KR20160029591A

KR20160029591A - 이너 포커스식 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치

Info

Publication number: KR20160029591A
Application number: KR1020140119365A
Authority: KR
Inventors: 수지 요네야마
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-03-15
Also published as: US20160070116A1; WO2016036210A1; EP2993507A1; CN105403983A

Abstract

이너 포커스식 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치가 개시된다.
개시된 망원 렌즈계는, 물체측에서 상측으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군; 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;을 포함하고, 상기 제2렌즈군을 광축을 따라 움직여 포커싱을 실시한다.

Description

이너 포커스식 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치{Telephoto lens system having inner focusing method and photographing apparatus}

예시적인 실시예는 이너 포커스식 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치에 관한 것으로, 상세하게는 포커스 렌즈군을 경량화한 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치에 관한 것이다.

CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등과 같은 고체 촬상 소자를 가진 디지털 카메라(digital camera)나 비디오 카메라(video camera)가 널리 보급되고 있다. 특히, 렌즈 교환식 카메라의 수요가 늘고 있다.

그리고, 카메라에 대한 수요가 증가하면서 망원 렌즈나 광각 렌즈와 같은 단초점 렌즈(single focus lens)에 대한 수요도 증가하고 있으며, 이러한 단초점 렌즈들의 구경이 커지고 있다.

또한, 스틸 카메라나 비디오 카메라에서도 포커스 렌즈군을 모터로 구동하여 자동적으로 핀트를 맞추는 이른바 오토 포커스 렌즈가 많이 보급되고 있다. 예를 들어, CCD나 CMOS촬상소자를 사용한 디지털 카메라에서는 촬상 소자에서 보낸 콘트라스트 신호에 기초한 콘트라스트 최대 위치를 포커스 위치로 오토포커스 제어를 실시하는 콘트라스트 오토 포커스 방식이 많이 사용된다. 이 방식에서는 콘트라스트 최대 위치를 확인한 후, 포커스 렌즈군을 되돌려서 최종적으로 포커싱한다. 콘트라스트 오토 포커스 방식에서는 포커스 렌즈군이 전후로 빠르게 정확한 거리를 움직여야만 하기 때문에 빛을 투사하여 그 반사광으로 거리를 측정하는 액티브 방식이나, 렌즈의 입사동(entrance pupil)과 다른 부분을 통과한 빛의 위상차를 구하는 위상차 검출 방식 보다 포커스 렌즈군을 더욱 경량화할 필요가 있다. 하지만, 망원 렌즈계에서 대구경화와, 포커스 렌즈군의 경량화가 같이 만족되기 어렵다.

예시적인 실시예는 대구경을 가지고, 경량화된 포커스 렌즈군을 가지는 이너포커스식 망원 렌즈계를 제공한다.

예시적인 실시예는 대구경을 가지고, 경량화된 포커스 렌즈군을 가지는 이너포커스식 망원 렌즈계를 포함하는 촬영 장치를 제공한다.

예시적인 실시예에 따른 이너 포커스식 망원 렌즈계는, 물체측에서 상측으로 순서대로 배열된 것으로,

정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;

부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및

정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;을 포함하고,

상기 제2렌즈군을 광축을 따라 움직여 포커싱을 실시하고,

상기 제1렌즈군은 물체측에서부터 순서대로 제1정렌즈, 제2정렌즈, 제3부렌즈, 물체측을 향해 볼록한 매니스커스형의 제4부렌즈, 제5정렌즈를 포함하며, 제 2렌즈군은 물체측에서부터 순서대로 제6정렌즈와 제7부렌즈의 접합 렌즈를 포함하고, 제 3렌즈군은 물체측에 조리개를 가지며, 상기 조리개의 상측의 일부 렌즈를 광축에 대해 거의 직각방향으로 움직여 손 떨림을 방지하는 손떨림 방지군을 포함할 수 있다.　

상기 손 떨림 방지군은 부의 굴절력을 가지며, 물체측에서부터 순서대로 제8정렌즈와 제9부렌즈로 이루어진 접합렌즈와, 제10부렌즈를 포함할 수 있다.

상기 이너 포커스식 망원 렌즈계는 다음 식을 만족할 수 있다.

<식>

1.2<β2<3.5

여기서, β2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우 제2렌즈군의 배율을 나타낸다.

