KR20210093752A

KR20210093752A - 광학계 및 그것을 갖는 촬상장치

Info

Publication number: KR20210093752A
Application number: KR1020210000640A
Authority: KR
Inventors: 슈이치 모기
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2021-07-28
Also published as: JP7401316B2; US20210223522A1; US20230080985A1; US11536934B2; US11940606B2; JP2021113905A

Abstract

광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛과, 양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 구비한다. 제1 렌즈 유닛은 포커싱 중에 부동이다. 포커싱 중에 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 제1 포커스 렌즈 유닛 및 제2 포커스 렌즈 유닛이 이동한다. 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 구비한다. 소정의 조건을 만족한다.

Description

광학계 및 그것을 갖는 촬상장치{OPTICAL SYSTEM AND IMAGING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은, 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 방송용 카메라, 은염 필름용 카메라, 감시 카메라 등에 적합한 광학계에 관한 것이다.

최근, 촬상장치에 사용하는 광학계는, 포커스 유닛의 렌즈 직경 전체의 소형화를 달성하는 동시에, 촬영 배율을 증대하면서도 최지근에서의 촬영시의 색수차와 상면 만곡 등을 양호하게 보정하는 것이 요구되고 있다. 이들 요구를 만족하는 광학계로서, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 포커스 렌즈 유닛과, 양의 굴절력을 갖는 포커스 렌즈 유닛을 갖는 광학계가 알려져 있다(일본국 특개("JP") 2017-211489호 공보 및 2018-132674호 공보 참조).

JP 2017-211489호 공보의 광학계는, 포커스 유닛을 경량화하고, 모든 촬영 거리에 있어서 높은 광학성능을 유지하면서 넓은 촬영 영역에서 포커싱을 행할 수 있다. 그렇지만, 음의 굴절력을 갖는 포커스 렌즈 유닛에 대한 양의 굴절력을 갖는 포커스 렌즈 유닛의 초점거리의 비가 적절히 설정되어 있지 않기 때문에, 포커싱 중의 화각 변화가 증대한다. 그 때문에, 동화상 촬영시에 있어서 포커싱하면서 촬영했을 때의 화각 변화를 억제하는 것이 곤란해진다.

JP 2018-132674호 공보의 광학계는, 포커싱 중에 수차 변동, 특히 색수차의 변동을 경감하고, 넓은 물체거리의 범위에 걸쳐 높은 광학성능을 갖는다. 그렇지만, 광학계의 소형화와 대구경화를 달성시에 양의 굴절력을 갖는 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 광학계의 백 포커스의 비가 적절히 설정되어 있지 않기 때문에, 포커싱에 있어서 수차 변동을 억제하는 것이 곤란해진다.

본 발명은, 포커스 유닛을 소형화하고, 넓은 물체거리의 범위에 걸쳐 색수차를 양호하게 보정가능한 광학계 및 그것을 갖는 촬상장치를 제공한다.

본 발명의 일면에 따른 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛과, 양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 구비한다. 제1 렌즈 유닛은 포커싱 중에 부동이다. 포커싱 중에 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 제1 포커스 렌즈 유닛 및 제2 포커스 렌즈 유닛이 이동한다. 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 구비한다. 이하의 조건식을 만족한다:

-0.78<ff2/ff1<-0.20

2.20<ff2/bf<12.00

이때, ff1은 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, ff2는 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, bf는 광학계의 백 포커스이다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 촬상 시스템은, 광학계와, 광학계에 의해 형성된 상을 수광하도록 구성된 이미지 센서를 구비한다. 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛과, 양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 구비한다. 제1 렌즈 유닛은 포커싱 중에 부동이다. 포커싱 중에 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 제1 포커스 렌즈 유닛 및 제2 포커스 렌즈 유닛이 이동한다. 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 구비한다. 이하의 조건식을 만족한다:

-0.78<ff2/ff1<-0.20

2.20<ff2/bf<12.00

본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하는 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1은 실시예 1에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도2는 실시예 1에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도3은 실시예 1에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도4는 실시예 2에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도5는 실시예 2에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도6은 실시예 2에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도7은 실시예 3에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도8은 실시예 3에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도9는 실시예 3에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도10은 실시예 4에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도11은 실시예 4에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도12는 실시예 4에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도13은 실시예 5에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도14는 실시예 5에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도15는 실시예 5에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도16은 실시예 6에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도17은 실시예 6에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도18은 실시예 6에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도19는 실시예 7에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도20은 실시예 7에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도21은 실시예 7에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도22는 실시예 8에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다.
도23은 실시예 8에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도24는 실시예 8에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.
도25는 촬상장치의 개략도다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도1, 4, 7, 10, 13, 16, 19 및 22는 각각, 실시예 1 내지 8의 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 단면도다. 각 실시예에 따른 광학계는 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 방송용 카메라, 은염 필름용 카메라 및 감시용 카메라 등의 촬상장치에 사용된다.

각 렌즈 단면도에 있어서, 좌측이 물체측(전방)이고, 우측이 상측(후방)이다. 각 실시예에 따른 광학계는 복수의 렌즈 유닛을 갖는다. 본 명세서에 있어서, 렌즈 유닛은 포커싱중에 일체로 이동 또는 정지하는 복수의 렌즈이다. 즉, 각 실시예에 따른 광학계에서는, 포커싱 중에 인접하는 렌즈 유닛들 사이의 간격이 변화한다. 렌즈 유닛은 1매 또는 복수의 렌즈를 구비한다. 렌즈 유닛은 조리개를 포함하고 있어도 된다.

각 실시예에 따른 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛 및 양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 갖는다. 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 갖는다.

각 렌즈 단면도에 있어서, Bi는 광학계에 포함되는 렌즈 유닛 중 물체측으로부터 세어서 i번째(i는 자연수)의 렌즈 유닛을 나타내고 있다.

SP은 조리개를 나타낸다. GB은, 광학 필터, 페이스 플레이트, 로우패스 필터, 적외 컷 필터 등에 해당하는 광학 블록이다. IP은 상면이며, 각 실시예에 따른 광학계를 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라의 촬영 광학계에 사용할 때에는, CCD 센서나 CMOS 센서 등의 고체 촬상 소자(광전변환 소자)의 촬상면이 상면 IP에 배치된다. 각 실시예에 따른 광학계를 은염 필름용 카메라의 촬영 광학계에 사용할 때에는, 상면 IP에는 필름면에 해당하는 감광면이 놓인다.

