KR20150006936A - 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치 - Google Patents

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Abstract

줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 줌 렌즈는 물체측으로부터 상측으로 순서대로 배열된 것으로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을　포함하며, 광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 증가하며,　제2렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된 정렌즈, 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함한다.

Description

줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치{Zoom lens and photographing lens having the same}
본 발명의 실시예는 소형이고, 밝은 광각 줌 렌즈에 관한 것이다.
디지털 카메라, 교환 렌즈계 또는 비디오 카메라 등 고체촬상소자를 사용하는 촬영 장치에 있어서, 사용자들은 고해상력, 고배율 등에 대한 요구를 가지고 있다. 이러한 촬영 장치에는 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 교환렌즈 카메라 등이 있다. 또한, 고체 촬상 소자를 이용한 촬영 장치는 소형화에 적합하므로 최근에는 휴대 전화를 비롯한 소형의 정보 단말기 등에도 적용되고 있다. 또한, 촬영 장치에 대한 소비자의 전문성이 높아지고 있고, 이러한 시장 수용에 따라 대구경 광각 줌렌즈계에 대한 개발이 증대되고 있다. 하지만, 소형이면서 고성능을 확보하는 것은 어렵다.
본 발명의 실시예는 소형이고, 밝은 줌 렌즈를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 소형이고, 밝은 줌 렌즈를 포함하는 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로 배열된 것으로,
부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을　포함하며,
광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 증가하며,　제2렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된 정렌즈, 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함하고, 다음 식을 만족한다.
<식>
0.3 ≤ wFno * fw / f2 ≤ 1.25
여기서, f2는 제2렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를, wFno는 광각단에서의 F넘버를 나타낸다.
상기 제1렌즈군은 적어도 하나의 부렌즈를 포함하고, 상기 적어도 하나의 부렌즈 중 적어도 하나는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
60　≤ 1Vd　≤　100
여기서, 1Vd는 제1렌즈군에 속하는 부렌즈 중 적어도 하나의　아베수를 나타낸다.
상기 줌 렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
1.7 ≤ f3 / fw ≤ 21.5
단, f3은 제3렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를 나타낸다.　
상기 제4렌즈군이 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
2.9 ≤　f4 / fw ≤　12
여기서, f4는 제4렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를 나타낸다.
상기　제1렌즈군이 정렌즈를 포함하고, 상기 정렌즈의 굴절률이 다음 식을 만족할 수 있다.
<식>
1.9 ≤ 1Nd
여기서, 1Nd는 제1렌즈군의　정렌즈의 d-line　굴절율을 나타낸다.　
　상기 제2렌즈군은 물체측을 향해 볼록한 매니스커스 형상의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제2렌즈군은 접합렌즈를 포함할 수 있다.
상기　제3렌즈군은 정의 굴절력을 가진 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
　제3렌즈군은 손떨림 보정을 수행할 수 있다.
상기 제3렌즈군은 조리개를 포함할 수 있다.
주밍시 상기 제3렌즈군은 조리개와 함께 동일한 궤적을 그리며 움직일 수 있다.
상기 제1렌즈군은 제1부렌즈, 제2부렌즈, 및 정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제1렌즈군의 제1부렌즈가 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 제3렌즈군은 부렌즈와 정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제3렌즈군은 한 매의 정렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제4렌즈군은 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제4렌즈군이 물체측으로 볼록한 매니스커스 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제4렌즈군은 포커싱을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 줌 렌즈 및 상기 줌 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하고, 상기 줌 렌즈는,
물체측으로부터 상측으로 순서대로 배열된 것으로,
부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을　포함하며,
광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 증가하며,　제2렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된 정렌즈, 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함하고, 다음 식을 만족한다.
<식>
0.3 ≤ wFno * fw / f2 ≤ 1.25
여기서, f2는 제2렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를, wFno는 광각단에서의 F넘버를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치는 소형이고, 밝은 줌 렌즈를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD와 CMOS 같은 촬영 소자를 이용한 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 모바일용 카메라　등에 사용될 수 있다. 또한, 대형 촬영 소자를 사용한　소형의 대구경 광각 줌 렌즈에 적용될 수 있다. 광각이고 밝은 렌즈(낮은 FNO)에서 발생하는 수차를 효과적으로 제어하여 고성능 확보가 가능하고 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 줌 렌즈를 광각단, 중간단, 망원단별로 나타낸 것이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 제5실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단 및 망원단에서의 수차도를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈 및 이를 포함한 촬영 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는, 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3), 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4)을 포함한다. 광각단에서 망원단으로 주밍시에, 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)의 간격은 감소하고, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3)의 간격은 감소하고, 제3렌즈군(G3)과 제4렌즈군(G4)의 간격은 증가할 수 있다.