<식>

1.60<f/f1<2.70　　　　　　　　

여기서, f는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우 망원 렌즈계의 초점 거리를, f1은 무한 물체 거리에서 제1렌즈군의 초점 거리를 나타낸다.　

<식>

0.035<d1-2/f<0.100　　　　　　

여기서, d1-2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 공기 간격을 나타낸다.

<식>

n2n>1.85

여기서, n2n는 제2렌즈군의 제7부렌즈의 d-Line에서의 굴절률을 나타낸다.

상기 제2정렌즈가 90 이상의 아베수를 가질 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 촬영 장치는, 망원 렌즈계 및 상기 망원 렌즈계에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 소자를 포함하고, 상기 망원 렌즈계는 물체측에서 상측으로 순서대로 배열된 것으로,

정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;

부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및

정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;을 포함하고,

상기 제2렌즈군을 광축을 따라 움직여 포커싱을 실시하고,

예시적인 실시예에 따른 망원 렌즈계는 오토 포커스에 의해 고품질의 사진을 촬영할 수 있다. 망원 렌즈계의 포커스 렌즈군이 경량화되어 빠르게 포커싱을 수행할 수 있고, 포커스 렌즈군을 움직이는 포커싱 구동부를 소형화할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 망원 렌즈계는 오토 포커싱을 수행함과 아울러 밝은 렌즈계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 망원 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 망원 렌즈계를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 종수차도를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 나타낸 것이다.

이하, 예시적인 실시예에 따른 이너 포커스식 망원 렌즈계 및 이를 포함한 촬영 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예 들로부터 다양한 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망원 렌즈계(100)를 도시한 것이다.

망원 렌즈계(100)는 물체측(object side)(O)에서 상측(image side)(I)으로 순서대로 배열된 것으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 및 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다.

상기 제2렌즈군(G2)을 광축을 따라 움직여 포커싱을 실시할 수 있다. 이와 같이 망원 렌즈계(100)는 망원 렌즈계 내부에 있는 렌즈를 움직여 포커싱을 실시하는 이너 포커스식 망원 렌즈계이다.

상기 제1렌즈군(G1)은 물체측(O)에서부터 순서대로 제1정렌즈(1), 제2정렌즈(2), 제3부렌즈(3), 제4부렌즈(4), 제5정렌즈(5)를 포함할 수 있다. 상기 제1정렌즈(1)는 예를 들어, 양볼록 렌즈 또는 물체측(O)을 향해 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제2정렌즈(2)는 예를 들어, 양볼록 렌즈 또는 물체측(O)을 향해 볼록한 메니스커스 렌즈일 수 있다. 상기 제3부렌즈(3)는 예를 들어, 양오목 렌즈일 수 있다. 상기 제4부렌즈(4)는 예를 들어, 물체측(O)을 향해 볼록한 매니스커스형 렌즈일 수 있다. 상기 제5정렌즈(5)는 예를 들어, 물체측(O)을 향해 볼록한 메니스커스형 렌즈일 수 있다. 상기 제4부렌즈(4)와 제5정렌즈(5)는 예를 들어 접합되어 있을 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 제4부렌즈(4)와 제5렌즈(5)가 이격되는 것도 가능하다.

전장이 초점거리보다 짧아지는 망원 렌즈계에 있어서, 후군(제2렌즈군과 제3렌즈군)의 부의 굴절력에 의해 초점 거리나 수차가 확대되기 때문에, 제1렌즈군(G1)은 색수차나 구면수차 등을 보정해 둘 필요가 있다. 예를 들어, 대략 F2.8을 가지는 비교적 밝은 대구경 망원렌즈에 있어서는 구면수차, 코마수차를 충분히 보정할 필요가 있다. 이를 위해, 제1렌즈군(G1)의 가장 물체측에 정렌즈를 2매 배치하여 구면수차 발생을 적게 하고, 다음 부렌즈로 구면수차, 색수차를 보정할 수 있다. 또한, 제1렌즈군(G1)의 제2정렌즈(2)는 90 이상의 아베수를 가지는 이상 분산성을 가지는 재료를 채용하여 색수차를 억제할 수 있다. 상기 제1정렌즈(1), 제2정렌즈(2) 및 제3부렌즈(3)에 의해 수렴되는 광속을, 물체측이 볼록한 메니스커스 형상의 제4 부렌즈(4)의 볼록면에서 받음으로써 입사 각도를 작게 해 수차 발생을 적게 할 수 있다. 또한, 상기 제4부렌즈(4)와 제5정렌즈(5)가 협력하여 수차 보정을 실시한다. 상기 제5 정렌즈(5)도 90 이상의 아베수를 가지는 이상 분산성을 가지는 재료를 채용할 수 있다.

