KR20210130207A - 촬상 렌즈, 카메라 및 휴대형 정보 단말 장치 - Google Patents

촬상 렌즈, 카메라 및 휴대형 정보 단말 장치 Download PDF

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KR20210130207A
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가즈야수 오하시
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가부시키가이샤 리코
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Abstract

촬상 렌즈는 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 제1 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 구멍 조리개, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 구비한다. 상기 제1 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈와, 오목면이 화상측을 향한 음렌즈를 구비한다. 상기 제2 렌즈군은 가장 물체측에 가까이 배치된 오목면이 물체측을 향한 음렌즈와, 상기 음렌즈보다도 화상측에 더 가까이 배치된 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈를 구비한다. 상기 제3 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 화상측을 향한 양렌즈와, 음렌즈를 구비한다. 상기 제4 렌즈군은 볼록면이 물체측을 향한 음렌즈를 구비한다.

Description

촬상 렌즈, 카메라 및 휴대형 정보 단말 장치
본 발명은 촬상 렌즈, 카메라 및 휴대용 정보 단말 장치에 관한 것이다.
촬상 렌즈로 촬영한 화상을 촬상 소자에 형성하여 촬상을 수행하는 디지털 카메라가 널리 사용되고 있다.
디지털 카메라 중에서도 대각 길이 20mm 내지 45mm 정도의 비교적 큰 촬상 소자를 사용하고 고성능의 단초점 렌즈를 탑재한 고화질의 소형 카메라에 대한 요구가 높다. 또한 고성능에 더하여 휴대성이 뛰어난, 즉 소형인 것이 요구되고 있다.
근래에 반 화각이 약 25도 내지 33도 범위인 소위 “준광각”의 화각을 갖는 소형 촬상 렌즈에 대한 요구가 높아지고 있다. 상기 준광각은 35mm 사이즈(소위 라이카 사이즈)의 필름 카메라에서는 약 46mm 내지 33mm 범위의 초점 거리에 상당하다.
또한, 상대적으로 큰 촬상 소자는 온칩 마이크로 렌즈의 개량이나 최적화, 화상 처리의 발달로 인하여 주변 광선이 어느 정도 비스듬히 센서에 입사되더라도 심각한 문제는 없다. 구체적으로, 최대 화상 높이에서 주광선과 광축 사이의 각도가 약 30도 내지 40도 정도의 범위이어도, 센서 주변 영역의 휘도 변화나 색 변화에 충분히 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 따라서 기존과는 달리, 주변 광선의 수직 입사 여부에 상관없이 보다 소형화에 적합한 렌즈 종류를 선택할 수 있다.
이 경우, 준광각 범위에서 소형화에 적합한 렌즈 종류로는, 대략 대칭형이나, 화상측에 음의 굴절력을 갖는 렌즈군을 배치한 망원형 등을 들 수 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2는 이와 같은 종류의 촬상 렌즈를 개시하고 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 개시된 촬상 렌즈는 필름 카메라 시대의 디자인을 갖고 있어, 디지털 카메라로서는 충분한 촬상 성능을 구비하지 않는다.
또한, 특허 문헌 2에 개시된 촬상 렌즈는 렌즈 전체 길이(렌즈계의 가장 물체측에 가까운 면과 화상면 사이의 거리)가 길고, 렌즈 전체 두께(렌즈계의 가장 물체측에 가까운 면과 화상면 사이의 거리)가 두껍기 때문에, 소형화에 불리하다.
(특허 문헌 1) JP-7-270679-A (특허 문헌 2) JP-2013-195587-A
본 발명은 준광각을 갖는 소형화에 적합한 새로운 고성능 촬상 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 관점으로부터 본 발명은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 제1 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 조리개, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 구비하는 개선된 촬상 렌즈를 제공한다. 상기 제1 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈와, 오목면이 화상측을 향한 음렌즈를 구비한다. 상기 제2 렌즈군은 가장 물체측에 가까이 배치된 오목면이 물체측을 향한 음렌즈와, 상기 음렌즈보다도 화상측에 더 가까이 배치된 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈를 구비한다. 상기 제3 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 화상측을 향한 양렌즈와, 음렌즈를 구비한다. 상기 제4 렌즈군은 볼록면이 물체측을 향한 음렌즈를 구비한다.
이에 따라, 본 발명은 준광각을 갖는 소형화에 적합한 새로운 고성능의 촬상 렌즈를 제공할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하기　위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 첨부된 도면은 명시적으로 언급되지 않는 한 축척에 맞게 그려진 것으로 간주되지 않는다. 또한, 동일하거나 유사한 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 실시예1에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예2 에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예3에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 실시예4에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시예5에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시예6에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 실시예7에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 실시예8에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시예9에 따른 촬상 렌즈의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시예10에 따른 촬상 렌즈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 11은 실시예1에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 12는 실시예2에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 13은 실시예3에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 14는 실시예4에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 15는 실시예5에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 16은 실시예6에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 17은 실시예7에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 18은 실시예8에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 19는 실시예9에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 20은 실시예10에 따른 촬상 렌즈의 수차 곡선도를 포함한 도면이다.
도 21a는 일 실시 형태에 따른 휴대용 정보 단말 장치를 설명하기 위한 외관도이다.
도 21b는 상기 일 실시 형태에 따른 상기 휴대용 정보 단말 장치를 설명하기 위한 외관도이다.
도 21c는 상기 일 실시 형태에 따른 상기 휴대용 정보 단말 장치를 설명하기 위한 외관도이다.
도 22는 도 21a 내지 도 21c에 도시된 휴대용 정보 단말 장치의 시스템도이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시형태를 설명하기 위한 목적으로만 사용되며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥 상 달리 명시하지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도된다.
도면에 예시된 실시형태를 설명함에　있어서, 명확성을 위해 특정 용어가 사용된다. 그러나, 본 명세서의 개시는 이와 같이 선택된 특정 용어에 제한되는 것을 의도하지 않으며, 각각의 특정 요소는 유사한 기능을 갖고, 유사한 방식으로 작동하며, 유사한 결과를 달성하는 모든 기술적 동등 물을 포함함을 이해해야 한다.
본 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 기술적인 제한을 두고 설명하지만, 이러한 설명은 본 개시의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 본 개시의 실시형태에 기재된 모든 요소가 반드시 필수적인 것은 아니다.
아래에 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 아래의 실시형태를 설명하기 위한 도면에서 동일한 기능 또는 형상을 갖는 요소 (부재 또는 구성 요소)에는 동일한 참조 부호를 할당하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시형태의 10 실시예에 따른 촬상 렌즈를 도시한 것이다. 상기 실시형태는 도시의 순서로 후술되는 구체적인 실시예1 내지 실시예10에 대응한다.
도 1 내지 도 10에서는 각 도면의 좌측이 물체측이고 각 도면의 우측이 화상측이다.
