JP4245783B2 - ズームレンズおよびズームレンズを備えた撮像装置 - Google Patents
ズームレンズおよびズームレンズを備えた撮像装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、奥行き方向が薄いズームレンズおよびこのズームレンズを備えたビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、銀塩35mmフィルム(いわゆるライカ版)カメラに代る次世代のカメラとしてデジタルカメラ(電子カメラ)が注目されている。
【0003】
これらデジタルカメラは、業務用の高機能なものからポータブルな普及タイプまで幅広いものが知られている。
【0004】
本発明において目的とする特にポータブルな普及タイプのビデオカメラあるいはデジタルカメラで、高画質で奥行きの薄いビデオカメラ、デジタルカメラを実現するためにネックになっているのは、光学系、特にズーム光学系の最も物体側の面から撮像面までの厚さを薄くすることである。
【0005】
最近、撮影時に光学系をカメラボディー内からせり出し、一方携帯時には光学系をカメラボディー内に収納する沈胴式鏡筒を採用したものが知られている。
【0006】
しかしながら、使用する光学系のタイプやフィルターによって光学系を沈胴させた時厚さが大きく異なる。特にズーム比やFナンバー等の仕様を高く設定するためには、光学系の最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各レンズの肉厚が大であり、デッドスペースが大になり、沈胴しても厚さをあまり小にすることができない(特開平11−258507号公報)。
【0007】
これに対し、負先行型の2群乃至3群ズームレンズは、沈胴式を採用する場合有利である。
【0008】
また、特開平11−52246号公報に記載されているズームレンズは、各群の構成レンズ枚数が大であり、最も物体側のレンズが正レンズであるため沈胴させてもカメラの厚さを薄くすることはできない。
【0009】
現在知られているズームレンズで、電子撮像素子を用いるカメラに適していて、かつズーム比、画角、Fナンバー等の結像性能が良好であって、沈胴厚を最も薄くし得る光学系の例として特開平11−194274号、特開平11−287953号、特開2000−9997号の各公報に記載されたものがある。
【0010】
これら従来例において、第1群を薄くするためには、入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第2群の倍率を高くせざるを得ない。しかし、第2群の倍率を高くして第2群の負担が大になると、第2群自身を薄くできなくなり、また収差補正が困難になり、製造誤差による影響が大になり好ましくない。
【0011】
また、薄型化、小型化を達成するためには、撮像素子を小さくすればよいが、同じ画素数で撮像素子を小さくするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーする必要がある。また回折による影響もでるため好ましくない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、構成枚数が少なく、リアーフォーカスを採用し得る構成で、小型で簡単でしかもズーム全領域および無限遠から近距離まで安定した結像性能であり、更に各レンズを薄くして各レンズ群の厚さを薄くしレンズ系全体を薄型にしたズームレンズおよびこのズームレンズを備えた奥行きの薄い撮像装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際、第2レンズ群が光軸上を物体側への単調な移動を行ない、第3レンズ群が光軸上で移動を行なうもので、第2レンズ群が物体側より順に、正レンズと正レンズと負レンズと正レンズまたは負レンズにて構成され、次の条件(1)、(2)を満足することを特徴とする。
(1) 1.3<|β23T|<2.0
(2) 0.25<f2/f3<1.5
ただし、β23Tは望遠端における第2レンズ群と第3レンズ群の合成倍率、f2,f3は夫々第2レンズ群および第3レンズ群の焦点距離である。
【0014】
本発明のズームレンズは、デジタルカメラ等のように電子撮像素子を備えた電子撮像装置に適したレンズ系である。
【0015】
電子撮像素子は、撮像面への入射光線角度を極力小さくする必要がある。
【0016】
そのため、本発明のズームレンズは、銀塩カメラにおいて用いられるズームレンズである負、正の2群ズームレンズにおいて、その最も像側の正レンズを第3レンズ群として射出瞳位置を遠くするようにし、またこの第3レンズ群を独立して移動させるようにした。
【0017】
つまり、前記のように、本発明のズームレンズは、物体側より順に、負の第1レンズ群と正の第2レンズ群と正の第3レンズ群とにて構成し、無限遠合焦時の広角端より望遠端への変倍の際に第1レンズ群を光軸上を移動させ、また第2レンズ群を物体側への単調な移動を行うようにし、第3レンズ群を第2レンズ群とは異なる移動量にて移動させるようにした。
【0018】
また、本発明のズームレンズは、変倍比を大にしつつレンズ系の外径、全長を小型にしまた薄型にするために無限遠合焦時の望遠端における第2レンズ群と第3レンズ群との合成の倍率β23Tを前記条件(1)を満足するように規定した。
【0019】
このβ23Tの絶対値は、出来るだけ大きい方が広角端における入射瞳位置を浅く出来るために第1レンズ群の外径を小さくしやすく、ひいては第1レンズ群の厚さを薄くできる。
【0020】
この条件(1)の下限の1.3を超えると第1レンズ群の厚さを満足し得る程度に薄くすることが困難になる。また条件(1)の上限の2.0を超えると球面収差、コマ収差、非点収差等の収差を補正することが困難になる。
