KR101660840B1

KR101660840B1 - 소형 줌 광학계

Info

Publication number: KR101660840B1
Application number: KR1020090085872A
Authority: KR
Inventors: 강석봉; 유장훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2016-09-28
Also published as: US20110063737A1; CN102023374B; US8199413B2; KR20110027992A; CN102023374A

Abstract

줌 광학계가 개시된다. 개시된 줌 광학계는 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로, 플라스틱 비구면렌즈를 구비하고, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군;을 포함하며, 상기 플라스틱 비구면렌즈는 하기의 식을 만족할 수 있다.

0 ≤ (R21-R22)² ≤ 0.04

여기서, R21은 상기 플라스틱 비구면렌즈의 물체측 곡률반경을, R22는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 상측 곡률반경을 나타낸다.

Description

소형 줌 광학계{Compact zoom optics}

본 발명은 소형 컴팩트화 된 구조를 가지며 고배율을 구현하는 줌 광학계에 관한 것이다.

최근 CCD (Charge Coupled Device)나 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자를 이용한 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더와 같은 결상광학기기가 급속히 확대 보급되고 있다. 이러한 결상광학기기는 점차 배율이 커지고 화소수의 증가 등의 고성능화가 요구되며, 이와 함께 저가격화 및 소형 경량화가 요구된다. 따라서, 결상광학기기에 채용된 줌 광학계에 있어서도 고성능, 소형 경량화 및 저가격화가 요구된다.

고화소 대형 촬상 소자에 대응하기 위해, 줌 광학계를 구성하는 렌즈의 매수가 점차 증가하고 또한 광학 전장도 길어지게 된다. 컴팩트화와 고화질을 모두 동시에 실현하기 위해 글래스 렌즈 특히 글래스 비구면 렌즈의 사용이 유리하지만, 이 경우, 중량이 커지며 또한, 비용이 향상된다. 글래스 비구면 렌즈 제작에는 높은 가공 정밀도 및 가공비가 요구되기 때문이다.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점 및 그 밖의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 저가형으로 구현할 수 있는 구조를 가지며, 소형화되고 고배율을 구현하는 줌 광학계를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계는, 물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로, 플라스틱 비구면렌즈를 구비하고, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군;을 포함하며, 상기 플라스틱 비구면렌즈는 하기의 식을 만족할 수 있다.

0 ≤ (R21-R22)² ≤ 0.04

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계는 하기의 식을 만족할 수 있다.

0 ≤ (T2c-T2e)² ≤ 0.09

여기서, T2c는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 중심 두께를, T2e는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 에지(edge) 두께를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계의 제3렌즈군은 적어도 1매의 플라스틱 비구면렌즈를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계의 플라스틱 비구면렌즈들은 하기의 식들 중 어느 하나 이상을 만족할 수 있다.

1.5 ≤n≤1.6

50 ≤v≤60

여기서, n은 플라스틱 비구면렌즈의 굴절률을, v는 플라스틱 비구면렌즈의 아베수를 나타낸다.

본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계는, 광각단에서 망원단으로 변배시 상기 제1렌즈군 내지 제3렌즈군은 광축을 따라 가동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계의 제2렌즈군은 유리소재의 비구면인 정렌즈와, 정렌즈와 부렌즈가 접합된 접합렌즈를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계의 제1렌즈군은 물체측으로 가장 가까운 위치에 물체측으로 볼록한 면을 가지는 메니스커스 렌즈가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계는, 제1렌즈군과 물체측 사이에 정의 굴절력을 가지는 접합렌즈를 구비하는 제4렌즈군을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 접합렌즈는 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 렌즈와 정의 굴절력을 가지는 렌즈로 구성될 수 있다.

여기서, 광각단에서 망원단으로 변배시 상기 제1렌즈군 내지 제4렌즈군은 광축을 따라 가동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 줌 광학계는, 하기식을 만족할 수 있다.

4.0 ≤Tw/fw ≤ 7.0

여기서, Tw는 광각단에서의 광학계 전장, fw는 광각단에서의 광학계의 초점거리를 나타낸다.

