JP2008216517A - ズームレンズ - Google Patents

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JP2008216517A JP2007052233A JP2007052233A JP2008216517A JP 2008216517 A JP2008216517 A JP 2008216517A JP 2007052233 A JP2007052233 A JP 2007052233A JP 2007052233 A JP2007052233 A JP 2007052233A JP 2008216517 A JP2008216517 A JP 2008216517A
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Kazuya Murakami
和弥 村上
Tatsu Ota
龍 大田
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1435Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative
    • G02B15/143507Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative arranged -++

Abstract

【課題】ズームレンズの薄型化、小型化、低コスト化等を図る。
【解決手段】物体側から順に、負,正,正の第1レンズ群I,第2レンズ群II,第3レンズ群IIIを備え、各々のレンズ群の間隔を変化させて変倍を行い、第1レンズ群は、物体側に凹面を向けた樹脂製の負の第1レンズ1及び正の第2レンズ2、第2レンズ群は、開口絞りSD、一方の面が非球面で正の第3レンズ3、両凸形状で正の第4レンズ4、及び像面側に凹面を向け第4レンズに接合された負の第5レンズ5、第3レンズ群は両凸形状で樹脂製の正の第6レンズ6からなり、5.0<Tt/fw<6.0、1.5<fG2/fw<2、0.5<|f1/f6|<0.7、Tt:望遠端でのレンズ系全長、fw:広角端での焦点距離、fG2,f1,f6は第2レンズ群,第1レンズ,第6レンズの焦点距離を満足する。これにより、小型化、薄型化、低コスト化できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、CCDやCMOS等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に適したズームレンズに関する。
近年、デジタルカメラ市場においては、小型化、薄型化、高画素化は勿論のこと、低コスト化が強く要求されている。特に、ズーム比が3倍程度の標準タイプのデジタルカメラにおいてはコストを最重視する動きが高まっている。
そのため、レンズの材料としては、ガラス材料に替えて樹脂材料(プラスチック材料)を使用する必要性がある。しかしながら、樹脂材料により形成したレンズ(プラスチックレンズ)は、温度変化に応じて屈折率が変化するため、低温及び高温において、ピントが大きくずれ、又、解像度が大幅に悪くなる傾向があった。
プラスチックレンズを採用した従来のズームレンズとしては、負の屈折力をもつ第1レンズ群、正の屈折力をもつ第2レンズ群、正の屈折力をもつ第3レンズ群を備え、第1レンズ群が、負の屈折力をもつ第1レンズと正の屈折力をもつ第2レンズからなり、第2レンズ群が、正の屈折力をもつ第3レンズ、正の屈折力をもつ第4レンズ、及び第4レンズに接合された負の屈折力をもつ第5レンズからなり、第3レンズ群が、正の屈折力をもつ第6レンズからなるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このズームレンズにおいては、樹脂材料を用いたプラスチックレンズは第6レンズのみであるため、低コスト化の点では十分ではない。
また、他のズームレンズとしては、負の屈折力をもつ第1レンズ群、正の屈折力をもつ第2レンズ群、正の屈折力をもつ第3レンズ群を備え、第1レンズ群が、負の屈折力をもつ第1レンズと正の屈折力をもつ第2レンズからなり、第2レンズ群が、正の屈折力をもつ第3レンズ、正の屈折力をもつ第4レンズ、及び第4レンズに接合された負の屈折力をもつ第5レンズからなり、第3レンズ群が、正の屈折力をもつ第6レンズからなるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、このズームレンズにおいては、全てのレンズがガラス材料を用いたガラスレンズにより形成されており、又、第1レンズ及び第6レンズのパワーのバランスが悪く、例えばそれらのレンズを樹脂材料により形成したプラスチックレンズに置き換えると、低温及び高温でピントが大きくずれる傾向にある(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−274662号公報 特開2006−194975号公報
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、適材適所に樹脂材料を用いたプラスチックレンズを使用し、又、パワー配置を適切に設定することにより、ズーム比が3倍程度の標準タイプのものに劣らない、小型化、薄型化、高画素化を図りつつ、低コスト化を図ることができ、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを提供することにある。
本発明のズームレンズは、物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第1レンズ群と、正の屈折力をもつ第2レンズ群と、正の屈折力をもつ第3レンズ群とを備え、各々のレンズ群の間隔を変化させて広角端から望遠端へ変倍を行うズームレンズであって、第1レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凹面を向け樹脂材料により形成された負の屈折力をもつ第1レンズと、正の屈折力をもつ第2レンズとからなり、第2レンズ群は、物体側から順に配列された、所定の口径をなす開口絞りと、少なくとも一方の面が非球面で正の屈折力をもつ第3レンズと、両凸形状で正の屈折力をもつ第4レンズと、像面側に凹面を向け前記第4レンズに接合された負の屈折力をもつ第5レンズとからなり、第3レンズ群は、両凸形状で樹脂材料により形成された正の屈折力をもつ第6レンズからなり、下記条件式(1),(2),(3)