　제1렌즈군의 구성에 의해 대구경 망원 렌즈계에서 수차를 충분히 보정할 수 있다.

상기 제 2렌즈군(G2)은 물체측(O)에서부터 순서대로 제6정렌즈(6)와 제7부렌즈(7)를 포함할 수 있다. 상기 제6정렌즈(6)와 제7부렌즈(7)는 접합 렌즈(cemented lens)일 수 있다.

본 실시예에서는 모터로 렌즈를 구동하여 자동적으로 포커스를 맞추는 오토 포커스가 채용될 수 있다. 제2렌즈군(G2)이 오토 포커스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 콘트라스트 오토 포커스 방식에서는 포커스 렌즈군을 빠르게 반전 동작시키기 위해, 포커스 렌즈군을 경량화하는 것이 좋다.

예시적인 실시예에서는 제2렌즈군을 정, 부의 접합 렌즈를 포함하여 경량화하고 있다. 망원 렌즈계에서는 전체 색 수차의 보정이 중요하지만, 망원 렌즈 계의 안에서 움직이는 포커스 렌즈군에서도 전체의 색수차가 변화되지 않도록 색 수차 보정을 해야 한다.

상기 제 3렌즈군(G3)은 물체측(O)에 조리개(ST)를 가지며, 상기 조리개(ST)의 상측(I)의 일부 렌즈를 광축에 대해 거의 직각방향으로 움직여 손 떨림을 방지하는 손떨림 방지군(G3-1)을 포함할 수 있다. 손떨림 방지군(G3-1)은 제3렌즈군(G3)의 가장 물체측(O)에 있는 일부 렌즈, 예를 들어, 세 매의 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 손떨림 방지군(G3-1)은 부의 굴절력을 가질 수 있다. 손떨림 방지군(G3-1)은 예를 들어, 물체측(O)에서부터 순서대로 제8정렌즈(8), 제9부렌즈(9), 제10부렌즈(10)를 포함할 수 있다. 상기 제8정렌즈(8)와 제[8]9부렌즈(9)가 접합 렌즈일 수 있다.

상기 조리개(ST)는 조리개 기구 전체의 크기를 작게 하기 위해 구경이 작은 것이 좋다. 따라서, 구경이 상대적으로 큰 제1렌즈군(G1)보다 구경이 상대적으로 작은 상측(I)의 렌즈군에 배치하는 것이 좋다. 조리개를 제2렌즈군(G2)에 배치하면 포커스 시에 조리개도 함께 움직여야 하기 때문에, 움직이는 부분이 무거워져 경량화에 반할 수 있다. 따라서, 조리개(ST)는 포커스 시에 고정되어 있는 제3렌즈군(G3)에 배치하는 것이 좋다.

상기 조리개(ST)의 바로 상측(I)에 있는 일부 렌즈를 움직여 손떨림 방지를 할 때, 손떨림 방지군(G3-1)을 경량화할 수 있다. 예를 들어, 제 3렌즈군(G3)의 조리개 주변에 있는 렌즈는 상대적으로 구경이 작기 때문에, 손떨림 방지군(G3-1)을 조리개 다음에 배치함으로써 손떨림 방지군(G3-1)의 구경을 작게 하고, 경령화할 수 있다.

또한, 망원 렌즈계에서는 정의 굴절력을 가지는 1렌즈군 이후의 제2 및 제3 렌즈군은 전체적으로 부의 굴절력을 가질 수 있다. 따라서, 손떨림 방지를 위해 어느 정도의 굴절력을 가져야 하는 손떨림 방지군이 부의 굴절력을 가지는 것이 수차 보정에 유리할 수 있다. 만약, 손떨림 방지군이 정의 굴절력을 가지면, 전체적으로 부의 굴절력을 가지기 위해 부의 굴절력을 보다 강하게 하는 것이 필요하게 되고, 이에 따라 정의 렌즈군의 수차와 부의 렌즈군의 수차가 서로 부정적으로 영향을 받게 되어 민감도가 높아지기 쉽고, 렌즈 매수도 증가될 수 있다. 　　

　그리고, 손떨림 방지군이 제8정렌즈와 제9부렌즈의 접합렌즈와, 제10부렌즈를 포함하여 색 수차와 다른 여러 가지 수차를 적절하게 보정할 수 있다.

