JP2017083563A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】広画角、高ズーム比で全ズーム範囲で良好な光学特性が得られるズームレンズを提供する。【解決手段】正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、開口絞りSP、正の屈折力の第4レンズ群L4、負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が拡大し、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔が縮小し、第3レンズ群L3が像側に移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第2レンズ群の焦点距離f2、望遠端における全系の焦点距離ft、広角端における開口絞りと第4レンズ群の間隔wd3s、広角端における全系の焦点距離fwに関する条件式を満足する。【選択図】図1

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置の撮像光学系として好適なものである。
近年、撮像装置は高機能化され、また装置全体が小型化されている。それに伴い撮像装置に用いる撮像光学系としては、レンズ全長が短く、全体として小型であり、しかも広画角で高いズーム比(変倍比)で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズであることが要求されている。これらの要求を満足するズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている(特許文献1、2)。
特許文献1では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負、正の屈折力の第1レンズ群乃至第6レンズ群から成り、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズを開示している。特許文献1では広角端での撮像画角90度程度、ズーム比3程度のズームレンズを開示している。
特許文献2では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正又は負の屈折力の第1レンズ群乃至第5レンズ群よりなり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズを開示している。特許文献2ではズーム比20程度、広角端における撮像画角60度程度のズームレンズを開示している。
特開2012−47814号公報 特開2006−184776号公報
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要となってくる。例えばレンズ群の数や各レンズ群の屈折力、ズーミングに際してのレンズ群の移動条件等を適切に設定することが重要になってくる。特に正の屈折力の第1レンズ群や変倍用のレンズ群は、その屈折力を適切に設定することが重要になってくる。
この他、例えば撮影画角80度程度と広画角化しつつ全系の小型化を図るには、光路中に配置する開口絞りの位置を適切に規定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲で高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
本発明は、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲で良好な光学特性が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、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、開口絞り、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が拡大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が縮小し、前記第3レンズ群が像側に移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、望遠端における全系の焦点距離をft、広角端における前記開口絞りと前記第4レンズ群の間隔をwd3s、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
−0.08<f2/ft<−0.04
1.0<wd3s/fw<5.0
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、広画角、高ズーム比で全ズーム範囲で良好な光学特性が得られるズームレンズが得られる。
実施例1の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 (a)、(b) 実施例1の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例2の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 (a)、(b) 実施例2の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例3の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 (a)、(b) 実施例3の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 実施例4の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図 (a)、(b) 実施例4の広角端と望遠端における無限遠物体合焦時の収差図 本発明のズームレンズにおける小型化、高ズーム比化を達成する手法の説明図 本発明の撮像装置の要部概略図
以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第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、開口絞り、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群より構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が拡大し、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が縮小し、第3レンズ群が像側に移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
図1は実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)における無限遠物体合焦時(フォーカス時)のレンズ断面図である。図2(a)は実施例1の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図2(b)は実施例1の望遠端(長焦点距離端)における無限遠物体合焦時の収差図である。図3は実施例2の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図4(a)は実施例2の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図4(b)は実施例2の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。