본 발명의 실시예들은 소형화 된 구조를 가지며, 저비용으로 고배율을 구현하는 줌 광학계를 구현하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장될 수 있다.

도 1, 도 3, 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 각각 본 발명의 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예, 제4실시예, 제5실시예 및 제6실시예들에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단, 망원단에서의 광학적 배치를 나타낸 도면들이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 3개의 렌즈군 또는 4개의 렌즈군으로 구성될 수 있다.

제1 내지 제3실시예에 따른 줌 광학계는 3개의 렌즈군을 포함하는 것으로, 물체(OBJ)측으로부터 상(IMG)측으로 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다.

제4 내지 제6실시예에 따른 줌 광학계는 4개의 렌즈군을 포함하는 것으로, 상기 3개의 렌즈군을 포함하는 줌 광학계의 물체측 위치에 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4)이 추가된 것이다. 따라서, 제4 내지 제6실시예에 따른 줌 광학계는 물체측(OBJ)측으로부터 상(IMG)측으로 순서대로, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(G4), 부의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(G1), 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(G2), 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(G3)을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 의한 줌 광학계는 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2) 사이에는 제2렌즈군(G2)에 연동되어 이동되는 조리개(STO)가 구비된다. 또한, 광각단에서 망원단으로 변배시, 제1 내지 제3실시예에 따른 줌 광학계는 제1렌즈군(G1), 제2렌즈군(G3), 제3렌즈군(G3)이 이동하며, 제4 내지 제6실시예에 따른 줌 광학계는 제4렌즈군(G4)을 포함하여 모든 렌즈군(G1, G2, G3)이 이동한다. 구체적으로, 제1렌즈군(G1)과 제2렌즈군(G2)의 간격이 감소하고, 제2렌즈군(G2)과 제3렌즈군(G3) 사이의 간격이 증가하며, 제3렌즈군(G3)은 물체 거리의 변화에 따른 초점을 조절한다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제조 비용 저감을 위해 제1렌즈군(G1)에 플라스틱 비구면렌즈를 채용하며, 예를 들어, 제1렌즈군(G1)의 물체측 두번째 렌즈를 플라스틱 재질로 형성할 수 있다. 상기 플라스틱 비구면렌즈는 다음 조건식 1을 만족하도록 구성된다.

< 조건식 1 >

0 ≤ (R21-R22)² ≤ 0.04

여기서, R21은 플라스틱 비구면렌즈의 물체측 곡률반경을, R22는 플라스틱 비구면렌즈의 상측 곡률반경을 나타낸다.

플라스틱 소재는 온도, 압력 및 습도에 따른 굴절력 변화가 유리 소재보다 크기 때문에, 플라스틱 소재를 적용한 줌 광학계도 온도, 압력 및 습도에 따른 광학계 전체 성능의 변화가 크다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계의 제1렌즈군(G1)의 플라스틱 비구면렌즈는 상기 조건식 1을 만족함으로써, 플라스틱 비구면렌즈의 굴절률이 약 1.5일 때, 플라스틱 비구면렌즈의 굴절력을 ±0.1mm^-1 이내로 제한하여 굴절력이 거의 없도록 하였다.

상기 플라스틱 비구면렌즈는 다음 조건식 2를 만족하도록 구성된다.

< 조건식 2 >

0 ≤ (T2c-T2e)² ≤ 0.09

여기서, T2c는 플라스틱 비구면렌즈의 중심 두께를, T2e는 플라스틱 비구면렌즈의 에지(edge) 두께를 나타낸다.

조건식 2는 제1렌즈군(G1)의 플라스틱 렌즈의 비구면 형상에 의한 굴절력 발생을 억제하기 위한 조건이다. 조건식 1에 의해 근축 굴절력이 사라지더라도 비구면 형상에 의해 중심과 주변의 곡률반경이 달라질 수 있게 되고, 이는 환경 변화에 따른 성능 저하의 원인이 된다. 따라서, 근축 영역의 중심 두께와 비구면 영역의 렌즈 에지 두께 차이를 0.3mm이내로 제한하여 실제 렌즈의 굴절력이 거의 없도록 제한하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 제조 비용 저감을 위해 제1렌즈군(G1) 외에, 제3렌즈군(G3)에 적어도 1매의 플라스틱 비구면렌즈를 채용할 수 있다. 제3렌즈군(G3)의 플라스틱 비구면렌즈는 제1렌즈군(G1)의 플라스틱 비구면렌즈와 함께 다음 조건식 3 또는 4를 만족하도록 구성된다.