【0021】
また、レンズ系を一層小型、薄型にするためには、条件(1)の代りに下記条件(1−1)を満足することが好ましい。
(1−1) 1.4<|β23T|<1.9
【0022】
条件(2)は、第2レンズ群と第3レンズ群の正の屈折力を夫々のレンズ群に適正に配分するために定めた条件である。
【0023】
このf2/f3の値が小さいと第2レンズ群の焦点距離が短くなり、第2レンズ群の全長を短くするためには有利になる。しかし第2レンズ群の焦点距離が短くなりすぎて条件(2)の下限値の0.25を超えると第2レンズ群が負担する屈折力が大になり収差補正が困難になる。また第3レンズ群の屈折力が弱くなるため、結像光線の撮像面への入射角を小さくするためには全長を長くしなければならず、レンズ系の全長が大になる。
【0024】
一方、f2/f3の値が大になると、第3レンズ群の屈折力が強くなり、撮像面への入射角度を小さくしつつ全長を短くすることが可能である。しかし、f2/f3の値が上限の1.5を超えると、第2レンズ群の焦点距離が長くなり、第2レンズ群の全長が長くなる。また第3レンズ群の焦点距離が小さくなりすぎるため、収差が悪化しこれを補正するためにはレンズの枚数を多くしなければならず、小型化に反する。
【0025】
また、条件(2)の代りに下記条件(2−1)を満足すれば望ましい。
(2−1) 0.35<f2/f3<1.0
【0026】
また、電子撮像素子は近年小型および高画素になり、そのために撮像レンズ系は高い光学性能が要求される。そこで、本発明のズームレンズは、第2レンズ群を、物体側から順に、正レンズと正レンズと負レンズと正レンズまたは負レンズとにて構成した。これにより、十分な収差補正を行ない、高い光学性能を得られるようにした。
【0027】
また、第2レンズ群において、物体側から2番目のレンズの正レンズと3番目のレンズの負レンズとは、相対的な偏芯したときの収差の発生が大である。したがって、この正レンズと負レンズを接合すれば、レンズ系の光学性能を確保する上で好ましい。また、これら正レンズと負レンズとを接合して接合レンズにすれば色収差の補正に有利である。
【0028】
また、本発明のズームレンズのようなタイプのレンズ系は、前玉径が大きくなりにくいので、開口絞りを第2レンズ群と一体にすれば機構上単純になり、また沈胴時のデッドスペースが発生しにくく、広角端と望遠端のFナンバーの差を小さくし得る利点を有する。
【0029】
また本発明のズームレンズにおいて、第2レンズ群の最も像側のレンズを次の条件(3)を満足する構成にすることが好ましい。
(3) |f24/fw|>3.5
ただし、f24は第2レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、fwは広角端における全系の焦点距離である。
【0030】
第2レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離が小さくなって条件(3)より外れるとこのレンズの曲率半径が小になるためにこのレンズの肉厚が大になり、レンズ系の全長が長くなる。
【0031】
上記条件(3)の代りに下記条件(3−1)を満足するようにすればレンズ系の短縮化に一層寄与する。
(3−1) |f24/fw|>4.0
【0032】
前述のように、レンズ系の薄型化と収差補正とは相反する。レンズ系を薄くした上で収差を良好に補正するためには、第2レンズ群に非球面を導入することが好ましい。このように非球面を導入すれば、特に球面収差の補正にとって効果的であり、その分非点収差や軸上色収差の補正にとっても有利になる。
【0033】
この第2レンズ群に非球面を設ける場合、球面収差やコマ収差の補正効果が大である物体側の二つの正レンズのうちのいずれかの面に非球面を設けるのが好ましい。また、軸外収差に効果のある最も像側の正レンズに非球面を設ければ、軸外収差を良好に補正する上で効果的である。あるいは、前述した三つの正レンズの中で2面以上の非球面を設けても良い。
【0034】
また、本発明のズームレンズにおいて、広角端から望遠端までの全域にわたって、収差を良好に補正するためには、下記条件(4)、(5)を満足することが望ましい。
(4) 0.25<|R22F|/f2<1.0
(5) 0.30<|R23R|/f2<1.2
ただし、R22Fは第2レンズ群の物体側から2番目のレンズ(正レンズ)の物体側の面の曲率半径、R23Rは第2レンズ群の物体側から3番目のレンズ(負レンズ)の像側の面の曲率半径である。
【0035】
条件(4)、(5)は、いずれもレンズ系の収差を良好に補正しつつレンズ系を薄く保つためのものである。
【0036】
条件(4)は、第2レンズ群の焦点距離f2に対する第2レンズ群の物体側から2番目のレンズ(正レンズ)の物体側の面の曲率半径の大きさを規定したものであり、条件(5)は、第2レンズ群の焦点距離f2に対する第2レンズ群の物体側から3番目のレンズ(負レンズ)の像側の面の曲率半径の大きさを規定したものである。
【0037】
第2レンズ群において、球面収差を補正するためには、物体側から3番目のレンズの像側の面の曲率半径R23Rが小さい方がよい。しかしR23Rが小さいと負のパワーが強くなり、第2レンズ群の2番目のレンズの物体側の面の曲率半径|R22F|を小さくして正のパワーを補わなければならない。
【0038】
条件(4)の下限の0.25を超えると、望遠端においてコマ収差が悪化し、全体の結像性能が落ちる。また、2番目のレンズの物体側の凸面の曲率半径を小にしなければならず、それにより2番目のレンズ(正レンズ)の肉厚が大になったり、レンズの加工性が悪くなり、部品のコストが高くなる。また条件(4)の上限の1.0を超えると第2レンズ群の焦点距離が短くなり、収差補正が困難になる。