図5は実施例3の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図6(a)は実施例3の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図6(b)は実施例3の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。図7は実施例4の広角端における無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図8(a)は実施例4の広角端における無限遠物体合焦時の収差図である。図8(b)は実施例4の望遠端における無限遠物体合焦時の収差図である。
図9は本発明のズームレンズにおける小型化、高ズーム比化を達成する手法の説明図であり、図10は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ(撮像装置)の要部概略図である。
各実施例のズームレンズはデジタルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラなどの撮像装置に用いられるズームレンズである。尚、実施例のズームレンズは投射装置(プロジェクタ)用の投射光学系として用いることもできる。
レンズ断面図において、左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。また、レンズ断面図において、iを物体側からのレンズ群の順番とすると、Liは第iレンズ群を示す。SPは開口絞りである。IPは像面である。像面IPは、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置としてズームレンズを使用する際には、CCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮像装置としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。広角端から望遠端へのズーミングに際して、曲線に示すように各レンズ群が移動する。
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、実施例1、4のズームレンズでは第3レンズ群が像側へ移動し、実施例2、3のズームレンズでは第6レンズ群が物体側へ移動する。レンズ断面図には記載していないが、最終レンズ面と像面との間には必要に応じてローパスフィルターやIRカットフィルター等を配置することもある。各実施例において撮像された画像を画像処理装置に読み込み、画像合成処理を行っても良い。
球面収差図について、FnoはFナンバーである。またdはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)である。非点収差図においてΔMはd線におけるメリディオナル像面、ΔSはd線におけるサジタル像面である。歪曲収差図はd線について示している。倍率色収差図はg線について示している。ωは半画角(度)である。
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、次のとおりに配置されたレンズ群より構成されている。正の屈折力の第1レンズ群L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3、開口絞りSP、正の屈折力の第4レンズ群L4,負の屈折力の第5レンズ群L5、正の屈折力の第6レンズ群L6から構成されている。
各実施例では、第iレンズ群Liと第i+1レンズ群Li+1との間隔を変えてズーミングしている。即ち、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。具体的には、広角端と比較して望遠端での第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が大きくなり、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3との間隔が小さくなる。第4レンズ群L4と第5レンズ群L5との間隔が大きくなり、第5レンズ群L5と第6レンズ群L6との間隔が大きくなる。
各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第2レンズ群L2は像側へ移動し、第4レンズ群L4は物体側へ移動し、第5レンズ群L5は物体側へ移動し、第6レンズ群L6は像側へ移動する。開口絞りSPは、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に配置されており、ズーミングに際して不動または移動する。開口絞りSPが移動するときには、広角端から望遠端へのズーミングに際して、物体側へ移動する。
各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群及び開口絞りSPを前述の如く移動させることにより、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
図9を用いて、本発明のズームレンズにおいて全系の小型化、広画角化及び高ズーム比化を図る際の光学特性について説明する。図9では、例として実施例1の広角端における物体距離無限遠合焦時の第1レンズ群から開口絞りSPまでの、軸上光束Laと、最軸外光束Lbを示している。
本件では、全系の小型化、広画角化、高ズーム比化を図るため、主変倍レンズ群である第2レンズ群L2の負の屈折力を非常に強く設定しており、広角端における第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成パワーは強い負の屈折力となる。そのため、第2レンズ群L2を通過後の軸外光束Lbは、光軸Lcに対し平行に近づく。第2レンズ群L2と開口絞りSPの間に正の屈折力の第3レンズ群L3が無いと、図9に示すように、第2レンズ群L2を通過後の軸外光束Lbは、点線の矢印のように進むため、光軸Lcと交わるのは光学系中の像側よりとなる。
そのため、第1レンズ群L1の小型化を図るために開口絞りSPを物体側に配置すると、軸外光束Lbが開口絞りSPの中心を通過しないといった問題が発生する。この場合、開口絞りSPを小絞りにすると、軸外光束Lbが開口絞りSPに遮られ、画面周辺部に光束が入射しなく、撮像できないといった問題が発生する。そのため、本発明のズームレンズでは、図9に示すように、強い負の屈折力の第2レンズ群L2の後方に正の屈折力の第3レンズ群L3を配置している。
正の屈折力の第3レンズ群L3を配置することにより、軸外光束Lbと光軸Lcの交点が物体側に位置するように、開口絞りSPを物体側へ配置している。また、変倍を効果的に行うために、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔を拡大し、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔を縮小し、第3レンズ群L3を像側に移動させている。これにより、広画角化、高ズーム比化を図りつつ、物体側レンズの有効径を小型化している。
本発明のズームレンズは、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、広角端における開口絞りSPと第4レンズ群L4の間隔をwd3s、望遠端における全系の焦点距離をft、広角端における全系の焦点距離をfwとする。このとき、
−0.08<f2/ft<−0.04 ・・・(1)
1.0<wd3s/fw<5.0 ・・・(2)
なる条件式を満足する。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1)は、全系の小型化、広画角化そして高ズーム比化を図るためのものである。条件式(1)の下限値を超えて、主変倍レンズ群である第2レンズ群L2の屈折力が小さくなりすぎると(負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると)、変倍のための移動量を多く確保する必要がありレンズ全長が増大する。また、条件式(1)の上限値を超えて、第2レンズ群L2の負の屈折力が強くなりすぎると(負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると)、諸収差が増大し、解像力が低下してくる。
