JP2004212541A

JP2004212541A - Zoom lens

Info

Publication number: JP2004212541A
Application number: JP2002380668A
Authority: JP
Inventors: Akiko Furuta; 明子古田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP4360086B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inner focus type wide-angle zoom lens which is a four-group zoom lens constituted of negative, positive, negative and positive lens groups, whose maximum viewing angle in a zoom area exceeds 84° and whose zoom ratio is ≥2.5. <P>SOLUTION: The zoom lens is constituted of a first lens group G1 having negative refractive power, a second lens group G2 having positive refractive power, a third lens group G3 having negative refractive power and a fourth lens group G4 having positive refractive power in order from an object side, and performs variable power by moving all the lens groups along an optical axis, and satisfies conditional expressions (1) 0.8<¾f1/f3¾<1 and (2) 0.9<¾f4/f1¾<1.2. Then, f1 means the focal distance of the first lens group G1, f3 means the focal distance of the third lens group G3 and f4 means the focal distance of the fourth lens group G4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に一眼レフカメラや交換レンズ式デジタルカメラに用いられる広画角を有するインナーフォーカス式のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レンズ交換式の１眼レフカメラボディのデジタル化が進んでいる。デジタル化されたカメラは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を使用するため、結像面における像高が３５ｍｍフィルムの像高より小さくなっている。従来の交換レンズは、デジタル１眼レフカメラ本体と３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ本体とに共通に取付けて撮影可能である。
【０００３】
デジタル１眼レフカメラでは、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラよりも像高が小さくなる。このため、レンズの画角は、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラに取り付けて使用する場合に比べて、デジタル１眼レフカメラに取付けて使用する場合のほうが小さくなる。つまり、レンズの望遠端状態では、より望遠の効果が得られるのに対し、広角端状態では、広角の効果が減少することになる。そこで、より広角な画角８４度以上のズームレンズが望まれている。
【０００４】
広角ズームレンズには負屈折力のレンズ群が先行するズームタイプが適している。特に、負・正・負・正の屈折力配置を有する４群構成のズームレンズは明るく、高倍率の広角レンズに多く見られる構成である。しかしながら、ズーム領域中、最大画角が８４°を超え、ズーム比を２．５倍以上有する広角ズームレンズの提案はない。負・正・負・正の屈折力配置にて４群構成されている広角ズームレンズは、例えば特開２０００−２２１３９９号公報（特許文献１）、特開２０００−２４１７０４号公報（特許文献２）、特開平５−１７３０７１号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２１３９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４１７０４号公報
【特許文献３】
特開平５−１７３０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２２１３９９号公報では、非球面を使用して、歪曲収差や球面収差を良好に補正しているものの実施例１の最大画角は７５°程度であり、ズーム比も２．３倍強しか得られていない。また、当該公報の実施例２は最大画角は１０５°近くあるものの、ズーム比は２倍弱しかない。
【０００７】
特開２０００−２４１７０４号公報は、１群繰り出しによって、合焦を行なっており、近距離物体になるに従って、主光線が光軸より離れていく。このため、１群の径を大きくしなければ、十分な光量を確保できない。また、径を大きくするとレンズが大きく重くなってしまう問題がある。かつ、１群繰り出し方式では、比較的大きくて重い第１レンズ群を移動させて合焦を行う。この結果、オートフォーカスを行う場合の合焦速度が、インナーフォーカス方式やリアーフォーカス方式に比べて遅いという不都合がある。このため、負・正・負・正の４群構成で、インナーフォーカス式の広角ズームレンズが特開平５−１７３０７１号公報に提案されている。しかし、特開平５−１７３０７１号公報に開示されたレンズは、最大画角は９０°以上あるものの、ズーム比は１．６倍程度しかない。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、負・正・負・正のレンズ群で構成された４群ズームレンズであって、ズーム領域中の最大画角が８４°を超え、ズーム比が２．５倍以上であるインナーフォーカス式の広角ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべてのレンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【００１０】
（１）０．８＜｜ｆ１／ｆ３｜＜１
（２）０．９＜│ｆ４／ｆ１│＜１．２
ここで、ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離，
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離，
ｆ４：前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離．
【００１１】
【発明の実施の形態】