【0039】
条件(5)の下限の0.30を超えると、第2レンズ群の3番目のレンズの像側の凹面の曲率が強くなり、有効半径を確保したレンズの加工性が悪くなり、部品のコストが高くなる。条件(5)において上限の1.2を超えるとレンズの加工性は良くなるが望遠端における球面収差の補正上望ましくない。
【0040】
これら条件(4)、(5)の代りに、夫々下記条件(4−1)、(5−1)を満足すれば、収差を良好に補正でき、加工性の良いレンズで、第2レンズ群の全長を短くし得るため望ましい。
(4−1) 0.35<|R22F|/f2<0.7
(5−1) 0.35<|R23R|/f2<0.8
【0041】
本発明において、カメラの奥行きを薄くするためには、合焦時のレンズ群の移動は、前群ではなく、後群にて行なういわゆるリアーフォーカスが駆動系のレイアウト等から望ましい。
【0042】
このように、本発明のズームレンズにおいて、リアーフォーカスの場合下記条件(6)を満足することが望ましい。
(6) 0.8<f3/fT<2.8
ただし、f3は第3レンズ群の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0043】
この条件(6)は、リアーフォーカス時つまり第3レンズ群によるフォーカシング時の移動量を制限することによって沈胴厚を薄くするための条件である。
【0044】
条件(6)において、下限の0.8を超えると広角端におけるフォーカシングの際の第3レンズ群の移動量が小さすぎるために制御を行ないにくい。
【0045】
また、条件(6)において、上限の2.8を超えると望遠端での第3レンズ群のフォーカシングのための移動量が大になり、レンズ群を移動させるための機構が大になり、沈胴厚を小さくすることが出来ないか、径方向が大きくなる。
【0046】
また、上記リアーフォーカスにおいて、広角端でのフォーカシングの制御をより行ないやすくするためには、条件(6)の代りに下記条件(6−1)を満足することが望ましい。
(6−1) 1.0<f3/fT<2.0
【0047】
また、第3レンズ群をフォーカシングレンズ群とする場合、この第3レンズ群を正の単レンズにて構成すれば、レンズ群の移動機の小型化が可能になる。
【0048】
なお、第3レンズ群をフォーカシングレンズ群とする場合、フォーカシングに伴う収差変動が生ずる。そのため、第3レンズ群に非球面を導入することによって第1レンズ群と第2レンズ群で残存する非点収差を補正する構成だと、第3レンズ群をフォーカシングのために移動させたときに収差補正のバランスが崩れることになる。
【0049】
したがって、第3レンズ群によりフォーカシングを行なう場合は、第1レンズ群と第2レンズ群でズーム全域における非点収差をほぼ良好に補正しておくのが良い。そして、第3レンズ群を球面系で構成することが好ましい。
【0050】
前述のように、本発明のズームレンズにおいて、第3レンズ群によりフォーカシングを行なうためには、第2レンズ群の構成に対して第1レンズ群の構成を工夫する必要があり、これにより第1レンズ群と第2レンズ群にてズーミングの全領域にわたり軸外収差の補正をほぼ完結させておくことが望ましい。
【0051】
レンズ系の全長を短くするためには、第1レンズ群の全長を出来る限り短くする必要がある。そこで本発明では、第1レンズ群のレンズ枚数を削減して2枚から4枚のレンズにて構成し、レンズ枚数が減った代わりに非球面を用いることにより収差補正を行なうようにした。
【0052】
具体的には、第1レンズ群の第1のタイプとして、2枚以下の負レンズと1枚の正レンズにて構成するようにした。そして、2枚の負レンズのうちのいずれか1面を非球面にした。
【0053】
また、第1レンズ群の第2のタイプは、第1レンズ群を、物体側より順に、1枚の正レンズと2枚以下の負レンズと1枚の正レンズとにて構成した。この時、正レンズ2枚のうち、屈折力の弱いレンズに非球面を設けることが望ましい。
【0054】
本発明のズームレンズにおいて、その第1レンズ群の第3のタイプは次の通りの構成である。つまり物体側より順に、1枚の正レンズと2枚の負レンズにて構成されている。この場合、2枚の負レンズのうちの一方に非球面を設けることが望ましい。
【0055】
また、第1レンズ群が第2のタイプである場合、次の条件(7)を満足することが望ましい。
(7) 0<fw/f1P<0.3
ただし、f1Pは第1レンズ群の2つの正レンズのうちの屈折力の弱い方のレンズの焦点距離である。
【0056】
条件(7)は第1レンズ群が第2のタイプの構成の時の弱い屈折力の正レンズの焦点距離f1Pを規定するものである。条件(7)の上限の0.3を超えると、第1レンズ群内の1枚しかない負レンズのパワーが強くなりすぎて、歪曲収差が悪化しやすく、また凹面の曲率半径が小さくなりすぎて加工が困難になる。また条件(7)の下限の0を超えると負のパワーになり、そのため歪曲収差を非球面により補正しなければならず、この非球面に非点収差の補正作用を持たせることができない。
【0057】
上記条件(7)の代りに下記条件(7−1)を満足すれば一層好ましい。更に条件(7−2)を満足すれば最も望ましい。
(7−1) 0<fw/f1P<0.2
(7−2) 0<fw/f1P<0.1
【0058】
前記の第1レンズ群の三つのタイプにおいて、隣接する正レンズと負レンズとを接合してもよい。この正レンズと負レンズを接合すれば各レンズの相対的偏芯による収差の発生を防ぐことができると共にレンズのコバ厚が大になるため偏芯が生じにくくなる。そのために焦点距離の短いレンズを接合すれば効果が大である。
【0059】