설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 6 에서는 참조 부호를 공통적으로 사용한다. 각 도면에서 참조 부호 Ax는 광축, 참조 부호 I는 제1 렌즈군, 참조 부호 II는 제2 렌즈군, 참조 부호 S는 조리개, 참조 부호III은 제3 렌즈군, 참조 부호 IV 는 제4 렌즈군을 나타낸다.
참조 부호 F는 광학 저역 통과 필터 및 적외선 차단 필터를 구비한 다양한 필터 및 CMOS(보완 금속 산화물 반도체) 센서와 같은 촬상 소자의 커버 유리(밀봉 유리) 중 하나를 의도하는 "투명 평행 판”을 나타낸다. 상기 투명 평행 판은 상기 의도한 구성 요소와 "광학적으로 동일"한 것으로 나타내어진다.
참조 부호 Im은 화상면을 나타낸다. 촬상 소자를 사용하는 경우, 촬상 소자의 수광면이 화상면(Im)에 대응한다.
본 발명의 실시예 중 어느 하나에 따른 촬상 렌즈는 다음과 같은 "기본 구성”을 구비한다.
즉, 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로, 제1 렌즈군(I), 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군(II), 조리개(S), 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군(III), 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군(IV)을 포함하는 네 개의 렌즈군의 구성을 구비한다. 상기 제1 렌즈군(I)은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로, 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈와, 오목면이 화상측을 향한 음렌즈로 구성된다.
상기 제2 렌즈군(II)은 가장 물체측에 가까운 오목면이 물체측을 향한 음렌즈와, 상기 음렌즈보다도 화상측에 더 가까운 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈로 구성된다.
상기 제3 렌즈군(III)은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로, 볼록면이 화상측을 향한 양렌즈와, 음렌즈로 구성된다.
상기 제4 렌즈군(IV)은 볼록면이 물체측을 향한 음렌즈로 구성된다.
또한, 다음의 구성을 사용할 수 있다.
제2 렌즈군(II)는 상술한 바와 같이 가장 물체측에 가깝게 배치된 "오목면이 물체측을 향한 음렌즈”와, 상기 음렌즈보다 화상측에 가까이 배치된 "볼록면이 물체측을 향한 양렌즈”로 구성된다. 상기 제2 렌즈군(Ⅱ)은 전체로서 하나의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함하는 총 2개의 서브 렌즈군과, 두 개의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함하는 총 3개의 서브 렌즈군 중 하나로 구성될 수 있다.
즉, 도 1 내지 도 7 및 도 10에 도시된 예에서는 전체로서 "하나의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함한 총 2개의 서브 렌즈군”으로 제2 렌즈군(Ⅱ)이 구성되고, 도8 및 도9에 도시된 예에서는 전체로서 "두 개의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함한 총 3개의 서브 렌즈군”으로 제2렌즈군(II)이 구성되어 있다.
제4 렌즈군(IV)은 "단일 렌즈와 접합 렌즈 중 하나”로 구성될 수 있고, 물체측에 "화상측보다 강한 굴절력을 갖는 면”을 구비한다. 도1 내지 도9에 도시된 예에서는 제4 렌즈군(IV)이 "단일 렌즈”로 구성된다. 도1 0에 도시된 예에서는 제4 렌즈군(IV)이 "접합 렌즈”로 구성된다. 어느 경우에도 제4 렌즈군(IV)의 "물체측 면의 굴절력”이 "화상측 면의 굴절력”보다 강하다.
이 경우, "화상측 면보다도 강한 굴절력을 갖는 면”은 적어도 근축 영역에서는 "화상측 면보다도 강한 굴절력을 갖는 물체측 면”이다. 도 6에 도시된 예에서는 제4 렌즈군(IV)이 단일 렌즈이고, 제4 렌즈군(IV)은 렌즈의 양면이 모두 비구면이며 렌즈 반경 방향으로 곡률 반경이 변화한다.
이 예에서는, 제4 렌즈군(IV)의 양면의 굴절력은 광축 근처의 근축 영역에서 "물체측 면의 굴절력이 화상측 면의 굴절력보다도 강한”것으로 되어 있다.
상술한 구성의 촬상 렌즈는 아래의 조건식 (1) 내지 (8) 중에서 조건식 (1) 내지 (3) 및 조건식 (6) 내지 (8) 중의 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.
또한 조건식 (3) 을 만족하는 경우, 조건식 (4), (5) 중 적어도 하나를 만족하는 것이 바람직하다.
(1) 1.0 < L/f < 1.6
(2) 0.45 < DT/f < 0.80
(3) 0.4 < f1P/f < 1.5
(4) 0.25 < r1F/f < 0.55
(5) 0.8 < r1F/r1R < 1.6
(6) -4.0 < f4/f1 < 2.0
(7) 0.25 < f1-2/f3-4 < 5.0
(8) -1.5 < r2F/f < -0.5
조건식 중의 매개변수의 기호의 의미는 다음과 같다.
L은 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서 제1 렌즈군의 물체측에 가장 가까운 면에서 화상면까지의 거리이고,
f는 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점 거리이고,
DT는 제1 렌즈군의 가장 물체측에 가까운 면에서 제4 렌즈군의 가장 화상측에 가까운 면까지의 거리이고,
f1p 는 제1 렌즈군 중의 양렌즈의 초점 거리이고,
r1F는 제1 렌즈군 중의 양렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이고,
r1R은 제1 렌즈군 중의 음렌즈의 화상측 면의 곡률 반경이고,
f1은 제1 렌즈군의 초점 거리이고,
f4는 제4 렌즈군의 초점 거리이고,
f1-2는 제1 렌즈군과 제2 렌즈군의 합성 초점 거리이고,
f3-4는 제3 렌즈군과 제4 렌즈군의 합성 초점 거리이며,
r2F는 제2 렌즈군의 가장 물체측에 가까운 음렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이다.
전술한 바와 같이, 제2 렌즈군(II) 및 제3 렌즈군(III)은 모두 양의 굴절력을 갖고, 제4 렌즈군(IV)은 음의 굴절력을 갖는다. 제1 렌즈군(I) 및 제4 렌즈군(IV)은 조건식 (6)을 만족할 수 있으므로, 제1 렌즈군(I)은 "양의 굴절력 및 음의 굴절력”중 어느 하나를 가질 수 있다.
본 개시 내용에 따른 촬상 렌즈는 "대략 대칭형보다 약간 망원형에 가까운 특성”을 갖는 준광각 렌즈이고, 종래 기술에서 찾아볼 수 없는 "적절한 렌즈 구성 및 파워 배치”로 인해 렌즈 총 길이, 렌즈 총 두께 및 렌즈 직경 모두를 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 개시 내용에 따른 "촬상 렌즈”는 조리개(S) 전후에 양의 구성 요소를 배치하고 이 양의 구성 요소의 외측에 음의 구성 요소를 배치한 "대칭형 파워 배치”및 "비교적 광화각에 적합한 타입”을 기초로 하여 코마 수차, 왜곡 및 배율 색수차의 보정을 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 제2 렌즈군의 양렌즈의 "물체측 면”과 제3 렌즈군의 양렌즈의 "화상측 면”은 모두 서로 마주보는 볼록면이고, 제1 렌즈군의 "음렌즈의 화상측 면”및 제4 렌즈군의 "음렌즈(요소)의 물체측 면”은 모두 서로 마주보는 오목면이다. 따라서, 전술한 수차의 보정을 보다 높은 레벨로 수행할 수 있다 .