각 실시예에 따른 광학계에서는, 포커싱 중에 제1 렌즈 유닛은 부동이고, 포커싱 중에 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 제1 포커스 렌즈 유닛 및 제2 포커스 렌즈 유닛이 다른 궤적을 따라 이동한다. 각 렌즈 단면도에 나타낸 화살표는 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에 각 포커스 렌즈 유닛의 이동 궤적을 나타내고 있다.

이러한 구성에 의해, 넓은 물체거리의 범위에 걸쳐 수차를 억제할 수 있다. 또한, 동화상 촬영시 중에 포커싱하면서 촬영했을 때의 화각 변화를 억제할 수 있다.

도2, 5, 8, 11, 14, 17, 20 및 23은 각각, 실시예 1 내지 8에 따른 광학계의 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다. 도3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 및 24는 각각, 실시예 1 내지 8에 따른 광학계의 최지근에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 수차도다.

구면수차도에 있어서, Fno는 F 넘버를 나타내고, d선(파장 587.6nm) 및 g선(파장 435.8nm)에 대한 구면수차량을 나타내고 있다. 비점수차도에 있어서, M은 메리디오널 상면에 있어서의 비점수차량이고, S는 사지탈 상면에 있어서의 비점수차량이다. 왜곡 수차도는 d선에 대한 왜곡 수차량을 나타내고 있다. 색수차도는 g선에 대한 색수차량을 나타내고 있다. ω은 촬상 반화각(°)이다.

다음에, 각 실시예에 따른 광학계에 있어서의 특징적인 구성에 대해서 서술한다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (1), (2)을 만족한다.

-0.78<ff2/ff1<-0.20 (1)

2.20<ff2/bf<12.00 (2)

조건식 (1)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (1)의 상한값을 상회하면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 짧아져버려, 그 결과 촬영 범위에 있어서의 구면수차 및 상면 만곡을 억제하는 것이 곤란해진다. 또한, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 길어져 버려, 광학계에 있어서의 출사 동공 위치가 상면에 가까워져, 그 결과 전자 촬상 소자(고체 촬상 소자)에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (1)의 하한값을 밑돌면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 길어져버려, 촬영시의 촬영 거리가 단축되면, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되어, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다.

조건식 (2)은, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 광학계의 백 포커스의 비를 규정하고 있다. 조건식 (2)의 상한값을 상회하면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 길어져버려, 촬영시의 촬영 거리가 단축되면, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되어, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (2)의 하한값을 밑돌면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 짧아져버려, 촬영 범위에 있어서의 구면수차 및 상면 만곡을 억제하는 것이 곤란해진다.

조건식 (1) 및 (2)의 수치 범위를 이하의 조건식 (1a) 및 (2a)의 범위로 교체할 수도 있다.

-0.77<ff2/ff1<-0.21 (1a)

2.43<ff2/bf<10.66 (2a)

조건식 (1) 및 (2)의 수치 범위를 이하의 조건식 (1b) 및 (2b)의 수치 범위로 교체할 수도 있다.

-0.75<ff2/ff1<-0.22 (1b)

2.66<ff2/bf<9.32 (2b)

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (3)을 만족할 수도 있다.

0.10<f/x1<2.00 (3)

이때, f는 광학계의 초점거리이고, x1은 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 조리개로부터 상면까지의 광축 상의 거리이다.

조건식 (3)은, 광학계의 초점거리와 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 조리개로부터 상면까지의 광축 상의 거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (3)의 상한값을 상회하면, 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 조리개로부터 상면까지의 광축 상의 거리가 짧아져버려, 광학계에 있어서의 출사 동공 위치가 상면에 가까워지고, 그 결과 전자 촬상 소자에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (3)의 하한값을 밑돌면, 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 조리개로부터 상면까지의 광축 상의 거리가 길어져버려, 그 결과 광학계의 전체 길이를 억제하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (4)을 만족할 수도 있다.

-40.00<ff1/f<-0.20 (4)

조건식 (4)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (4)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 짧아져버려, 그 결과 촬영 범위에 있어서의 구면수차 및 상면 만곡을 억제하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (4)의 하한값을 밑돌면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 길어져버려, 촬영시의 촬영 거리가 단축되면, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되어, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는, 이하의 조건식 (5)을 만족할 수도 있다.

0.20<ff2/f<15.00 (5)

조건식 (5)은, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (5)의 상한값을 상회하면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 길어져버려, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되고, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (5)의 하한값을 밑돌면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리가 짧아져버려, 그 결과 촬영 범위에 있어서의 구면수차 및 상면 만곡을 억제하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (6)을 만족할 수도 있다.

0.20<f/y<8.00 (6)

이때, y는 이미지 서클의 반경이다.

조건식 (6)은, 이미지 서클의 반경과 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (6)의 하한값을 밑돌면, 광학계의 초점거리가 짧아져버려, 배율 색수차, 코마수차 및 상면 만곡이 증대하여, 그 결과 이들 수차의 보정이 곤란해진다. 한편, 조건식 (6)의 상한값을 상회하면, 원하는 화각을 얻는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (7)을 만족할 수도 있다.

0.10<sfff1<20.00 (7)

이때, sfff1는 제1 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 음 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 셰이프 팩터(shape factor)이다.

셰이프 팩터 sfff1는 다음 수식으로 표현된다.

sfff1=(gff1r1+gff1r2)/(gff1r1-gff1r2)

이때, gff1r1은 제1 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 음 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 물체측의 면의 곡률반경이고, gff1r2는 제1 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 음 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 상측의 면의 곡률반경이다.

조건식 (7)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 셰이프 팩터를 규정하고 있다. 조건식 (7)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 상측의 곡률반경이 커져버려, 그 결과 전자 촬상 소자에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (7)의 하한값을 밑돌면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 상측의 곡률반경이 작아져버려, 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 포커스 렌즈 유닛의 렌즈 간격을 확보하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (8)을 만족할 수도 있다.

-12.00<sfff2<-0.10 (8)

이때, sfff2는 제2 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 양 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 양 렌즈의 셰이프 팩터이다.

셰이프 팩터 sfff2는 이하의 수식으로 표현된다.

sfff2=(gff2r1+gff2r2)/(gff2r1-gff2r2)

이때, gff2r1는 제2 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 양 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 양 렌즈의 물체측의 면의 곡률반경이고, gff2r2는 제2 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 양 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 양 렌즈의 상측의 면의 곡률반경이다.