상기 제1렌즈군(G1)은 적어도 하나의 부 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1렌즈군(G1)은 제1부렌즈(11), 제2부렌즈(12) 및 제3정렌즈(13)를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈군(G1)은 적어도 하나의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1렌즈군(G1)의 제1부렌즈(11)는 비구면 렌즈일 수 있다. 그리고, 상기 제1부렌즈(11)는 양오목 렌즈 또는 물체측(O)으로 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 제1렌즈군(G1)이 부의 굴절력을 가짐으로써, 광각화에 따른 수차 제어가 용이하며 사이즈를 작게 할 수 있다.
제2렌즈군(G2)은 예를 들어 4매의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 예를 들어, 물체측(O)으로부터 순서대로 제4정렌즈(21), 제5정렌즈(22), 제6정렌즈(23), 및 제7부렌즈(24)를 포함할 수 있다. 제2렌즈군(G2)이 4매의 렌즈를 포함하여 밝은 줌렌즈를 구현할 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 광속이 커짐에 따라 발생하는 구면 수차 및 횡수차들을 제어할 수 있다.
제3렌즈군(G3)은 한 매 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1, 도 4, 도 7 및 도 10에서는 제3렌즈군(G3)이 제8정렌즈(31) 및 제9 부렌즈(32)를 포함하는 예를 도시한다. 도 13에서는 제3렌즈군(G3)이 한 매의 정렌즈를 포함한 예를 도시한다. 상기 제3렌즈군(G3)은 광축에 대해 수직방향으로 움직여 손떨림 보정을 행한다.
상기 제4렌즈군(G4)은 한 매의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4렌즈군(G4)은 제10 정렌즈(41)를 포함할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)은 광축을 따라 이동하여 상면이동과 초점위치 보정을 행하여 포커싱을 수행할 수 있다. 참고로, 각 렌즈의 도면 부호는 도 1에서만 표기하기로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다.　
0.3 ≤ wFno * fw / f2 ≤ 1.25 <식 1>
여기서, f2는 제2렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리, 　wFno는 광각단에서의 F 넘버를 나타낸다.
밝은 렌즈를 구현하기 위해서는 광각단에서의 줌 렌즈의 굴절력과 제2렌즈군의 굴절력의 비가 중요하다. 따라서, 전체 초점거리와 제2렌즈군의 초점거리의 비를 식 1과 같이 구성하여 대구경화에 따른 안정적인 시스템을 구현할 수 있다. 식1에서, (wFno * fw / f2)가 상한치를 초과할 경우, 제2렌즈군의 굴절력이 너무 커져서 제3렌즈군의 적절한 굴절력 분배가 어렵고, 그에 따라 제3렌즈군에 의한 손떨림 보정이 어려워질 수 있다. (wFno * fw / f2)가 하한치 미만일 경우, 제2렌즈군의 굴절력이 작아서 대구경화에 따른 구면 수차를 제어하기 어렵다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다.
60　≤ 1Vd　≤　100 <식 2>
여기서, 1Vd는 제1렌즈군에 속한 부렌즈의　아베수를 나타낸다.
제1렌즈군은 적어도 하나의 부렌즈를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 부렌즈 중 적어도 하나가 60 이상 100 이하의 아베수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2부렌즈(12)가 60 이상 100 이하의 아베수를 가질 수 있다. 제1렌즈군이 식 2를 만족함으로써 색수차를 감소 또는 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다.　　　　　
　1.7 ≤ f3 / fw ≤ 21.5 <식 3>
여기서, f3은 제3렌즈군의 초점거리를 나타낸다.
대구경의 줌 렌즈에서 줌 배율은 수차 제어에 방해 요소가 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이를 해소하기 위해 정의 굴절력을 가진 제2렌즈군과 제3렌즈군를 구비하고 주밍시 각 렌즈군의 간격을 변화시키며 안정적인 수차 제어를 가능하게 한다.
