JP2018197774A - 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】 高ズーム比で全ズーム範囲にわたり良好な光学特性が容易に得られる小型のズームレンズを得ること。【解決手段】 物体側より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、複数のレンズ群を含む後群を有し、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において、後群に含まれる複数のレンズ群のうち、最も像側には負の屈折力のレンズ群Lnが配置されており、第1レンズ群の焦点距離f1、第2レンズ群の焦点距離f2、広角端における第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離f12、広角端における後群の焦点距離frwを各々適切に設定すること。【選択図】 図1

Description

本発明は、ズームレンズに関し、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の電子写真カメラ、監視カメラ、フィルムカメラ、放送用カメラなどの撮像装置に好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いた撮像装置は小型化され、それに用いられている撮像素子は高画素化されている。
このような撮像装置で用いられる撮像光学系には、高い光学性能を有していること、全系が小型であることが求められる。
これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ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、複数のレンズ群を含む後群より構成される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は、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力の第1レンズ群乃至第5レンズ群よりなり、各レンズ群を移動させてズーミングを行い、小型の第4レンズ群でフォーカシングを行うズームレンズを開示している。
特許文献3は、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正、負の屈折力の第1レンズ群乃至第6レンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行い、第6レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズを開示している。
特開2015−064491号公報 特開2015−069040号公報 特開平04−186212号公報
ポジティブリード型のズームレンズは全系の小型化を図りつつ、大口径比化、広画角化及び高ズーム比化を図ることが比較的容易である。
前述したポジティブリード型のズームレンズにおいては、第2レンズ群に強い負の屈折力を与えることで大きなズーム比を得ている。しかし、広角端において軸外主光線が光軸から離れた位置に第2レンズ群が配置されることになるので、第2レンズ群に強い負の屈折力を与えると軸外収差が増大する傾向がある。
このようなポジティブリード型のズームレンズにおいて、全ズーム範囲で高い光学性能を得る為には、各レンズ群の屈折力、レンズ構成などを適切に設定することが重要となってくる。
この構成が適切でなければ、大口径比化をした際に全系が大型化し、またズームに伴う諸収差の変動が増大してしまうので、全ズーム範囲、及び画面全体にわたり高い解像力を得ることが大変困難となってくる。
例えば大口径比化した際に各レンズ群の屈折力を強めてレンズ群間の距離を詰めてレンズ全長を短くし、全系の小型化を実現しようとすると、全ズーム範囲で高い解像力を得るのが困難になってくる。特にFナンバーが小さく、明るい大口径比になると少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正することが極めて困難となる。そのため、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力やレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。
特許文献1、2のズームレンズは、最も像側のレンズ群に負の屈折力を持たせて主点を物体側へ移動させることで、バックフォーカスを短くしつつ、全体の小型化を実現している。しかし、Fナンバーが3.5〜5.6程度であり、更なる大口径比化を行なうとすると、球面収差などの高次収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。また、特許文献1、2では開口絞りよりも像側のレンズ群の構成レンズ枚数が少ない為、軸外主光線が光軸から離れた位置にレンズ面を充分に配置することができず、像面湾曲などの補正が困難となる傾向があった。
本発明は、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり良好な光学特性が容易に得られる小型の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、物体側より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、複数のレンズ群を含む後群を有し、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、前記後群に含まれる複数のレンズ群のうち、最も像側には負の屈折力のレンズ群Lnが配置されており、
前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離をf12、広角端における前記後群の焦点距離をfrwとするとき、
−8.0<f1/f2<−5.5
−1.08<f12/frw<−0.95
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、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり良好な光学特性が容易に得られる小型のズームレンズが得られる。
実施例1のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例1のズームレンズの広角端、望遠端における収差図 実施例2のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例2のズームレンズの広角端、望遠端における収差図 実施例3のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例3のズームレンズの広角端、望遠端における収差図 実施例4のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 実施例4のズームレンズの広角端、望遠端における収差図 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形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側より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、複数のレンズ群を含む後群を有し、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。後群に含まれる複数のレンズ群のうち、最も像側には負の屈折力のレンズ群Lnが配置されている。
