KR20140125680A - 광각 렌즈 및 이를 구비한 촬상장치 - Google Patents

광각 렌즈 및 이를 구비한 촬상장치 Download PDF

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Abstract

광각렌즈 시스템은 물체측으로부터 상면측으로 순차적으로 배열된 것으로, 정 또는 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군; 포함하며, 물체 위치가 무한대에서 근거리로 변할때, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군은 고정되고, 상기 제2렌즈군이 광축을 따라 움직이며 포커싱을 행한다.

Description

광각 렌즈 및 이를 구비한 촬상장치{Wide angle lens and imaging apparatus employing the same}
본 개시는 전자 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등에 이용되는 촬영렌즈로서, 이너 포커스 방식을 사용하며 화각이 넓고 밝은 광각 렌즈에 관한 것이다.
최근 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 고체 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더와 같은 결상광학기기가 급속히 확대 보급되고 있으며, 이에 따라, 고성능이며, 소형 경량화된 구조의 촬영 렌즈가 요구되고 있다.
고체 촬상소자를 사용하는 광학계에서 있어서 시장의 요구는 고해상력은 물론이고 고배율을 구현하면서 소형화 되는 경향을 가지고 있다. 또한 카메라에 대한 소비자의 전문성이 지속적으로 높아져, 광각 렌즈, 망원 렌즈, 줌 렌즈 등 특정 기능에 중심을 두면서도 소형화, 고성능, 오토 포커싱 등의 요구를 만족하는 렌즈 설계 방안이 지속적으로 모색되고 있다.
광각 렌즈의 경우, 일반적으로, 레트로포커스(retro-focus) 타입이라 불리우는 형태의 2군 구성이 주로 사용되고 있다. 이러한 2군 구성의 경우 전군이 부의 굴절력, 후군이 정의 굴절력을 가지며, 후초점거리(back focal length)를 초점거리와 유사하거나 길게 유지하는 구성을 갖는다. 이 때, 전군과 후군 사이가 멀어지면서 전장(total length)이 커지거나, 포커싱을 위해서는 후군부가 움직이거나, 후군부와 전군부가 동시 혹은 따로 움직이면서 포커싱을 하게 되어 일정 거리 이상의 후초점거리가 필요하여 전장을 줄이는데 한계가 있다. 더욱이 밝은 렌즈의 경우에는 수차 보정을 위해서도 다수의 렌즈가 포커싱시 움직이는 형태를 가져야 해서 포커싱 응답성이 높지 않고, 또한, 포커싱 하는 렌즈군이 무거워지면서 구동부의 부하를 주게되며 빠른 포커싱에 어려움이 있다.
본 발명의 실시예들은 이너포커스 방식으로 포커싱을 행하며, 밝은 광각 렌즈 시스템을 제공하고자 한다.
일 유형에 따른 광각렌즈 시스템은 물체측으로부터 상면측으로 순차적으로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군; 포함하며, 물체 위치가 무한대에서 근거리로 변할때, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군은 고정되고, 상기 제2렌즈군이 광축을 따라 움직이며 포커싱을 행한다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
3.5 > OAL/Y > 1.5
여기서, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.5 > f2/f > 0.6
여기서, f2, f는 각각 무한 물체 위치 기준의, 제2렌즈군의 초점거리 및 광각렌즈 시스템 전체의 초점거리이다.
상기 제1렌즈군 또는 상기 제2렌즈군은 적어도 한 면이 비구면으로된 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광각렌즈 시스템은 상기 제1렌즈군의 일부 또는 전체를 광축에 직교하는 방향으로 움직이며 손떨림 보정을 행할 수 있다.
상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이에 조리개가 배치되고, 상기 조리개는 포커싱시에 고정될 수 있다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
0.35 < (OL2+OL3)/OL23 < 0.8
여기서, OL23은 상기 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면부터 제3렌즈군의 가장 상면쪽에 위치한 면까지의 거리이고, OL2는 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이고, OL3는 제3렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
3.5 < Fno * OAL/Y < 6.5
여기서, Fno는 풀 개방시의 F수이고, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.0 > BF/Y > 0.15
여기서, BF는 광각렌즈 시스템의 가장 상면측의 면부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템은 사용되지 않을 때는 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군이 모두 상면쪽으로 이동하여 전장을 줄인다.