또한, 제3렌즈군이 손떨림 보정을 하고, 제3렌즈군이 정의 굴절력을 가진 렌즈를 포함함으로써 손떨림 보정시 발생할 수 있는 해상력 변화를 감소시킬 수 있다. 제3렌즈군은 손떨림 보정을 위해서 광축에 대해 수직 방향으로 움직이는데, 제3렌즈군의 렌즈 매수를 적게 함으로써 손떨림 보정 제어를 위한 기구의 구성을 간소화할 수 있다. 한편, 손떨림 보정효과를 높이기 위해서는 제3렌즈군이 광축에 대해 수직 방향으로 움직이는 스트로크를 적절하게 하여 균형을 이루어야 한다. 식 3은 손떨림 방지를 위한 줌 렌즈의 굴절력을 제한한 것으로, f3 / fw이 상한치를 넘을 경우 손떨림 보정을 위한 스크로크가 커져서 손떨림 방지에 대한 효과가 작게 된다. f3 / fw이 하한치를 넘을 경우 손떨림 방지효과는 있으나, 수차 제어가 어려워 대구경화에 어려움이 있을 수 있다.
상기 제4렌즈군(G4)이 아래의 수식을 만족하는것을 　특징으로 하는 주밍 광학계.
2.9 ≤　f4 / fw ≤　12 <식 4>
여기서, f4는 제4렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를 나타낸다.
식 4는 광각단에서의 초점거리 대비 제4렌즈군의 초점거리의 비를 한정한 것으로, (f4 / fw)가 식 4의 하한치 이하이면, 굴절력이 너무 강해지고 물체거리에 따른 상면보정을 행할 때 수차의 변동이 커지게 된다. (f4 / fw)가 식 4의 상한치를 초과하면, 제4렌즈군이 상면보정을 위해서 광축을 따라 이동해는 거리가 증대되어 소형화가 어려워질 수 있다.
상기 제1렌즈군은 적어도 하나의 정렌즈를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 정렌즈는 다음 식을 만족할 수 있다
1.9 ≤ 1Nd　 <식 5>
여기서, 1Nd는 제1렌즈군의　정렌즈의 d-line　굴절율을 나타낸다.　
상기　제1렌즈군(G1)의 굴절력을 증대시키기 위해 제1렌즈군에 속한 부렌즈의 형상을 양오목으로 하고, 정의 굴절력을 가지는 렌즈의 굴절력을 증대시킬 필요가 있다. 제1렌즈군의 정렌즈를 1.9이상의 굴절률을 가지는 소재로 형성함으로써 굴절력을 증대시킬 수 있다. 1.9 이하의 굴절률을 가지는 소재를 사용할 경우, 굴절력을 유지하기 위해 렌즈의 곡률 반경을 급격하게 해야 하고, 그에 따라 렌즈 가공이 어려워질 수 있다.
한편,　제2렌즈군(G2)은 물체측(O)을 향해 볼록한 매니스커스 형상의 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 밝은 렌즈를 구현하기 위한 대구경화에서, 제 2렌즈군의 중심 광속이 가장 커지는데,　제2렌즈군에 비구면 렌즈를 사용하므로서 구면수차를 용이하게 보정할 수 있다.　또한, 광각화와 대구경화를 가능하게 하기 위해서는 제2렌즈군에서 물체측으로볼록한 매니스커스 형상의 비구면을 사용하므로서 축상수차 및 비축상 수차제어를 할 수 있다.
　상기　제2렌즈군(G2)은 접합렌즈를 포함할 수 있다. 상기 접합 렌즈는 정렌즈와 부렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2렌즈군은 예를 들어, 정, 정, 정,　부의 렌즈를 포함하여 수차를 용이하게 제어할 수 있다. 그리고, 상기 접합렌즈가 색수차　보정을 할 수 있다.
　상기　제3렌즈군(G3)은 정의 굴절력을 가진 비구면 렌즈를 적어도 하나 포함할 수 있다.
