JP2007072117A - 可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で広画角を実現しながら,高性能な可変焦点距離レンズ,このレンズを用いた撮影レンズユニットおよびこの撮影レンズを用いたカメラを得る。
【解決手段】物体側から順にそれぞれ正,負,正,正の屈折力を持つ第1,2,3,4レンズ群からからなり,各レンズ群の間隔を変えて焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて,第4レンズ群4の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子Fを有し,無限遠物体に対して第4レンズ群4が最も像面側に位置する焦点距離において第4レンズ群4から像面までの平行平板Fの厚さを含めた長さΣDが,条件式1<ΣD<3.3を満足する。第2レンズ群2と第3レンズ群3に非球面を用いる。
【選択図】図1
【解決手段】物体側から順にそれぞれ正,負,正,正の屈折力を持つ第1,2,3,4レンズ群からからなり,各レンズ群の間隔を変えて焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて,第4レンズ群4の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子Fを有し,無限遠物体に対して第4レンズ群4が最も像面側に位置する焦点距離において第4レンズ群4から像面までの平行平板Fの厚さを含めた長さΣDが,条件式1<ΣD<3.3を満足する。第2レンズ群2と第3レンズ群3に非球面を用いる。
【選択図】図1
Description
本発明は,デジタルカメラ,ビデオカメラ,その他各種カメラに適用可能な可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびこのレンズユニットを有するカメラに関するものである。
デジタルカメラなどのようにCCD(電荷結合素子)等の撮像素子を受光素子として用いた光学系では,撮像素子へ略垂直に光線を入射させる必要があり,また,光学系と撮像素子との間に光学的ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のフィルター類を配置する必要があること等から,長いバックフォーカスを確保する必要がある。バックフォーカスを長くした光学系において画角を広げることは諸収差の補正を困難にしている。なお,光学系と撮像素子との間に光学的ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の平行平板からなるフィルター類を配置した例として,特許文献1,特許文献2,特許文献3などに記載されている発明がある。
最近ではCCD等の撮像素子の画素の精細化が進むとともに,画像処理技術の発達も進歩し,必要とするローパスフィルターの厚みも薄くなりつつある。画素の精細化は光学系に対する要求性能を高めることになる。具体的には,光学系の組立精度の高精度化を要求し,また,光学系そのものが持つ組立誤差に対する感度の低減すなわち仮に組立誤差があったとしてもその影響が少なくなることを要求することになる。
本発明は,上記のような技術的な要求を満たすためになされたもので,小型で広画角を実現しながら,高性能な可変焦点距離レンズ,このレンズを用いた撮影レンズユニットおよびこの撮影レンズを用いたカメラを得ることを目的とする。
本発明は,物体側から順にそれぞれ正,負,正,正の屈折力を持つ第1,2,3,4レンズ群からからなり,各レンズ郡の間隔を変えて焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて,第4レンズ群の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子を有し,無限遠物体に対して第4レンズ群が最も像面側に位置する焦点距離において第4レンズ群から像面までの上記平行平板の厚さを含めた長さΣDが,条件式
1<ΣD<3.3
を満足することを特徴とする。
これにより光学系の持つバックフォーカスが最適化される。上記条件式の上限を越えるとバックフォーカスが長くなりすぎて光学系が大きくなってしまい,逆に下限を越えると各種フィルター類や撮像素子保護ガラス等を配置することが困難になる。
1<ΣD<3.3
を満足することを特徴とする。
これにより光学系の持つバックフォーカスが最適化される。上記条件式の上限を越えるとバックフォーカスが長くなりすぎて光学系が大きくなってしまい,逆に下限を越えると各種フィルター類や撮像素子保護ガラス等を配置することが困難になる。
上記可変焦点距離レンズにおいて,さらに第2レンズ群と第3レンズ群に非球面を用いることにより,収差を良好に補正することができる。第1レンズ群と第4レンズ群に非球面を用いることによっても収差補正にはある程度有効ではあるが,その効果が若干弱いこと,及び第1レンズ群に非球面を用いるとレンズの径が大きいことから特にコストアップをもたらすことにもなる。第4レンズ群に非球面を用いた場合にも球面レンズで構成した場合に比べてコストアップになり,また被写体距離の変化に対する像面の変移が生じ,この像面変移の補正を収差補正と同様に行わなければならない。
上記第2レンズ群に用いた非球面のうち最も径の大きいレンズをガラス球面レンズ上に樹脂層で非球面を成型するハイブリッド(HB)非球面としてもよい。こうすることにより,ガラスを直接成型するガラスモールド(GMO)非球面レンズに比べ低コストで製造することが可能になる。