또한, 일 유형에 따른 광각렌즈 시스템은 물체측으로부터 상면측으로 순차적으로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군; 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군; 포함하며, 물체 위치가 무한대에서 근거리로 변할때, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군은 고정되고, 상기 제2렌즈군이 광축을 따라 움직이며 포커싱을 행하며, 상기 조건을 만족할 수 있다.
3.5 < Fno * OAL/Y < 6.5
여기서, Fno는 풀 개방시의 F수이고, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.0 > BF/Y > 0.15
여기서, BF는 광각렌즈 시스템의 가장 상면측의 면부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템을 다음 조건을 만족할 수 있다.
3.5 > OAL/Y > 1.5
여기서, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.5 > f2/f > 0.6
여기서, f2, f는 각각 무한 물체 위치 기준의, 제2렌즈군의 초점거리 및 광각렌즈 시스템 전체의 초점거리이다.
상기 광각렌즈 시스템은 상기 제1렌즈군 또는 상기 제2렌즈군이 적어도 한 면이 비구면으로된 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 광각렌즈 시스템은 상기 제1렌즈군의 일부 또는 전체를 광축에 직교하는 방향으로 움직이며 손떨림 보정을 행할 수 있다.
상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이에 조리개가 배치되고, 상기 조리개는 포커싱시에 고정될 수 있다.
다음 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
0.35 < (OL2+OL3)/OL23 < 0.8
여기서, OL23은 상기 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면부터 제3렌즈군의 가장 상면쪽에 위치한 면까지의 거리이고, OL2는 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이고, OL3는 제3렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이다.
상기 광각렌즈 시스템은 사용되지 않을 때는 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군이 모두 상면쪽으로 이동하여 전장을 줄일 수 있다.
또한, 일 유형에 따른 촬상 장치는 상술한 어느 하나의 광각렌즈 시스템; 상기 광각렌즈 시스템이 형성한 광학 상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자;를 포함한다.
상술한 광각렌즈 시스템은 포커싱 구조를 단순화하여 포커싱 대응성이 높다.
또한, 상술한 광각렌즈 시스템은 컴팩트한 구조를 가지는 밝은 광각렌즈로서, 양호한 광학 성능을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 2a 내지 도 2c는 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 3a 내지 도 3c는 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 5a 내지 도 5c는 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 8a 내지 도 8c는 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 9a 내지 도 9c는 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 11a 내지 도 11c은 제4실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 12a 내지 도 12c는 제4실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 14a 내지 도 14c는 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
도 15a 내지 도 15c는 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1, 4, 7, 10 및 13은 제1 내지 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템(101)(102)(103)(104)(105)의 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다.
상기 세 물체 위치(pos1, pos2, pos3)는 각각 물체가 무한, 중간, 지근(nearest) 거리에 배치된 경우를 나타내며, 구체적인 사항은 렌즈데이터에서 후술할 것이다.
실시예들에 따른 광각렌즈 시스템은 물체(OBJ)측으로부터 상면(IMG)측으로 순차적으로 배열된 것으로, 정 또는 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지며, 광축을 따라 움직이며 포커싱을 행하는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이에 조리개(ST)가 더 배치될 수 있다. 제3렌즈군(G3)의 상면(IMG)측에는 도시되지는 않았으나 필터, 커버글래스가 배치될 수 있다.
실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 오토 포커싱 시의 수차 변동을 줄이고 도한 빠른 오토 포커싱이 가능하도록 제1렌즈군(G1), 제3렌즈군(G3)은 고정시키고, 제2렌즈군(G2) 만을 움직이는 구성을 채택하고 있다.
