KR20130047745A

KR20130047745A - 광폭 개방형 광각 렌즈계

Info

Publication number: KR20130047745A
Application number: KR1020137004113A
Authority: KR
Inventors: 힐데가르트 에베스마이어; 토마스 슈타이니흐
Original assignee: 요스. 쉬나이더 옵티쉬 베르케 게엠베하
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-05-08
Also published as: CN103097934A; JP2013536467A; US20130188265A1; WO2012022673A1; CA2808950A1; DE102010035034B3; EP2606392A1

Abstract

본 발명은 디지털 이미지 획득을 위한 광폭 개방형 광각 렌즈계에 관한 것이며, 상기 광각 렌즈계는 5개의 렌즈, 다시 말해 객체 측에서부터, 즉 좌측에서부터 관찰할 때, 제1 네거티브 메니스커스 렌즈(112)와, 제2 포지티브 렌즈(118)와, 제3 포지티브 렌즈(126)와, 제4 네거티브 렌즈(130)와, 제5 포지티브 메니스커스 렌즈를 포함한다. 제2 렌즈(118)와 제3 렌즈(126) 사이에는 조리개(122)가 배치된다. 조리개 전방의 3개 이상의 표면과 조리개 후방의 3개의 표면은 비구면 표면으로서 형성된다. 그러나 추가의 표면들도 비구면으로 구성될 수 있다. 제안되는 광폭 개방형 광각 렌즈계는 자체의 극히 조밀한 설계 구조와 탁월한 광학 특성을 바탕으로 이른바 "하이브리드 카메라"를 위한 광각 렌즈계로서 적합하다.

Description

광폭 개방형 광각 렌즈계{WIDE OPEN WIDE-ANGLE LENS}

본 발명은 사진 및 산업 적용 분야에서 디지털 이미지 획득을 위한 광폭 개방형 광각 렌즈계에 관한 것이다.

디지털 일안 반사식 카메라 외에도, 거울을 포함하지 않지만, 촬상 품질과 액세서리와 관련하여, 특히 특별한 기능들을 위한 교환식 렌즈계(interchangeable lens system)를 이용할 수 있는 가능성과 관련하여 거의 견줄만한 특성을 갖는 디지털 카메라에 대한 관심이 점차 증가하고 있다.

거울을 사용하지 않음에 따라 시스템에는 특히 일안 반사식 카메라에 비해 크기의 장점이 부여된다. 미러리스 카메라(mirrorless camera)의 모델 크기는 이미 대형 콤팩트 카메라의 모델 크기에 근접하고 있다.

교환식 렌즈계를 포함하지만 거울을 포함하지 않은 디지털 카메라는 빈번히 "하이브리드 카메라"로서 지칭된다. 상기 유형의 카메라의 다양한 특수 용도를 실현하기 위해, 특히 가능한 한 조밀한 설계 구조의 교환식 렌즈계도 소요된다.

디지털 이미지 획득을 위한 광각 렌즈계는 예컨대 US 7,239,457 B2에 기재되어 있다. 상기 광각 렌즈계는 40°와 50°사이 범위의 화각(field angle)을 갖는 촬영에 적합하다. 상기 광각 렌즈계는 5개 또는 6개의 렌즈를 포함하며, 제3 및 제4 렌즈는 서로 접합된다. 기재한 렌즈계의 특성에 따르는 적용 중 한 가지는 예컨대 프런트 렌즈의 후방에서 프리즘에 의해 90°만큼 편향된 광로이다. 그럼으로써 상기 광각 렌즈계는 하이브리드 카메라를 위한 교환식 렌즈계로서는 적합하지 않다. 또한, 상기 광각 렌즈계의 전체 구조 길이는 매우 길다.

예컨대 US 5,631,780과 같은 종래의 광각 레트로포커스 렌즈계는 복수의 비구면 렌즈, 여기서는 예컨대 10개의 렌즈로 구성되고, 약 70 내지 100㎜의 구조 길이를 보유한다. 비구면 표면들은 매우 적은 정도로만 이용되는데, 여기서는 예컨대 2개의 표면만이 이용된다.

