JP4000554B2

JP4000554B2 - Zoom lens

Info

Publication number: JP4000554B2
Application number: JP2001316087A
Authority: JP
Inventors: 一雄木村; 亮一大久保
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: JP2003121737A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はズームレンズに関し、特にスチルカメラ、ビデオカメラ、放送用ＴＶカメラ等に好適な、高変倍でＦナンバーが１．２程度の大口径比のマスターフォーカス方式を採用したズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチルカメラやビデオカメラ等に用いられている比較的高変倍で、大口径比のズームレンズとして、いわゆる４群ズームレンズがある。４群ズームレンズは一般に、物体側より順に、合焦用の第１レンズ群、変倍用の第２レンズ群、変倍に伴う像面移動を補正するための第３レンズ群、そして全系の焦点距離や収差補正のバランスをとる第４レンズ群で構成されている。
【０００３】
このタイプの４群ズームレンズは、変倍のための２つのレンズ群に加え、フォーカシングのために第1レンズ群を移動させるフロントフォーカス（前玉繰り出し）方式のズームレンズである。フロントフォーカス方式では、第１レンズ群の焦点距離が大きいので、繰り出し量が大きくなり、通常、画角変動も大きくなりがちである。また、近距離物体に合焦する際に、軸外光束を十分確保しようとすると前玉レンズ径が大きくなり、レンズ構成の大型化、複雑化をまねいていた。
【０００４】
そこで、最近では、後群のレンズ群をフォーカシングに用いる、いわゆるマスターフォーカス（リアフォーカス）方式を利用したズームレンズが種々提案されている。
【０００５】
たとえば、特許第２９０１１４４号公報では、４群ズームレンズにおいて第１レンズ群と第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を一方向に移動させて変倍を行い、第４レンズ群を非直線的に移動させて変倍に伴う像面移動を補正するとともに、この第４レンズ群を物体側へ移動させて、無限遠物体から至近物体への合焦を行っている。この特許公報に開示されるズームレンズは、すべてのレンズを球面レンズで構成している。このため、Fナンバーが１．２で明るく、変倍率が６倍程度のときでも、ズームレンズを構成するのに１２枚から１３枚を要し、結果として、ズームレンズの口径や全長が増大し、大型化するという問題がある。
【０００６】
また、特開平第９−３１１２７２号公報では、同じく４群ズームレンズにおいて、第４レンズ群を少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成し、このうち一組がプラスチックタブレット（1枚の正レンズと1枚の負レンズ）となっている。この公報は、Ｆナンバーが１．２で１４倍、非球面６面を含む１１枚構成のうち、プラスチックレンズが５枚という実施例を含み、高変倍、低コストのズームレンズを開示している。
【０００７】
しかし、プラスチックレンズを多く含むため、レンズの口径や全長がどうしても増大してしまう。上述した１１枚構成の例では、全長が７７ｍｍと長いうえに、複屈折が発生して画質をそこねるという問題がある。
【０００８】
さらに、特開平第８−３２０４３４号公報も、同様に４群ズームレンズを開示している。この公報では、第４レンズ群を少なくとも２組の正レンズと負レンズのダブレットで構成し、このうち一組がプラスチックダブレットとなっている。この公報の実施例２では、Ｆナンバー１．２の１２倍で、非球面６面を含む１２枚構成を開示している。このズームレンズは、プラスチックレンズ５枚を含み、低コストではあるが、特開平９−３１１２７２号公報と同様に、プラスチックレンズに起因するズームレンズの口径や全長の増大（全長約８３．５ｍｍ）をまねいてしまう。また複屈折の発生により、画質の劣化をまぬがれない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上述したズームレンズの大型化や、画質の低下という問題を解決し、Ｆナンバーが１．２、変倍率が１０倍程度の大口径、高変倍のズームレンズを提供する。換言すれば、レンズの口径や全長の増大を防止するとともに高画質を維持し、小型で低価格、高性能のズームレンズを実現する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、複数枚のレンズで構成される前記第１レンズ群と１枚のレンズで構成される前記第３レンズ群は固定レンズ群であり、更に、複数枚のレンズで構成される前記第４レンズ群は非直線に移動可能であるズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群を前記物体側より凹レンズ，第１の凸レンズ，第２の凸レンズの順に構成し、
前記第２レンズ群を前記物体側より第１の凹レンズ，第２の凹レンズ，凸レンズの順に配置すると共に、該第２の凹レンズと該凸レンズとを分離し、前記第３レンズ群を１枚のメニスカス両面非球面正レンズとし、前記第４レンズ群を少なくとも一つの非球面を有して前記物体側より第１の凸レンズ，第２の凸レンズ，凹レンズの順に配置して計１０枚のレンズよりズームレンズを構成し、