실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
3.5 > OAL / Y > 1.5 (1)
여기서, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 조건은 전체 광학계의 크기와 상고와의 관계를 통해 결상 능력이 보증되는 시스템을 구성하기 위해 제시된다.
상기 조건의 하한을 벗어나는 범위에서, 상고 대비 광학계의 크기가 작아져 시스템 구성이 어려우지며, 상한을 벗어나는 범위에서, 상고 대비 광학계의 크기가 커져서 비효율적인 구조가 된다.
또한, 실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.5 > f2 / f > 0.70 (2)
여기서, f2는 제2렌즈군(G2)의 초점거리이고, f는 광각렌즈 시스템 전체 초점거리이다.
상기 조건은 전체 초점거리에 대한 제2렌즈군(G2)의 초점거리 비를 규정하여, 제2렌즈군(G2)이 수차 보정 등에 적절한 굴절력을 가지도록 제시된다.
상기 조건의 하한을 벗어나는 범위에서, 제2렌즈군(G2)의 굴절력이 과도해져 상면만곡 및 왜곡 등의 수차 보정이 어려워진다. 상기 조건의 상한을 벗어나는 범위에서, 제2렌즈군의 굴절력이 작아져 전체 시스템이 커지게 되고, 오토 포커싱시 이동량이 커지게 된다.
또한, 실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
0.35 < (OL2 + OL3)/OL23 < 0.80 (3)
여기서, OL23은 제2렌즈군(G2)의 물체측 첫번째면부터 제3렌즈군(G3)의 상측 마지막면까지의 거리이고, OL2는 제2렌즈군(G2)의 가장 물체측면부터 가장 상측면까지의 거리이고, OL3는 제3렌즈군(G3)의 가장 물체측면부터 가장 상측면까지의 거리이다.
상기 조건은 광각렌즈 시스템을 가능한 컴팩트한 구조로 유지하기 위해 제시된다.
상기 조건의 상한을 벗어나는 범위에서는 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3)으로 이루어지는 후군 구성에서 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3) 각 군의 합이 차지하는 비중이 커지면서 포커싱시의 여유 공간이 부족하기 쉽고, 각 군의 구성이 컴팩트하지 못하게 된다. 상기 조건의 하한을 벗어나는 범위에서는, 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3) 각각의 구성은 컴팩트해지만, 각 군을 구성하는 요소들이 지나치게 작아지게 되어 광학계 구성이 어려워진다.
또한, 실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
3.5 < Fno * (OAL / Y) < 6.5 (4)
여기서, Fno는 전체 개방시의 F 수이고, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다. 상기 조건은 광각렌즈 시스템이 컴팩트한 구조를 가지면서, 밝은 성능을 유지할 수 있도록 제시된다.
상기 조건의 상한을 벗어나는 범위에서는 광학 전장과 F수가 커지게 되어 상기 목적을 이룰 수 없다. 상기 조건의 하한을 벗어나는 범위로는 F수, 광학 전장을 맞추기 어렵고 성능 확보가 어렵다.
또한, 실시예에 따른 광각렌즈 시스템은 다음 조건을 만족할 수 있다.
1.0 > BF / Y > 0.15 (5)
여기서, BF는 후초점거리, 즉, 제3렌즈군(G3)의 가장 상면 쪽에 위치한 면에서 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
상기 조건은 상고와 후초점거리간의 관계를 규정한 것으로, 컴팩트한 광학계를 구성하기 위한 것이다.
상기 조건의 상한을 벗어나는 범위에서, 후초점거리가 길어져 광학계를 컴팩트하게 유지하기 어려워진다. 상기 조건의 하한을 벗어나는 범위에서, 상고 대비 후초점거리가 너무 짧아져 입사광선의 기울기가 커지게 된다.