また、本発明では、前記ズームレンズは前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２と前記第４レンズ群Ｇ４との各群は少なくとも非球面を１枚含み、以下の条件式を満たすことが望ましい。
【００１２】
（３）１．４＜│（ｄｗ１−ｄｔ１）／ｆｗ│＜１．６
ここで、
ｄｗ１：前記ズームレンズの広角端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｄｔ１：前記ズームレンズの望遠端状態における前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔，
ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離．
【００１３】
上記構成におけるズームレンズでは、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群前群Ｇ２ａと、正の屈折力を有する第２レンズ群後群Ｇ２ｂとを有し、該第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて合焦を行ない、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００１４】
（４）６＜｜ｆ２／ｄ｜＜７
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離，
ｄ：前記第２レンズ群前群Ｇ２ａと前記第２レンズ群後群Ｇ２ｂの無限遠状態での空気間隔．
【００１５】
本発明にかかるズームレンズは負・正・負・正の４群構成を採用している。負屈折力のレンズ群が先行するズームタイプは、広画角に強く、かつ、明るいズームレンズに有利な構成である。また、広角レンズは曲率半径の小さな面を多数有するために、レンズ面の反射によるゴーストが発生しやすい。そこで、フードを取り付けて、不要な光線をカットする。このとき、花形フードと呼ばれているフードはより効果的に余分な光線をカットすることができるため、広角レンズにはよく用いられる。ここで、１群繰り出し方式の合焦方式の場合、１群は回転しながら合焦を行うため、花形フードを取り付けることは困難である。また、花形フードを１群繰り出し方式のズームレンズに取り付けられるようにしたとしても構造が複雑になるため、好ましくない。
【００１６】
その点、インナーフォーカス方式の場合、１群を回転せずに合焦することが可能なので、簡単な構造で花形フードを取り付けることが可能である。また、インナーフォーカス方式では、レンズ径の小さな群で合焦を行うことによって、レンズの重量が軽くなる。この結果、合焦スピードを早くすることができる。
【００１７】
また、例えば、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラの像高に対して約０．６５倍の像高をもつデジタル１眼レフカメラの場合、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ換算にて焦点距離２４ｍｍからのズームレンズであれば、デジタル１眼レフカメラで使用した場合、焦点距離３６．９ｍｍからのズームレンズとなる。このため、従来標準ズームレンズとして使用する広角端状態の焦点距離となる。よって、デジタル１眼レフカメラと３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラとに共通に使用するのに好ましいズームレンズの広角端状態の焦点距離は、３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラにおいて焦点距離２４ｍｍのレンズであれば、デジタル１眼レフカメラ使用時には標準レンズとして、また３５ｍｍフィルム用１眼レフカメラ使用時には広角レンズとして使用できるという利点がある。さらに、ズーム比が大きいレンズが要求されているため、ズーム比２．５倍以上を有するズームレンズが好ましい。
【００１８】
次に、上記各条件式の説明をする。条件式（１）は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離との適切な比を規定している。条件式（１）の上限値を上回ると、広角側において、画角８４°以上を満たすためには第１レンズ群Ｇ１の径が大きくならざるをえず、巨大化してしまい好ましくない。逆に、条件式（１）の下限値を下回ると、所望の明るさを得るためには第３レンズ群Ｇ３の径が大きくなり、やはり大型化し好ましくない。
【００１９】
条件式（２）は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との適切な比を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、歪曲収差と像面湾に関して非球面を使用しても適正な補正ができなくなるため好ましくない。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、広角端状態におけるバックフォーカスが短くなり、一眼レフカメラに必要なミラーのためのスペースがなくなってしまう。
【００２０】
条件式（３）は広角端状態と望遠端状態との第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔の差と、ズームレンズの広角端状態における焦点距離との適切な比を規定している。条件式（３）の上限値を上回ると、レンズの全長が長くなり大型化してしまう。逆に、条件式（３）の下限値を下回ると、レンズの移動量が小さくなるものの、移動量を小さくするために第２レンズ群の屈折力が小さくなる傾向がある。このため、変倍による像面湾曲の変動が大きくなり、特に望遠端状態において非点収差が大きくなり好ましくない。
【００２１】
条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と、第２レンズ群の前群Ｇ２ａと後群Ｇ２ｂとの無限遠状態での空気間隔との適切な比を規定している。条件式（４）の上限値を上回ると、合焦のための移動量は少なくなるが、前群Ｇ２ａのパワーが大きくなりすぎ、コマ収差の補正が困難となる。逆に、条件式（４）の下限値を下回ると、望遠側の球面収差が増大し補正が困難となる。広角ズームレンズの場合、像面湾曲と歪曲収差が大きくなる傾向がある。通常、像面湾曲と歪曲収差は補正の方向が逆であるため、像面湾曲を小さくしようとすると、歪曲収差が大きくなってしまう。そこで、像面湾曲と歪曲収差を良好に補正するには、第１レンズ群での非球面が有効な手段である。更に、第１レンズの像面側においては光線の偏角が大きく、光軸からも離れているため、収差は大きく発生する。よって、第１レンズの像面側に非球面を設けると、特に大きな効果が得られる。
【００２２】