(1)5.0<Tt/fw<6.0
(2)1.5<fG2/fw<2
(3)0.5<|f1/f6|<0.7
但し、Tt:望遠端におけるレンズ系全長(第1レンズの前面から像面までの光軸上における距離、空気換算距離)、fw:広角端における焦点距離、fG2:第2レンズ群の焦点距離、f1:第1レンズの焦点距離、f6:第6レンズの焦点距離、
を満足する、ことを特徴としている。
この構成によれば、樹脂材料により形成されたプラスチックレンズを採用しても、通常のガラスレンズを用いたズーム比3倍程度のズームレンズに劣らない小型化、薄型化、高画素化を達成しつつ、低コストのズームレンズを提供することができる。
特に、条件式(1),(2),(3)を満たすことにより、第1レンズ及び第6レンズのパワーのバランスを適切(良好)に設定でき、それ故に、第1レンズ及び第6レンズを樹脂材料により形成したプラスチックレンズとしても、低温及び高温でのピントのずれを防止でき、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。
上記構成において、第1レンズ群と第2レンズ群の広角端における間隔をDw1−2、第2レンズ群と第3レンズ群の広角端における間隔をDw2−3、第1レンズ群と第2レンズ群の望遠端における間隔をDt1−2、第2レンズ群と第3レンズ群の望遠端における間隔をDt2−3とするとき、下記条件式(4),(5)
(4)3.0<Dw1−2/Dw2−3<7.0
(5)Dt1−2/Dt2−3<0.2
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(4)を満たすことにより、第2レンズ群の移動量を十分確保することができ、それ故に3倍程度のズーム比を確保することができる。また、条件式(5)を満たすことにより、3倍程度のズーム比を確保しつつも、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成することができる。
上記構成において、第1レンズ群の焦点距離をfG1、第2レンズ群の焦点距離をfG2とするとき、下記条件式(6)
(6)1.3<|fG1/fG2|<1.8
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(6)を満たすことにより、第2レンズ群のパワーを適切に設定でき、第2レンズ群の移動量を適切な値に設定することができる。これにより、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。
上記構成において、広角端における焦点距離をfw、望遠端における焦点距離をft、第1レンズ群の焦点距離をfG1、第2レンズ群の焦点距離をfG2、第3レンズ群の焦点距離をfG3とするとき、下記条件式(7),(8),(9)
(7)2.0<|fG1/fw|<4.0
(8)0.7<|fG1/ft|<1.5
(9)0.5<fG2/fG3<1.2
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、条件式(7),(8)を満たすことにより、第1レンズ群のパワーを適切に設定でき、第1レンズ群の移動量を適切な値に設定することができる。これにより、レンズを移動させるカム筒の径が大きくなるのを防止でき、沈胴時における小型化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。また、条件式(9)を満たすことにより、第2レンズ群に対する第3レンズ群のパワーを適切に設定でき、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成でき、又、諸収差特に非点収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2とするとき、下記条件式(10)、
(10)0.25<|f1/f2|<0.5
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第2レンズに対する第1レンズの焦点距離の条件式(10)を満たすことにより、諸収差特に広角端の非点収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第1レンズ、第3レンズ、及び第6レンズは、少なくとも一方の面が非球面である、構成を採用することができる。
この構成によれば、第1レンズの少なくとも一方の面を非球面にすることにより、広角端でのコマ収差及び非点収差を良好に補正することができ、第3レンズの少なくとも一方の面を非球面とすることにより、広角端から望遠端までの球面収差を良好に補正することができ、第6レンズの少なくとも一方の面を非球面にすることにより、広角端から望遠端までの非点収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第3レンズのアッベ数をν3とするとき、下記条件式(11)
(11)ν3>60
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第3レンズのアッベ数に関する条件式(11)を満たすことにより、広角端から望遠端での色収差、特に軸上色収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第4レンズのアッベ数をν4、第5レンズのアッベ数をν5とするとき、下記条件式(12)
(12)8.0<ν4−ν5<25.0
を満足する、構成を採用することができる。
この構成によれば、第4レンズ及び第5レンズのアッベ数に関する条件式(12)を満たすことにより、色収差、特に広角端及び望遠端での倍率色収差を良好に補正することができる。
上記構成をなすズームレンズによれば、樹脂材料を用いたプラスチックレンズを第1レンズ及び第6レンズに適用し、パワー配置を適切に設定したことによって、ズーム比が3倍程度の標準タイプのものに劣らない、小型化、薄型化、高画素化を達成しつつ、低コスト化を達成でき、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1及び図2は、本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すものであり、図1はレンズ系の構成図、図2は広角端位置,中間位置,及び望遠端位置でのそれぞれの状態図である。