제1렌즈군(G1)이나 제2렌즈군(G2)은 적어도 한 면이 비구면으로 된 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 비구면렌즈는 구면렌즈와는 달리 가공성 및 소재 선정에 제한이 있다. 제2렌즈군(G2)의 경우 오토 포커싱 군이며 중간군으로, 상대적으로 작은 외경크기에 비해 광선의 입사고가 높은 편이어서 비구면 렌즈를 채용하기에 적절하다. 렌즈 외경이 작고, 입사고가 높을 수록 작은 외경을 가진 비구면 렌즈로 성능 보정이 가능하기 때문에 생산성이 높다고 할 수 있다. 제3렌즈군(G3)에 비구면 렌즈를 채용하고자 하는 경우, 상고와 비슷한 외경의 비구면 렌즈가 필요하게 되며 따라서, 높은 상고가 필요한 광학계에서는 제3렌즈군(G3)에 비구면 렌즈를 채용하기 어렵다.
제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2) 사이에 조리개(ST)가 배치될 수 있고, 조리개(ST)는 포커싱시 움직이지 않고 고정된다. 어것은 오토포커싱 군을 경량화하기 위한 것으로, 조리개(ST)가 함께 움직이는 경우, 오토포커싱 군이 무거워져 적절하지 않다.
제1렌즈군(G1)은 또한 손떨림 보정 렌즈군으로 사용될 수 있다. 손떨림 보정은 사용자가 저속 촬영을 하게 될 경우 미세한 손떨림 등에 의해 화면이 흔들리는 것을 방지하기 위한 기능이다. 실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서는 오토포커싱 군인 제2렌즈군(G2) 보다는 제1렌즈군(G1) 또는 제3렌즈군(G3)을 손떨림 보정 렌즈군으로 활용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1렌즈군(G1)의 일부 또는 전체를 광축에 직교하는 방향으로 움직이며 손떨림 보정을 행할 수 있다.
제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G2), 제3렌즈군(G3)은 사용자가 광각렌즈 시스템을 사용하지 않을 시, 상면(IMG) 쪽으로 전체적으로 이동될 수 있으며, 전장을 줄여 휴대성을 높일 수 있다.
이하, 각 렌즈군의 상세한 렌즈 구성 및 렌즈데이터들을 실시예별로 살펴보기로 한다.
렌즈 데이터에서 나타나는 비구면의 정의는 다음과 같다.
Figure 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.
렌즈데이터에서, ST는 조리개를, F/#은 F수, ω는 반화각을 나타낸다. R, Th, nd, vd는 각각 곡률반경, 렌즈 두께 또는 렌즈간 거리, 굴절률 및 아베수를 나타내며, 면번호 뒤에 표시된 *는 그 면이 비구면임을 의미한다. D0는 물체 위치를 나타내며, D1, D2는 포커싱시 제2렌즈군(G2)의 움직임에 따른 가변거리를 나타낸다. 렌즈 데이터에서 거리의 단위는 mm이다.
<제1실시예>
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템(101)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에서의 광학적 배치를 보인다. 광각렌즈 시스템(101)은 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제1렌즈군(G1)은 양볼록 형상의 제1렌즈(111), 양오목 형상의 제2렌즈(121) 및 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3렌즈(131)를 포함한다. 제2렌즈(121)와 제3렌즈(131)는 서로 접합된 접합렌즈를 이룬다. 제2렌즈군(G2)은 양볼록 형상의 제4렌즈(211), 양오목 형상의 제5렌즈(221), 양볼록 형상의 제6렌즈(231)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 양오목 형상의 제7렌즈(311), 양볼록 형상의 제8렌즈(321)를 포함한다.
렌즈 데이터는 다음과 같다.