また、負先行の４群ズームレンズにて高倍率、大口径を満たそうとする場合、望遠側の球面収差が大きくなりがちである。負の屈折力の大きい第１レンズ群において軸上平行光線（軸上無限遠物体から射出された最も開口数の大きい光線であって、レンズの明るさを決定する光線）が発散される。そして、第２レンズ群へ入射する際に、広角端状態では軸上平行光線の光束径が細いため第１レンズ群の影響はあまりないのだが、望遠端状態では軸上平行光線の光束径が太いため、大きく影響を受ける。そこで、光束が太くなる第２レンズ群及び第４レンズ群に非球面を配置することによって、望遠側の球面収差を効果的に補正することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明にかかる数値実施例を、添付図面に基づいて説明する。以下の各実施例では、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成され、すべてのレンズ群を光軸に沿って移動させることによって変倍を行う。そして、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２レンズ群前群Ｇ２ａと、正の屈折力を有する第２レンズ群後群Ｇ２ｂとを有し、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行う。
【００２４】
また、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量をＸ（ｙ）、近軸曲率半径をｒ、円錐係数をＫ、ｎ次の非球面係数をＣｎとそれぞれしたとき、
以下の数式（ａ）で表される。
【００２５】
【数１】
Ｘ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒ）／［１＋［１−Ｋ（ｙ^２／ｒ^２）］^１／２］＋Ｃ２・ｙ^２＋Ｃ４・ｙ^４＋Ｃ６・ｙ^６＋Ｃ８・ｙ^８＋Ｃ１０・ｙ^１０（ａ）
【００２６】
また、各実施例の諸元値表において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。
【００２７】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の軌跡を示す図である。物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凹レンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合せレンズとからなる第２レンズ群前群Ｇ２ａと、両凸レンズからなる第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと両凹レンズとの貼り合わせレンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズと、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００２８】
なお、絞りＳは、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、第３レンズ群Ｇ３と同時に移動する。また、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍時には、各レンズ群が図１に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。さらに、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行っている。
【００２９】
以下の表１に、第１実施例の諸元の値を掲げる。表において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角（単位：度）、Ｄ０は被写体から第１レンズの物体側面までの距離をそれぞれ示している。面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。また、絞り面は面番号の数字にＳを付して示す。以下、すべての実施例において同様である。
【００３０】
また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【００３１】
【表１】

【００３２】図２（ａ），（ｂ），図３（ａ），（ｂ）は第１実施例の諸収差図である。図２（ａ）は広角端状態（最短焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図、図２（ｂ）は望遠端状態（最長焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図である。また、図３（ａ）は広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、図３（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【００３３】
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。以下、すべての実施例において同様である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３４】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の軌跡を示す図である。物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凹レンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合せレンズとからなる第２レンズ群前群Ｇ２ａと、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズからなる第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、両凹レンズと、両凹レンズと物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとの貼り合わせレンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、２枚の両凸レンズと物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとからなる第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。
【００３５】
なお、絞りＳは、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、第３レンズ群Ｇ３と同時に移動する。また、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への変倍時には、各レンズ群が図４に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。さらに、第２レンズ群前群Ｇ２ａを光軸に沿って移動させて、遠距離物体から近距離物体への合焦を行っている。
以下の表２に、第２実施例の諸元の値を掲げる。
【００３６】
【表２】

【００３７】