また、第1レンズ群において下記条件(8)を満足すれば収差を良好に補正できる。
(8) 0.2<|Rn/f1|<1
ただし、Rnは第1レンズ群内の凹面のうち最も小さい曲率半径である。
【0060】
条件(8)の下限の0.2を超えると歪曲収差、非点収差の発生が著しく、広角端から望遠端への全域にわたって第2レンズ群にて補正することが困難になる。また凹面の曲率半径が小になるために加工性が悪くなる。また条件(8)の上限の1を超えると第1レンズ群の負の屈折力が不足し、第1レンズ群の全長が長くなるとともに光線高が高くなるためにレンズ外径を大にせざるを得ない。
【0061】
また、本発明のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に伴い第3レンズ群が像面から離れる方向に移動する。この第3レンズ群は、次の条件(9)を満足することが望ましい。
(9) 0.4<|ΔX3|/Y<4
ただし、ΔX3は無限遠合焦時の広角端から望遠端への変倍における第3レンズ群の像面に対する変位量、Yは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。
【0062】
この条件(9)は、広角端から望遠端への変倍の際の撮像面の有効撮像領域の対角線長に対する第3レンズ群の像面に対する変位量を規定するものである。
【0063】
上記条件(9)の下限の0.4を超えると第3レンズ群の変位量が小さく、望遠端において第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が大になり、第2レンズ群と第3レンズ群の合成の焦点距離が大になるため全長が長くなる。また条件(9)の上限の4を超えると望遠端において第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が小になり、近接物体に合焦するための第3レンズ群の物体側への移動量が不足する。
【0064】
上記条件(9)の代りに次の条件(9−1)を満足すればより好ましい。
(9−1) 0.8<|ΔX3|/Y<3.7
【0065】
更に下記条件(9−2)を満足すれば最も望ましい。
(9−2) 1.2<|ΔX3|/Y<3.4
【0066】
また、本発明において下記条件(10)を満足すれば望ましい。
(10) 0<ΔX3/ΔX2<1.5
ただし、ΔX2は無限遠合焦時の広角端から望遠端への第2レンズ群の像面に対する変位量である。
【0067】
この条件(10)は、無限遠合焦時の広角端から望遠端への変倍における第2レンズ群の変位量に対する第3レンズ群の変位量を規定するものである。
【0068】
レンズ系の全長を短縮するためには、広角端において、第3レンズ群と像面との間は、フィルター類を配置するためのスペース以外は出来るだけ小さくすることが望ましい。そのために、第3レンズ群は第2レンズ群と同様に像面との間隔を大きくする方向に移動させて条件(10)が0より大になる。
【0069】
条件(10)において、上限の1.5を超えると、第3レンズ群が第2レンズ群に近づきすぎるために、望遠端にて近接物体に合焦しようとすると第3レンズ群の移動量が不足する。また第2レンズ群と第3レンズ群が近づきその間隔が小になるために第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離が小になり、変倍比を大にするためには、第1レンズ群の移動量を大きくする必要がある。そのために広角端における第1レンズ群と第2レンズ群の間隔をあらかじめ大きくしておく必要があり、レンズ系の全長が長くなる。
【0070】
上記条件(10)の代りに下記条件(10−1)を満足すればより望ましい。
(10−1) 0<ΔX3/ΔX2<1.4
【0071】
また下記条件(10−2)を満足すれば最も望ましい。
(10−2) 0.4<ΔX3/ΔX2<1.3
【0072】
以上述べた本発明のズームレンズの像位置に電子撮像素子を配置することにより本発明の撮像装置を構成し得る。
【0073】
【発明の実施の形態】
次に本発明のズームレンズの実施の形態を、下記データを有する各実施例をもとに説明する。
【0074】
【0075】
【0076】
【0077】
【0078】
【0079】
【0080】
【0081】
ただしr1 ,r2 ,・・・ は各レンズ面の曲率半径、d1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚および空気間隔、n1 ,n2 ,・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ,ν2 ,・・・ は各レンズのアッベ数である。
【0082】
上記データ等において、r1 ,r2 ,・・・ やd1 ,d2 ,・・・ その他の長さの単位はmmである。
【0083】
実施例1のズームレンズは、図1に示す通りの構成であって、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と正の屈折力を有する第3レンズ群G3とよりなり、広角端より望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが光軸上を物体側へ異なる移動量にて移動する。
【0084】
この実施例1のズームレンズは、第1レンズ群G1が正レンズと、負のメニスカスレンズと、負レンズと、正のメニスカスレンズよりなり、第2レンズ群が正レンズと、正レンズと負レンズを接合した接合レンズと、正レンズとよりなり、第3レンズ群G3が正レンズ1枚よりなる。
【0085】
この実施例1は、第2レンズ群G2の最も像側の正レンズの像側の面(r16)が非球面であり、第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。
