KR950007865B1 - Zoom lens for a color video camera - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명에 따른 줌렌즈의 구성도.1 is a block diagram of a zoom lens according to the present invention.
제2도는 제1실시예에 대해 각 줌단계에서의 수차도를 도시한 도면.2 is a diagram showing aberration diagrams in each zoom step with respect to the first embodiment.
제3도는 제2실시예에 대해 각 줌단계에서의 수차도를 도시한 도면.3 shows aberration diagrams in each zoom step with respect to the second embodiment.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 물체 2 : 결상면1: object 2: imaging plane
3 : 포커스부 4 : 변배부(變倍部)3: focus part 4: bowel movement part
5 : 보상부 6 : 결상부5: compensation unit 6: imaging unit
7 : 평면판 8 : 결상전부7: flat plate 8: all phase open
9 : 결상후부 포커스부(3) 10 : 스톱(STOP)면9: Post
11 : 오목렌즈 변배부(4) 12,13 : 볼록렌즈11: concave lens variable part (4) 12, 13: convex lens
14,15 : 오목렌즈 보상부(5) 16 : 볼록렌즈14, 15: concave lens compensator (5) 16: convex lens
17 : 오목렌즈 결상전부(8) 18,18',19' : 볼록렌즈 결상후부(9)17: concave lens before image (8) 18, 18 ', 19': convex lens after image (9)
19 : 오목렌즈 20 : 볼록렌즈19: concave lens 20: convex lens
21 : 볼록렌즈 22 : 오목렌즈21
본 발명은 카메라의 줌렌즈(ZOOM LENS)에 관한 것으로, 특히 촬영의 배율변화를 높힌 고변배(高變倍)이며, 비교적 어두운 물체에 대해서도 촬영이 가능한 대구경 경량의 줌렌즈로서, 카메라렌즈 밝기가 F/1.4~F/1.8의 줌비 8배인 수차보정상태가 양호한 칼라비데오 카메라용 줌렌즈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zoom lens of a camera. In particular, the present invention relates to a zoom lens having a high magnification change in photographing magnification, and that can be photographed even with a relatively dark object. The present invention relates to a zoom lens for a color video camera having a good aberration correction with a zoom ratio of 1.4 to F / 1.8 of 8 times.
줌렌즈(ZOOM LENS)는 카메라의 위치 변경없이도 촛점거리를 짧게 또는 길게 변경시켜가면서 화상을 축소 또는 확대할 수 있도록 여러개의 볼록렌즈와 오목렌즈가 조합된 렌즈이다.ZOOM LENS is a combination of several convex and concave lenses to reduce or enlarge an image while changing a short or long focal length without changing a camera position.
이러한 줌렌즈는 변배범위가 클수록 촬영되는 상의 크기 변화가 다양하므로 보다 변화있는 촬영과 화상표현의 범위를 확대시키기 위해서는 줌렌즈의 고변배화(高變倍化)가 요구되며 또한, 피사체가 비교적 어두워도 촬영이 가능하도록 대구경일 것이 요구된다.Since the zoom lens has a larger variation range, the change in the size of the image to be taken varies. Therefore, in order to expand the range of the changed image and the expression of the image, high magnification of the zoom lens is required. To be as large as possible is required.
그러나, 줌렌즈의 고변배화를 위해서는 줌렌즈 전체가 길어지고 무거워지며, 특히 색의 번짐을 방지하기 위한 칼라비데오 카메라용 줌렌즈는 주광선이 상면에 수직으로 입사하는 텔레센트릭(TELECENTRIC) 광학계가 필요하게 되므로 카메라 휴대의 간편성과 조작의 용이성을 추구하는 경량화 및 콤팩트(COMPACT)화에 역행하는 결과를 가져오게 된다.However, for the high magnification of the zoom lens, the entire zoom lens becomes longer and heavier. In particular, the zoom lens for color video cameras to prevent color bleeding requires a telecentric optical system in which the main light is incident perpendicularly to the upper surface of the zoom lens. This results in the opposite of lightweighting and compacting in pursuit of ease of portability and ease of operation.