< 조건식 3 > 1.5 ≤n≤1.6

< 조건식 4 > 50 ≤v≤60

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계의 플라스틱 렌즈들은 수차 제어 및 성능 향상에 가장 효율적인 굴절률과 아베수를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계는 하기 조건식 5를 만족한다.

< 조건식 5 >

4.0 ≤Tw/fw ≤ 7.0

조건식 5는 광학계의 초점거리에 따른 광학계의 전장을 제어한다. 조건식 5에서 하한의 수치일 경우 초점거리에 비해 광학계의 전장이 짧게 되어 설계가 어려워지게 되며, 상한 이상일 경우에는 초점거리에 비해 광학계의 전장이 길어지게 된다.

보다 구체적으로 각각의 렌즈 구성을 살펴보면 다음과 같다.

제1렌즈군(G1)은 전체적으로 부의 굴절력을 가지도록 구성되며, 물체측으로 부터 제1렌즈(10-1), 제2렌즈(20-1), 및 제3렌즈(30-1)의 3매로 구성된다. 제1렌즈(10-1)는 부렌즈로 구성되고, 제2렌즈(20-1)는 상술한 조건식 1 및 2를 만족시키는 굴절력이 거의 없는 플라스틱 비구면렌즈로 구성되며, 제3렌즈(30-1)는 정렌즈로 구성된다.

제1렌즈(10-1)와 제3렌즈(30-1)는 1.85이상의 굴절률을 가지는 고굴절 소재를 사용하여 광선의 굴절을 크게 하여 광학계의 구경을 작게 하였으며, 제1렌즈(10-1)와 제3렌즈(30-1) 사이에 플라스틱 비구면인 제2렌즈(20-1)를 넣어, 구면 수차, 코마, 비점 수차 등을 보정할 수 있게 하였다. 한편, 제1렌즈군(G1) 앞의 물체측에 다른 렌즈군, 즉 제4렌즈군(G4)이 배치되지 않을 경우, 제1렌즈군(G1)의 제1렌즈(10-1)는 물체측으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.

제1렌즈군(G1)의 이러한 구성은 수차 제어와 소형화 및 파워를 고려한 것이며, 플라스틱 렌즈를 채용하여 비용 저감을 실현하고 있다.

제2렌즈군(G2)은 배율을 담당하는 렌즈군으로, 3매의 렌즈로 구성될 수 있다. 제2렌즈군(G2)은 예를 들어, 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈(40-1), 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈(50-1), 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈(60-1)로 구성되며, 수차 제어를 용이하게 구현하는 구성을 채택하고 있다. 제2렌즈군(G2)은 적어도 하나의 접합렌즈를 포함하며, 예를 들어, 제5렌즈(50-1) 및 제6렌즈(60-1)가 접합렌즈를 이루는 구성일 수 있다. 이는 색수차 제어를 위한 것이다. 또한, 제2렌즈군(G2)을 구성하는 렌즈 중 적어도 어느 하나의 렌즈는 비구면을 포함하도록 구성되며, 예를 들어 제2렌즈군(G2)의 물체측 첫번째 렌즈인 제4렌즈(40-1)에 어느 한 면 이 상이 비구면인 비구면렌즈가 채용될 수 있다. 이는 구면수차 제어를 위한 것이다. 제2렌즈군(G2)은 또한 손떨림 보정을 위해 광축에 수직 방향을 움직이도록 구성될 수 있다.