상술한 구성 중, "제2 렌즈군의 가장 물체측에 가까운 음렌즈의 물체측 면이 오목면"인 구성은 제1 렌즈군의 직경을 작게 하고 "저 광선의 코마 수차 보정”을 용이하게 하는 효과가 있어, 소형화와 고성능화의 양립에 유리하다.
준광각 촬상 렌즈의 소형화를 효과적으로 달성하기 위해서는, 대략 대칭형의 파워 배치를 변경하여 "소위 망원형에 가까운 파워 배치”를 적용할 필요가 있다. 본 발명의 촬상 렌즈에서는 "상대적으로 파워가 강한 양렌즈를 렌즈계의 물체측에 가장 가깝게 배치하고, 제3 렌즈군의 음렌즈와 제4 렌즈군의 음렌즈를 렌즈계의 화상측에 연속적으로 배치함”으로써, 소형화에 바람직한 파워 배치가 제공된다.
또한, 출사 동공의 위치를 제어하여 주변 화상 높이에서의 주광선의 화상면에 대한 입사 각도를 적절한 상태로 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 조리개(S)보다 물체측에 가깝게 배치된 제1 렌즈군(I) 및 제2 렌즈군(II)이 각각 "전체적으로 4 내지 5개의 렌즈”를 포함하고, 조리개(S)보다 화상측에 가깝게 배치된 제3 렌즈군(III) 및 제4 렌즈군(IV)이 각각 "전체적으로 3 내지 4개의 렌즈”를 포함하므로, 상대적으로 "단순한 구성”을 갖는다. 또한, 각 부품의 구성을 사용 목적에 맞게 최적화함으로써 종합적으로 종래 기술에 없는 유리한 효과를 얻을 수 있고, 직경 증대, 소형화 및 성능 향상을 도모할 수 있다.
아래에 각 조건식의 의미를 자세히 설명한다.
조건식 (1)은 본 개시 내용의 유리한 효과를 가장 충분히 발휘하도록 촬상 렌즈의 렌즈 총 길이(렌즈계의 가장 물체측에 가까운 면으로부터 화상면까지의 거리)를 결정하는 것이다 .
조건식 (2)는 본 개시 내용의 유리한 효과를 가장 충분히 발휘하도록 촬상 렌즈의 렌즈 총 두께(렌즈계의 가장 물체측에 가까운 면으로부터 가장 화상측에 가까운 면까지의 거리)를 결정하는 것이다.
본 발명에 따른 촬상 렌즈는 렌즈계의 물체측에 가장 가깝게 배치된 비교적 파워가 강한 양렌즈로 구성되어 "소형화 및 고성능화”를 달성할 수 있다.
조건식 (3)의 매개변수가 하한값인 0.4이하이면 "대칭형보다 망원형의 특성”이 높아지고 주점이 물체측으로 이동하여 렌즈 전체 길이가 단축된다. 그러나 "다양한 수차 보정의 자유도”가 제한되고 제조 오차에 대한 민감도가 증가할 수 있다.
조건식 (3)의 매개변수가 상한값인 1.5이상이면 필요한 망원형 특성을 얻기 어렵고 주점이 화상측으로 이동하여 렌즈 전체 길이를 단축할 수 없다.
조건식 (3)을 기준으로 하여 만족시키는 것이 바람직한 조건식 (4)의 매개변수가 하한값인 0.25이하이면, 제1 렌즈군의 양렌즈의 물체측 면의 굴절력이 지나치게 커서 해당 면에 과도한 수차가 발생하여 충분히 보정되지 않을 수 있고, 내향 코마 수차가 잔존하거나 중간 화상 높이에서 비점 수차가 발생할 우려가 있다.
조건식 (4)의 매개변수가 상한값인 0.55 이상이면, 제1 렌즈군의 양렌즈의 물체측 면의 굴절력이 지나치게 작아져 망원형 특성이 불충분하고, 망원형 특성이 불충분하면, "렌즈 전체 길이의 단축”에 불리해진다. 이 상태에서 렌즈 전체 길이를 강제적으로 단축시키면, 외향 코마 수차가 잔존하거나 주변 화상 높이에서 비점 수차가 발생할 우려가 있다.
조건식 (5)는 조건식 (5)의 매개변수를 정의하는 제1 렌즈군의 "가장 물체측에 가까운 면의 곡률 반경과 가장 화상측에 가까운 면의 곡률 반경의 비율”의 바람직한 범위를 결정하는 것이다.
제1 렌즈군에 포함되는 양렌즈의 물체측 면과 제1 렌즈군에 포함되는 음렌즈의 화상측 면은 "서로 적절하게 수차 교환”함으로써, 렌즈계 전체의 수차를 보정한다.
조건식 (5)의 매개변수가 하한값인 0.8이하이면 구면 수차가 과도하게 보정되고 내향 코마 수차가 발생할 수 있다.
조건식 (5)의 매개변수가 상한값인 1.5이상이면 구면 수차가 충분히 보정되지 않고 외향 코마 수차가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 촬상 렌즈는 "최대 화상 높이에 도달하는 주광선의 화상 면에 대한 입사 각도가 반 화각보다 약간 크게” 하여 소형화 및 고성능화를 달성하도록 구성된다.
조건식 (6)의 매개변수가 하한값인 -4.0이하이면 사출 동공이 화상측으로 이동하여 주변 화상 높이에서의 주광선의 화상면에 대한 입사 각도가 커질 수 있다. 조건식 (6)의 매개변수가 하한값인 2.0이상이면 사출 동공이 물체측으로 이동하여 제4 렌즈군의 직경이 커질 수 있다.
조건식 (7)은 조리개(S)의 전후의 굴절력의 균형을 취하기 위한 것이다.
조건식 (7)의 매개변수가 하한값인 0.25이하이면, 조리개(S)의 전방 측의 굴절력이 비교적 커서 주변 영역에서 플러스 측의 왜곡이 발생하기 쉽고, 내향 코마 수차가 생기기 쉽고, 화면의 내측으로 단파장의 배율 색수차가 발생할 우려가 있다.
조건식 (7)의 매개변수가 상한값인 5.0이상이면, 조리개(S)의 후방 측의 굴절력이 비교적 커서 마이너스 측의 왜곡이 발생하기 쉽고, 외향 코마 수차가 생기기 쉽고, 화면의 외측으로 단파장의 배율 색수차가 발생할 우려가 있다.