前記第１〜第４レンズ群の焦点距離をｆ１〜ｆ４、全系広角端の焦点距離をｆｗとした時に、
５．４＜ｆ１／ｆｗ＜６．８・・・・・・（１）
１．１＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．５・・・・・・（２）
３．１＜ｆ３／ｆｗ＜８．２・・・・・・（３）
１．９＜｜ｆ４／ｆ２｜＜４．１・・・・・・（４）からなる条件式（１）〜（４）を満たすように構成したことを特徴とするズームレンズである。
【００１３】
上述したように、第１レンズ群と第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を一方向に移動させて変倍を行う。第４レンズ群は、変倍に伴う像面移動を補正するように非直線的に移動し、同時に物体側へ移動することによって無限遠物体から至近物体への合焦を行う。
【００１４】
このような構成によって、Ｆナンバーが１．２程度で明るく、変倍率が１０倍程度のコンパクトで高画質のズームレンズが実現される。
【００１５】
本発明のその他の特徴、効果は、実施形態に基づく詳細な説明によって、いっそう明確になるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１および２は、本発明の第１実施形態に係るズームレンズの概略図である。図２に示すように、ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から構成される。
【００１７】
第１実施形態では、第１群は２枚の正レンズと１枚の負レンズ、第２群は１枚の正レンズと２枚の負レンズ、第３群は１枚の正レンズ、第４群は２枚の正レンズと１枚の負レンズを有する。第３群の正レンズは、両面非球面のメニスカスレンズである。
尚、図１中において、符号番号１〜５は第１レンズ群の各面番号を示し、符号番号６〜１１は第２レンズ群の各面番号を示し、符号番号１２は絞りを示し、符号番号１３，１４は第３レンズ群の各面番号を示し、符号番号１５〜１９は第４レンズ群の各面番号を示し、符号番号２０，２１は光学フィルタの各面番号を示している。
【００１８】
このように、合計１０枚のレンズでズームレンズを構成することによって、ズームレンズの全長を短縮することができる。
【００１９】
ズーミングは、第２群、第４群を、図２の矢印の方向へ移動させることによって行なわれる。第２群を広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）に移動させると、第４群は、図２のズームトレースカーブに従って移動する。このとき、第１群と第３群は固定である。図２において、曲線INFは無限遠物体のときのズームトレースカーブを、曲線NEARは至近物体のときのズームトレースカーブをあらわす。
【００２０】
第２群は、主として変倍を行い、第４群は、変倍に伴う像面移動を補正している。第４群は、図２のズームトレースカーブに示すように、物体側に凸状の軌跡で非直線的に移動する。第４群をさらに物体側へ移動させることによって、無限遠物体から至近物体への合焦を行う。
【００２１】
このように、正の屈折力の第１群と、リレーレンズ群に相当する第３群との間に配置した、負の屈折力の第２群を一方向へ移動させることによって、第１群、第３群の結像と変倍を行う。変倍の際に、上述したように、第４群を第３群側（物体側）へ非直線的に移動させて像面移動の補正を行うとともに、第３群と第４群との間の空間を有効に使い、ズームレンズ全長の短縮化を図っている。
【００２２】
フォーカシング時は、第１群を繰り出さずに常に固定としている。これによって、前方へ繰り出すことにより生じるレンズ径の増大を防止している。合焦の際に、第１群に代えて、結像系の一部である第４群を移動させることによって可動レンズ群の数を減らし、ズームレンズ全体の簡素化及び小型化を図っている。
【００２３】
第１群と第２群では、各レンズ群内部で色収差を補正し、第３群と第４群は両群一体として色収差を補正している。また、第１群で主として望遠側の球面収差を、第２群で主として広角側での非点収差および歪曲収差を補正している。このような構成によるズームレンズの収差は、図３に示すとおりである。図３の収差図に示すように、ズームレンズの各位置（広角端、中間域、望遠端）で良好な収差を維持していることがわかる。
【００２４】
第１実施形態において、絞り１２は、第３群内あるいはその近傍に位置する。この配置は、可動レンズ群による収差変動を低減し、かつ第１群と第４群のレンズ径の大きさをバランス良く維持するのに適している。
【００２５】
第１実施形態では、第３レンズ群を１枚の非球面メニスカスレンズとしており、第４レンズ群が少なくともひとつの非球面を含む。第３群と第４群とが一体となって、色消しをしている。
【００２６】
なお、色消し効果に関しては、色消し条件をΣ(ｆ_iν_i)^- ^１（ｆ_iはｉ番目のレンズの焦点距離、ν_iはｉ番目のレンズのアッベ数）としたときに、Σの値がゼロに近ければ色消しが良好に行なわれているとみなすことができる。図１および２に示すズームレンズでは、第１レンズ群、第２レンズ群、３＋４群の色消し条件の結果は以下のとおりである。
【００２７】
【数１】