4군 타입의 줌 렌즈에서, 제3렌즈군(G3)은 조리개(ST)와 함께 동일 궤적으로 움직여, 제2렌즈군에서 보정하고 남은 잔량의 구면수차를 보정할 수 있다. 또한, 제3렌즈군은 광축에 대해 수직한 방향으로 움직여 손떨림 보정을 할 수 있다. 또한, 제3렌즈군은 정의 굴절력을 가진 비구면 렌즈를 이용하여 수차를 제어하고 페츠발합 보정을 할 수 있다.
제3렌즈군이 손떨림 보정을 위하여 시프트(SHIFT)시, 화상이 양호하고 구면 수차 및 페츠발 합 (Petzval sum)이 양호하게 보정될 필요가 있다. 즉, 구면수차 및 손떨림 보정 렌즈군을 이동시 화면 중심부에서 발생되는 편심 코마수차를 억제할 필요가 있다. 또한, 페츠발 합을 보정함으로써 손떨림 보정군인 제3렌즈군을 움직일 때 화면 주변부에 발생되는 상면 만곡을 억제할 수 있다.　
또한, 제3렌즈군이 조리개와 함께 움직이므로, 손떨림 보정을 위한 기구적 구성을 단순화 할 수 있고, 경통의 수납 사이즈도 작게 할 수 있다. 제3렌즈군의 물체측에 조리개와 셔터를 배치하고, 조리개와 셔터를 제3렌즈군과 동일한 궤적으로 움직이게 함으로써 전자 제어와 기구적 구성을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.
상기 제4렌즈군(G4)은 물체 거리 변화에 따른 포커싱을 수행할 수 있다. 상기 제4렌즈군(G4)이 물체측으로 볼록한 매니스커스 렌즈를 포함할 수 있다. 물체측으로 볼록한 매니스커스 형상을 가짐으로써 상면 만곡을 용이하게 보정할 수 있고, 포커싱을 수행시 물체거리에 따른 수차 변화가 적다.
　상기 제4렌즈군(G4)은 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 그럼으로써 수차를 용이하게 보정할 수 있고, 상면 광선입사각을 용이하게 제어할 수 있다.
카메라 렌즈 시스템에서 소형화 및 재료비 절감을 위해서는 렌즈의 구동이 단순해야 한다. 물체거리에 따른 상면이동을 보상하는 포커싱시, 상면에 가장 가까운 제4렌즈군을 움직여 포커싱을 수행함으로써, 상면 보상에 따른 수차 변화가 적고, 제4렌즈군을 이동시키기 위한 기구도 단순화할 수 있어, 소형화 및 재료비 절감에 도움이 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 나오는 비구면의 정의를 나타내면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 형상은 광축 방향을 x축으로 하고, 광축 방향에 대해 수직한 방향을 y축으로 할 때, 광선의 진행 방향을 정으로 하여 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리를, K는 코닉 상수(conic constant)를, A, B, C, D는 비구면 계수를, c는 렌즈의 정점에 있어서의 곡률 반경의 역수(1/R)를 각각 나타낸다.
Figure pat00001
<식 5>
본 발명에서는 구체적으로 다음과 같이 다양한 설계에 따른 실시예를 통해 줌 렌즈의 소형화와 광각화를 구현할 수 있다.
이하, f는 줌 렌즈의 초점거리를, Fno는 F 넘버를, 2ω는 화각을, R은 곡률 반경을, Dn은 렌즈의 중심 두께 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을, Nd는 굴절률을, Vd는 아베수를 각각 나타낸다. 또한, ST는 조리개를 나타내며, D1, D2, D3,D4,D5,D6은 가변 거리를 나타내며, *는 비구면을 나타낸다. 각 실시예에서 거리 단위는 mm이다. 미설명 부호 P는 필터 또는 커버글라스를 나타낼 수 있다. 필터는 예를 들어, Lowpass Filter, IR-Cut Filter 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 필터 없이 촬상 렌즈를 구성하는 것도 가능하다. 각 실시예에서 렌즈면 번호(i)는 물체측(O)으로부터 상측(I)으로 순차적으로 일렬로 부쳐진다.