このズームレンズは、図1に示すように、光軸L上において物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第1レンズ群(I)、正の屈折力をもつ第2レンズ群(II)、正の屈折力をもつ第3レンズ群(III)が配列されている。そして、第3レンズ群(III)の後方に、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタ7,8が配置され、その後方にCCD等の撮像素子の結像面Pが配置されている。
このズームレンズにおいては、図2(a)の広角端位置、図2(b)の中間位置、図2(c)の望遠端位置で示すように、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(I)は固定で、第2レンズ群(II)が像面側から物体側に単調に移動し、第3レンズ群(III)が物体側から像面側に単調に移動するようになっている。
第1レンズ群(I)は、図1に示すように、物体側から順に配列された、物体側に凹面を向け樹脂材料(プラスチック)により形成された負の屈折力をもつ第1レンズ1、正の屈折力をもつ第2レンズ2により形成されている。
第2レンズ群(II)は、図1に示すように、物体側から順に配列された、所定の口径をなす開口絞りSD、少なくとも一方の面が非球面で正の屈折力をもつ第3レンズ3、両凸形状で正の屈折力をもつ第4レンズ4、像面側に凹面を向け第4レンズ4に接合された負の屈折力をもつ第5レンズ5により形成されている。
第3レンズ群(III)は、図1に示すように、両凸形状で樹脂材料(プラスチック)により形成された正の屈折力をもつ第6レンズ6により形成されている。
すなわち、このズームレンズは、3つのレンズ群と、レンズ群全体を形成する6枚のレンズからなる3群6枚構成をなし、3つのレンズ群(I),(II),(III)の相互の間隔を変化させて広角端から望遠端への変倍を行うようになっている。
ここで、第1レンズ1、第2レンズ2、開口絞りSD、第3レンズ3〜第6レンズ6、ガラスフィルタ7,8、及び像面Pが光軸L上において物体側から順に配列されたレンズ系において、図1に示すように、それぞれの面をSi(i=1〜16)、それぞれの面Siの極率半径をRi(i=1〜16)、d線に対する屈折率をNi(i=1〜6)及びアッベ数をνi(i=1〜6)、第1レンズ1〜像面Pまでのそれぞれの光軸L上における間隔(厚さ、空気間隔)をDi(i=1〜16)で表す。
また、第1レンズ1の物体側の面S1〜像面Pmをレンズ系とし、このレンズ系の広角端,中間,望遠端における焦点距離をfw,fm,ft、第1レンズ群(I)の焦点距離をfG1、第2レンズ群(II)の焦点距離をfG2、第3レンズ群(III)の焦点距離をfG3、第1レンズ1の焦点距離をf1、第2レンズ2の焦点距離をf2、第6レンズ6の焦点距離をf6(=fG3)、広角端,中間,望遠端におけるそれぞれのレンズ系全長をTw,Tm,Tt、第1レンズ群(I)と第2レンズ群(II)の広角端,望遠端における間隔をDw1−2(=広角端でのD4の値),Dt1−2(=望遠端でのD4の値)、第2レンズ群(II)と第3レンズ群(III)の広角端,望遠端における間隔をDw2−3(=広角端におけるD10の値),Dt2−3(=望遠端におけるD10の値)で表す。
<第1レンズ群(I)>
第1レンズ1は、樹脂材料により形成されたプラスチックレンズであり、図1に示すように、物体側に凹面S1及び像面側に凹面S2を向けた負の屈折力をもつ両凹形状のレンズである。ここで、面S1,S2は、好ましくは少なくとも一方の面が非球面に形成されている。
ここで、第1レンズ1は、少なくとも物体側の面S1が凹面をなすように形成された負の屈折力をもつレンズであればよい。このように、第1レンズ1の少なくとも一方の面を非球面にすることにより、広角端でのコマ収差及び非点収差を良好に補正することができる。
第2レンズ2は、ガラス材料により形成されたガラスレンズであり、図1に示すように、物体側に凸面S3及び像面側に凹面S4を向けた正の屈折力をもつメニスカス形状のレンズである。ここで、面S3,S4は、共に球面に形成されている。尚、第2レンズ2は、少なくとも正の屈折力をもつように形成されていればよい。
<第2レンズ群(II)>
開口絞りSDは、図1に示すように、第2レンズ群(II)内の最も物体側に配置されており、レンズ系の光量を調整すると共に、光路を所望の経路に設定して、全体として諸収差の補正等にも寄与している。
第3レンズ3は、ガラス材料により形成されたガラスレンズであり、図1に示すように、物体側に凸面S6及び像面側に凸面S7を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。
ここで、面S6,S7は、少なくとも一方の面が非球面に形成されている。このように、第3レンズ3の少なくとも一方の面を非球面とすることにより、広角端から望遠端までの球面収差を良好に補正することができる。
第4レンズ4は、ガラス材料により形成されたガラスレンズであり、図1に示すように、物体側に凸面S8及び像面側に凸面S9を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。ここで、面S8,S9は、共に球面に形成されている。
第5レンズ5は、ガラス材料により形成されたガラスレンズであり、図1に示すように、物体側に凹面S9及び像面側に凹面S10を向けた負の屈折力をもつ両凹形状のレンズである。そして、第5レンズ5は、物体側の面S9が第4レンズ4の像面側の面S9に接合されている。ここで、面S9,S10は、共に球面に形成されている。
尚、第5レンズ5は、少なくとも像面側の面S10が凹面をなすように形成された負の屈折力をもつレンズであればよい。
<第3レンズ群(III)>
第6レンズ6は、樹脂材料により形成されたプラスチックレンズであり、図1に示すように、物体側に凸面S11及び像面側に凸S12を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。
ここで、面S11,S12は、好ましくは少なくとも一方の面が非球面に形成されている。このように、第6レンズ6の少なくとも一方の面を非球面にすることにより、広角端から望遠端までの非点収差を良好に補正することができる。
また、上記構成において、望遠端におけるレンズ系全長(第1レンズ1の前面S1から像面Pまでの光軸L上における距離、空気換算距離)Tt、広角端におけるレンズ系の焦点距離fw、第2レンズ群(II)の焦点距離fG2、第1レンズ1の焦点距離f1、第6レンズ6の焦点距離f6が、下記条件式(1),(2),(3)