면 R Th nd vd
OBJ infinity D0 　 　
1 300 2.215 1.91082 35.25
2 -53.973 0.421 　 　
3 -40.238 0.7 1.64293 31.43
4 11.214 3.328 1.91082 35.25
5 92.779 0.529 　 　
6 infinity 1.5 　 　
ST infinity D1 　 　
8* 34.848 2.267 1.85066 40.4
9* -50.446 1.326 　 　
10 -10.884 0.75 1.71979 27.51
11 28.227 1.379 　 　
12* 47.254 5 1.85066 40.4
13* -12.419 D2 　 　
14 -24.12 0.88 1.66768 29.95
15 50.764 1.934 　 　
16 36.501 4.076 1.79742 45.78
17 -206.653 3.147 　 　
　면 K A B C D
8 3.759.E-01 -1.516.E-04 -4.143.E-07 -2.915.E-08 0.000.E+00
9 -3.626.E-01 -2.494.E-04 1.026.E-06 -6.470.E-08 7.291.E-10
12 -3.133.E+00 -9.701.E-05 6.753.E-07 -4.756.E-09 1.559.E-11
13 -4.369.E-01 2.964.E-06 -4.365.E-07 2.513.E-09 -5.648.E-11
　 Pos1 Pos2 Pos3
배율 0 -1/40 -0.12
D0 infinity 984.30982 203.73065
D1 4.03956 3.57376 2.02005
D2 5.26608 5.73599 7.43339
ω 29.975 30.014 29.862
F/# 1.836 1.838 1.979
도 2a 내지 도 2c는 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
구면수차는 파장 656.27nm, 587.56nm, 546.07nm, 486.13nm, 435.83nm인 광에 대한 것이고, 비점수차 및 왜곡은 파장 546.07nm인 광에 대한 것이다. 비점수차에서, T, S는 각각 자오면(tangential surface) 및 구결면(sagittal surface)에서의 만곡을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 제1실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
<제2실시예>
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템(102)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에서의 광학적 배치를 보인다. 광각렌즈 시스템(102)은 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(112), 제2렌즈(122) 및 제3렌즈(132)를 포함한다. 제2렌즈(122)는 양볼록 형상, 제3렌즈(132)는 양오목 형상일 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제4렌즈(212), 양오목 형상의 제5렌즈(222), 양볼록 형상의 제6렌즈(232)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 양오목 형상의 제7렌즈(312), 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제8렌즈(322)를 포함한다.
렌즈 데이터는 다음과 같다.
면 R Th nd vd
OBJ infinity D0
1 300 1 1.48749 70.44
2 12.07 0.8
3 14.61 3.79 1.91082 35.25
4 -179.46 0.39
5 -106.39 0.85 1.92286 20.88
6 31.3 2.12
7 infinity 0.25
ST infinity D1
9* 13.97 3.1 1.85066 40.43
10* 121.99 3.48
11 -10.89 1.3 1.84666 23.78
12 58.49 0.15
13* 39.05 3.9 1.85066 40.43
14* -12.78 D2
15 -17.91 0.85 1.48749 70.44
16 179.57 0.04
17 37.37 3.3 1.91082 35.25
18 220.4 6.556
K A B C D E
9 1.9855.E+00 -4.5350.E-05 2.3147.E-07 -9.0042.E-09 0.0000.E+00
10 5.0000.E+00 -9.8425.E-06 1.5288.E-06 -2.8052.E-08 2.9026.E-10
13 -3.3073.E+00 -5.2843.E-05 6.5667.E-07 2.0693.E-08 -7.2772.E-11
14 -2.6206.E+00 -6.8685.E-05 7.5201.E-07 6.9097.E-09 4.1232.E-10
Pos1 Pos2 Pos3
배율 0 -0.025 -0.12
D0 infinity 948.64 208.18
D1 3.03 2.55 0.65
D2 8.01 8.48 10.38
ω 31.68 31.1 28.78
F/# 1.86 1.89 2.04
도 5a 내지 도 5c는 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제2실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
<제3실시예>
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템(103)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다. 광각렌즈 시스템(103)은 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제1렌즈군(G1)은 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈(113), 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2렌즈(123) 및 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제3렌즈(133)를 포함한다. 제2렌즈(123)와 제3렌즈(133)는 서로 접합된 접합렌즈를 이룬다. 제2렌즈군(G2)은 양볼록 형상의 제4렌즈(213), 양오목 형상의 제5렌즈(223), 양볼록 형상의 제6렌즈(233)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 상측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제7렌즈(313), 양볼록 형상의 제8렌즈(323)를 포함한다.
다음은 제3실시예의 렌즈데이터이다.
