KR20110072199A - 줌렌즈 광학계 및 이를 구비하는 촬상장치 - Google Patents

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KR20110072199A
KR20110072199A KR1020090129039A KR20090129039A KR20110072199A KR 20110072199 A KR20110072199 A KR 20110072199A KR 1020090129039 A KR1020090129039 A KR 1020090129039A KR 20090129039 A KR20090129039 A KR 20090129039A KR 20110072199 A KR20110072199 A KR 20110072199A
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Abstract

높은 줌 배율을 가지면서도 소형화, 경량화가 가능한 줌렌즈 광학계가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 줌렌즈 광학계는, 양의 굴절률을 갖는 제1렌즈유닛; 상기 제1렌즈유닛 뒤에 배치되며, 음의 굴절률을 갖는 제2렌즈유닛; 상기 제2렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제3렌즈유닛; 및 상기 제3렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제4렌즈유닛;를 포함하고, 상기 제3렌즈유닛에는 회절면이 형성되고, 상기 제1, 2, 3, 4렌즈유닛은 모두 이동 가능하다.
줌렌즈, 회절면, 촬상장치, 수차

Description

줌렌즈 광학계 및 이를 구비하는 촬상장치{ZOOM LENS OPTICAL SYSTEM AND IMAGE PICKUP APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 줌렌즈 광학계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 줌 배율을 가지면서도 소형화, 경량화가 가능한 줌렌즈 광학계에 관한 것이다.
줌렌즈는 초점거리를 연속해서 바꿀 수 있는 렌즈로서, 피사체를 확대 또는 축소할 수 있다. 높은 줌 배율을 달성하고 줌렌즈에서 발생하는 수차를 줄이기 위해서, 줌렌즈에는 다수의 렌즈가 조합되어 사용된다. 이에 따라 줌렌즈는 단초점 렌즈보다 크고 무겁다.
최근에는 줌렌즈를 적용한 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등과 같은 촬상장치가 널리 보급되어 사용되고 있다. 그에 따라 이런 촬상장치를 작고 가볍게 만들어서 사용자의 편의를 도모하고자 하는 노력이 많이 이루어지고 있다. 이런 경향에 따라, 줌렌즈의 소형화, 경량화가 요구된다.
그러나 높은 줌 배율을 달성하고 줌렌즈에서 발생하는 수차를 줄이기 위해서, 줌렌즈는 전술한 바와 같이 다수의 렌즈가 사용되고 있으며 이런 다수의 렌즈 때문에 줌렌즈 광학계를 더욱 작고 가볍게 만드는 데에는 많은 어려움이 따르고 있 다. 예컨대, 줌렌즈 광학계의 소형화, 경량화를 위해서 렌즈에 개수를 줄일 경우, 축상 색수차나 배율 색수차가 많이 증가할 수 있다.
본 발명에 따라 높은 줌 배율을 가지면서도 소형화, 경량화가 가능한 줌렌즈 광학계가 개시된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르는 줌렌즈 광학계는, 양의 굴절률을 갖는 제1렌즈유닛; 상기 제1렌즈유닛 뒤에 배치되며, 음의 굴절률을 갖는 제2렌즈유닛; 상기 제2렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제3렌즈유닛; 및 상기 제3렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제4렌즈유닛;를 포함한다. 상기 제3렌즈유닛에는 회절면이 형성되고, 상기 제1, 2, 3, 4렌즈유닛은 모두 광축 방향을 따라 이동 가능하다.
광각단에서 망원단으로 초점거리가 변화됨에 따라, 상기 제1, 2렌즈유닛 사이의 간격은 넓어지고, 상기 제2, 3렌즈유닛 사이의 간격은 좁아지고, 상기 제3, 4렌즈유닛 사이의 간격은 넓어지도록, 상기 제1, 2, 3, 4렌즈유닛이 이동할 수 있다.
상기 제3렌즈유닛의 d선에 대한 초점거리(fa)와 상기 회절면의 d선에 대한 초점거리(fdoe)는, 0 < fa/fdoe < 0.03 을 만족할 수 있다.