<제1 실시예>
도 1은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단, 중간단, 망원단을 각각 도시한 것이며, 다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다
f ; 10.20　~ 19.54　~ 29.08　　　　Fno ; 1.21　~ 1.81　~ 2.52　　2ω　; 76.20　~ 44.53　~ 30.76
　렌즈면 곡률반경 두께 굴절율(Nd) 아베수(Vd)
1* -58.384 1.20 1.773 49.62
2* 14.867 4.43 　 　
3 -49.440 1.20 1.437 95.10
4 76.488 0.10 　 　
5 40.035 2.21 1.946 17.98
6 391.262 D1 　 　
7* 30.920 2.27 1.775 49.13
8* 84.769 0.10 　 　
9 26.342 2.03 1.773 49.62
10 48.119 0.10 　 　
11 17.747 3.15 1.773 49.62
12 49.471 1.20 2.003 19.32
13 18.425 D2 　 　
ST INFINITY 2.00 　 　
15* 16.557 4.31 1.862 37.59
16* -32.873 0.30 　 　
17 -426.609 1.58 1.872 22.51
18 15.832 D3 　 　
19* 22.740 3.33 1.773 49.62
20* 539.406 D4 　 　
21 INFINITY 1.00 1.517 64.20
22 INFINITY D5 　 　
23 INFINITY D6 　 　
　　　　　　
다음은 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 K A B C D
1 0.000000 -1.160154E-05 2.673509E-07 -1.529224E-09 3.461526E-12
2 -1.000000 -3.484520E-05 3.201993E-07 -9.280827E-10 7.831004E-13
7 0.000000 -3.012654E-05 -1.162708E-07 9.187050E-10 0.000000E+00
8 0.000000 -1.757752E-05 -1.150191E-07 1.103233E-09 0.000000E+00
15 0.000000 -4.458744E-05 -1.505571E-07 -4.836811E-10 0.000000E+00
16 0.000000 4.001041E-05 -2.656870E-07 7.197442E-10 0.000000E+00
19 -1.000000 2.646640E-05 6.238640E-08 -1.731331E-09 0.000000E+00
20 0.000000 5.120252E-05 -3.434460E-07 -4.119938E-10 0.000000E+00
다음은 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
가변거리　 광각단 중간단 망원단
D1 14.91 2.91 0.50
D2 8.26 3.97 3.75
D3 7.13 20.78 36.63
D4 5.17 6.73 3.86
D5 2.00 2.00 2.00
D6 0.00 0.02 0.00
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다.
<제2 실시예>
도 3은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며, 다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f ; 10.28　~ 19.68　~ 29.28　　　　Fno ; 1.62　~ 2.42　~ 3.33　　　　　2ω　; 75.78　~ 44.24　~ 30.56
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(Nd) 아베수(Vd)
1* 31.688 1.20 1.805 40.90
2* 11.596 7.80 　 　
3 -17.642 0.95 1.618 63.40
4 375.612 0.10 　 　
5 48.703 1.86 2.104 17.02
6 566.784 D1 　 　
7* 28.388 2.20 1.801 44.79
8* 94.870 0.10 　 　
9 30.438 2.23 1.699 53.62
10 475.041 0.10 　 　
11 17.670 3.15 1.733 51.60
12 -249.728 0.95 1.776 25.00
13 13.804 D2 　 　
ST INFINITY 2.00 　 　
15* 18.380 3.18 1.772 1.48
16* -21.762 0.20 　 　
17 -102.544 0.95 1.895 31.46
18 23.796 D3 　 　
19* 56.532 3.15 1.497 81.61
20* 695.791 D4 　 　
21 INFINITY 1.00 1.517 64.20
22 INFINITY D5 　 　
23 INFINITY D6 　 　
다음은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 K A B C D
1 0.000000 -4.537574E-05 2.902638E-07 -4.132924E-10 -1.578666E-12
2 -1.000000 7.133502E-06 3.822357E-07 1.330605E-09 8.846967E-12
7 0.000000 -2.819543E-05 -1.588834E-07 1.044827E-09 0.000000E+00
8 0.000000 -1.375702E-05 -1.370657E-07 1.347154E-09 0.000000E+00
15 0.000000 -4.884591E-05 -2.232370E-07 -2.302893E-10 0.000000E+00
16 0.000000 4.924158E-05 -3.655246E-07 8.628642E-10 0.000000E+00
19 -1.000000 3.302662E-05 1.930610E-07 1.297914E-09 0.000000E+00
20 0.000000 9.649233E-05 -1.042727E-07 5.409849E-09 0.000000E+00
다음은 제2 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 16.99 4.88 0.50
D2 5.21 4.79 3.75
D3 7.13 21.13 31.94
D4 5.54 3.22 3.86
D5 1.00 1.00 1.00
D6 0.00 -0.02 0.02
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<제3 실시예>
