JP2004240038A

JP2004240038A - Zoom lens

Info

Publication number: JP2004240038A
Application number: JP2003027144A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujimoto; 誠藤本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-04
Also published as: JP4366091B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact zoom lens whose viewing angle at a wide angle end is ≥100°, and whose zoom ratio is ≥2.2. <P>SOLUTION: In the zoom lens having four lens groups 1 to 4 having negative, positive, negative and positive refractive power in order from an object side to an image side, the fourth lens group 4 has a biconvex positive lens and a doublet obtained by sticking a negative lens to a positive lens, and also has an aspherical surface on a concave surface toward the object side, and the focal distance of the second lens group 2, the focal distance of the third lens group 3, and the variable power ratio of a partial system constituted of the third lens group and the fourth lens group 4 are set to be within an appropriate range. <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３５ｍｍライカ版の一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に好適な広角高倍率ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフレックスカメラ用の超広角ズームレンズとして、特許文献１〜６に示すような例が知られている。
【０００３】
特許文献１〜６は、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の４つのレンズ群を有する構成で、各レンズ群を移動して効率よくズーミングを行い、広角端の焦点距離を短くする（広角化を図る）と共に、小型化を図ろうとしている。特許文献１及び２には、広角端の画角が９５°程度、ズーム比１．７５程度のズームレンズが開示されている。特許文献３及び４には、広角端の画角が１１０°程度、ズーム比１．７５程度のズームレンズが開示されている。特許文献５には、広角端の画角が９５°程度、ズーム比１．６５程度のズームレンズが開示されている。特許文献６には、広角端の画角が１００°程度、ズーム比１．８５程度のズームレンズが開示されている。
【０００４】
これら従来の広角ズームレンズには、非球面を用いることが一般的になっている。特に、最も物体側のレンズを像側へ凹面を向けた負メニスカスレンズとし、このレンズの物体側の面（第１面）に非球面を設けることで、前玉径を大きくすることなく、効果的にディストーションを補正できる。特許文献５や６では、この最も物体側のレンズに非球面を設けているが、バックフォーカスの不足をこの最も物体側のレンズの屈折力を強めることで解決している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２０１３１０号公報
【特許文献２】
特開平２−２９６２０８号公報
【特許文献３】
特開平４−２３５５１４号公報
【特許文献４】
特開平４−２３５５１５号公報
【特許文献５】
特開平５−１７３０７１号公報
【特許文献６】
特開平７−２６１０８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の広角ズームレンズは、最も物体側のレンズの屈折力を強く設定しており、収差の発生を抑えるためにこのレンズに高屈折率の硝材を用いている。高屈折率の硝材は成型が困難なためガラスモールドで加工することができない。このため、高屈折率の硝材を最も物体側のレンズに用いた従来例では、このレンズを非球面レンズとするために研削で非球面を加工せねばならなかった。これはレンズのコストが高くなることを意味する。
【０００７】
一方、低屈折率の硝材を最も物体側のレンズに採用すれば、ガラスモールドで非球面を加工することが可能になるが、単純に従来例の硝材を低屈折率材料に置き換えただけではズーム比が小さくなるという問題がある。
【０００８】
本発明はこれらの従来例を鑑みなされたもので、広角端において所望の画角を確保したズームレンズにおいて、比較的大きなズーム比を実現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、本発明のズームレンズは、前方（物体側）から後方（像側）へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、短焦点距離端（広角端）から長焦点距離端（望遠端）へのズーミングに際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群と第２レンズ群と第４レンズ群とが移動するズームレンズにおいて、第４レンズ群が、両凸形状の正レンズ、負レンズと正レンズとを貼り合せた接合レンズを有すると共に、物体側に向けて凹形状の面に非球面を有し、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、短焦点距離端における全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群と第４レンズ群との短焦点距離端から長焦点距離端への変倍比をＢとするとき、
１．３＜ｆ２／ｆｗ＜１．８
−３．５＜ｆ３／ｆｗ＜ −２．０
Ｂ＞０．９
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて本発明のズームレンズの実施形態について説明する。
【００１１】