(1)5.0<Tt/fw<6.0
(2)1.5<fG2/fw<2
(3)0.5<|f1/f6|<0.7
を満足するように形成されている。
これによれば、条件式(1),(2),(3)を満たすことにより、第1レンズ1及び第6レンズ6のパワーのバランスを適切(良好)に設定でき、それ故に、第1レンズ1及び第6レンズ6を樹脂材料により形成したプラスチックレンズとしても、低温及び高温でのピントのずれを防止でき、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。すなわち、樹脂材料により形成されたプラスチックレンズ(第1レンズ1、第6レンズ6)を採用しても、通常のガラスレンズを用いたズーム比3倍程度のズームレンズに劣らない、小型化、薄型化、高画素化を達成しつつ、低コストのズームレンズを提供することができる。
また、上記構成において、第1レンズ群(I)と第2レンズ群(II)の広角端における間隔Dw1−2、第2レンズ群(II)と第3レンズ群(III)の広角端における間隔Dw2−3、第1レンズ群(I)と第2レンズ群(II)の望遠端における間隔Dt1−2、第2レンズ群(II)と第3レンズ(III)の望遠端における間隔Dt2−3が、好ましくは下記条件式(4),(5)
(4)3.0<Dw1−2/Dw2−3<7.0
(5)Dt1−2/Dt2−3<0.2
を満足するように形成される。
Dw1−2/Dw2−3の値が条件式(4)の範囲から逸脱すると、第2レンズ群(II9の移動量が確保できなくなり、3倍のズーム比を稼ぐことが困難になり、又、Dt1−2/Dt2−3の値が条件式(5)から逸脱すると、3倍程度のズーム比を稼いだ場合にレンズ系全長が長くなり、沈胴時の薄型化を達成することが困難になる。
すなわち、条件式(4)を満たすことにより、第2レンズ群(II)の移動量を十分確保することができ、それ故に3倍程度のズーム比を確保することができる。また、条件式(5)を満たすことにより、3倍程度のズーム比を確保しつつも、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成することができる。
また、上記構成において、第1レンズ群(I)の焦点距離fG1、第2レンズ群(II)の焦点距離fG2が、好ましくは下記条件式(6)
(6)1.3<|fG1/fG2|<1.8
を満足するように形成される。
条件式(6)は、第1レンズ群(I)に対する第2レンズ群(II)の焦点距離を規定するものである。|fG1/fG2|の値が条件式(6)の下限を下回ると、第2レンズ群(II)のパワーが弱くなるため第2レンズ群(II)の移動量が増え、レンズ系全長が長くなり、沈胴時の薄型化を達成することが困難になり、一方、|fG1/fG2|の値が条件式(6)の上限を超えると、第2レンズ群(II)のパワーが強くなり過ぎ、移動料としては有利になるが収差の補正が困難になる。
すなわち、条件式(6)を満たすことにより、第2レンズ群(II)のパワーを適切に設定でき、第2レンズ群(II)の移動量を適切な値に設定することができる。これにより、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。
また、上記構成において、広角端におけるレンズ系の焦点距離fw、望遠端におけるレンズ系の焦点距離ft、第1レンズ群(I)の焦点距離fG1、第2レンズ群(II)の焦点距離fG2、第3レンズ群(III)の焦点距離fG3が、好ましくは下記条件式(7),(8),(9)
(7)2.0<|fG1/fw|<4.0
(8)0.7<|fG1/ft|<1.5
(9)0.5<fG2/fG3<1.2
を満足するように形成される。
条件式(7),(8),(9)は、第1レンズ群(I)の焦点距離と、第2レンズ群(II)に対する第3レンズ群(III)の焦点距離を規定するものである。|fG1/fw|の値及び|fG1/ft|の値が条件式(7),(8)の下限を下回ると、第1レンズ群(I)のパワーが強くなり過ぎ、第1レンズ群(I)の移動量としては有利になるが、収差の補正が困難になり、一方、|fG1/fw|の値及び|fG1/ft|の値が条件式(7),(8)の上限を超えると、第1レンズ群(I)のパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ群(I)の移動量が増えるため、レンズを駆動するカム筒等の径が大きくなり沈胴時の小型化を達成することができない。
fG2/fG3の値が条件式(9)の下限を下回ると、第2レンズ群(II)に対する第3レンズ群(III)のパワーが弱くなり、第3レンズ群(III)の移動量が増えてレンズ系全長が長くなり、沈胴時の薄型化が困難になり、一方、fG2/fG3の値が条件式(9)の上限を超えると、第2レンズ群(II)に対する第3レンズ群(III)のパワーが強くなり過ぎ、レンズ系全長としては有利になるが、収差の補正、特に非点収差の補正が困難になる。
すなわち、条件式(7),(8)を満たすことにより、第1レンズ群(I)のパワーを適切に設定でき、第1レンズ群(I)の移動量を適切な値に設定することができる。これにより、レンズを移動させるカム筒の径が大きくなるのを防止でき、沈胴時における小型化を達成でき、又、諸収差を良好に補正することができる。また、条件式(9)を満たすことにより、第2レンズ群(II)に対する第3レンズ群(III)のパワーを適切に設定でき、レンズ系全長を短くでき、沈胴時における薄型化を達成でき、又、諸収差特に非点収差を良好に補正することができる。
また、上記構成において、第1レンズ1の焦点距離f1、第2レンズ2の焦点距離f2が、好ましくは下記条件式(10)、
(10)0.25<|f1/f2|<0.5
を満足するように形成される。
条件式(10)は、第2レンズ2に対する第1レンズ1の焦点距離を規定したものである。|f1/f2|の値が条件式(10)を満たすことにより、諸収差特に広角端の非点収差を良好に補正することができる。
上記構成において、第3レンズ3のアッベ数ν3が、好ましくは下記条件式(11)
(11)ν3>60
を満足するように形成される。
条件式(11)は、第3レンズ3のアッベ数ν3を規定したものである。ν3の値が条件式(11)の下限を下回ると、広角端から望遠端での色収差、特に軸上色収差の補正が困難になる。すなわち、第3レンズ3のアッベ数ν3が条件式(11)を満たすことにより、広角端から望遠端での色収差、特に軸上色収差を良好に補正することができる。