미국 공보 US 2009/0009887 A1에는 5개의 렌즈만을 포함하는 광각 렌즈계가 기재되어 있으며, 객체 측에서부터 관찰할 때, 제3 및 제4 렌즈가 겹렌즈를 형성한다. 이런 경우에 5개의 렌즈 중 하나 이상의 렌즈가 객체 측을 향해 비구면 표면을 포함하고, 5개의 렌즈 중 하나 이상의 렌즈는 이미지 측을 향해 비구면 표면을 포함한다. 그 외에도 5개의 렌즈의 표면들 중 총 3개 이상의 표면이 비구면으로 형성된다.

또 다른 미국 공보(US 2003/0174410 A1)는 (고정 초점 거리를 갖는) 광각 렌즈계를 개시하고 있으며, 상기 광각 렌즈계도 마찬가지로 4개의 렌즈 그룹을 나타내는 5개의 렌즈를 포함한다. 또한, 여기서도, 제3 및 제4 렌즈는, 객체 측에서부터 관찰할 때, 겹렌즈를 형성한다. 겹렌즈를 제외하고, 모든 렌즈 그룹은 개별 렌즈이며, 개별 렌즈들 각각은 비구면 표면을 포함한다.

본 발명의 목적은 매우 조밀한 설계 구조 및 매우 우수한 촬상 품질을 특징으로 하는 광폭 개방형 광각 렌즈계를 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 독립 청구항의 특징들을 포함하는 발명에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선 실시예들의 특징은 종속 청구항들에 기재되어 있다. 모든 청구항들의 원문은 본원으로써 참조를 통해 본 명세서의 내용으로 전용된다.

본 발명은 디지털 이미지 획득을 위한 광각 렌즈계에 관한 것이며, 상기 광각 렌즈계는 객체 측에서부터 관찰할 때 명시된 순서로 하기의 부재들 및 구조들을 포함한다.

a) 메니스커스 렌즈의 볼록 표면이 객체 측으로 향해 있는, 제1 네거티브 메니스커스 렌즈,

b) 더욱 강하게 만곡된 렌즈의 볼록 표면이 객체 측으로 향해 있는, 제2 포지티브 렌즈,

c) 조리개,

d) 더욱 강하게 만곡된 렌즈의 볼록 표면이 객체 측의 반대 방향으로 향해 있는, 제3 포지티브 렌즈,

e) 제4 네거티브 렌즈,

f) 제3 포지티브 렌즈와 제4 네거티브 렌즈가 서로 접합되어 있는 구조,

g) 메니스커스 렌즈의 볼록 표면이 객체 측의 반대 방향으로 향해 있는, 제5 포지티브 메니스커스 렌즈,

h) 광각 렌즈계가 추가의 렌즈를 포함하지 않는 구조,

i) 객체로 향해 있는 제2 렌즈의 표면이 비구면 표면을 포함하는 구조,

j) 조리개의 전방에서 객체 측을 향해 3개 이상의 렌즈 표면이 비구면 표면으로서 형성되고, 조리개의 후방에서는 이미지 측을 향해 3개 이상의 렌즈 표면이 비구면 표면으로서 형성되는 구조,

k) 렌즈 재료의 굴절률(n_d) 및 아베 수(v_d)가 하기 도표에 따르는 조건들을 충족하고, 이런 조건 모두가 동시에 충족되어야만 하는 구조,

및

l) 제1 렌즈의 초점 거리가 광각 렌즈계의 총 초점 거리의 -1.0배 내지 -1.2배 범위의 값을 갖는 구조.

제안되는 광각 렌즈계는 30㎜의 이미지 필드 지름까지의 이미지 센서들과 결부되는 적용에 적합하다. 특히 본원의 광각 렌즈계는 사진 분야에서 APS-C("신규격 사진 시스템 클래식") 센서와 마이크로 4/3 센서(Micro-Four-Third-Sensor)를 위해 이용될 수 있다. APS-C의 경우 센서 크기는 약 23.6 x 15.8㎜이다(이는 약 3:2의 종횡비에 상응한다).

