JP4536857B2

JP4536857B2 - Wide angle zoom lens

Info

Publication number: JP4536857B2
Application number: JP2000021040A
Authority: JP
Inventors: 治平中川; 徹介草川
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001215407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として３５ミリ一眼レフレックスカメラ用交換レンズの広角ズームレンズとして利用される。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフレックス用の広角ズームレンズは、ワイド端で長いバックフォーカスを得るために負正の２群からなるレトロフォーカスタイプの構成が必要である。しかし、負正パワーからなる２群方式の広角ズームレンズのレトロフォーカスタイプの構成はパワー配置に対称性が無いので、たとえズーム比が２程度のシステムにおいてもズーミングによる収差変動の補正が一般に困難である。このためシステムを構成する素子の数を多くすることで良好な収差補正を実現してきた。たとえば、焦点距離が３５〜７０ミリ、Ｆナンバが３．５〜４程度でバックフォーカスの長い広角ズームレンズは、第１群が最低で３枚、第２群が４枚以上で構成されたシステムが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、レンズの構成枚数が少なく製造コストの低い２群方式の広角ズームレンズを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負正パワーの２つの群の適切なレンズ構成、すなわち、第１群は物体側から順に物体側に凸面を向け前面が非球面のメニスカス負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス正レンズからなり、第２群は物体側から順に正の単レンズ、負の単レンズ、正の単レンズとからなるトリプレットで構成され、いずれかの正パワーの素子の一つの面が非球面であり、かつ以下の条件
【０００５】
（１）０.４｜ｆ１｜＞Ｄｆ＞０.２｜ｆ１｜
（２）０.４ｆ２＞Ｄｂ＞０.２ｆ２
ただし、
ｆ１：第１群の焦点距離
ｆ２：第２群の焦点距離
Ｄｆ：第１群の負正レンズの空気間隔
Ｄｂ：第２群の先頭レンズと第２レンズの空気間隔
を満足することにより、従来レンズに比べて構成枚数を大幅に削減し、かつ同等以上の性能を実現した。
【０００６】
２群ズーム方式の収差補正上の主要な問題点は、レトロフォーカスタイプに特有な強い発散性の第１レンズ群が発生する負の歪曲収差の補正である。この補正には発散性の第１レンズ群に正レンズを導入する手法がよく知られている。しかし、全体として負パワーの第１群に正パワーを付加することは、負成分のパワーをより強くしなければならない矛盾であり、収差補正にとって好ましいことではない。この矛盾を小さくするため、本発明は先頭負レンズに非球面を導入して歪曲収差を補正し、さらに、第１レンズから大きな空気間隔を置いて正レンズを配し、その形状を物体側に凸面を向けたメニスカス状にすることにより、弱い正パワーで強い負パワーが発生する収差の補正を可能にした。
【０００７】
また、第２群は諸収差を良好に補正できる最小の構成であるトリプレット、すなわち、正負正の単レンズから成る構成とし、絞りに近い方の先頭または後部の正レンズの１つの面を非球面にすることで収差補正のポテンシャルを大きくした。
【０００８】
非球面の効果的な作用とあわせ、収差補正の効果が高くなるようにそれぞれの群中の空気間隔の大きさを規定することにより、少ない構成枚数で高性能な広角ズームレンズを得ることができた。
【０００９】
【作用】
条件１は第１群中の負正レンズの間隔を規定する。下限を越えて間隔が小さくなるときは、コンパクト化や歪曲収差の補正がし易くなるが球面収差の補正にとっては好ましくない。逆に上限を越えて大きくしていけば開口収差の補正はし易くなるが、システムが大型化するので望ましくない。
【００１０】
条件２は第２群中の先頭レンズとその次に配された負レンズとの空気間隔に関する条件である。この間隔が上限を越えて大きくなればバックフォーカスに不足が生じ、かつ負の歪曲が増大する。下限を越えて小さくなるときは非点収差の補正に好ましくない。
【００１１】
条件１、２で与えた２つの量的規定は同種ズームレンズに見られない特徴である。
【００１２】
また、よく知られているように、絞りに近い面の非球面化は開口収差の補正に極めて有効であるが、本発明では、歪曲収差を補正するための第１群先頭面の非球面のほかに第２群の絞りに近い方の正レンズの１つの面を非球面にし、良好な開口収差の補正を実現することができた。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の広角ズームレンズの数値実施例１、数値実施例２を示す。
【００１４】
図１は数値実施例１のレンズ構成図、図２は数値実施例２のレンズ構成図である。図１および図２中のＩは負の屈折力の第１レンズ群、ＩＩは正の屈折力の第２レンズ群である。図３は本発明の数値実施例１の広角端の収差図、図４は本発明の数値実施例１の望遠端の収差図、図５は本発明の数値実施例２の広角端の収差図、図６は本発明の数値実施例２の望遠端の収差図である。
【００１５】
数値実施例１および数値実施例２において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバ、ωは半画角であり、ｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚および空気間隔、ｎｉ、ｖｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズ屈折率とアッベ数である。非球面形状は光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｙ軸としたとき、以下の式で表される。
【００１６】
ｘ＝（ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−Ａ（ｙ^２／ｒ^２）｝^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８＋Ａ１０ｙ^１０
【００１７】
ｒは近軸曲率半径、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は非球面係数、Ａは円錐係数である。
【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、非球面を用いることで、少ない構成枚数で収差補正の良好なズーム比２程度の広角ズームレンズが実現でき、また、適切な２つの群の構成と非球面の効果的な使用により全体として５枚という少ない構成枚数を実現し、さらに製造コストの大幅な削減、高性能かつコンパクトな広角ズームシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ構成図である。
【図２】本発明の数値実施例２のレンズ構成図である。
【図３】本発明の数値実施例１の広角端の収差図である。
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図である。
【図５】本発明の数値実施例２の広角端の収差図である。
【図６】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図である。
【符号の説明】
Ｉ第１群
ＩＩ第２群
ｒｉ第ｉ番目の曲率半径
ｄｉ第ｉ番目のレンズ厚およびレンズ間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is mainly used as a wide-angle zoom lens as an interchangeable lens for a 35 mm single-lens reflex camera.
[0002]
[Prior art]