한편, 상기 제10부렌즈(10)의 상측(I)에 복수 개의 렌즈가 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 제11정렌즈(11) 및 제12부렌즈(12)가 구비될 수 있다. 상기 제11정렌즈(11)와 제12부렌즈(12)는 접합 렌즈일 수 있다. 상기 제12부렌즈(12)의 상측(I)에는 적어도 하나의 렌즈가 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 4에 도시된 실시예에서는 제12부렌즈(12)의 상측(I)에 제13렌즈(13) 및 제14렌즈(14)가 구비된 예를 도시하였다. 예를 들어, 제13렌즈(13)는 정렌즈일 수 있고, 제14렌즈는 부렌즈일 수 있다. 도 7에서는, 제12부렌즈(12)의 상측에 제13렌즈(13)가 구비된 예를 도시하였다.

망원 렌즈계(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.

1.2<β2<3.5　　　　　　　　　<식 1>

여기서, β2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 제2렌즈군의 배율을 나타낸다. 배율은 결상 배율(imaging magnification)을 나타낸다.

β2가 식 1의 하한을 넘어 배율이 작아지면 포커스 감도가 낮아져 포커스 시의 이동량이 커지고, 그럼으로써 렌즈계 전장의 대형화를 초래하거나 지근 거리에서의 수차 변화가 커질 수 있다. β2가 식 1의 상한을 넘어 배율이 높아지면 포커스 감도가 높아져 포커스 시의 이동량을 줄일 수 있지만 제2렌즈군의 굴절력도 강해져 제2렌즈군의 접합 렌즈만으로 수차를 보정하는 것이 어려워질 수 있다.

망원 렌즈계(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.

1.60<f/f1<2.70　　　　　　　　　　　　<식 2>

여기서, f는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 망원 렌즈계의 초점 거리를, f1은 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 제1렌즈군의 초점 거리를 나타낸다.　

식 2는 제1렌즈군의 굴절력을 한정하는 것으로, f/f1이 식 2의 상한을 넘어 제1렌즈군의 굴절력이 강해지면 제1렌즈군에서의 색수차나 구면 수차를 적절히 보정하기 어려워질 수 있다. 또한, 식 1과 함께, 제1렌즈군에서 수렴하는 광속 내에서 제2렌즈군이 움직이고, 근거리 측으로 감에 따라 제2렌즈군에 대한 광의 입사 높이가 낮아지기 때문에 근거리 변화에 의해 발생하는 수차가 작아져 거리 변화를 억제하는 효과가 있다. f/f1이 식 2의 하한을 넘어 굴절력이 약해지면 수차 보정은 양호해지지만 렌즈계 전장의 대형화를 초래할 수 있다. 또한, 수렴이 약해지기 때문에 제2렌즈군에 대한 광의 입사 높이의 변화도 작아져 근거리 변화를 억제하는 효과가 작아져 근거리에서의 수차를 유지할 수 없게 된다. 　

망원 렌즈계(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.

0.035<d1-2/f<0.100　　　　　　　　　　<식 3>

여기서, d1-2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 공기 간격을 나타낸다.

(d1-2/f)이 식 3의 하한을 넘어 d1-2가 작아지면, 제2렌즈군(G2)이 구경이 큰 제1렌즈군에 가까워지기 때문에 제2렌즈군의 구경도 커져 제2렌즈군의 경량화를 달성하기 어려워질 수 있다. (d1-2/f)이 식 3의 상한을 넘어 커지면, 제2렌즈군(G2)의 구경을 작게 할 수 있어 경량화에는 유리하지만 제2렌즈군의 포커스 시의 이동 공간을 확보할 수 없게 된다.

망원 렌즈계(100)는 다음 식을 만족할 수 있다.

n2n>1.85　　　　　　　　　　　<식 4>

　(n2n)이 식 4의 하한보다 작으면, 포커스 렌즈군인 제2렌즈군의 거리 변화가 억제되기 때문에, 제2렌즈군의 수차를 작게 할 필요가 있는데, 경량화를 위해 렌즈 매수를 2장으로 했기 때문에 수차 보정의 자유도가 적다. 식 4처럼 제7부렌즈에 고굴절률 소재를 선택하여 색수차의 보정과 동시에 구면 수차를 보정할 수 있다. 또한, 식 4를 만족할 때, 페츠발 합(Petzval sum)을 유지하는 효과도 높다.

