KR100388917B1 - 사진렌즈광학계 - Google Patents

Abstract

물체측으로부터 적어도 1매 이상의 정 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어져 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 적어도 1매 이상의 정 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어져 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군으로 이루어지며, 제1 렌즈군이 적어도 1개 이상의 실린더리컬 렌즈를 포함하고, 다음의 조건 1.0 < f₁/ f₂< 1.2, 0.83 < f₁/ f₂< 1.0 (광학계의 Y평면 방향의 초점 거리, f₂: 광학계의 Z 평면 방향의 초점 거리)을 만족하는 사진 렌즈 광학계는, Y방향과 Z방향의 각 초점 거리를 다르게 하여 결상 배율을 달리하면서 백초점 거리를 같게 하여 결상면을 일치시키고, 비교적 구경비가 크고 화면의 결상 성능이 전체적으로 양호하여 고급기 카메라에 적용 가능하다.

Description

사진 렌즈 광학계

이 발명은 사진 렌즈 광학계에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 일안 리플렉스(Single Lens Reflex) 카메라에 있어서 피사체를 촬영하였을 때 좌우 배율과 상하 배율이 다르게 축소되어 상이 형성되는 사진 렌즈 광학계에 관한 것이다.

종래 일안 리플렉스 카메라에 사용되는 촬영 광학계로서 대표적인 광학계는 표준 렌즈인 가우스 타입의 렌즈이다. 고급기 카메라에 있어서는 광학계의 백초점 거리(back focal length)를 확보하여야 하는 관계로, 일반적으로 고급기 카메라에 사용되는 표준 렌즈는 광학계의 주점 위치가 광학계의 마지막 렌즈의 뒤쪽에 위치하거나 그 근방에 위치하는 타입인 레트로 포커스 타입(retro focus)의 렌즈가 주로 이용된다.

가우스 타입의 표준 렌즈에 관한 종래 기술은 일본 특허 출원 특허 번호 소61-55089호와, 동출원 특허 번호 61-60414호와, 동출원 특허 번호 소59-25204호 등에 기재되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 기술은 광학계가 전부 구면 렌즈를 사용하거나 비구면 렌즈를 사용하여도, 회전 대칭형인 비구면을 사용하여 좌우 배율과 상하 배율이 똑같은 광학계로 밖에 사용할 수 없다.

다시 말하자면, 첨부한 제5도의 (가)에 도시되어 있듯이 정사각형의 그림을 촬영하였을 때 상의 좌우 배율과 상하 배율이 일정하게 축소되어 똑같은 상이 맺히는 단점이 있다. 그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 카메라에 있어서 피사체를 촬영하였을 때 좌우 배율과 상하 배율이 다르게 축소되어 상이 형성되도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 배율이 가변되는 사진을 얻을 수 있는 사진 렌즈 광학계에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,

물체측으로부터 적어도 1매 이상의 정 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어져 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과;

적어도 1매 이상의 정 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어져 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군으로 이루어지며, 제1 렌즈군이 적어도 1개 이상의 실린더리컬(cylinderical)렌즈를 포함하며, 다음의 조건을 만족한다.

상기의 f₁은 광학계의 Y평면 방향의 초점 거리를 나타내고, f₂는 광학계의 Z 평면 방향의 초점 거리를 나타낸다.

이 발명의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 다음의 조건을 더 포함하여 만족한다.

상기한 제1렌즈군은,

물체측으로부터,

물체측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈와;,

물체측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈와;,

물체측면이 볼록한 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈와;

정 또는 부의 굴절력을 가지는 실린더리칼 렌즈로 이루어진 제4렌즈로 이루어지고,

상기한 제2렌즈군은,

상측면이 볼록한 1매 이상의 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈와;

물체측면이 오목한 1매 이상의 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈와;

정 또는 부의 굴절력을 가지는 제7렌즈로 이루어진다.

상기의 구성을 가지는 이 발명의 실시예에 따른 구성은 다음의 조건을 포함하여 만족한다.