図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）は第２実施例の諸収差図である。図５（ａ）は広角端状態（最短焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図、図５（ｂ）は望遠端状態（最長焦点距離状態）での無限遠合焦状態における諸収差図である。また、図６（ａ）は広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、図６（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ズーム方式が負、正、負、正で構成された４群ズームにおいて、最大画角が８４°を超え、ズーム比を２．５倍以上有するインナーフォーカス式の広角ズームレンズを提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図２】（ａ）は上記第１実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図３】（ａ）は上記第１実施例の広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成および広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図５】（ａ）は上記第２実施例の広角端状態での無限遠合焦状態における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での無限遠合焦状態における諸収差図である。
【図６】（ａ）は上記第２実施例の広角端状態での至近撮影距離における諸収差図、（ｂ）は望遠端状態での至近撮影距離における諸収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
Ｇ２ａ第２レンズ群前群
Ｇ２ｂ第２レンズ群後群
Ｓ絞り
Ｉ像面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, and more particularly, to an inner focus type zoom lens having a wide angle of view used for a single-lens reflex camera or an interchangeable lens type digital camera.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digitalization of interchangeable lens single-lens reflex camera bodies has been advanced. Since a digitized camera uses a solid-state imaging device such as a CCD, the image height on an image forming plane is smaller than the image height of a 35 mm film. The conventional interchangeable lens can be attached to the digital single-lens reflex camera main body and the 35-mm film single-lens reflex camera main body in common for photographing.
[0003]
The image height of a digital single-lens reflex camera is smaller than that of a single-lens reflex camera for 35 mm film. For this reason, the angle of view of the lens is smaller when mounted on a digital single-lens reflex camera than when mounted and used on a single-lens reflex camera for 35 mm film. In other words, in the telephoto end state of the lens, a more telephoto effect is obtained, whereas in the wide-angle end state, the wide-angle effect is reduced. Therefore, a zoom lens having a wider angle of view of 84 degrees or more is desired.
[0004]
A zoom type in which a lens unit having a negative refractive power precedes is suitable for a wide-angle zoom lens. In particular, a four-group zoom lens having a negative, positive, negative, and positive refractive power arrangement is bright, and is a configuration that is often found in wide-angle lenses with high magnification. However, there is no proposal of a wide-angle zoom lens having a maximum angle of view exceeding 84 ° in the zoom region and having a zoom ratio of 2.5 times or more. A wide-angle zoom lens composed of four groups with negative, positive, negative, and positive refractive power arrangements is disclosed in, for example, JP-A-2000-221399 (Patent Document 1) and JP-A-2000-241704 (Patent Document 2). And JP-A-5-173071 (Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-221399 [Patent Document 2]
JP 2000-241704 A [Patent Document 3]
JP-A-5-173071
[Problems to be solved by the invention]
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-221399, although the distortion and the spherical aberration are satisfactorily corrected by using an aspherical surface, the maximum angle of view of the first embodiment is about 75 °, and the zoom ratio is also 2. Only three times more are obtained. Further, in Example 2 of the publication, the maximum angle of view is close to 105 °, but the zoom ratio is only slightly less than twice.
