JPH0584918U - 略テレセントリックなズームレンズ - Google Patents

略テレセントリックなズームレンズ

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JPH0584918U
JPH0584918U JP3384992U JP3384992U JPH0584918U JP H0584918 U JPH0584918 U JP H0584918U JP 3384992 U JP3384992 U JP 3384992U JP 3384992 U JP3384992 U JP 3384992U JP H0584918 U JPH0584918 U JP H0584918U
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JP
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lens group
lens
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JP3384992U
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信一 永田
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 像側で主光線傾角が5°以内で、ほぼテレセ
ントリックであり、しかも物像間距離一定のもとで変倍
可能な略テレセントリックなズームレンズを提供する。 【構成】 正のパワーをもつ第1レンズ群10と、正の
パワーをもつ第2レンズ群20と、負のパワーをもつ第
3レンズ群30と、正のパワーをもつ第4レンズ群40
が原稿(物体)OR側から像側に順次配置される。これ
らのうち第1ないし第3レンズ群10,20,30が移
動自在である。また、ズームレンズが、以下の不等式 (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T < 0.2 d1H < d1L d2E > d2N d3E > d3N を満足する。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
この考案は、カラー製版カメラ,カラー複写装置等に用いられるズームレンズ 、特に等倍を含む倍率を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
カラー複写装置では、RGBの各色ごとに原稿画像を適当な光学系を介してC CDなどのセンサーに読み取る必要がある。その画像読取方法としては、原稿を 照明する光をR,G,Bに切り替えながら各照明光を用いて画像をそれぞれ読み 取る方法と、原稿を白色光で照明しながら光学系とセンサーの間に配置された色 分解プリズムによってR成分光,G成分光及びB成分光に分解し、各成分光を対 応するセンサーで読み取る方法がある。後者の方法では1回の走査で原稿画像を 読み取ることができ、スループットが良好であることから、一般的には後者の方 法がよく用いられている。
【0003】 その光学系としては、以下の理由からズームレンズが好適である。すなわち、 第1の理由として、原稿サイズが例えば35mmフィルムから4×5版の範囲に ある場合、その対角長では4倍の差があるので、光学系が4倍変倍可能であれば 、原稿サイズに応じて光学系の倍率を調整することによってセンサーの解像力を 常にいっぱいに活用できるからである。また、第2の理由としては、上記変倍に 伴って原稿とセンサーの間の光路長が変化しなければ、カラー複写装置の機構が 簡単になるばかりでなく、位置の再現性が向上するというメリットがあるからで ある。なお、物像間距離が一定であるという条件下で変倍可能な製版カメラ,複 写装置用のズームレンズとしては、例えば特開昭48−49453号公報、特開 昭55−11260号公報、特開昭60−209714号公報、特開平1−14 5617号公報などに開示されたものが従来より知られている。
【0004】 また、色分解プリズムとしては、例えば図13に示すものがある。図13は色 分解プリズム1の断面図である。同図において、貼り合わせ面2,3はダイクロ イック特性を持った面であり、面2によってブルー(B)成分光が反射され、ま た面3によってレッド(R)成分光が反射される。したがって、色分解プリズム 1の面4に白色光Lを入射すると、貼り合わせ面2でブルー成分光LB が反射さ れ、さらに面4で全反射されて色分解プリズム1から出射される。また、貼り合 わせ面2を透過した光のうちレッド成分光LR が貼り合わせ面3で反射された後 、貼り合わせ面2で全反射されて色分解プリズム1から出射される。なお、貼り 合わせ面2,3を透過してきた光はグリーン(G)成分光LG として利用される 。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】