조건식 (8)은, 제2 포커스 렌즈 유닛의 셰이프 팩터를 규정하고 있다. 조건식 (8)의 상한값을 상회하면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체측의 곡률반경이 커져버려, 그 결과 전자 촬상 소자에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (8)의 하한값을 밑돌면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체측의 곡률반경이 작아져버려, 그 결과 양 렌즈의 가장자리 두께를 확보하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (9)을 만족할 수도 있다.

0.50<βff1/βff2<400.00 (9)

이때, βff1은 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 제1 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이고, βff2는 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 제2 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이다.

조건식 (9)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율과 제2 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율의 비를 규정하고 있다. 조건식 (9)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이 커져버려, 그 결과 광학계의 배율 색수차, 구면수차 및 코마수차를 억제하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (9)의 하한값을 밑돌면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이 작아져버려, 촬영시의 촬영 거리가 단축되면, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되고, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (10)을 만족할 수도 있다.

-25.00<ffrn/f<-0.40 (10)

이때, ffrn은 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 제2 포커스 렌즈 유닛과 상면 사이에 배치된 음 렌즈 중에서 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 초점거리이다.

조건식 (10)은, 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 제2 포커스 렌즈 유닛과 상면 사이에 배치된 음 렌즈 중에서 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 초점거리와 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (10)의 상한값을 상회하면, 음 렌즈의 초점거리가 짧아져버려, 그 결과 전자 촬상 소자에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (10)의 하한값을 밑돌면, 음 렌즈의 초점거리가 길어져버려, 광학계의 상측에 가장 가깝게 배치되는 최종 렌즈의 반경이 커지고, 그 결과 촬상장치에 광학계를 장착하기 위한 마운트의 반경이 대형화해 버린다. 그 결과, 광학계와 촬상장치의 사이즈와 중량을 줄이는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (11)을 만족할 수도 있다.

-20.00<Mff1/Mff2<-0.30 (11)

이때, Mff1은 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에 제1 포커스 렌즈 유닛의 상면에 대한 상대적 이동량이고, Mff2은 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에 제2 포커스 렌즈 유닛의 상면에 대한 상대적 이동량이다.

조건식 (11)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 상면에 대한 상대적 이동량과 제2 포커스 렌즈 유닛의 상면에 대한 상대적 이동량의 비를 규정하고 있다. 조건식 (11)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 이동량이 커져버려, 포커싱 중의 적절한 이동량이 증대하게 되고, 그 결과 고속의 포커싱을 행하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (11)의 하한값을 밑돌면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 이동량이 작아져버려, 그 결과 동화상 촬영시 중에 포커싱하면서 촬영했을 때의 화각 변화를 억제하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (12)을 만족할 수도 있다.

0.40<di/f<10.00 (12)

이때, di는 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 있어서의 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면으로부터 상면까지의 광축 상의 거리이다.

조건식 (12)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면으로부터 상면까지의 광축 상의 거리와 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (12)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면으로부터 상면까지의 광축 상의 거리가 길어져버려, 그 결과 광학계의 전체 길이를 억제하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (12)의 하한값을 밑돌면, 광학계에 있어서의 출사 동공 위치가 상면에 가까워져, 전자 촬상 소자에 대응가능한 범위의 텔레센트릭성을 확보하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (13)을 만족할 수도 있다.

-400.00<ff1/ff1gt<-5.00 (13)

이때, ff1gt는 제1 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리이다.

조건식 (13)은, 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 제1 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (13)의 상한값을 상회하면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리가 짧아져버려, 그 결과 각 렌즈의 가장자리 두께와 중심 두께의 확보가 곤란해진다. 한편, 조건식 (13)의 하한값을 밑돌면, 제1 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 조건식 (13)의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리가 길어져버려, 그 결과 포커스 유닛의 중량이 증대한다. 그 때문에, 고속의 포커싱을 실현하기 위해서는 렌즈를 구동시키는 장치를 고출력화할 필요가 있어, 촬상장치를 소형화하는 것이 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (14)을 만족할 수도 있다.

1.00<ff2/ff2gt<100.00 (14)

이때, ff2gt는 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제2 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리이다.

조건식 (14)은, 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리와 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제2 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (14)의 상한값을 상회하면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제2 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리가 길어져버려, 그 결과 포커스 유닛의 중량이 증대한다. 그 때문에, 고속의 포커싱을 실현하기 위해서는 렌즈를 구동시키는 장치를 고출력화할 필요가 있어, 촬상장치를 소형화하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (14)의 하한값을 밑돌면, 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 제2 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리가 작아져버려, 그 결과 각 렌즈의 가장자리 두께와 중심 두께의 확보가 곤란해진다.

각 실시예에 따른 광학계는 이하의 조건식 (15)을 만족할 수도 있다.

0.20<f1/f<10.00 (15)

이때, f1은 제1 렌즈 유닛의 초점거리이다.

조건식 (15)은, 제1 렌즈 유닛의 초점거리와 광학계의 초점거리의 비를 규정하고 있다. 조건식 (15)의 상한값을 상회하면, 제1 렌즈 유닛의 초점거리가 커져버려, 그 결과 광학계의 전체 길이를 억제하는 것이 곤란해진다. 한편, 조건식 (15)의 하한값을 밑돌면, 제1 렌즈 유닛의 초점거리가 작아져버려, 그 결과 통상 촬영시의 코마수차, 배율 색수차와 구면수차를 억제하는 것이 곤란해진다.

조건식 (3) 내지 (15)의 수치 범위를 이하의 조건식 (3a) 내지 (15a)의 범위로 교체할 수도 있다.

0.20<f/x1<1.55 (3a)

-30.85<ff1/f<-0.61 (4a)

0.44<ff2/f<11.22 (5a)

0.24<f/y<5.87 (6a)

0.24<sfff1<14.68 (7a)

-8.88 <sfff2<-0.24 (8a)

1.15<βff1/βff2<306.00 (9a)

-18.57<ffrn/f<-0.81 (10a)

-14.82<Mff1/Mff2<-0.69 (11a)

0.74<di/f<7.38 (12a)

-308.34<ff1/ff1gt<-12.00(13a)

2.00<ff2/ff2gt<75.00 (14a)

0.51<f1/f<7.27 (15a)

조건식 (3) 내지 (15)의 수치 범위를 이하의 조건식 (3b) 또는 (15b)의 수치 범위로 교체할 수도 있다.