【0086】
この実施例は、条件(7)、(7−1)、(7−2)以外のすべての条件を満足する。
【0087】
実施例2は、図2に示す通りで、負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3とよりなり、広角端より望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが光軸上を物体側へ異なる移動量にて移動する。
【0088】
また第1レンズ群G1は、正レンズと負レンズの接合レンズと、負レンズとよりなり、第2レンズ群G2は正レンズと、正レンズと負レンズを接合した接合レンズと、負レンズとよりなり、第3レンズ群G3は正レンズ1枚よりなる。
【0089】
この実施例2は、第1レンズ群G1の負の単レンズの物体側の面(r4 )、第2レンズ群G2の最も像側の負レンズの像側の面(r13)が非球面であり、第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。また条件(7)、(7−1)、(7−2)以外のすべての条件を満足する。
【0090】
実施例3は、図3に示すように、負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが物体側へ移動する。
【0091】
また第1レンズ群G1は、正レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズとよりなり、第3レンズ群は正レンズ1枚よりなる。この実施例3は、第1レンズ群G1の像側の正レンズの物体側の面(r5 )と第2レンズ群G2の最も像側の正レンズの像側の面(r14)が非球面であり、第3レンズ群の正レンズは両面球面である。この実施例は、すべての条件を満足する。
【0092】
実施例4は、図4に示す通りで、負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3よりなり、広角端より望遠端への変倍の際、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが異なる移動量にて物体側へ移動する。
【0093】
また、第1レンズ群G1は、正レンズと、負レンズと、負レンズとよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第3レンズ群G3は、正レンズ1枚よりなる。
【0094】
この実施例4は、第1レンズ群G1の最も像側の負レンズの像側の面(r6 )と第2レンズ群G2の最も像側の正レンズの物体側の面(r14)が非球面であり、また第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。また条件(7)、(7−1)、(7−2)を除いたすべての条件を満足する。
【0095】
実施例5は、図5の通り、負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3よりなり、広角端より望遠端への変倍の際、第1レンズ群G1が光軸上を移動し第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが異なる移動量にて物体側へ移動する。
【0096】
また第1レンズ群G1は、負レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第3レンズ群G3は正レンズ1枚よりなる。
【0097】
この実施例5は、第1レンズ群G1の物体側から2番目のレンズ(負レンズ)の物体側の面(r3 )と、第2レンズ群G2の最も像側の正レンズの像側の面(r15)が非球面であり、第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。この実施例は、条件(7)、(7−1)、(7−2)以外の条件を満足する。
【0098】
実施例6は、図6に示す通り負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3とよりなり、広角端より望遠端への変倍に際し、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3が異なる移動量にて夫々物体側へ移動する。
【0099】
また、第1レンズ群G1は、負レンズと、負レンズと、正レンズよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第3レンズ群G3は正レンズよりなる。
【0100】
この実施例6は、第1レンズ群G1の2番目のレンズ(負レンズ)の物体側の面(r3 )と、第2レンズ群G2の2番目のレンズ(正レンズ)の物体側の面(r10)と、第2レンズ群G2の最も像側の正レンズの像側の面(r15)とが非球面であり、第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。また、条件(3−1)、(7)、(7−1)、(7−2)を除いたすべての条件を満足する。
【0101】
実施例7は、図7の通りで負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とが異なる移動量にて物体側へ移動する。
【0102】
また、第1レンズ群G1は、負レンズと、負レンズと、正レンズとよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと、負レンズと、負レンズとよりなり、第3レンズ群G3は正レンズよりなる。
【0103】