条件式(2)は、全系の小型化と広画角化を図るためのものである。条件式(2)の下限値を超えて、正の屈折力の第3レンズ群L3と開口絞りSPの距離が短くなりすぎると、開口絞りSPを物体側に配置させる光学作用が弱くなり第1レンズ群L1の有効径が大きくなる。また、条件式(2)の上限値を超えて、第3レンズ群L3と開口絞りSPの距離が長くなりすぎると全系が大型化してくる。
好ましくは、条件式(1)、(2)の数値範囲を以下の通りにすると良い。
−0.078<f2/ft<−0.045 ・・・(1a)
1.25<wd3s/fw<4.85 ・・・(2a)
さらに好ましくは、条件式(1a)、(2a)の数値範囲を以下の通りにすると良い。
−0.075<f2/ft<−0.052 ・・・(1b)
1.50<wd3s/fw<4.50 ・・・(2b)
本発明は以上の構成により、全系の小型化、広画角化、そして高ズーム比化を図ったズームレンズを得ている。
各実施例において好ましくは次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。第3レンズ群L3の焦点距離をf3とする。第4レンズ群L4の焦点距離をf4とする。広角端から望遠端へのズーミングにおける第1レンズ群L1の移動量をM1とする。
ここで移動量とは広角端と望遠端におけるレンズ群の光軸上での位置の差であり、移動量の符号は広角端に比べて望遠端で物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正とする。このとき、次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。
0.30<f1/ft<0.60 ・・・(3)
0.28<f3/ft<0.55 ・・・(4)
−0.100<M1/ft<0.100 ・・・(5)
0.100<f4/ft<0.160 ・・・(6)
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(3)は、第1レンズ群L1の屈折力に関する。条件式(3)の上限値を超えて第1レンズ群L1の屈折力が弱くなると、高ズーム比化した際、レンズ全長が長くなり全系が大型化してしまう。条件式(3)の下限値を超えて第1レンズ群L1の屈折力が強くなると、望遠端において軸上色収差、倍率色収差が増加し、解像力が低下してくる。
条件式(4)は、第3レンズ群L3の屈折力に関する。条件式(4)の上限値を超えて第3レンズ群L3の屈折力が弱くなると、広角端において開口絞りSPを物体側へ配置する光学作用が弱くなり前玉有効径(第1レンズ群L1の有効径)が大型化する。条件式(4)の下限値を超えて第3レンズ群L3の正の屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差が増加し、解像力が低下してくる。
条件式(5)は、高い光学性能を確保しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式(5)の下限値を超えて、第1レンズ群L1の物体側への移動量が大きくなると、望遠端におけるレンズ全長が長くなり、全系が大型化する。第1レンズ群L1は、ズームレンズを構成するレンズ群の中で最もレンズ径が大きくなるレンズ群であり、また最も重量が大きい。
特に広画角化、高ズーム比化すると顕著になり、そのようなレンズ群が大きく移動すると、ズームレンズの重心も大きく変化し、撮影時の操作性を低下させる原因となる。条件式(5)の上限値を超えて第1レンズ群L1がズーミングに際して像側へ移動すると、変倍のための各レンズ群の移動量が制限され、各レンズ群の屈折力が強くなり、光学性能が低下する原因となってくる。
また、本発明のズームレンズは、開口絞りSPの後方に配置される正の屈折力のレンズ群の中で、最も物体側に正の屈折力の第4レンズ群L4を配置している。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動する。これは全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を実現するためのもので、主変倍レンズ群である第2レンズ群L2の屈折力を強くして高ズーム比化を達成しようとすると前述のように、開口絞りSPの位置が像側に配置されるため前玉有効径が大型化してしまう。
そこで、開口絞りSPの後方に配置した、正の屈折力の第4レンズ群L4を広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動させ、変倍分担を第2レンズ群L2と第4レンズ群L4で分担する。これにより、全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を達成している。
条件式(6)は、第4レンズ群L4の正の屈折力に関する。条件式(6)の上限値を超えて第4レンズ群L4の正の屈折力が弱くなると、第2レンズ群L2の変倍分担が増え、第2レンズ群L2の負の屈折力を強くする必要がある。そうするとレンズ前玉有効径が大型化する。条件式(6)の下限値を超えて、第4レンズ群L4の正の屈折力が強くなると、球面収差、コマ収差が増大し、解像力が低下してくる。
好ましくは、条件式(3)乃至(6)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.35<f1/ft<0.55 ・・・(3a)
0.30<f3/ft<0.50 ・・・(4a)
−0.098<M1/ft<0.085 ・・・(5a)
0.110<f4/ft<0.150 ・・・(6a)
更に好ましくは、条件式(3a)乃至(6a)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.36<f1/ft<0.52 ・・・(3b)
0.32<f3/ft<0.45 ・・・(4b)
−0.096<M1/ft<0.075 ・・・(5b)
0.120<f4/ft<0.140 ・・・(6b)
次に、各実施例の光学特性と各レンズ群のレンズ構成に関して説明する。以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側へ順に配置されているものとする。
[実施例1]
実施例1は広角端の焦点距離が7.77mm、望遠端の焦点距離が155.31mmのズーム比19.99倍のズームレンズである。広角端のFナンバーは2.00、望遠端のFナンバーは4.00である。
第1レンズ群L1は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第2レンズ群L2は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。最も物体側の両凹形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。
第3レンズ群L3は、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に開口絞りSPが配置されている。開口絞りSPはズーミングに際して移動する。第4レンズ群L4は、両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も物体側の両凸形状の正レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。
第5レンズ群L5は、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第6レンズ群L6は、両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。メニスカス形状の負レンズの像側のレンズ面は非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第3レンズ群は像側へ移動する。