16㎜의 초점 거리와 2.8 및 2.2의 초점 비율을 보유하는 제안되는 렌즈계는 30㎜까지의 이미지 필드 지름에 적합하다. 12㎜의 초점 거리와 2.4의 초점 비율을 갖는 렌즈계는 21.7㎜까지의 이미지 필드 지름에 대해 제공된다.

소개된 렌즈계의 객체 측 이미지 각도는 80°를 상회하며, 특히 이미지 각도는 85°이다. 훨씬 더 작은 이미지 측 각도(칩 평면에 도달하는 주 광선 각도)는 최대 20°이고 휘도 손실을 방지하기 위한 마이크로 렌즈들을 포함하는 센서들을 이용할 때 요구된다.

최초 4개의 렌즈에 대해 더욱 높은 굴절률(n_d ≥ 1.8)을 갖는 유리 종류의 선택은 매우 우수한 보정 상태를 유지함과 동시에 극히 조밀한 전체 시스템의 달성을 수월하게 한다(이는 높은 촬상 출력에 상응한다).

제안되는 광폭 개방형 광각 렌즈계는 자체의 극히 조밀한 설계 구조 및 탁월한 광학 특성을 바탕으로 특히 이른바 "하이브리드 카메라"를 위한 교환식 렌즈계로서도 적합하다.

렌즈계의 바람직한 개선 실시예에 따라서, 렌즈계의 제2 포지티브 렌즈 및/또는 제3 포지티브 렌즈 및/또는 제4 네거티브 렌즈는 메니스커스 렌즈로서 형성된다.

또한, 바람직하게는 이미지의 집속은 광학 축을 따르는 전체 렌즈계의 변위에 의해 이루어질 수 있고, 렌즈계의 렌즈들 간 공기 간격은 일정하게 유지되며, 제5 렌즈의 최종 표면과 이미지 센서 간의 간격만이 변경된다.

상이한 거리에 대한 집속은, 렌즈계의 이른바 총 변위(total displacement)에 의한 것 이외에도, 추가로 조리개 이후에서 제1 공기 간격의 변경을 통해서, 다시 말하면, 조리개와 제3 포지티브 렌즈 사이의 간격의 변경을 통해서 이루어질 수 있다. 조리개와 제3 포지티브 렌즈 사이의 간격은 큰 촬상 비율 영역에 걸쳐서 최적의 촬상 출력을 가능하게 한다.

제1 렌즈 후방의 공기 간격은 렌즈계의 초점 거리의 0.6배 이상이어야 하며, 그에 반해서 이미지 측 방향을 향해 최종의 렌즈 표면 후방의 협거 거리(intercept distance)는 렌즈계의 초점 거리의 1.25배 이상이어야 한다.

또한, 바람직하게는, 제4 렌즈는 네거티브 메니스커스 렌즈이고, 렌즈의 오목 표면은 객체 측으로 향해 있다.

또한, 바람직하게는, 제1 렌즈는 2개의 비구면 표면을 포함한다. 이는 왜곡률(distortion), 비점 수차(astigmatism) 및 상면 만곡(image field curvature)을 보정하는 역할을 한다.

마찬가지로 바람직하게는, 제5 렌즈는 2개의 비구면 표면을 포함한다. 이는 필드에 따른 이미지 오류를 보정하는 역할을 하면서, 객체 측 이미지 각도에 비해서 이미지 측 이미지 각도를 감소시킨다.

바람직하게는, 구면 수차의 보정을 보장하기 위해, 제2 렌즈의 객체 측 표면이 비구면으로서 형성된다고 할 수 있다. 이미지 측 표면 상에서 추가의 비구면 표면은 k = 2.8(예: K = 2.2)보다 더욱 큰 초기 구경을 달성하기 위한 경우에 적합하다.

또한, 바람직하게는, 제3 렌즈의 객체 측 표면은 비구면 표면을 포함한다. 이는 동공에 따르는 이미지 오류의 보정을 위해 이용된다.

추가의 바람직한 실시예에 따라서, 바람직하게는, 제3 렌즈의 아베 수 대 제4 렌즈의 아베 수의 비율은 1.5보다 크거나, 또는 그와 동일한 값을 나타낸다.

