KR20110040247A - 와이드 컨버터 렌즈 - Google Patents

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KR20110040247A
KR20110040247A KR1020090097439A KR20090097439A KR20110040247A KR 20110040247 A KR20110040247 A KR 20110040247A KR 1020090097439 A KR1020090097439 A KR 1020090097439A KR 20090097439 A KR20090097439 A KR 20090097439A KR 20110040247 A KR20110040247 A KR 20110040247A
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives

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Abstract

와이드 컨버터 렌즈가 개시된다. 개시된 와이드 컨버터 렌즈는 주렌즈의 물체측에 배치되어 화각을 변화시키는 와이드 컨버터 렌즈에 있어서, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈; 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈;을 포함하며, 하기의 식을 만족하는 와이드 컨버터 렌즈가 제공된다.
2vd ≥ 50
여기서, 2vd는 상기 제2렌즈의 아베수이다.

Description

와이드 컨버터 렌즈{Wide converter lens}
본 개시는 소형화된 구조를 가지며, 주렌즈에 부착되어 광화각을 구현하는 와이드 컨버터 렌즈에 관한 것이다.
최근, 광학상을 전기 신호로 변환하는 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 디지털 스틸 카메라, 디지털 캠코더 등의 결상광학기기가 급속히 확대 보급되고 있다.
이러한 보급에 따라 고화소화, 광각화 등의 고성능화와 함께 소형 경량화에 대한 요구가 늘어나고 있다.
일반적인 촬영 렌즈에서 촬영 화각은 제한된 범위를 가지므로, 화각을 보다 큰 범위로 변화시키기 위해 와이드 컨버터 렌즈가 사용된다. 즉, 주렌즈의 물체측에 와이드 컨버터 렌즈를 장착하여 주어진 화각을 변화시키는 것이다. 이러한 와이드 컨버터 렌즈는 구성이 복잡하고, 광각화에 따른 왜곡 증가나 수차 증대의 문제점을 가지고 있다.
이에 따라, 다양한 구조의 와이드 컨버터 렌즈가 제시되고 있으나, 적은 렌즈 매수로 광각화를 구현하는 데에는 어려움이 있다. 예를 들어, 광각화에 따라 수 차의 증가가 야기되는데, 이를 보정하기 위해 렌즈 매수를 증가시키는 것은 원가 상승의 원인이 될 뿐 아니라, 소형 경량화 측면에서도 적절하지 않다.
실시예들은 소형화된 구조를 가지며, 주렌즈의 화각을 변화시킬 수 있는 와이드 컨버터 렌즈를 제공하고자 한다.
주렌즈의 물체측에 배치되어 화각을 변화시키는 와이드 컨버터 렌즈에 있어서, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈; 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈;을 포함하며, 하기의 식을 만족하는 와이드 컨버터 렌즈가 제공된다.
2vd ≥ 50
여기서, 2vd는 상기 제2렌즈의 아베수이다.
상기 제3렌즈는 양볼록의 형상을 가지며, 상측 곡률 반경의 크기가 물체측 곡률 반경의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
상기 와이드 컨버터 렌즈는 하기의 식을 만족할 수 있다.
0.5 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 0.91
여기서, r2는 제3렌즈 상측 곡률반경이고 r1은 상기 제3렌즈의 물체측 곡률반경이다.
상기 와이드 컨버터 렌즈는 하기의 식을 더 만족할 수 있다.
0 < D/1stY ≤ 1
여기서, D는 와이드 컨버터 렌즈의 광축상의 총 두께이고, 1stY는 상기 제1 렌즈의 유효반경이다.
상기 제1렌즈와 제2렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈는 서로 간에 공기 간격을 사이에 두고 떨어져 배치될 수 있다.
상기 와이드 컨버터 렌즈는 하기의 식을 만족할 수 있다.
0.7 ≤ WEFL/EFL ≤ 0.8
여기서, EFL은 주렌즈의 초점 거리이고, WEFL은 주렌즈와 와이드 컨버터 렌즈의 합성 초점거리이다.