이에 본 발명에서는 최소한 렌즈를 가지면서도 수차 보정상태가 양호하고, 경량화 및 조작성을 향상시키며, 어두운 물체의 촬영도 가능한 대구경의 줌렌즈를 제공하여 칼라비데오 카메라에 적합한 텔레센트릭 광학계에 가깝도록 구성시켜 성능의 향상도 꾀한 것이다.Accordingly, the present invention provides a large-diameter zoom lens that can at least have a lens and has good aberration correction, light weight, and improves operability, and is capable of photographing dark objects, and is configured to be close to a telecentric optical system suitable for a color video camera. The improvement is also intended.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 물체의 정확한 촛점을 맞춰주는 (+)파워의 포커스부, 화상의 배율을 변화시켜 주는 (-)파워의 변배부, 변배에 따른 상점 보상작용을 하는 (-)파워의 보상부 및 상면에 상을 맺어주는 (+)파워의 결상부로 이루어지며, 포커스부는 물체측으로 부터 오목 및 볼록의 접합렌즈와 볼록의 단렌즈인 3매렌즈로 구성되고, 변배부는 오목의 단렌즈와 오목 및 볼록의 접합렌즈인 3렌즈로 구성되며, 보상부는 오목의 단렌즈로 구성된 것이다. 또한, 결상부는 결상전부와 결상후부로써 이루어지며 결상전부에서는 축상수차 보정이 이루어지도록 하고 결상후부에서는 축외수차 보정이 이루어지도록 하기 위하여 결상전부는 4매의 오목 및 볼록렌즈로, 결상후부는 3매의 오목 및 볼록렌즈로, 그리고 결상전부내에 스톱면이 설치되어서 렌즈전체계는 텔레센트릭 가까운 구성을 이름에 따라 줌렌즈 전체의 길이가 짧아 소형 경량화를 이룰 수 있으며, 수차 보정상태도 양호하고, 특히 카메라 렌즈의 밝기가 F/1.4~F1.8의 줌비 8배를 이루면서 결상면에서의 색번짐도 예방할 수 있도록 한 것이다.In order to achieve this object, in the present invention, the focus portion of (+) power that focuses an object precisely, the variation portion of (-) power that changes the magnification of an image, and the store compensation function according to the variation (- ) Compensation part of power and image forming part of (+) power that forms an image on the upper surface, focus part consists of concave and convex junction lens and convex single lens from object side, and convex part is concave It consists of a single lens of and three lenses of concave and convex, and the compensation portion is composed of a concave single lens. In addition, the imaging section is composed of an image forming front part and an image forming part after the imaging part, so that the axial aberration correction is performed before the imaging part and the axial aberration correction is performed after the imaging part. With the concave and convex lens of the lens and the stop surface inside the image forming part, the whole lens lens system is short in size due to the telecentric close configuration, which makes it possible to achieve compact size and light weight. The brightness of the camera lens is 8 times the zoom ratio of F / 1.4 to F1.8, which prevents color bleeding on the imaging surface.
이하, 본 발명을 구체화한 도면을 실시예로 하여 본 발명의 구성과 작용 및 효과를 상술한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure, operation | movement, and effect of this invention are explained in full detail with reference to the figure which actualized this invention.
본 발명은 물체(10)로부터 결상면(2)까지 사이에 차례로 포커스부(3)와 변배부(4), 보상부(5), 결상부(6) 및 평행평면판(7)으로 구성되는 렌즈들의 조합을 이루고, 결상부(6)는 결상전부(8)와 결상후부(9)로 구분되며, 결상전부(8)에는 광학계의 밝기를 제한해 주는 스톱면(10)이 설치된 줌렌즈이다.The invention consists of a focusing
여기서, 포커스부(3)는 오목렌즈(11)와 볼록렌즈(12)가 접합된 접합렌즈와 단렌즈인 볼록렌즈(13)로 구성되고, 변배부(4)는 단렌즈인 오목렌즈(14)와 접합렌즈인 오목렌즈(15) 및 볼록렌즈(16)로 구성되며, 보상부(5)는 단렌즈인 오목렌즈(17)로 구성된다. 또한, 결상부(6)중 결상전부(8)는 스톱면(10) 앞으로 단렌즈인 볼록렌즈(18)와 스톱면(10)뒤로 두개의 볼록렌즈(18',19') 및 하나의 오목렌즈(19)로 구성되며, 결상후부(9)는 볼록렌즈(20)와 볼록렌즈(21) 및 오목렌즈(22)의 3매로 구성되며, 도면부호 7은 광학저역 통과 필터(OPTICAL LOW PASS FILTER)를 가정한 평행평면판이다. 이러한 전체 렌즈계는 결상면에서의 색번짐을 방지하기 위해 텔레센트릭(TELECENTRIC)에 가깝도록 구성되어 있다.Here, the focusing
상기한 구성의 줌렌즈는 각면에 다음과 같은 실시예 1의 곡률반경 Ri(i=1,2…n) 및 간격 Di(i=1,2…n)를 가지며, 면의 오른쪽 매질굴절율(INDEX)과 분산(ν)을 갖는다.The above-described zoom lens has the curvature radius Ri (i = 1,2… n) and the spacing Di (i = 1,2… n) of Example 1 on each surface, and the right medium refractive index INDEX of the surface. And dispersion (ν).