A wide-angle zoom lens for a single-lens reflex requires a retrofocus type structure composed of two negative and positive groups in order to obtain a long back focus at the wide end. However, the retrofocus type configuration of the two-group wide-angle zoom lens composed of negative and positive powers has no symmetry in power arrangement, so it is generally difficult to correct aberration fluctuations due to zooming even in a system with a zoom ratio of about 2. is there. Therefore, good aberration correction has been realized by increasing the number of elements constituting the system. For example, a wide-angle zoom lens having a focal length of 35 to 70 mm, an F number of about 3.5 to 4 and a long back focus is a system in which the first group is composed of at least three lenses and the second group is composed of four or more lenses. There are many.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a two-group wide-angle zoom lens with a small number of lenses and a low manufacturing cost.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an appropriate lens configuration of two groups having negative and positive powers, that is, the first group is a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side in order from the object side and a meniscus having a convex surface facing the object side. The second lens unit is composed of a triplet composed of a positive single lens, a negative single lens, and a positive single lens in order from the object side. One surface of any positive power element is an aspherical surface. Yes, and the following conditions:
(1) 0.4 | f1 |>Df> 0.2 | f1 |
(2) 0.4f2>Db> 0.2f2
However,
f1: Focal length of the first group f2: Focal length of the second group Df: Air distance of the negative positive lens of the first group Db: Conventionally by satisfying the air distance of the first lens of the second group and the second lens Compared to the lens, the number of components has been greatly reduced, and the same or better performance has been achieved.
[0006]
The main problem in aberration correction of the two-group zoom method is correction of negative distortion generated by the strong divergent first lens group unique to the retrofocus type. For this correction, a method of introducing a positive lens into the first divergent lens group is well known. However, adding positive power to the first group of negative power as a whole is a contradiction in which the power of the negative component must be made stronger, and is not preferable for aberration correction. In order to reduce this contradiction, the present invention introduces an aspherical surface to the leading negative lens to correct distortion, and further, a positive lens is arranged with a large air gap from the first lens, and the shape is arranged on the object side. By making the convex surface meniscus, it is possible to correct aberrations that generate strong negative power with weak positive power.
[0007]
The second group is a triplet which is a minimum configuration capable of correcting various aberrations satisfactorily, that is, a configuration composed of positive and negative single lenses, and one surface of the front or rear positive lens closer to the stop is aspheric. This increases the potential for aberration correction.
[0008]
Along with the effective action of the aspherical surface, by defining the size of the air gap in each group so that the effect of aberration correction is high, a high-performance wide-angle zoom lens can be obtained with a small number of components. It was.
[0009]
[Action]
Condition 1 defines the interval between the negative and positive lenses in the first group. When the interval is smaller than the lower limit, it becomes easy to make compact and correct distortion, but it is not preferable for correcting spherical aberration. Conversely, if the value exceeds the upper limit, the aperture aberration can be easily corrected, but this is not desirable because the system becomes large.
[0010]
Condition 2 is a condition relating to the air gap between the leading lens in the second lens group and the negative lens disposed next to it. If this interval exceeds the upper limit, the back focus will be insufficient, and negative distortion will increase. When it becomes smaller than the lower limit, it is not preferable for correcting astigmatism.
[0011]
The two quantitative rules given in