0.31<f/x1<1.10 (3b)

-21.69<ff1/f<-1.01 (4b)

0.68<ff2/f<7.43 (5b)

0.39<f/y<1.90 (6b)

0.39<sfff1<9.36 (7b)

-5.76<sfff2<-0.38 (8b)

1.80<βff1/ff2<212.00 (9b)

-12.14<ffrn/f<-1.21 (10b)

-9.64<Mff1/Mff2<-1.08 (11b)

1.09<di/f<4.76 (12b)

-216.67<ff1/ff1gt<-19.00(13b)

3.00<ff2/ff2gt<50.00 (14b)

0.82<f1/f<4.53 (15b)

각 실시예에 따른 광학계에서는, 수차 중 왜곡 수차 및 배율 색수차를 전기적인 화상처리에 의해 보정해도 된다. 이에 따라, 광학계가 렌즈 직경 전체의 소형화를 달성하고, 최지근에서의 촬영시에, 촬영 배율을 증대하면서 색수차와 상면 만곡을 양호하게 보정가능하다.

각 실시예에 따른 광학계에서는, 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 제1 포커스 렌즈 유닛은 상측으로 이동하고, 제2 포커스 렌즈 유닛은 물체측으로 이동해도 된다. 이에 따라, 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 상면 만곡 및 구면수차를 억제하면서, 동화상 촬영 중의 화각 변화를 억제하는 것이 가능해진다.

각 실시예에 따른 광학계에서는, 제1 포커스 렌즈 유닛과 제2 렌즈 포커스 유닛 사이에 양 또는 음의 굴절력을 갖는 고정 유닛을 배치해도 된다. 이에 따라, 동화상 촬영중의 화각 변화를 억제하는 것이 가능해진다.

각 실시예에 따른 광학계에서는, 물체에 가장 가깝게 오목 렌즈를 배치해도 된다. 이에 따라, 광화각화했을 때에, 전방 렌즈의 사이즈를 억제하는 것이 가능해진다.

각 실시예에 따른 광학계에서는, 제1 포커스 렌즈 유닛 및 제2 포커스 렌즈 유닛을 2매 이하의 렌즈로 구성해도 된다. 이에 따라, 포커스 유닛 전체의 사이즈 및 중량을 줄이면서, 넓은 물체거리의 범위에 걸쳐 광학계의 최지근에 있어서의 촬영시의 색수차와 상면 만곡을 양호하게 보정하는 것이 가능해진다.

다음에, 각 실시예에 따른 광학계에 대해서 상세히 서술한다.

실시예 1 내지 3, 7의 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛 B1, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 유닛 B2, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 유닛 B3, 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 유닛(최종 렌즈 유닛) B4로 이루어진다. 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 제1 렌즈 유닛 B1 및 제4 렌즈 유닛 B4은 부동이고, 제2 렌즈 유닛 B2 및 제3 렌즈 유닛 B3은 각각 상측 및 물체측으로 이동한다.

실시예 4, 8의 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛 B1, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 유닛 B2, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 유닛 B3, 양의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 유닛(최종 렌즈 유닛) B4로 이루어진다. 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 제1 렌즈 유닛 B1 및 제4 렌즈 유닛 B4은 부동이고, 제2 렌즈 유닛 B2 및 제3 렌즈 유닛 B3은 각각 상측 및 물체측으로 이동한다.

실시예 5에 따른 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛 B1, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 유닛 B2, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 유닛(중간 렌즈 유닛) B3, 양의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 유닛 B4, 음의 굴절력을 갖는 제5 렌즈 유닛(최종 렌즈 유닛) B5로 이루어진다. 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 제1 렌즈 유닛 B1, 제3 렌즈 유닛 B3, 및 제5 렌즈 유닛 B5은 부동이고, 제2 렌즈 유닛 B2 및 제4 렌즈 유닛 B4은 각각 상측 및 물체측으로 이동한다.

실시예 6에 따른 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛 B1, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 유닛 B2, 음의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 유닛(중간 렌즈 유닛) B3, 양의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 유닛 B4, 음의 굴절력을 갖는 제5 렌즈 유닛(최종 렌즈 유닛) B5로 이루어진다. 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 제1 렌즈 유닛 B1, 제3 렌즈 유닛 B3, 및 제5 렌즈 유닛 B5은 부동이고, 제2 렌즈 유닛 B2 및 제4 렌즈 유닛 B4은 각각 상측 및 물체측으로 이동한다.

각 실시예에 따른 광학계에 있어서, 조리개 SP은 제1 포커스 렌즈 유닛인 제2 렌즈 유닛 B2의 물체측에 배치되어 있다. 각 실시예에 따른 광학계에 있어서, 제1 포커스 렌즈 유닛은 단 렌즈 또는 한 개의 접합 렌즈로 구성되고, 제2 포커스 렌즈 유닛은 단 렌즈 또는 한 개의 접합 렌즈로 구성된다.

이하에서, 실시예 1 내지 8에 각각에 대응하는 수치 실시예 1 내지 8을 나타낸다.

각 수치 실시예에 따른 면 데이터에 있어서, r는 각 광학면의 곡률반경을 나타내고, d(mm)은 제m면과 제(m+1)면 사이의 축상 간격(광축 상의 거리)을 나타내고 있고, 이때 m은 광 입사측으로부터 센 면의 번호이다. 또한, nd는 각 광학부재의 d선에 대한 굴절률을 나타내고, νd는 광학부재의 아베수를 나타내고 있다. 어떤 재료의 아베수 νd는 다음과 같이 표현되는데, 이때 Nd, NF, NC는 프라운호퍼선의 d선(587.6nm), F선(486.1nm), C선(656.3nm)에 대한 굴절률이다.

νd=(Nd-1)/(NF-NC)

각 수치 실시예에 있어서, d, 초점거리(mm), F 넘버 및 반화각(°)은 각 실시예에 따른 광학계가 무한원에 있는 물체에 초점을 맞췄을 때의 값이다. "BF"(백포커스)는, 렌즈 최종면(상측에 가장 가까운 렌즈면)으로부터 근축 상면까지의 광축 상의 거리이며, 이것은 공기 환산 길이로 표현된다. "렌즈 전체 길이"는, 광학계의 최전방 렌즈면(물체에 가장 가까운 렌즈면)으로부터 최종면까지의 광축 상의 거리에 백 포커스를 더하여 얻어진 길이이다. "렌즈 유닛"은, 복수의 렌즈에 한정되지 않고, 1매의 렌즈로 구성되어도 된다.