[실시예 1]Example 1
[표 1]TABLE 1
특히, 줌잉중렌즈 상호간의 가변간격(D5, D10, D12) 즉, 실시예 1의 A, B, C는 광각단계와 중간단계 및 망원단계에서 그 값이 하기 표(1)과 같다.In particular, the variable spacing (D 5 , D 10 , D 12 ) between the zooming lenses, that is, A, B, and C of Example 1 has the values shown in Table 1 below at the wide-angle, intermediate, and telephoto stages. .
[표 2]TABLE 2
상기한 실시예 1과 표1을 만족하는 수치로는 렌즈계 촛점거리(f)가 8.70~66.24㎜, 광학계 밝기(F/#)가 1.4~1.8, 화각(2w)은 49.38~6.91(deg), 렌즈 마지막면에서 상면까지의 뒤 촛점거리(bf1)은 11.52㎜이고, 렌즈 제1면에서 상면까지의 전체길이는 107.72㎜이다. 또한, 제2실시예로서는 하기표와 같은 곡률반경(Ri) 및 간격(Di)를 가지며, 면의 오른쪽 매질이 공기(Air)가 아닌 경우 굴절률(Index)와 분산(ν)을 갖는다.As a numerical value satisfying the above-described Example 1 and Table 1, the lens system focal length f is 8.70 to 66.24 mm, the optical system brightness F / # is 1.4 to 1.8, the angle of view 2w is 49.38 to 6.61 (deg), The rear focal length bf1 from the lens last surface to the image surface is 11.52 mm, and the total length from the lens first surface to the image surface is 107.72 mm. In addition, the second embodiment has a radius of curvature Ri and a spacing Di as shown in the following table, and has a refractive index Index and a dispersion ν when the medium on the right side of the surface is not air.
[실시예 2]Example 2
[표 3]TABLE 3
여기서, 줌단계의 가변간격(D5, D10, D12) 즉, 실시예 2의 A, B, C는 다음 표 2와 같다.Here, the variable intervals D 5 , D 10 , and D 12 of the zoom step, that is, A, B, and C of Example 2 are shown in Table 2 below.
[표 4]TABLE 4
상기한 실시예 2와 표 2를 만족하는 수치로는 렌즈계 촛점거리(f)가 8.70~66.24㎜, 광학계 밝기(F/#)가 1.4~1.8, 화각(2w)는 49.38~6.91(deg), 뒤 촛점거리(bf1)은 11.65㎜, 전체길이 107.65㎜이다.As a numerical value satisfying the above-described Example 2 and Table 2, the lens system focal length f is 8.70 to 66.24 mm, the optical system brightness F / # is 1.4 to 1.8, the angle of view 2w is 49.38 to 6.61 (deg), The rear focal length bf1 is 11.65 mm and the total length is 107.65 mm.
위의 구성에 따라, 줌렌즈를 부착한 카메라가 촬영이 시작되면 물체(1)를 향해 포커스부(3)가 전후로 이동하면서 최종상점을 고정시켜 주고, 변배부(4)에서 줌단계[광각(WIDE)단계, 중간(MIDDLE)단계, 망원(TELE)단계]에 따라 가변간격(D5, D10, D12)을 변화시켜 가며 결상이 확대 또는 축소된다.According to the above configuration, when the camera with the zoom lens starts shooting, the
변배부(4)의 조절에 따라 최종상점의 위치가 변한 상은 보상부(5)의 오목렌즈(17)가 간격(D10, 및 D12)을 변화시키며 줌단계(광각단계에서 망원단계까지)에 따라 상점이동을 보정하여 최종상점의 위치를 고정시켜준다.The image of which the position of the final shop is changed according to the adjustment of the shifting
스톱면(10)은 광학계의 밝기를 제한해 주고, 결상전부(8)에서 축상수차 보정이 행해지며 결상후부(9)에서 축외수차 보정이 행해져 평행평면판(7)을 거쳐 상이 맺어지게 된다. 또한, 포커스부(3)로부터의 상은 변배부(4)로부터 배율이 조절되고, 변배부(4)의 이동에 의한 상점변동은 보상부(5)에서 보상되며, 결상부(6)를 거쳐 평면판(7)를 통해 결상면(2)으로 텔레센트릭 광학계에 가까운 방식으로 빛이 입사되고, 색번짐 현상도 방지된다.The
위의 구성과 작용에 따라 제1실시예에 대한 광각단계, 망원단계의 수차도는 제2도에서와 같이, d선(파장 0.5876㎛)의 구면수차와 F선(파장 0.4861㎛)일 경우의 구면수차와, 자오상면만곡(M) 및 구결상면만곡(S)왜곡 및 배율색수차로 도시된다. 또한, 제2실시예의 각 줌단계에서의 수차도 제3도와 같이 도시된다.According to the above configuration and operation, the aberration diagrams of the wide-angle step and the telephoto step of the first embodiment are spherical aberration of d line (wavelength 0.5876 μm) and F line (wavelength 0.4861 μm) as shown in FIG. Spherical Aberration, Meridian Top Curve M) and curvature surface curvature ( S) Distortion and magnification chromatic aberration. Also, the aberration in each zoom step of the second embodiment is shown as shown in FIG.