図1は本発明の実施例1のズームレンズの広角端(短焦点距離端)におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)はそれぞれ実施例1のズームレンズの広角端、望遠端(長焦点距離端)における収差図である。実施例1はズーム比2.37、Fナンバー2.26〜2.91のズームレンズである。
図3は本発明の実施例2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4(A)、(B)はそれぞれ実施例2のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。実施例2はズーム比2.37、Fナンバー2.24〜2.91のズームレンズである。
図5は本発明の実施例3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6(A)、(B)はそれぞれ実施例3のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。実施例3はズーム比2.36、Fナンバー2.27〜2.91のズームレンズである。
図7は本発明の実施例4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8(A)、(B)はそれぞれ実施例4のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。実施例4はズーム比2.35、Fナンバー2.25〜2.91のズームレンズである。図9は本発明の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ビデオカメラ、デジタルカメラ、TVカメラ、監視用カメラ、そして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。レンズ断面図において、左方が被写体側(物体側)(前方)で、右方が像側(後方)である。レンズ断面図において、iは物体側からのレンズ群の順番を示し、Liは第iレンズ群である。
LRは複数のレンズ群を含む後群である。Lnは後群LRに含まれる複数のレンズ群のうちの最も像側に配置された負の屈折力のレンズ群である。
レンズ断面図において、SPは開口絞りであり、第3レンズ群L3の物体側に配置されている。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)が像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。
矢印は広角端から望遠端へのズーミング(変倍)に際しての、各レンズ群の移動方向と移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離に合焦する際のレンズ群の移動方向を示している。
収差図のうち球面収差において、実線のd-lineはd線(波長587.6nm)、破線のg-lineはg線(波長435.8nm)である。非点収差図において破線のΔMはd線のメリディオナル像面、実線のΔSはd線のサジタル像面である。倍率色収差のg-lineはd線に対するg線である。ωは半画角(撮影画角の半分の値)(度)、FnoはFナンバーである。
実施例1、2、4のレンズ断面図において、L1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、LRは後群である。後群LRは物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第3レンズ群L3、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より構成される。実施例1、2、4は5群ズームレンズである。実施例1、2、4ではズーミングに際して第1レンズ群L1乃至第5レンズ群L5が移動する。
実施例3のレンズ断面図においてL1は正の屈折力の第1レンズ群、L2は負の屈折力の第2レンズ群、LRは後群である。後群LRは物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第3レンズ群L3、負の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5、負の屈折力の第6レンズ群L6より構成される。実施例3は6群ズームレンズである。実施例3ではズーミングに際して第1レンズ群L1乃至第6レンズ群L6が移動する。
各実施例において開口絞りSPはズーミングに際して第3レンズ群L3と一体的に(同一の軌跡で)移動しているが、独立に(異なった軌跡で)移動しても良い。各実施例において開口絞りSPの開口径はズーミングの際に一定とすることも、ズーミングに応じて変化させても良い。開口絞りSPの開口径をズーミングに際して変化させると、軸外マージナル光線をカットし、コマフレアを低減することができるため、より良好な光学性能を容易に得ることができる。
各実施例のズームレンズは、いずれも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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、複数のレンズ群を含むレンズ群LRから構成される。また後群LRに含まれる複数のレンズ群のうち最も像側には負の屈折力のレンズ群Lnが配置されている。後群LRの最も像面に近いレンズ群Lnを負の屈折力とすることで主点を物体側へ移動させてバックフォーカスを短縮し、全体の短縮化を図っている。
ズーミングに際しての移動量を減らす為に第2レンズ群L2に強い負の屈折力を持たせている。第2レンズ群L2には広角端において、軸外主光線が光軸から高い位置を通過する為、像面湾曲や倍率色収差などの諸収差が発生しやすくなる。
そこで各実施例では、後群LRの最も像側に負の屈折力のレンズ群Lnを配置している。これにより、レンズ群Lnの軸上マージナル光線が光軸に近く、軸外主光線が第2レンズ群L2と逆の方向に光軸から高い位置を通過するようにしている。これにより、像面湾曲や倍率色収差等を良好に補正している。
本発明のズームレンズは、第1レンズ群L1の焦点距離をf1、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、広角端における第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成焦点距離をf12、広角端における後群LRの合成焦点距離をfrwとする。このとき、
−8.0<f1/f2<−5.5 ・・・(1)
−1.08<f12/frw<−0.95 ・・・(2)
なる条件式を満足している。