추가의 상세 내용들과 특징들은 종속항들과 결부되는 바람직한 실시예들에 대한 하기의 설명으로부터 제시된다. 이런 경우에 각각의 특징들은 그 자체 단독으로, 또는 상호 간에 조합되는 다수의 특징으로 실현될 수 있다. 본원의 목적을 달성할 수 있는 가능성들은 실시예들로만 국한되지는 않는다. 따라서 예컨대 범위 지시 값들은 항상 모든 (언급하지 않은) 중간값과 모든 생각할 수 있는 부분 간격을 포함한다.

실시예들은 도들에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우 개별 도들에서 동일한 도면 부호들은 동일하거나, 또는 기능상 동일하거나, 자체 기능과 관련하여 서로 상응하는 부재들을 지시한다.
도 1은 광폭 개방형 광각 렌즈계의 렌즈 배열 구조의 실시예를 포함하는 광학 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 상면 만곡을 나타낸 그래프이다.
도 3은 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 왜곡률을 나타낸 그래프이다.
도 4는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 횡색 수차를 나타낸 그래프이다.
도 5는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 구면 수차를 나타낸 그래프이다.
도 6은 16㎜의 초점 거리와 K = 2.2의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 구면 수차를 나타낸 그래프이다.
도 7은 12㎜의 초점 거리와 K = 2.4의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 구면 수차를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 광각 렌즈계의 3가지 실시예의 제원은 도표 1 내지 6에 나열되어 있다.
도표 1은 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 반경, 두께 또는 공기 간격, 굴절률 및 아베 수를 나열한 목록이다.
도표 1A는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 비구면 계수를 나열한 목록이다.
도표 2는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.2의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 반경, 두께 또는 공기 간격, 굴절률 및 아베 수를 나열한 목록이다.
도표 2A는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.2의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 비구면 계수를 나열한 목록이다.
도표 3은 12㎜의 초점 거리와 K = 2.4의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 반경, 두께 또는 공기 간격, 굴절률 및 아베 수를 나열한 목록이다.
도표 3A는 12㎜의 초점 거리와 K = 2.4의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계의 비구면 계수를 나열한 목록이다.

도 1에 도시된 렌즈 배열 구조를 갖는 실시예는 제안되는 조밀한 광폭 개방형 광각 렌즈계의 기본 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 모든 기재한 실시예는 동일한 기본 구성을 갖지만, 자체의 초점 거리 및 초점 비율의 관점에서 서로 구별된다.

도 1에 개략적으로 도시된 광학 시스템(100)의 실시예에서 렌즈계는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 광폭 개방형 광각 렌즈계(102)이다. 도 1의 도해에서 객체 측(104)은 좌측에 위치되고 디지털 획득 센서(108)를 포함하는 이미지 측(106)은 우측에 위치된다.

도 1에 도시된 광각 렌즈계(102)는, 객체 측(104)에서부터 이미지 측(106)으로 또는 이미지 획득 센서(108)로 향하는 순서로 관찰할 때, 다시 말해 좌측에서 우측 방향으로 하기의 부재들로 구성된다.

a) 메니스커스 렌즈(112)의 볼록 표면(110)이 객체 측(104)으로 향해 있는, 제1 네거티브 메니스커스 렌즈(112),

b) 더욱 강하게 만곡된 렌즈(118)의 볼록 표면(116)이 객체 측(104)으로 향해 있는, 제2 포지티브 렌즈(118),

c) 조리개(122),

d) 더욱 강하게 만곡된 렌즈(126)의 볼록 표면(128)이 객체 측(104)의 반대 방향으로 향해 있는, 제3 포지티브 렌즈(126),

e) 제4 네거티브 렌즈(130),

f) 메니스커스 렌즈(136)의 볼록 표면(138)이 객체 측(104)으로 향해 있는, 제5 포지티브 메니스커스 렌즈(136).

제3 렌즈(126)와 제4 렌즈(130)는 서로 접합되면서 겹렌즈를 형성한다.

이미지 측을 향해서 광각 렌즈계(102)의 최종 렌즈(136)의 후방에서 유리 경로(142)가 고려된다. 일반적으로 적외선 차단 필터 및/또는 광학 저역 통과 필터 및 센서 커버 글래스가 이용된다. 총 두께는 각각의 제조업체에 따라서 0.6㎜와 3㎜ 사이이다.

