정렌즈를 포함하며, 아래의 식을 만족하는 줌 렌즈를 제공한다.
<식>
1.4 ≤ wfno ≤ 2.5
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며, 상기 제3 렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 아래의 식을 만족하는 줌 렌즈를 제공한다.
<식>
0 < ffno-wfno ≤ 1.3
76°≤ wfov ≤ 93°
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO, tfno는 망원단에서의 최소 FNO, wfov는 광각단에서의 화각을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족할 수 있다.
<식>
70 ≤ Vd3
여기서, Vd3은 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족할 수 있다.
<식>
1.9 ≤ Nd1
여기서, Nd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2렌즈군이 제1부렌즈, 제2부렌즈 및 정렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2렌즈군의 제1부렌즈에 비구면이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이에 조리개가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 주밍시 상기 조리개가 상기 제3렌즈군과 같이 이동할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3렌즈군은 상기 조리개에 가까운 쪽에 위치한 렌즈에 비구면이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3렌즈군은 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합 렌즈를 적어도 하나 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제3렌즈군이 광축에 대해 수직한 방향으로 움직여 손떨림 보정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 줌 렌즈; 및 상기 줌렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하고,
상기 줌 렌즈가, 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군; 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변 화되며, 상기 제1렌즈군이 부렌즈와 정렌즈의 접합렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 제3정렌즈를 포함하며, 아래의 식을 만족하는 결상 광학 장치를 제공한다.
<식>
1.4 ≤ wfno ≤ 2.5
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 줌 렌즈; 및 상기 줌렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하고,
상기 줌 렌즈가, 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며, 상기 제3 렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하고, 아래의 식을 만족하는 결상 광학 장치를 제공한다.
<식>
0 < ffno-wfno ≤ 1.3
76°≤ wfov ≤ 93°
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO, tfno는 망원단에서의 최소 FNO, wfov는 광각단에서의 화각을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 초광각, 고배율 및 대구경을 구현한다. 그리고, 렌즈의 구성이 간단하여 소형화가 가능하며, 제조 비용도 저감시킬 수 있다. 이와 같이 광각화를 구현하여 피사체를 보다 넓은 범위에서 촬영할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈 및 이를 채용한 결상 광학 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 도 1을 참조하면, 물체측(O)으로부터 상측(I)의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군(G3), 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군(G4)을 포함한다. 본 발명에서는 4군 타입으로 광학계를 구성하여 광각단에서 망원단으로 주밍시 FNO의 변화를 최소화함으로써 광각단 및 망원단 모두 밝은 렌즈가 가능하게 구성한다.
광각단에서 망원단으로 주밍시 상기 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3) 및 제4렌즈군(G4)이 모두 움직인다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 렌즈군(G1)(G2)(G3)(G4) 사이의 각 간격이 변화한다.
상기 제1렌즈군(G1)이 부렌즈(1)와 정렌즈(2)의 접합렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)은 한 매의 접합렌즈만으로 구성될 수 있다.
또한, 화각이 38도 이상의 광각에서도 광축 주변의 해상력이 저하되지 않도록 상기 제2렌즈군(G2)이 3매의 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2)은 제1부렌즈(3), 제2부렌즈(4), 정렌즈(5)를 포함할 수 있다.
상기 제3렌즈군(G3)은 예를 들어 물체측(O)에서 상측(I)으로 순차적으로 배열된 것으로 제1정렌즈(6), 제2정렌즈(7), 부렌즈(8), 제3정렌즈(9)를 포함할 수 있다. 상기 제3렌즈군(G3)은 낮은 FNO를 가지도록 4매로 구성되고, 구면수차 및 색수차 제어가 용이하도록 구성된다. 상기 제4렌즈군(G4)은 정렌즈(10)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이에 조리개(ST)가 구비될 수 있다. 그리고, 주밍시 상기 조리개(ST)가 제3렌즈군(G3)과 함께 이동한다. 그럼으로써 줌 렌즈의 구성이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 식을 만족하도록 구성될 수 있다.