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)は第1レンズ群L1の焦点距離と第2レンズ群L2の焦点距離の比を規定している。第1レンズ群L1の焦点距離に対して、第2レンズ群L2の負の焦点距離が短い(負の焦点距離の絶対値が小さい)ほど、第2レンズ群L2の負の屈折力が強くなり、ズーミングに際して第2レンズ群L2の移動量を小さくすることができる。この結果、全系の小型化が容易になる。条件式(1)の上限を越えて、第2レンズ群L2の負の屈折力が弱くなると、ズーミングに際して第2レンズ群L2の移動量が増えてしまい、全系の小型化が困難になる。
一方、条件式(1)の下限を下回り、第2レンズ群L2の負の屈折力が強くなると、ズーミングに際しての第2レンズ群L2の移動量が減るので、全系の小型化に有利となる。しかし、第2レンズ群L2より諸収差の発生が多くなり、諸収差の補正が困難となる。また、第1レンズ群L1の正の屈折力が弱くなることから、第1レンズ群L1のズーミングに際しての移動量が増えてしまい、好ましくない。好ましくは条件式(1)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
−7.5<f1/f2<−5.7 ・・・(1a)
また、さらに好ましくは条件式(1a)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
−7.0<f1/f2<−5.9 ・・・(1b)
条件式(2)は広角端における後群LRの焦点距離に対する広角端における第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の合成焦点距離の比を規定している。
本発明のズームレンズにおいては、開口絞りSPが実質的に第2レンズ群L2と後群LRの間に配置される。これより条件式(2)は開口絞りSPを挟んだ物体側のレンズ群の焦点距離と像側のレンズ群の焦点距離の比となる。広画角なポジティブリード型のズームレンズは、広角端において開口絞りSPの物体側には、合成で負の屈折力の前方レンズ群と、開口絞りSPの像側には正の屈折力の後方レンズ群が配置されるレンズ構成となる、所謂逆望遠の屈折力配置を取る。前方レンズ群の負の屈折力を強めることで長いバックフォーカスを得ることが容易となる。
本発明のズームレンズにおいては、所定の長さのバックフォーカスがあれば良い。また、前方レンズ群の負の屈折力が強くなり、正の屈折力の後方レンズ群との屈折力のバランスが崩れると、光学性能が劣化している。特にペッツバール和が増加し、像面湾曲や歪曲などの軸外収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式(2)の数値範囲を外れると、前方レンズ群と後方レンズ群の屈折力のバランスが崩れ、広角端において像面湾曲、歪曲などの軸外収差が多く発生し、これらの諸収差の補正が困難となるので好ましくない。
好ましくは条件式(2)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
−1.06<f12/frw<−0.98 ・・・(2a)
また、さらに好ましくは条件式(2a)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
−1.04<f12/frw<−1.00 ・・・(2b)
以上のような構成とすることで本発明の目的とするズームレンズは得られるが、更に好ましくは次に述べる条件のうち少なくとも1つを満足することが良く、これによれば更なる高い光学性能が容易に得られる。
広角端におけるバックフォーカスをskdw、広角端における全系の焦点距離をfwとする。レンズ群Lnは1枚の負レンズと1枚の正レンズを有し、レンズ群Lnの焦点距離をfnとする。望遠端における全系の焦点距離をft、望遠端における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さをLt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。
0.50<skdw/fw<0.90 ・・・(3)
0.10<f2/fn<0.30 ・・・(4)
0.20<ft/Lt<0.60 ・・・(5)
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)は広角端における全系の焦点距離に対するバックフォーカスの比を規定している。本発明のズームレンズは広角端においてバックフォーカスを適切に設定することでレンズ全長の短縮を図っている。条件式(3)が小さい値となると全系の小型化に有利となる。
しかし、条件式(3)の下限を下回ってバックフォーカスが短くなりすぎると、軸外主光線の像面への入射角がきつくなってしまい、画像の周辺部が中心部に比べて暗くなるシェーディングが顕著となり、この補正が困難となるので好ましくない。一方、条件式(3)の上限を越えて、バックフォーカスが増大するとレンズ全長が長くなってしまうので好ましくない。好ましくは条件式(3)の数値範囲とする方が良い。
0.60<skdw/fw<0.80 ・・・(3a)
また、さらに好ましくは条件式(3a)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
0.65<skdw/fw<0.75 ・・・(3b)
条件式(4)は第2レンズ群L2の焦点距離と後群LR内の最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群Lnの焦点距離の比を規定している。
本発明のズームレンズは第2レンズ群L2の負の屈折力を強めることで第2レンズ群L2のズーミングに際しての移動量を少なくして、レンズ全長の小型化を図っている。特に広角端において第2レンズ群L2より発生する軸外収差を軸上マージナル光線が低く、軸外主光線の入射高が高くなる位置に配置されているレンズ群Lnで補正している。
条件式(4)の下限を下回り第2レンズ群L2の負の屈折力が強まると、第2レンズ群L2のズーミングに際しての移動量が減ることでレンズ全長の小型化に有利となる。しかしながら、レンズ群Lnの負の屈折力が弱くなってしまい、収差補正のバランスが崩れてしまうので好ましくない。
一方、条件式(4)の上限を上回り、第2レンズ群L2の負の屈折力が弱くなると、第2レンズ群L2のズーミングに際しての移動量が増大すると共にレンズ全長が長くなってくるので好ましくない。好ましくは条件式(4a)の数値範囲とする方が良い。
0.13<f2/fn<0.28 ・・・(4a)
また、さらに好ましくは条件式(4a)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
0.17<f2/fn<0.26 ・・・(4b)
条件式(5)は望遠端における全系の焦点距離と全系のレンズ全長の比を規定している。条件式(5)の上限を越えて、望遠端におけるレンズ全長に対して全系の焦点距離が長くなると、レンズ全長が短く全系が小型になる。しかしながら各レンズ群の屈折力の絶対値が非常に大きくなり、各レンズ群より諸収差が多く発生し、諸収差の補正が困難となる為、好ましくない。