[実施例2]
実施例2は広角端の焦点距離が7.77mm、望遠端の焦点距離が155.30mmのズーム比19.99倍のズームレンズである。広角端のFナンバーは2.00、望遠端のFナンバーは3.81である。第1レンズ群L1は、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。
第2レンズ群L2は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズにより構成されている。最も物体側のメニスカス形状の負レンズは物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。第3レンズ群L3は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に開口絞りSPが配置されている。開口絞りSPはズーミングに際して不動である。
第4レンズ群L4は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。接合レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。第5レンズ群L5は物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。
第6レンズ群L6は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も像側の両凸形状の正レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面より像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第6レンズ群は物体側へ移動する。
[実施例3]
実施例3は広角端の焦点距離が7.77mm、望遠端の焦点距離が155.31mmのズーム比19.99倍のズームレンズである。広角端のFナンバーは2.00、望遠端のFナンバーは3.99である。
第1レンズ群L1は、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第2レンズ群L2は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズにより構成されている。最も物体側のメニスカス形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。
第3レンズ群L3は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に開口絞りSPが配置されている。開口絞りSPはズーミングに際して不動である。第4レンズ群L4は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。接合レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。
第5レンズ群L5は物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。第6レンズ群L6は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も像側の両凸形状の正レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第6レンズ群は物体側へ移動する。
[実施例4]
実施例4は広角端の焦点距離が7.77mm、望遠端の焦点距離が155.31mmのズーム比19.99倍のズームレンズである。広角端のFナンバーは2.00、望遠端のFナンバーは4.00である。
第1レンズ群L1は、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズにより構成されている。第2レンズ群L2は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズにより構成されている。最も物体側の両凹形状の負レンズは物体側のレンズ面が非球面形状である。この非球面により、像面湾曲、歪曲といった軸外収差を良好に補正している。
第3レンズ群L3は、両凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間に開口絞りSPが配置されている。開口絞りSPはズーミングに際して、他のレンズ群と独立に移動する。
第4レンズ群L4は両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成されている。最も物体側に配置された両凸形状の正レンズの物体側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により、球面収差、コマ収差を良好に補正している。
第5レンズ群L5は、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成されている。第6レンズ群L6は両凸形状の正レンズと像側のレンズ面が凸でメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成されている。メニスカス形状の負レンズは像側のレンズ面が非球面形状であり、この非球面により像面湾曲といった軸外収差を良好に補正している。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して第3レンズ群は像側へ移動する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ(撮像装置)の実施形態を図10により説明する。レンズ鏡筒10には、実施例1乃至4に示したズームレンズ11が内蔵されている。カメラ本体20内には、ズームレンズ11によって取り込まれた光束を上方に反射するクイックリターンミラー21、ズームレンズ11によって被写体像が形成される焦点板22が設けられている。
更に焦点板22からの光束を正立像に変換するペンタダハプリズム23、焦点板22上に形成された被写体像を観察するための接眼レンズ24、ズームレンズ11からの光束を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子25等が設けられている。
図10は、観察状態つまり撮影待機状態を表しているが、レリーズボタンを撮影者が操作することにより、ミラー21が図示の光路中から退避し、固体撮像素子25上に被写体像が取り込まれる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないSLR(Single Lens Reflex)カメラにも同様に適用することができる。また本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。
以下、実施例1乃至4の具体的な数値データを示す。各数値データにおいて、iは物体側から数えた順序を示し、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)面との間の軸上間隔を示す。又、ndi、νdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、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H軸、光の進行方向を正としRを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4、A6、A8、A10を各々非球面係数とするとき、
なる式で表している。*は非球面形状を有する面を意味している。「e−x」は10−xを意味している。BFは空気換算のバックフォーカスである。レンズ全長は第1レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスBFを加えた値である。また、前述の各条件式と実施例1乃至4との関係を表1に示す。