제3렌즈군(G3)은 물체 거리에 따른 포커싱을 담당하며, 예를 들어 정의 굴절력을 가지는 제7렌즈(70-1)로 구성될 수 있다. 제7렌즈(70-1)는 비용 저감을 위해 플라스틱 렌즈로 구성될 수 있다. 제3군렌즈군(G3)은 포커싱을 조절하므로, 온도, 압력 및 습도에 의해 플라스틱 렌즈의 특성이 변화하더라도 이를 자체적으로 상쇄할 수 있다. 또한, 상기 플라스틱 렌즈를 비구면렌즈로 채용하여 상면만곡과 왜곡을 보정할 수 있다.

제4 내지 제6실시예에 따른 줌 광학계는, 전술한 제1 내지 제3렌즈군(G1, G2, G3)을 포함하는 줌 광학계의 물체측 위치에 전체적으로 정의 굴절력을 가진 2매의 렌즈가 추가된다. 제4렌즈군(G4)은 예를 들어, 부의 굴절력을 가지는 제8렌즈(80-1) 및 정의 굴절력을 가지는 제9렌즈(90-1)로 구성될 수 있으며, 제8렌즈(80-1)와 제9렌즈(90-1)는 접합렌즈를 이루는 구성일 수 있다. 추가된 제4렌즈군(G4)은 광각단에서 망원단으로 변배시 고배율 변배가 가능하도록, 광학계로 입사하는 광선을 굴절시켜 부의 구절력을 가지는 제1렌즈군(G1)으로 입사시키는 동시에 색수차와 구면수차를 보정하는 역할을 한다.

이하, 본 발명에 따른 줌 광학계의 여러 가지 실시예들의 구체적인 렌즈 데이터들을 기술한다. 본 발명의 실시예들에서 나타나는 비구면(ASP)의 정의는 다음과 같다.

여기서, x는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리이고, y는 광축에 대해 수직한 방향으로의 거리이며, K는 코닉상수(conic constant), A,B,C,D는 비구면계수, c'은 렌즈의 정점에 있어서의 곡률반경의 역수(1/R)이다.

이하에서, f는 줌 광학계 전체의 합성초점거리를, Fno는 F수를, 2ω는 화각을 나타낸다. RDY는 렌즈의 곡률반경을, THI는 렌즈두께 또는 렌즈 간 거리를, GLA는 굴절률과 아베수에 대응되는 값을 나타낸다. STO는 조리개 면을 나타내며, 면번호에 *표시는 비구면임을 나타낸다. 각 실시예에서 렌즈간 가변거리를 D1, D2, D3, D4로 나타낸다. 그리고 각 실시예별로 각 구성요소의 참조번호에 실시예 번호를 연계하여 표시하였다.

<제1실시예>

도 1은 제1실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-1), 제2렌즈(20-1) 및 제3렌즈(30-1)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-1)(50-1)(60-1)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-1)를 포함한다. 제7렌즈(70-1)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다.

다음은 제1실시예의 렌즈데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.11	8.41	14.56
Fno	2.90	3.67	5.21
2ω	80.86	49.16	28.86

RDY THI GLA

OBJ INFINITY INFINITY

1 -365.49036 0.600000 883000.408054

2 6.38022 1.142402

3* 7.50000 0.500000 531100.559100

4* 7.55000 0.166673

5 13.80268 1.300000 922860.208804

6 95.96068 D1

STO INFINITY 0.000000

8* 4.43222 1.110000 693500.532008

9* -18.85215 0.100000

10 12.30048 1.350000 834001.373451

11 -3.92698 0.300000 717360.295005

12 3.00054 D2

13* -89.54550 1.260000 531100.559100

14* -8.07805 D3

15 INFINITY 0.300000 516798.641983

16 INFINITY 0.300000

17 INFINITY 0.500000 516798.641983

18 INFINITY 0.590000

IMG INFINITY D4

면 K A B C D

3 -0.526162 -.151444E-02 -.482809E-04 0.606394E-05 -.136852E-06

4 -4.614272 -.927198E-03 -.614259E-04 0.595923E-05 -.146268E-06

8 -4.638048 0.495989E-02 -.418704E-03 0.182714E-04 0.000000E+00

9 0.000000 0.101676E-02 -.196677E-04 0.000000E+00 0.000000E+00

13 0.000000 -.361428E-03 -.611411E-04 0.447050E-05 -.384933E-06

14 -18.450139 -.341184E-02 0.211787E-03 -.104981E-04 0.000000E+00

	광각단	중간단	망원단
D1	11.427	4.801	0.402
D2	3.544	6.656	12.050
D3	2.817	2.558	2.196
D4	-0.004	0.015	0.020