図１は後述する数値実施例１に対応した実施形態１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２は実施形態１のズームレンズの広角端における収差図、図３は実施形態１のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図４は後述する数値実施例２に対応した実施形態２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図５は実施形態２のズームレンズの広角端における収差図、図６は実施形態２のズームレンズの望遠端における収差図である。本実施形態（以下、特に断らない限り実施形態１及び実施形態２を総称して「本実施形態」という）のズームレンズは、焦点距離ｆ＝１７〜４０ｍｍ、画角２ω＝１０４°〜５７°、ＦナンバーＦｎｏ＝４の広角ズームレンズである。
【００１２】
図１及び図４に示すレンズ断面図おいて、１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、２は正の屈折力の第２レンズ群、３は負の屈折力の第３レンズ群、４は正の屈折力の第４レンズ群、１ａ、１ｂは、各々負の屈折力の第１ａレンズ群と第１ｂレンズ群、ＳＰは開口絞りである。なお、図１，４において、左側が物体側（前方）であり、右側が像側（後方）である。
【００１３】
本実施形態では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群２と第４レンズ群４とは一体的に（同じ移動軌跡で）物体方向へ移動し、第３レンズ群３は独立に（第２レンズ群２及び第４レンズ群４とは異なる移動軌跡で）物体方向へ移動し、第１レンズ群１は広角端から所定の中間焦点距離位置までは像側に、その中間焦点距離位置から望遠端までは物体側へ移動している。また第２レンズ群２及び第４レンズ群４を直線的に移動させるとき（ズーム操作量に比例して移動させるとき）には、第３レンズ群３を非直線的に移動させることで、中間焦点距離位置における収差を良好に補正している。
【００１４】
また、第１ｂレンズ群１ｂを光軸に沿って繰り出す（物体側に移動させる）ことにより、無限遠物体から至近物体へのフォーカシングを行っている。
【００１５】
本実施形態のズームレンズの第１レンズ群１は、レンズ断面図に示すとおり、像側へ凹面を向けた負メニスカスレンズで構成される第１ａレンズ群１ａを有し、その負メニスカスレンズの物体側の面（像側に向けて凹形状の面）を、光軸から周辺に行くに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面としている。
【００１６】
一方、第４レンズ群４はアッベ数９５の低分散ガラスで構成された両凸形状の正レンズ、そして負レンズと正レンズとを接合した貼り合せレンズを有している。そして、第４レンズ群４中の物体側に向けて凹形状の面（実施形態１では第２１面、実施形態２では第２２面）に非球面を設けている。
【００１７】
本実施形態のズームレンズでは、後述するように最も前方のレンズ群である第１ａレンズ群１ａの屈折力を比較的小さくしている。上述した第４レンズ群４のレンズ構成は、このために発生する球面収差やコマ収差等を補正するためのものである。更に、第４レンズ群４中の物体側に凹形状の面に非球面が設けることで、望遠端における非点収差も良好に改善している。
【００１８】
なお、本実施形態では、第４レンズ群４中の両凸形状の正レンズにアッベ数９５の低分散ガラスを採用したが、アッベ数７０以上の材料であれば、広角端における倍率色収差補正に効果的である。
【００１９】
また、本実施形態のズームレンズは、第２レンズ群２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群３の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群３及び第４レンズ群４の広角端から望遠端への変倍比をＢとするとき、
１．３＜ｆ２／ｆｗ＜１．８ …（１）
−３．５＜ｆ３／ｆｗ＜ −２．０ …（２）
Ｂ＞０．９ …（３）
なる条件を満たしている。
【００２０】
広角ズームレンズにおいて各レンズ群のパワー配置を従来のままとしてズーム比を増やそうとすると、レンズ全長や前玉径の増大を招く。条件式（１），（２）及び（３）は、広角端での画角が大きい（例えば１００°以上）のズームレンズにおいて、大きなズーム比（２．２倍以上）を確保すると共に、系の大型化を抑制するための条件である。
【００２１】
条件式（１）は、望遠端における球面収差の増大を最小限に抑えつつ、ズーム比を大きくするための条件である。条件式（１）の下限を越えて第２レンズ群２の焦点距離が短くなる（パワーが強くなる）と、望遠端における球面収差が増大する。条件式（１）の上限を越えて第２レンズ群２の焦点距離が長くなる（パワーが弱くなる）とレンズ全長や前玉径の増大を招くことになる。
【００２２】
条件式（２）は、広角ズームレンズにおいて、所望のズーム比を確保しつつ、大型化を抑制し、必要なバックフォーカスを得るため条件である。条件式（２）の上限を越えて第３レンズ群３の焦点距離の絶対値が小さくなる（パワーが強くなる）と、バックフォーカスが短くなりすぎる。下限を超えて第３レンズ群３の焦点距離の絶対値が大きくなる（パワーが弱くなる）と、所定の変倍比を確保するための第３レンズ群３のズーム移動量が大きくなるので、レンズ全長の増大を招くことになる。あるいは、逆に系の小型化を優先する場合には、所望のズーム比が確保できなくなる。
【００２３】
条件式（３）は、ズーミング時の球面収差の変動を抑えながらズーム比を上げるための条件である。条件式（３）の下限を越えて第３レンズ群３と第４レンズ群４とで構成される部分系の倍率変化が小さくなると、広角端から望遠端へのズーミングに際し第２レンズ群２が負担する変倍比が大きくなりすぎ、望遠端における球面収差が増大する。
【００２４】
更に本実施形態のズームレンズは、第１レンズ群１の焦点距離をｆ１、第１ａレンズ群１ａを構成する負メニスカスレンズの焦点距離をｆ１ａとするとき、
ｆ１ａ／ｆ１＞１．６ …（４）
なる条件を満足している。
【００２５】
条件式（４）は、第１ａレンズ群１ａを構成する負メニスカスレンズにガラスモールドを実施するための条件である。条件式（４）を満足するように負メニスカスレンズの焦点距離を比較的長く（パワーを比較的小さく）することによって、負メニスカスレンズを構成する硝材として屈折率が低い材料の選定も可能となり、屈折率にとらわれることなく成型性の良い硝材の選択ができる。条件式（４）の下限値を越えて負メニスカスレンズのパワーを大きくすると、屈折率の低い硝材を採用した場合には、負メニスカスレンズの物体側レンズ面（第１面）の近軸曲率半径がマイナスの値になったり、像側レンズ面（第２面）の近軸曲率半径が小さくなりすぎて、成型性が極端に悪化してしまう。
【００２６】
なお、第１ａレンズ群１ａを構成する負メニスカスレンズの屈折率をｎとするとき、
ｎ＜１．６ …（５）
なる条件を満足することが好ましい。
【００２７】
次に、実施形態１及び２にそれぞれ対応する数値実施例１及び２の数値データを示す。各数値実施例においてｉが物体側からの光学面の順序を示すとして、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数である。ここで、曲率半径および面間隔の単位はｍｍ（ミリメートル）である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００２８】
また非球面形状は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、
【外１】