망원단에서의 초점거리(ft)와 광각단에서의 초점거리(fw)는 9 < ft / fw < 15를 만족하고, 상기 망원단에서의 상기 제1, 2렌즈유닛 사이의 간격(ΔS3)은 0.25 < ΔS3 / ft < 0.35를 만족하고, 상기 망원단에서의 상기 제3, 4렌즈유닛 사이의 간격(ΔS13)은 0.26 < ΔS13 / ft < 0.36를 만족할 수 있다.
상기 제1렌즈유닛은 음의 굴절률을 갖는 제1렌즈와 양의 굴절률을 갖는 제2렌즈가 접합된 접합렌즈로 구성될 수 있다.
상기 제3렌즈유닛은, 양의 굴절를을 갖는 제6렌즈; 및 상기 제6렌즈 뒤에 배치되며 음의 굴절률을 갖는 제7렌즈;를 포함하고, 상기 회절면이 상기 제6렌즈의 상방향측 면에 형성될 수 있다.
상기 제3렌즈유닛은, 상기 제6렌즈의 피사체 방향측 면상에 형성되는 고정조리개;를 더 포함할 수 있다.
상기 제4렌즈유닛은 양의 굴절률을 갖는 하나의 제8렌즈로 구성되고, 상기 제8렌즈의 아베수(Vd8)는 67 < Vd8 < 95를 만족할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르는 촬상장치는, 전술한 바와 같은 특징을 갖는 줌렌즈 광학계를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 줌렌즈 광학계(1)를 도시한 것이다. 이 런한 줌렌즈 광학계(1)는 제1렌즈유닛(10), 제2렌즈유닛(20), 제3렌즈유닛(30), 제4렌즈유닛(40)을 포함한다. 제1, 2, 3, 4렌즈유닛(10, 20, 30, 40)은 미 도시된 접이식(collapsible) 렌즈 마운트에 수용된다. 이런 복수의 렌즈유닛(10, 20, 30, 40)이 조합되어 사용됨으로써 광각단(wide-angle end)에서 망원단(telephoto end)까지 초점거리가 변할 수 있게 된다.
도 1에서 피사체는 제1렌즈유닛(10)의 왼쪽에 위치하고 피사체의 상이 결상되는 결상면(50)은 제4렌즈유닛(40)의 오른쪽에 위치한다. 즉, 피사체에서부터 순차적으로 제1, 2, 3, 4렌즈유닛(10, 20, 30, 40)이 배치된다. 이제부터 "피사체 방향"이란 용어는 피사체를 향하는 방향(도 1에서 왼쪽 방향)을 지칭하고, "상 방향"이란 용어는 결상면(50)을 향하는 방향(도 1에서 오른쪽 방향)을 지칭하기로 한다.
제1렌즈유닛(10)은 양의 굴절률을 가지며, 제1, 2렌즈(11, 12)가 접합된 접합렌즈(cemented lens)로 구성된다. 여기서, 제1렌즈(11)는 음의 굴절률을 갖는 메니스커스 렌즈가 될 수 있으며, 제2렌즈(12)는 양의 굴절률을 갖는 렌즈가 될 수 있다. 제1렌즈유닛(10)이 하나의 렌즈로만 구성된다면 제1렌즈유닛(10)에 발생하는 색수차를 보정하기 어렵기 때문에, 본 발명의 일 실시 예에서는 제1렌즈유닛(10)에 두 개의 렌즈(11, 12)가 사용되었다. 제1렌즈유닛(10)에 3개 이상의 렌즈가 사용된다면 줌렌즈 광학계(1)의 크기 및 무게가 증가하기 때문에, 본 발명의 일 실시 예에서는 두 개의 렌즈(11, 12)만이 사용되었다. 그리고 제1, 2렌즈(11, 12)가 접합되어 사용되기 때문에 줌렌즈 광학계(1)를 소형화할 수 있다.