또한, 실시예들에 의한 와이드 컨버터 렌즈; 및 상기 와이드 컨버터 렌즈의 상측에 마련된 것으로, 적어도 1매의 렌즈를 포함하는 1군 이상의 렌즈군으로 이루어진 주렌즈;를 포함하는 촬영 렌즈가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 5는 각각 본 발명의 제1실시예, 제2실시예 및 제3실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈(WC)를 장착한 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이다. 도면들을 참조하면, 촬영 렌즈는 주렌즈(M)와 주렌즈(M)의 물체(OBJ)측에 배치된 와이드 컨버터 렌즈(WC)를 포함한다. 주렌즈(M)의 상면(IMG)측에 적외선 필터, 커버 글래스가 배치될 수 있다. 상면(IMG)은 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS와 같은 촬상소자(미도시)의 촬상면이 된다. 주렌즈(M)는 피사체의 상을 촬상면에 형성하는 렌즈로, 적어도 1매의 렌즈를 구비하는 1군 이상의 렌즈군을 포함하여 이루어진다. 도시된 주렌즈(M)의 렌즈 구성은 와이드 컨버터 렌즈(WC)의 작용을 보이기 위해 예시적으로 나타낸 것이며, 도시된 구성에 제한되지 않는다.
와이드 컨버터 렌즈(WC)는 물체(OBJ)쪽에서 상면(IMG)쪽으로 순서대로 배치된, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈(100), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈(200), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈(300)를 포함한다. 제1렌즈(100), 제2렌즈(200), 제3렌즈(300)는 서로 간에 공기 간격을 두고 떨어져 배치되어 있다. 제1렌즈(100)와 제2렌즈(200)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조는 광각화 시에 입사광의 굴절을 급격하게 하지 않고 자연스러운 굴절이 형성되게 하며, 이 경우 렌즈 조립 오차에 따른 성능 변화의 민감도가 작아지게 된다.
제3렌즈(300)는 양 볼록의 형상을 가질 수 있으며, 상측 곡률 반경의 크기가 물체측 곡률 반경의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
실시예들의 와이드 컨버터 렌즈(WC)는 광각화를 도모하며, 동시에 수차 상승에 의한 해상력 저하를 방지하는 구조를 제시한다.
실시예들의 와이드 컨버터 렌즈(WC)는 다음 식을 만족한다.
2vd ≥ 50
여기서, 2vd는 제2렌즈(200)의 아베수이다.
부렌즈인 제2렌즈(200)에 아베수가 50 이상인 소재를 사용함으로써 화각을 넓힐 때 발생할 수 있는 색수차의 증대를 감소시킬 수 있다.
와이드 컨버터 렌즈(WC)는 다음 식을 만족할 수 있다.
0.5 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 0.91
여기서, r2는 제3렌즈 상측 곡률반경이고 r1은 상기 제3렌즈의 물체측 곡률반경이다.
이 식은 정의 굴절력을 갖는 제3렌즈(300)의 형상을 규정한 식이다. 이 조건 범위에서 제3렌즈(300)의 상측 곡률반경의 크기는 물체측의 곡률반경보다 크게 형성될 수 있으며, 이에 의해, 와이드 컨버터 렌즈(WC)의 조립시 발생할 수 있는 편심을 줄일 수 있다.
와이드 컨버터 렌즈(WC)는 다음 식을 만족할 수 있다.
0 < D/1stY ≤ 1
여기서, D는 와이드 컨버터 렌즈(W)의 광축상의 총 두께이고, 1stY는 상기 제1렌즈(100)의 유효반경이다.
이 식은 제1렌즈(100)의 유효반경에 대한 와이드 컨버터 렌즈(WC)의 광축상의 총 두께의 비를 제한한 것으로, 소형화를 위한 것이다.
와이드 컨버터 렌즈(WC)는 다음 식을 만족할 수 있다.