[数値データ1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 1950.048 2.00 1.74950 35.3 57.66
2 62.744 8.98 1.49700 81.5 51.33
3 -218.673 0.18 49.53
4 74.589 3.87 1.59522 67.7 43.16
5 721.621 0.15 42.93
6 50.998 4.22 1.59522 67.7 41.47
7 181.283 (可変) 40.95
8* -184.453 1.12 1.85400 40.4 24.10
9 11.992 6.47 17.37
10 -15.826 0.94 1.76385 48.5 17.14
11 50.764 1.48 17.66
12 55.092 4.60 1.85478 24.8 18.41
13 -17.042 0.58 18.53
14 -15.287 0.80 1.88300 40.8 17.98
15 -37.757 (可変) 18.51
16 256.812 2.38 1.59522 67.7 17.94
17 -33.410 0.15 17.88
18 169.836 1.00 1.67300 38.1 17.24
19 24.056 2.68 1.49700 81.5 17.36
20 -1381.431 (可変) 17.50
21(絞り) ∞ (可変) 19.00
22* 16.956 4.70 1.55332 71.7 20.62
23 -130.000 0.04 20.24
24 26.484 3.66 1.48749 70.2 18.74
25 -68.936 0.80 1.88300 40.8 17.76
26 65.061 1.50 16.82
27 29.823 2.19 1.49700 81.5 15.45
28 -339.286 (可変) 14.81
29 -68.802 0.82 1.73400 51.5 12.23
30 12.959 0.93 11.78
31 27.238 1.00 1.83481 42.7 11.86
32 11.727 3.22 1.48749 70.2 11.94
33 -40.343 (可変) 12.32
34 42.345 6.82 1.48749 70.2 16.69
35 -10.499 0.80 1.85400 40.4 16.62
36* -15.736 (可変) 17.55
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.36164e-005 A 6=-1.52060e-007 A 8= 3.55796e-010 A10=-1.67952e-013