【００２９】
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
【００３０】
更に、各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００３１】
【外２】
（数値実施例１）

【００３２】
第１面の非球面係数
Ａ＝１．３５８×１０^−５Ｂ＝−１．７９２×１０^−８Ｃ＝２．４１２×１０^−１１Ｄ＝−２．０１×１０^−１４
第３面の非球面係数
Ａ＝−９．２１１×１０^−６Ｂ＝２．５０４×１０^−８Ｃ＝−１．８３８×１０^−１１Ｄ＝−６．６４０×１０^−１５
第２１面の非球面係数
Ａ＝−２．２００×１０^−５Ｂ＝−２．５８８×１０^−８Ｃ＝−１．３６３×１０^−１１Ｄ＝２．９２５×１０^−１３
【外３】
（数値実施例２）

【００３３】
第１面の非球面係数
Ａ＝１．２７８×１０^−５Ｂ＝−１．３２７×１０^−８Ｃ＝１．２５０×１０^−１１Ｄ＝−４．２１６×１０^−１５
第３面の非球面係数
Ａ＝−８．９３３×１０^−６Ｂ＝２．２２０×１０^−８Ｃ＝−２．１５１×１０^−１１
第２２面の非球面係数
Ａ＝９．２９８×１０^−６Ｂ＝２．５４６×１０^−８Ｃ＝−５．２６３×１０^−１１Ｄ＝９．９６８×１０^−１４
【００３４】
【表１】
（表１）