ところで、光学系から色分解プリズム1に入射される光Lの入射角が変化する と、各貼り合わせ面2,3のダイクロイック特性が変化する。したがって、原稿 画像からの光をテレセントリックでない光学系を介して色分解プリズム1に入射 すると、像高の変化に伴って画像の色調が変化してしまう。実際に実験したとこ ろ、色分解プリズム1への入射角が5°以上変化すると、色調に変化が見られた 。つまり、色調変化を防止するには、光学系からの出射光の主光線傾角を5°以 内に抑える必要がある。
【0006】 しかしながら、従来の物像間距離一定のもとで変倍可能な製版あるいは複写用 のズームレンズはテレセントリックでない、すなわちその主光線傾角が5°以上 であるという問題点があった。
【0007】 この考案は、上記課題を解消するためになされたもので、像側での主光線傾角 が5°以内で、ほぼテレセントリックであり、しかも物像間距離一定のもとで変 倍可能な略テレセントリックなズームレンズを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この考案は、複数のレンズと絞りとで構成され、正のパワーをもつ第1レンズ 群と、正のパワーをもつ第2レンズ群と、負のパワーをもつ第3レンズ群と、正 のパワーをもつ第4レンズ群とを物体側から像側に順次配置してなり、前記第1 ないし第3レンズ群を移動させることによって全系の焦点距離を変化させうるズ ームレンズであって、上記目的を達成するに、以下の不等式
【0009】
【数1】
【0010】
【数2】
【0011】
【数3】
【0012】
【数4】
【0013】 ただし、f1 は第1レンズ群の焦点距離、 f2 は第2レンズ群の焦点距離、 Tは物体と像面の距離、 d1Hは最大倍率の時の物体と第1レンズ群の距離、 d1Lは最小倍率の時の物体と第1レンズ群の距離、 d2Eは変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第1レンズ群と第2レ ンズ群の距離、 d2Nは変倍域の中で最も等倍から離れた時の第1レンズ群と第2レ ンズ群の距離、 d3Eは変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第3レンズ群と第4レ ンズ群の距離、 d3Nは変倍域の中で最も等倍から離れた時の第3レンズ群と第4レ ンズ群の距離、 を満たしている。
【0014】
【作用】
この考案によれば、主たる結像機能を第1及び第2レンズ群が担う一方、残り のレンズ群、つまり第3及び第4レンズ群が主としてフィールドレンズの機能を 担当する。数1はそのための条件式である。すなわち、焦点距離fの薄肉レンズ を用いて倍率mで結像すると、物体から像面までの距離Tは T=(2+m+1/m)f で表されることはよく知られている。したがって、仮に第1及び第2レンズ群の みで物体(例えば、原稿画像)を像面に結像させようとすれば、第1及び第2レ ンズ群の合成焦点距離を等倍時で距離Tの4分の1に設定すればよい。実際には 、第1及び第2レンズ群は一定距離だけ離れているため、この値は若干小さくす る。
【0015】 第1及び第2レンズ群の合成焦点距離は (f1 *f2 )/(f1 +f2 ) で表されるから、物体と像面の距離Tで規格化した値は (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T < 0.2 に設定するのが好適である。
【0016】 ところで、高倍から低倍に変倍するにともなって、全系の主点を物体側から 像側に移動させる必要がある。この考案にかかるズームレンズのパワーは主に第 1及び第2レンズ群によって決定されることから、両者(第1及び第2レンズ群 )を変倍に従って移動させればよい。すなわち、d1Hを最大倍率の時の物体と第 1レンズ群の距離とし、またd1Lを最小倍率の時の物体と第1レンズ群の距離、 とすると、ズームレンズが不等式 d1H < d1L 、つまり数2を満足するとよい。
【0017】 また、変倍にともなって物像間距離を一定に保つには、等倍に近づくに従って 全系の焦点距離を長くする必要がある。そのためには、主たる正のパワーを持つ 第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を大きくすればよい。すなわち、d2Eを変倍 域の中で最も等倍に近づいた時の第1レンズ群と第2レンズ群の距離とし、また d2Nを変倍域の中で最も等倍から離れた時の第1レンズ群と第2レンズ群の距離 とすると、ズームレンズが不等式 d2E > d2N 、つまり数3を満足するとよい。
【0018】 一方、変倍してもテレセントリック性を保つには、第3レンズ群と第4レンズ 群の合成前側焦点が、常に第1レンズ群から第2レンズ群までの射出瞳に一致す る必要がある。第1レンズ群に設けられた絞りは、等倍側から高倍側に変倍する にしたがって像面から遠ざかるが、第1及び第2レンズ群の間隔は数3に従って 狭くなるから、第1レンズ群から第2レンズ群までの射出瞳はむしろ像面に近づ く。また、等倍側から低倍側に変倍するときは、第1レンズ群に設けられた絞り が像面に近づくだけでなく、第1及び第2レンズ群の間隔も小さくなるから、第 1レンズ群から第2レンズ群までの射出瞳は急速に像面に近づく。