一方、条件式(5)の下限を下回り、望遠端における全系の焦点距離に対するレンズ全長が長くなると、全系が大型化するので好ましくない。好ましくは条件式(5)の数値範囲は以下のようにする方が良い。
0.25<ft/Lt<0.55 ・・・(5a)
また、さらに好ましくは条件式(5a)の数値範囲を以下のようにする方が良い。
0.30<ft/Lt<0.50 ・・・(5b)
次に各実施例のレンズ構成について説明する。まず、各実施例で共通しているレンズ構成を説明する。各実施例では、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L1、負の屈折力の第2レンズ群L2、開口絞りSP、複数のレンズ群を含み全体で正の屈折力の後群LRを有している。無限遠から近距離へのフォーカシングに際しては第2レンズ群は物体側へ移動する。また、後群LR内の最も像側に配置されたレンズ群Lnは負の屈折力を有している。次に各実施例におけるレンズ構成について説明する。
[実施例1]
図1を参照して、本発明の実施例1のレンズ構成について説明する。実施例1では、後群LRが第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5で構成されている。実施例1においては、後群LRの最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群Lnは第5レンズ群L5である。実施例1のズームレンズの最も像側のレンズ群を負の屈折力とすることで主点を物体側へ移動させ、レンズ面と像面との距離であるバックフォーカスを短縮させて全系の小型化を図っている。
第1レンズ群L1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成されている。この構成により、コマ収差や望遠端における球面収差などの諸収差を良好に補正している。第2レンズ群L2は物体側の面が非球面形状で、像側に負の屈折力を持った負レンズ、両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズから構成されている。この構成により、全ズーム範囲、全物体距離において収差変動を少なくして、良好な光学性能を達成している。
第3レンズ群L3は、物体側に凸面を向けた負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、物体側が凸形状の正レンズ、像側が非球面形状で、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズで構成されている。正レンズよりも負レンズの枚数が多い構成を取ることで正レンズから発生する収差を夫々の負レンズが補正する収差量を分担している。
加えて負レンズの夫々の屈折力を分担することで曲率半径、屈折率を小さくして収差の補正を容易にしている。また、全ズーム範囲で軸上マージナル光線が光軸から離れる位置に第3レンズ群L3を配置している。第3レンズ群L3をこのように構成することで、大口径比化を行った際に発生する高次の球面収差を良好に補正している。
第4レンズ群L4は両面が凸形状の2枚の正レンズ、像側が非球面形状で両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと像側が非球面形状の正レンズを接合した接合レンズから構成されている。第5レンズ群L5は両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズから構成されている。この構成により、第2レンズ群L2より発生する倍率色収差を良好に補正している。
また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1が物体側へ移動し、第2レンズ群L2が像側へ移動することで第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が広がっている。また、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5が夫々物体側へ移動している。
[実施例2]
以下、図3を参照して、本発明の実施例2のレンズ構成について説明する。実施例2では、後群LRが第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5で構成されている。実施例2においては、後群LRの最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群Lnは第5レンズ群L5である。
第1レンズ群L1は、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成されている。第2レンズ群L2は物体側が非球面形状で、像側に負の屈折力を持った負レンズ、両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズから構成されている。第3レンズ群L3は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、像側が非球面形状の負レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズで構成されている。
第4レンズ群L4は両面が凸形状の2枚の正レンズ、像側が非球面形状の負レンズ、負レンズと像側が非球面形状の正レンズを接合した接合レンズから構成されている。第5レンズ群L5は両面が凹形状の負レンズ、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズから構成されている。
[実施例3]
以下、図5を参照して、本発明の実施例3のレンズ構成について説明する。実施例3では、後群LRが第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、第6レンズ群L6で構成されている。実施例3においては、後続レンズ群LRの最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群Lnは第6レンズ群L6である。
第1レンズ群L1は、物体側が凸面のメニスカス形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成されている。第2レンズ群L2は物体側が非球面形状で、像側に負の屈折力を持った負レンズ、両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと、正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズから構成されている。第3レンズ群L3は、物体側に凸面を向けた負レンズと正レンズを接合した接合レンズで構成されている。
第4レンズ群L4は物体側が凸形状の正レンズ、像側が非球面形状で、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズで構成されている。第5レンズ群L5は両面が凸形状の2枚の正レンズ、像側が非球面形状で両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと像側が非球面形状の正レンズを接合した接合レンズから構成されている。第6レンズ群L6は両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズから構成されている。