광학면이 비구면인 경우에는, 면 번호의 우측 어깨에 *의 부호를 붙이고 있다. 비구면 형상은 다음과 같이 표현된다.

X=(h²/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)²}^1/2+A4×h⁴+A6×h⁶+A8×h⁸+A10×h¹⁰

이때, X는 광축방향의 면 정점으로부터의 변위량이고, h는 광축과 수직한 방향의 광축으로부터의 높이이고, R은 근축 곡률반경이고, k을 원추 상수이고, A4, A6, A8, A10은 각각의 비구면 계수이다. 각 비구면 계수에 있어서 "e±XX"는 「×10±^XX」를 의미하고 있다.

수치 실시예1

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 43.023 1.50 1.49700 81.6

2 25.527 11.34

3 127.985 1.80 1.43700 95.1

4 36.531 9.07

5 -98.026 2.00 1.80809 22.8

6 136.852 7.01 1.88202 37.2

7* -66.130 5.00

8 58.243 4.57 2.00069 25.5

9 460.112 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -43.679 2.00 1.64769 33.8

12 29.025 4.00

13 38.101 11.74 1.55032 75.5

14 -42.169 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 207.159 1.50 1.43700 95.1

17 28.646 (가변)

18 30.139 7.17 1.72916 54.7

19 -135.982 (가변)

20 74.384 2.00 1.90366 31.3

21 24.687 6.21 1.49700 81.6

22 -500.000 10.48

23* -25.008 1.50 1.49700 81.6

24* -200.217 9.00

25 ∞ 1.60 1.51633 64.1

26 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=4.07224e-007 A6=-3.23862e-010 A8=-1.37380e-012

제23면

K=0.00000e+000 A4=-4.16203e-005 A6=3.02674e-008 A8=5.33482e-011

A10=-9.11642e-013

제24면

K=0.00000e+000 A4=-1.05083e-005 A6=5.12526e-008

각종 데이터

초점거리 35.00

F 넘버 1.42

반화각(°) 31.73

상고 21.64

렌즈 전체 길이 126.05

BF 11.06

d15 2.00 6.14

d17 10.10 4.53

d19 2.00 3.43

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 49.51

2 16 -76.27

3 18 34.46

4 20 -47.41

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -130.00

2 3 -117.69

3 5 -70.41

4 6 51.38

5 8 66.26

6 10 71.07

7 11 -26.64

8 13 38.36

9 16 -76.27

10 18 34.46

11 20 -41.68

12 21 47.52

13 23 -57.67

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 162.78

2 10 -45.56

3 20 -320.94

수치 실시예2

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 43.303 1.50 1.49700 81.6

2 25.628 11.44

3 144.477 1.80 1.43700 95.1

4 41.951 10.87

5 -46.896 2.00 1.80809 22.8

6 -187.790 6.24 1.88202 37.2

7* -46.447 5.00

8 64.630 4.83 2.00069 25.5

9 2237.765 2.00

10 47.791 10.00 1.43700 95.1

11 -47.724 2.00 1.64769 33.8

12 26.928 4.00

13 34.201 12.81 1.55032 75.5

14 -42.224 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 -93.126 1.50 1.43700 95.1

17 28.404 (가변)

18 29.480 6.58 1.72916 54.7

19 -264.088 (가변)

20 52.371 2.00 1.90366 31.3

21 22.025 7.25 1.49700 81.6

22 -163.027 10.69

23* -23.935 1.50 1.49700 81.6

24* -129.318 9.00

25 ∞ 1.60 1.51680 64.2

26 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=2.44903e-007 A6=-8.29651e-011 A8=-8.90510e-013

제23면

K=0.00000e+000 A4=-3.66710e-005 A6=-1.67345e-008 A8=4.66714e-010

A10=-2.30327e-012

제24면

K=0.00000e+000 A4=-1.08363e-005 A6=5.27693e-008

각종 데이터

초점거리 35.00

F 넘버 1.42

반화각(°) 31.72

상고 21.64

렌즈 전체 길이 128.31

BF 11.06

d15 2.00 5.97

d17 9.24 4.27

d19 2.00 3.00

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 39.61

2 16 -49.62

3 18 36.72

4 20 -70.93

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -130.00

2 3 -136.01

3 5 -77.84

4 6 68.55

5 8 66.43

6 10 56.44

7 11 -26.30

8 13 36.51

9 16 -49.62

10 18 36.72

11 20 -43.42

12 21 39.56

13 23 -59.38

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 353.37

2 10 -57.58

3 20 468.89

수치 실시예3

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 39.599 1.50 1.49700 81.6

2 23.672 10.98

3 111.506 1.80 1.43700 95.1

4 33.322 8.78

5 -93.458 2.00 1.80809 22.8

6 76.200 7.84 1.88202 37.2

7* -62.833 5.00

8 55.907 4.63 2.00069 25.5

9 357.068 2.00

10 81.457 10.00 1.43700 95.1

11 -44.693 2.00 1.64769 33.8

12 38.769 4.00

13 504.887 7.66 1.55032 75.5

14 -34.964 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 81.785 1.50 1.43700 95.1

17 32.826 (가변)

18 28.620 7.29 1.72 916 54.7

19 -133.218 (가변)

20 137.450 2.00 1.90366 31.3

21 26.368 6.22 1.49700 81.6

22 -500.000 10.43

23* -26.788 1.50 1.49700 81.6

24* -121.313 9.00

25 ∞ 1.60 1.51680 64.2

26 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=4.36001e-007 A6=-2.06434e-010 A8=-2.27754e-012

제23면

K=0.00000e+000 A4=-5.16339e-005 A6=4.44293e-008 A8=-2.54784e-011

A10=-7.78807e-013

제24면

K=0.00000e+000 A4=-1.58598e-005 A6=7.37115e-008

각종 데이터

초점거리 34.99

F 넘버 1.43

반화각(°) 31.73

상고 21.64

렌즈 전체 길이 123.63

BF 11.06

d15 2.00 8.25

d17 11.44 3.80

d19 2.00 3.39

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 63.03

2 16 -126.66

3 18 32.94

4 20 -42.29

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -122.24

2 3 -109.52

3 5 -51.67

4 6 40.10

5 8 65.73

6 10 67.67

7 11 -31.75

8 13 59.72

9 16 -126.66

10 18 32.94

11 20 -36.42

12 21 50.60

13 23 -69.54

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 143.82

2 10 -65.62

3 20 -129.56

수치 실시예4

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 76.928 1.50 1.49700 81.6

2 24.596 12.35

3 -2212.760 1.80 1.43700 95.1

4 29.702 9.88

5 -68.477 2.00 1.80809 22.8

6 532.444 7.03 1.88202 37.2

7* -44.391 5.00

8 53.281 4.03 2.00069 25.5

9 263.646 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -40.000 2.00 1.64769 33.8