　이상 설명한 바와 같이, 예시적인 실시예에 따른 망원 렌즈계는 포커스 렌즈군을 경량화하여 오토 포커스를 수행하고, 비교적 대구경인 망원 렌즈계를 구현할 수 있다.

이하 실시예에서는 다양한 설계를 통해 망원 렌즈계를 구현할 수 있다. 이하에서, EFL은 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 전체 초점거리로서, mm 단위를 사용하며, FNO는 F 넘버를 나타내고, BFL은 후초점 거리로서, mm 단위를 사용하며, w는 반화각으로 degree의 단위를 사용한다. R을 곡률 반경을, TH는 렌즈 두께 또는 렌즈간 간격을, Nd는d-Line에서의 굴절률을, Vd는 아베수를 나타낸다. 각 실시예를 도시한 도면에서 가장 상측(I)에는 적어도 하나의 필터가 구비될 수 있다. 예를 들어, 필터는 제1필터(P1) 및 제2필터(P2)를 포함할 수 있다. 필터는 예를 들어, Lowpass Filter, IR-Cut Filter, 커버 글라스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 필터 없이 렌즈계를 구성하는 것도 가능하다. 도면에서 IMG는 상면을 나타낸다.

<제1 실시예>

도 1은 제1 실시예에 따른 망원 렌즈계(100)를 도시한 것이며, 다음은 제1 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다. 렌즈면 부호는 물체측(O)으로부터 상측(I) 방향으로 순차적으로 일렬로 부쳐지며, 도 1에서는 각 렌즈의 렌즈면 부호를 일부만을 나타내었으며, 다른 실시예의 도면에서도 이와 동일하다.

EFL= 　291.97, BFL= 0.98, FNO:2.88, w=4.18

렌즈면	R	TH	Nd	Vd
S1	207.797	10.730	1.48749	70.4
S2	-1331.507	0.300
S3	98.708	21.000	1.43875	94.9
S4	-262.808	0.100
S5	-288.092	3.500	1.78590	43.9
S6	5388.297	28.710
S7	84.103	3.000	1.74330	49.2
S8	46.358	0.207
S9	46.360	15.890	1.43875	94.9
S10	366.953	15.250
S11	490.634	6.000	1.80518	25.5
S12	-106.559	2.000	1.88300	40.8
S13	81.365	41.750
S14(ST)	Infinity	4.500
S15	-277.940	4.100	1.84666	23.8
S16	-56.241	1.800	1.60311	60.7
S17	148.641	3.700
S18	-158.269	1.800	1.80610	33.3
S19	123.928	3.400
20	209.019	6.730	1.80420	46.5
S21	-39.192	1.800	1.84666	23.8
S22	-116.747	12.750
S23	253.967	5.260	1.88100	40.1
S24	-89.594	1.110
S25	-84.359	1.500	1.51742	52.2
S26	1457.940	20.000
S27	Infinity	1.500	1.51680	64.2
S28	Infinity	60.300
S29	Infinity	2.000	1.51680	64.2
S30	Infinity

　다음은 지근 거리에서의 망원 렌즈계의 배율(MAG)과, 후초점 거리(BFL)를 나타낸 것이다.

MAG= 　0.174

BFL= 　0.98

　다음은 지근 거리에서의 포커싱시 제1렌즈군의 제5부렌즈와 제2렌즈군의 제6정렌즈 사이의 공기 간격(TH(10))과, 제2렌즈군의 제7부렌즈와 제3렌즈군의 조리개 사이의 공기 간격(TH(13))을 나타낸 것이다.

TH( 10)= 　　30.296

TH( 13)= 　　26.704

　다음은 제1실시예에서의 식 1, 식 2, 식 3, 식 4의 값을 나타낸 것이다.