【0019】 結局、第1及び第2レンズ群の射出瞳は等倍近辺で最も像面から遠いから、第 3レンズ群と第4レンズ群の合成前側焦点もその時一番像面から遠くなるように すれば、変倍してもテレセントリック性を保つことができる。この考案にかかる ズームレンズでは、第3レンズ群が負のパワーを持つことから、第4レンズ群か ら第3レンズ群を離せば、第3レンズ群と第4レンズ群の合成前側焦点も像面か ら離れる。すなわち、d3Eを変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第3レンズ群 と第4レンズ群の距離とし、またd3Nを変倍域の中で最も等倍から離れた時の第 3レンズ群と第4レンズ群の距離とした時、ズームレンズが次の不等式 d3E > d3N 、つまり数4を満足すればよい。
【0020】
【実施例】
A.第1実施例 図1ないし図3は、この考案にかかるズームレンズの第1実施例を示す図であ り、それぞれ結像倍率が2倍,1倍及び0.5倍のときのレンズ配置を示してい る。なお、第1実施例は、e線(546.1nm)を主波長にし、他にC線(6 56.3nm),g線(435.8nm)を考慮して以下のように構成されてい る。
【0021】 このズームレンズでは、これらの図に示すように、第1ないし第4レンズ群1 0,20,30,40が原稿面(物体)OR側から像面IS側にこの順序で配置 されている。これらレンズ群のうち第1ないし第3レンズ群10,20,30は レンズ駆動機構(図示省略)によって光軸方向に往復移動自在に構成される一方 、第4レンズ群40は固定されている。このため、第1ないし第3レンズ群10 ,20,30を光軸方向に移動させて物像間距離一定のもとで原稿ガラス50と 第1レンズ群10の間隔、第1レンズ群10と第2レンズ群20の間隔、第2レ ンズ群20と第3レンズ群30の間隔及び第3レンズ群30と第4レンズ群40 の間隔を変化させることができ、これによってズームレンズの倍率を2倍から0 .5倍まで変化させることができる。なお、これらの図において、50は原稿ガ ラスである。また、ズームレンズと像面ISとの間に図13の色分解プリズム1 が配置されており、ズームレンズを透過した光がRGBの3色に分解され、所定 の位置に結像される。この実施例では、図示の便宜のために、図13の色分解プ リズム1についてはその形状を変形して図示し、さらに各成分光LB ,LR ,L G の像面を1つの像面ISで示している。
【0022】 第1レンズ群10はレンズ11〜15,17〜19と絞り16で構成されてお り、絞り16に対し原稿OR側にレンズ11〜15が、また像面IS側にレンズ 17〜19がそれぞれ配置されている。第2レンズ群20はダブレットレンズ2 1,22からなっている。また、第3レンズ群30は単レンズ31で構成されて いる。さらに、第4レンズ群40は2群3枚のレンズ41〜43で構成されてい る。
【0023】 表1及び表2は、この第1実施例にかかるズームレンズのレンズデータ等を示 す表である。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】 これらの表(および後で説明する表4ないし表5)において、各符号は以下のよ うに定義される。すなわち、 ri ・・・原稿(物体)OR側から数えてi番目のレンズ面等の曲率半径、 d1 ・・・原稿ガラス50の厚み、 d2 ・・・原稿ガラス50とズームレンズとの距離、 di (i=3-8,10-22 )・・・原稿(物体)OR側から数えてi番目のレンズ面 と(i+1)番目のレンズ面との光軸上のレンズ面間距離、 d9 ・・・レンズ15と絞り16との距離、 d23・・・ズームレンズと色分解プリズム1との距離、 d24・・・色分解プリズム1における光路長、 d25・・・色分解プリズム1と像面ISとの距離、 nd ・・・それぞれ原稿ガラス50,レンズ11〜15,17〜19,21, 22,31,41〜43のd線に対する屈折率、 νd ・・・それぞれ原稿ガラス50,レンズ11〜15,17〜19,21, 22,31,41〜43のd線に対するアッベ数、 β・・・・ズームレンズの倍率、 を示すものである。なお、絞りの欄に記載されている間隔dは絞り16とレンズ 17との距離を示している。
【0027】 また、表1及び表2には示していないが、原稿(物体)ORから原稿ガラス5 0までの距離は10であり、また原稿ORから像面ISまでの距離T,実効Fナ ンバーF及び最大像高yはそれぞれ T=562.5 (変倍に対して一定) F=13 (変倍に対して一定) y=35 (変倍に対して一定) である。また、バックフォーカスは20(一定)である。
【0028】 さらに、この実施例では高倍から低倍に変倍するにつれて第1レンズ群10は 原稿(物体)OR側から像側に187だけ移動する。第2レンズ群20と第1レ ンズ群10の距離は、等倍の時29.382であり、2倍あるいは0.5倍の時 それより近づく。第3レンズ群30が第4レンズ群40と最も離れるのは倍率が 1.3倍の時で、それより低倍あるいは高倍の時は第4レンズ群40側に移動す る。このように、第3レンズ群30と第4レンズ群40の間隔が最大になるのは 必ずしもちょうど等倍の時とは限らない。