また、上記構成において、第4レンズ4のアッベ数ν4、第5レンズ5のアッベ数ν5が、好ましくは下記条件式(12)
(12)8.0<ν4−ν5<25.0
を満足するように形成される。
条件式(12)は、第4レンズ4及び第5レンズ5のアッベ数ν4,ν5を規定したものである。ν4−ν5の値が条件式(12)の下限を下回ると、色収差の補正、特に広角端での倍率色収差の補正が困難になり、一方、ν4−ν5の値が上限を超えると、色収差の補正が過剰補正になり、望遠端での倍率色収差の補正が困難になる。
すなわち、ν4−ν5の値が条件式(12)を満たすことにより、色収差、特に広角端及び望遠端での倍率色収差を良好に補正することができる。
ここで、第1レンズ1、第3レンズ3、及び第6レンズ6に適用される非球面を表す式としては、次式で規定される。
Z=Cy/[1+(1−εC1/2]+Dy+Ey+Fy+Gy10
但し、Z:非球面の頂点における接平面から、光軸Lからの高さがyの非球面上の点までの距離、y:光軸からの高さ、C:非球面の頂点における曲率(1/R)、ε:円錐定数、D,E,F,G:非球面係数である。
上記構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を、実施例1、実施例2、実施例3として以下に示す。
実施例1におけるレンズ構成は図1及び図2に示す通りであり、条件式(1)〜(12)の数値データ、第1レンズ1〜第6レンズ6及びガラスフィルタ7,8の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。
尚、実施例1においては、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第6レンズ6の両面S11,S12が非球面に形成されている。
<条件式の値>
(1)Tt/fw=36.84/6.47=5.69
(2)fG2/fw=11.58/6.47=1.79
(3)|f1/f6|=|9.61/17.68|=0.54
(4)Dw1−2/Dw2−3=13.281/3.801=3.49
(5)Dt1−2/Dt2−3=1.950/18.252=0.11
(6)|fG1/fG2|=|−16.12/11.58|=1.39
(7)|fG1/fw|=|−16.12/6.47|=2.49
(8)|fG1/ft|=|−16.12/18.86|=0.85
(9)fG2/fG3=11.58/17.68=0.65
(10)|f1/f2|=|−9.61/27.69|=0.35
(11)ν3=70.3
(12)ν4−ν5=40.9−31.1=9.8
<仕様諸元>
物体距離=∞(広角端〜中間〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.47mm(広角端)〜12.34mm(中間)〜18.86mm(望遠端)、ズーム比(変倍比)=2.91、Fナンバー(FNo.)=2.91(広角端)〜4.24(中間)〜5.67(望遠端)、画角(2ω)=63.3°(広角端)〜34.2°(中間)〜22.8°(望遠端)、射出瞳位置=−17.48mm(広角端)〜−85.91mm(中間)〜104.32mm(望遠端)、レンズ系全長(空気換算距離)=35.97mm(広角端)〜34.36mm(中間)〜36.84mm(望遠端)、バックフォーカス(空気換算距離)=5.56mm(広角端)〜4.33mm(中間)〜3.31mm(望遠端)
<曲率半径>
R1=−50.000mm(非球面)、R2=5.769mm(非球面)、R3=9.516mm、R4=15.065mm、R5(開口絞り)=∞、R6=5.450mm(非球面)、R7=−18.448mm(非球面)、R8=10.300mm、R9=−11.415mm、R10=3.747mm、R11=30.028mm(非球面)、R12=−13.351mm(非球面)、R13=∞、R14=∞、R15=∞、R16=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.900mm、D2=2.726mm、D3=1.600mm、D4=可変、D5=0.400mm、D6=1.800mm、D7=0.200mm、D8=2.050mm、D9=0.550mm、D10=可変、D11=2.100mm、D12=可変、D13=0.380mm、D14=0.300mm、D15=0.500mm、D16=0.500mm
<屈折率(Ni)>
N1=1.525120、N2=1.805180、N3=1.518350、N4=1.806100、N5=1.688930、N6=1.525120、N7=1.516798、N8=1.516798
<アッベ数(νi)>
ν1=56.3、ν2=25.4、ν3=70.3、ν4=40.9、ν5=31.1、ν6=56.3、ν7=64.2、ν8=64.2
<ズーム間隔(D4,D10,D12)>
D4=13.281mm(Dw1−2;広角端)〜5.246mm(中間)〜1.950mm(Dt1−2;望遠端)
D10=3.803mm(Dw2−3;広角端)〜11.465mm(中間)〜18.252mm(Dt2−3;望遠端)
D12=4.169mm(広角端)〜2.939mm(中間)〜1.925mm(望遠端)
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
ε=1.000000、D=−0.11261991×10−3、E=0.71114645×10−5、F=−0.12419604×10−6、G=0.77422199×10−9
<S2面>
ε=−0.150294、D=0.12801476×10−3、E=0.14335724×10−4、F=−0.75483727×10−7、G=−0.15534647×10−8
<S6面>
ε=−0.078237、D=0.40513016×10−4、E=−0.14156309×10−4、F=0.17256910×10−5、G=−0.11429873×10−6
<S7面>
ε=1.000000、D=0.32803534×10−3、E=−0.86845712×10−5、F=0.0、G=0.0
<S11面>
ε=1.000000、D=0.26037091×10−3、E=−0.69667580×10−5、F=0.0、G=0.0
<S12面>
ε=1.000000、D=0.58068601×10−3、E=−0.17883555×10−4、F=0.17225791×10−6、G=−0.11480146×10−8