また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1が物体側へ移動し、第2レンズ群L2が像側へ移動することで第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が広がっている。また、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5、第6レンズ群L6が夫々物体側へ移動している。
[実施例4]
図7を参照して、本発明の実施例4のレンズ構成について説明する。実施例4では、後群LRが第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5で構成されている。実施例4においては、後群LRの最も像側に配置される負の屈折力のレンズ群Lnは第5レンズ群L5である。
第1レンズ群L1は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズから構成されている。第2レンズ群L2は物体側が非球面形状で、像側に負の屈折力を持った負レンズ、両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズから構成されている。第3レンズ群L3は、物体側に凸面を向けた負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、両面が凸形状の正レンズ、像側が非球面形状で像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズで構成されている。
第4レンズ群L4は両面が凸形状の2枚の正レンズ、像側が非球面形状で両面が凹形状の負レンズ、両面が凹形状の負レンズと像側に非球面形状の正レンズを接合した接合レンズから構成されている。第5レンズ群L5は両面が凹形状の負レンズと正レンズを接合した接合レンズから構成されている。
また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1が物体側へ移動し、第2レンズ群L2が像側へ移動することで第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が広がっている。また、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5が夫々物体側へ移動している。
次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)の実施例に関して図9を用いて説明する。
図9において、10はカメラ本体、11は本発明のズームレンズによって構成された撮像光学系である。12はカメラ本体な内蔵され、撮像光学系11によって形成された被写体像を受光するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。
次に本発明の実施例1乃至4にそれぞれ対応する数値データ1乃至4を示す。各数値データにおいて、iは物体側からの光学面の順序を示す。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、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、アッベ数を示す。
BFはバックフォーカスであり、最終レンズ面から近軸像面までの距離を空気換算長として表したものである。レンズ全長は第1レンズ面から最終レンズ面までの長さにバックフォーカスBFの値を加えた長さである。*は非球面を意味する。またkは離心率である。A4、A6、A8、A10、A12は非球面係数である。非球面形状は、面頂点を基準にして光軸からの高さhの位置における光軸方向の変位をxとするとき、
x=(h2/R)/[1+{1−(1+k)(h/R)21/2]+A4×h4+A6×h6
+A8×h8+A10×h10+A12×h12
で表される。
但しRは近軸曲率半径である。「e−x」は「10-x」を意味している。各数値データにおける上述した各条件式とパラメータとの対応を表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
1 124.697 1.87 1.85478 24.8 82.36
2 80.530 10.11 1.49700 81.5 77.17
3 507.325 1.00 75.88
4 54.737 9.35 1.59522 67.7 67.33
5 146.676 (可変) 65.77
6* 103.102 2.00 1.55332 71.7 44.75
7 18.344 9.44 30.30
8 -90.538 2.00 1.58913 61.1 29.93
9 109.450 4.81 26.91
10 -48.582 2.00 1.58913 61.1 24.27
11 28.098 3.36 1.74950 35.3 22.04
12 9587.206 0.66 21.56
13 -1277.727 1.57 1.80518 25.4 21.09
14 -111.804 3.15 20.69
15 -22.285 2.00 1.64000 60.1 21.03
16 -32.405 (可変) 22.62
17(絞り) ∞ 0.34 24.63
18 24.842 1.76 1.85478 24.8 26.91
19 21.215 5.14 1.59522 67.7 26.15
20 230.293 0.89 26.01
21 47.086 2.95 1.49700 81.5 25.64
22 2698.974 0.38 25.29
23 93.245 1.58 1.76802 49.2 24.77
24* 44.951 3.51 23.80
25 -49.748 1.30 1.72047 34.7 23.79
26 -77.463 (可変) 24.12
27 25.163 5.89 1.43875 94.9 24.59
28 -115.589 0.88 24.03
29 38.987 5.38 1.53775 74.7 24.46
30 -69.481 0.68 24.11
31 -119.370 1.87 1.76802 49.2 23.61
32* 88.586 1.45 23.06
33 -349.038 1.25 1.85400 40.4 23.08
34 21.496 7.28 1.55332 71.7 23.76
35* -36.665 (可変) 24.55
36 -38.155 2.00 1.53775 74.7 25.97
37 30.787 4.03 1.74950 35.3 29.90
38 135.812 30.16
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.54364e-006 A 6=-2.28371e-009 A 8= 6.59402e-012 A10=-9.15886e-015 A12= 1.08663e-017