도 2a는 제1실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡을 나타낸 것이다. 도 2b 및 2c는 제1실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제2실시예>

도 3은 제2실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-2), 제2렌즈(20-2) 및 제3렌즈(30-2)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-2)(50-2)(60-2)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-2)를 포 함한다. 제7렌즈(70-2)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다.

다음은 제2실시예의 렌즈 데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.10	8.42	14.54
Fno	2.83	3.60	5.18
2ω	81.00	49.02	28.92

RDY THI GLA

OBJ: INFINITY INFINITY

1 388.93446 0.600000 883000.408054

2 6.16823 1.160380

3* 7.50000 0.500000 531100.559100

4* 7.54000 0.173507

5 11.97550 1.300000 922860.202208

6 46.40039 D1

STO INFINITY 0.000000

8* 4.42320 1.110000 693500.532008

9* -20.60221 0.100000

10 11.72761 1.350000 834040.320511

11 -3.90109 0.300000 717408.264427

12 3.00000 D2

13* 70.27066 1.260000 531100.559100

14* -9.62856 D3

15 INFINITY 0.300000 755201.275795

16 INFINITY 0.300000

17 INFINITY 0.500000 669593.321295

18 INFINITY 0.589995

IMG INFINITY D4

면 K A B C D

3 0.614060 -.628459E-03 -.922336E-04 0.540059E-05 -.105204E-06

4 -1.991695 -.463166E-03 -.787005E-04 0.503517E-05 -.103751E-06

8 -4.195769 0.434665E-02 -.330839E-03 0.127297E-04 0.000000E+00

9 0.000000 0.928237E-03 -.378093E-05 0.000000E+00 0.000000E+00 13 0.000000 0.353936E-03 -.686979E-04 0.208635E-05 -.234913E-06

14 -22.860095 -.161418E-02 0.949549E-04 -.705097E-05 0.000000E+00

	WIDE	MIDDLE	TELE
D1	11.031	4.418	0.397
D2	3.480	6.485	12.237
D3	2.815	2.715	2.040
D4	-0.012	0.014	0.014

도 4a는 제2실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡 을 나타낸 것이다. 도 4b 및 4c는 제2실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제3실시예>

도 5는 제3실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-3), 제2렌즈(20-3) 및 제3렌즈(30-3)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-3)(50-3)(60-3)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-3)를 포함한다. 제7렌즈(70-3)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다.

다음은 제3실시예의 렌즈 데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.08	8.40	14.48
Fno	2.77	3.58	5.15
2ω	81.24	49.10	29.04

RDY THI GLA

OBJ INFINITY INFINITY

1 246.79456 0.600000 883000.408054

2 6.11079 1.169209

3* 7.51000 0.500000 531100.559100

4* 7.54000 0.180058

5 11.72829 1.300000 922860.202100

6 42.86759 D1

STO INFINITY 0.000000

8* 4.42274 1.110000 693500.532008

9* -20.89590 0.100000

10 11.65536 1.350000 834100.320971

11 -3.89249 0.300000 717407.264427

12: 3.00073 D2

13* 52.08977 1.260000 531100.559100

14* -10.01368 D3

15 INFINITY 0.300000 755201.275795

16 INFINITY 0.300000

17 INFINITY 0.500000 748554.278534

18 INFINITY 0.590000

IMG INFINITY D4

면 K A B C D

3 0.654342 -.468567E-03 -.961825E-04 0.484712E-05 -.832110E-07

4 -1.594051 -.407567E-03 -.834084E-04 0.464634E-05 -.848992E-07

8 -4.089675 0.421847E-02 -.305880E-03 0.118049E-04 0.000000E+00

9 0.000000 0.944859E-03 0.538241E-05 0.000000E+00 0.000000E+00 13 0.000000 0.603703E-03 -.888491E-04 0.371101E-05 -.263691E-06