조건식 (8)의 매개변수가 하한값인 -1.5이하이면, 중간 화상 높이에서 플러스 측으로 저 광선의 코마 수차(코마 플레어)가 발생하고, 비점 수차가 발생할 우려가 있다. 또한 제1 렌즈군을 통과하는 축외광선이 높은 위치를 통과하므로 제1 렌즈군의 직경이 커질 수 있다.
조건식 (8)의 매개변수가 상한값 -0.5보다 작거나 같으면, 중간 화상 높이에서 마이너스 측으로 저 광선의 코마 수차 (코마 플레어)가 발생할 우려가 있고, 구면 수차가 과도하게 교정될 우려가 있다.
또한, 본 발명에 따른 촬상 렌즈는 아래의 조건식을 만족시키는 것이 바람직하다.
(9) 0.40 < Y' / f < 0.70
(10) 0.50 < tan(θPmax) < 0.85
상기 조건식에서 Y'는 "최대 화상 높이”이고, θPmax는 "최대 화상 높이에 도달하는 주광선의 화상면에 대한 입사각”이다.
조건식 (8) 은 본 개시의 유리한 효과가 가장 충분히 발휘되는 촬상 렌즈의 화각을 결정하는 것이다.
조건식 (9) 는 본 개시의 유리한 효과를 가장 충분히 발휘되는 촬상 렌즈의 축외 광선의 화상면에 대한 입사 각도를 결정하는 것이다 .
본 개시에 따른 촬상 렌즈의 구성에 있어서, "제2 렌즈군의 화상측에 가장 가까운 면”과 "제3 렌즈군의 물체측에 가장 가까운 면(제3 렌즈군의 양렌즈의 물체측 면) ”은 모두 볼록면을 갖는 것이 바람직하다.
본 개시의 촬상 렌즈는 상술한 바와 같이 "대략 대칭형의 파워 배치”를 기본으로 하고, "조리개를 사이에 두고 대향하는 양면”에 대해서도 대략 대칭형의 파워 배치를 적용하여 코마 수차, 왜곡, 배율 색수차를 "보다 높은 레벨”로 보정한다.
구체적으로는 다음과 같이 조건식을 만족시키는 것이 바람직하다.
(11) -1.6 < r3F / r2R < 0.0
식 중, r3F는 "제3 렌즈군의 물체측에 가장 가까운 면의 곡률 반 경”이고, r2R는 "제2 렌즈군의 화상측에 가장 가까운 면의 곡률 반 경”이다.
제3 렌즈군에 포함되는 음렌즈의 화상측 면은 오목면으로 되어 있는 것이 바람직하고, 물체측에 가장 가까운 위치에 배치된 제2렌즈군의 오목면에 대향하여 배치함으로써 각종 수차 보정을 균형있게 수행할 수 있다.
또한 제3 렌즈군에 포함되는 음렌즈의 화상측 면의 곡률 반경r3R은 다음 조건을 충족하는 것이 바람직하다.
(12) 0.7< r3R/f < 2.5
제4 렌즈군의 "화상측 면”은 볼록면인 것이 바람직하고, 제1 렌즈군에 포함되는 양렌즈의 물체측 면과 대향하여 배치함으로써 각종 수차 보정을 균형있게 수행할 수 있다.
즉, 제4 렌즈군의 화상측 볼록면의 곡률 반경 r4R은 다음 조건식을 충족하는 것이 바람직하다.
(13) -1.8< r4R/f < -0.5
제4 렌즈군의 물체측 면은 오목면으로 되어 있고, 제1 렌즈군에 포함되는 음렌즈의 화상측 면과 대향하도록 배치하여 각종 수차 보정을 균형있게 수행하기 위해서는 곡률 반경 r4F이 아래의 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.
(14) -1.2 < r4F/f < -0.3
또한, 제1 렌즈군의 양렌즈의 굴절률 nd1P는 다음 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.
(15) nd1P > 1.75
조건식 (15)의 매개변수가 하한값인 1.75이하이면, 필드 곡률이 제대로 보정되지 않고 비점 수차가 잔존할 수 있다. 조건식 (15)의 상한값은 기존 광학 유리의 굴절률 범위 및 비용과 관련하여 약 2.0 내지 약 2.1 범위에 있는 것에 유의한다.
제2 렌즈군에 포함되는 양렌즈의 굴절률 nd2P는 다음 조건식을 충족하는 것이 바람직하다.
(16) nd2P > 1.75
조건식 (16)의 매개변수가 하한값인 1.75 이하이면, 필드 곡률이 제대로 보정되지 않고 중간 화상 높이에 내향 코마 수차가 잔존할 수 있다. 조건식 (16)의 상한값은 기존 광학 유리의 굴절률 범위 및 비용과 관련하여 약 2.0 내지 약 2.1 범위에 있는 것에 유의한다.
수차를 보다 정확하게 보정하기 위해서는 “제1렌즈군과 제4렌즈군이 비구면을 갖는” 것이 바람직하고, 비구면은 비점 수차, 코마 수차 및 왜곡 보정에 큰 효과가 있다.
[실시예]
이하, 촬상 렌즈의 10 가지 구체적인 예를 설명한다.
전술한 바와 같이, 실시예1 내지 실시예10은 도 1 및 도 2에 도시된 렌즈 구성의 구체적인 수치 예이다 .
실시예1 내지 실시예 10에 있어서, 최대 화상 높이는 14.2mm이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 필터(F)는 화상면(Im)의 물체측 및 촬상 렌즈의 화상측에 배치되고, 상술한 바와 같이, 필터(F)는 광학 저역 통과 필터와 적외선 차단 필터를 포함하는 각종 필터 중 하나, CMOS 센서와 같은 수광 소자용 커버 유리(밀봉 유리)를 의도한 것이고, 상기 필터(F)는 상기 의도한 부품과 "광학적으로 동등”한 투명 평행판이다.
아래의 실시예에서는 투명 평행판(F)이 화상면(Im)에서 물체측으로 약 0.7mm 위치로 되도록 배치되지만 이에 국한되지 않고, 또한 하나의 투명 평행판(F)이 아니라 다수의 판으로 분할될 수 있다.
이 실시예에서의 기호의 의미는 다음과 같다.
f는 전체 시스템의 초점 거리
F는 F번호
ω는 반 화각
R은 곡률 반경
D는 표면 거리
Nd는 굴절률
νd 는 아베수
Pg , F 는 부분 분산 비율(Pg,F = (ng - nF)/(nF - nC))
K는 비구면의 원추형 상수
A4는 4차 비구면 계수
A6은 6차 비구면 계수
A8은 8차 비구면 계수
A10은 10차 비구면 계수
A12는 12차 비구면 계수
A14는 14차 비구면 계수이다.
