줌렌즈 시스템 및 사용방식 document_id A220623108668

현대의 줌렌즈 시스템은, 이미징 시스템의 변화가 광축에 따른 광학요소의 움직임을 통해 성취되지 않는다는 점에서, 종래의 줌렌즈 시스템과는 다르다. 오히려, 현대의 줌렌즈 시스템의 특별한 광학요소의 광학특성은, 전압, 압력의 인가 또는 광축에 평행하지 않은 평면들에서의 병진(竝進)이나 회전의 적용을 통해 변화한다. 현대의 줌렌즈 시스템의 가변 광학요소의 사용의 일례는, 종례의 줌렌즈 시스템에서의 하나의 렌즈를 동일한 물리적 위치에서 가변 광학 렌즈로 대체한다. 그렇지만, 하나 이상의 광학요소들의 광학특성의 변화를 통해 바뀌는 현대의 줌렌즈 시스템은 이미징 성능을 제한하도록 행하는 수차(收差)를 도입할 수 있다. 이 수차는 이미징 시스템에서의 광학요소의 수가 감소함에 따라 악화될 수 있다. 이러한 현대의 줌렌즈 시스템의 성능을 제한할 수 있는 수차는, 예들 들면, 이미지곡면, 색수차, 구체(球體)수차, 비점수차(非點收差), 코마(coma), 그리고 구성, 조립 및 온도 관련의 수차를 포함한다. 이제 도면으로 돌아가서 보면, 여기서 여러 도면을 통하여 동일한 구성요소들은 동일한 참조번호로 지시되며, 도 1, 2는 네 그룹의 종래 줌렌즈 시스템인 종래 설명의 예를 도시한다. 이러한 종래의 줌렌즈 시스템에 있어서, 광학요소의 움직임은 통상 시스템의 광축에 평행하다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 줌렌즈 시스템의 구성(10)에 있어서, 초점거리 f1, f2, f3와 f4를 각각 갖는 4개의 광학요소 12, 14, 16과 18을 통한 제1의 조합은, 이미지면(20)에 선명한 이미지를 형성하도록 구성된다. 점선은, 구성(10)의 광축(21)을 나타낸다. 종래의 줌렌즈 시스템의 구성(10)에 들어가는 가장자리의 광선(22)은, 이미지면(20)과 광축(21)의 교차점에 초점이 맞추어진다. 계속해서 도 1을 참조하면, 제1, 제2의 광학요소 12, 14는 통상 구성(10)에 있어서의 종래의 줌렌즈 시스템의 배율을 컨트롤하는 것으로 생각될 수 있다. 반면에 제3, 제4 광학요소 16, 18은 통상 이미지면(20)의 위치를 컨트롤하는 것으로 생각될 수 있다. 광학요소(14)는 배율을 컨트롤하는 광학 하부조직으로 정의된 "베리에이터(variator)렌즈" 또는 "베리에이터"로 지칭될 수 있다. 광학요소(16)는 초점을 컨트롤하는 광학 하부조직으로 정의된「컴펜세이터(compensator)」라고 지칭될 수 있다. 경우에 따라서는, 특히 소수의 광학요소로 형성된 줌렌즈 시스템에 있어서, 주어진 하부조직은, 베리에이터와 컴펜세이터로서의 역할을 동시에 할 수 있다. 도 2에서, 종래의 줌렌즈 시스템의 다른 구성(10')에 있어서, 제2의 광학요소 14'(예를 들어 베리에이터)는, 배율 변화를 초래하도록, 화살표(24)로 표시된 것 같이, 이미지면(20)을 향해, 광축(21)을 따라서, 제1의 광학요소(12)로부터 이동된다. 제4의 광학요소(18)에 관하여 고정된 위치에 이미지면(20)을 유지하기 위해, 제3의 광학요소 16'(예를 들어 컴펜세이터)도, 화살표(26)로 표시된 바와 같이, 광축(21)을 따라서, 이미지면(20)을 향해 또한 이동된다. 이와 같은 두 이동의 조합을 통해서, 종래의 줌렌즈 시스템의 다른 구성(10')의 배율은 도 1에 도시된 구성(10)의 배율로부터 변경되고, 반면 이미지면 위치는 고정된 채로 유지된다. 바꾸어 말하면, 가장자리의 광선(28)은, 도 1의 가장자리의 광선(22)보다 제1의 광학요소(12)의 첨단부로 더 가깝게 들어가고, 이미지면(20)의 광축(21)과의 교차점에 초점을 맞출 수 있다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 종래 설명, 즉, 종래의 줌렌즈 시스템에서의 베리에이터 및 컴펜세이터의 이동은 광축을 따라서 공간을 필요로 한다. 즉, 예를 들면, 제2의 광학요소(14)가 구성(10')을 형성하기 위해 이동해야하는 공간 내에 다른 어떠한 광학요소도 위치될 수 없다. 공간을 위해 유사한 필요조건은, 광축에 따른 광학요소의 이동을 요구하는 종래의 줌렌즈 시스템에 공통된다. 결국, 광축을 따라서 종래의 줌렌즈 시스템의 길이를 줄이는 것은 어려울 수 있다. 현대의 줌렌즈 시스템은 광축에 따른 광학요소의 물리적인 이동에 대한 필요성을 감축하거나 제거할 수 있으며, 그로 인해, 종래의 줌렌즈 시스템과 비교하여 시스템의 전체 길이를 감소할 수 있다. 그러나, 이와 같은 현대의 줌렌즈 시스템의 제한은, 이미징 품질, 크기 및 비용에 있어서의 더 이상의 개선을 방해한다. 예를 들면, 현재 이용할 수 있는 현대의 줌렌즈 시스템은 배율과 초점을 동시에 변경하기 위해 적어도 두 개의 구동 또는 가변 요소들을 요구한다. 또한, 어떤 현대의 줌렌즈 시스템은 초점에 이미지를 유지하기 위해서 약간의 요소들을 변경하도록 요구하는, 초점을 제어하는 구동 시스템을 필요로 한다.