제2렌즈유닛(20)은 제1렌즈유닛(10) 뒤에 배치되며, 음의 굴절률을 갖는다. 제2렌즈유닛(20)은 제3렌즈(23), 제3렌즈(23) 뒤에 배치되는 제4렌즈(24), 제4렌즈(24) 뒤에 배치되는 제5렌즈(25)를 포함할 수 있다. 제3렌즈(23)는 음의 굴절률을 갖는 메니스커스 렌즈 또는 상 방향이 오목한 평면-오목 렌즈(plane-concave lens)가 될 수 있다. 제4렌즈(24)는 음의 굴절률을 갖는 양면-오목 렌즈(double-concave lens)가 될 수 있다. 제5렌즈(25)는 양의 굴절률을 갖는 양면-볼록 렌즈(double-convex lens) 또는 평면-볼록 렌즈(plane-convex lens)가 될 수 있다.
제3렌즈유닛(30)은 제2렌즈유닛(20) 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는다. 제3렌즈유닛(30)은 제6렌즈(36), 제6렌즈(36) 뒤에 배치되는 제7렌즈(37)를 포함할 수 있다. 제6렌즈(36)는 양의 굴절률을 갖는 양면-볼록 렌즈가 될 수 있다. 제7렌즈(37)는 음의 굴절률을 갖는 메니스커스 렌즈가 될 수 있다.
양의 굴절률을 갖는 제6렌즈(36)의 일면 중 상 방향측 면에는 회절면(31)이 형성된다. 줌렌즈 광학계(1)의 경량화, 소형화를 위해서 줌렌즈 광학계(1)에 사용되는 렌즈를 줄일 경우에는, 특히 제3렌즈유닛(30)에서 축상 색수차(on-axis chromatic aberration)와 배율 색수차(chromatic aberration of magnification)가 크게 증가하게 된다. 이는 제3렌즈유닛(30)에서 빛이 크게 굴절되기 때문이다. 또한, 후술하는 바와 같이 주밍(zooming) 동작 동안에 제3렌즈유닛(30)이 이동하게 되며, 그에 따라 제3렌즈유닛(30)에서 발생하는 색수차도 변동된다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3렌즈유닛(30)에 형성된 회절면(31)이 이러한 색수차 증가나 색수차 변동을 방지할 수 있다.
여기서, 결상면(50)에 형성되는 상의 품질을 높이기 위해서는 회절면(31)의 회절효율을 높이는 것이 필요하다. 회절효율에 영향을 미치는 인자들 중 하나는 회절면(31)에 입사하는 빛의 입사각이다. 입사각이 커질수록 회절효율이 떨어지게 된다. 회절면(31)이 제1렌즈유닛(10) 또는 제2렌즈유닛(20)에 형성되는 경우와 비교하여, 음의 굴절률을 갖는 제2렌즈유닛(20) 다음에 배치되는 제3렌즈유닛(30)에 회절면(31)이 형성되면 회전면(31)에 입사하는 빛의 입사각을 줄일 수 있게 되며 그에 따라 회절효율의 감소를 방지할 수 있다.
제3렌즈유닛(30)은 양의 굴절률을 갖는 제6렌즈(36)의 피사체 방향측 면상에 형성되는 조리개(32)를 더 포함한다. 조리개(32)는 고정조리개인 것이 바람직하다. 이는 조리개의 구동을 위한 별도의 기계적 부품이 불필요해져서 줌렌즈 광학계(1)의 구조가 단순해질 수 있기 때문이다.
제4렌즈유닛(40)은 제3렌즈유닛(30) 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는다. 제4렌즈유닛(40)은 양의 굴절률을 갖는 오직 하나의 제8렌즈(48)로 구성된다. 제8렌즈(48)은 양면 볼록 렌즈가 될 수 있다.
제4렌즈유닛(40)과 결상면(50) 사이에는 광학필터(60), 커버 글라스(70)가 배치되어 불필요한 파장 영역의 빛을 필터링할 수 있다.
도 1에 도시된 줌렌즈 광학계(1)에서는 5개의 비구면(aspheric surface)이 사용될 수 있다. 첫 번째 비구면은 제1렌즈유닛(10)에서 양의 굴절률을 갖는 제2렌즈(12)의 상 방향측 면이 될 수 있다. 두 번째 비구면은 제2렌즈유닛(20)에서 음의 굴절률을 갖는 제4렌즈(24)의 상 방향측 면이 될 수 있다. 세 번째 비구면은 제3렌즈유닛(30)에서 양의 굴절률을 갖는 제6렌즈(36)의 피사체 방향측 면이 될 수 있 다. 네 번째 비구면은 제3렌즈유닛(30)에서 음의 굴절률을 갖는 제7렌즈(36)의 상 방향측 면이 될 수 있다. 다섯 번째 비구면은 제4렌즈유닛(40)에서 양의 굴절률을 갖는 제8렌즈(48)의 상 방향측 면이 될 수 있다. 이러 비구면들에 의해, 주밍 영역 전체에서 수차 발생을 억제하면서도 줌렌즈 광학계(1)의 소형화, 경량화를 달성할 수 있다.