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.37748e-005 A 6=-3.03998e-008 A 8=-5.46309e-011 A10=-5.61861e-013

第36面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.28407e-006 A 6= 1.14386e-007 A 8=-3.73190e-009 A10= 1.54163e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 4.00
半画角(度) 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 161.98 173.58
BF 12.39 5.00

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.07 47.01
d15 9.69 1.26
d20 33.90 7.04
d21 26.75 2.00
d28 2.52 3.14
d33 7.59 40.05
d36 12.39 5.00

広角端 望遠端
入射瞳位置 26.83 389.24
射出瞳位置 115.07 76.93
前側主点位置 35.19 879.89
後側主点位置 4.62 -150.31

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 68.57 19.39 9.39 -2.93
2 8 -9.25 15.97 1.31 -11.75
3 16 58.19 6.21 1.07 -2.96
SP 21 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 22 19.65 12.89 1.87 -7.51
5 29 -19.17 5.98 -0.19 -4.45
6 34 32.94 7.62 3.82 -1.43

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -86.54
2 2 99.15
3 4 139.45
4 6 117.79
5 8 -13.15
6 10 -15.70
7 12 15.69
8 14 -29.58
9 16 49.82
10 18 -41.76
11 19 47.60
12 22 27.42
13 24 39.75
14 25 -37.80
15 27 55.27
16 29 -14.79
17 31 -25.41
18 32 19.02
19 34 18.02
20 35 -39.74
[数値データ2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -1173.524 3.00 1.88300 40.8 62.63
2 62.196 9.24 1.49700 81.5 54.98
3 -201.592 0.10 54.25
4 91.633 4.08 1.59522 67.7 46.89
5 -9246.196 0.10 45.82
6 54.841 4.91 1.59522 67.7 42.33
7 710.276 (可変) 41.74
8* 3423.753 1.58 1.85400 40.4 28.17
9 15.816 6.17 21.06
10 -27.756 1.00 1.76385 48.5 20.96
11 37.629 0.40 20.45
12 39.482 5.05 1.85478 24.8 20.53
13 -20.717 1.00 1.76385 48.5 20.41
14 96.853 (可変) 19.61
15 74.538 1.00 1.83400 37.2 16.16
16 29.914 2.50 1.48749 70.2 16.27
17 -91.160 0.10 16.48
18 47.495 2.50 1.61800 63.4 16.75
19 -2212.718 (可変) 16.75
20(絞り) ∞ (可変) 21.44
21 19.528 5.12 1.59522 67.7 22.69
22 -126.643 0.10 22.33
23* 23.427 4.01 1.55332 71.7 20.47
24 -93.457 1.15 1.85478 24.8 19.43
25 158.164 (可変) 18.43
26 39.653 0.80 1.83481 42.7 14.14
27 12.170 (可変) 12.84
28 26.693 2.89 1.49700 81.5 13.12
29 -20.691 0.80 1.80400 46.6 13.13
30 -4166.909 4.58 13.36
31 752.195 4.60 1.58313 59.4 14.39
32* -29.564 (可変) 14.87
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.06157e-005 A 6=-2.23709e-008 A 8= 2.93321e-011 A10=-4.22857e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.35813e-005 A 6=-6.72983e-008 A 8=-3.11305e-010 A10= 1.26656e-013

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.67297e-006 A 6=-1.85051e-007 A 8= 3.31890e-009 A10=-2.31778e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.30
Fナンバー 2.00 3.81
半画角(度) 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 163.95 163.95
BF 9.36 5.00

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.00 54.47
d14 33.90 2.70
d19 23.27 1.00
d20 25.38 1.00
d25 1.74 4.14
d27 2.52 28.87
d32 9.36 5.00

広角端 望遠端
入射瞳位置 29.40 377.96
射出瞳位置 -468.44 1283.62
前側主点位置 37.05 552.12
後側主点位置 1.59 -150.30

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 77.55 21.42 12.70 -0.31
2 8 -10.68 15.20 2.89 -7.62
3 15 54.95 6.10 2.04 -1.85
SP 20 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 21 20.16 10.38 0.84 -5.62
5 26 -21.32 0.80 0.64 0.20
6 28 42.55 12.87 7.48 -3.13