식 1	β2=2.66
식 2	f/f1=291.97/142.39=2.05
식 3	d1-2/f=15.25/291.97＝0.052
식 4	n2n=1.88300

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체 거리에서의 구면수차(spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 상면만곡으로는 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 보여준다. 도 3은 제1실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제2 실시예>

도 4는 제2 실시예에 따른 망원 렌즈계(100)를 도시한 것이며, 다음은 제2 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

EFL= 　294.134, BFL=1.000, FNO =　2.88, w=　4.14

렌즈면	R	TH	Nd	Vd
S1	179.361	10.580	1.48749	70.4
S2	3714.762	2.690
S3	113.340	18.000	1.43875	94.9
S4	-395.115	3.200
S5	-393.652	3.500	1.78590	43.9
S6	1683.290	23.710
S7	95.418	3.500	1.74330	49.2
S8	52.215	0.110
S9	51.922	17.000	1.43875	94.9
S10	853.240	13.560
S11	330.306	5.000	1.80518	25.5
S12	-282.338	2.000	1.88300	40.8
S13	123.675	44.440
S14(ST)	Infinity	4.450
S15	-357.453	3.890	1.84666	23.8
S16	-69.384	1.800	1.60311	60.7
S17	259.561	3.700
S18	-210.705	1.800	1.80610	33.3
S19	119.159	7.260
S20	-291.779	5.000	1.80420	46.5
S21	-44.129	2.370	1.84666	23.8
S22	-114.716	31.330
S23	151.777	5.500	1.88100	40.1
S24	-121.039	8.040
S25	-83.975	1.800	1.51742	52.2
S26	1457.940	4.987
S27	Infinity	1.500	1.51680	64.2
S28	Infinity	47.952
S29	Infinity	2.000	1.51680	64.2
S30	Infinity	1.000

MAG= 　0.172

BFL= 　1.000

THI( 10)= 　　39.123

THI( 13)= 　　18.877

다음은 제2실시예에서의 식 1, 식 2, 식 3, 식 4의 값을 나타낸 것이다.

식 1	β2=1.63
식 2	f/f1=294.13/154.13=1.91
식 3	d1-2/f=13.560/294.13=0.046
식 4	n2n=1.88300

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체 거리에서의 구면수차(spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 6은 제2실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제3 실시예>

도 7은 제3 실시예에 따른 망원 렌즈계(100)를 도시한 것이며, 다음은 제3 실시예의 설계 데이터를 나타낸 것이다.

EFL= 　291.58, BFL=　　1.00, FNO=　2.88, w=　4.20

렌즈면	R	TH	Nd	Vd
S1	106.578	21.459	1.49700	81.6
S2	-418.488	0.202
S3	118.698	9.438	1.49700	81.6
S4	306.465	5.849
S5	-450.638	3.500	1.66680	33.1
S6	494.274	20.096
S7	92.928	3.000	1.71300	53.9
S8	42.550	16.935	1.49700	81.6
S9	336.926	15.274
S10	389.787	6.000	1.80518	25.5
S11	-106.904	2.000	1.88300	40.8
S12	74.366	41.727
S13(ST)	Infinity	4.828
S14	-172.014	4.029	1.84666	23.8
S15	-52.105	1.800	1.60311	60.7
S16	189.020	3.374
S17	-201.769	1.800	1.80610	33.3
S18	121.439	3.293
S19	172.089	6.844	1.88300	40.8
S20	-41.016	1.800	1.84666	23.8
S21	-176.612	13.990
S22	170.800	5.500	1.88300	40.8
S23	-650.062	2.357
S24	Infinity	2.000	1.51680	64.2
S25	Infinity	80.205
S26	Infinity	2.000	1.51680	64.2
S27	Infinity	1.000

MAG= 　0.175

BFL= 　　　1.00

다음은 지근 거리에서의 포커싱시 제1렌즈군의 제5부렌즈와 제2렌즈군의 제6정렌즈 사이의 공기 간격(THI(9))과, 제2렌즈군의 제7부렌즈와 제3렌즈군의 조리개 사이의 공기 간격(TH(12))을 나타낸 것이다.

THI( 　9)= 　　30.179

THI( 12)= 　　26.821

　다음은 제3실시예에서의 식 1, 식 2, 식 3, 식 4의 값을 나타낸 것이다.