【００３５】
本実施形態のごとくズームレンズを構成することによって、各レンズ群とも極力少ないレンズ構成枚数でコンパクト化を図りつつ、広角端で１００°を越える広角化と、ズーム比が２．２倍以上という高倍率化が達成されたインナーフォーカスの超広角ズームレンズが実現できる。
【００３６】
次に本実施形態のズームレンズを用い光学機器の実施形態について説明する。図７は上述した実施形態１，２のズームレンズをフィルム用カメラやデジタルカメラ等の一眼レフカメラに適用したときの要部概略図である。
【００３７】
図７において２０はカメラ本体、２１は実施形態１又は２のズームレンズで構成される撮影レンズ、２２は撮像手段であり、銀塩フィルムや、ＣＣＤセンサ，ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）から成っている。２３はファインダー系であり、撮影レンズ２１によって被写体像が形成される焦点板２５、像反転手段としてのペンタプリズム２６、そして焦点板２５上の被写体像を観察する為の接眼レンズ２７を有している。２４はクイックリターンミラーである。クイックリターンミラー２４は非撮影時には、図２５に示すごとく撮影レンズ２１の光路中に位置して、被写体からの光をファインダー系２３に導く。撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー２４は図中の矢印に示すごとく回転して、撮影レンズ２１の光路から退避し、被写体からの光は撮像手段２２に導かれる。
【００３８】
このように本発明のズームレンズは一眼レフカメラ等の光学機器に好適に用いられる。
【００３９】
以下に本発明の態様について列挙する。
（態様１）前方から後方へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、負の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群とを有し、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が減少し、前記第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が増大し、前記第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が減少するように、少なくとも第１レンズ群と第２レンズ群と第４レンズ群とが移動するズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、両凸形状の正レンズ、負レンズと正レンズとを貼り合せた接合レンズを有すると共に、物体側に向けて凹形状の面に非球面を有し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、短焦点距離端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第３レンズ群と第４レンズ群との短焦点距離端から長焦点距離端への変倍比をＢとするとき、
１．３＜ｆ２／ｆｗ＜１．８
−３．５＜ｆ３／ｆｗ＜ −２．０
Ｂ＞０．９
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
（態様２）前記第１レンズ群は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズを有し、前記負メニスカスレンズの物体側の面は、光軸から周辺に行くに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面であることを特徴とする態様１のズームレンズ。
（態様３）前記第１レンズ群は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズを有し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記負メニスカスレンズの焦点距離をｆ１ａとするとき、
ｆ１ａ／ｆ１＞１．６
なる条件を満足することを特徴とする態様１のズームレンズ。
（態様４）前記第１レンズ群の負メニスカスレンズを構成する材料の屈折率をｎとするとき、
ｎ＜１．６
なる条件を満足することを特徴とする態様３のズームレンズ。
（態様５）前記第１レンズ群は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズとを有することを特徴とする態様１〜４いずれかのズームレンズ。
（態様６）前記第４レンズ群中の両凸形状の正レンズを構成する材料のアッベ数が７０以上であることを特徴とする態様１〜５いずれかのズームレンズ。
（態様７）前記第１レンズ群は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズを有する第１ａレンズ群と、負レンズと正レンズとを有する第１ｂレンズ群とを備え、前記第１ｂレンズ群を移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とする態様１〜６いずれかのズームレンズ。
（態様８）光電変換素子上に像を形成することを特徴とする態様１〜７いずれかのズームレンズ。
（態様９）態様１〜７いずれかのズームレンズを備えたことを特徴とするカメラ。
（態様１０）態様１〜７いずれかのズームレンズと、該ズームレンズによって形成する像を受光する光電変換素子とを有することを特徴とするカメラ。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広角端での所望の画角を確保しつつ、比較的大きなズーム比を実現した小型のズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
【図２】実施形態１のズームレンズの広角端における縦収差図である。
【図３】実施形態１のズームレンズの望遠端における縦収差図である。
【図４】実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。
【図５】実施形態１のズームレンズの広角端における縦収差図である。
【図６】実施形態１のズームレンズの望遠端における縦収差図である。
【図７】一眼レフカメラの概略説明図である。
【符号の説明】
１第１レンズ群
２第２レンズ群
３第３レンズ群
４第４レンズ群
ＳＰ開口絞り[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, and more particularly to a wide-angle high-magnification zoom lens suitable for a 35 mm Leica SLR camera, digital still camera, video camera, and the like.
[0002]
[Prior art]
Examples of ultra-wide-angle zoom lenses for single-lens reflex cameras are disclosed in Patent Documents 1 to 6.
[0003]
Patent Literatures 1 to 6 have a configuration having four lens groups of negative, positive, negative, and positive in order from the object side to the image side, and perform zooming efficiently by moving each lens group, and the focal length at the wide-angle end. Are being shortened (to achieve a wider angle) and to be more compact. Patent Literatures 1 and 2 disclose zoom lenses having a wide-angle end angle of view of about 95 ° and a zoom ratio of about 1.75.