12 26.278 4.00

13 35.528 11.19 1.55032 75.5

14 -35.595 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 52.686 1.50 1.43700 95.1

17 31.790 (가변)

18 36.504 3.53 1.72916 54.7

19 81.010 (가변)

20 50.233 2.00 1.90366 31.3

21 26.769 6.71 1.49700 81.6

22 -53.166 11.32

23* -40.000 1.50 1.49700 81.6

24* -2000.000 9.00

25 ∞ 1.60 1.51680 64.2

26 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=5.71246e-007 A6=1.21825e-010 A8=-4.21716e-012

제23면

K=0.00000e+000 A4=-4.98667e-005 A6=1.03329e-007 A8=-1.12065e-010

A10=1.11400e-013

제24면

K=0.00000e+000 A4=-1.40628e-005 A6=6.57763e-008

각종 데이터

초점거리 24.17

F 넘버 1.42

반화각(°) 41.83

상고 21.64

렌즈 전체 길이 124.64

BF 11.06

d15 2.00 7.11

d17 10.26 3.16

d19 2.00 3.99

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 39.59

2 16 -187.51

3 18 88.18

4 20 495.05

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -73.45

2 3 -67.05

3 5 -74.97

4 6 46.72

5 8 66.10

6 10 66.83

7 11 -24.20

8 13 34.22

9 16 -187.51

10 18 88.18

11 20 -66.09

12 21 36.85

13 23 -82.15

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 107.13

2 10 -40.56

3 20 82.46

수치 실시예5

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 47.010 1.50 1.49700 81.6

2 25.590 11.07

3 109.995 1.80 1.43700 95.1

4 36.419 9.37

5 -90.527 2.00 1.80809 22.8

6 164.057 7.12 1.88202 37.2

7* -60.791 5.00

8 57.315 4.48 2.00069 25.5

9 391.159 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -41.968 2.00 1.64769 33.8

12 27.569 4.00

13 36.353 11.18 1.55032 75.5

14 -40.889 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 558.717 1.50 1.43700 95.1

17 28.738 (가변)

18 110.574 2.11 1.70998 55.6

19 271.607 (가변)

20 31.385 6.77 1.72916 54.7

21 -100.117 (가변)

22 98.392 2.00 1.90366 31.3

23 24.659 6.28 1.49700 81.6

24 -500.000 9.17

25* -28.962 1.50 1.49700 81.6

26* -2000.000 9.00

27 ∞ 1.60 1.51680 64.2

28 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=4.40686e-007 A6=-2.79017e-010 A8=-1.60201e-012

제25면

K=0.00000e+000 A4=-4.94338e-005 A6=6.81113e-008 A8=-1.44200e-010

A10=-1.20663e-013

제26면

K=0.00000e+000 A4=-1.30110e-005 A6=6.14004e-008

각종 데이터

초점거리 33.11

F 넘버 1.42

반화각(°) 33.17

상고 21.64

렌즈 전체 길이 126.01

BF 11.06

d15 2.00 5.81

d17 7.96 4.15

d19 2.14 1.00

d21 2.00 3.14

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 47.88

2 16 -69.39

3 18 261.27

4 20 33.50

5 22 -41.09

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -115.69

2 3 -125.52

3 5 -71.94

4 6 51.05

5 8 66.66

6 10 69.13

7 11 -25.40

8 13 36.86

9 16 -69.39

10 18 261.27

11 20 33.50

12 22 -36.89

13 23 47.47

14 25 -59.15

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 150.47

2 10 -42.94

3 22 -163.04

수치 실시예6

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 47.746 1.50 1.49700 81.6

2 25.623 10.83

3 107.955 1.80 1.43700 95.1

4 35.548 9.51

5 -87.859 2.00 1.80809 22.8

6 156.235 7.04 1.88202 37.2

7* -62.326 5.00

8 59.857 4.67 2.00069 25.5

9 1193.743 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -40.516 2.00 1.64769 33.8

12 27.849 4.00

13 36.549 11.35 1.55032 75.5

14 -40.774 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 166.566 1.50 1.43700 95.1

17 28.018 (가변)

18 57.294 1.50 1.63294 27.0

19 52.329 (가변)

20 29.695 6.73 1.72916 54.7

21 -126.555 (가변)

22 79.881 2.00 1.90366 31.3

23 25.795 6.53 1.49700 81.6

24 -148.948 9.21

25* -26.185 1.50 1.49700 81.6

26* -2000.000 9.00

27 ∞ 1.60 1.51680 64.2

28 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=4.58372e-007 A6=-3.17739e-010 A8=-1.64377e-012

제25면

K=0.00000e+000 A4=-4.66934e-005 A6=5.30650e-008 A8=-2.76179e-011

A10=-7.80993e-013

제26면

K=0.00000e+000 A4=-1.21546e-005 A6=5.78331e-008

각종 데이터

초점거리 33.03

F 넘버 1.42

반화각(°) 33.23

상고 21.64

렌즈 전체 길이 125.39

BF 11.06

d15 2.00 5.67

d17 6.96 3.29

d19 2.70 1.34

d21 2.00 3.36

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 46.87

2 16 -77.34

3 18 -1080.47

4 20 33.60

5 22 -50.21

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -113.83

2 3 -122.21

3 5 -69.34

4 6 51.29

5 8 62.84

6 10 67.44

7 11 -25.19

8 13 36.95

9 16 -77.34

10 18 -1080.47

11 20 33.60

12 22 -42.91

13 23 44.80

14 25 -53.40

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 165.62

2 10 -43.03

3 22 -1103.96

수치 실시예7

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 106.276 1.50 1.49700 81.6

2 25.580 7.86

3 95.325 1.80 1.43700 95.1

4 40.096 6.29

5 -223.029 2.0 01.80809 22.8

6 57.287 8.09 1.88202 37.2

7* -73.311 5.00

8 56.012 4.11 2.00069 25.5

9 167.028 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -48.284 2.00 1.64769 33.8