"비구면”은 근축 곡률(근축 곡률 반경의 역수) C, 광축으로부터의 높이 H, 원뿔 상수 K, 비구면 계수Ai (i = 2 내지 14)를 사용하여 다음과 같은 기지의 식으로 표현된다.
X = CH2/[1 + √(1 - (1 + K)C2H2)] + A4H4 + A6H6 + A8H8 + A10H10 + A12H12 + A14H14
[실시예1]
실시예1은 도 1에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 1)
f = 25.99, F = 2.86, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01 10.596 2.71 1.83481 42.74 0.5648 OHARA S-LAH55VS
02 17.116 0.72
03 28.454 0.80 1.76182 26.52 0.6136 OHARA S-TIH14
04 10.633 2.07
05 -22.521 0.60 1.64769 33.79 0.5938 OHARA S-TIM22
06 18.475 0.20
07* 11.864 3.20 1.83220 40.10 0.5714 OHARA L-LAH90
08* -29.600 1.20
09 조리개 1.20
10 39.863 2.28 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
11 -10.490 0.60 1.62588 35.70 0.5893 OHARA S-TIM1
12 36.982 0.92
13* -18.000 1.00 1.90270 31.00 0.5943 OHARA L-LAH86
14* -30.642 14.896
15 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
16 ∞
(실시예1의 비구면 데이터)
비구면 데이터 (면 번호에 "*표시”가 있는 면)는 다음과 같다.
비구면; 제7면
K = 0.0, A4 = -1.56039×10-4, A6 = -7.36942×10-7, A8 = -1.50428×10-8
비구면; 제8면
K = 0.0, A4 = 1.69456×10-5, A6 = -1.07652×10-6
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 3.47223×10-4, A6 = -6.44790×10-6
비구면; 제14면
K = 0.0, A4 = 4.12542×10-4, A6 = -3.95877×10-6, A8 = -2.65584×10-8, A10 = 1.00641×10-9
(실시예1의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.327
(2) DT/f = 0.673
(3) f1P/f = 1.078
(4) r1F/f = 0.408
(5) r1F/r1R = 0.997
(6) f4/f1 = 0.045
(7) f1-2/f3-4 = 0.372
(8) r2F/f = -0.866
(9) Y'/f = 0.546
(10) tan(θPmax) = 0.691
(11) r3F/r2R = -1.347
(12) r3R/f = 1.423
(13) r4R/f = -1.179
(14) r4F/f = -0.693
(15) nd1P = 1.835
(16) nd2P = 1.832
[실시예2]
실시예2는 도 2에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 2 )
f = 26.05, F = 2.87, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 10.017 2.97 1.83220 40.10 0.5714 OHARA L-LAH90
02 21.619 0.10
03 14.655 0.80 1.78470 26.29 0.6135 OHARA S-TIH23
04 7.523 2.30
05 -34.143 0.60 1.64769 33.79 0.5938 OHARA S-TIM22
06 10.509 2.03 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
07 -198.626 1.20
08 조리개 1.21
09 31.757 2.26 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
10 -13.329 0.60 1.62588 35.70 0.5893 OHARA S-TIM1
11 48.214 0.84
12* -18.000 1.00 1.90270 31.00 0.5943 OHARA L-LAH86
13* -20.113 14.890
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예2의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -3.54224×10-5, A6 = -4.66804×10-8, A8 = -1.10660×10-8, A10 = 8.24552×10-11, A12 = -1.19318×10-12
비구면; 제12면
K = 0.0, A4 = 3.45703×10-4
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 3.69614×10-4, A6 = -4.24378×10-7, A8 = 5.77254×10-8, A10 = -1.22381×10-9
(실시예2의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.267
(2) DT/f = 0.614
(3) f1P/f = 0.771
(4) r1F/f = 0.384
(5) r1F/r1R = 1.332
(6) f4/f1 = -2.589
(7) f1-2/f3-4 = 1.760
(8) r2F/f = -1.310
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.682
(11) r3F/r2R = -0.160
(12) r3R/f = 1.850
(13) r4R/f = -0.772
(14) r4F/f = -0.691
(15) nd1P = 1.832
(16) nd2P = 1.883
[실시예3]
실시예3은 도 3에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표3)
f = 26.05, F = 2.87, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.247 2.91 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 24.908 0.70 1.78880 28.43 0.6009 OHARA S-NBH58
03 7.360 2.01
04 -22.769 0.70 1.63980 34.47 0.5922 OHARA S-TIM2
05 61.496 0.10
06 17.395 2.32 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
07 -113.651 1.20
08 조리개 1.20
09 24.522 2.57 1.75500 52.32 0.5667 OHARA S-LAH58
10 -9.139 0.60 1.53172 48.84 0.5631 OHARA S-TIL6
11 33.044 1.15
12* -18.000 1.00 1.90270 31.00 0.5943 OHARA L-LAH86
13* -26.676 14.378
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예3의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.63557×10-5, A6 = -6.86204×10-7, A8 = 9.51319×10-9, A10 = -2.99238×10-10
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 1.30975×10-4, A6 = -3.75252×10-7, A8 = 5.96446×10- 8, A10 = -8.12812×10-10
(실시예 3의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.264
(2) DT/f = 0.632
(3) f1P/f = 0.609
(4) r1F/f = 0.355
(5) r1F/r1R = 1.256
(6) f4/f1 = -0.146
(7) f1-2/f3-4 = 1.296
(8) r2F/f = -0.874
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.672
(11) r3F/r2R = -0.216
(12) r3R/f = 1.268
(13) r4R/f = -1.024
(14) r4F/f = -0.691
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.883
[실시예 4]
실시예 4는 도 4에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 4)
f = 28.00, F = 2.88, ω = 26.6
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.447 2.95 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 30.602 0.70 1.74077 27.79 0.6095 OHARA S-TIH13
03 7.393 2.11
04 -18.010 0.70 1.60342 38.03 0.5922 OHARA S-TIM5
05 56.812 0.10
06 18.661 2.01 1.83481 42.74 0.5648 OHARA S-LAH55VS
07 -35.218 1.22
08 조리개 1.20
09 34.107 2.70 1.65160 58.55 0.5425 OHARA S-LAL7
10 -7.705 0.60 1.51823 58.90 0.5457 OHARA S-NSL3
11 59.118 1.19
12 -14.554 1.00 1.90270 31.00 0.5943 OHARA L-LAH86
13* -19.650 15.508
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예 4의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.52197×10-5, A6 = -7.06205×10-7, A8 = 1.01999×10-8, A10 = -2.76954×10-10
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 9.97548×10-5, A6 = -2.74503×10-7, A8 = 4.05280×10-8, A10 = -4.40120×10-10
(실시예 4의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.217
(2) DT/f = 0.589
(3) f1P/f = 0.537
(4) r1F/f = 0.337
(5) r1F/r1R = 1.278
(6) f4/f1= -0.296
(7) f1-2/f3-4 = 0.530
(8) r2F/f = -0.643
(9) Y'/f = 0.507
(10) tan(θPmax) = 0.629
(11) r3F/r2R = -0.968
(12) r3R/f = 2.111
(13) r4R/f = -0.702
(14) r4F/f = -0.520
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.835
[실시예 5]
실시예 5는 도 5에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 5)
f = 26.05, F = 2.88, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 10.626 3.50 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 55.319 0.70 1.72825 28.46 0.6077 OHARA S-TIH10
03 7.914 2.33
04 -28.150 0.70 1.64769 33.79 0.5938 OHARA S-TIM22
05 28.150 0.10
06 16.113 2.22 1.90525 35.04 0.5848 OHARA S-LAH93
07 -94.335 1.20
08 조리개 1.20
09 25.481 2.42 1.72916 54.09 0.5448 OHARA S-LAL19
10 -8.325 0.60 1.54814 45.78 0.6030 OHARA S-TIM35
11 31.988 1.04