여기서, 구면수차는 광축과 평행하게 입사하는 광선높이에 대한 상면에서의 광선높이 수차로서, 그래프의 가로축은 상면에서의 광선높이이고, 세로축은 입사하는 높이이다. OSO(offence against sine condition)는 구면수차와 코마수차를 동시에 보정하는 조건인 정현조건(sine condition)을 벗어남을 나타내는 양으로서, 가로축은 수차양이고 세로축은 입사광선의 높이다. 또한, 비점수차는 자오광속(광축과 주광선을 포함하는 평면내의 광속)과 구결광속(주광선을 포함하고 자오광속에 수직인 광선)이 렌즈에 의해 받는 영향이 달라 한점에 결상하지 못하는 수차로서, 그래프에서 가로축은 자오광속에 의한 만곡(M) 과 구결광속에 의한 만곡(S)을, 세로축은 주광선의 각도를 나타내며, 왜곡수차는 물점의 광축으로부터의 거리에 대한 배율을 도시한 것으로 그래프의 가로축은 백분왜곡수차, 세로축은 입사하는 주광선의 각도이다.Here, spherical aberration is light beam height aberration on the upper surface with respect to the light beam incident in parallel with the optical axis, the horizontal axis of the graph is the beam height on the upper surface, the vertical axis is the incident height. OSO (offence against sine condition) is an amount indicating deviation from the sine condition, which is a condition for correcting spherical aberration and coma aberration at the same time. The horizontal axis is aberration amount and the vertical axis is incident light height. In addition, astigmatism is an aberration that cannot be formed at a point where the influence of the meridian beam (the light beam in the plane including the optical axis and the chief ray) and the spherical light beam (the ray perpendicular to the meridian beam including the chief ray) is not formed at one point. Where the horizontal axis is the curvature M) and curvature due to the sphered beam S), the vertical axis represents the angle of the chief ray, the distortion aberration shows the magnification with respect to the distance from the optical axis of the object point, the horizontal axis of the graph is the percent distortion, and the vertical axis is the angle of the incident chief ray.
따라서, 본 발명에 따라 포커스부에서 물점이동에 따른 상점이동을 보정하고, 변배부에서 고정된 상점의 결상배율이 변화되며, 보상부에서는 변배에 따른 상점이동을 보정하고, 결상전부에서의 축상수차보정 및 결상후부에서의 축외수차 보정을 거치게 되므로 줌렌즈를 이루는 최소한의 렌즈로 줌렌즈 기능을 극대화 시킬 수 있고, 줌비 8배인 고변배로써 촬영범위를 확대할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the focus is corrected for the movement of the shop according to the movement of the water point, the image formation magnification of the fixed shop is changed in the displacement unit, the compensation unit is corrected for the movement of the store due to the displacement, axial aberration in all phases Since correction and off-axis aberration correction are performed at the rear of the image, the zoom lens can be maximized with the minimum lens forming the zoom lens, and the zoom range can be expanded with a high magnification of 8 times the zoom ratio.
또한, 카메라 렌즈(광학계)의 밝기가 F/#=1.4~1.8의 대구경화로 비교적 어두운 피사체도 촬영이 가능하며, 양호한 수차보정상태 및 소형경량화의 효과를 얻을 수 있음은 물론, 전체렌즈가 텔레센트릭에 가까운 구성으로 결상면에서 색번짐현상도 방지할 수 있는 탁월한 효과도 기대된다.In addition, the camera lens (optical system) has a large aperture of F / # = 1.4 to 1.8, so that even a relatively dark subject can be photographed, and the aberration correction state and the small size can be obtained. It is also expected to have an excellent effect to prevent color bleeding in the imaging phase due to the close centric composition.
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