この実施例7は、第1レンズ群G1の最も物体側の負レンズの物体側の面(r1 )と、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズ(正レンズ)の像側の面(r9 )と、第2レンズ群G2の最も像側のレンズ(負レンズ)の像側の面(r15)とが非球面である。また、第3レンズ群G3は両面球面である。
【0104】
また、この実施例7は、条件(6−1)、(7)、(7−1)、(7−2)のほかのすべての条件を満足する。
【0105】
実施例8は、図8に示す通りの構成であって、負の第1レンズ群G1と正の第2レンズ群G2と正の第3レンズ群G3とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際に、第1レンズ群G1が光軸上を移動し、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3は異なる移動量にていずれも物体側へ移動する。
【0106】
また、第1レンズ群G1は、負レンズと、正レンズとよりなり、第2レンズ群G2は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズと、負レンズとよりなり、第3レンズ群G3は正レンズ1枚よりなる。
【0107】
この実施例8は、第1レンズ群G1の最も物体側の負レンズの物体側の面(r1 )と、第2レンズ群G2の最も像側の負レンズの像側の面(r12)が非球面であり、第3レンズ群G3の正レンズは両面球面である。
【0108】
この実施例は、条件(7)、(7−1)、(7−2)を除くすべての条件を満足する。
【0109】
尚実施例1〜8の断面図である図1〜8において、Sは明るさ絞り、F1、F2、・・・は赤外カットフィルターやローパスフィルター等のフィルター類、Iは像面である。
【0110】
上記実施例1〜8のズームレンズは、いずれも第3レンズ群G3を光軸に沿って移動させることにより合焦を行なう。これら実施例の物点距離100mm(実施例7では110mm)の物体に合焦した時の間隔の変化はデータ中に示す通りである。
【0111】
また、実施例1のズームレンズの無限遠合焦時の広角端、中間焦点距離及び望遠端における収差状況は、夫々図9、図10、図11に示す通りであり、収差は良好に補正されている。
【0112】
他の実施例2〜8のズームレンズの収差状況も、実施例1と同様に良好に補正されている。
【0113】
各実施例にて用いられている非球面の形状は、光軸上の光が進む方向をx軸、光軸と直交する方向をy軸とした時、次の式にて表わされる。
【0114】
ただし、rは基準球面の曲率半径、Kは円錐係数、A2、A4、A6、A8、・・・は非球面係数である。
【0115】
図12〜図14は本発明の撮像装置の実施の形態であるデジタルカメラの概念図を示す。図12はデジタルカメラ10の外観を示す前方斜視図、図13は同後方斜視図、図14はデジタルカメラ10の構成を示す断面図である。この図示するデジタルカメラ10は、撮影用光路12を有する撮影光学系11と、ファインダー用光路14を有するファインダー光学系13と、シャッターボタン15と、フラッシュ16と、液晶表示モニター17を含み、カメラ10の上部に配置されたシャッターボタン15を押圧すると、それに連動して撮影光学系11、例えば図1に示す本発明の実施例1のズームレンズを通して撮影が行なわれる。撮影光学系11によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルターF1、F2を介して電子撮像素子(CCD)19の撮像面上に形成される。このCCD19で受光された物体像は、処理手段21を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター17に表示される。また、この処理手段21には記録手段22が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なおこの記録手段22は処理手段21と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書き込みを行なうように構成してもよい。また、CCD19に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【0116】
更に、ファインダー用光路14上にはファインダー用対物光学系23が配置してある。このファインダー用対物光学系23によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム25の視野枠27上に形成される。このポロプリズム25の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Eに導く接眼光学系29が配置されている。なお、撮影光学系11及びファインダー用対物光学系23の入射側、接眼光学系29の射出側にそれぞれカバー部材20が配置されている。
【0117】
このように構成されたデジタルカメラ10は、撮影光学系11が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。つまり、前述のように図14に示す撮影光学系は、本発明の実施例1のズームレンズであって、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とよりなる。またSは明るさ絞り、F1、F2はフィルターである。
【0118】
図12〜図14で本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラを示したが、その他の例としては本発明のズームレンズを備えたビデオカメラがある。また、パソコンのような情報処理装置に付属する画像入力手段や、電話、特に携帯電話のような通信装置に付属する画像入力手段として本発明の撮像装置を使用することができる。