도 1의 기본 구성에 따르는 실시예들로서는 하기의 광학 특성 데이터를 갖는 3가지 광각 렌즈계(102)를 예로 들 수 있다.

실시예 1:

초점 거리 16㎜

초점 비율 k = 2.8,

실시예 2:

초점 거리 16㎜

초점 비율 k = 2.2,

실시예 3:

초점 거리 12㎜

초점 비율 k = 2.4.

3가지 실시예의 광학 부재들의 개별 표면들에 대한 정확한 제원은 각각 해당하는 도면 부호와 함께 도표 1 내지 도표 3에 나열되어 있다.

도표 1, 2 및 3에는 3가지 실시예의 반경, 두께 또는 공기 간격, 굴절률 및 아베 수의 목록이 나열되어 있다.

도표 1A, 2A 및 3A에는 실시예로서 소개된 3가지 광각 렌즈계의 렌즈 표면들이면서 비구면으로 형성된 상기 렌즈 표면들의 비구면 데이터가 나열되어 있다.

비구면 렌즈의 표면은 일반적으로 하기 공식으로 설명될 수 있다.

위의 식에서,

- z는 광학 축 방향의 편차(단위: ㎜)이다.

- c는 이른바 정점 곡률(vertex curvature)을 나타낸다. 정점 곡률은 볼록 또는 오목 렌즈 표면의 곡률을 설명하기 위해 이용되고 반경의 반비례값으로부터 산출된다.

- r은 광학 축으로부터 이격된 간격(단위: ㎜)을 나타내며, r은 반경 좌표이다.

- k는 이른바 원추 상수(conic constant)를 지시한다.

- a ₁ , a ₂ , a ₃ , a ₄ , a ₅ 및 a ₆ 은 비구면의 표면을 기술하기 위한 함수의 다항식 전개의 계수인 이른바 비구면 계수를 나타낸다.

집속 시에 바람직하게는, 총체적으로 렌즈계의 변위 외에도, 추가로 부동 집속(floating focusing)이 실행된다. 부동 집속 시에는 조리개 후방의 제1 공기 공간이 단축된다. 그런 다음 가장 가까운 근접 초점거리(β'= -0.1, 객체까지의 거리 = 170㎜)에 대한 부동 집속 시에 하기와 같은 값이 생성된다.

도 2 내지 도 7에는 도 1에 상응하는 기본 구성에 따르는 3가지 예시의 광각 렌즈계(102)의 몇 가지 특성 파라미터가 그래프로 도시되어 있다.

도 2에는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계(102)의 상면 만곡(200)이 그래프로 도시되어 있다. 곡선 202는 접선 상면(tantential image surface)의 파형을 나타내며, 그에 반해 곡선 204는 구결 상면의 파형을 나타낸다. 이 경우 수평 축(x 축)은 광학 축을 따르는 세로 방향의 탈집속을 지시한다. 수직 축(y 축)은 0°화각에서부터 최대 화각까지의 필드 좌표를 내포한다.

16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계(102)의 왜곡률(300)의 그래프는 도 3에 도시되어 있다. 여기서 수평 축(x 축)은 -5% 내지 +5% 범위의 왜곡 백분율을 지시하며, 그에 반해 수직 축(y 축)의 값은 0° 화각에서부터 최대 화각까지의 필드 좌표에 상응한다. 곡선 302는 최대 화각까지의 화각에 걸쳐 나타나는 왜곡률의 파형을 나타낸다. 왜곡률은 항상 3% 미만이다.

도 4에는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 도 1에 따르는 광각 렌즈계(102)의 횡색 수차가 그래프로 재현되어 있다. 여기서 수평 축(x 축)은 마이크로미터 단위로 λ = 546.074㎚인 조건에서 기준 중심 광선에서 중심 광선(centroid ray)의 편차를 지시한다. 수직 축(y 축)은 0° 화각에서부터 최대 화각까지의 필드 좌표를 지시한다. 곡선 402는 필드 좌표에 걸쳐서 λ = 643.8469㎚인 경우 기준 중심 광선에서 중심 광선의 편차의 파형을 나타내며, 그에 반해 곡선 404는 필드 좌표에 걸쳐서 λ = 486.1327㎚인 경우 기준 중심 광선에서 중심 광선의 편차의 파형을 나타낸다.