12 -18.000 1.00 1.90270 31.00 0.5943 OHARA L-LAH86
13* -22.450 14.638
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예 5의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.62422×10-5, A6 = -4.81459×10-7, A8 = 3.20423×10-9, A10 = -1.16410×10-10
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 1.22749×10-4, A6 = -2.98756×10-7, A8 = 6.89210×10- 8, A10 = -9.94935×10-10
(실시예 5의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.295
(2) DT/f = 0.653
(3) f1P/f = 0.571
(4) r1F/f = 0.408
(5) r1F/r1R = 1.343
(6) f4/f1 = -0.372
(7) f1-2/f3-4 = 1.252
(8) r2F/f = -1.080
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.688
(11) r3F/r2R = -0.270
(12) r3R/f = 1.228
(13) r4R/f = -0.862
(14) r4F/f = -0.691
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.905
[실시예6]
실시예 6은 도 6에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 6)
f = 24.68, F = 2.88, ω = 29.6
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 10.669 2.30 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
02 18.250 0.70 1.67300 38.15 0.5757 OHARA S-NBH52V
03 8.706 2.08
04 -24.184 0.70 1.67270 32.10 0.5988 OHARA S-TIM25
05 9.234 2.54 1.88300 40.69 0.5673 HIKARI J-LASF08A
06 -65.279 1.20
07 조리개 1.20
08 18.050 3.15 1.88300 40.69 0.5673 HIKARI J-LASF08A
09 -20.928 0.10
10 -35.679 0.60 1.68893 31.07 0.6004 OHARA S-TIM28
11 35.679 0.94
12* -17.345 1.00 1.68893 31.16 0.6037 HOYA M-FD80
13* -37.142 14.893
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예 6의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -3.29990×10-5, A6 = -6.63571E×10-7, A8 = 3.34066×10-9, A10 = -2.16938×10-10
비구면; 제12면
K = 0.0, A4 = 6.59150×10-4, A6 = -9.07297×10-6
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 8.07148×10-4, A6 = -7.24676×10-6, A8 = -1.28617×10-9, A10 = 1.09784×10-10
(실시예 6의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.358
(2) DT/f = 0.669
(3) f1P/f = 1.116
(4) r1F/f = 0.432
(5) r1F/r1R = 1.225
(6) f4/f1 = -0.100
(7) f1-2/f3-4 = 3.573
(8) r2F/f = -0.980
(9) Y'/f = 0.575
(10) tan(θPmax) = 0.685
(11) r3F/r2R = -0.277
(12) r3R/f = 1.446
(13) r4R/f = -1.505
(14) r4F/f = -0.703
(15) nd1P = 1.821
(16) nd2P = 1.883
[실시예 7]
실시예 7은 도 7에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 7)
f = 23.42, F = 2.88, ω = 30.9
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.393 2.12 1.82080 42.71 0.5642 HOYA M-TAFD51
02 14.350 0.70 1.69895 30.05 0.6028 HOYA E-FD15
03 7.440 1.92
04 -29.751 0.70 1.64769 33.84 0.5923 HOYA E-FD2
05 22.787 0.10
06 14.677 2.29 1.88300 40.69 0.5673 HIKARI J-LASF08A
07 -191.434 1.20
08 조리개 1.20
09 17.856 2.86 1.88100 40.14 0.5701 HOYA TAFD33
10 -8.223 0.60 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
11 21.102 1.30
12 -18.000 1.00 1.88202 37.22 0.5769 HOYA M-TAFD307
13* -22.111 13.940
14 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
15 ∞
(실시예 7의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -4.08710×10-5, A6 = -4.27926×10-7, A8 = -1.04734×10-8, A10 = -1.48266×10-10
비구면; 제13면
K = 0.0, A4 = 1.88752×10-4, A6 = 9.04904×10-7, A8 = 8.62046×10-8, A10 = -1.22399×10-9
(실시예 7의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.368
(2) DT/f = 0.683
(3) f1P/f = 1.186
(4) r1F/f = 0.401
(5) r1F/r1R = 1.263
(6) f4/f1 = 0.191
(7) f1-2/f3-4 = 3.114
(8) r2F/f = -1.270
(9) Y'/f = 0.606
(10) tan(θPmax) = 0.703
(11) r3F/r2R = -0.093
(12) r3R/f = 0.901
(13) r4R/f = -0.944
(14) r4F/f = -0.769
(15) nd1P = 1.821
(16) nd2P = 1.883
[실시예 8]
실시예 8은 도 8에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 8)
f = 26.04, F = 2.88, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.572 2.78 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 24.829 0.70 1.78880 28.43 0.6009 OHARA S-NBH58
03 7.822 2.23
04 -22.140 0.70 1.56732 42.82 0.5731 OHARA S-TIL26
05 53.236 0.10
06 18.531 1.89 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
07 -24.000 0.60 1.80000 29.84 0.6017 OHARA S-NBH55
08 -116.418 1.20
09 조리개 1.20
10 12.474 2.36 1.74100 52.64 0.5467 OHARA S-LAL61
11 -8.112 0.60 1.54072 47.23 0.5651 OHARA S-TIL2
12 11.685 1.14
13 -17.538 1.00 1.86100 37.10 0.5785 OHARA L-LAH94
14* -19.900 14.581
15 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
16 ∞
(실시예 8의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.62065×10-5, A6 = -5.73136×10-7, A8 = 5.83843×10-9, A10 = -2.15266×10-10
비구면; 제14면
K = 0.0, A4 = 1.29178×10-4, A6 = -4.77236×10-7, A8 = 6.42635×10- 8, A10 = -9.22759×10-10
(실시예 8의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.274
(2) DT/f = 0.634
(3) f1P/f = 0.646
(4) r1F/f = 0.368
(5) r1F/r1R = 1.224
(6) f4/f1 = -0.232
(7) f1-2/f3-4 = 1.023
(8) r2F/f = -0.850
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.665
(11) r3F/r2R = -0.224
(12) r3R/f = 1.239
(13) r4R/f = -0.975
(14) r4F/f = -0.691
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.883
[실시예 9]
실시예 9는 도 9에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 9)
f = 26.06, F = 2.88, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.718 2.85 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 28.191 0.70 1.78880 28.43 0.6009 OHARA S-NBH58
03 7.936 2.26
04 -23.765 0.70 1.56732 42.82 0.5731 OHARA S-TIL26
05 55.698 0.10
06 20.822 0.60 1.68893 31.07 0.6004 OHARA S-TIM28
07 11.777 1.83 1.88300 40.76 0.5667 OHARA S-LAH58
08 -139.566 1.20
09 조리개 1.20
10 27.121 2.36 1.73400 51.47 0.5486 OHARA S-LAL59
11 -8.707 0.60 1.54814 45.78 0.5686 OHARA S-TIL1
12 36.884 1.10
13 -18.000 1.00 1.86100 37.10 0.5785 OHARA L-LAH94
14* -25.049 14.581
15 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
16 ∞
(실시예 9의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.46254×10-5, A6 = -5.56469×10-7, A8 = 5.71488×10-9, A10 = -1.90619×10-10
비구면; 제14면
K = 0.0, A4 = 1.30813×10-4, A6 = -3.50965×10-7, A8 = 5.51796×10- 8, A10 = -7.69857×10-10
(실시예 9의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.276
(2) DT/f = 0.633
(3) f1P/f = 0.622
(4) r1F/f = 0.373
(5) r1F/r1R = 1.225
(6) f4/f1 = -0.258
(7) f1-2/f3-4 = 0.998
(8) r2F/f = -0.912
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.663
(11) r3F/r2R = -0.194
(12) r3R/f = 1.416
(13) r4R/f = -0.961
(14) r4F/f = -0.691
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.883
[실시예10]
실시예 10은 도 10에 도시된 렌즈 구성을 갖는다.