14 -26.848399 -.142493E-02 0.884733E-04 -.658610E-05 0.000000E+00

	WIDE	MIDDLE	TELE
D1	11.013	4.341	0.414
D2	3.469	6.419	12.255
D3	2.808	2.761	1.985
D4	-0.014	0.014	0.010

도 6a는 제3실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡을 나타낸 것이다. 도 6b 및 6c는 제3실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제4실시예>

도 7은 제4실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-4), 제2렌즈(20-4) 및 제3렌즈(30-4)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-4)(50-4)(60-4)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-4)를 포함한다. 제7렌즈(70-3)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다. 본 실시예에 따른 줌 광학계는 제1렌즈군(G1) 앞에 물체측으로 제4렌즈군(G4)이 추가 배치되며, 제4렌즈군(G4)은 제8렌즈(80-1) 및 제9렌즈(90-1)을 포함한다.

다음은 제4실시예의 렌즈 데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.15	10.75	24.04
Fno	3.02	3.77	4.73
2ω	80.48	38.52	17.58

RDY THI GLA

OBJ INFINITY INFINITY

1 29.77047 0.600000 922860.208804

2 15.24582 2.300000 806099.332694

3 -105.27397 D1

4 -64.47571 0.600000 883000.408054

5 5.12954 1.400000

6* 12.50000 0.600000 531100.559100

7* 12.50000 0.100000

8 7.61616 1.200000 897912.191024

9 10.91741 D2

STO INFINITY 0.000000

11* 5.79702 1.331480 583130.594609

12* -25.72111 0.100875

13 4.61392 1.299977 555120.700646

14 7.07837 0.599674 846660.237800

15 3.40040 D3

16* 9.81551 1.500000 531100.559100

17* -39.74744 D4

18 INFINITY 0.300000 516798.641983

19 INFINITY 0.300000

20 INFINITY 0.500000 516798.641983

21 INFINITY 0.379998

IMG INFINITY D5

면 K A B C D

6 1.679716 -.156473E-02 -.457583E-04 0.935407E-05 0.000000E+00

7 -3.515254 -.156249E-02 -.295886E-04 0.788859E-05 0.000000E+00

11 0.409323 -.374757E-03 -.507100E-04 0.190149E-04 0.000000E+00

12 -66.082949 0.233822E-03 -.147462E-04 0.225476E-04 0.000000E+00

16 -10.697560 0.198663E-03 0.490301E-04 -.372146E-05 0.000000E+00

17 20.847947 -.892529E-03 0.856901E-04 -.432875E-05 0.000000E+00

	WIDE	MIDDLE	TELE
D1	0.700	5.591	11.811
D2	10.600	4.630	0.700
D3	2.400	4.296	10.571
D4	4.961	7.042	9.309
D5	-0.020	-0.008	0.045

도 8a는 제4실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡을 나타낸 것이다. 도 8b 및 8c는 제4실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제5실시예>

도 9는 제5실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-3), 제2렌즈(20-3) 및 제3렌즈(30-3)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-3)(50-3)(60-3)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-3)를 포함한다. 제7렌즈(70-3)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다. 본 실시예에 따른 줌 광학계는 제1렌즈군(G1) 앞에 물체측으로 제4렌즈군(G4)이 추가 배치되며, 제4렌즈군(G4)은 제8렌즈(80-2) 및 제9렌즈(90-2)을 포함한다.

