JP3726271B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に各焦点距離状態において無限遠から極近接距離までの合焦が可能な一眼レフカメラ用のズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、無限遠から撮影倍率が−0.5倍程度の極近接距離までのフォーカシング(合焦)が可能な、いわゆるマクロレンズが、一眼レフカメラ用に用いられている。
また、通常の最短撮影距離よりも短い距離での撮影を可能にする機能を有するいわゆるマクロ機構を付加したズームレンズが、一眼レフカメラ用に用いられている。
さらに、最短撮影距離を短縮する目的のために撮影レンズの物体側に装着するクローズアップレンズが、一眼レフカメラ用に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマクロレンズは、いずれも単焦点レンズである。したがって、撮影倍率を変化させるには、被写体とカメラとの距離を変化させるとともに、焦点合わせの操作を行う必要である。このため、従来のマクロレンズでは、三脚を利用して近距離物体を撮影する際の構図の変更に煩雑な操作が伴う。
また、ズームレンズのマクロ機構の大部分は、広角端(いわゆるワイドマクロ)および望遠端(いわゆるテレマクロ)のいずれか一方でのみ利用することができる。また、マクロ撮影時に焦点距離の変更を行うことができないため、操作性は単焦点のマクロレンズと同等かそれ以下である。さらに、最大撮影倍率は−0.3倍程度であり、被写体をより大きく撮影したいという要求には不十分である。
【0004】
ズームレンズのマクロ機構のなかには、すべての焦点距離状態で近接撮影を行うことのできるマクロ機構(いわゆる全域マクロ)もある。しかしながら、最大撮影倍率は−0.25倍程度であり、被写体をより大きく撮影したいという要求には不十分である。
また、クローズアップレンズ等のアクセサリーを用いる場合には、遠距離撮影時と近距離撮影時とでアクセサリーの着脱が必要であり、操作が煩雑である。
【0005】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、無限遠から最短撮影距離までのすべての撮影距離状態において焦点距離の変更が可能で、所定の大きさの最大撮影倍率を確保することができ、すべての撮影距離状態において良好な結像性能および十分な周辺光量を有する、一眼レフカメラ用に適したズームレンズを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行い、
変倍に際して、前記第1レンズ群G1は固定であり、
前記第1レンズ群G1を物体側へ移動させることによって、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端における全系の焦点距離をfwとし、広角端での無限遠撮影状態における前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との軸上空気間隔をD12W としたとき、
0.8<|f1|/fw<1.6
D12W /fw<0.1
の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【0007】
本発明の別の局面によれば、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行い、
変倍に際して、前記第2レンズ群G2は固定であり、
前記第1レンズ群G1を物体側へ移動させることによって、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端における全系の焦点距離をfwとし、広角端での無限遠撮影状態における前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との軸上空気間隔をD 12W としたとき、
0.8<|f1|/fw<1.6
D 12W /fw<0.1
の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の作用を説明するための図である。
ズームレンズでは、近距離物体への合焦に際して、最も物体側の第1レンズ群を物体側に移動させるフォーカシング方式が一般的である。図1(a)に示すように、第1レンズ群が正屈折力を有する場合には、軸外主光線(絞りの中心を通過する光線)が第1レンズ群に入射する角度よりも第1レンズ群から射出する角度の方が大きくなる。したがって、フォーカシングのために第1レンズ群を物体側に移動させる場合には、第1レンズ群の必要有効径は著しく増大する。
【0009】
一方、第1レンズ群の屈折力が負の場合には、図1(b)に示すように、軸外主光線が第1レンズ群に入射する角度よりも第1レンズ群から射出する角度の方が小さくなる。したがって、フォーカシングのために第1レンズ群を物体側に移動させる場合にも、第1レンズ群の必要有効径はそれほど増大しない。
このように、極近接距離まで撮影を行うために第1レンズ群の移動量が大きくなる場合には、第1レンズ群の屈折力を負とする必要がある。
【0010】
そこで、本発明では、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備えている。そして、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行っている。このような本発明の構成により、第1レンズ群G1の有効径を小さくすることを可能としている。
【0011】
本発明では、上述の構成に加えて、以下の条件式(1)および(2)を満足する。
0.8<|f1|/fw<1.6 (1)
D12W /fw<0.1 (2)
ここで、
fw :広角端における全系の焦点距離
f1 :第1レンズ群G1の焦点距離
D12W :広角端での無限遠撮影状態における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔
【0012】
条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点距離に関する条件式である。そして、条件式(1)は、第1レンズ群G1でフォーカシングを行う場合にそのフォーカシング移動量を適切な値にするとともに、フォーカシングに伴う諸収差の変動を小さくするための条件を規定している。
条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の屈折力が小さくなり、第1レンズ群G1のフォーカシング移動量が増大する。その結果、レンズ鏡筒のフォーカシング機構の大型化あるいは複雑化を招いてしまう。
逆に、条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1の屈折力が大きくなり、球面収差をはじめとする諸収差のフォーカシングに伴う変動が大きくなってしまう。
【0013】
条件式(2)は、広角端における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔に関する条件式であって、第1レンズ群G1に必要な有効径を小さくするための条件を規定している。
条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が大きくなり、第2レンズ群G2と比較して第1レンズ群G1が著しく大きくなってしまう。さらに、極近接距離での撮影を行うために第1レンズ群G1に必要な有効径が一層大きくなってしまう。
【0014】
また、本発明では、鏡筒構造の簡素化のために、変倍に際して、第1レンズ群G1または第2レンズ群G2を固定するのが望ましい。