第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.22800e-005 A 6= 1.87008e-008 A 8= 3.34108e-011 A10= 2.18542e-013 A12= 1.02835e-016

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.81324e-005 A 6= 3.30095e-008 A 8=-2.20578e-010 A10= 2.43717e-012 A12=-3.79206e-015

第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.65896e-006 A 6=-3.28848e-008 A 8= 4.17946e-010 A10=-1.87108e-012
各種データ
ズーム比 2.37
広角 中間 望遠
焦点距離 28.68 44.13 67.90
Fナンバー 2.26 2.63 2.91
半画角(度) 37.03 26.12 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 149.69 159.09 174.43
BF 20.57 29.09 35.45

d 5 3.29 14.93 30.53
d16 14.05 6.54 1.76
d26 5.63 2.53 0.94
d35 4.28 4.12 3.89

入射瞳位置 49.14 71.90 116.87
射出瞳位置 -38.15 -34.10 -32.15
前側主点位置 63.81 85.21 116.57
後側主点位置 -8.11 -15.03 -32.45

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 1 118.76 22.33 3.10 -11.37
2 6 -19.46 30.99 6.42 -17.94
3 17 52.42 17.83 -5.01 -16.47
4 27 38.12 24.68 2.91 -15.68
5 36 -78.13 6.03 0.85 -2.71

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -271.28
2 2 191.10
3 4 141.35
4 6 -40.67
5 8 -83.80
6 10 -29.93
7 11 37.59
8 13 152.08
9 15 -120.81
10 18 -218.95
11 19 38.90
12 21 96.39
13 23 -114.63
14 25 -196.85
15 27 47.71
16 29 47.26
17 31 -65.95
18 33 -23.67
19 34 25.63
20 36 -31.37
21 37 52.26

フォーカス
広角
無限遠 至近(380mm)
d5 3.29 0.30
中間
無限遠 至近(380mm)
d5 14.93 11.09
望遠
無限遠 至近(380mm)
d5 30.53 24.87
[数値データ2]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 143.049 1.87 1.84666 23.8 83.20
2 90.061 8.98 1.53775 74.7 78.33
3 557.138 1.00 76.90
4 52.706 9.19 1.53775 74.7 64.42
5 146.017 (可変) 62.78
6* 113.662 2.00 1.55332 71.7 46.11
7 18.448 9.08 30.97
8 -273.341 2.00 1.49700 81.5 30.56
9 67.894 3.95 27.01
10 -42.972 1.50 1.58913 61.1 26.37
11 30.977 3.76 1.85026 32.3 24.04
12 -209.738 5.32 23.59
13 -21.903 1.99 1.65160 58.5 20.90
14 -30.020 (可変) 22.45
15(絞り) ∞ 0.13 24.43
16 27.366 1.76 1.80518 25.4 26.24
17 23.138 4.45 1.59522 67.7 25.72
18 180.113 1.00 25.64
19 38.469 3.40 1.49700 81.5 25.50
20 -3276.064 0.10 25.19
21 145.737 1.58 1.76802 49.2 24.93
22* 47.296 3.38 24.07
23 -49.769 1.30 1.72047 34.7 24.07
24 -68.804 (可変) 24.43
25 27.611 6.48 1.49700 81.5 25.07
26 -76.156 0.30 24.42
27 46.024 5.18 1.59522 67.7 24.56
28 -72.611 0.10 24.13
29 -100.122 1.87 1.76802 49.2 23.94
30* 68.373 1.62 23.28
31 -483.880 1.25 1.85400 40.4 23.30
32 25.844 5.41 1.55332 71.7 23.91
33* -49.734 (可変) 24.37
34 -107.231 2.00 1.49700 81.5 25.50
35 57.595 6.24 26.94
36 45.335 4.10 1.84666 23.8 33.29
37 58.337 33.34
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.82952e-006 A 6=-2.35841e-009 A 8= 6.97910e-012 A10=-9.84110e-015 A12= 1.09151e-017

第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.77434e-006 A 6= 6.57964e-009 A 8= 5.16528e-011 A10=-1.90305e-014 A12= 4.15680e-017

第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.51821e-005 A 6= 4.17287e-008 A 8=-2.60811e-010 A10= 2.37380e-012 A12=-3.34393e-015

第33面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.05428e-005 A 6=-3.12520e-008 A 8= 3.52963e-010 A10=-1.68501e-012
各種データ
ズーム比 2.37
広角 中間 望遠
焦点距離 28.62 44.08 67.90
Fナンバー 2.24 2.59 2.91
半画角(度) 37.09 26.14 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 150.00 159.07 174.67
BF 19.60 29.31 38.59

d 5 3.60 15.28 29.97
d14 15.31 7.03 1.66
d24 6.79 3.62 1.99
d33 2.45 1.57 0.20

入射瞳位置 48.84 70.81 110.16
射出瞳位置 -45.71 -40.20 -37.10
前側主点位置 64.92 86.93 117.15
後側主点位置 -9.02 -14.77 -29.31

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 1 122.05 21.03 2.54 -11.12
2 6 -20.53 29.59 6.24 -17.33
3 15 56.45 17.09 -4.69 -15.83
4 25 39.23 22.21 0.60 -14.58
5 34 -116.86 12.34 0.90 -8.61

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -291.89
2 2 198.44
3 4 148.27
4 6 -40.10
5 8 -109.22
6 10 -30.33
7 11 31.97
8 13 -137.65
9 16 -228.35
10 17 44.14
11 19 76.53
12 21 -91.81
13 23 -257.02
14 25 41.64
15 27 48.11
16 29 -52.65
17 31 -28.70
18 32 31.54
19 34 -75.09
20 36 209.90