16㎜의 초점 거리와 K = 2.8의 초점 비율을 갖는 광각 렌즈계(102)의 구면 수차(500)의 그래프는 도 5에 도시되어 있으며, 그에 반해 도 6에는 16㎜의 초점 거리와 K = 2.2의 초점 비율을 갖는 광각 렌즈계(102)의 구면 수차(600)의 그래프가 도시되어 있고, 도 7에는 12㎜의 초점 거리와 K = 2.4의 초점 비율을 갖는 광각 렌즈계(102)의 구면 수차(700)의 그래프가 도시되어 있다. 그래프의 수평 축(x 축)은 각각 광학 축을 따르는 세로 방향의 탈집속을 지시하고, 수직 축(y 축)은 렌즈계의 입사 동공의 반경을 지시한다. 그래프는 각각 입사 동공 내 다양한 입사 높이에 대한 축 방향 구경 광선의 세로 방향 편차를 나타내며, 파형 곡선들(502, 602, 702)은 각각 파장 λ = 546.074㎚(주색상)에 대해 계산된 것이다.

이미 언급한 초점 거리 및 초점 비율들과는 다른 초점 거리 및 초점 비율에 대해 모든 해당하는 치수 지시 값들, 예컨대 반경 및 공기 간격은 기본적으로 비례 축척될 수 있다. 이는 3가지 기재한 실례뿐 아니라, 동일한 유형이지만 상이한 초점 거리를 갖는 렌즈계의 모든 시리즈의 실현을 가능하게 한다. 그에 따라 광각 렌즈계는 다양한 적용을 위해 이용될 수 있다.

100: 광학 시스템
102: 광각 렌즈계
104: 객체 측
106: 이미지 측
108: 이미지 센서
110: 렌즈(112)의 제1 표면
112: 제1 렌즈
114: 렌즈(112)의 제2 표면
116: 렌즈(118)의 제1 표면
118: 제2 렌즈
120: 렌즈(118)의 제2 표면
122: 조리개
124: 렌즈(126)의 제1 표면
126: 제3 렌즈
128: 렌즈(126)의 제2 표면 / 렌즈(130)의 제1 표면
130: 제4 렌즈
132: 렌즈(130)의 제2 표면
134: 렌즈(136)의 제1 표면
136: 제5 렌즈
138: 렌즈(136)의 제2 표면
140: 투명 플레이트(142)의 제1 표면
142: 투명 플레이트
144: 투명 플레이트(142)의 제2 표면
200: 광각 렌즈계(초점 거리: 16㎜, 초점 비율: k = 2.8)의 상면 만곡의 그래프
202: 접선 상면의 곡선 파형
204: 구결 상면의 곡선 파형
300: 광각 렌즈계(초점 거리: 16㎜, 초점 비율: k = 2.8)의 왜곡률의 그래프
302: 화각에 걸친 왜곡률의 곡선 파형
400: 광각 렌즈계(초점 거리: 16㎜, 초점 비율: k = 2.8)의 횡색 수차의 그래프
402: 횡색 오류(필드 좌표에 걸쳐 λ = 643.8469㎚인 경우 기준 중심 광선에서 중심 광선의 편차)에 대한 곡선 파형
404: 횡색 오류(필드 좌표에 걸쳐 λ = 486.1327㎚인 경우 기준 중심 광선에서 중심 광선의 편차)에 대한 곡선 파형
500: 광각 렌즈계(초점 거리: 16㎜, 초점 비율: k = 2.8)의 구면 수차의 그래프
502: 입사 동공 내 다양한 입사 높이에 대한 축 방향 구경 광선의 세로 방향 편차의 곡선 파형
600: 광각 렌즈계(초점 거리: 16㎜, 초점 비율: k = 2.2)의 구면 수차의 그래프
602: 입사 동공 내 다양한 입사 높이에 대한 축 방향 구경 광선의 세로 방향 편차의 곡선 파형
700: 광각 렌즈계(초점 거리: 12㎜, 초점 비율: k = 2.4)의 구면 수차의 그래프
702: 입사 동공 내 다양한 입사 높이에 대한 축 방향 구경 광선의 세로 방향 편차의 곡선 파형
인용 문헌
US 7,239,457 B2
US 5,631,780
US 2009/0009887 A1
US 2003/0174410 A1
도표 1
초점 거리: 16㎜ / 초점 비율: k = 2.8