도 5는 제3 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f ; 10.28　~ 19.69　~ 29.28　　　　Fno ; 1.80　~ 2.93　~ 4.07　　　　　2ω　; 75.76　~ 44.23　~ 30.56
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(Nd) 아베수(Vd)
1* 22.943 1.20 1.805 40.90
2* 9.019 6.20 　 　
3 -10.983 0.80 1.497 81.61
4 64.918 0.27 　 　
5 31.941 1.83 2.003 19.32
6 243.757 D1 　 　
7* 38.010 1.01 1.829 22.93
8* 23.137 0.10 　 　
9 16.385 2.98 1.771 49.71
10 -110.993 0.10 　 　
11 19.879 3.04 1.773 49.62
12 -36.435 1.15 1.985 22.01
13 176.741 D2 　 　
ST INFINITY 2.00 　 　
15* -1533.443 2.07 1.794 38.04
16* -14.470 0.30 　 　
17 -13.805 0.90 1.910 26.89
18 -59.594 D3 　 　
19* 33.579 2.03 1.690 53.00
20* 300.000 D4 　 　
21 INFINITY 1.00 1.517 64.20
22 INFINITY D5 　 　
23 INFINITY D6 　 　
다음은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 K A B C D
1 0.000000 -1.021885E-04 7.337999E-08 8.970602E-09 -4.652176E-11
2 -1.000000 -1.959686E-05 1.760748E-07 3.871842E-09 2.025204E-10
7 0.000000 -4.333477E-05 -5.038297E-07 8.034290E-09 0.000000E+00
8 0.000000 -1.654936E-05 -4.078503E-07 8.994142E-09 0.000000E+00
15 0.000000 -1.490180E-04 -1.123952E-06 -8.657441E-09 0.000000E+00
16 0.000000 -2.647187E-05 -5.083423E-07 6.419597E-09 0.000000E+00
19 -1.000000 2.666355E-04 -2.166391E-06 1.527261E-08 0.000000E+00
20 0.000000 3.892131E-04 -3.615831E-06 2.019345E-08 0.000000E+00
다음은 제3 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 9.57 3.00 0.50
D2 4.51 4.15 3.75
D3 4.51 4.15 3.75
D4 7.13 22.25 36.23
D5 1.00 1.00 1.00
D6 0.00 0.01 0.02
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<제4 실시예>
도 7은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제4 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f ; 10.26　~ 19.86　~ 29.27　　　　Fno ; 1.60　~ 2.38　~ 3.28　　　　　2ω　; 75.84　~ 43.86　~ 30.57
렌즈면　 곡률반경 두께 굴절율(Nd) 아베수(Vd)
1* 27.823 1.20 1.805 40.90
2* 12.079 6.98 　 　
3 -15.562 1.00 1.497 81.61
4 60.859 0.10 　 　
5 31.602 1.97 2.003 19.32
6 92.687 D1 　 　
7* 15.172 2.50 1.690 53.00
8* 26.081 0.10 　 　
9 18.190 1.94 1.730 51.78
10 14.026 0.10 　 　
11 11.573 3.56 1.729 54.67
12 59.145 1.00 80.518 25.46
13 11.026 D2 　 　
ST INFINITY 2.00 　 　
15* 11.772 4.37 1.774 47.17
16* -22.319 0.30 　 　
17 99.584 1.66 80.543 27.22
18 13.048 D3 　 　
19* 35.490 1.91 1.690 53.00
20* 300.000 D4 　 　
21 INFINITY 1.00 1.517 64.20
22 INFINITY D5 　 　
23 INFINITY D6 　 　
다음은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 K A B C D
1 0.000000 1.941024E-05 1.078908E-07 1.859236E-10 -1.479016E-12
2 -1.000000 7.794219E-05 6.632887E-07 -3.464522E-09 7.535220E-11
7 0.000000 -4.584480E-05 4.568402E-07 4.143129E-09 0.000000E+00
8 0.000000 -2.461175E-05 8.622548E-07 6.005077E-09 0.000000E+00
15 0.000000 -1.296014E-04 -1.886323E-07 6.762490E-10 0.000000E+00
16 0.000000 6.012103E-05 -2.428290E-07 3.686154E-09 0.000000E+00
19 -1.000000 1.465147E-06 3.400652E-06 -3.275539E-08 0.000000E+00
20 0.000000 1.873827E-05 4.341826E-06 -4.243940E-08 0.000000E+00
다음은 제4 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 17.55 5.40 0.50
D2 2.34 3.20 3.75
D3 8.86 23.29 35.44
D4 5.55 3.64 3.86
D5 1.00 1.00 1.00
D6 0.00 0.01 0.02
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 렌즈의 광각단과 망원단에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.