면 R Th nd vd
OBJ infinity D0
1 20.81 1 1.49817 80.49
2 10.53 1.69
3 16.84 3.25 1.91077 35.24
4 149.63 1.05 1.84666 23.78
5 19.8 1.05
6 infinity 1.5
7 infinity 0.03
ST infinity D1
9* 14.98 3.81 1.85066 40.43
10* -58.26 1.86
11 -16.58 0.72 1.84666 23.78
12 25.78 1.02
13* 29.16 4 1.85066 40.43
14* -19.06 D2
15 -9.73 0.85 1.65009 34.2
16 -41.57 0.04
17 59.28 3.69 1.91082 35.25
18 -69.72 6.191
K A B C D
9 1.3617.E+00 -1.8533.E-05 -3.9985.E-07 1.6558.E-09 0.0000.E+00
10 -7.0000.E+00 -3.1571.E-05 2.9602.E-08 -7.4996.E-09 1.1370.E-10
13 3.0000.E+00 3.8890.E-05 1.6281.E-07 1.4935.E-08 -3.9853.E-11
14 -9.5932.E-01 9.7353.E-05 7.4096.E-07 1.1742.E-08 2.0747.E-10
Pos1 Pos2 Pos3
배율 0 -0.025 -0.12
D0 infinity 945.45 204.15
D1 4.75 4.4 2.93
D2 7.45 7.79 9.27
ω 31.28 30.85 28.92
F/# 1.84 1.87 1.99
　도 8a 내지 도 8c는 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 9a 내지 도 9c는 제3실시예에 따른 광각렌즈 시스템에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
　<제4실시예>
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 따른 광각렌즈 시스템(104)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다. 광각렌즈 시스템(104)은 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제1렌즈군(G1)은 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제1렌즈(114), 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제2렌즈(124)를 포함한다. 제2렌즈군(G2)은 양볼록 형상의 제3렌즈(214), 양오목 형상의 제4렌즈(224), 양볼록 형상의 제5렌즈(234)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 양오목 형상의 제6렌즈(314), 양볼록 형상의 제7렌즈(324)를 포함한다.
다음은 제4실시예의 렌즈데이터이다.
면 R Th nd vd
OBJ infinity D0
1 300 1 1.5712 39.85
2 11.17 1.06
3 15.46 2.48 1.91082 35.25
4 41.34 0.87
5 infinity 0.12
6 infinity 1.73
ST infinity D1
8* 11.57 4.67 1.49993 75.89
9* -31.26 4.11
10 -11.88 1 1.71 27.91
11 39.44 0.13
12 50.76 3.51 1.85066 40.4
13* -13.89 D2
14 -10.74 1 1.56837 40.54
15 592.02 0.15
16 42.31 3.94 1.91082 35.25
17 -100.74 7.218
K A B C D
8 3.4033.E-01 -3.2822.E-05 3.4148.E-07 -1.0565.E-08 7.9646.E-11
9 -1.0000.E+00 -1.6365.E-05 4.7412.E-07 -1.6193.E-08 1.8827.E-10
13 -4.7399.E-01 4.2321.E-05 1.1385.E-06 -2.0732.E-08 3.6466.E-10
Pos1 Pos2 Pos3
배율 0 -0.025 -0.12
D0 infinity 982.17 213.68
D1 2.78 2.42 1
D2 6.59 6.99 8.53
ω 30.87 30.38 28.48
F/# 2.02 2.05 2.19
　도 11a 내지 도 11c는 제4실시예에 따른 광각렌즈 시스템(104)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 12a 내지 도 12c는 제42실시예에 따른 광각렌즈 시스템(104)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
　<제5실시예>
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 따른 광각렌즈 시스템(105)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 광학적 배치를 보인다. 광각렌즈 시스템(105)은 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2) 및 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다. 제1렌즈군(G1)은 양오목 형상의 제1렌즈(115), 양볼록 형상의 제2렌즈(125) 및 양오목 형상의 제3렌즈(135)를 포함한다. 제2렌즈군(G2)은 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상의 제4렌즈(215), 양오목 형상의 제5렌즈(225), 양볼록 형상의 제6렌즈(235)를 포함한다. 제3렌즈군(G3)은 물체측이 오목한 형상의 제7렌즈(313), 상측이 볼록한 형상의 제8렌즈(323)를 포함한다.