実施例1において、広角端、中間位置、望遠端での諸収差(球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)は、それぞれ図3、図4、図5に示す結果となる。尚、図3ないし図5中の非点収差において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例1によれば、ズーム比が2.91、レンズ系全長が最大で36.84mm、広角端でのFナンバーが2.91で、諸収差が良好に補正された光学性能の高い、低コストで小型のズームレンズが得られる。
実施例2におけるレンズ構成は図1及び図2に示す通りであり、条件式(1)〜(12)の数値データ、第1レンズ1〜第6レンズ6及びガラスフィルタ7,8の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。
尚、実施例2においては、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第6レンズ6の両面S11,S12が非球面に形成されている。
<条件式の値>
(1)Tt/fw=35.56/6.13=5.80
(2)fG2/fw=11.36/6.13=1.85
(3)|f1/f6|=|−9.45/16.75|=0.56
(4)Dw1−2/Dw2−3=13.440/3.568=3.77
(5)Dt1−2/Dt2−3=4.781/11.771=0.41
(6)|fG1/fG2|=|−15.75/11.36|=1.39
(7)|fG1/fw|=|−15.75/6.13|=2.57
(8)|fG1/ft|=|−15.75/18.08|=0.87
(9)fG2/fG3=11.36/16.75=0.68
(10)|f1/f2|=|−9.45/27.88|=0.34
(11)ν3=70.3
(12)ν4−ν5=52.6−32.1=20.5
<仕様諸元>
物体距離=∞(広角端〜中間〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.13mm(広角端)〜12.47mm(中間)〜18.08mm(望遠端)、ズーム比(変倍比)=2.94、Fナンバー(FNo.)=3.09(広角端)〜4.69(中間)〜6.04(望遠端)、画角(2ω)=63.7°(広角端)〜32.0°(中間)〜22.4°(望遠端)、射出瞳位置=−17.34mm(広角端)〜−144.53mm(中間)〜87.75mm(望遠端)、レンズ系全長(空気換算距離)=35.39mm(広角端)〜33.54mm(中間)〜35.56mm(望遠端)、バックフォーカス(空気換算距離)=5.12mm(広角端)〜3.73mm(中間)〜2.96mm(望遠端)
<曲率半径>
R1=−50.000mm(非球面)、R2=5.637mm(非球面)、R3=10.812mm、R4=18.805mm、R5(開口絞り)=∞、R6=4.973mm(非球面)、R7=−25.363mm(非球面)、R8=8.262mm、R9=−100.550mm、R10=3.547mm、R11=23.760mm(非球面)、R12=−13.792mm(非球面)、R13=∞、R14=∞、R15=∞、R16=∞
<光軸上の間隔>
D1=1.400mm、D2=2.834mm、D3=1.800mm、D4=可変、D5=0.400mm、D6=1.900mm、D7=0.150mm、D8=1.772mm、D9=0.550mm、D10=可変、D11=2.150mm、D12=可変、D13=0.380mm、D14=0.300mm、D15=0.500mm、D16=0.500mm
<屈折率(Ni)>
N1=1.525120、N2=1.805180、N3=1.518350、N4=1.741000、N5=1.672700、N6=1.525120、N7=1.516798、N8=1.516798
<アッベ数(νi)>
ν1=56.3、ν2=25.4、ν3=70.3、ν4=52.6、ν5=32.1、ν6=56.3、ν7=64.2、ν8=64.2
<ズーム間隔(D4,D10,D12)>
D4=13.440mm(Dw1−2;広角端)〜4.781mm(中間)〜1.900mm(Dt1−2;望遠端)
D10=3.568mm(Dw2−3;広角端)〜11.771mm(中間)〜17.470mm(Dt2−3;望遠端)
D12=3.735mm(広角端)〜2.338mm(中間)〜1.542mm(望遠端)
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
ε=1.000000、D=−0.45306747×10−3、E=0.18929477×10−4、F=−0.31500080×10−6、G=0.18224270×10−8
<S2面>
ε=−0.921242、D=0.21043926×10−3、E=0.88854560×10−5、F=0.43241319×10−6、G=−0.14637652×10−7
<S6面>
ε=−0.000095、D=0.46527292×10−3、E=0.59388388×10−4、F=−0.39865407×10−5、G=0.82206482×10−6
<S7面>
ε=1.000000、D=0.70234908×10−3、E=0.84455904×10−4、F=−0.87393820×10−5、G=0.13903797×10−5
<S11面>
ε=1.000000、D=0.15507366×10−3、E=0.15157181×10−5、F=0.60930335×10−7、G=0.0
<S12面>
ε=1.000000、D=0.65563845×10−3、E=−0.22123999×10−4、F=0.82174935×10−6、G=−0.12807741×10−7
上記実施例2において、広角端、中間位置、望遠端での諸収差(球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)は、それぞれ図6、図7、図8に示す結果となる。尚、図6ないし図8中の非点収差において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例2によれば、ズーム比が2.94、レンズ系全長が最大で35.56mm、広角端でのFナンバーが3.09で、諸収差が良好に補正された光学性能の高い、低コストで小型のズームレンズが得られる。
実施例3におけるレンズ構成は図1及び図2に示す通りであり、条件式(1)〜(12)の数値データ、第1レンズ1〜第6レンズ6及びガラスフィルタ7,8の主な仕様諸元、種々の数値データ(設定値)は以下の通りである。