* = 비구면 표면
도표 1A

도표 1A(계속)

도표 2
초점 거리: 16㎜ / 초점 비율: k = 2.2

* = 비구면 표면
도표 2A

도표 2A(계속)

도표 3
초점 거리: 12㎜ / 초점 비율: k = 2.4

* = 비구면 표면
도표 3A

도표 3A(계속)

Claims

디지털 이미지 획득을 위한 광각 렌즈계(102)로서, 객체 측(104)에서부터 관찰할 때 명시된 순서로 하기의 부재 및 구조, 즉
a) 메니스커스 렌즈(112)의 볼록 표면(110)이 객체 측(104)으로 향해 있는, 제1 네거티브 메니스커스 렌즈(112)와,
b) 더욱 강하게 만곡된 렌즈(118)의 볼록 표면(116)이 객체 측(104)으로 향해 있는, 제2 포지티브 렌즈(118)와,
c) 조리개(122)와,
d) 더욱 강하게 만곡된 렌즈(126)의 볼록 표면(128)이 객체 측(104)의 반대 방향으로 향해 있는 제3 포지티브 렌즈(126)와,
e) 제4 네거티브 렌즈(130)와,
f) 상기 제3 포지티브 렌즈(126)와 상기 제4 네거티브 렌즈(130)가 서로 접합되는 구조와,
g) 메니스커스 렌즈(136)의 볼록 표면(138)이 객체 측(104)의 반대 방향으로 향해 있는, 제5 포지티브 메니스커스 렌즈(136)와,
h) 상기 광각 렌즈계(102)가 추가의 렌즈를 포함하지 않는 구조와,
i) 객체로 향해 있는 제2 렌즈(118)의 표면(116)이 비구면 표면을 포함하는 구조와,
j) 조리개의 전방에서 객체 측으로 향해 3개 이상의 렌즈 표면이 비구면 표면으로서 형성되고, 조리개의 후방에서는 이미지 측으로 향해 3개 이상의 렌즈 표면이 비구면 표면으로서 형성되는 구조와,
k) 렌즈 재료의 굴절률(n_d) 및 아베 수(v_d)가 하기 도표에 따르는 조건들을 충족하고, 이런 조건 모두가 동시에 충족되어야 하는 구조와,

l) 제1 렌즈의 초점 거리가 상기 광각 렌즈계(102)의 총 초점 거리의 -1.0배 내지 -1.2배 범위의 값을 갖는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제2 포지티브 렌즈(118) 및/또는 상기 제3 포지티브 렌즈(126) 및/또는 상기 제4 네거티브 렌즈(130)는 메니스커스 렌즈인 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 집속은 광학 축을 따르는 전체 렌즈계(102)의 변위에 의해 이루어질 수 있고, 그리고/또는
집속은 상기 조리개(122)와 상기 제3 포지티브 렌즈(126) 사이의 간격의 변경에 의해 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 제1 렌즈의 후방에서 이미지 측 공기 간격은 상기 광각 렌즈계(102)의 총 초점 거리의 0.6배 이상이고,
이미지 측의 방향에서 최종 렌즈 표면(138) 후방의 협거 거리는 상기 광각 렌즈계(102)의 총 초점 거리의 1.25배 이상인 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제4 렌즈는 네거티브 메니스커스 렌즈이고, 렌즈의 오목 표면은 객체 측으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈(112)는 2개의 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제5 렌즈는 2개의 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈의 이미지 측 표면은 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제3 렌즈의 객체 측 표면은 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).
제1항에 있어서, 상기 제3 렌즈의 아베 수 대 상기 제4 렌즈의 아베 수의 비율은 1.5보다 크거나, 또는 그와 동일한 것을 특징으로 하는 광각 렌즈계(102).