この結果から、第３群を１枚のレンズにしても、第３群と第４群を合わせて、色消し条件を１０^- ^３のオーダーまで抑制することができ、効果的に色消しがされていることがわかる。
【００２８】
本発明において変倍による収差変動を少なくし、小型化を図るには、各群の焦点距離をｆ１〜ｆ４、全系広角端の焦点距離をｆｗとすると、
5.4 ＜ｆ１／ｆｗ＜ 6.8 ・・・・・・（１）
1.1 ＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜ 1.5 ・・・・・・（２）
3.1 ＜ｆ３／ｆｗ＜ 8.2 ・・・・・・（３）
1.9 ＜｜ｆ４／ｆ２｜＜ 4.1 ・・・・・・（４）
の条件を満たすように構成するのがよい。各条件式の技術的意味は以下のとおりである。
【００２９】
条件式（１）は、第１群の屈折力に関する。下限値を越えて第１群の屈折力が強くなりすぎると、望遠側での軸上収差の補正が困難となる。また、上限値を越えて第１群の屈折力が弱くなりすぎると、第１群と第３群との間隔が、第２群の移動量よりも広くなりすぎ、むだなスペースを取るので好ましくない。
【００３０】
条件式（２）は、第２群の屈折力に関する。下限値を越えて第２群の屈折力が強くなると、小型化には望ましいが、像面湾曲が大きくなってしまう。一方、上限値を越えて第２群の屈折力が弱まると、変倍に伴う収差変動は少なくなるものの、所定の変倍比を得るには第２群の移動量が増大し、ズームレンズの全長が長くなってしまう。
【００３１】
条件式（３）は、第３群の屈折力に関する。下限値を越えて第３群の屈折力が強くなると、広角側での球面収差が補正不足となり、これに伴って第４群の屈折力を弱くしなければならない。結果として、第４群の移動量が増大する。また、上限値を越えて第３群の屈折力が弱くなりすぎると、広角側での球面収差が補正過剰になり、好ましくない。
【００３２】
条件式（４）は、第２群と第４群との屈折力比をあらわす。下限値を越えて第４群の屈折力が強くなると、変倍の際の収差変動を補正するのが困難になる。上限値を越えて第４群の屈折力が弱くなると、移動量が増大し、さらにバックフォーカスが長くなり、光学全長が長くなりすぎるので好ましくない。
【００３３】
次に、第１実施形態の数値実施例を示す。数値実施例において、r はレンズ各面の曲率半径を、d はレンズ厚および空気間隔を、nd とνd はガラスの屈折率とアッベ数をそれぞれあらわす。非球面は＊で示し、非球面係数を記載した。非球面は、光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｙ軸、k,a,b,c,d,e を非球面係数とした場合、以下の式で表される。
【００３４】
【数２】

上述したように、第１実施形態のズームレンズは１０枚構成である。このうちレンズ＃５と＃６を分離したバリエータとし、第３群である固定マスターは、メニスカス両面非球面ガラスレンズで構成した。また、第４群である移動マスターは凸凸凹の三枚構成で、うち凸凹を接合し、かつ凸を非球面ガラスレンズで構成した。
【００３５】