【0119】
以上述べたように、特許請求の範囲に記載するもののほか、次の各項に記載するものも本発明の目的を達成し得る。
【0120】
(1)特許請求の範囲の請求項1又は2に記載するレンズ系で、下記条件(3)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(3) |f24/fw|>3.5
【0121】
(2)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)の項に記載するレンズ系で、第2レンズ群が少なくとも一つの非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
【0122】
(3)前記の(2)の項に記載するレンズ系で、第2レンズ群の正レンズに非球面が設けられていることを特徴とするズームレンズ。
【0123】
(4)前記の(2)の項に記載するレンズ系で、第2レンズ群の最も像側のレンズに非球面が設けられていることを特徴とするズームレンズ。
【0124】
(5)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)又は(4)の項に記載するレンズ系で、第3レンズ群を物体側に繰り出すことにより近距離の物体に合焦するようにしたことを特徴とするズームレンズ。
【0125】
(6)前記の(5)の項に記載するレンズ系で、下記条件(6)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(6) 0.8<f3/fT<2.8
【0126】
(7)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)の項に記載するレンズ系で、第3レンズ群が正の単レンズにて構成されることを特徴とするズームレンズ。
【0127】
(8)前記の(5)、(6)又は(7)の項に記載するレンズ系で、第3レンズ群が球面のみにて構成されることを特徴とするズームレンズ。
【0128】
(9)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)又は(8)の項に記載するレンズ系で、第1レンズ群が少なくとも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ズームレンズ。
【0129】
(10)前記の(1)の項に記載するレンズ系で、第1レンズ群が物体側から順に、2枚以下の負レンズと1枚の正レンズとよりなることを特徴とするズームレンズ。
【0130】
(11)前記の(9)の項に記載するレンズ系で、第1レンズ群が物体側から順に、1枚の正レンズと2枚以下の負レンズと1枚の正レンズとにて構成されたことを特徴とするズームレンズ。
【0131】
(12)前記の(9)の項に記載するレンズ系で、第1レンズ群が、物体側から順に、1枚の正レンズと2枚の負レンズにより構成されたことを特徴とするズームレンズ。
【0132】
(13)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(11)又は(12)に記載するレンズ系で、第1レンズ群が非球面を少なくとも1面有することを特徴とするズームレンズ。
【0133】
(14)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)又は(12)の項に記載するレンズ系で、広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群が像面との間隔が大になるように移動することを特徴とするズームレンズ。
【0134】
(15)前記の(14)の項に記載するレンズ系で、下記条件(9)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(9) 0.4<|ΔX3|/Y<4
【0135】
(16)前記の(15)の項に記載するレンズ系で、下記条件(10)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(10) 0<ΔX3/ΔX2<15
【0136】
(17)特許請求の範囲の請求項1又は2あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)又は(16)の項に記載するレンズ系で、第3レンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行なうことを特徴とするズームレンズ。
【0137】
【発明の効果】
本発明によれば、沈胴厚が薄く収納性に優れかつ高倍率でリアーフォーカスにおいても高い結像性能を有するズームレンズを実現し得る。また本発明のズームレンズを備えることによりビデオカメラやデジタルカメラの薄型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のズームレンズの実施例1の断面図
【図2】本発明のズームレンズの実施例2の断面図
【図3】本発明のズームレンズの実施例3の断面図
【図4】本発明のズームレンズの実施例4の断面図
【図5】本発明のズームレンズの実施例5の断面図
【図6】本発明のズームレンズの実施例6の断面図
【図7】本発明のズームレンズの実施例7の断面図
【図8】本発明のズームレンズの実施例8の断面図
【図9】上記実施例1の無限遠合焦時の広角端における収差図
【図10】上記実施例1の無限遠合焦時の中間焦点距離における収差図
【図11】上記実施例1の無限遠合焦時の望遠端における収差図
【図12】本発明の撮像装置の前方斜視図