도 2-4를 참조하여 줌렌즈 광학계(1)의 작동상태를 설명하기로 한다. 도 2는 광각단에서의 줌렌즈 광학계(1)를 도시한 것이고, 도 3은 중간위치에서의 줌렌즈 광학계(1)를 도시한 것이고, 도 4는 망원단에서의 줌렌즈 광학계(1)를 도시한 것이다.
도 2-4를 보면 알 수 있듯이, 제1, 2, 3, 4렌즈유닛(10, 20, 30, 40)은 모두 광축(2) 방향을 따라 이동 가능하다. 즉, 광각단에서 망원단으로 초점거리가 변화되어 주밍 작동을 함에 따라, 제1, 2렌즈유닛(10, 20) 사이의 간격은 넓어지고, 제2, 3렌즈유닛(20, 30) 사이의 간격은 좁아지고, 제3, 4렌즈유닛(30, 40) 사이의 간격은 넓어지도록, 제1, 2, 3, 4렌즈유닛(10, 20, 30, 40)이 이동한다.
광각단에서 망원단으로 초점거리가 변화됨에 따라, 제1렌즈유닛(10)은 피사체 방향으로 전진하는 동시에 제1, 2렌즈유닛(10, 20) 사이의 간격이 넓어진다. 따라서 줌렌즈 광학계(1)의 전체 길이를 짧게 유지하면서도 제2렌즈유닛(20)의 배율 변환기능 ―변배(變倍)기능 ― 을 더욱 향상시켜 줌렌즈 광학계(1)는 높은 줌 배율을 달성할 수 있다.
일부 렌즈유닛은 고정되고 일부 렌즈유닛만이 이동하는 경우와 비교하여, 본 발명의 일 실시 예에서는 주밍 작동을 위해 모든 렌즈유닛(10, 20, 30, 40)이 이동하기 때문에 높은 줌 배율을 달성하면서도 줌렌즈 광학계(1)를 소형화할 수 있고 결상면(50)에 형성되는 상의 품질도 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예에서는, 광축을 벗어난 빛을 모으기 위해서 제1렌즈유닛(10)의 구경을 크게 할 필요가 없게 된다. 그에 따라 망원단에서 F넘버가 증가됨으로써 다양한 수차가 적절히 보정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르는 줌렌즈 광학계(1)는 다음과 같은 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.
(조건식 1)
9 < ft / fw < 15
여기서, ft는 망원단에서의 초점거리를 의미하고, fw는 광각단에서의 초점거리를 의미한다.
조건식 1은 줌 배율에 관한 것이다. 조건식 1의 상한치를 넘어가면, 각각의 렌즈유닛(10, 20, 30, 40)의 굴절률이 너무 커지게 되어 수차를 보정하기가 어렵게된다. 또는 각각의 렌즈유닛의 많이 이동하여야 하기 때문에 줌렌즈 광학계(1)의 크기를 줄이는 것이 어렵된다.
조건식 1의 하한치에 미달하면, 높은 줌 배율을 달성할 수 없게 된다.
(조건식 2)
0.25 < ΔS3 / ft < 0.35
여기서, ΔS3는 망원단에서의 제1, 2렌즈유닛(10, 20) 사이의 간격(air space)을 의미한다.
조건식 1의 상한치를 넘어가면, 제1, 2렌즈유닛(10, 20)이 간격이 너무 넓어지며 이는 줌렌즈 광학계(1)의 길이를 너무 길게 만든다. 즉, 줌렌즈 광학계(1)의 소형화를 달성하기 어렵게 된다.