<제5 실시예>
도 9는 제5 실시예에 따른 줌 렌즈를 도시한 것이며 다음은 제5 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.
f ; 10.65　~ 20.4　~ 30.35　　　　Fno ; 1.47　~ 2.55　~ 3.49　　　　　2ω　; 73.90　~ 44.47　~ 29.57
　렌즈면 곡률반경 두께 굴절율(Nd) 아베수(Vd)
1* 135.108 1.10 1.805 40.90
2* 11.920 6.16 　 　
3 -21.300 0.80 1.593 68.62
4 -55.705 0.10 　 　
5 42.560 2.12 2.104 17.20
6 243.369 D1 　 　
7* 25.486 2.75 1.690 53.00
8* 62.982 0.10 　 　
9 19.691 3.35 1.911 35.25
10 450.306 0.47 　 　
11 17.386 4.30 1.729 54.67
12 -163.653 0.82 1.923 20.88
13 9.593 D2 　 　
ST INFINITY 1.80 　 　
15* 22.520 2.17 1.771 47.10
16* 303.685 D3 　 　
17 21.908 2.48 1.719 52.39
18 84.428 D4 　 　
19 INFINITY 0.50 1.517 64.20
20 INFINITY 0.50 　 　
21 INFINITY 0.50 1.517 64.20
22 INFINITY D5 　 　
23 INFINITY D6 　 　
다음은 제5 실시예에 따른 줌 렌즈의 비구면 계수에 대한 데이터이다.
렌즈면 K A B C D
1 0.000000 -1.983463E-05 6.153344E-08 -1.693740E-10 2.441991E-13
2 -1.000000 1.190639E-05 1.269381E-09 4.512038E-11 -2.187866E-13
7 -0.219732 -3.096050E-05 -5.913782E-08 -1.809691E-09 0.000000E+00
8 24.999521 -2.153684E-05 -1.034511E-07 -1.989367E-09 0.000000E+00
15 0.000000 7.964711E-05 5.682117E-07 1.603637E-08 0.000000E+00
16 0.000000 9.895032E-05 5.754636E-07 2.168339E-08 0.000000E+00
다음은 제5 실시예에 따른 줌 렌즈의 주밍시 가변 거리에 대한 데이터이다.
가변거리 광각단 중간단 망원단
D1 18.07 5.03 0.80
D2 6.38 4.22 3.50
D3 7.00 21.82 35.81
D4 5.29 4.93 4.21
D5 1.50 1.50 1.50
D6 0.00 0.01 0.01
다음은, 상기 제1 내지 제5 실시예가 각각 상기 식 1 내지 5를 만족시킴을 보인 것이다.
식 제1실시예 제2실시예 제3실시예 제4실시예 제5실시예
1 0.3 ≤ wFno * fw / f2 ≤ 1.25 0.404 0.626 1.234 0.300 0.630
2 60　≤ 1Vd　≤　100 95.100 63.390 81.605 81.605 68.624
3 1.7 ≤ f3 / fw ≤ 21.5 3.308 2.870 21.480 1.700 2.938
4 2.9 ≤ f4 / fw ≤ 12 2.989 12.000 5.296 5.639 3.784
5 1.9 ≤ 1Nd 1.946 2.104 2.003 2.003 2.104
　본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 소형이고 밝은 렌즈를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈는 CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용하는 디지털 스틸 카메라, 일안리플렉스 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 단말기 등의 촬영 장치에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 줌 렌즈(100)를 구비한 촬영 장치(110)를 도시한 것이다. 상기 줌 렌즈(100)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 실시예들이 적용될 수 있다. 상기 촬영 장치(110)는 줌 렌즈(100)와, 상기 줌 렌즈(100)에 의해 집속된 광을 전기적 영상 신호로 변환하는 이미징 소자(112)를 포함한다. 상기 촬영 장치(110)는 상기 이미징 소자(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록되는 기록 수단(113)과, 피사체 상을 관찰하기 위한 뷰 파인더(finder)(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 피사체 상이 표시되는 표시부(115)가 구비될 수 있다. 여기서는, 뷰 파인더(114)와 표시부(115)가 따로 구비된 예를 보여주었으나 뷰 파인더가 따로 없이 표시부만 구비될 수 있다. 도 11에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 디지털 카메라, 스마트폰용 카메라 등 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 줌렌즈를 디지털 카메라, 모바일용 카메라 등의 촬영 장치에 적용함으로써 소형이면서 저가이고 밝은 줌 렌즈를 포함하는 촬영 장치를 제공할 수 있다.