ところで、第1レンズ群G1が変倍に際して大きく移動するズームレンズでは、近距離物体に合焦している状態で変倍操作を行うと結像位置が変化するという性質があり、極近接撮影を行う場合には大きな問題であった。このため、変倍に際して、第1レンズ群G1を固定とすることが最も望ましい。この場合、近距離物体に合焦している状態で変倍操作を行っても、結像位置は変化することがない。
【0015】
また、本発明において、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
Δ1/fw<0.1 (3)
ここで、
Δ1:変倍中において第1レンズ群G1が最も像面に近づく位置と最も像面から離れる位置との間の光軸に沿った距離
第1レンズ群G1を移動させて変倍を行う場合でも、条件式(3)を満足する場合には、変倍に伴う第1レンズ群G1の位置の変化が小さく、近距離物体に合焦している状態で変倍操作を行っても結像位置の変化を小さく抑えることができる。
【0016】
また、上述のレンズ構成においてズーム比(望遠端での焦点距離と広角端での焦点距離との比:変倍比)を大きく確保するには、広角端から望遠端への変倍に際して、第3レンズ群G3を像側に移動させ且つ第4レンズ群G4を物体側に移動させるのが望ましい。なお、第3レンズ群G3の変倍移動量と第4レンズ群G4の変倍移動量との比は、変倍中一定であってもよく、あるいは変倍に伴って変化してもよい。変倍移動量の比が変倍中一定である場合には、レンズ鏡筒の構造を簡略化することができる。また、変倍移動量の比が変倍に伴って変化する場合には、変倍時の収差変動を小さくすることができる。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づいて説明する。
各実施例において、本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備えている。そして、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行っている。また、各実施例において、第1レンズ群G1を物体側に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【0018】
〔第1実施例〕
図2は、本発明の第1実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
図2のズームレンズにおいて、第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合正レンズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
【0019】
さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合負レンズ、および両凹レンズから構成されている。
また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズ、両凸レンズと両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合正レンズ、両凸レンズ、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。
なお、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には開口絞りSが設けられ、変倍に際して第4レンズ群G4と一体的に移動する。
【0020】
図2は、広角端におけるレンズ配置を示しており、望遠端への変倍時には図中の矢印にしたがって各レンズ群が移動する。すなわち、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は固定であり、第2レンズ群G2は像側に移動した後物体側に移動し、第3レンズ群G3は像側に移動し、第4レンズ群G4は物体側に移動する。そして、第3レンズ群G3の変倍移動量と第4レンズ群G4の変倍移動量との比は、変倍中常に一定である。
【0021】
次の表(1)に、本発明の第1実施例の諸元の値を掲げる。表(1)の全体諸元において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角をそれぞれ表している。また、レンズ諸元において、第1カラムは物体側からのレンズ面の番号を、第2カラムのrはレンズ面の曲率半径を、第3カラムのdはレンズ面の間隔を、第4カラムのνはアッベ数を、第5カラムのnはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率をそれぞれ示している。さらに、レンズ諸元および変倍データにおいて、Bfはバックフォーカスを、TLは最も物体側の面と結像面との軸上距離をそれぞれ表している。また、最短距離撮影時の変倍データにおいて、Rは物体と結像面との軸上距離(撮影距離)を、βは撮影倍率をそれぞれ表している。
【0022】
【表1】
【0023】
図3乃至図8は、第1実施例の諸収差図である。図3は無限遠撮影時における広角端での諸収差図であり、図4は無限遠撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図であり、図5は無限遠撮影時における望遠端での諸収差図である。一方、図6は最短距離撮影時における広角端での諸収差図であり、図7は最短距離撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図であり、図8は最短距離撮影時における望遠端での諸収差図である。
【0024】
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、ωは半画角を、Aは物体高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。
また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各撮影距離状態および各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【0025】
〔第2実施例〕
図9は、本発明の第2実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
図9のズームレンズにおいて、第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合正レンズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
【0026】
さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合正レンズ、および両凹レンズから構成されている。
また、第4レンズ群G4は、物体側から順に、両凸レンズ、両凸レンズと両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合正レンズ、両凸レンズ、および両凹レンズから構成されている。
なお、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には開口絞りSが設けられ、変倍に際して第4レンズ群G4と一体的に移動する。
【0027】
図9は、広角端におけるレンズ配置を示しており、望遠端への変倍時には図中の矢印にしたがって各レンズ群が移動する。すなわち、広角端から望遠端への変倍に際して、第1レンズ群G1は像側に移動した後物体側に移動し、第2レンズ群G2は固定であり、第3レンズ群G3は像側に移動し、第4レンズ群G4は物体側に移動する。そして、第3レンズ群G3の変倍移動量と第4レンズ群G4の変倍移動量との比は、変倍中常に一定である。