このように、図１および２に示すズームレンズは、Ｆナンバーが１．２であり、かつ１０枚構成としている。従来の１２〜１４枚構成のズームレンズに比較して、ズーム全長が短縮されるとともに、画像が明るく、各収差や色消し効果が良好な高変倍（約１０倍）のズームレンズが実現される。
【００３６】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るズームレンズの概略図である。第１実施形態と同様に、第２実施形態のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から構成される。第１実施形態と同様に、第３レンズ群は、１つの正レンズで構成される。
【００３７】
第１実施形態では、第２群のレンズ＃５，＃６を分離バリエータとしたが、第２実施形態では、レンズ＃５と＃６を接合型バリエータとする。
【００３８】
また、第３群である固定マスターは、両面非球面の両凸ガラスレンズである。さらに、第４群である移動マスターは、凹凸凸の三枚構成で、うち凹凸を接合し、残りの凸を両面非球面ガラスレンズとしている。
【００３９】
図５は、第２実施形態のズームレンズの各位置での収差を示す。第２実施形態においても、第１群と第２群の内部で色収差を補正し、第３群と第４群は両群一体として色収差を補正する。また、第１群で主として望遠側の球面収差を、第２群で主として広角側での非点収差および歪曲収差を補正している。
【００４０】
第２実施形態における条件式（１）〜（４）は、第１実施形態と同様である。以下に第２実施形態の数値実施例を示す。
【００４１】