12 38.540 4.00

13 69.805 10.00 1.55032 75.5

14 -39.476 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 49.958 2.98 1.95906 17.5

17 100.000 1.50 1.78466 29.9

18 28.757 (가변)

19 29.200 7.47 1.72916 54.7

20 -102.920 (가변)

21 123.941 2.00 1.90366 31.3

22 22.966 7.08 1.49700 81.6

23 -500.000 9.25

24* -25.629 1.50 1.49700 81.6

25* -148.405 9.00

26 ∞ 1.60 1.51680 64.2

27 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=3.78728e-007 A6=-4.04098e-010 A8=-1.55464e-012

제24면

K=0.00000e+000 A4=-3.64515e-005 A6=-4.06368e-008 A8=3.81507e-010

A10=-2.29968e-012

제25면

K =0.00000e+000 A4=-6.18765e-006 A6=3.33660e-008

각종 데이터

초점거리 34.99

F 넘버 1.43

반화각(°) 31.73

상고 21.64

렌즈 전체 길이 122.18

BF 11.06

d15 2.00 6.92

d18 10.71 4.44

d20 2.00 3.35

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 58.06

2 16 -116.49

3 19 31.96

4 21 -36.75

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -68.20

2 3 -159.95

3 5 -56.22

4 6 37.55

5 8 82.69

6 10 76.07

7 11 -32.79

8 13 47.36

9 16 101.15

10 17 -51.92

11 19 31.96

12 21 -31.49

13 22 44.38

14 24 -62.59

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 101.30

2 10 -61.91

3 16 -116.49

4 21 -108.16

수치 실시예8

단위 mm

면 데이터

면 번호 r d nd νd

1 65.579 1.50 1.49700 81.6

2 23.000 12.46

3 -662.124 1.80 1.43700 95.1

4 28.061 9.97

5 -50.605 2.00 1.80809 22.8

6 381.347 7.33 1.88202 37.2

7* -40.191 5.00

8 62.149 3.88 2.00069 25.5

9 3570.991 2.00

10 100.000 10.00 1.43700 95.1

11 -40.000 2.00 1.64769 33.8

12 26.371 4.00

13 34.786 10.00 1.55032 75.5

14 -36.672 0.00

15(조리개) ∞ (가변)

16 41.200 3.00 1.95906 17.5

17 100.000 1.50 1.69369 23.7

18 26.956 (가변)

19 65.399 1.50 1.81328 19.9

20 34.046 4.70 1.72916 54.7

21 -123.693 (가변)

22 111.407 1.50 1.90366 31.3

23 51.623 5.90 1.49700 81.6

24 -61.553 6.18

25* -60.532 1.50 1.49700 81.6

26* -2000.000 9.00

27 ∞ 1.60 1.51680 64.2

28 ∞ 1.00

상면 ∞

비구면 데이터

제7면

K=0.00000e+000 A4=6.43021e-007 A6=7.39214e-011 A8=-5.57224e-012

제25면

K=0.00000e+000 A4=-6.56028e-005 A6=1.75805e-007 A8=1.95029e-010

A10=-7.55772e-013

제26면

K=0.00000e+000 A4=-4.27544e-005 A6=1.79627e-007

각종 데이터

초점거리 22.00

F 넘버 1.42

반화각(°) 44.52

상고 21.64

렌즈 전체 길이 125.60

BF 11.06

d15 2.00 4.93

d18 10.40 5.47

d21 4.40 6.40

렌즈 유닛 데이터

군 시면 초점거리

1 1 38.75

2 16 -275.78

3 19 63.84

4 22 1243.49

단 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 1 -72.12

2 3 -61.55

3 5 -55.17

4 6 41.56

5 8 63.17

6 10 66.83

7 11 -24.25

8 13 34.13

9 16 71.28

10 17 -53.65

11 19 -89.23

12 20 37.08

13 22 -107.74

14 23 57.49

15 25 -125.63

접합 렌즈 데이터

렌즈 시면 초점거리

1 5 126.41

2 10 -40.69

3 16 -275.78

4 19 63.84

5 22 120.51

표 1 및 표 2는 각 수치 실시예에 있어서의 다양한 값을 요약한 것이다.

촬상장치

도25를 참조하여, 본 발명의 광학계를 촬영 광학계로서 사용한 디지털 스틸 카메라(촬상장치)의 실시예에 대해서 설명한다. 도25에 있어서, 참조번호 10은 카메라 본체를 나타내고, 참조번호 11은 실시예 1 내지 8에 따른 어느 한개의 광학계로 구성된 촬영 광학계를 나타낸다. 참조번호 12은 카메라 본체에 내장되고 촬영 광학계(11)에 의해 형성된 광학 상을 수광해서 그것을 광전변환하는 CCD 센서나 CMOS 센서 등의 고체 촬상 소자(광전변환 소자)를 나타낸다. 카메라 본체(10)은 퀵턴 미러를 갖는 소위 일안 리플렉스 카메라이거나, 퀵턴 미러를 갖지 않는 소위 미러리스 카메라이어도 된다.

이렇게 본 발명의 광학계를 디지털 스틸 카메라 등의 촬상장치에 적용함으로써, 렌즈가 소형인 촬상장치를 얻을 수 있다.

촬상 시스템

각 실시예에 따른 광학계와, 광학계를 제어하는 제어부를 포함하는 촬상 시스템(감시 카메라 시스템)을 구성해도 된다. 이 경우, 제어부는, 주밍, 포커싱 및 상 떨림 보정 중에 각 렌즈 유닛이 상기한 바와 같이 이동하도록 광학계를 제어할 수 있다. 이때, 제어부가 광학계와 일체로 구성되어 있을 필요는 없고 광학계와는 별체로서 구성해도 된다. 예를 들면, 광학계의 각 렌즈를 구동하는 구동부로부터 먼 곳에 배치된 제어부(제어장치)이, 광학계를 제어하기 위한 제어신호(명령)을 보내는 송신부를 구비한 구성을 채용해도 된다. 이러한 제어부에 따르면, 광학계를 원격조작할 수 있다.