本発明はまた,物体側から順にそれぞれ正,負,正,正の屈折力を持つ第1,2,3,4レンズ群からからなり,各レンズ群の間隔を変えて焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて,第1レンズ群が物体側から順に正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズを有し,第3レンズ群を物体側から順に正の屈折力のレンズ,負の屈折力のレンズ,正の屈折力のレンズの3枚のレンズで構成することを特徴とする。かかる構成にすることにより,可変焦点距離レンズの広角端での画角を広くすることが可能になる。この構成において,第3レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面を非球面とすることで収差の補正を良好に行うことができる。さらに,第3レンズ群の3枚のレンズを貼り合せレンズとすることで,第3レンズ群のレンズ組付け誤差による性能の劣化を防止することができる。
本発明はまた,物体側から順にそれぞれ正,負,正,正の屈折力を持つ第1,2,3,4レンズ群からからなり,各レンズ群の間隔を変えて焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて,第4レンズ群の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子を有し,第2レンズ群の最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径をRr,可変焦点距離レンズの最も高い像高をYとしたとき,第2レンズ群の最も物体側のレンズが,
0.9<Rr/Y<1.1 (1)
の条件式を満足することを特徴とする。
かかる構成にすることにより,広い画角を持った小型の撮影光学系を実現すると共に,諸収差の良好な補正を可能にしている。具体的には条件式(1)の下限を越えると像面湾曲の補正が困難になり,上限を超えると光学系が大型化し,特に第1レンズ群のレンズ径が大型化する難点がある。
さらに望ましくは,画角の広角化のために条件式(1)は0.9<Rr/Y≦1.0であると有効である。
0.9<Rr/Y<1.1 (1)
の条件式を満足することを特徴とする。
かかる構成にすることにより,広い画角を持った小型の撮影光学系を実現すると共に,諸収差の良好な補正を可能にしている。具体的には条件式(1)の下限を越えると像面湾曲の補正が困難になり,上限を超えると光学系が大型化し,特に第1レンズ群のレンズ径が大型化する難点がある。
さらに望ましくは,画角の広角化のために条件式(1)は0.9<Rr/Y≦1.0であると有効である。
さらに,上記発明において,第2レンズ群の最も物体側のレンズの物体側面が非球面であり,この非球面が光軸と交わる点から有効径部までの光軸方向の変位量をSasp,上記非球面が光軸と交わる点からこの非球面の非球面係数を全て0(零)とした時の有効径部までの光軸方向の変異量をSsphとしたとき,
0mm<Sasp−Ssph<1mm (2)
の条件式を満足するとよい。
条件式(2)を満足することにより,歪曲収差の良好な補正が可能になる。条件式(2)の下限を越えると非球面としての効果が低くなって歪曲収差の補正に対する効果が得られなくなり,上限を超えると非球面量が大きくなり非球面の製造が困難になる。このことは本発明の実施例に見られるガラス球面レンズの上に樹脂層で非球面を成型するハイブリッド非球面の場合には特に顕著である。
0mm<Sasp−Ssph<1mm (2)
の条件式を満足するとよい。
条件式(2)を満足することにより,歪曲収差の良好な補正が可能になる。条件式(2)の下限を越えると非球面としての効果が低くなって歪曲収差の補正に対する効果が得られなくなり,上限を超えると非球面量が大きくなり非球面の製造が困難になる。このことは本発明の実施例に見られるガラス球面レンズの上に樹脂層で非球面を成型するハイブリッド非球面の場合には特に顕著である。
本発明にかかる撮影レンズユニットは,上記各構成の可変焦点距離レンズを有してなるものであり,本発明にかかるカメラは,上記撮影レンズユニットを備えてなるものである。
以上により,本発明によれば,小型で広画角,高性能な可変焦点距離レンズを実現することができ,この可変焦点距離レンズを有する撮影レンズユニット,さらにはカメラを構成することにより,小型で広画角,高性能な撮影レンズユニットおよびカメラを提供することができる。
以下,本発明にかかる可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびカメラの実施例を,図面を参照しながら説明する。
図1,図2,図3はそれぞれ実施例1,実施例2,実施例3にかかる可変焦点距離レンズの光学配置を示す。符号1は第1レンズ群,2は第2レンズ群,3は第3レンズ群,4は第4レンズ群を示している。第2レンズ群2と第3レンズ群3の間には開口絞りSが配置され,第4レンズ群4から像面までの間,すなわち第4レンズ群の像面側には,物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である複数の平行平板素子Fが配置されている。平行平板素子Fは,各種フィルターや受光素子のカバーガラスなどである。
図1,図2,図3はそれぞれ実施例1,実施例2,実施例3にかかる可変焦点距離レンズの光学配置を示す。符号1は第1レンズ群,2は第2レンズ群,3は第3レンズ群,4は第4レンズ群を示している。第2レンズ群2と第3レンズ群3の間には開口絞りSが配置され,第4レンズ群4から像面までの間,すなわち第4レンズ群の像面側には,物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である複数の平行平板素子Fが配置されている。平行平板素子Fは,各種フィルターや受光素子のカバーガラスなどである。
可変焦点距離レンズの具体的な実施例を3例挙げる。各実施例において,「Sur.」は,各レンズ面および平行平板Fの各面の,物体側から数えた面番号を示しており,これらの面番号に関し,曲率半径をR,面間隔をD,レンズ材質のd線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれNdおよびVdとする。第2レンズ群と第3レンズ群にのみ非球面を有している。この非球面は,円錐定数:K,高次の非球面係数:A4,A6,A8,A10,・・・,近軸曲率半径の逆数:C,光軸からの高さ:H,光軸方向の変化量:Xを用いた周知の式:
X=CH2/[1+√{1−(1+K)C2H2}]
+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10
を用い,この式に,上記円錐定数:K,高次の非球面係数:A4,A6,A8,A10,・・・,近軸曲率半径の逆数:C(=1/R)を与えて形状を特定する。
各実施例において,fは全系の焦点距離,FnoはFナンバーを表している。各実施例はいずれも、それらの数値データからわかるとおり、物体側から3番目のレンズがガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズである。
X=CH2/[1+√{1−(1+K)C2H2}]
+A4・H4+A6・H6+A8・H8+A10・H10
を用い,この式に,上記円錐定数:K,高次の非球面係数:A4,A6,A8,A10,・・・,近軸曲率半径の逆数:C(=1/R)を与えて形状を特定する。
各実施例において,fは全系の焦点距離,FnoはFナンバーを表している。各実施例はいずれも、それらの数値データからわかるとおり、物体側から3番目のレンズがガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズである。
図1は実施例1にかかる可変焦点距離レンズを示す。物体側(図1において左側)から順に,正屈折力の第1レンズ群1と,負の屈折力の第2レンズ群2と,正の屈折力の第3レンズ群3と,正の屈折力の第4レンズ群4を有する。各レンズ群の間隔を変化させることにより焦点距離を変化させることができる。第3レンズ群3は,物体側から順に正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとからなる。これら3枚のレンズは接合されて一体化されている。第2レンズ群2中にある非球面のうち最も有効径の大きい非球面レンズ,したがって物体側から3番目のレンズが,ガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズである。実施例1の数値例を以下に示す。
図2は,可変焦点距離レンズの実施例2を示す。第1レンズ群1の像面側に正メニスカスレンズが1枚増えたことと,第3レンズ群3の最も像面側のレンズが,第3レンズ群を構成する他のレンズから独立している点が,実施例1との主な相違点である。第2レンズ群2中にある非球面のうち最も有効径の大きい非球面レンズ,したがって物体側から4番目のレンズが,ガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズである。以下に,数値例を示す。
図3は,可変焦点距離レンズの実施例3を示す。実施例1に近いレンズ構成となっている。第2レンズ群2中にある非球面のうち最も有効径の大きい非球面レンズ,したがって物体側から3番目のレンズが,ガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズである。以下に,数値例を示す。
図4,図5,図6は,それぞれ実施例1,実施例2,実施例3の各収差曲線図を示すもので,左から順に,短焦点端,中間焦点位置,長焦点端における各収差曲線図を示している。また、各収差曲線図は,球面収差,非点収差および歪曲収差の各収差曲線図からなる。これらの図において,「F」はFナンバーを,「ω」は半画角を示す。球面収差を示す図において破線は正弦条件を表し,非点収差を示す図における実線はサジタルを,破線はメリディオナルを表している。これらの収差図から明らかなように,各実施例とも収差は十分に補正されていて,数百万画素を超える受光素子にも対応可能である。
以上説明した各実施例にかかる可変焦点距離レンズは,これを撮影レンズユニットに適用することができる。また,この撮影レンズユニットは,これを各種カメラに適用することができる。
図7は,本発明にかかる可変焦点距離レンズを組み込んだ撮影レンズユニットを有するカメラの実施例を示す。この実施例にかかるカメラはデジタルスチルカメラの例であるが,それ以外のあらゆるカメラ,例えば,ビデオカメラ,携帯電話付属のカメラなどにも適用可能である。
図7は,本発明にかかる可変焦点距離レンズを組み込んだ撮影レンズユニットを有するカメラの実施例を示す。この実施例にかかるカメラはデジタルスチルカメラの例であるが,それ以外のあらゆるカメラ,例えば,ビデオカメラ,携帯電話付属のカメラなどにも適用可能である。
図7において,カメラ本体の前面側には本発明にかかる可変焦点距離レンズを組み込んだ撮影レンズユニット10が組み付けられている。カメラ本体の上面には各種撮影情報などが表示される液晶表示(LCD)パネル14,メインスイッチ16,レリーズボタン18が配置されている。カメラ本体の背面側には,光学ファインダー12,ズームボタン20,液晶パネルからなるモニター22が配置されている。撮影レンズユニット10でCCDなどの撮像素子の撮像面に結ばれた被写体像は,撮像素子の画素ごとに電気信号に変換され,画像処理回路で所定の処理が施され,モニター22にリアルタイムで被写体像が表示される。ズームボタン22を走査することによって前記可変焦点距離レンズの各レンズ群の間隔が変化し,これにより撮影レンズの焦点距離が短焦点端と長焦点端との間で変化し,ズーミングが行われる。任意の焦点距離位置に設定し,レリーズボタン18を押すことによって,そのときの被写体画像を適宜の記録媒体に保存することができる。
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
F 平行平面板
2 第2レンズ群
3 第3レンズ群
4 第4レンズ群
F 平行平面板
Claims (11)
- 物体側から順に,正屈折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レンズ群と正の屈折力の第3レンズ群と正の屈折力の第4レンズ群を有し,各レンズ群の間隔を変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズであって,