Patent Literatures

3 and 4 disclose zoom lenses having a wide-angle end angle of view of about 110 ° and a zoom ratio of about 1.75. Patent Literature 5 discloses a zoom lens having a wide-angle end angle of view of about 95 ° and a zoom ratio of about 1.65. Patent Document 6 discloses a zoom lens having an angle of view at the wide angle end of about 100 ° and a zoom ratio of about 1.85.
[0004]
For these conventional wide-angle zoom lenses, it is common to use an aspheric surface. In particular, the most object-side lens is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, and an aspherical surface is provided on the object-side surface (first surface) of this lens. Distortion can be corrected. In Patent Documents 5 and 6, the aspherical surface is provided on the lens closest to the object, but the shortage of the back focus is solved by increasing the refractive power of the lens closest to the object.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2-201310 [Patent Document 2]
JP-A-2-296208 [Patent Document 3]
JP-A-4-235514 [Patent Document 4]
JP-A-4-235515 [Patent Document 5]
JP-A-5-173071 [Patent Document 6]
JP-A-7-261084
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional wide-angle zoom lens, the refractive power of the lens closest to the object is set strong, and a high-refractive-index glass material is used for this lens in order to suppress the occurrence of aberration. Glass materials having a high refractive index cannot be processed by a glass mold because molding is difficult. For this reason, in the conventional example in which a glass material having a high refractive index is used for the lens closest to the object, the aspherical surface has to be processed by grinding in order to make this lens an aspherical lens. This means that the cost of the lens increases.
[0007]
On the other hand, if a low-refractive-index glass material is used for the lens closest to the object, it is possible to process an aspheric surface with a glass mold, but simply replacing the conventional glass material with a low-refractive-index material will cause a zoom. There is a problem that the ratio becomes small.
[0008]
The present invention has been made in view of these conventional examples, and has as its object to realize a relatively large zoom ratio in a zoom lens having a desired angle of view at a wide-angle end.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a zoom lens according to the present invention includes, in order from a front (object side) to a rear (image side), a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a negative lens group. The zoom lens includes a third lens unit having a refractive power and a fourth lens unit having a positive refractive power. The first lens unit and the second lens unit are used for zooming from a short focal length end (wide-angle end) to a long focal length end (telephoto end). At least the first lens group and the second lens group so that the distance between the lens groups decreases, the distance between the second lens group and the third lens group increases, and the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases. And a fourth lens group, wherein the fourth lens group has a biconvex positive lens, a cemented lens obtained by bonding a negative lens and a positive lens, and has a concave shape facing the object side. The surface has an aspheric surface, the focal length of the second lens group is f2, and the focal length of the third lens group is f2. Distance f3, the focal length of the entire system at the short focal length end fw, when the zoom ratio from the short focal length end of the third lens group and the fourth lens group to the long focal length end to is B,
1.3 <f2 / fw <1.8
-3.5 <f3 / fw <-2.0
B> 0.9
It is characterized by satisfying certain conditions.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a zoom lens according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end (short focal length end) of the zoom lens according to the first embodiment corresponding to Numerical Example 1 described below. FIG. 2 is an aberration diagram at the wide-angle end of the zoom lens according to the first embodiment. FIG. 4 is an aberration diagram at a telephoto end (long focal length end) of the zoom lens according to the first embodiment. FIG. 4 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of a zoom lens according to a second embodiment corresponding to Numerical Example 2 described later. FIG. 5 is an aberration diagram at the wide-angle end of the zoom lens according to the second embodiment. FIG. 5 is an aberration diagram at a telephoto end of a lens. The zoom lens according to the present embodiment (hereinafter, the first and second embodiments are collectively referred to as “the present embodiment” unless otherwise specified) has a focal length f = 17 to 40 mm and an angle of view 2ω = 104 ° to 57 °. , F-number = Fno = 4.
[0012]
In the lens cross-sectional views shown in FIGS. 1 and 4, 1 is a first lens group having a negative refractive power (optical power = reciprocal of the focal length), 2 is a second lens group having a positive refractive power, and 3 is a negative lens. The third lens group 4 has a positive refractive power, the fourth lens group 4 has a positive refractive power, 1a and 1b denote the 1a and 1b lens groups having a negative refractive power, and SP denotes an aperture stop. 1 and 4, the left side is the object side (front) and the right side is the image side (rear).
[0013]
In the present embodiment, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group 2 and the fourth lens group 4 move integrally (with the same movement locus) in the object direction, and the third lens group 3 becomes independent. (In a movement locus different from that of the second lens group 2 and the fourth lens group 4) toward the object, and the first lens group 1 is on the image side from the wide-angle end to a predetermined intermediate focal length position. It moves to the object side from the distance position to the telephoto end. When the second lens group 2 and the fourth lens group 4 are moved linearly (when they are moved in proportion to the zoom operation amount), the third lens group 3 is moved nonlinearly, so that the intermediate The aberration at the focal length position is corrected well.
[0014]
In addition, focusing from an infinitely distant object to a close object is performed by extending (moving to the object side) the first lens unit 1b along the optical axis.
[0015]