다음은 제5실시예의 렌즈 데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.13	10.74	24.05
Fno	3.02	3.77	4.69
2ω	80.74	38.54	17.56

RDY THI GLA

OBJ INFINITY INFINITY

1 30.08675 0.600000 907469.212752

2 15.27989 2.300000 805752.339201

3 -102.11902 D1

4 -52.17180 0.600000 876464.322692

5 5.22726 1.400000

6* 12.50000 0.600000 531100.559100

7* 12.50000 0.100000

8 7.89378 1.200000 896788.191317

9 11.49104 D2

STO INFINITY 0.000000

11* 5.80023 1.312728 583130.594609

12* -26.17434 0.100794

13 4.60199 1.298690 554814.701115

14 7.09535 0.598594 846660.237800

15 3.40161 D3

16* 9.87018 1.500000 531100.559100

17* -38.94652 D4

18 INFINITY 0.300000 516798.641983

19 INFINITY 0.300000

20 INFINITY 0.500000 516798.641983

21 INFINITY 0.380000

IMG INFINITY D5

면 K A B C D

6 1.692946 -.156610E-02 -.440615E-04 0.942359E-05 0.000000E+00

7 -3.438244 -.155960E-02 -.310760E-04 0.781671E-05 0.000000E+00

11 0.402230 -.381045E-03 -.513738E-04 0.189453E-04 0.000000E+00

12 -67.632012 0.240436E-03 -.140536E-04 0.226141E-04 0.000000E+00 16 -10.889938 0.194227E-03 0.491909E-04 -.370255E-05 0.000000E+00 17 19.295692 -.886955E-03 0.855519E-04 -.434785E-05 0.000000E+00

	WIDE	MIDDLE	TELE
D1	0.688	5.558	11.784
D2	10.597	4.634	0.691
D3	2.397	4.288	10.281
D4	4.966	7.039	9.211
D5	-0.017	-0.013	0.045

도 10a는 제5실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡을 나타낸 것이다. 도 10b 및 10c는 제5실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

<제6실시예>

도 11은 제6실시예에 따른 줌 광학계를 도시한 것으로, 제1렌즈군(G1)은 제1렌즈(10-3), 제2렌즈(20-3) 및 제3렌즈(30-3)를 포함하고, 제2렌즈군(G2)은 제4, 제5, 제6렌즈(40-3)(50-3)(60-3)를 포함하며, 제3렌즈군(G3)은 제7렌즈(70-3)를 포함한다. 제7렌즈(70-3)와 상면(IMG) 사이에는 적외선필터, 카바글라스가 마련될 수 있다. 본 실시예에 따른 줌 광학계는 제1렌즈군(G1) 앞에 물체측으로 제4렌즈군(G4)이 추가 배치되며, 제4렌즈군(G4)은 제8렌즈(80-3) 및 제9렌즈(90-3)을 포함한다.

다음은 제6실시예의 렌즈 데이터이다.

	광각단	중간단	망원단
f	5.12	10.8	24.09
Fno	3.02	3.76	4.69
2ω	80.74	38.40	17.56

RDY THI GLA

OBJ INFINITY INFINITY

1 29.93548 0.600000 907469.212752

2 15.25995 2.300000 805752.339201

3 -104.34028 D1

4 -62.97276 0.600000 876464.322692

5 5.13942 1.400000

6* 12.50000 0.600000 531100.559100

7* 12.50000 0.100000

8 7.52487 1.200000 896788.191317

9 10.72412 D2

STO INFINITY 0.000000

11* 5.80069 1.326048 583130.594609

12* -26.44407 0.102892

13 4.59432 1.298685 554814.701115

14 7.09816 0.598593 846660.237800

15 3.40183 D3

16* 9.85190 1.500000 531100.559100

17* -39.23848 D4

18 INFINITY 0.300000 516798.641983

19 INFINITY 0.300000

20 INFINITY 0.500000 516798.641983

21 INFINITY 0.379975

IMG INFINITY D5

면 K A B C D

6 0.792004 -.167711E-02 -.307613E-04 0.991891E-05 0.000000E+00

7 -3.657033 -.160279E-02 -.359126E-04 0.960750E-05 0.000000E+00

11 0.228819 -.603970E-03 -.408068E-04 0.195974E-04 0.000000E+00

12 -38.560855 0.845682E-04 -.257749E-04 0.237861E-04 0.000000E+00

16 -7.625258 0.231865E-03 0.496903E-04 -.436414E-05 0.000000E+00 17 -98.730043 -.745396E-03 0.759041E-04 -.479477E-05 0.000000E+00