조건식 1의 하한치에 미달하면, 원하는 줌 배율을 달성하기 위해서 제1, 2렌즈유닛(10, 20)의 굴절률이 많이 증가해야만 한다. 그에 따라 주밍 동작 동안에 색수차 변동이 크게 발생한다. 그리고 줌렌즈 광학계(1) 내의 부품의 제조 및 정렬에 있어서 높은 정밀도가 요구된다. 즉, 낮은 굴절률을 갖는 경우와 비교하여 높은 굴절률을 갖게 되는 경우에는 렌즈들의 정렬에 약간의 오차가 발생하더라도 결상면(50)에 형성되는 상의 품질이 크게 떨어질 수 있다.
(조건식 3)
0.26 < ΔS13 / ft < 0.36
여기서, ΔS13은 망원단에서의 제3, 4렌즈유닛(30, 40) 사이의 간격을 의미한다.
조건식 3의 상한치를 넘어가면, 제3, 4렌즈유닛(30, 40)이 간격이 너무 넓어지며 이는 줌렌즈 광학계(1)의 길이를 너무 길게 만든다. 즉, 줌렌즈 광학계(1)의 소형화를 달성하기 어렵게 된다.
조건식 3의 하한치에 미달하면, 원하는 줌 배율을 달성하기 위해서 제 3, 4렌즈유닛(30, 40)의 굴절률이 많이 증가해야만 한다. 그에 따라 전술한 바와 같은 문제가 발생할 수 있다.
(조건식 4)
0 < fa/fdoe < 0.03
여기서, fa는 회절면(31)을 갖는 제3렌즈유닛(30)의 d선에 대한 초점거리를 의미하고, fdoe는 회절면(31)의 d선에 대한 초점거리를 의미한다.
조건식 4의 상한치를 넘어가면, 회절면(31)의 굴절률이 커짐에 따라 제3렌즈유닛(30)에서 발생하는 축상 색수차의 2차 스펙트럼이 너무 커진다. 결과적으로 결상면(50)에 형성되는 상의 품질이 크게 떨어질 수 있다.
조건식 4의 하한치에 미달하며, 회절면(31)의 굴절률이 음수가 된다. 그러나, 회절면(31)에 의해 색수차를 줄이기 위해서는 회절면(31)의 굴절률은 양수가 되어야만 한다.
(조건식 5)
67 < Vd8 < 95
여기서, Vd8은 제4렌즈유닛(40)에 있는 하나의 제8렌즈(48)의 아베수를 의미한다.
조건식 5의 상한치와 하한치를 벗어나게 되면, 축상 색수차가 보정되지 못한 채로 유지되어 결상면(50)에 형성되는 상의 품질이 크게 떨어질 수 있다.
표 1-4은 상기 조건식 1-5를 만족하는 줌렌즈 광학계(1)의 수치 데이터를 나타낸 것이다.
표 1에서 면 번호는 광경로 상에 있는 면을 피사체로부터 순차적으로 나타낸 것이다. "STO"로 표기된 면 번호는 고정조리개(32)가 형성되는 제6렌즈(36)의 피사체 방향측 면을 의미한다. 면 번호 16, 17은 광학필터(60)의 면을 나타내고, 면 번호 18, 19는 커버 글라스(70)의 면을 나타낸다. 여기서, f, Fno, 2ω는 각각 줌렌즈 광학계(1)의 초점거리, F넘버, 화각을 의미한다.
표 2에서는 제2, 3렌즈(12, 23) 사이의 거리(D1)와 제5, 6렌즈(25, 36) 사이의 거리(D2)와 제7, 8렌즈(37, 48) 사이의 거리(D3)와 제8렌즈(48)와 광학필터(60) 사이의 거리(D4)가 나타나있다.
표 3에서는 비구면 1-5에 관한 상수가 나타나 있다. 비구면을 표현하기 위하여 사용된 수학식은 다음과 같다.
Figure 112009079413489-PAT00001
여기서 x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를 의미하고, y는 광축에 수직 방향으로의 거리를 의미하고, c'은 렌즈의 정점에서의 곡률반경의 역수를 의미하고, K는 코닉 상수(conic constant)를 의미하고, A, B, C, D는 비구면 계수를 의미한다.
도 4에서는 회절면(31)을 표현에 관한 위상 계수(C2i)가 나타나 있다. 회절면(31)을 표현하기 위하여 사용된 수학식은 다음과 같다.