【図13】上記撮像装置の後方斜視図
【図14】上記撮像装置の断面図
Claims (19)
- 物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際、第2レンズ群が光軸上を物体側への単調な移動を行ない、第3レンズ群が光軸上で移動を行なうもので、第2レンズ群が物体側より順に、正レンズと正レンズと負レンズと正レンズまたは負レンズにて構成され、次の条件(1)、(2)、(3)を満足するズームレンズ。
(1) 1.44≦|β23T|<2.0
(2) 0.25<f2/f3<1.5
(3) |f24/fw|>3.5
ただし、β23Tは望遠端における第2レンズ群と第3レンズ群の合成倍率、f2,f3は夫々第2レンズ群および第3レンズ群の焦点距離、f24は第2レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、fwは広角端における全系の焦点距離である。 - 第2レンズ群が、物体側から順に、正の単レンズと正レンズと負レンズとの接合レンズと正の単レンズまたは負の単レンズからなる請求項1のズームレンズ。
- ズームレンズと撮像素子とを備えた撮像装置で、前記ズームレンズが物体側より順に負の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群とよりなり、広角端から望遠端への変倍の際、第2レンズ群が光軸上を物体側への単調な移動を行ない、第3レンズ群が光軸上で移動を行なうもので、第2レンズ群が物体側より順に、正レンズと正レンズと負レンズと正レンズまたは負レンズにて構成され、次の条件(1)、(2)、(3)を満足する撮像装置。
(1) 1.44≦|β23T|<2.0
(2) 0.25<f2/f3<1.5
(3) |f24/fw|>3.5
ただし、β23Tは望遠端における第2レンズ群と第3レンズ群の合成倍率、f2,f3は夫々第2レンズ群および第3レンズ群の焦点距離、f24は第2レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、fwは広角端における全系の焦点距離である。 - 前記第2レンズ群が少なくとも一つの非球面を有することを特徴とする請求項1又は2のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群の正レンズに非球面が設けられていることを特徴とする請求項4のズームレンズ。
- 前記第2レンズ群の最も像側のレンズに非球面が設けられていることを特徴とする請求項4のズームレンズ。
- 前記第3レンズ群を物体側に繰り出すことにより近距離の物体に合焦するようにしたことを特徴とする請求項1、2、4、5又は6のズームレンズ。
- 下記条件(6)を満足することを特徴とする請求項7のズームレンズ。
(6) 0.8<f3/fT<2.8
ただし、f3は第3レンズ群の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。 - 前記第3レンズ群が正の単レンズにて構成されることを特徴とする請求項1、2、4、5、6、7又は8のズームレンズ。
- 前記第3レンズ群が球面のみにて構成されることを特徴とする請求項7、8又は9ズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が少なくとも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、2、4、5、6、7、8、9又は10のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が物体側から順に、2枚以下の負レンズと1枚の正レンズとよりなることを特徴とする請求項11のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が物体側から順に、1枚の正レンズと2枚以下の負レンズと1枚の正レンズとにて構成されたことを特徴とする請求項11のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が、物体側から順に、1枚の正レンズと2枚の負レンズにより構成されたことを特徴とする請求項11のズームレンズ。
- 前記第1レンズ群が非球面を少なくとも1面有することを特徴とする請求項1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14のズームレンズ。
- 広角端から望遠端への変倍の際に第3レンズ群が像面との間隔が大になるように移動することを特徴とする請求項1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14のズームレンズ。
- 下記条件(9)を満足することを特徴とする請求項16のズームレンズ。
(9) 0.4<|ΔX3|/Y<4
ただし、ΔX3は無限遠合焦時の広角端から望遠端への変倍における第3レンズ群の像面に対する変位量、Yは撮像素子の有効撮像領域の対角長である。 - 下記条件(10)を満足することを特徴とする請求項17のズームレンズ。
(10) 0<ΔX3/ΔX2<15
ただし、ΔX2は無限遠合焦時の広角端から望遠端への第2レンズ群の像面に対する変位量である。 - 前記第3レンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行なうことを特徴とする請求項1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17又は18のズームレンズ。
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