상기의 L_t는 광학계의 제1렌즈면에서 마지막 렌즈면까지의 두께를 나타내고, 상기 B_F는 광학계의 백초점 거리를 나타내다.

상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 Y 방향에서의 렌즈 구성도이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 Z 방향에서의 렌즈 구성도이고,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈의 망원단에서의 수차도이고,

제5도의 (가)는 종래의 사진 렌즈로 촬영하였을 경우의 상배율을 나타낸 상태도이고,

제5도의 (나)는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈로 촬영하였을 경우의 상배율을 나타낸 상태도이다.

첨부한 제1도 및 제2도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 구성은, 물체측으로부터, 물체측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈(1)와,물체 측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈(2)와, 물체측면이 볼록한 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈(3)와, 정 또는 부의 굴절력을 가지는 실린더리칼 렌즈로 이루어진 제4렌즈(4)로 이루어진 제1렌즈군(I)과; 상측면이 볼록한 1매 이상의 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈(5)와, 물체측면이 오목한 1매 이상의 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈(6)와, 정 또는 부의 굴절력을 가지는 제7렌즈(7)로 이루어진 제2렌즈군(II)으로 이루어진다.

이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계는 7군 8매의 광학계로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 작용은 다음과 같다.

이 발명의 실시예에서는 비교적 간단한 구성으로 상의 좌우 배율과 상하 배율이 다르게 맺히도록 구성한 것으로 즉, 좌우 방향(Z 방향)의 초점 거리와 상하 방향(Y방향)의 초점 거리를 다르게 하고, 전체적으로 Z방향과 Y방향의 백초점 거리를 같게 하기 위해서 Z방향으로는 굴절력이 없고 Y방향으로는 정의 굴절력을 가지는 실린더리칼 렌즈와, Z방향으로는 굴절력이 없고 Y방향으로는 부의 굴절력을 가지는 실린더리칼 렌즈를 적어도 각각 1매씩을 사용하여 구성한다.

따라서, Z방향과 Y방향의 초점 거리는 다르게 하면서 백초점 거리는 같게 하여 상점을 일치시킬 수 있다.

또한, 상면 전체의 양호한 수차 보정을 위하여 제1렌즈군은 물체측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 2매의 매니스커스 렌즈와 부의 굴절력을 가지는 1매의 매니스커스 렌즈로 구성하고, 제2렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 2매의 양볼록 렌즈와, 부의 굴절력을 가지는 양오목 렌즈로 구성하였다.

상기 조건식(1)은 상의 좌우 배율과 상하 배율의 비를 나타낸 것으로, 상기 조건식(1)의 상한값을 초과하는 경우에는 Z 방향과 Y 방향의 초점거리의 차이가 너무 커져서 각 방향의 백초점 거리를 일치시키는 것이 어려워짐과 동시에, 화면 전체에 수차 부담이 증가하여 양호한 상 성능을 얻을 수가 없다.

상기 조건식(2)는 광축을 중심으로 전체 광학계를 90˚ 회전시켜서 좌우 배율이 상하 배율보다 커지는 것에 관한 것이다.

상기 조건식(3)은 광학계 전체의 길이와 백초점 거리에 관한 것으로, 상기 조건식(3)의 상한값을 초과하는 경우에는 백초점 거리가 너무 짧아져서 고급기 카메라에 사용할 수 없게 되거나, 광학계 렌즈들의 두께나 각 렌즈간의 간격들이 커지게 됨으로 전장도 길어지고 전체 무게도 증가하게 된다.

반대로, 조건식(3)의 하한값을 초과하는 경우에는 각 렌즈간의 간격과 렌즈의 두께가 작아지게 됨으로, 제수차가 증가하거나 백초점 거리가 너무 길게 되어 제1렌즈면에서 상면까지의 거리가 너무 길어짐으로써, 카메라의 컴팩트화가 불가능해진다.

그리고, 이 발명의 실시예서는 좀 더 양호하게 제수차를 보정하기 위하여 상기 제1렌즈군과 제2렌즈군에 각각 1매씩의 회전대칭형 비구면 렌즈를 사용하여, 전체적으로 양호한 수차 성능을 가질 수 있도록 하였다.