[0007]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-241704, focusing is performed by one-group extension, and as an object becomes closer, the principal ray moves away from the optical axis. For this reason, a sufficient light amount cannot be secured unless the diameter of the first lens unit is increased. Also, there is a problem that the lens becomes large and heavy when the diameter is increased. In addition, in the one-group moving-out method, focusing is performed by moving a relatively large and heavy first lens group. As a result, there is an inconvenience that the focusing speed when performing autofocus is lower than that of the inner focus method or the rear focus method. For this reason, an inner focus type wide-angle zoom lens having a four-group configuration of negative, positive, negative and positive has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-173071. However, the lens disclosed in JP-A-5-173071 has a maximum angle of view of 90 ° or more, but has a zoom ratio of only about 1.6.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problem, and is a four-group zoom lens including negative, positive, negative, and positive lens groups, wherein a maximum angle of view in a zoom region exceeds 84 °, and zooming is performed. It is an object to provide an inner focus type wide-angle zoom lens having a ratio of 2.5 times or more.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a second lens group G2 having a negative refractive power. The zoom lens system includes three lens groups G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power, and performs zooming by moving all the lens groups along the optical axis to satisfy the following conditional expression. A featured zoom lens is provided.
[0010]
(1) 0.8 <| f1 / f3 | <1
(2) 0.9 <| f4 / f1 | <1.2
Here, f1: the focal length of the first lens group G1,
f3: focal length of the third lens group G3,
f4: focal length of the fourth lens group G4.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, in the zoom lens, each of the first lens group G1, the second lens group G2, and the fourth lens group G4 includes at least one aspherical surface, and satisfies the following conditional expression. Is desirable.
[0012]
(3) 1.4 <│ (dw1-dt1) / fw│ <1.6
here,
dw1: an air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 in the wide-angle end state of the zoom lens;
dt1: air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 in the telephoto end state of the zoom lens;
fw: focal length of the zoom lens in the wide-angle end state.
[0013]
In the zoom lens having the above configuration, the second lens group G2 includes, in order from the object side, a second lens group front group G2a having a positive refractive power and a second lens group rear group G2b having a positive refractive power. Preferably, the front lens group G2a of the second lens group is moved along the optical axis to perform focusing, and the following conditional expression is satisfied.
[0014]
(4) 6 <| f2 / d | <7
here,
f2: focal length of the second lens group G2,
d: Air gap between the front group G2a of the second lens group and the rear group G2b of the second lens group at infinity.
[0015]
The zoom lens according to the present invention employs a four-group configuration of negative, positive, negative, and positive. The zoom type in which a lens unit having a negative refractive power precedes is a configuration that is strong in a wide angle of view and advantageous for a bright zoom lens. In addition, since the wide-angle lens has a large number of surfaces having a small radius of curvature, ghost due to reflection on the lens surface is likely to occur. Therefore, a hood is attached to cut off unnecessary light rays. At this time, a hood called a flower-shaped hood is often used for a wide-angle lens because it can more effectively cut off unnecessary light rays. Here, in the case of the focusing method of the one-group feeding-out method, since the first group performs focusing while rotating, it is difficult to attach a flower-shaped hood. Further, even if the flower-shaped hood can be attached to the zoom lens of the one-group extension type, the structure becomes complicated, which is not preferable.
[0016]
On the other hand, in the case of the inner focus method, it is possible to focus without rotating the first lens group, so that it is possible to mount the flower hood with a simple structure. In addition, in the inner focus method, by performing focusing with a group having a small lens diameter, the weight of the lens is reduced. As a result, the focusing speed can be increased.
[0017]
Further, for example, in the case of a digital single-lens reflex camera having an image height of about 0.65 times the image height of a single-lens reflex camera for 35 mm film, the focal length from 24 mm is calculated in terms of a single-lens reflex camera for 35 mm film. In the case of a zoom lens, when used in a digital single-lens reflex camera, the zoom lens has a focal length of 36.9 mm. Therefore, the focal length in the wide-angle end state used as a conventional standard zoom lens is obtained. Therefore, the focal length in the wide-angle end state of the zoom lens that is preferable to be commonly used for the digital single-lens reflex camera and the single-lens reflex camera for 35 mm film is a lens having a focal length of 24 mm in the single-lens reflex camera for 35 mm film. For example, there is an advantage that it can be used as a standard lens when using a digital single-lens reflex camera and as a wide-angle lens when using a single-lens reflex camera for 35 mm film. Further, since a lens having a large zoom ratio is required, a zoom lens having a zoom ratio of 2.5 times or more is preferable.