【0029】 ここで、f1 を第1レンズ群10の焦点距離、f2 を第2レンズ群20の焦点 距離、d1Hを最大倍率(2倍)の時の原稿ORと第1レンズ群10の距離、d1L を最小倍率(0.5倍)の時の原稿ORと第1レンズ群10の距離、d2Eを変倍 域の中で最も等倍に近づいた時の第1レンズ群10と第2レンズ群20の距離、 d2Nを変倍域の中で最も等倍から離れた時の第1レンズ群10と第2レンズ群2 0の距離、d3Eを変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第3レンズ群30と第4 レンズ群40の距離、d3Nは変倍域の中で最も等倍から離れた時の第3レンズ群 30と第4レンズ群40の距離としたとき、上記のズームレンズでは、 f1 /T = 0.28 f2 /T = 0.27 (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T = 0.14 d1H = 141.922 d1L = 328.922 d2E = 29.382 d2N = 3.031 d3E = 65.655 d3N = 0.475 が成立する。そのため、このズームレンズが数1ないし数3を満足していること は明らかである。
【0030】 図4ないし図6は、それぞれ倍率が2倍,1倍,0.5倍であるときのズーム レンズの諸収差を示す図である。各図において、符号e,C,gは、それぞれe 線,C線,g線の結果を示している。また、実線Sはサジタル像面を、破線Mは メリジオナル像面を示している。
【0031】 この実施例によれば、像側でほぼテレセントリックになり、最大像高での主光 線傾角は4.8°以内である。そのため、色調変化を有効に防止することができ る。
【0032】 また、画像の取り込みに際しては像側の照度が一定であることが好ましく、第 1実施例においては、表2に示すように変倍にともなって絞り径を変化させ、像 側の実効Fナンバーを一定にしている。このように像側のFナンバーが一定であ れば、変倍に伴って像側の照度が変化しないので、原稿ORの照度や画像入力用 のセンサーの感度を変化させる必要がなく、好都合である。
【0033】 また、図4〜図6からわかるように、縦収差は0.3程度、倍率色収差は0. 004程度、ディストーションは0.5%程度である。特に、この実施例は第7 、第11、第22面に異常分散ガラスを使用しており、きわめて色収差が少ない という特徴を有している。
【0034】 さらに、コントラストを調べると、表3のようになる。
【0035】
【表3】
【0036】 この表3は、空間周波数が50本/mmのMTF(=Modulation Transfer Fun ction )を一覧表にしたものである。この実施例によれば、レッド(R)で20 %、グリーン(G)で40%、ブルー(B)で30%のコントラストが確保でき る。
【0037】 B.第2実施例 図7ないし図9は、この考案にかかるズームレンズの第2実施例を示す図であ り、それぞれ結像倍率が2倍,1倍及び0.5倍のときのレンズ配置を示してい る。なお、第2実施例は、d線(587.6nm)を主波長にし、他にC線(6 56.3nm),g線(435.8nm)を考慮して以下のように構成されてい る。
【0038】 第2実施例が第1実施例と相違する点は、第3レンズ群30の構成である。す なわち、第1実施例では第3レンズ群30が1枚の単レンズ31によって構成さ れているのに対し、第2実施例ではダブレット単レンズ32,33で構成されて いる。なお、その他の構成は両者とも同一であるため、第2実施例では第1実施 例と同一あるいは相当符号を付してその説明を省略する。
【0039】 表4および表5は、この第2実施例にかかるズームレンズのレンズデータ等を 示す表である。
【0040】
【表4】
【0041】
【表5】
【0042】 なお、表4及び表5には示していないが、原稿(物体)ORから原稿ガラス5 0までの距離は第1実施例と同様に10であり、また原稿ORから像面ISまで の距離T,実効FナンバーF及び最大像高yはそれぞれ T=562.5 (変倍に対して一定) F=13 (変倍に対して一定) y=35 (変倍に対して一定) である。また、バックフォーカスは第1実施例と同様に20(一定)である。
【0043】 また、この実施例では高倍から低倍に変倍するにつれて第1レンズ群10は原 稿(物体)OR側から像側に187.006だけ移動する。第2レンズ群20と 第1レンズ群10の距離は、等倍の時28.866であり、2倍あるいは0.5 倍の時それより近づく。第3レンズ群30が第4レンズ群40と最も離れるのは 倍率が1.4倍の時で、それより低倍あるいは高倍の時は第4レンズ群40側に 移動する。このように、第3レンズ群30と第4レンズ群40の間隔が最大にな るのは必ずしもちょうど等倍の時とは限らない。
【0044】 したがって、上記のズームレンズでは、 f1 /T = 0.28 f2 /T = 0.27 (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T = 0.14 d1H = 139.77 d1L = 326.776 d2E = 28.866 d2N = 2.454 d3E = 65.79 d3N = 4.356 が成立する。そのため、このズームレンズが数1ないし数3を満足していること は明らかである。