The first lens group 1 of the zoom lens according to the present embodiment has a first lens group 1a composed of a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side as shown in the lens cross-sectional view. The surface on the side (the surface having a concave shape toward the image side) is an aspherical surface having a shape such that the positive refractive power increases from the optical axis toward the periphery.
[0016]
On the other hand, the fourth lens group 4 includes a biconvex positive lens made of low dispersion glass having an Abbe number of 95, and a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are joined. An aspherical surface is provided on the surface of the fourth lens group 4 which is concave toward the object side (the 21st surface in the first embodiment and the 22nd surface in the second embodiment).
[0017]
In the zoom lens according to the present embodiment, as described later, the refractive power of the first lens unit 1a, which is the foremost lens unit, is relatively small. The above-described lens configuration of the fourth lens group 4 is for correcting spherical aberration, coma, and the like that occur due to this. Further, by providing an aspheric surface on the concave surface on the object side in the fourth lens group 4, astigmatism at the telephoto end is also improved satisfactorily.
[0018]
In the present embodiment, low-dispersion glass having an Abbe number of 95 is used for the biconvex positive lens in the fourth lens group 4. However, if the material has an Abbe number of 70 or more, the chromatic aberration of magnification at the wide-angle end can be corrected. It is effective.
[0019]
In the zoom lens according to the present embodiment, the focal length of the second lens unit 2 is f2, the focal length of the third lens unit 3 is f3, the focal length of the entire system at the wide-angle end is fw, the third lens unit 3 and the third lens unit. When the zoom ratio from the wide-angle end to the telephoto end of the four lens unit 4 is B,
1.3 <f2 / fw <1.8 (1)
-3.5 <f3 / fw <-2.0 (2)
B> 0.9 ... (3)
Conditions are met.
[0020]
If an attempt is made to increase the zoom ratio of a wide-angle zoom lens while keeping the power arrangement of each lens group unchanged, the overall length of the lens and the diameter of the front lens will increase. Conditional expressions (1), (2) and (3) are to satisfy a large zoom ratio (2.2 times or more) in a zoom lens having a large angle of view (for example, 100 ° or more) at the wide-angle end. This is a condition for suppressing an increase in size.
[0021]
Conditional expression (1) is a condition for increasing the zoom ratio while minimizing the increase in spherical aberration at the telephoto end. If the focal length of the second lens unit 2 is reduced (power is increased) below the lower limit of conditional expression (1), spherical aberration at the telephoto end increases. If the focal length of the second lens group 2 is increased (power is reduced) beyond the upper limit of the conditional expression (1), the total lens length and the diameter of the front lens will increase.
[0022]
Conditional expression (2) is a condition for ensuring a desired zoom ratio, suppressing an increase in size, and obtaining a necessary back focus in a wide-angle zoom lens. If the absolute value of the focal length of the third lens group 3 becomes smaller (power becomes stronger) beyond the upper limit of the conditional expression (2), the back focus becomes too short. When the absolute value of the focal length of the third lens group 3 exceeds the lower limit and the absolute value of the focal length of the third lens group 3 increases (power decreases), the zoom movement amount of the third lens group 3 for securing a predetermined zoom ratio increases. This leads to an increase in the overall length of the lens. Alternatively, if priority is given to miniaturization of the system, a desired zoom ratio cannot be secured.
[0023]
Conditional expression (3) is a condition for increasing the zoom ratio while suppressing the fluctuation of the spherical aberration during zooming. If the change in magnification of the sub-system composed of the third lens unit 3 and the fourth lens unit 4 becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (3), the second lens unit 2 becomes zoomed from the wide-angle end to the telephoto end. The burdened zoom ratio becomes too large, and spherical aberration at the telephoto end increases.
[0024]
Further, in the zoom lens according to the present embodiment, when the focal length of the first lens unit 1 is f1 and the focal length of the negative meniscus lens forming the first lens unit 1a is f1a,
f1a / f1> 1.6 (4)
Satisfies the following conditions.
[0025]
Conditional expression (4) is a condition for performing the glass molding on the negative meniscus lens constituting the first-a lens unit 1a. By making the focal length of the negative meniscus lens relatively long (the power is relatively small) so as to satisfy the conditional expression (4), it becomes possible to select a material having a low refractive index as a glass material constituting the negative meniscus lens. A glass material having good moldability can be selected regardless of the refractive index. If the power of the negative meniscus lens is increased beyond the lower limit of conditional expression (4), the paraxial radius of curvature of the object-side lens surface (first surface) of the negative meniscus lens when a glass material having a low refractive index is employed. Is a negative value, or the paraxial radius of curvature of the image-side lens surface (second surface) is too small, and the moldability is extremely deteriorated.
[0026]
Note that when the refractive index of the negative meniscus lens constituting the first-a lens unit 1a is n,
n <1.6 (5)
It is preferable to satisfy the following conditions.
[0027]
Next, numerical data of Numerical Examples 1 and 2 corresponding to Embodiments 1 and 2, respectively, are shown. In each numerical example, i represents the order of the optical surface from the object side, and ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), and di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface. And ni and νi are the refractive index and Abbe number of the material of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively. Here, the unit of the radius of curvature and the surface interval is mm (millimeter). f is the focal length, Fno is the F number, and ω is the half angle of view.
[0028]
The aspherical shape is defined as follows: A, B, C, and D are aspherical coefficients, and the displacement in the optical axis direction at a height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex.
[Outside 1]