尚、実施例3においては、第1レンズ1の両面S1,S2、第3レンズ3の両面S6,S7、第6レンズ6の両面S11,S12が非球面に形成されている。
<条件式の値>
(1)Tt/fw=36.69/6.47=5.67
(2)fG2/fw=11.63/6.47=1.80
(3)|f1/f6|=|−10.06/18.07|=0.56
(4)Dw1−2/Dw2−3=13.261/3.755=3.53
(5)Dt1−2/Dt2−3=1.9/18.187=0.10
(6)|fG1/fG2|=|−16.65/11.63|=1.43
(7)|fG1/fw|=|−16.65/6.47|=2.57
(8)|fG1/ft|=|−16.65/18.86|=0.88
(9)fG2/fG3=11.63/18.06=0.64
(10)|f1/f2|=|−10.06/28.87|=0.35
(11)ν3=70.3
(12)ν4−ν5=40.9−31.1=9.8
<仕様諸元>
物体距離=∞(広角端〜中間〜望遠端)、レンズ系の焦点距離=6.47mm(広角端)〜12.34mm(中間)〜18.86mm(望遠端)、ズーム比(変倍比)=2.91、Fナンバー(FNo.)=2.93(広角端)〜4.52(中間)〜5.71(望遠端)、画角(2ω)=61.8°(広角端)〜31.0°(中間)〜22.3°(望遠端)、射出瞳位置=−17.380mm(広角端)〜−130.250mm(中間)〜121.075mm(望遠端)、レンズ系全長(空気換算距離)=36.09mm(広角端)〜34.72mm(中間)〜36.69mm(望遠端)、バックフォーカス(空気換算距離)=5.78mm(広角端)〜4.11mm(中間)〜3.30mm(望遠端)
<曲率半径>
R1=−200.000mm(非球面)、R2=5.513mm(非球面)、R3=9.579mm、R4=14.777mm、R5(開口絞り)=∞、R6=5.400mm(非球面)、R7=−21.009mm(非球面)、R8=9.534mm、R9=−12.314mm、R10=3.657mm、R11=50.493mm(非球面)、R12=−11.700mm(非球面)、R13=∞、R14=∞、R15=∞、R16=∞
<光軸上の間隔>
D1=2.000mm、D2=2.751mm、D3=1.600mm、D4=可変、D5=0.400mm、D6=1.800mm、D7=0.150mm、D8=2.000mm、D9=0.550mm、D10=可変、D11=2.000mm、D12=可変、D13=0.380mm、D14=0.300mm、D15=0.500mm、D16=0.500mm
<屈折率(Ni)>
N1=1.525120、N2=1.805180、N3=1.518350、N4=1.806100、N5=1.688930、N6=1.525120、N7=1.516798、N8=1.516798
<アッベ数(νi)>
ν1=56.3、ν2=25.4、ν3=70.3、ν4=40.9、ν5=31.1、ν6=56.3、ν7=64.2、ν8=64.2
<ズーム間隔(D4,D10,D12)>
D4=13.261mm(Dw1−2;広角端)〜4.590mm(中間)〜1.900mm(Dt1−2;望遠端)
D10=3.755mm(Dw2−3;広角端)〜12.720mm(中間)〜18.187mm(Dt2−3;望遠端)
D12=4.391mm(広角端)〜2.722mm(中間)〜1.915mm(望遠端)
<非球面係数の数値データ>
<S1面>
ε=−1.000000、D=−0.47662595×10−3、E=0.17596475×10−4、F=−0.27598091×10−6、G=0.16271246×10−8
<S2面>
ε=−0.217915、D=−0.22110478×10−3、E=0.20947872×10−4、F=0.12800847×10−6、G=−0.85577733×10−8
<S6面>
ε=0.041417、D=0.17539286×10−4、E=−0.16710058×10−4、F=0.21181098×10−5、G=−0.13696107×10−6
<S7面>
ε=1.000000、D=0.32930510×10−3、E=−0.93566830×10−5、F=0.0、G=0.0
<S11面>
ε=1.000000、D=−0.74753850×10−5、E=0.45200169×10−5、F=−0.71325267×10−6、G=0.0
<S12面>
ε=1.000000、D=0.27476191×10−3、E=−0.41960125×10−5、F=−0.52245880×10−6、G=−0.50189899×10−9
上記実施例3において、広角端、中間位置、望遠端での諸収差(球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)は、それぞれ図9、図10、図11に示す結果となる。尚、図9ないし図11中の非点収差において、Sはサジタル平面での収差、Mはメリジオナル平面での収差を示す。
この実施例3によれば、ズーム比が2.91、レンズ系全長が最大で36.69mm、広角端でのFナンバーが2.93で、諸収差が良好に補正された光学性能の高い、低コストで小型のズームレンズが得られる。
以上述べたように、本発明のズームレンズは、樹脂材料を用いたプラスチックレンズを第1レンズ及び第6レンズに適用し、パワー配置を適切に設定したことによって、ズーム比が3倍程度で、小型化、薄型化、高画素化を達成しつつ、低コスト化を達成でき、諸収差が良好に補正されて光学性能が高いため、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等のズームレンズとして適用できるのは勿論のこと、小型化、低コスト化等が要求されるその他のレンズ光学系においても有用である。