なお、第１実施形態、第２実施形態ともに、第４群を３枚のレンズで構成しているが、第３群を１枚の正レンズとし、第４群を１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成した場合も、多少収差は残るものの、同程度のＦ値、変倍率を達成することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｆ値が１．２程度と明るく、公称１０倍の高変倍比で、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有するマスターフォーカス方式のズームレンズが、１０枚構成で実現される。結果として、高画質を維持したまま、ズームレンズの小型化、低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図２】図１のズームレンズのズームトレースカーブを示す図である。
【図３】第１実施形態のズームレンズの広角端、中間域、望遠端の各収差図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図５】第２実施形態のズームレンズの広角端、中間域、望遠端の各収差図である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a zoom lens, and more particularly to a zoom lens that employs a master focus system having a high aperture ratio and a large aperture ratio with an F number of about 1.2, which is suitable for a still camera, a video camera, a broadcast TV camera, and the like.
[0002]
[Prior art]
There is a so-called four-group zoom lens as a zoom lens having a relatively high zoom ratio and a large aperture ratio used in a still camera, a video camera, or the like. In general, the four-group zoom lens, in order from the object side, a first lens group for focusing, a second lens group for zooming, a third lens group for correcting image plane movement accompanying zooming, and the entire system The fourth lens unit balances the focal length and aberration correction.
[0003]
This type of four-group zoom lens is a front focus (front lens extension) type zoom lens that moves the first lens group for focusing in addition to two lens groups for zooming. In the front focus method, since the focal length of the first lens group is large, the amount of extension is large, and usually the angle of view variation tends to be large. Further, when focusing on a short-distance object, if a sufficient off-axis light beam is to be secured, the front lens diameter increases, which leads to an increase in the size and complexity of the lens configuration.
[0004]
Thus, recently, various zoom lenses using a so-called master focus (rear focus) method in which the rear lens group is used for focusing have been proposed.
[0005]
For example, in Japanese Patent No. 2901144, in a four-group zoom lens, the first lens group and the third lens group are fixed, the second lens group is moved in one direction, zooming is performed, and the fourth lens group is nonlinear. The fourth lens group is moved toward the object side to focus from an object at infinity to the closest object. In the zoom lens disclosed in this patent publication, all lenses are composed of spherical lenses. For this reason, even when the F number is 1.2 and it is bright and the zoom ratio is about 6 times, it takes 12 to 13 lenses to form a zoom lens. As a result, the aperture and overall length of the zoom lens increase. There is a problem of increasing the size.
[0006]
Also, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-311272, in the same four-group zoom lens, the fourth lens group is composed of at least two positive lenses and one negative lens, one of which is a plastic tablet (one sheet) Positive lens and one negative lens). This publication includes an example in which the F number is 1.2, 14 times, and 11 lenses including 6 aspherical surfaces have 5 plastic lenses, and discloses a zoom lens with high zoom ratio and low cost. Yes.
[0007]
However, since many plastic lenses are included, the aperture and the total length of the lens inevitably increase. In the example of the 11-sheet configuration described above, there are problems that the total length is as long as 77 mm and birefringence occurs and the image quality is lost.
[0008]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 8-320434 also discloses a four-group zoom lens. In this publication, the fourth lens group is composed of at least two pairs of a positive lens and a negative lens, and one of these is a plastic doublet. In Example 2 of this publication, a 12-sheet configuration is disclosed which is 12 times the F number 1.2 and includes 6 aspheric surfaces. Although this zoom lens includes five plastic lenses and is low in cost, as in Japanese Patent Laid-Open No. 9-311272, the zoom lens has an increased aperture and overall length (total length: about 83.5 mm). I will imitate. In addition, the image quality is not deteriorated due to the occurrence of birefringence.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention solves the above-described problems of enlargement of the zoom lens and reduction in image quality, and provides a zoom lens having a large aperture with a f / number of 1.2, a variable magnification of about 10 times, and a high zoom ratio. In other words, a zoom lens having a small size, a low price, and a high performance is realized while preventing an increase in the aperture and overall length of the lens and maintaining high image quality.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 is, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. The fourth lens group having a positive refractive power, the first lens group including a plurality of lenses and the third lens group including a single lens are fixed lens groups; In the zoom lens in which the fourth lens group composed of a plurality of lenses is movable in a non-linear manner,
The first lens group is configured in the order of a concave lens, a first convex lens, and a second convex lens from the object side ,
The second lens group is arranged in the order of the first concave lens, the second concave lens, and the convex lens from the object side, the second concave lens and the convex lens are separated , and the third lens group is separated into one meniscus. It is a double-sided aspherical positive lens, and the fourth lens group has at least one aspherical surface, and is arranged in the order of the first convex lens, the second convex lens, and the concave lens from the object side, and a zoom lens from a total of ten lenses. Configure
When the focal lengths of the first to fourth lens groups are f1 to f4 and the focal length of the entire wide angle end is fw,
5.4 <f1 / fw <6.8 (1)
1.1 <| f2 / fw | <1.5 (2)
3.1 <f3 / fw <8.2 (3)
1.9 <| f4 / f2 | <4.1 (7) A zoom lens that is configured to satisfy conditional expressions (1) to (4) including (4) .
[0013]
As described above, zooming is performed by fixing the first lens group and the third lens group and moving the second lens group in one direction. The fourth lens group moves non-linearly so as to correct the image plane movement accompanying zooming, and at the same time moves toward the object side to focus from an object at infinity to a close object.
[0014]
With such a configuration, a compact and high-quality zoom lens having a bright F number of about 1.2 and a variable magnification of about 10 times is realized.
[0015]
Other features and effects of the present invention will become more apparent from the detailed description based on the embodiments.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
1 and 2 are schematic views of a zoom lens according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive refractive power. The fourth lens group.
[0017]
In the first embodiment, the first group includes two positive lenses and one negative lens, the second group includes one positive lens and two negative lenses, the third group includes one positive lens, and a fourth group. The group has two positive lenses and one negative lens. The positive lens of the third group is a double-sided aspheric meniscus lens.
In FIG. 1, reference numerals 1 to 5 indicate surface numbers of the first lens group, reference numerals 6 to 11 indicate surface numbers of the second lens group, reference numeral 12 indicates a stop,

Reference numerals

13 and 14 indicate surface numbers of the third lens group, reference numerals 15 to 19 indicate surface numbers of the fourth lens group, and