[0029]
Is represented by Here, R is a paraxial radius of curvature.
[0030]
Table 1 shows the relationship between each conditional expression and various numerical values in the numerical examples.
[0031]
[Outside 2]
(Numerical Example 1)

[0032]
Aspheric coefficient of the first surface A = 1.358 × 10 ⁻⁵ B = −1.792 × 10 ⁻⁸ C = 2.412 × 10 ⁻¹¹ D = −2.01 × 10 ⁻¹⁴
Aspherical surface coefficient of the third surface A = −9.211 × 10 ⁻⁶ B = 2.504 × 10 ⁻⁸ C = −1.838 × 10 ⁻¹¹ D = −6.640 × 10 ⁻¹⁵
Aspheric coefficient of the 21st surface A = -2.200 × 10 ⁻⁵ B = −2.588 × 10 ⁻⁸ C = −1.363 × 10 ⁻¹¹ D = 2.925 × 10 ⁻¹³
[Outside 3]
(Numerical example 2)

[0033]
Aspherical surface coefficient of the first surface A = 1.278 × 10 ⁻⁵ B = −1.327 × 10 ⁻⁸ C = 1.250 × 10 ⁻¹¹ D = −4.216 × 10 ⁻¹⁵
Aspheric coefficient of the third surface A = −8.933 × 10 ⁻⁶ B = 2.220 × 10 ⁻⁸ C = −2.151 × 10 ⁻¹¹
Aspherical surface coefficient of the 22nd surface A = 9.298 × 10 ⁻⁶ B = 2.546 × 10 ⁻⁸ C = −5.263 × 10 ⁻¹¹ D = 9.968 × 10 ⁻¹⁴
[0034]
[Table 1]
(Table 1)