【0028】
次の表(2)に、本発明の第2実施例の諸元の値を掲げる。表(2)の全体諸元において、fは焦点距離を、FNOはFナンバーを、2ωは画角をそれぞれ表している。また、レンズ諸元において、第1カラムは物体側からのレンズ面の番号を、第2カラムのrはレンズ面の曲率半径を、第3カラムのdはレンズ面の間隔を、第4カラムのνはアッベ数を、第5カラムのnはd線(λ=587.6nm)に対する屈折率をそれぞれ示している。さらに、レンズ諸元および変倍データにおいて、Bfはバックフォーカスを、TLは最も物体側の面と結像面との軸上距離をそれぞれ表している。また、最短距離撮影時の変倍データにおいて、Rは物体と結像面との軸上距離(撮影距離)を、βは撮影倍率をそれぞれ表している。
【0029】
【表2】
【0030】
図10乃至図15は、第2実施例の諸収差図である。図10は無限遠撮影時における広角端での諸収差図であり、図11は無限遠撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図であり、図12は無限遠撮影時における望遠端での諸収差図である。一方、図13は最短距離撮影時における広角端での諸収差図であり、図14は最短距離撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図であり、図15は最短距離撮影時における望遠端での諸収差図である。
【0031】
各収差図において、FNOはFナンバーを、NAは開口数を、Yは像高を、ωは半画角を、Aは物体高を、dはd線(λ=587.6nm)を、gはg線(λ=435.8nm)をそれぞれ示している。
また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。
各収差図から明らかなように、本実施例では、各撮影距離状態および各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
【0032】
【効果】
以上説明したように、本発明によれば、無限遠から無限遠撮影状態における望遠端での焦点距離の2倍程度の近距離までの各撮影距離状態において変倍が可能で、−0.75程度の最大撮影倍率を確保することができ、すべての撮影距離状態において良好な結像性能および十分な周辺光量を有する、一眼レフカメラ用に適したズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のズームレンズの作用を説明するための図である。
【図2】本発明の第1実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図3】第1実施例の無限遠撮影時における広角端での諸収差図である。
【図4】第1実施例の無限遠撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図である。
【図5】第1実施例の無限遠撮影時における望遠端での諸収差図である。
【図6】第1実施例の最短距離撮影時における広角端での諸収差図である。
【図7】第1実施例の最短距離撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図である。
【図8】第1実施例の最短距離撮影時における望遠端での諸収差図である。
【図9】本発明の第2実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図10】第2実施例の無限遠撮影時における広角端での諸収差図である。
【図11】第2実施例の無限遠撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図である。
【図12】第2実施例の無限遠撮影時における望遠端での諸収差図である。
【図13】第2実施例の最短距離撮影時における広角端での諸収差図である。
【図14】第2実施例の最短距離撮影時における中間焦点距離状態での諸収差図である。
【図15】第2実施例の最短距離撮影時における望遠端での諸収差図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
S 開口絞り
Claims (6)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行い、
変倍に際して、前記第1レンズ群G1は固定であり、
前記第1レンズ群G1を物体側へ移動させることによって、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端における全系の焦点距離をfwとし、広角端での無限遠撮影状態における前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との軸上空気間隔をD12W としたとき、
0.8<|f1|/fw<1.6
D12W /fw<0.1
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを備え、
前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との空気間隔を変化させ、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との空気間隔を増大させ、前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との空気間隔を減少させることによって、広角端から望遠端への変倍を行い、
変倍に際して、前記第2レンズ群G2は固定であり、
前記第1レンズ群G1を物体側へ移動させることによって、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行い、
前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、広角端における全系の焦点距離をfwとし、広角端での無限遠撮影状態における前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との軸上空気間隔をD 12W としたとき、
0.8<|f1|/fw<1.6
D 12W /fw<0.1
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 変倍中において前記第1レンズ群G1が移動し、最も像面に近づく位置と最も像面から離れる位置との間の光軸に沿った距離をΔ1とし、広角端における全系の焦点距離をfwとしたとき、
Δ1/fw<0.1
の条件を満足することを特徴とする請求項2に記載のズームレンズ。 - 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第3レンズ群G3は像側に移動し、前記第4レンズ群G4は物体側に移動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。
- 前記第3レンズ群G3の変倍に伴う移動量と前記第4レンズ群G4の変倍に伴う移動量との比が一定であることを特徴とする請求項4に記載のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群G1を移動させることによって、広角端から望遠端までの各焦点距離状態において、無限遠から無限遠撮影状態における望遠端での焦点距離の約2倍の撮影距離まで連続的に合焦を行うことが可能であ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。
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