Figure 112009079413489-PAT00002
f: 4.52 - 49.72 Fno = 3.29 - 5.84 2ω= 76.8°- 8.2°
면 번호 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
1 16.178 0.60 1.87136 24.24
2 12.507 3.40 1.55332 71.68
3
(비구면 1)		 -74.317 D1
4 무한 0.40 1.83609 42.66
5 5.391 2.22
6 -23.415 0.60 1.80139 45.45
7
(비구면 2)		 10.631 0.12
8 8.573 1.28 1.80010 19.46
9 무한 D2
STO
(비구면 3)		 3.320 1.30 1.66035 50.81
11
(회절면)		 -120.00 0.2
12 6.780 0.60 1.81700 24.20
13
(비구면 4)		 2.889 D3
14 17.860 1.80 1.49537 80.80
15
(비구면 5)		 -15.232 D4
16 무한 0.30 1.51680 64.20
17 무한 0.30
18 무한 0.50 1.51680 64.20
19 무한 0.40
결상면 무한
광각단 중간위치 망원단
D1 0.35 7.83 15.60
D2 12.84 6.25 0.60
D3 4.99 14.60 16.70
D4 4.17 3.00 2.06
K A B C D
비구면1 0 0.22894E-04 -0.39774E-07 0 0
비구면2 0 -0.11322E-03 0.12854E-04 -0.96237E-06 0.40084E-07
비구면3 -1.146 0.27777E-02 0.20268E-04 -0.15573E-05 0
비구면4 0.392 0.12894E-02 0.59832E-04 0 0
비구면5 0 0.51018E-03 -0.78828E-04 0.46377E-05 -0.10061E-06
C2 -1.0000E-03
C4 4.8443E-05
C6 -9.5982E-06
도 5는 상기 수치 데이터에 따른 줌렌즈 광학계(1)의 수차 특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, 실선은 656.3nm의 파장을 나타내고, 점선은 587.6nm의 파장을 나타내고, 일점쇄선은 486.1nm의 파장을 나타낸다. 도 5을 보면 알 수 있듯이, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 모두 만족할 만한 범위 내에 있다.
표 5-8은 상기 조건식 1-5를 만족하는 줌렌즈 광학계(1)의 다른 수치 데이터를 나타낸 것이다.
f: 4.48 - 49.28 Fno = 3.20 - 5.93 2ω= 77.2°- 8.3°
면 번호 곡률반경 두께 또는 거리 굴절률(Nd) 아베수(Vd)
1 16.671 0.60 1.87928 24.53
2 12.824 3.40 1.55332 71.68
3
(비구면 1)		 -68.989 D1
4 무한 0.40 1.84747 42.18
5 5.745 2.13
6 -23.129 0.60 1.80139 45.45
7
(비구면 2)		 9.826 0.12
8 8.100 1.35 1.80700 20.03
9 245.771 D2
STO
(비구면 3)		 3.167 1.30 1.68540 50.32
11
(회절면)		 -79.105 0.2
12 10.498 0.60 1.77311 26.04
13
(비구면 4)		 3.010 D3
14 21.708 1.80 1.49710 81.56
15
(비구면 5)		 -13.328 D4
16 무한 0.30 1.51680 64.20
17 무한 0.30
18 무한 0.50 1.51680 64.20
19 무한 0.40
결상면 무한
광각단 중간위치 망원단
D1 0.35 7.83 15.60
D2 12.83 6.13 0.60
D3 4.45 13.80 16.70
D4 4.17 3.00 2.00
K A B C D
비구면1 0 0.21879E-04 -0.37450E-07 0 0
비구면2 0 -0.46441E-03 0.18164E-04 -0.15024E-06 0.63600E-07
비구면3 -1.014 0.31463E-02 0.75563E-04 -0.18804E-05 0
비구면4 0.767 0.22139E-02 0.18126E-04 0 0
비구면5 0 0.56271E-03 -0.84070E-04 0.50797E-05 -0.11301E-06
C2 -9.0000E-04
C4 1.1930E-05
C6 -6.3295E-06
도 6는 상기 수치 데이터에 따른 줌렌즈 광학계(1)의 수차 특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, 실선은 656.3nm의 파장을 나타내고, 점선은 587.6nm의 파장을 나타내고, 일점쇄선은 486.1nm의 파장을 나타낸다. 도 6을 보면 알 수 있듯이, 구면수차, 비점수차, 왜곡수차 모두 만족할 만한 범위 내에 있다.