フォーカス
広角
無限遠 至近(380mm)
d5 3.60 0.30
中間
無限遠 至近(380mm)
d5 15.28 11.08
望遠
無限遠 至近(380mm)
d5 29.97 23.99
[数値データ3]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 124.546 1.87 1.85478 24.8 82.19
2 80.583 10.12 1.49700 81.5 77.05
3 514.812 1.00 75.97
4 54.741 9.36 1.59522 67.7 67.36
5 146.877 (可変) 65.80
6* 103.673 2.00 1.55332 71.7 44.77
7 18.386 9.53 30.36
8 -90.747 2.00 1.58913 61.1 29.85
9 109.536 4.74 26.86
10 -48.497 2.00 1.58913 61.1 24.31
11 27.947 3.42 1.74950 35.3 22.09
12 8967.645 0.63 21.60
13 -1177.961 1.63 1.80518 25.4 21.16
14 -112.702 3.30 20.68
15 -22.282 2.00 1.64000 60.1 21.06
16 -32.358 (可変) 22.65
17(絞り) ∞ 0.23 24.69
18 24.839 1.76 1.85478 24.8 26.91
19 21.278 5.13 1.59522 67.7 26.16
20 231.318 (可変) 26.02
21 47.044 2.95 1.49700 81.5 25.64
22 2852.776 0.37 25.29
23 93.158 1.58 1.76802 49.2 24.77
24* 44.973 3.48 23.79
25 -49.600 1.30 1.72047 34.7 23.79
26 -77.727 (可変) 24.12
27 25.167 5.89 1.43875 94.9 24.60
28 -115.700 0.88 24.04
29 39.024 5.36 1.53775 74.7 24.47
30 -69.619 0.66 24.12
31 -119.228 1.87 1.76802 49.2 23.63
32* 88.545 1.45 23.08
33 -351.186 1.25 1.85400 40.4 23.10
34 21.414 7.31 1.55332 71.7 23.77
35* -36.653 (可変) 24.57
36 -38.097 2.00 1.53775 74.7 26.02
37 30.705 4.14 1.74950 35.3 29.98
38 138.261 30.25
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.59424e-006 A 6=-2.55909e-009 A 8= 7.56618e-012 A10=-1.08330e-014 A12= 1.16769e-017

第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.23703e-005 A 6= 1.89202e-008 A 8= 3.38639e-011 A10= 2.29993e-013 A12= 6.16266e-017

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.79548e-005 A 6= 3.26411e-008 A 8=-2.25063e-010 A10= 2.42921e-012 A12=-3.90741e-015

第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.45223e-006 A 6=-3.15408e-008 A 8= 4.00275e-010 A10=-1.76868e-012
各種データ
ズーム比 2.36
広角 中間 望遠
焦点距離 28.82 44.24 67.90
Fナンバー 2.27 2.63 2.91
半画角(度) 36.90 26.06 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 150.08 159.44 174.76
BF 20.56 29.08 35.42

d 5 3.29 14.84 30.36
d16 13.96 6.53 1.80
d20 0.97 0.94 0.92
d26 5.71 2.64 1.10
d35 4.40 4.22 3.96

入射瞳位置 49.29 71.97 116.91
射出瞳位置 -38.36 -34.28 -32.37
前側主点位置 64.01 85.32 116.80
後側主点位置 -8.26 -15.15 -32.48

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 1 118.35 22.34 3.11 -11.37
2 6 -19.42 31.24 6.48 -18.02
3 17 49.24 7.12 -0.87 -5.19
4 21 -349.50 9.67 22.32 13.76
5 27 38.23 24.68 2.92 -15.67
6 36 -78.72 6.14 0.85 -2.77

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -272.42
2 2 190.75
3 4 141.26
4 6 -40.73
5 8 -83.93
6 10 -29.81
7 11 37.40
8 13 154.67
9 15 -121.20
10 18 -224.74
11 19 39.01
12 21 96.21
13 23 -114.84
14 25 -193.99
15 27 47.72
16 29 47.32
17 31 -65.90
18 33 -23.60
19 34 25.58
20 36 -31.30
21 37 51.81