1.4 ≤ wfno ≤ 2.5
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO를 나타낸다. FNO가 수학식 1의 범위를 가지는 경우 광각단에서 밝고 심도가 얕은 사진을 찍을 수 있으며, FNO가 광각단에서 하한치보다 작게 되면 제조 비용이 크게 증가된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈는 다음의 식을 만족하도록 구성될 수 있다.
0 < ffno-wfno ≤ 1.3
76°≤ wfov ≤ 93°
여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO, tfno는 망원단에서의 최소 FNO, wfov는 광각단에서의 화각을 나타낸다. 줌 렌즈가 수학식 2의 범위를 만족함으로써 광각단에서 망원단으로 주밍을 실시하는 경우 FNO의 변화가 최소화될 수 있다. 그리고, 망원단에서의 FNO를 작게 함으로써 인물 촬영에서 아웃포커싱을 가능하게 할 수 있다.
다음은 제3렌즈군(G3)에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 한정한 것이다.
70 ≤ Vd3
여기서, Vd3은 제3렌즈군(G3)에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다. 제3렌즈군(G3)의 적어도 하나의 렌즈를 아베수(Vd)가 70이상인 소재를 사용하여 구성함으로써, 단파장의 빛으로 인한 색수차를 용이하게 제어할 수 있다. 한편, 70 이하의 아베수를 갖는 소재를 사용하여 색수차를 보완할 수 있지만 이 경우에는 렌즈의 매수가 많이 요구되므로 소형화를 달성하기 어렵게 된다.
1.9 ≤ Nd1
여기서, Nd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 굴절률을 나타낸다. 예를 들어, 광각화를 위해서 제1렌즈군(G1)의 부렌즈(1) 또는 정렌즈(2)의 굴 절력을 높일 필요가 있다. 예를 들어, 제1렌즈군(G1)의 부렌즈(1)를 굴절율이 1.9 이상 되는 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 상기 부렌즈(1)와 정렌즈(2)가 모두 상기 수학식 5의 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 상기 수학식 5의 범위를 벗어나면 주변광량 및 왜곡에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 렌즈의 곡률 반경이 작아지거나 두께가 두꺼워져 렌즈를 제작하기가 어렵게 될 수 있다.
한편, 상기 제2렌즈군(G2)은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2렌즈군(G2)의 제1부렌즈(3)에 비구면이 형성될 수 있다. 상기 제2렌즈군(G2)의 부렌즈를 비구면으로 구성하여 왜곡과 광각단의 해상력을 보완한다.
상기 제3렌즈군(G3)은 상기 조리개(ST)에 가까운 쪽에 위치한 렌즈에 비구면이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3렌즈군(G3)의 제1정렌즈(6)에 비구면이 형성될 수 있다. 그럼으로써, 구면수차를 용이하게 보정할 수 있다.
상기 제3렌즈군(G3)은 적어도 하나의 접합 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3렌즈군(G3)의 제2정렌즈(7)와 부렌즈(8)가 접합렌즈로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제3렌즈군(G3)은 물체측으로부터 정, 정, 부, 정의 4매의 렌즈를 배치하여 수차 제어가 용이하고, 정렌즈와 부렌즈의 접합렌즈를 사용하여 색수차를 보정한다
한편, 상기 제3렌즈군(G3)이 광축에 대해 수직한 방향으로 움직여 손떨림 보정을 수행한다. 제3렌즈군(G3)은 손떨림 보정을 위한 렌즈 시프트(SHIFT)시에 구 면 수차 및 페츠발 합 (Petzval sum)이 양호하게 보정되도록 한다. 구면 수차를 보정함으로써 손떨림 보정군을 광축에 대해 수직한 방향으로 움직일 때 화면 중심부에서 발생되는 편심 코마 수차를 억제할 수 있다. 또한, 페츠발 합의 보정은 손떨림 보정군을 광축에 대해 수직한 방향으로 움직일 때 화면 주변부에 발생되는 상면 만곡을 억제한다.