도 7은 도 1에 도시된 줌렌즈 광학계(1)가 적용된 촬상장치(100)를 도시한 것이다. 도 7의 촬상장치(100)는 디지털 스틸 카메라이지만, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 줌렌즈 광학계(1)는 비디오 카메라와 같이 피사체를 촬영하는 다양한 촬상장치에 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 소형, 경량의 줌렌즈 광학계(1) 때문에, 촬상장치(100) 역시 소형화, 경량화가 가능해 질 수 있다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 줌렌즈 광학계를 도시한 것;
도 2-4는 각각 광각단, 중간위치, 망원단에서의 줌렌즈 광학계를 도시한 것;
도 5는 제1수치 데이터에 따른 줌렌즈 광학계의 수차 특성을 나타낸 그래프;
도 6는 제2수치 데이터에 따른 줌렌즈 광학계의 수차 특성을 나타낸 그래프; 그리고
도 7은 도 1에 도시된 줌렌즈 광학계가 적용된 촬상장치를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1; 줌렌즈 광학계 10; 제1렌즈유닛
20; 제2렌즈유닛 30; 제3렌즈유닛
40; 제4렌즈유닛 11; 제1렌즈
12; 제2렌즈 23; 제3렌즈
24; 제4렌즈 25; 제5렌즈
36; 제6렌즈 37; 제7렌즈
48; 제8렌즈 31; 회절면
32; 조리개 100; 촬상장치

Claims (9)

  1. 양의 굴절률을 갖는 제1렌즈유닛;
    상기 제1렌즈유닛 뒤에 배치되며, 음의 굴절률을 갖는 제2렌즈유닛;
    상기 제2렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제3렌즈유닛; 및
    상기 제3렌즈유닛 뒤에 배치되며, 양의 굴절률을 갖는 제4렌즈유닛;를 포함하고,
    상기 제3렌즈유닛에는 회절면이 형성되고,
    상기 제1, 2, 3, 4렌즈유닛은 모두 광축 방향을 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  2. 제1항에 있어서, 광각단에서 망원단으로 초점거리가 변화됨에 따라,
    상기 제1, 2렌즈유닛 사이의 간격은 넓어지고,
    상기 제2, 3렌즈유닛 사이의 간격은 좁아지고,
    상기 제3, 4렌즈유닛 사이의 간격은 넓어지도록, 상기 제1, 2, 3, 4렌즈유닛이 이동하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3렌즈유닛의 d선에 대한 초점거리(fa)와 상기 회절면의 d선에 대한 초점거리(fdoe)는,
    0 < fa/fdoe < 0.03
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    망원단에서의 초점거리(ft)와 광각단에서의 초점거리(fw)는,
    9 < ft / fw < 15
    를 만족하고,
    상기 망원단에서의 상기 제1, 2렌즈유닛 사이의 간격(ΔS3)은,
    0.25 < ΔS3 / ft < 0.35
    를 만족하고,
    상기 망원단에서의 상기 제3, 4렌즈유닛 사이의 간격(ΔS13)은,
    0.26 < ΔS13 / ft < 0.36
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈유닛은 음의 굴절률을 갖는 제1렌즈와 양의 굴절률을 갖는 제2렌즈가 접합된 접합렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3렌즈유닛은,
    양의 굴절를을 갖는 제6렌즈; 및
    상기 제6렌즈 뒤에 배치되며 음의 굴절률을 갖는 제7렌즈;를 포함하고,
    상기 회절면이 상기 제6렌즈의 상방향측 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3렌즈유닛은,
    상기 제6렌즈의 피사체 방향측 면상에 형성되는 고정조리개;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈유닛은 양의 굴절률을 갖는 하나의 제8렌즈로 구성되고,
    상기 제8렌즈의 아베수(Vd8)는
    67 < Vd8 < 95
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 줌렌즈 광학계.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 줌렌즈 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
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