reference numerals

20 and 21 indicate surface numbers of the optical filter.
[0018]
Thus, the total length of the zoom lens can be shortened by configuring the zoom lens with a total of ten lenses.
[0019]
Zooming is performed by moving the second group and the fourth group in the direction of the arrow in FIG. When the second group is moved from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T), the fourth group moves according to the zoom trace curve of FIG. At this time, the first group and the third group are fixed. In FIG. 2, a curve INF represents a zoom trace curve for an object at infinity, and a curve NEAR represents a zoom trace curve for a close object.
[0020]
The second group mainly performs zooming, and the fourth group corrects image plane movement accompanying zooming. The fourth group moves non-linearly along a locus convex to the object side, as shown in the zoom trace curve of FIG. By moving the fourth group further toward the object side, focusing from an object at infinity to a close object is performed.
[0021]
Thus, the first group is moved in one direction by moving the second group having a negative refractive power disposed between the first group having a positive refractive power and the third group corresponding to the relay lens group. The third group is imaged and zoomed. During zooming, as described above, the fourth group is moved non-linearly toward the third group side (object side) to correct the image plane movement, and between the third group and the fourth group. This makes effective use of this space to shorten the overall length of the zoom lens.
[0022]
During focusing, the first lens group is always fixed without being extended. As a result, an increase in the lens diameter caused by feeding forward is prevented. At the time of focusing, the number of movable lens groups is reduced by moving the fourth group, which is a part of the imaging system, instead of the first group, thereby simplifying and reducing the size of the entire zoom lens. .
[0023]
In the first group and the second group, the chromatic aberration is corrected inside each lens group, and the third group and the fourth group correct the chromatic aberration as a unit of both groups. The first group corrects mainly telescopic spherical aberration, and the second group corrects mainly astigmatism and distortion on the wide-angle side. The aberration of the zoom lens having such a configuration is as shown in FIG. As shown in the aberration diagram of FIG. 3, it can be seen that good aberration is maintained at each position (wide-angle end, intermediate range, telephoto end) of the zoom lens.
[0024]
In the first embodiment, the diaphragm 12 is located in the third group or in the vicinity thereof. This arrangement is suitable for reducing aberration fluctuations due to the movable lens group and maintaining the lens diameters of the first group and the fourth group in a well-balanced manner.
[0025]
In the first embodiment, the third lens group is a single aspheric meniscus lens, and the fourth lens group includes at least one aspheric surface. The third group and the fourth group are integrated and achromatic.
[0026]
Regarding the achromatic effect, the achromatic condition _{_{^{Σ (f i ν i) -}}} 1 (f i is the focal length of the i-th lens, [nu _i is the Abbe number of the i-th lens) is taken as, sigma If the value of is close to zero, it can be considered that achromatization is performed well. In the zoom lens shown in FIGS. 1 and 2, the results of the achromatic conditions of the first lens group, the second lens group, and the 3 + 4 group are as follows.
[0027]
[Expression 1]

From this result, even if the third group to one lens, the combined third and fourth lens groups, the achromatic condition 10 ^- can be suppressed to ³ orders, it is effectively achromatic You can see that
[0028]
In the present invention, in order to reduce aberration variation due to zooming and to reduce the size, it is assumed that the focal length of each group is f1 to f4, and the focal length of the entire wide angle end is fw.
5.4 <f1 / fw <6.8 (1)
1.1 <| f2 / fw | <1.5 (2)
3.1 <f3 / fw <8.2 (3)
1.9 <| f4 / f2 | <4.1 (4)
It is preferable to configure so as to satisfy the following conditions. The technical meaning of each conditional expression is as follows.
[0029]
Conditional expression (1) relates to the refractive power of the first group. If the refractive power of the first group becomes too strong beyond the lower limit, it will be difficult to correct axial aberrations on the telephoto side. Further, if the refractive power of the first group becomes too weak beyond the upper limit value, the distance between the first group and the third group becomes too wider than the movement amount of the second group, which is preferable because it takes a wasteful space. Absent.
[0030]
Conditional expression (2) relates to the refractive power of the second group. When the refractive power of the second group becomes strong beyond the lower limit, it is desirable for downsizing, but the field curvature becomes large. On the other hand, if the refractive power of the second lens group becomes weaker than the upper limit, the aberration variation accompanying zooming decreases, but the amount of movement of the second lens group increases to obtain a predetermined zooming ratio. The total length becomes longer.
[0031]
Conditional expression (3) relates to the refractive power of the third group. If the refractive power of the third group becomes strong beyond the lower limit, the spherical aberration on the wide angle side becomes insufficiently corrected, and accordingly, the refractive power of the fourth group must be weakened. As a result, the movement amount of the fourth group increases. On the other hand, if the refractive power of the third group becomes too weak beyond the upper limit, the spherical aberration on the wide angle side becomes overcorrected, which is not preferable.
[0032]
Conditional expression (4) represents the refractive power ratio between the second group and the fourth group. If the refractive power of the fourth group becomes strong beyond the lower limit, it becomes difficult to correct aberration fluctuations during zooming. If the refractive power of the fourth group becomes weaker beyond the upper limit, the movement amount increases, the back focus becomes longer, and the optical total length becomes too long, which is not preferable.
[0033]
Next, numerical examples of the first embodiment will be shown. In the numerical examples, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the lens thickness and air spacing, and nd and νd are the refractive index and Abbe number of the glass, respectively. The aspherical surface is indicated by * and the aspherical coefficient is described. The aspherical surface is expressed by the following expression when the x-axis is in the optical axis direction, the y-axis is in the direction perpendicular to the optical axis, and k, a, b, c, d, e are aspherical coefficients.
[0034]
[Expression 2]