도 2a와 도 2b는 각각 도 1에 도시된 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다. 구면수차로는 실선이 d-line, 점선이 C-line, 일점쇄선이 g-line에 대한 구면수차를 나타낸다. 상면만곡으로는 세로축이 상고, 가로축이 디포커스, 점선이 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 실선이 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
다음, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈를 가진 결상 광학 장치를 도시한 것이다. 결상 광학 장치는 앞서 설명한 줌 렌즈(111)와 이 줌 렌즈(111)에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서(112)를 포함한다. 상기 결상 광학 장치는 상기 이미징 센서(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 기록 수단(113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 파인더(finder)(114)를 포함한다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 액정 디스플레이 패널(115)이 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 결상 광학 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌 렌즈를 디지털 카메라 등의 결상 광학 장치에 적용함으로써 소형이면서 높은 줌 배율과 밝은 렌즈를 가지고 광각으로 피사체를 촬영할 수 있는 광학 기기를 실현한다.
한편, 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
Figure 112009026191956-PAT00001
여기서, h는 광축에 대해 수직인 방향의 높이를, Z는 높이 h에서의 광축 방향의 새그량을, C는 근축 곡률을, ε은 원추 상수를, Ai는 i차 비구면 계수를 나타낸다.
이하에서, 본 발명의 다양한 설계에 따른 실시예를 설명한다.
각 도면에서 가장 오른쪽에 기재된 직선은 상면(IM)의 위치를 나타내고, 그 물체측(O)에는 IR(적외선) 컷오프 필터나 이미징 소자의 커버 글라스(11)가 구비될 수 있다. 이하, 각 실시예의 줌 렌즈의 렌즈 데이터, 비구면 데이터, 초점 거리(EFL), F 넘버(FNO), 화각(ω) 및 렌즈간 가변 거리(D1,D2,D3,D4,D5), 곡률 반경(R), 렌즈간 거리 또는 두께(D), 굴절률(Nd), 아베수(vd)를 나타낸다. 아베수(νd)는 d-line(파장 587.6nm)에 있어서의 아베수를, ST는 광량 조절부를 나타낸다. 렌즈 데이터에서 렌즈면 번호의 옆에 표시된 *는 비구면을 나타낸다.
<실시예 1>
본 실시예는 수학식 1의 값이 2.06, 수학식 2의 값이 0.86, 수학식 3의 값이 87.92, 수학식 4의 값이 81.60, 수학식 5의 값이 1.92인 경우이다.
EFL : 5.36mm ~ 17.90mm, FNO : 2.06　~ 2.92, 화각(ω) : 87.92°~ 28.51°
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(nd) 아베수(vd)
S1 31.826 0.90 1.923 20.88
S2 21.293 3.90 1.883 40.81
S3 250.387 D1 　 　
S4* 150.000 1.10 1.882 32.71
S5* 5.554 3.20 　 　
S6 -61.607 0.60 1.883 40.81
S7 17.797 0.89 　 　
S8 15.172 1.96 1.924 20.64
S9 1151.390 D2 　 　
ST infinity 0.50 　 　
S11* 7.663 2.25 1.747 48.48
S12* -26.305 0.88 　 　
S13 9.730 1.58 1.500 78.49
S14 -86.311 0.50 1.846 23.78
S15 5.542 1.02 　 　
S16 -19.732 1.29 1.496 81.60
S17 -8.200 D3 　 　
S18 11.629 1.79 1.815 44.40
S19 30.000 D4 　 　
S20 infinity 0.80 1.517 64.17
S21 infinity D5 　
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 0.70 6.66 11.59
D2 12.39 4.56 1.50
D3 5.00 6.88 11.32
D4 3.10 5.34 5.88
D5 0.90 0.90 0.90
<비구면 계수>
렌즈면 K A B C D
S4 -1.000000 -7.137872E-05 -5.370422E-07 1.996569E-08 -1.057208E-10
S5 -0.203512 -2.915480E-04 3.088538E-06 -6.772297E-07 6.212649E-09
S11 -0.156625 -1.996286E-04 3.160580E-07 1.035007E-09 0.000000E+00
S12 4.858611 2.741064E-04 3.060116E-07 0.000000E+00 0.000000E+00
<실시예 2>
본 실시예는 수학식 1의 값이 1.43, 수학식 2의 값이 0.34, 수학식 3의 값이 78.72, 수학식 4의 값이 81.60, 수학식 5의 값이 1.92인 경우이다.