(표 10)
f = 26.05, F = 2.88, ω = 28.3
면 번호 R D Nd νd Pg,F 유리 명칭
01* 9.067 2.47 1.85400 40.38 0.5688 OHARA L-LAH85V
02 16.326 0.70 1.76182 26.52 0.6136 OHARA S-TIH14
03 7.495 2.33
04 -22.619 0.70 1.63980 34.47 0.5922 OHARA S-TIM27
05 60.949 0.10
06 19.213 1.68 1.88300 40.69 0.5673 HIKARI J-LASF08A
07 -77.308 1.20
08 조리개 1.20
09 23.071 2.42 1.72000 50.23 0.5521 OHARA S-LAL10
10 -8.936 0.60 1.54814 45.78 0.5686 OHARA S-TIL1
11 34.120 1.12
12 -18.290 0.70 1.67270 32.17 0.5962 HOYA E-FD5
13 -897.000 1.29 1.88202 37.22 0.5769 HOYA M-TAFD307
14* -35.676 14.581
15 ∞ 1.40 1.51633 64.14 각종 필터
16 ∞
(실시예 10의 비구면 데이터)
비구면 데이터는 다음과 같다.
비구면; 제1면
K = 0.0, A4 = -2.57013×10-5, A6 = -5.79335×10-7, A8 = 5.88906×10-9, A10 = -2.51234×10-10
비구면; 제14면
K = 0.0, A4 = 1.20805×10-4, A6 = -1.48753×10-7, A8 = 3.11246×10- 8, A10 = -3.68347×10-10
(실시예 10의 조건식의 매개변수 값)
각 조건식의 매개변수 값은 다음과 같다.
(1) L/f = 1.273
(2) DT/f = 0.634
(3) f1P/f = 0.792
(4) r1F/f = 0.348
(5) r1F/r1R = 1.210
(6) f4/f1 = -0.351
(7) f1-2/f3-4 = 1.183
(8) r2F/f = -0.868
(9) Y'/f = 0.545
(10) tan(θPmax) = 0.650
(11) r3F/r2R = -0.298
(12) r3R/f = 1.310
(13) r4R/f = -1.370
(14) r4F/f = -0.702
(15) nd1P = 1.854
(16) nd2P = 1.883
실시예 1 내지 실시예 10 중의 제1 렌즈군의 굴절력은 실시예 1 및 실시예 7에서는 "음”이고 다른 실시예에서는 "양”이다.
도 11 내지 도 20은 실시예1 내지 실시예10에 따른 수차도(구면 수차, 왜곡, 비점 수차, 코마 수차도)를 순차적으로 나타낸 것이다.
구면 수차의 각 도면 중의 점선은 "사인 상태”를 나타내고, 비점 수차의 각 도면 중의 실선은 "시상(sagittal)”을 나타내며 도면 중의 점선은 "자오선(meridional)”을 나타낸다.
각각의 수차도에 도시된 바와 같이, 실시예1 내지 실시예10에 따른 촬상 렌즈의 수차는 높은 레벨로 보정되어, 구면 수차 및 축 방향 색 수차는 매우 작다.
비점 수차, 필드 곡률 및 배율 색수차도 충분히 작고, 코마 수차나 그 색차 이상이 최외주 영역에서도 제한되며, 왜곡도 절대값으로 1.5 % 이하이다.
실시예1 내지 실시예10에 따른 촬상 렌즈는 각각 반 화각이 약 25도 내지 약 33도 범위의 준광각 범위에 있고, F수가 3.0 미만으로 구경이 크다. 렌즈 전체 길이, 렌즈 전체 두께 및 렌즈 직경 모두에 대하여 소형화를 달성하고, 결상 성능이 우수하며, 분해능이 2400만 화소 이상의 촬상 소자에 적용할 수 있다.
이하, 도 21 및 도 22를 참조하여 "카메라 또는 휴대용 정보 단말 장치”에 대하여 설명한다.
이하에 설명하는 장치(30)는 "정보를 송신"하도록 구성되어 있으므로 휴대용 정보 단말 장치이고, 카메라 기능을 구비하고 있으며, 이 카메라 기능의 카메라 기능 장치 촬상 광학계로서 실시예 1 내지 10 중의 어느 하나에 따른 촬상 렌즈를 이용한다.
도 22의 시스템 다이어그램에 도시된 바와 같이, 휴대용 정보 단말 장치(30)의 카메라 기능 장치는 결상 광학 시스템인 촬상 렌즈(31)와 촬상 소자(에리어 센서)인 수광 소자(45)로 구성된다. 상기 카메라 기능 장치는 촬상 렌즈(31)에 의해 촬영 대상물의 화상을 수광 소자(45) 상에 형성하고 수광 소자(45)에 의해 이 촬상 대상물의 화상을 판독하도록 구성된다.