【0045】 図10ないし図12は、それぞれ倍率が2倍,1倍,0.5倍であるときのズ ームレンズの諸収差を示す図である。各図において、符号d,C,gは、それぞ れd線,C線,g線の結果を示している。また、実線Sはサジタル像面を、破線 Mはメリジオナル像面を示している。
【0046】 この実施例によれば、像側でほぼテレセントリックになり、最大像高での主光 線傾角は4.5°以内である。そのため、色調変化を有効に防止することができ る。
【0047】 また、図10〜図12からわかるように、縦収差は0.3程度、倍率色収差は 0.005程度、ディストーションは0.5%程度である。特に、この実施例は 第7、第11、第23面に異常分散ガラスを使用しており、きわめて色収差が少 ないという特徴を有している。
【0048】 さらに、コントラストを調べると、表6のようになる。
【0049】
【表6】
【0050】 この表6は、空間周波数が50本/mmのMTF(=Modulation Transfer Fun ction )を一覧表にしたものである。この実施例によれば、レッド(R)で20 %、グリーン(G)で30%、ブルー(B)で30%のコントラストが確保でき る。
【0051】
【考案の効果】
以上のように、この考案によれば、複数のレンズと絞りとで構成され、正のパ ワーをもつ第1レンズ群と、正のパワーをもつ第2レンズ群と、負のパワーをも つ第3レンズ群と、正のパワーをもつ第4レンズ群とを物体側から像側に順次配 置してなり、前記第1ないし第3レンズ群を移動させることによって全系の焦点 距離を変化させうるように構成するとともに、以下の不等式 (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T < 0.2 d1H < d1L d2E > d2N d3E > d3N を満足するようにしている。そのため、像側で主光線傾角が5°以内で、ほぼテ レセントリックであり、しかも物像間距離一定のもとで結像倍率を変化させるこ とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案にかかるズームレンズの第1実施例を
示す図である。
【図2】この考案にかかるズームレンズの第1実施例を
示す図である。
【図3】この考案にかかるズームレンズの第1実施例を
示す図である。
【図4】倍率が2倍であるときのズームレンズの諸収差
を示す図である。
【図5】倍率が1倍であるときのズームレンズの諸収差
を示す図である。
【図6】倍率が0.5倍であるときのズームレンズの諸
収差を示す図である。
【図7】この考案にかかるズームレンズの第2実施例を
示す図である。
【図8】この考案にかかるズームレンズの第2実施例を
示す図である。
【図9】この考案にかかるズームレンズの第2実施例を
示す図である。
【図10】倍率が2倍であるときのズームレンズの諸収
差を示す図である。
【図11】倍率が1倍であるときのズームレンズの諸収
差を示す図である。
【図12】倍率が0.5倍であるときのズームレンズの
諸収差を示す図である。
【図13】色分解プリズムの一例を示す図である。
【符号の説明】
10 第1レンズ群 20 第2レンズ群 30 第3レンズ群 40 第4レンズ群 IS 像面 OS 原稿(物体)

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレンズと絞りとで構成されて正の
    パワーをもつ第1レンズ群と、正のパワーをもつ第2レ
    ンズ群と、負のパワーをもつ第3レンズ群と、正のパワ
    ーをもつ第4レンズ群とを物体側から像側に順次配置し
    てなり、前記第1ないし第3レンズ群を移動させること
    によって倍率を変化させうるズームレンズであって、 以下の不等式 (f1 *f2 )/(f1 +f2 )T < 0.2 d1H < d1L d2E > d2N d3E > d3N ただし、f1 は第1レンズ群の焦点距離、 f2 は第2レンズ群の焦点距離、 Tは物体と像面の距離、 d1Hは最大倍率の時の物体と第1レンズ群の距離、 d1Lは最小倍率の時の物体と第1レンズ群の距離、 d2Eは変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第1レンズ
    群と第2レンズ群の距離、 d2Nは変倍域の中で最も等倍から離れた時の第1レンズ
    群と第2レンズ群の距離、 d3Eは変倍域の中で最も等倍に近づいた時の第3レンズ
    群と第4レンズ群の距離、 d3Nは変倍域の中で最も等倍から離れた時の第3レンズ
    群と第4レンズ群の距離、 を満たすことを特徴とする略テレセントリックなズーム
    レンズ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015087619A1 (ja) * 2013-12-11 2015-06-18 オリンパス株式会社 変倍光学系及びそれを備えた撮像装置、撮像システム

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