EFL : 6.30mm ~ 18.27mm, FNO : 1.43　~ 1.77, 화각 : 78.72°~ 28.28°
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(nd) 아베수(vd)
S1 30.233 0.95 1.923 20.88
S2 19.386 4.97 1.883 40.8
S3 247.208 D1 　 　
S4* 370.240 0.95 1.851 40.43
S5* 7.463 3.92 　 　
S6 -22.883 0.65 1.572 40.03
S7 33.071 0.10 　 　
S8 19.835 1.94 1.946 17.98
S9 483.047 D2 　 　
ST infinity 0.65 　 　
S11* 10.452 3.44 1.752 36.65
S12 318.271 0.79 　 　
S13 10.414 2.29 1.773 49.62
S14 -71.374 0.65 1.772 21.61
S15 6.120 1.79 　 　
S16 9.685 1.53 1.497 81.61
S17 29.635 D3 　 　
S18* 9.187 2.04 1.773 49.62
S19 27.404 D4 　 　
S20 infinity 0.30 1.517 64.17
S21 infinity 0.30 　 　
S22 infinity 0.50 1.517 64.17
S23 infinity D5 　 　
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 0.85 5.16 10.54
D2 14.32 4.58 1.28
D3 3.87 5.95 8.15
D4 3.95 5.83 6.23
D5 0.60 0.60 0.60
<비구면 계수>
렌즈면 K A B C D
S4 0.000000 -4.639277E-05 1.425866E-06 -1.559706E-08 5.668515E-11
S5 -0.529453 2.492264E-05 3.831471E-07 1.096303E-07 -1.430160E-09
S11 0.000000 -9.410968E-05 -4.444297E-07 2.958636E-09 -1.488402E-10
S18 -2.390584 2.183742E-04 6.287134E-08 0.000000E+00 0.000000E+00
<실시예 3>
본 실시예는 수학식 1의 값이 2.45, 수학식 2의 값이 1.06, 수학식 3의 값이 92.84, 수학식 4의 값이 82.88, 수학식 5의 값이 1.95인 경우이다.
EFL : 5.00mm ~ 19.75mm, FNO : 2.45　~ 3.51, 화각 : 92.84°~ 25.98°
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(nd) 아베수(vd)
S1 21.461 0.90 1.946 17.98
S2 17.033 4.75 1.773 49.62
S3 63.711 D1 　 　
S4 37.767 1.10 1.882 32.71
S5* 5.210 3.70 　 　
S6 -35.112 0.60 1.758 50.31
S7 13.646 0.10 　 　
S8 10.915 2.00 1.950 18.45
S9 104.342 D2 　 　
ST infinity 0.50 　 　
S11* 9.342 1.65 1.773 49.62
S12 -36.761 0.60 　 　
S13 12.462 2.84 1.490 82.88
S14 -55.637 0.50 1.874 21.21
S15 7.360 0.72 　 　
S16 -346.882 1.39 1.708 53.06
S17 -10.347 D3 　 　
S18 10.651 1.65 1.724 52.06
S19 26.282 D4 　 　
S20 infinity 0.30 1.517 64.17
S21 infinity 0.30 　 　
S22 infinity 0.50 1.517 64.17
S23 infinity D5 　 　
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 0.70 8.60 15.01
D2 10.53 3.01 1.50
D3 2.00 4.21 10.03
D4 4.50 6.29 4.29
D5 0.60 0.60 0.60
D6 -0.02 -0.02 -0.03
<비구면 계수>
렌즈면 K A B C D
S5 -0.171749 9.092379E-06 -5.637770E-07 1.572577E-07 -5.682925E-09
S11 -0.351755 -2.283981E-04 3.420203E-07 -3.942092E-08 0.000000E+00
<실시예 4>
본 실시예는 수학식 1의 값이 2.11, 수학식 2의 값이 0.77, 수학식 3의 값이 84.45, 수학식 4의 값이 70.40, 수학식 5의 값이 1.92인 경우이다.