수광 소자(45)의 출력은 중앙 처리 장치(CPU)(40)에 의해 제어되는 신호 처리 장치(42)에 의해 처리되어 디지털 정보로 변환되고, 신호 처리 장치 (42)에 의해 디지털화된 화상 정보는 CPU(40)에 의해 제어되는 화상 처리 장치(41)에 의해 미리 정해진 화상 처리가 수행된 후, 반도체 메모리(44)에 기록된다.
액정 디스플레이(LCD) 모니터(38)는 촬상 시에 화상을 표시하고, 반도체 메모리(44)에 기록된 화상을 표시할 수 있으며, 또한 통신 카드(43) 등을 사용하여 반도체 메모리(44)에 기록된 화상을 외부 장치로 전송할 수 있다.
도 21a 내지 도 21c를 참조하면, 휴대용 정보 단말 장치(30)를 휴대 시에는 도 21a 에 도시된 바와 같이 촬상 렌즈(31)가 접힌 상태로 되고, 사용자가 전원 스위치(36)(도 21c)를 조작하여 휴대용 정보 단말 장치(30)를 켜면, 도 21b에 도시된 바와 같이 렌즈 배럴이 확장된다..
셔터 버튼(35)을 반 누름하면 초점이 맞춰진다. 촬상 렌즈(31) 전체를 광축 방향으로 이동하거나 수광 소자(45)를 이동하여 초점을 맞출 수 있다. 셔터 버튼(35)을 더 누르면, 촬상이 수행되고 상술한 처리가 수행된다.
반도체 메모리 (44)에 기록된 영상을 LCD 모니터(38)에 표시하거나 통신 카드(43) 등을 이용하여 외부 장치로 전송하도록 조작 버튼 (37)을 조작한다. 반도체 메모리(44) 및 통신 카드(43) 등은 반도체 메모리(44) 및 통신 카드(43) 등에 각각 전용 또는 범용인 슬롯(39A 및 39B)에 삽입된다.
촬상 렌즈(31)가 접힌 상태일 때에는 촬상 렌즈(31)의 렌즈군이 광축을 따라 정렬되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 촬상 렌즈(31)는 제2 렌즈군(Ⅱ)이 제1 렌즈군(I)에 평행되게 광축으로부터 후퇴하여 수납되는 메커니즘을 구비하여도 된다. 이 메커니즘에 의해 휴대용 정보 단말 장치(30)를 얇게 할 수 있다.
본 발명에 따른 촬상 렌즈가 촬상 렌즈 (31)에 사용됨으로써, 2400만 화소 이상의 수광 소자를 사용한 고화질의 소형 카메라(휴대용 정보 단말 장치)를 실현할 수 있다.
이상으로 본 개시의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명하였으나, 상기 설명에서 특별히 한정하지 않는 한, 본 개시는 이러한 구체적인 실시형태 및 실시예에 특별히 한정되는 것은 아니고, 첨부된 특허 청구 범위에 기재된 본 개시의 취지 및 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다.
본 개시의 실시형태 및 실시예에 기재된 유리한 효과는 본 개시에 근거하여 생성되는 바람직한 효과에 불과하고, 본 개시에 따른 유리한 효과는 "실시형태 및 실시예에 기재된 것”에 제한되지 않는다.
전술한 실시 형태는 예시적인 것으로 본 발명을 제한하지 않는다. 따라서, 위의 가르침에 비추어 수많은 추가 수정 및 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 범위 내에서 상이한 예시적인 실시형태의 요소 및/또는 특징이 서로 결합되거나 대체될 수 있다.
본 특허 출원은 2019년 3월 7일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2019-041727호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 전체 개시 내용은 여기에 참조로 통합된다.
Ax 촬상 렌즈의 광축
I 제1 렌즈군
II 제2 렌즈군
III 제3 렌즈군
IV 제4 렌즈군
S 조리개
F 각종 필터
Im 화상면

Claims (11)

  1. 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 제1 렌즈군, 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈군, 조리개, 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈군, 및 음의 굴절력을 갖는 제4 렌즈군을 구비하고,
    상기 제1 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈와, 오목면이 화상측을 향한 음렌즈를 구비하고,
    상기 제2 렌즈군은 가장 물체측에 가까운 오목면이 물체측을 향한 음렌즈와, 상기 음렌즈보다도 화상측에 더 가까운 볼록면이 물체측을 향한 양렌즈를 구비하고, 전체로서 하나의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함하는 총 2개의 서브 렌즈군과, 두 개의 음렌즈와 하나의 양렌즈를 포함하는 총 3개의 서브 렌즈군 중 하나로 구성되며,
    상기 제3 렌즈군은 물체측에서 화상측을 향해 순차적으로 볼록면이 화상측을 향한 양렌즈와, 음렌즈를 구비하고,
    상기 제4 렌즈군은 단일 렌즈와 접합 렌즈 중 하나로서, 물체측 면과 화상측 면을 구비하고, 상기 물체측 면이 상기 화상측 면보다도 강한 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    L이 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서 제1 렌즈군의 물체측에 가장 가까운 면에서 화상면까지의 거리이고, f가 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점거리일 때,
    조건식 (1) 1.0 < L/f < 1.6을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    DT가 제1 렌즈군의 가장 물체측에 가까운 면에서 제4 렌즈군의 가장 화상측에 가까운 면까지의 거리이고, f가 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점거리일 때,
    조건식 (2) 0.45 < DT/f < 0.80을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    f1P가 제1 렌즈군 중의 양렌즈의 초점거리이고, f가 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점거리일 때,
    조건식 (3) 0.4 < f1P/f < 1.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  5. 제4항에 있어서,
    f1P가 제1 렌즈군 중의 양렌즈의 초점거리이고, f가 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점거리일 때,
    조건식 (4) 0.25 < f1P/f < 0.55를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    r1F가 제1 렌즈군 중의 양렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이고, r1R가 제1 렌즈군 중의 음렌즈의 화상측 면의 곡률 반경일 때,
    조건식 (5) 0.8 < r1F/r1R < 1.6을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    f4가 제4 렌즈군의 초점 거리이고, f1이 제1 렌즈군의 초점 거리일 때,
    조건식 (6) -4.0 < f4/f1 < 2.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    f1-2가 제1 렌즈군과 제2 렌즈군의 합성 초점 거리이고, f3-4가 제3 렌즈군과 제4 렌즈군의 합성 초점 거리일 때,
    조건식 (7) 0.25 < f1-2/f3-4 < 5.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    r2F가 제2 렌즈군 중의 가장 물체측에 가까운 음렌즈의 물체측 면의 곡률 반경이고, f가 무한원 물체에 초점을 맞춘 상태에서의 전체 시스템의 초점거리일 때,
    조건식 (8) -1.5 <r2F/f < -0.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬상 렌즈.
  10. 촬상 광학계로서 사용되는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 촬상 렌즈를 구비하는 카메라.
  11. 카메라 기능 장치의 촬상 광학계로서 사용되는 제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 촬상 렌즈를 구비하는 휴대용 정보 단말 장치.
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