	WIDE	MIDDLE	TELE
D1	0.680	5.547	11.774
D2	10.675	4.628	0.688
D3	2.336	4.292	10.093
D4	4.961	7.043	9.207
D5	-0.010	-0.033	-0.045

도 12a는 제6실시예에 따른 줌 광학계의 광각단에서의 종방향 구면 수차를 파장이 486.1300(nm), 587.5600(nm), 656.2800(nm)인 광에 대해 각각 나타낸 것과, 상면 만곡(astigmatic field curvature) 즉, 자오상면 만곡(T: tangential field curvature)과 구결상면 만곡(S: sagittal field curvature)을 나타낸 것과, % 왜곡을 나타낸 것이다. 도 12b 및 12c는 제6실시예에 따른 줌 광학계의 중간단 및 망원단에서의 종방향 구면수차, 상면만곡 및 왜곡수차를 나타낸 것이다.

본 발명의 줌 광학계는 상술한 렌즈 구성을 통해 저가형으로 소형화되면서도 고배율의 우수한 광학 성능을 가진다.

이러한 본원 발명인 광각 줌 광학계는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c 각각은 본 발명의 제3실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c 각각은 본 발명의 제4실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 10a, 도 10b 및 도 10c 각각은 본 발명의 제5실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

도 11은 본 발명의 제6실시예에 의한 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 광학적 배치를 보이는 도면이다.

도 12a, 도 12b 및 도 12c 각각은 본 발명의 제6실시예에 따른 줌 광학계의 광각단, 중간단 및 망원단에서의 구면수차, 상면만곡 및 왜곡을 보인 수차도이다.

Claims

물체측으로부터 상측으로 순차적으로 배열된 것으로,

플라스틱 비구면렌즈를 구비하고, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과;

정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군과;

정의 굴절력을 가지는 제3 렌즈군;을 포함하며,

상기 플라스틱 비구면렌즈는 하기의 조건식을 만족하는 줌 광학계.

<조건식 1,2>

0 ≤ (R21-R22)² ≤ 0.04

0 ≤ (T2c-T2e)² ≤ 0.09

여기서, R21은 상기 플라스틱 비구면렌즈의 물체측 곡률반경을, R22는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 상측 곡률반경을, T2c는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 중심 두께를, T2e는 상기 플라스틱 비구면렌즈의 에지(edge) 두께를 나타낸다.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제3렌즈군은 적어도 1매의 플라스틱 비구면렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 플라스틱 비구면렌즈는 하기의 조건식 3 또는 4를 만족하는 줌 광학계.

<조건식 3> 1.5 ≤n≤1.6

<조건식 4> 50 ≤v≤60

여기서, n은 플라스틱 비구면렌즈의 굴절률을, v는 플라스틱 비구면렌즈의 아베수를 나타낸다.
제1항에 있어서,

광각단에서 망원단으로 변배시 상기 제1렌즈군 내지 제3렌즈군은 광축을 따라 가동하는 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
제1항에 있어서,

상기 제2렌즈군은 유리소재의 비구면인 정렌즈와, 정렌즈와 부렌즈가 접합된 접합렌즈를 포함하는 줌 광학계.
제1항에 있어서,

상기 제1렌즈군은 물체측으로 가장 가까운 위치에 물체측으로 볼록한 면을 가지는 메니스커스 렌즈가 구비되는 줌 광학계.
제1항에 있어서,

상기 제1렌즈군과 물체측 사이에 정의 굴절력을 가지는 접합렌즈를 구비하는 제4렌즈군을 더 포함하는 줌 광학계.
제8항에 있어서,

상기 접합렌즈는 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 렌즈와 정의 굴절력을 가지는 렌즈로 구성된 줌 광학계.
제8항에 있어서,

광각단에서 망원단으로 변배시 상기 제1렌즈군 내지 제4렌즈군은 광축을 따라 가동하는 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
제1항 또는 제8항에 있어서,

하기 조건식 5를 만족하는 줌 광학계.

<조건식 5>

4.0 ≤Tw/fw ≤ 7.0

여기서, Tw는 광각단에서의 광학계 전장, fw는 광각단에서의 광학계의 초점 거리를 나타낸다.