第4レンズ群の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子を有し,
無限遠物体に対して第4レンズ群が最も像面側に位置する焦点距離において第4レンズ群から像面までの上記平行平板の厚さを含めた長さΣDが,
1<ΣD<3.3
の条件式を満足する可変焦点距離レンズ。 - 請求項1記載の可変焦点距離レンズにおいて,第2レンズ群と第3レンズ群にのみ非球面を有することを特徴とする可変焦点距離レンズ。
- 請求項2記載の可変焦点距離レンズにおいて,第2レンズ群中にある非球面のうち最も有効径の大きい非球面レンズが,ガラスレンズの上に樹脂による非球面層を成型したハイブリッド非球面レンズであることを特徴とする可変焦点距離レンズ。
- 物体側から順に,正屈折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レンズ群と正の屈折力の第3レンズ群と正の屈折力の第4レンズ群を有し,各レンズ群の間隔を変化せせることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズであって,
第1レンズ群が物体側から順に正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズを有し,
第3レンズ群が物体側から順に正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとからなることを特徴とする可変焦点距離レンズ。 - 請求項4記載の可変焦点距離レンズにおいて,第3レンズ群の正の屈折力を持つレンズと負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズの3つのレンズが接合されていることを特徴とする可変焦点距離レンズ。
- 請求項4または5記載の可変焦点距離レンズにおいて,第3レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面が非球面であることを特徴とする可変焦点距離レンズ。
- 請求項4乃至6のいずれかに記載の可変焦点距離レンズにおいて,無限遠物体に対して第4レンズ群が最も像面側に位置する焦点距離において第4レンズ群から像面までの上記平行平板の厚さを含めた長さΣDが,
1<ΣD<3.3
の条件式を満足する可変焦点距離レンズ。 - 物体側から順に,正屈折力の第1レンズ群と負の屈折力の第2レンズ群と正の屈折力の第3レンズ群と正の屈折力の第4レンズ群を有し,各レンズ群の間隔を変化せせることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズであって,
第4レンズ群の像面側に物体側面と像側面が平面で物体側面と像側面とが略平行である平行平板素子を有し,
第2レンズ群の最も物体側のレンズの像面側の面の曲率半径をRr,可変焦点距離レンズの最も高い像高をYとしたとき,第2レンズ群の最も物体側のレンズが,
0.9<Rr/Y<1.1 (1)
の条件式を満足する可変焦点距離レンズ。 - 請求項8記載の可変焦点距離レンズにおいて,第2レンズ群の最も物体側のレンズの物体側面が非球面であり,この非球面が光軸と交わる点から有効径部までの光軸方向の変位量をSasp,上記非球面が光軸と交わる点からこの非球面の非球面係数を全て0(零)とした時の有効径部までの光軸方向の変異量をSsphとしたとき,
0mm<Sasp−Ssph<1mm (2)
の条件式を満足する可変焦点距離レンズ。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の可変焦点距離レンズを有する撮影レンズユニット。
- 請求項10記載の撮影レンズユニットを有するカメラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005258229A JP2007072117A (ja) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | 可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびカメラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005258229A JP2007072117A (ja) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | 可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびカメラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007072117A true JP2007072117A (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=37933619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005258229A Pending JP2007072117A (ja) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | 可変焦点距離レンズ,撮影レンズユニットおよびカメラ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007072117A (ja) |
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- 2005-09-06 JP JP2005258229A patent/JP2007072117A/ja active Pending
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