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.
G1...제1 렌즈군, G2...제2 렌즈군,
G3...제3 렌즈군, G4...제4렌즈군
D1,D2,D3,D4,D5...가변 거리

Claims (21)

  1. 물체측으로부터 상측으로 순서대로 배열된 것으로,
    부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군, 정의 굴절력을 가지는 제 4렌즈군을　포함하며,
    광각단에서 망원단으로 주밍시에 제1렌즈군과 제2렌즈군의 간격은 감소하고, 제2렌즈군과 제3렌즈군의 간격은 감소하며, 제3렌즈군과 제4렌즈군의 간격은 증가하며,　제2렌즈군은 물체측으로부터 순서대로 배열된 정렌즈, 정렌즈, 정렌즈, 부렌즈를 포함하고, 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    0.3 ≤ wFno * fw / f2 ≤ 1.25
    여기서, f2는 제2렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를, wFno는 광각단에서의 F넘버를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈군은 적어도 하나의 부렌즈를 포함하고, 상기 적어도 하나의 부렌즈 중 적어도 하나는 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    60　≤ 1Vd　≤　100
    여기서, 1Vd는 제1렌즈군에 속하는 부렌즈 중 적어도 하나의　아베수를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 줌 렌즈는 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1.7 ≤ f3 / fw ≤ 21.5
    단, f3은 제3렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를 나타낸다.　
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4렌즈군이 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    2.9 ≤　f4 / fw ≤　12
    여기서, f4는 제4렌즈군의 초점거리를, fw는 광각단에서의 전체 초점거리를 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기　제1렌즈군이 정렌즈를 포함하고, 상기 정렌즈의 굴절률이 다음 식을 만족하는 줌 렌즈.
    <식>
    1.9 ≤ 1Nd
    여기서, 1Nd는 제1렌즈군의　정렌즈의 d-line　굴절율을 나타낸다.　
  6. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    　상기 제2렌즈군은 물체측을 향해 볼록한 매니스커스 형상의 비구면 렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  7. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2렌즈군은 접합렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  8. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기　제3렌즈군은 정의 굴절력을 가진 비구면 렌즈를 포함하는　줌 렌즈.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    　제3렌즈군은 손떨림 보정을 수행하는 줌 렌즈.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 조리개를 포함하는 줌 렌즈.
  11. 제10항에 있어서,
    주밍시 상기 제3렌즈군은 조리개와 함께 동일한 궤적을 그리며 움직이는 줌 렌즈.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    　상기 제1렌즈군은 제1부렌즈, 제2부렌즈, 및 정렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1렌즈군의 제1부렌즈가 비구면 렌즈인 줌 렌즈.
  14. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 부렌즈와 정렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  15. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3렌즈군은 한 매의 정렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  16. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 정의 굴절력을 갖는 비구면 렌즈를 포함하는　줌 렌즈.
  17. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군이 물체측으로 볼록한 매니스커스 렌즈를 포함하는 줌 렌즈.
  18. 제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4렌즈군은 포커싱을 수행하는 줌 렌즈.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 줌 렌즈; 및
    상기 줌 렌즈에 의해 결상된 상을 수광하는 이미징 소자;를 포함하는 촬영 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    　상기 제2렌즈군은 물체측을 향해 볼록한 매니스커스 형상의 비구면 렌즈를 포함하는 촬영 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    　제3렌즈군은 손떨림 보정을 수행하는 촬영 장치.
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