本発明に係るズームレンズの一実施形態を示すレンズ構成図である。 図1に示すズームレンズの動作を示すものであり、(a),(b),(c)は、広角端位置、中間位置、望遠端位置での状態図である。 実施例1のズームレンズにおいて、広角端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例1のズームレンズにおいて、中間位置における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例1のズームレンズにおいて、望遠端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例2のズームレンズにおいて、広角端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例2のズームレンズにおいて、中間位置における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例2のズームレンズにおいて、望遠端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例3のズームレンズにおいて、広角端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例3のズームレンズにおいて、中間位置における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。 実施例3のズームレンズにおいて、望遠端における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す収差図である。
符号の説明
I 第1レンズ群
II 第2レンズ群
III 第3レンズ群
1 第1レンズ
2 第2レンズ
SD 開口絞り
3 第3レンズ
4 第4レンズ
5 第5レンズ
6 第6レンズ
7,8 ガラスフィルタ
P 像面
L 光軸
fw 広角端でのレンズ系の焦点距離
ft 望遠端でのレンズ系の焦点距離
fG1 第1レンズ群の焦点距離
fG2 第2レンズ群の焦点距離
fG3 第3レンズ群の焦点距離
f1 第1レンズの焦点距離
f2 第2レンズの焦点距離
f6 第6レンズの焦点距離
Dw1−2 第1レンズ群と第2レンズ群の広角端における間隔
Dt1−2 第1レンズ群と第2レンズ群の望遠端における間隔
Dw2−3 第2レンズ群と第3レンズ群の広角端における間隔
Dt2−3 第2レンズ群と第3レンズ群の望遠端における間隔

Claims (8)

  1. 物体側から像面側に向けて順に、負の屈折力をもつ第1レンズ群と、正の屈折力をもつ第2レンズ群と、正の屈折力をもつ第3レンズ群とを備え、各々のレンズ群の間隔を変化させて広角端から望遠端へ変倍を行うズームレンズであって、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凹面を向け樹脂材料により形成された負の屈折力をもつ第1レンズと、正の屈折力をもつ第2レンズとからなり、
    前記第2レンズ群は、物体側から順に配列された、所定の口径をなす開口絞りと、少なくとも一方の面が非球面で正の屈折力をもつ第3レンズと、両凸形状で正の屈折力をもつ第4レンズと、像面側に凹面を向け前記第4レンズに接合された負の屈折力をもつ第5レンズとからなり、
    前記第3レンズ群は、両凸形状で樹脂材料により形成された正の屈折力をもつ第6レンズからなり、
    下記条件式(1),(2),(3)
    (1)5.0<Tt/fw<6.0
    (2)1.5<fG2/fw<2
    (3)0.5<|f1/f6|<0.7
    但し、Tt:望遠端におけるレンズ系全長(空気換算距離)
    fw:広角端における焦点距離
    fG2:前記第2レンズ群の焦点距離
    f1:前記第1レンズの焦点距離
    f6:前記第6レンズの焦点距離
    を満足する、ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 下記条件式(4),(5)
    (4)3.0<Dw1−2/Dw2−3<7.0
    (5)Dt1−2/Dt2−3<0.2
    但し、Dw1−2:前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の広角端における間隔
    Dw2−3:前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の広角端における間隔
    Dt1−2:前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の望遠端における間隔
    Dt2−3:前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の望遠端における間隔
    を満足する、ことを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
  3. 下記条件式(6)
    (6)1.3<|fG1/fG2|<1.8
    但し、fG1:前記第1レンズ群の焦点距離
    fG2:前記第2レンズ群の焦点距離
    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. 下記条件式(7),(8),(9)
    (7)2.0<|fG1/fw|<4.0
    (8)0.7<|fG1/ft|<1.5
    (9)0.5<fG2/fG3<1.2
    但し、fw:広角端における焦点距離
    ft:望遠端における焦点距離
    fG1:前記第1レンズ群の焦点距離
    fG2:前記第2レンズ群の焦点距離
    fG3:前記第3レンズ群の焦点距離
    を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のズームレンズ。
  5. 下記条件式(10)、
    (10)0.25<|f1/f2|<0.5
    但し、f1:前記第1レンズの焦点距離
    f2:前記第2レンズの焦点距離
    を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載のズームレンズ。
  6. 前記第1レンズ、前記第3レンズ、及び前記第6レンズは、少なくとも一方の面が非球面である、
    ことを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載のズームレンズ。
  7. 下記条件式(11)
    (11)ν3>60
    但し、ν3:前記第3レンズのアッベ数
    を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載のズームレンズ。
  8. 下記条件式(12)
    (12)8.0<ν4−ν5<25.0
    但し、ν4:前記第4レンズのアッベ数
    ν5:前記第5レンズのアッベ数
    を満足する、ことを特徴とする請求項1ないし7いずれかに記載のズームレンズ。
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