[0018]
Next, each of the above conditional expressions will be described. Conditional expression (1) defines an appropriate ratio between the focal length of the first lens group G1 and the focal length of the third lens group G3. If the value exceeds the upper limit of conditional expression (1), the diameter of the first lens group G1 must be large in order to satisfy the angle of view of 84 ° or more on the wide-angle side, which is undesirably large. Conversely, when the value goes below the lower limit of conditional expression (1), the diameter of the third lens group G3 increases in order to obtain desired brightness, which is also undesirably large.
[0019]
Conditional expression (2) defines an appropriate ratio between the focal length of the fourth lens group G4 and the focal length of the first lens group G1. If the value exceeds the upper limit of conditional expression (2), it is not preferable because appropriate correction cannot be performed even if an aspheric surface is used for the distortion and the image surface. Conversely, when the value goes below the lower limit of conditional expression (2), the back focus in the wide-angle end state becomes short, and the space for the mirror required for the single-lens reflex camera is lost.
[0020]
Conditional expression (3) defines an appropriate ratio between the difference in air gap between the first lens unit and the second lens unit in the wide-angle end state and the telephoto end state, and the focal length of the zoom lens in the wide-angle end state. I have. When the value exceeds the upper limit of conditional expression (3), the overall length of the lens becomes longer and the lens becomes larger. Conversely, when the value goes below the lower limit of conditional expression (3), the amount of movement of the lens decreases, but the refractive power of the second lens group tends to decrease in order to reduce the amount of movement. For this reason, the fluctuation of the curvature of field due to zooming increases, and astigmatism increases particularly in the telephoto end state, which is not preferable.
[0021]
Conditional expression (4) defines an appropriate ratio between the focal length of the second lens group G2 and the air gap between the front group G2a and the rear group G2b of the second lens group at infinity. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the amount of movement for focusing will be small, but the power of the front group G2a will be too large, making it difficult to correct coma. Conversely, when the value goes below the lower limit of conditional expression (4), spherical aberration on the telephoto side increases, and correction becomes difficult. In the case of a wide-angle zoom lens, curvature of field and distortion tend to increase. Normally, the directions of correction of the field curvature and the distortion are opposite to each other. Therefore, if the field curvature is reduced, the distortion increases. Therefore, an aspheric surface in the first lens group is an effective means for satisfactorily correcting the field curvature and the distortion. Furthermore, on the image plane side of the first lens, the deflection angle of the light beam is large and is far from the optical axis, so that a large aberration occurs. Therefore, when an aspheric surface is provided on the image surface side of the first lens, a particularly large effect can be obtained.
[0022]
Also, when trying to satisfy a high magnification and a large aperture with a negative leading four-group zoom lens, spherical aberration on the telephoto side tends to increase. In the first lens group having a large negative refractive power, an axially parallel light beam (a light beam having the largest numerical aperture and emitted from an axially infinite object and determining the brightness of the lens) is diverged. When the light enters the second lens group, the light flux diameter of the axially parallel light beam is small in the wide-angle end state, so the influence of the first lens group is not so large. However, in the telephoto end state, the light flux diameter of the axially parallel light beam is small. Because it is thick, it is greatly affected. Therefore, by arranging aspherical surfaces in the second lens unit and the fourth lens unit that increase the light flux, spherical aberration on the telephoto side can be effectively corrected.
[0023]
【Example】
Hereinafter, numerical examples according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each of the following embodiments, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, a third lens group G3 having a negative refractive power, and a positive refractive power And a fourth lens group G4 having the following formula, and zooming is performed by moving all the lens groups along the optical axis. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a front lens group G2a having a positive refractive power and a rear lens group G2b having a positive refractive power. The front group G2a is moved along the optical axis to focus from a long-distance object to a short-distance object.
[0024]
The aspheric surface has a height y in the direction perpendicular to the optical axis, a displacement amount in the optical axis direction at the height y of X (y), a paraxial radius of curvature r, a conic coefficient K, and an n-th order non-spherical surface. When each of the spherical coefficients is represented by Cn,
It is represented by the following equation (a).