다음은 제5실시예의 렌즈데이터이다.
면 R Th nd vd 면
OBJ infinity D0
1 -37.89 1 487489.7 1.48749 70.44
2 18.04 2.49
3* 22.97 4.5 879550.37 1.87955 37.1
4 -35.38 2.51
5 -86.62 1.12 945945.18 1.94595 17.98
6 51.78 2.2
7 infinity 0.03
ST infinity D1
9* 16.1 3.1 850660.4 1.85066 40.4
10* 31.8 2.19
11 -425 0.72 922860.21 1.92286 20.88
12 23.3 0.49
13* 23.1 3.9 850660.4 1.85066 40.4
14* -25.3 D2
15 -10.5 0.85 487489.7 1.48749 70.44
16 158.8 0.41
17 -20604.7 3.8 910822.35 1.91082 35.25
18 -29.2 5.514
K A B C D
3 1.2636.E+00 -3.18E-05 -1.05E-07 4.24E-11 0.00E+00
9 4.2656.E-01 -7.85E-05 4.80E-07 -8.49E-09 0.00E+00
10 -8.0202.E+00 -1.04E-04 1.39E-06 -2.31E-08 1.10E-10
13 -4.4725.E+00 -6.08E-05 8.25E-07 -1.37E-08 2.20E-11
14 -8.5300.E-02 -1.14E-05 1.79E-07 -2.56E-09 -5.37E-11
Pos1 Pos2 Pos3
배율 0 -0.025 -0.12
D0 infinity 943.45 201.59
D1 2.23 1.93 0.78
D2 8.94 9.24 10.39
ω 32.46 32.09 30.61
F/# 1.48 1.49 1.59
　도 14a 내지 도 14c는 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템(105)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 구면수차, 비점수차 및 왜곡을 나타낸 수차도이다.
도 15a 내지 도 15c는 제5실시예에 따른 광각렌즈 시스템(105)에서 세 가지 물체 위치(pos1, pos2, pos3)에 대한 코마수차를 나타낸 수차도이다.
다음 표는 실시예들이 전술한 조건들을 만족하는 것을 보인다.
조건 / 실시예 제1실시예 제2실시예 제3실시예 제4실시예 제5실시예
OAL 42.93 42.91 43.93 42.32 45.95
Y 14.26 14.47 14.24 14.53 14.96
f2 21.43 19.43 17.11 18.4 19.51
f 24.72 23.46 23.46 24.33 23.46
OL2 10.72 11.93 11.41 13.42 10.4
OL3 6.89 4.18 4.57 5.09 5.05
OL23 22.88 24.12 23.43 25.1 24.39
Fno 1.84 1.86 1.84 2.02 1.48
BF 7.32 6.59 6.2 7.22 5.48
OAL/Y 3.01 2.97 3.08 2.91 3.07
f2/f 0.87 0.83 0.73 0.76 0.83
(OL2+OL3)/OL23 0.77 0.67 0.68 0.74 0.63
Fno*(OAL/Y) 42.93 42.91 43.93 42.32 45.95
BF/Y 14.26 14.47 14.24 14.53 14.96
이상 설명한 실시예들에 따라, 전자 스틸 카메라나, 비디오 카메라등에 알맞는, 특히 오토 포커싱이 안정된 이너(inner) 포커스 방식을 가지며, 동시에, F수가 대략 1.4 내지 2.1클래스의 밝은 렌즈로서 화각 60° 이상의 광각을 가지는 광각렌즈 시스템이 구현될 수 있다.
실시예들의 광각렌즈 시스템은 이러한 광각렌즈 시스템이 형성한 광학 상(image)을 전기 신호로 변환하는 촬상소자와 함께 다양한 종류의 촬상 장치에 채용될 수 있다.