또한, 광학계를 원격조작하기 위한 콘트롤러나 버튼 등의 조작부를 제어부에 설치함으로써, 유저에 의한 조작부에의 입력에 따라 광학계를 제어하는 구성을 채용해도 된다. 예를 들면, 조작부로서 확대 버튼 및 축소 버튼을 설치하고, 유저가 확대 버튼을 누르면 광학계의 배율이 커지고, 유저가 축소 버튼을 누르면 광학계의 배율이 작아지도록, 제어부가 광학계의 구동부에 신호를 보내도 된다.

또한, 촬상 시스템은, 광학계의 초점맞춤 위치에 관한 정보(포커스 렌즈의 이동 상태)을 표시하는 액정 패널 등의 표시부를 갖고 있어도 된다. 광학계의 초점맞춤 위치에 관한 정보는, 예를 들면, 피사체 거리다. 이 경우, 표시부에 표시되는 광학계의 초점맞춤 위치에 관한 정보를 보면서, 유저가 조작부를 거쳐 광학계를 원격조작할 수 있다. 이때, 예를 들면, 터치패널 등을 채용함으로써 표시부와 조작부를 일체화해도 된다.

상기 실시예에 따르면, 포커스 유닛을 소형화하고, 넓은 물체거리의 범위에 걸쳐 색수차를 양호하게 보정가능한 광학계, 그것을 갖는 촬상장치 및 ??상 시스템을 제공할 수 있다.

예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims

물체측으로부터 상측으로 순서대로,
양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛,
음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛과,
양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 구비하고,
상기 제1 렌즈 유닛은 포커싱 중에 부동이고,
포커싱 중에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛과 상기 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 상기 제1 포커스 렌즈 유닛 및 상기 제2 포커스 렌즈 유닛이 이동하고,
상기 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 구비하고,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-0.78<ff2/ff1<-0.20
2.20<ff2/bf<12.00
이때, ff1은 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, ff2는 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, bf는 상기 광학계의 백 포커스이다.
제 1항에 있어서,
조리개를 더 구비하고,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.10<f/x1<2.00
이때, f는 상기 광학계의 초점거리이고, x1은 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 상기 조리개로부터 상면까지의 광축 상의 거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-40.00<ff1/f<-0.20
이때, f는 상기 광학계의 초점거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.20<ff2/f<15.00
이때, f는 상기 광학계의 초점거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.20<f/y<8.00
이때, f는 상기 광학계의 초점거리이고, y는 이미지 서클의 반경이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.10<sfff1<20.00
이때, sfff1는 상기 제1 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 음 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 셰이프 팩터(shape factor)이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-12.00<sfff2<-0.10
이때, sfff2는 상기 제2 포커스 렌즈 유닛에 포함되는 양 렌즈 중 가장 굴절력이 큰 양 렌즈의 셰이프 팩터이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.50<βff1/βff2<400.00
이때, βff1은 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이고, βff2는 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시의 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 횡 배율이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-25.00<ffrn/f<-0.40
이때, ffrn은 상기 제2 포커스 렌즈 유닛과 상면 사이에 배치된 음 렌즈 중에서 가장 굴절력이 큰 음 렌즈의 초점거리이고, f는 상기 광학계의 초점거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-20.00<Mff1/Mff2<-0.30
이때, 상기 물체측으로부터 상기 상측으로의 이동 방향을 양으로 설정할 때, Mff1은 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 상면에 대한 상대적 이동량이고, Mff2은 무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 상기 상면에 대한 상대적 이동량이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.40<di/f<10.00
이때, di는 무한원에 있는 물체에 대한 초점맞춤시에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면으로부터 상면까지의 광축 상의 거리이고, f는 상기 광학계의 초점거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
-400.00<ff1/ff1gt<-5.00
이때, ff1gt는 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
1.00<ff2/ff2gt<100.00
이때, ff2gt는 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 물체에 가장 가까운 면으로부터 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 상에 가장 가까운 면까지의 광축 상의 거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 광학계:
0.20<f1/f<10.00
이때, f1은 상기 제1 렌즈 유닛의 초점거리이고, f는 상기 광학계의 초점거리이다.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
무한원으로부터 최지근까지의 포커싱 중에, 상기 제1 포커스 렌즈 유닛은 상기 상측으로 이동하고, 상기 제2 포커스 렌즈 유닛은 상기 물체측으로 이동하는 광학계.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 렌즈 유닛의 물체측에 배치된 조리개를 더 구비한 광학계.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 포커스 렌즈 유닛은 단 렌즈 또는 한 개의 접합 렌즈로 구성되고, 상기 제2 포커스 렌즈 유닛은 단 렌즈 또는 한 개의 접합 렌즈로 구성되는 광학계.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 광학계는, 상기 물체측으로부터 상기 상측으로 순서대로, 상기 제1 렌즈 유닛, 상기 제1 포커스 렌즈 유닛, 상기 제2 포커스 렌즈 유닛과, 최종 렌즈 유닛을 구비하고,
포커싱 중에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛과 상기 최종 렌즈 유닛은 부동인 광학계.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 광학계는, 상기 물체측으로부터 상기 상측으로 순서대로, 상기 제1 렌즈 유닛, 상기 제1 포커스 렌즈 유닛, 증간 렌즈 유닛, 상기 제2 포커스 렌즈 유닛과, 최종 렌즈 유닛을 구비하고,
포커싱 중에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛, 상기 중간 렌즈 유닛과 상기 최종 렌즈 유닛은 부동인 광학계.
광학계와,
상기 광학계에 의해 형성된 상을 수광하도록 구성된 이미지 센서를 구비하고,
상기 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순서대로, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 유닛, 음의 굴절력을 갖는 제1 포커스 렌즈 유닛과, 양의 굴절력을 갖는 제2 포커스 렌즈 유닛을 구비하고,
상기 제1 렌즈 유닛은 포커싱 중에 부동이고,
포커싱 중에 상기 제1 포커스 렌즈 유닛과 상기 제2 포커스 렌즈 유닛 사이의 거리가 변화하도록 상기 제1 포커스 렌즈 유닛 및 상기 제2 포커스 렌즈 유닛이 이동하고,
상기 제1 렌즈 유닛은 물체에 가장 가깝게 배치되고 음의 굴절력을 갖는 단 렌즈를 구비하고,
이하의 조건식을 만족하는 촬상장치:
-0.78<ff2/ff1<-0.20
2.20<ff2/bf<12.00
이때, ff1은 상기 제1 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, ff2는 상기 제2 포커스 렌즈 유닛의 초점거리이고, bf는 상기 광학계의 백 포커스이다.