As described above, the zoom lens of the first embodiment has a ten-lens configuration. Of these, lenses # 5 and # 6 were separated variators, and the third group of fixed masters was composed of meniscus double-sided aspheric glass lenses. Moreover, the moving master which is the fourth group has a three-convex configuration, in which the projections are joined, and the projections are made of aspherical glass lenses.
[0035]

As described above, the zoom lens shown in FIGS. 1 and 2 has an F-number of 1.2 and a 10-lens configuration. Compared to conventional zoom lenses with 12 to 14 lenses, a zoom lens with a high zoom ratio (about 10 times) is realized with a shortened zoom overall length, bright images, and excellent aberrations and achromatic effects. The
[0036]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view of a zoom lens according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the zoom lens according to the second embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens having a positive refractive power. And a fourth lens group having a positive refractive power. Similar to the first embodiment, the third lens group includes one positive lens.
[0037]
In the first embodiment, the second group of lenses # 5 and # 6 are separated variators, but in the second embodiment, lenses # 5 and # 6 are joined variators.
[0038]
The fixed master which is the third group is a biconvex glass lens having a double-sided aspheric surface. Furthermore, the moving master which is the fourth group has a three-concave convex / concave configuration, in which the concave / convex are joined, and the remaining convex is a double-sided aspheric glass lens.
[0039]
FIG. 5 shows aberrations at various positions of the zoom lens according to the second embodiment. Also in the second embodiment, the chromatic aberration is corrected inside the first group and the second group, and the third group and the fourth group correct the chromatic aberration as a unit of both groups. The first group corrects mainly telescopic spherical aberration, and the second group corrects mainly astigmatism and distortion on the wide-angle side.
[0040]
Conditional expressions (1) to (4) in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. Numerical examples of the second embodiment will be shown below.
[0041]

In both the first embodiment and the second embodiment, the fourth group is composed of three lenses, but the third group is one positive lens, the fourth group is one positive lens and one lens. Even when a negative lens is used, the same F value and variable magnification can be achieved although some aberrations remain.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, a master-focus zoom lens having a bright F value of about 1.2, a high zoom ratio of nominal 10 times, and high optical performance over the entire zoom range is realized with a 10-lens configuration. The As a result, it is possible to reduce the size and cost of the zoom lens while maintaining high image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a zoom lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a zoom trace curve of the zoom lens of FIG. 1;
FIG. 3 is aberration diagrams of the zoom lens according to the first embodiment at a wide angle end, an intermediate range, and a telephoto end.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a zoom lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is aberration diagrams of the zoom lens according to the second embodiment at the wide-angle end, the intermediate range, and the telephoto end.

Claims

A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power in order from the object side. The first lens group composed of lenses and the third lens group composed of one lens are fixed lens groups, and the fourth lens group composed of a plurality of lenses is non-linear. In a zoom lens that is movable,
The first lens group is configured in the order of a concave lens, a first convex lens, and a second convex lens from the object side ,
The second lens group is arranged in the order of the first concave lens, the second concave lens, and the convex lens from the object side, the second concave lens and the convex lens are separated , and the third lens group is separated into one meniscus. It is a double-sided aspherical positive lens, and the fourth lens group has at least one aspherical surface and is arranged in the order of the first convex lens, the second convex lens, and the concave lens from the object side in this order. Configure
When the focal lengths of the first to fourth lens groups are f1 to f4 and the focal length of the entire wide angle end is fw,
5.4 <f1 / fw <6.8 (1)
1.1 <| f2 / fw | <1.5 (2)
3.1 <f3 / fw <8.2 (3)
1.9 <| f4 / f2 | <4.1 (7) A zoom lens characterized by satisfying conditional expressions (1) to (4) consisting of (4) .