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -66.82
2 2 96.76
3 4 152.46
4 6 99.57
5 8 -18.61
6 10 -20.77
7 12 16.53
8 13 -22.26
9 15 -60.53
10 16 46.52
11 18 75.27
12 21 28.80
13 23 34.27
14 24 -68.58
15 26 -21.32
16 28 23.94
17 29 -25.87
18 31 48.89
[数値データ3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -754.393 3.00 1.88300 40.8 63.56
2 65.636 9.68 1.49700 81.5 56.23
3 -164.827 0.38 55.55
4 80.226 5.18 1.59522 67.7 46.61
5 2046.576 0.18 45.77
6 64.056 5.62 1.59522 67.7 43.87
7 960.625 (可変) 42.72
8* 558.716 1.58 1.85400 40.4 27.13
9 15.079 5.98 20.38
10 -27.795 1.00 1.76385 48.5 20.29
11 36.893 0.11 19.86
12 32.421 4.85 1.85478 24.8 19.95
13 -22.700 1.00 1.76385 48.5 19.78
14 111.096 (可変) 18.96
15 69.644 1.00 1.83400 37.2 16.01
16 28.441 2.57 1.48749 70.2 16.08
17 -80.557 0.10 16.27
18 49.693 2.50 1.61800 63.4 16.50
19 -7104.802 (可変) 16.75
20(絞り) ∞ (可変) 19.35
21 19.497 5.73 1.59522 67.7 22.12
22 -108.572 0.10 21.50
23* 24.419 4.02 1.55332 71.7 19.78
24 -79.324 1.15 1.85478 24.8 18.64
25 111.380 (可変) 17.61
26 35.222 0.80 1.83481 42.7 15.16
27 11.877 (可変) 14.05
28 22.923 4.56 1.49700 81.5 14.67
29 -24.251 0.80 1.80400 46.6 14.59
30 -194.798 2.20 14.73
31 903.560 3.23 1.58313 59.4 14.91
32* -51.149 (可変) 15.03
像面 ∞

非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.81564e-006 A 6=-1.74371e-008 A 8=-1.68311e-011 A10= 2.86703e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.42611e-005 A 6=-5.92342e-008 A 8=-4.49781e-010 A10= 6.65623e-013

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.93656e-006 A 6=-7.69425e-008 A 8= 1.55724e-009 A10=-2.06653e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 3.99
半画角(度) 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 162.70 167.95
BF 8.81 4.46

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.00 53.28
d14 36.60 1.24
d19 12.76 1.10
d20 31.45 1.00
d25 1.55 5.76
d27 3.21 33.79
d32 8.81 4.46

広角端 望遠端
入射瞳位置 31.04 318.17
射出瞳位置 1559.67 493.03
前側主点位置 38.85 522.85
後側主点位置 1.04 -150.85

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 79.43 24.04 13.83 -0.85
2 8 -11.33 14.52 2.63 -7.41
3 15 54.59 6.17 2.03 -1.91
SP 20 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 21 21.17 11.00 0.63 -6.13
5 26 -21.80 0.80 0.67 0.23
6 28 41.33 10.79 2.85 -5.36

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -68.27
2 2 95.79
3 4 140.15
4 6 115.04
5 8 -18.17
6 10 -20.61
7 12 16.28
8 13 -24.60
9 15 -58.29
10 16 43.46
11 18 79.86
12 21 28.24
13 23 34.22
14 24 -54.05
15 26 -21.80
16 28 24.50
17 29 -34.52
18 31 83.12
[数値データ4]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 214.028 2.00 1.74950 35.3 64.00
2 51.266 9.95 1.49700 81.5 56.06
3 -620.209 0.10 55.11
4 61.667 3.98 1.59522 67.7 45.83
5 173.213 0.10 44.46
6 51.489 4.52 1.59522 67.7 42.42
7 208.913 (可変) 41.88
8* -739.835 1.12 1.85400 40.4 25.02
9 11.409 7.36 17.43
10 -14.996 0.94 1.76385 48.5 16.29
11 50.677 1.33 16.58
12 59.701 6.91 1.85478 24.8 17.08
13 -17.034 0.50 17.36
14 -15.441 0.80 1.88300 40.8 16.93
15 -39.211 (可変) 17.30
16 486.123 2.50 1.59522 67.7 17.61
17 -35.354 0.10 18.00
18 149.542 1.00 1.67300 38.1 18.30
19 26.214 2.65 1.49700 81.5 18.45
20 1468.505 (可変) 18.61
21(絞り) ∞ (可変) 20.30
22* 17.762 5.16 1.55332 71.7 21.95
23 -93.373 0.22 21.59
24 27.200 3.68 1.48749 70.2 19.63
25 -53.014 0.80 1.88300 40.8 18.88
26 63.312 0.10 17.79
27 28.423 2.50 1.49700 81.5 17.29
28 -226.884 (可変) 16.70
29 -77.431 0.82 1.73400 51.5 12.36
30 13.405 0.91 11.21
31 25.035 1.00 1.83481 42.7 11.14
32 10.692 4.56 1.48749 70.2 10.63
33 -60.666 (可変) 11.23
34 38.081 7.53 1.48749 70.2 16.63
35 -10.051 0.80 1.85400 40.4 16.55
36* -15.671 (可変) 17.65
像面 ∞
非球面データ
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.81859e-005 A 6=-1.53384e-007 A 8= 3.45950e-010 A10=-2.21004e-013