EFL : 5.35mm ~ 15.74mm, FNO : 2.11　~ 2.88, 화각 : 84.45°~ 32.46°
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(nd) 아베수(vd)
S1 47.240 0.97 1.923 20.88
S2 30.453 3.79 1.883 40.81
S3 347.178 D1 　 　
S4* 55.043 0.97 1.851 40.43
S5* 6.897 4.56 　 　
S6 -35.659 0.61 1.883 40.81
S7 42.486 0.73 　 　
S8 20.914 2.81 1.901 20.06
S9 -172.453 D2 　 　
ST infinity 0.36 　 　
S11* 7.946 2.98 1.623 46.16
S12* -28.858 0.73 　 　
S13 14.843 2.03 1.809 42.84
S14 -18.380 0.61 1.799 23.59
S15 6.249 1.41 　 　
S16 -18.418 1.48 1.487 70.44
S17 -7.831 D3 　 　
S18* 12.434 2.31 1.777 45.44
S19* 21.751 D4 　 　
S20 infinity 0.80 1.517 64.17
S21 infinity D5 　 　
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 0.85 9.03 14.44
D2 15.48 3.98 0.99
D3 3.43 6.57 8.96
D4 3.81 4.96 5.13
D5 0.60 0.60 0.60
<비구면 계수>
렌즈면 K A B C D
S4 0.000000 6.095340E-05 -1.182492E-06 4.340285E-09 9.944629E-12
S5 -0.119625 8.572469E-06 -1.198861E-06 1.440375E-08 -2.547827E-09
S11 0.000000 -1.374691E-04 6.543903E-06 -2.467478E-07 1.663665E-08
S12 -48.888838 1.421439E-04 1.505551E-05 -5.031188E-07 2.880309E-08
S18 0.264395 -2.091476E-04 -2.009821E-06 2.653539E-07 -4.650477E-09
S19 0.000000 -2.616927E-04 -5.735477E-06 5.220127E-07 -9.416001E-09
<실시예 5>
본 실시예는 수학 1의 값이 1.84, 수학식 2의 값이 0.49, 수학식 3의 값이 88.88, 수학식 4의 값이 81.60, 수학식 5의 값이 1.92인 경우이다.
EFL : 5.37mm ~ 15.29mm, FNO : 1.84　~ 2.33, 화각 : 88.88°~ 33.04°
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(nd) 아베수(vd)
S1 33.910 0.90 1.923 20.88
S2 21.005 3.95 1.883 40.8
S3 234.155 D1 　 　
S4* 92.138 1.10 1.805 40.9
S5* 5.748 3.42 　 　
S6 -33.264 0.60 1.883 40.8
S7 33.053 0.57 　 　
S8 16.684 1.85 1.923 20.88
S9 -428.918 D2 　 　
ST infinity 0.50 　 　
S11* 8.893 2.28 1.740 49.00
S12* -22.488 1.49 　 　
S13 11.962 1.66 1.606 56.77
S14 -16.403 0.50 1.847 23.78
S15 7.229 1.12 　 　
S16 -10.402 1.98 1.497 81.60
S17* -6.299 D3 　 　
S18 9.264 1.57 1.804 46.50
S19 15.873 D4 　 　
S20 infinity 0.30 1.517 64.17
S21 infinity 0.30 　 　
S22 infinity 0.50 1.517 64.17
S23 infinity D5 　 　
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 0.70 5.08 12.22
D2 12.77 4.69 1.50
D3 3.75 4.64 6.92
D4 3.09 5.04 5.41
D5 0.60 0.60 0.60
<비구면 계수>
렌즈면 K A B C D
S4 0.000000 -7.045446E-05 2.546855E-07 0.000000E+00 0.000000E+00
S5 -0.636707 1.396641E-04 2.636977E-06 -7.499631E-08 9.761142E-10
S11 0.130332 -1.606953E-04 1.573058E-06 -1.288846E-08 0.000000E+00
S12 4.941288 2.999418E-04 1.312158E-06 0.000000E+00 0.000000E+00
S17 -0.888147 -9.153818E-05 5.359445E-06 0.000000E+00 0.000000E+00
상기한 실시예들은 수학식 1 내지 5를 만족하며 그에 상응한 값은 아래와 같다.