[0025]
(Equation 1)
^{^{^{^{X (y) = (y 2}}}} / r) / [1+ [1-K (y 2 / r 2)] 1/2] + C2 · y 2 + C4 · y 4 + C6 · y 6 + C8 · y 8 + C10 · y 10 (A)
[0026]
In the specification value tables of each embodiment, an aspherical surface is marked with * on the right side of the surface number.
[0027]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to Example 1 of the present invention and a locus of movement of each lens group from a wide-angle end state (W) to a telephoto end state (T). In order from the object side, a first lens group G1 including a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave lens, and a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconvex lens, and a convex surface facing the object side. A second lens group front group G2a including a cemented lens of a negative meniscus lens and a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side, a second lens group rear group G2b including a biconvex lens, and a concave surface facing the object side Lens group G3 including a cemented lens of a convex meniscus lens and a biconcave lens and a concave meniscus lens with a concave surface facing the object side, a convex meniscus lens with a concave surface facing the object side, a biconvex lens, and an object And a fourth lens group G4 including a concave meniscus lens having a concave surface facing the side.
[0028]
The stop S is disposed between the rear group G2b of the second lens group and the third lens group G3, and moves simultaneously with the third lens group G3. Further, at the time of zooming from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T), each lens group moves on the optical axis along a zoom trajectory indicated by an arrow in FIG. Further, the front group G2a of the second lens group is moved along the optical axis to focus from a long-distance object to a short-distance object.
[0029]
Table 1 below shows values of specifications of the first embodiment. In the table, f indicates the focal length, Fno indicates the F number, 2ω indicates the angle of view (unit: degree), and D0 indicates the distance from the subject to the object side surface of the first lens. The surface number indicates the order of the lens surface from the object side along the traveling direction of the light ray, and the refractive index and Abbe number indicate values for the d-line (λ = 587.6 nm). The aperture surface is indicated by adding S to the numeral of the surface number. Hereinafter, the same applies to all embodiments.
[0030]
In addition, the unit of the focal length, radius of curvature, surface spacing and other lengths in the specification table are generally `` mm '', but the same optical performance can be obtained even if the optical system is proportionally enlarged or reduced, It is not limited to this.
[0031]
[Table 1]

FIGS. 2A, 2B, 3A and 3B are graphs showing various aberrations of the first embodiment. FIG. 2A is a diagram of various aberrations in an infinity in-focus state in a wide-angle end state (shortest focal length state), and FIG. 2B is an infinity in-focus state in a telephoto end state (longest focal length state). It is a some aberration figure. FIG. 3A is a diagram showing various aberrations at the closest shooting distance in the wide-angle end state, and FIG. 3B is a diagram showing various aberrations at the closest shooting distance in the telephoto end state.
[0033]
In each aberration diagram, FNO represents an F number, NA represents a numerical aperture, Y represents an image height, and d represents a d-line (λ = 587.6 nm). In the aberration diagram showing astigmatism, a solid line indicates a sagittal image plane, and a broken line indicates a meridional image plane. Hereinafter, the same applies to all embodiments.
As is clear from the aberration diagrams, in the present embodiment, various aberrations are favorably corrected in each focal length state and each shooting distance state.
[0034]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to Example 2 of the present invention and a locus of movement of each lens group from a wide-angle end state (W) to a telephoto end state (T). In order from the object side, a first lens group G1 including a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconcave lens, and a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side, a biconvex lens, and a convex surface facing the object side. A second lens group front group G2a including a cemented lens of a negative meniscus lens and a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second lens group rear group G2b including a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side. A third lens group G3 comprising a cemented lens of a biconcave lens, a biconcave lens and a convex meniscus lens having a convex surface facing the object side, a concave meniscus lens having two biconvex lenses and a concave surface facing the object side, And a fourth lens group G4.