[0035]
By configuring the zoom lens as in the present embodiment, each lens group can be made compact with as few lens components as possible, while having a wide angle exceeding 100 ° at the wide angle end, and a high zoom ratio of 2.2 times or more. An ultra-wide-angle zoom lens with an inner focus that achieves a higher magnification can be realized.
[0036]
Next, an embodiment of an optical apparatus using the zoom lens of the present embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic view of a main part when the zoom lenses according to the first and second embodiments are applied to a single-lens reflex camera such as a film camera or a digital camera.
[0037]
In FIG. 7, reference numeral 20 denotes a camera body, 21 denotes a photographing lens constituted by the zoom lens according to the first or second embodiment, and 22 denotes an image pickup means, which is a solid-state image pickup device (photoelectric conversion) such as a silver halide film, a CCD sensor, and a CMOS sensor. Element). Reference numeral 23 denotes a finder system, which includes a focusing plate 25 on which a subject image is formed by the photographing lens 21, a pentaprism 26 as image reversing means, and an eyepiece lens 27 for observing the subject image on the focusing plate 25. I have. 24 is a quick return mirror. When not taking a picture, the quick return mirror 24 is located in the optical path of the taking lens 21 as shown in FIG. 25, and guides light from the subject to the finder system 23. When a release button (not shown) is pressed by the photographer, the quick return mirror 24 rotates as shown by the arrow in the drawing, retreats from the optical path of the photographing lens 21, and light from the subject is guided to the imaging means 22.
[0038]
As described above, the zoom lens of the present invention is suitably used for optical equipment such as a single-lens reflex camera.
[0039]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Aspect 1) In order from the front to the rear, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power. A lens group, and when zooming from the short focal length end to the long focal length end, the distance between the first lens group and the second lens group decreases, and the distance between the second lens group and the third lens group decreases. In a zoom lens in which at least the first lens group, the second lens group, and the fourth lens group move so that the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases, the fourth lens group A positive lens having a biconvex shape, a cemented lens obtained by laminating a negative lens and a positive lens, an aspheric surface on a concave surface facing the object side, and a focal length of the second lens group being f2. The focal length of the third lens group is f3, and the focal length of the entire system at the short focal length extremity When the the release fw, the zoom ratio from the short focal length end of said third lens group and the fourth lens group to the long focal length end B,
1.3 <f2 / fw <1.8
-3.5 <f3 / fw <-2.0
B> 0.9
A zoom lens that satisfies certain conditions.
(Aspect 2) The first lens group has a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, and the object-side surface of the negative meniscus lens has a shape in which positive refractive power becomes stronger from the optical axis toward the periphery. The zoom lens according to aspect 1, wherein the zoom lens is an aspheric surface.
(Aspect 3) The first lens group includes a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. When the focal length of the first lens group is f1 and the focal length of the negative meniscus lens is f1a,
f1a / f1> 1.6
The zoom lens according to aspect 1, wherein the following condition is satisfied.
(Aspect 4) When the refractive index of the material forming the negative meniscus lens of the first lens group is n,
n <1.6
A zoom lens according to aspect 3, wherein the following condition is satisfied.
(Aspect 5) The zoom lens according to any one of aspects 1 to 4, wherein the first lens group includes a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, a negative lens, and a positive lens.
(Aspect 6) The zoom lens according to any one of Aspects 1 to 5, wherein a material constituting the biconvex positive lens in the fourth lens group has an Abbe number of 70 or more.
(Aspect 7) The first lens group includes a 1a lens group having a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, and a 1b lens group having a negative lens and a positive lens. The zoom lens according to any one of aspects 1 to 6, wherein focusing is performed by moving the zoom lens.
(Aspect 8) The zoom lens according to any one of aspects 1 to 7, wherein an image is formed on the photoelectric conversion element.
(Aspect 9) A camera comprising the zoom lens according to any one of aspects 1 to 7.
(Aspect 10) A camera, comprising: the zoom lens according to any one of Aspects 1 to 7; and a photoelectric conversion element that receives an image formed by the zoom lens.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a small zoom lens that achieves a relatively large zoom ratio while securing a desired angle of view at the wide-angle end can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a zoom lens according to a first embodiment at a wide-angle end.
FIG. 2 is a longitudinal aberration diagram at the wide-angle end of the zoom lens according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal aberration diagram at the telephoto end of the zoom lens according to the first embodiment.
FIG. 4 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of the zoom lens according to the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal aberration diagram at the wide-angle end of the zoom lens according to the first embodiment.
FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram at the telephoto end of the zoom lens according to the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a single-lens reflex camera.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 1st lens group 2 2nd lens group 3 3rd lens group 4 4th lens group SP Aperture stop

Claims

In order from the front to the rear, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power During zooming from the short focal length end to the long focal length end, the distance between the first lens group and the second lens group decreases, the distance between the second lens group and the third lens group increases, In a zoom lens in which at least the first lens group, the second lens group, and the fourth lens group move so that the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases, the fourth lens group has a biconvex shape. A positive lens, a cemented lens obtained by laminating a negative lens and a positive lens, an aspheric surface on a concave surface on the object side, the focal length of the second lens group being f2, and the third lens group being Is the focal length of f3, the focal length of the entire system at the short focal length end is fw, From third lens group and the short focal length end of the fourth lens group when the zoom ratio of the long focal length end is B,
1.3 <f2 / fw <1.8
-3.5 <f3 / fw <-2.0
B> 0.9
A zoom lens that satisfies certain conditions.