상기한 조건(1)∼(3)을 만족하는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈의 비구면 계수는 다음 식에 의하여 표현될 수 있다.

X : 렌즈의 정점부터 광축 방향으로의 거리

y : 광축에 수직 방향으로의 거리

C : 렌즈의 정점에 있어서 렌즈 곡률 반경의 역수

K : 코닉(Conic) 상수

A₄, A₆, A₈, A₁₀: 비구면 계수

상기한 조건들을 만족하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시예에 따른 실시예값을 설명하면 다음과 같다.

다음의 ri(i=1∼18)는 굴절면의 곡률 반경, di(i=1∼18)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 말하며, nd는 렌즈의 d-line 굴절률, v는 렌즈의 아베수, m은 전체 렌즈계의 배율, ω는 반화각을 말한다.

이 발명의 실시예에 따른 실시예값은 다음 <표1>과 같으며, Y방향의 반화각 ω는 50.42˚ 이고, 초점 거리 f는 49.592mm이고, 조리개치 F는 2.0이다. 또한, X방향의 반화각 ω는 42.26˚ 이고, 초점 거리 f는 56.550mm이고, 조리개치 F는 2.0이다.

< 표 1 >

이 발명의 실시예에 의한 화각에 따라 가변되는 상기 렌즈 간격 및 두께와 비구면 계수는 다음과 같다.

< 표 3 >

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 카메라에 있어서 피사체를 촬영하였을 때 좌우 배율과 상하 배율이 다르게 축소되어 상이 형성되도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 배율이 가변되는 사진을 얻을 수 있다.

또한, Y방향과 Z방향의 각 초점 거리를 다르게 하여 결상 배율을 달리하면서 백초점 거리를 같게 하여 결상면을 일치시키고, 비교적 구경비가 크고 화면의 결상 성능이 전체적으로 양호하여 고급기 카메라에 적용 가능한 효과를 가지는 사진 렌즈 광학계를 제공할 수 있다.

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 Y 방향에서의 렌즈 구성도이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈 광학계의 Z 방향에서의 렌즈 구성도이고,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈의 광각단에서의 수차도이고,

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈의 망원단에서의 수차도이고,

제5도의 (가)는 종래의 사진 렌즈로 촬영하였을 경우의 상배율을 나타낸 상태도이고,

제5도의 (나)는 이 발명의 실시예에 따른 사진 렌즈로 촬영하였을 경우의 상배율을 나타낸 상태도이다.

Claims (4)

1. 물체측으로부터 적어도 1매 이상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어지며 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과;

   적어도 1매 이상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈 및 부의 굴절력을 가지는 렌즈로 이루어지며 전체적으로 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군을 포함하며,

   상기 제1 렌즈군이 적어도 1개 이상의 실린더리컬 렌즈를 더 포함하고 다음의 조건을 만족하는 사진 렌즈 광학계.

   f₁: 광학계의 Y평면 방향의 초점 거리

   f₂: 광학계의 Z 평면 방향의 초점 거리
2. 제1항에 있어서,

   상기한 제1렌즈군은 물체측으로부터,

   물체측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈와,

   물체측면인 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈와,

   물체측면이 볼록한 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈와;

   정 또는 부의 굴절력을 가지는 실린더리칼 렌즈로 이루어진 제4렌즈로 이루어지고,

   상기한 제2렌즈군은,

   상측면이 볼록한 1매 이상의 정의 굴절력을 가지는 제5렌즈와;

   물체측면이 오목한 1매 이상의 부의 굴절력을 가지는 제6렌즈와;

   정 또는 부의 굴절력을 가지는 제7렌즈로 이루어지는 사진 렌즈 광학계.
3. 제2항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 것을 특징으로 하는 사진 렌즈 광학계.

   L_t: 광학계의 제1렌즈면에서 마지막 렌즈면까지의 두께

   B_F: 광학계의 백초점 거리
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1렌즈군과 제2렌즈군은 각각 1매 이상의 비구면 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진 렌즈 광학계.