0.7 ≤ WEFL/EFL ≤ 0.8
여기서, EFL은 주렌즈(M)의 초점 거리이고, WEFL은 주렌즈(M)와 와이드 컨버터 렌즈(WC)의 합성 초점거리, 즉, 와이드 컨버터 렌즈(WC)를 구비한 촬영렌즈의 전체 초점거리이다.
이 식은 와이드 컨버터 렌즈(WC)가 화각을 변화시키는 정도를 규정한 식으로, 상한을 벗어나는 범위에서 광각화 효과가 미미하며, 하한을 벗어나는 범위에서는 광각화에 의한 수차 발생이 증가하므로 그 보정을 위해 렌즈 매수가 추가되어야 하며 소형화에 적절하지 않게 된다.
이하, 본 발명에 따른 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 여러 가지 실시예들의 렌즈 데이터들을 기술한다. 본 발명의 실시예들에서 나타나는 비구면의 정의는 다음과 같다.
Figure 112009062775886-PAT00001
여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리이고, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리이며, K는 코닉상수(conic constant), A, B, C, D는 비구면계수, c'은 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(1/R)이다.
이하에서, EFL은 촬영렌즈 전체의 합성초점거리를, FNO는 F수를 나타내며, 면 번호에 표시된 *은 그 면이 비구면임을 의미며, ST는 조리개를 의미한다.
<제1실시예>
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이고, 도 2는 이러한 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다. 종방향 구면수차는 파장이 656.28(nm)인 c선, 587.56(nm)인 d선, 486.13(nm)인 f선의 광에 대해 각각 나타내었고, 상면 만곡은 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타내고 있다.
다음은 제1실시예의 렌즈데이터이다.
EFL : 4.105mm, FNO : 2.81, 화각 : 101.3°
　 곡률반경(R) 두께(D) 굴절율(nd) 아베수(vd)
1 66.558 2.40 1.834 37.4
2 33.632 11.80 　 　
3 101.553 2.4 1.713 53.9
4 41.095 7.2 　 　
5 35.893 11.2 1.620 36.3
6 -743.061 7.80 　 　
7 30.553 0.90 1.923 20.8
8 19.879 4.12 1.883 40.8
9 149.576 0.74 　 　
10* 199.982 1.25 1.805 40.9
11* 6.170 3.80 　 　
12 -27.391 0.60 1.883 40.8
13 27.391 0.78 　 　
14 18.959 2.06 1.923 20.8
15 -79.126 13.03 　 　
ST infinity 0.50 　 　
17* 8.306 2.40 1.740 49.0
18* -23.519 0.99 　 　
19 15.081 1.6 1.487 70.4
20 -28.768 0.50 1.847 23.7
21 6.998 0.94 　 　
22 -28.108 1.55 1.497 81.6
23 -7.455 3.70 　 　
24* 11.079 1.90 1.805 40.9
25* 20.770 4.00 　 　
26 infinity 0.30 1.517 64.1
27 infinity 0.30 　 　
28 infinity 0.50 1.517 64.1
29 infinity 0.60 　 　
<비구면 계수>
면 K A B C D
10 1.000000 5.453286E-05 -1.446562E-06 1.340401E-08 -4.558549E-11
11 -0.252682 4.300082E-05 1.174841E-06 -9.883407E-08 -7.696357E-10
17 -0.168485 -1.546457E-04 2.409356E-06 -4.319453E-08 0.000000E+00
18 -0.234634 2.984024E-04 2.967020E-07 -2.766867E-08 0.000000E+00
24 0.145844 -7.035462E-05 2.048205E-06 -2.053240E-08 0.000000E+00
25 -0.912171 -1.587416E-05 1.665169E-06 -1.645959E-08 0.000000E+00
<제2실시예>
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이고, 도 4는 이러한 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다. 종방향 구면수차는 파장이 656.28(nm)인 c선, 587.56(nm)인 d선, 486.13(nm)인 f선의 광에 대해 각각 나타내었고, 상면 만곡은 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타내고 있다.