　
조건식 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
수학식1 1.4 ≤ wfno ≤ 2.5 2.06 1.43 2.45 2.11 1.84
수학식2 0 < ffno-wfno ≤ 1.3 0.86 0.34 1.06 0.77 0.49
수학식3 76°≤ wfov ≤ 93° 87.92 78.72 92.84 84.45 88.88
수학식4 70 ≤ Vd3 81.60 81.60 82.88 70.40 81.60
수학식5 1.9 ≤ Nd1 1.92 1.92 1.95 1.92 1.92
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 초광각, 고배율 및 대구경을 구현한다. 예를 들어, 화각이 76도 이상의 초광각이면서 3배이상의 고배율이 가능하고 FNO가 2.5이하일 수 있다. 그리고, 렌즈의 구성이 간단하여 소형화가 가능하며, 제조 비용도 저감시킬 수 있다. 이와 같이 광각화를 구현하여 피사체를 보다 넓은 범위에서 촬영할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용하는 디지탈 스틸 카메라나 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등의 결상 광학 장치에 적합하게 사용 가능하다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 줌 렌즈 를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상 광학 장치를 나타낸 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
G1...제1 렌즈군, G2...제2 렌즈군
G3...제3 렌즈군, G4... 렌즈군

Claims (14)

  1. 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군; 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
    주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며,
    상기 제1렌즈군이 부렌즈와 정렌즈의 접합렌즈를 포함하고, 상기 제3렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 제3정렌즈를 포함하며, 아래의 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1.4 ≤ wfno ≤ 2.5
    여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO를 나타낸다.
  2. 물체측으로부터 상측의 순서로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제 1렌즈군, 부의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 3렌즈군, 및 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을 포함하고,
    주밍시 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군 및 제4렌즈군의 각 간격이 변화되며,
    상기 제3 렌즈군이 제1정렌즈, 제2정렌즈, 부렌즈, 및 제3정렌즈를 포함하 고, 아래의 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    0 < ffno-wfno ≤ 1.3
    76°≤ wfov ≤ 93°
    여기서, wfno는 광각단에서의 최소 FNO, tfno는 망원단에서의 최소 FNO, wfov는 광각단에서의 화각을 나타낸다.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    70 ≤ Vd3
    여기서, Vd3은 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1.9 ≤ Nd1
    여기서, Nd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군이 제1부렌즈, 제2부렌즈 및 정렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2렌즈군의 제1부렌즈에 비구면이 형성된 줌 렌즈.
  7. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이에 조리개가 구비되는 줌 렌즈.
  8. 제7항에 기재된 광학계에 있어서,
    주밍시 상기 조리개가 상기 제3렌즈군과 같이 이동하는 줌 렌즈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 상기 조리개에 가까운 쪽에 위치한 렌즈에 비구면이 형성된 줌 렌즈.
  10. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 정렌즈와 부렌즈로 이루어진 접합 렌즈를 적어도 하나 포함하는 줌 렌즈.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3렌즈군이 광축에 대해 수직한 방향으로 움직여 손떨림 보정을 수행하는 줌 렌즈.
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 줌 렌즈; 및
    상기 줌렌즈에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 센서;를 포함하는 결상 광학 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족하는 결상 광학 장치.
    <식>
    70 ≤ Vd3
    여기서, Vd3은 제3렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 아베수를 나타낸다.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈가 다음의 식을 만족하는 결상 광학 장치.
    <식>
    1.9 ≤ Nd1
    여기서, Nd1은 제1렌즈군에 속하는 적어도 하나의 렌즈의 굴절률을 나타낸다.
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