Conditions

1 and 2 are features that are not found in the same kind of zoom lens.
[0012]
As is well known, the aspherical surface close to the stop is extremely effective for correcting the aperture aberration. In the present invention, the aspherical surface of the first lens group front surface for correcting distortion aberration is used. In addition, one surface of the positive lens closer to the stop of the second group was made aspherical, and satisfactory aperture aberration correction could be realized.
[0013]
【Example】
Hereinafter, Numerical Example 1 and Numerical Example 2 of the wide-angle zoom lens according to the present invention will be described.
[0014]
FIG. 1 is a lens configuration diagram of Numerical Example 1, and FIG. 2 is a lens configuration diagram of Numerical Example 2. 1 and 2, I is a first lens group having a negative refractive power, and II is a second lens group having a positive refractive power. 3 is an aberration diagram at the wide-angle end of Numerical Example 1 of the present invention, FIG. 4 is an aberration diagram at the telephoto end of Numerical Example 1 of the present invention, and FIG. 5 is an aberration diagram at the wide-angle end of Numerical Example 2 of the present invention. FIG. 6 is an aberration diagram at the telephoto end according to Numerical Example 2 of the present invention.
[0015]
In Numerical Example 1 and Numerical Example 2, f is the focal length, Fno is the F number, ω is the half field angle, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface in order from the object side, and di is from the object side. In order, the i-th lens thickness and the air spacing, ni, and vi are the i-th lens refractive index and Abbe number, respectively, in order from the object side. The aspherical shape is expressed by the following equation when the x axis is in the optical axis direction and the y axis is in the direction perpendicular to the optical axis.
[0016]
x = (y ² / r) / [1+ {1-A (y ² / r ² )} ^1/2 ] + A4y ⁴ + A6y ⁶ + A8y ⁸ + A10y ¹⁰
[0017]
r is a paraxial radius of curvature, A4, A6, A8, and A10 are aspherical coefficients, and A is a conical coefficient.
[0018]

[0019]

[0020]

[0021]

[0022]

[0023]

[0024]

[0025]

[0026]

[0027]

[0028]

[0029]

[0030]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by using an aspherical surface, a wide-angle zoom lens having a zoom ratio of about 2 with good aberration correction can be realized with a small number of components, and an appropriate two-group configuration and an aspherical surface can be realized. By effective use, the total number of components can be as small as five, and the manufacturing cost can be greatly reduced, and a high-performance and compact wide-angle zoom system can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens configuration diagram of Numerical Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a lens configuration diagram of Numerical Example 2 of the present invention.
FIG. 3 is an aberration diagram at the wide-angle end according to Numerical Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is an aberration diagram at a telephoto end according to Numerical Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is an aberration diagram at a wide angle end according to Numerical Example 2 of the present invention.
FIG. 6 is an aberration diagram at the telephoto end according to Numerical Example 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
I 1st group II 2nd group ri i-th radius of curvature di i-th lens thickness and lens interval

Claims

In the zoom lens that includes a first group having a negative refractive power and a second group having a positive refractive power in order from the object side, the focal length is changed by changing an air gap between the first group and the second group. The group consists of a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side in order from the object side and a meniscus positive lens having an aspheric front surface and a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side. The second group is a positive single lens and a negative lens in order from the object side . A wide-angle zoom lens comprising a triplet composed of a single lens and a positive single lens, wherein one surface of any positive power element is an aspherical surface and satisfies the following conditions.
(1) 0.4 | f1 |>Df> 0.2 | f1 |
(2) 0.4f2>Db> 0.2f2
However,
f1: Focal length of the first group f2: Focal length of the second group Df: Air distance between the negative and positive lenses in the first group Db: Air distance between the first lens and the second lens in the second group