이러한 본원 발명인 광각렌즈 시스템은 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.
101,102,103,104.105 ... 광각렌즈 시스템
G1 ... 제1렌즈군
G2 ... 제1렌즈군
G3 ... 제1렌즈군

Claims (20)

  1. 물체측으로부터 상면측으로 순차적으로 배열된 것으로,
    부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
    정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및
    부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군; 포함하며,
    물체 위치가 무한대에서 근거리로 변할때, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군은 고정되고, 상기 제2렌즈군이 광축을 따라 움직이며 포커싱을 하는 광각렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    3.5 > OAL/Y > 1.5
    여기서, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    1.5 > f2/f > 0.6
    여기서, f2, f는 각각 무한 물체 위치 기준의, 제2렌즈군의 초점거리 및 광각렌즈 시스템 전체의 초점거리이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군 또는 상기 제2렌즈군은 적어도 한 면이 비구면으로된 비구면 렌즈를 포함하는 광각렌즈 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군의 일부 또는 전체를 광축에 직교하는 방향으로 움직이며 손떨림 보정을 행하는 광각렌즈 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이에 조리개가 배치되고,
    상기 조리개는 포커싱시에 고정되는 광각렌즈 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    다음 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    0.35 < (OL2+OL3)/OL23 < 0.8
    여기서, OL23은 상기 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면부터 제3렌즈군의 가장 상면쪽에 위치한 면까지의 거리이고, OL2는 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이고, OL3는 제3렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    3.5 < Fno * OAL/Y < 6.5
    여기서, Fno는 풀 개방시의 F수이고, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    1.0 > BF/Y > 0.15
    여기서, BF는 광각렌즈 시스템의 가장 상면측의 면부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  10. 제1항에 있어서,
    사용되지 않을 때는 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군이 모두 상면쪽으로 이동하여 전장을 줄이는 광각렌즈 시스템.
  11. 물체측으로부터 상면측으로 순차적으로 배열된 것으로,
    정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
    정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및
    부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군; 포함하며,
    물체 위치가 무한대에서 근거리로 변할때, 상기 제1렌즈군, 제2렌즈군은 고정되고, 상기 제2렌즈군이 광축을 따라 움직이며 포커싱을 행하며,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    3.5 < Fno * OAL/Y < 6.5
    여기서, Fno는 풀 개방시의 F수이고, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    1.0 > BF/Y > 0.15
    여기서, BF는 광각렌즈 시스템의 가장 상면측의 면부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    3.5 > OAL/Y > 1.5
    여기서, OAL은 광각렌즈 시스템의 물체측 첫번째 면으로부터 상면까지의 거리이고, Y는 근축 상고이다.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    1.5 > f2/f > 0.6
    여기서, f2, f는 각각 무한 물체 위치 기준의, 제2렌즈군의 초점거리 및 광각렌즈 시스템 전체의 초점거리이다.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈군 또는 상기 제2렌즈군은 적어도 한 면이 비구면으로된 비구면 렌즈를 포함하는 광각렌즈 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈군의 일부 또는 전체를 광축에 직교하는 방향으로 움직이며 손떨림 보정을 행하는 광각렌즈 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이에 조리개가 배치되고,
    상기 조리개는 포커싱시에 고정되는 광각렌즈 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    다음 조건을 만족하는 광각렌즈 시스템.
    0.35 < (OL2+OL3)/OL23 < 0.8
    여기서, OL23은 상기 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면부터 제3렌즈군의 가장 상면쪽에 위치한 면까지의 거리이고, OL2는 제2렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이고, OL3는 제3렌즈군의 물체측 첫번째 면으로부터 마지막 면까지의 거리이다.
  19. 제11항에 있어서,
    사용되지 않을 때는 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군이 모두 상면쪽으로 이동하여 전장을 줄이는 광각렌즈 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 광각렌즈 시스템;
    상기 광각렌즈 시스템이 형성한 광학 상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자;를 포함하는 촬상 장치.
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