第22面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.37423e-005 A 6=-2.48245e-008 A 8=-6.41581e-011 A10=-3.18204e-013

第36面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.32549e-005 A 6= 8.42574e-008 A 8=-3.69714e-009 A10= 1.15029e-011

各種データ
ズーム比 19.99
広角端 望遠端
焦点距離 7.77 155.31
Fナンバー 2.00 4.00
半画角(度) 42.02 2.58
像高 7.00 7.00
レンズ全長 164.00 178.76
BF 11.09 5.03

無限遠物体合焦時のレンズ群間隔
広角端 望遠端
d 7 1.38 5.68 46.28
d15 8.60 1.24 1.42
d20 33.83 38.98 6.78
d21 23.83 10.49 1.00
d28 3.88 4.29 4.71
d33 7.45 31.21 39.60
d36 11.09 5.55 5.03

広角端 望遠端
入射瞳位置 28.95 409.57
射出瞳位置 171.50 77.73
前側主点位置 37.10 896.69
後側主点位置 3.32 -150.28

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 69.34 20.66 8.68 -4.60
2 8 -8.76 18.96 1.60 -13.51
3 16 64.14 6.25 1.12 -2.91
4 21 ∞ 0.00 0.00 -0.00
5 22 19.72 12.46 1.59 -6.84
6 29 -18.58 7.30 0.01 -5.12
7 34 33.15 8.33 3.95 -1.84

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -90.42
2 2 95.75
3 4 158.77
4 6 113.58
5 8 -13.15
6 10 -15.06
7 12 16.18
8 14 -29.31
9 16 55.47
10 18 -47.38
11 19 53.67
12 22 27.42
13 24 37.44
14 25 -32.57
15 27 50.99
16 29 -15.51
17 31 -23.09
18 32 19.05
19 34 17.19
20 35 -35.12

L1 第1レンズ群 L2 第2レンズ群 L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群 L5 第5レンズ群 L6 第6レンズ群 SP 絞り

Claims (9)

  1. 物体側から像側へ順に配置された、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、開口絞り、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群、正の屈折力の第6レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔が拡大し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔が縮小し、前記第3レンズ群が像側に移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、望遠端における全系の焦点距離をft、広角端における前記開口絞りと前記第4レンズ群の間隔をwd3s、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
    −0.08<f2/ft<−0.04
    1.0<wd3s/fw<5.0
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
    0.30<f1/ft<0.60
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、
    0.28<f3/ft<0.55
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
  4. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第1レンズ群の移動量をM1とするとき、
    −0.100<M1/ft<0.100
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  5. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第4レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  6. 前記第4レンズ群の焦点距離をf4とするとき、
    0.100<f4/ft<0.160
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  7. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第2レンズ群は像側へ移動し、前記第4レンズ群は物体側へ移動し、前記第5レンズ群は物体側へ移動し、前記第6レンズ群は像側へ移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  8. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記開口絞りは物体側へ移動することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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