[0035]
The stop S is disposed between the rear group G2b of the second lens group and the third lens group G3, and moves simultaneously with the third lens group G3. Further, at the time of zooming from the wide-angle end state (W) to the telephoto end state (T), each lens group moves on the optical axis along a zoom trajectory indicated by an arrow in FIG. Further, the front group G2a of the second lens group is moved along the optical axis to focus from a long-distance object to a short-distance object.
Table 2 below gives data values of the second embodiment.
[0036]
[Table 2]

[0037]
FIGS. 5A and 5B, FIGS. 6A and 6B are graphs showing various aberrations of the second embodiment. FIG. 5A is a diagram showing various aberrations in the infinity in-focus state in the wide-angle end state (the shortest focal length state), and FIG. 5B is in the infinity in-focus state in the telephoto end state (the longest focal length state). It is a some aberration figure. FIG. 6A is a diagram showing various aberrations at the closest shooting distance in the wide-angle end state, and FIG. 6B is a diagram showing various aberrations at the closest shooting distance in the telephoto end state.
As is clear from the aberration diagrams, in the present embodiment, various aberrations are favorably corrected in each focal length state and each shooting distance state.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a four-unit zoom in which the zoom method is configured as negative, positive, negative, and positive, the inner angle having a maximum angle of view exceeding 84 ° and a zoom ratio of 2.5 times or more is provided. A focus-type wide-angle zoom lens can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention and a state of movement of each lens unit from a wide-angle end state (W) to a telephoto end state (T).
2A is a diagram showing various aberrations of the first embodiment in the infinity in-focus condition in the wide-angle end state, and FIG. 2B is a diagram showing various aberrations in the infinity-focus condition of the telephoto end state.
3A is a diagram illustrating various aberrations at a close photographing distance in a wide-angle end state of the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram illustrating various aberrations at a close photographing distance in a telephoto end state.
FIG. 4 is a diagram illustrating a lens configuration of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention and a state of movement of each lens unit from a wide-angle end state (W) to a telephoto end state (T).
5A is a diagram illustrating various aberrations of the second embodiment in the infinity in-focus condition at the wide-angle end, and FIG. 5B is a diagram illustrating various aberrations in the infinity-focus condition of the telephoto end.
FIG. 6A is a diagram illustrating various aberrations at the closest photographing distance in the wide-angle end state of the second embodiment, and FIG. 6B is a diagram illustrating various aberrations at a close photographing distance in the telephoto end state.
[Explanation of symbols]
G1 First lens group G2 Second lens group G3 Third lens group G4 Fourth lens group G2a Second lens group front group G2b Second lens group rear group S Aperture I Image plane

Claims

In order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, a third lens group G3 having a negative refractive power, and a positive refractive power A zoom lens, comprising a fourth lens group G4, performing zooming by moving all the lens groups along the optical axis, and satisfying the following conditional expression.
(1) 0.8 <| f1 / f3 | <1
(2) 0.9 <| f4 / f1 | <1.2
Here, f1: the focal length of the first lens group G1,
f3: focal length of the third lens group G3,
f4: focal length of the fourth lens group G4.

2. The lens system according to claim 1, wherein each of the first lens group G1, the second lens group G2, and the fourth lens group G4 includes at least one aspheric surface and satisfies the following conditional expression. The zoom lens described.
(3) 1.4 <│ (dw1-dt1) / fw│ <1.6
here,
dw1: an air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 in the wide-angle end state of the zoom lens;
dt1: an air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 in a telephoto end state of the zoom lens;
fw: focal length of the zoom lens in the wide-angle end state.

The second lens group G2 includes, in order from the object side, a second lens group front group G2a having a positive refractive power, and a second lens group rear group G2b having a positive refractive power,
The zoom lens (4) according to claim 1 or 2, wherein focusing is performed by moving the front group G2a of the second lens group along the optical axis, and the following conditional expression is satisfied. | F2 / d | <7
here,
f2: focal length of the second lens group G2,
d: Air gap between the front group G2a of the second lens group and the rear group G2b of the second lens group at infinity.

The zoom lens according to any one of claims 1 to 3, wherein the zoom lens has an angle of view of 84 degrees or more and a zoom ratio of 2.5 times or more.