フォーカス
広角
無限遠 至近(380mm)
d5 3.29 0.30
中間
無限遠 至近(380mm)
d5 14.84 11.01
望遠
無限遠 至近(380mm)
d5 30.36 24.71
[数値データ4]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 126.480 1.87 1.85478 24.8 81.94
2 85.129 9.35 1.49700 81.5 78.65
3 427.779 1.00 77.80
4 57.854 9.23 1.59522 67.7 69.49
5 137.663 (可変) 67.61
6* 73.563 2.00 1.55332 71.7 43.39
7 17.746 11.39 29.97
8 -85.618 2.00 1.58913 61.1 26.18
9 90.833 3.83 23.41
10 -40.095 2.00 1.58913 61.1 21.74
11 30.396 2.76 1.74950 35.3 20.14
12 -1218.765 0.60 20.47
13 4748.952 1.45 1.80518 25.4 20.85
14 -128.777 2.69 21.16
15 -20.071 2.00 1.64000 60.1 21.20
16 -25.686 (可変) 22.90
17(絞り) ∞ 0.10 24.47
18 24.860 1.76 1.85478 24.8 26.72
19 21.180 5.11 1.59522 67.7 26.00
20 243.752 1.04 25.88
21 47.089 2.98 1.49700 81.5 25.55
22 -8114.666 0.38 25.23
23 92.532 1.58 1.76802 49.2 24.72
24* 45.108 3.44 23.79
25 -50.563 1.30 1.72047 34.7 23.78
26 -75.627 (可変) 24.13
27 25.082 5.82 1.43875 94.9 24.57
28 -118.895 0.69 24.04
29 38.492 5.50 1.53775 74.7 24.39
30 -71.056 0.60 24.02
31 -118.399 1.87 1.76802 49.2 23.59
32* 89.357 1.44 23.07
33 -366.885 1.25 1.85400 40.4 23.09
34 21.456 7.80 1.55332 71.7 23.77
35* -36.369 (可変) 24.78
36 -40.925 2.00 1.53775 74.7 26.20
37 32.173 4.27 1.74950 35.3 29.83
38 137.272 30.21
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.22233e-006 A 6=-1.79337e-009 A 8= 7.50819e-012 A10=-1.12107e-014 A12= 1.47185e-017

第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.23479e-005 A 6= 1.93186e-008 A 8= 3.32588e-011 A10= 2.26724e-013 A12= 1.41153e-016

第32面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.84053e-005 A 6= 3.14491e-008 A 8=-2.27450e-010 A10= 2.44136e-012 A12=-4.40951e-015

第35面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.15654e-006 A 6=-2.89246e-008 A 8= 3.43569e-010 A10=-1.49506e-012
各種データ
ズーム比 2.35
広角 中間 望遠
焦点距離 28.84 44.14 67.90
Fナンバー 2.25 2.62 2.91
半画角(度) 36.88 26.11 17.67
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 146.94 157.60 175.00
BF 20.75 28.77 34.64

d 5 3.87 16.60 34.15
d16 11.89 4.68 0.10
d26 5.24 1.96 0.10
d35 4.10 4.50 4.92

入射瞳位置 48.58 72.24 119.94
射出瞳位置 -38.86 -34.60 -32.57
前側主点位置 63.47 85.64 119.25
後側主点位置 -8.09 -15.36 -33.26

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 1 132.36 21.45 1.80 -12.03
2 6 -19.46 30.71 6.89 -17.92
3 17 50.53 17.70 -4.61 -16.09
4 27 38.05 24.96 3.18 -15.68
5 36 -82.75 6.27 0.97 -2.72

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -311.10
2 2 211.92
3 4 160.72
4 6 -42.81
5 8 -74.50
6 10 -29.04
7 11 39.61
8 13 155.73
9 15 -166.64
10 18 -214.70
11 19 38.64
12 21 94.21
13 23 -116.28
14 25 -216.45
15 27 47.80
16 29 47.26
17 31 -66.05
18 33 -23.70
19 34 25.62
20 36 -33.18
21 37 55.11

フォーカス
広角
無限遠 至近(380mm)
d5 3.87 1.11
中間
無限遠 至近(380mm)
d5 16.60 13.10
望遠
無限遠 至近(380mm)
d5 34.15 29.08
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
LR 後群 Ln 後群LRの最も像側のレンズ群

Claims (9)

  1. 物体側より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、複数のレンズ群を含む後群を有し、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、
    前記後群に含まれる複数のレンズ群のうち、最も像側には負の屈折力のレンズ群Lnが配置されており、
    前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、広角端における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の合成焦点距離をf12、広角端における前記後群の焦点距離をfrwとするとき、
    −8.0<f1/f2<−5.5
    −1.08<f12/frw<−0.95
    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. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第2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に記載のズームレンズ。
  3. 広角端におけるバックフォーカスをskdw、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき、
    0.50<skdw/fw<0.90
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のズームレンズ。
  4. 前記レンズ群Lnの焦点距離をfnとするとき、
    0.10<f2/fn<0.30
    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. 前記レンズ群Lnは、1枚の負レンズと1枚の正レンズを有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. 望遠端における全系の焦点距離をft、望遠端における最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の長さをLtとするとき、
    0.20<ft/Lt<0.60
    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. 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、負の屈折力の第5レンズ群からな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. 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群、負の屈折力の第6レンズ群からな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。
  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た像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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