다음은 제2실시예의 렌즈데이터이다.
면 곡률반경(R) 두께(D) 굴절율(nd) 아베수(vd)
1 93.828 2.00 1.860 41.8
2 36.915 8.41 　 　
3 71.260 2.0 1.497 81.6
4 43.102 10.1 　 　
5 55.827 10.7 1.636 33.1
6 -192.293 7.80 　 　
7 30.553 0.90 1.923 20.8
8 19.879 4.12 1.883 40.8
9 149.576 0.74 　 　
10* 199.982 1.25 1.805 40.9
11* 6.170 3.80 　 　
12 -27.391 0.60 1.883 40.8
13 27.391 0.78 　 　
14 18.959 2.06 1.923 20.8
15 -79.126 13.03 　 　
ST infinity 0.50 　 　
17* 8.306 2.40 1.740 49.0
18* -23.519 0.99 　 　
19 15.081 1.6 1.487 70.4
20 -28.768 0.50 1.847 23.7
21 6.998 0.94 　 　
22 -28.108 1.55 1.497 81.6
23 -7.455 3.70 　 　
24* 11.079 1.90 1.805 40.9
25* 20.770 4.00 　 　
26 infinity 0.30 1.517 64.1
27 infinity 0.30 　 　
28 infinity 0.50 1.517 64.1
29 infinity 0.60 　 　
<비구면 계수>
면 K A B C D
8 1.000000 5.453286E-05 -1.446562E-06 1.340401E-08 -4.558549E-11
9 -0.252682 4.300082E-05 1.174841E-06 -9.883407E-08 -7.696357E-10
15 -0.168485 -1.546457E-04 2.409356E-06 -4.319453E-08 0.000000E+00
16 -0.234634 2.984024E-04 2.967020E-07 -2.766867E-08 0.000000E+00
22 0.145844 -7.035462E-05 2.048205E-06 -2.053240E-08 0.000000E+00
23 -0.912171 -1.587416E-05 1.665169E-06 -1.645959E-08 0.000000E+00
<제3실시예>
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈(WC)를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이고, 도 6은 이러한 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다. 종방향 구면수차는 파장이 656.28(nm)인 c선, 587.56(nm)인 d선, 486.13(nm)인 f선의 광에 대해 각각 나타내었고, 상면 만곡은 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타내고 있다.
다음은 제3실시예의 렌즈데이터이다.
면 곡률반경(R) 두께(D) 굴절률(nd) 아베수(vd)
1 110.781 2.00 1.713 30.5
2 34.372 6.86 　 　
3 56.784 2.0 1.629 53.1
4 42.650 11.5 　 　
5 85.798 6.3 1.916 22.9
6 -257.264 7.80 　 　
7 30.553 0.90 1.923 20.8
8 19.879 4.12 1.883 40.8
9 149.576 0.74 　 　
10* 199.982 1.25 1.805 40.9
11* 6.170 3.8 　 　
12 -27.391 0.60 1.883 40.8
13 27.391 0.78 　 　
14 18.959 2.06 1.923 20.8
15 -79.126 13.03 　 　
ST infinity 0.50 　 　
17* 8.306 2.40 1.740 49.0
18* -23.519 0.99 　 　
19 15.081 1.6 1.487 70.4
20 -28.768 0.50 1.847 23.7
21 6.998 0.942 　 　
22 -28.108 1.55 1.497 81.6
23 -7.455 3.7 　 　
24* 11.079 1.9 1.805 40.9
25* 20.770 4.0 　 　
26 infinity 0.3 1.517 64.1
27 infinity 0.30 　 　
28 infinity 0.50 1.517 64.1
29 infinity 0.60 　 　
<비구면 계수>
면 K A B C D
8 1.000000 5.453286E-05 -1.446562E-06 1.340401E-08 -4.558549E-11
9 -0.252682 4.300082E-05 1.174841E-06 -9.883407E-08 -7.696357E-10
15 -0.168485 -1.546457E-04 2.409356E-06 -4.319453E-08 0.000000E+00
16 -0.234634 2.984024E-04 2.967020E-07 -2.766867E-08 0.000000E+00
22 0.145844 -7.035462E-05 2.048205E-06 -2.053240E-08 0.000000E+00
23 -0.912171 -1.587416E-05 1.665169E-06 -1.645959E-08 0.000000E+00
다음은 본 발명의 실시예들이 수학식 1 내지 수학식 4의 조건을 만족하는 것을 보이는 표이다.