식1	β2=2.88
식2	f/f1=291.58/143.16 =2.04
식3	d1-2/f=0.052
식4	n2n=1.88300

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 망원 렌즈계의 무한 물체 거리에서의 구면수차(spherical aberration), 상면만곡(astigmatic field curves), 왜곡수차(distortion)를 나타낸 것이다. 도 9는 제3실시예에 따른 망원 렌즈계의 지근 거리에서의 구면수차, 상면만곡, 왜곡수차를 나타낸 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 예시적인 실시예에 따른 망원 렌즈계는 스틸 카메라, 비디오카메라 등에 적합하게 적용될 수 있으며, 이너 포커스 방식을 채용할 수 있다. 그리고, 대략 F 2.8를 가지는 대구경의 망원 렌즈계이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 망원 렌즈계(100)를 구비한 촬영 장치를 도시한 것이다. 망원 렌즈계(100)는 앞서 실시예에 따라 설명한 망원 렌즈계를 포함할 수 있다. 그리고, 촬영 장치는 상기 망원 렌즈계(100)에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 소자(112)를 포함한다. 상기 촬영 장치는 상기 이미징 소자(112)로부터 광전 변환된 피사체 상에 대응되는 정보가 기록된 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 10에 도시된 촬영 장치는 일 예일 뿐이며 여기에 한정되는 것은 아니고 카메라 이외에 다양한 광학 기기에 적용 가능하다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 망원 렌즈계를 디지털 카메라 등의 촬영 장치에 적용함으로써 빠르게 오토 포커스를 할 수 있는 촬영 장치를 실현할 수 있다.

CCD나 CMOS와 같은 이미징 소자를 사용한 촬영 장치에 있어서, 이미징 소자로부터의 콘트라스트 신호에 기초해 콘트라스트 최대의 위치로 포커싱하는 콘트라스트 오토 포커싱 방식이 사용될 수 있다. 이러한 방식에서는 콘트라스트 최대위치를 통과해서 확인한 후, 다시 포커스 렌즈군을 되돌려서 포커싱을 하기 때문에 포커스 렌즈군이 신속하고 정확하게 움직여야 한다. 따라서, 콘트라스트 오토 포커싱 방식을 채용한 촬영 장치에서, 포커스 렌즈군을 경량화함으로써 신속하고 정확한 포커싱을 수행할 수 있다. 이 밖에도 본 발명의 실시예에 따른 촬영 장치에서는 액티브 방식이나 위상차 검출 방식 등을 오토 포커싱 방식으로 채용하는 것도 가능하다.

본 실시예에 따른 망원 렌즈계는 렌즈계 내부의 일부 렌즈를 움직여서 포커싱하는 이너 포커스(inner focus) 방식을 채택하여 소형화를 구현하고, 편리하게 휴대할 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-제1렌즈군, G2-제2렌즈군
G3-제3렌즈군, G3-1-손떨림 방지군

Claims

물체측에서 상측으로 순서대로 배열된 것으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군;
부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군; 및
정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군;을 포함하고,
상기 제2렌즈군을 광축을 따라 움직여 포커싱을 실시하고,
상기 제1렌즈군은 물체측에서부터 순서대로 제1정렌즈, 제2정렌즈, 제3부렌즈, 물체측을 향해 볼록한 매니스커스형의 제4부렌즈, 제5정렌즈를 포함하며, 제 2렌즈군은 물체측에서부터 순서대로 제6정렌즈와 제7부렌즈의 접합 렌즈를 포함하고, 제 3렌즈군은 물체측에 조리개를 가지며, 상기 조리개의 상측의 일부 렌즈를 광축에 대해 거의 직각방향으로 움직여 손 떨림을 방지하는 손떨림 방지군을 포함하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.　
제1항에 있어서,
상기 손 떨림 방지군은 부의 굴절력을 가지며, 물체측에서부터 순서대로 제8정렌즈와 제9부렌즈로 이루어진 접합렌즈와, 제10부렌즈를 포함하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
제1항에 있어서,
다음 식을 만족하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
<식>
1.2<β2<3.5
여기서, β2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 제2렌즈군의 배율을 나타낸다.
제1항에 있어서,
다음 식을 만족하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
<식>
1.60<f/f1<2.70　　　　　　　　
여기서, f는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 망원 렌즈계의 초점 거리를, f1은 무한 물체 거리에서 제1렌즈군의 초점 거리를 나타낸다.　
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
다음 식을 만족하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
<식>
0.035<d1-2/f<0.100　　　　　　
여기서, d1-2는 무한 물체 거리에 초점을 맞췄을 경우의 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이의 공기 간격을 나타낸다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
다음 식을 만족하는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
<식>
n2n>1.85
여기서, n2n는 제2렌즈군의 제7부렌즈의 d-Line에서의 굴절률을 나타낸다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2정렌즈가 90 이상의 아베수를 가지는 이너 포커스식 망원 렌즈계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 망원 렌즈계; 및
상기 망원 렌즈계에 의해 결상된 광을 수광하는 이미징 소자;를 포함하는 촬영 장치.