조건 제1실시예 제2실시예 제3실시예
(1) 2vd 53.9 81.6 53.1
(2) (r2+r1)/(r2-r1) 0.908 0.550 0.500
(3) D/1stY 0.977 0.908 0.800
(4) WEFL/EFL 0.765 0.755 0.765
이상, 설명한 실시예들은 상술한 렌즈 구성을 통해, 소형화 및 박형화에 유리한 구조를 가지며 화각을 변화시킴에 있어서 수차 증대가 감소된 와이드 컨버터 렌즈 및 이를 채용하여 넓은 화각을 갖는 촬영 렌즈를 제공한다.
이러한 본원 발명인 와이드 컨버터 렌즈 및 이를 구비하는 촬영 렌즈는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 와이드 컨버터 렌즈를 구비하는 촬영 렌즈의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

Claims (11)

  1. 주렌즈의 물체측에 장착되어 화각을 변화시키는 와이드 컨버터 렌즈에 있어서,
    물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로,
    부의 굴절력을 가지는 제1렌즈;
    부의 굴절력을 가지는 제2렌즈; 및
    정의 굴절력을 가지는 제3렌즈;를 포함하며,
    하기의 식을 만족하는 와이드 컨버터 렌즈.
    2vd ≥ 50
    여기서, 2vd는 상기 제2렌즈의 아베수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈는 양볼록의 형상을 가지며,
    상측 곡률 반경의 크기가 물체측 곡률 반경의 크기보다 큰 와이드 컨버터 렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    하기의 식을 만족하는 와이드 컨버터 렌즈.
    0.5 ≤ (r2+r1)/(r2-r1) ≤ 0.91
    여기서, r2는 제3렌즈 상측 곡률반경이고 r1은 상기 제3렌즈의 물체측 곡률반경이다.
  4. 제3항에 있어서,
    하기의 식을 더 만족하는 와이드 컨버터 렌즈.
    0 < D/1stY ≤ 1
    여기서, D는 와이드 컨버터 렌즈의 광축상의 총 두께이고, 1stY는 상기 제1렌즈의 유효반경이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈와 제2렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖는 와이드 컨버터 렌즈.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈는 서로간에 공기 간격을 사이에 두고 떨어져서 배치된 와이드 컨버터 렌즈.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기의 수식을 만족하는 와이드 컨버터 렌즈.
    0.7 ≤ WEFL/EFL ≤ 0.8
    여기서, EFL은 주렌즈의 초점 거리이고, WEFL은 주렌즈와 와이드 컨버터 렌즈의 합성 초점거리이다.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 와이드 컨버터 렌즈;
    상기 와이드 컨버터 렌즈의 상측에 마련된 것으로, 적어도 1매의 렌즈를 포함하는 1군 이상의 렌즈군으로 이루어진 주렌즈;를 포함하는 촬영 렌즈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1렌즈와 제2렌즈는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 갖는 촬영 렌즈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈는 서로간에 공기 간격을 사이에 두고 떨어져 있는 촬영 렌즈.
  11. 제8항에 있어서,
    하기의 수식을 만족하는 촬영 렌즈.
    0.7 ≤ WEFL/EFL ≤ 0.8
    여기서, EFL은 상기 주렌즈의 초점 거리이고, WEFL은 상기 촬영 렌즈의 초점 거리이다.
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