JP5178798B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。
近年テレビカメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、高ズーム比、広画角でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。高ズーム比で広画角のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置し、全体として4つのレンズ群より成るポジティブリード型の4群ズームレンズが知られている。例えば、正の屈折力の第1群、変倍用の負の屈折力の第2群、像面変動補正用の第3群、正の屈折力の第4群より成る4群ズームレンズが知られている(特許文献1〜3)。
特許文献1では、広角端の撮影画角が60.93°でズーム倍率が96倍程度のズームレンズが開示されている。特許文献2では、広角端の撮影画角が69.02°でズーム倍率が106倍程度のズームレンズが開示されている。特許文献3では、広角端の撮影画角が62.86°でズーム倍率が120倍程度のズームレンズが開示されている。
特開2004−264457号公報 特開2008−197533号公報 特開2010−091788号公報
前述の4群ズームレンズにおいて高ズーム比化(高倍率化)を達成しようとすると、変倍用の第2群の可動領域を長く確保する必要があり、最も物体側に配置される第1群のレンズ径が大きくなる傾向がある。また、広画角化を達成しようとすると、第1群に取り込む光線入射角を広く確保する必要があり、やはり第1群のレンズ径が大きくなる傾向がある。広画角化と高倍率化を両立しながら第1群のレンズ径の増大を抑制するためには、変倍用の第2群を小型化することや、光線の入射基準となる第2群の主点位置を物体側へ押し出すことが重要になってくる。
前述した構成の4群ズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化を図りつつ高ズーム比、広画角でしかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、第1群の屈折力や変倍用の第2群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。これらの設定が不適切であると、高ズーム比、広画角で小型のズームレンズを得ることが困難となる。
本発明は広画角化と高ズーム比化を両立しながらレンズ系全体の小型軽量化が容易な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、物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第1群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2群、ズーミングに際して移動する第3群、正の屈折力の第4群より構成されるズームレンズにおいて、前記第2群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む、全体として4つのレンズより構成され、前記第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離をf2、前記第21レンズの焦点距離をf21、前記第21レンズの物体側のレンズ面頂点から前記第2群の物体側主点位置までの距離をO12、前記第2群の光軸上の厚さをD2とするとき、
7.8<f1/|f2|<12.0
1.20<f21/f2<1.63
0.04<O12/D2<0.15
なる条件式を満たすことを特徴としている。
この他本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第1群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2群、ズーミングに際して移動する第3群、正の屈折力の第4群より構成されるズームレンズにおいて、前記第2群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む、全体として5つのレンズより構成され、前記第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離をf2、前記第21レンズと第22レンズの合成焦点距離をf2n、前記第21レンズの物体側のレンズ面頂点から第2群の物体側主点位置までの距離をO12、第2群の光軸上の厚さをD2とするとき、
8.0<f1/|f2|<13.5
0.65<f2n/f2<1.85
0.03<O12/D2<0.18
なる条件式を満たすことを特徴としている。
本発明によれば、広画角化と高ズーム比化を両立しながらレンズ系全体の小型軽量化が容易なズームレンズが得られる。
数値実施例1の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例1の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 数値実施例2の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例2の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 数値実施例3の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例3の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 数値実施例4の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例4の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 数値実施例5の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例5の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 数値実施例6の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図 (A)(B)(C) 数値実施例6の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦時の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明のズームレンズの第2群の主点位置を示す説明図
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、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、物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第1群、変倍用レンズ群を含む負の屈折力の第2群、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第3群、結像用の正の屈折力の第4群を有する。第2群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む、全体として4つのレンズより構成されている。
本発明のズームレンズは、変倍中固定で正の屈折力の第4群中に、ズームレンズ全系の焦点距離を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニットを有する場合がある。図1は本発明の実施例1(数値実施例1)のズームレンズの広角端(焦点距離、f=8.3mm)(短焦点距離端)で無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図2(A)、(B)、(C)は数値実施例1の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=76.52mm、望遠端(長焦点距離端)f=705.50mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。但し、焦点距離、物体距離は数値実施例の値をmm単位で表したときの値である。これは以下の各実施例において全て同じである。
図3は本発明の実施例2(数値実施例2)のズームレンズの広角端(f=8.50mm)、無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図4(A)、(B)、(C)は数値実施例2の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=81.53mm、望遠端f=782.00mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。図5は本発明の実施例3(数値実施例3)のズームレンズの広角端(f=8.0mm)、無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図6(A)、(B)、(C)は数値実施例3の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=80.00mm、望遠端f=800.00mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。
図7は本発明の実施例4(数値実施例4)のズームレンズの広角端(f=8.00mm)、無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図8(A)、(B)、(C)は数値実施例4の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=83.14mm、望遠端f=864.00mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。図9は本発明の実施例5(数値実施例5)のズームレンズの広角端(f=8.80mm)、無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図10(A)、(B)、(C)は数値実施例5の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=70.95mm、望遠端f=572.00mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。
図11は本発明の実施例6(数値実施例6)のズームレンズの広角端(f=8.70mm)、無限遠物体の合焦状態におけるレンズ断面図である。図12(A)、(B)、(C)は数値実施例6の広角端、中間のズーム位置(焦点距離)f=75.84mm、望遠端f=661.20mmにおける無限遠の物体に合焦時の収差図である。
各レンズ断面図において、左方が被写体(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、U1は合焦用レンズ群を含む性の屈折力の第1群である。U2は変倍用レンズ群を含む負の屈折力の第2群であり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。U3は変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第3群であり、広角端から望遠端への変倍に際して変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ非直線的に移動している。
第2群U2と第3群U3で変倍系を構成している。SPは絞り(開口絞り)である。U4は結像用の正の屈折力の第4群であり、ズーミングに際して不動である。Pは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Iは撮像面であり、ズームレンズで形成された像を受光し、光電変換する固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面に相当している。
各実施例のズームレンズは、第4群の一部の光学部材の光路中からの退避に伴ってズームレンズの全系の焦点距離範囲を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニット(エクステンダー)を有している。前述した各実施例のズームレンズではズームレンズの高倍率化を良好な光学性能のもとに達成するのに適したズームタイプをとっている。各実施例のズームレンズは、変倍用の負の屈折力の第2群U2と変倍に伴う像面の変動を補正するために正の屈折力の第3群U3を有し、所謂乗り移り方式と呼ばれるズームタイプを用いて高倍率化を容易に達成している。
縦収差図において、球面収差はe線(実線)、g線(2点鎖線)を示している。非点収差はe線のメリディオナル像面(meri)(点線)とサジタル像面(Sagi)(実線)を示している。倍率色収差はg線(2点鎖線)によって表している。FnoはFナンバー、ωは撮影半画角を表す。縦収差図では、球面収差は0.4mm、非点収差は0.4mm、歪曲は10%、倍率色収差は0.05mmのスケールで描かれている。なお、以下の各実施例において広角端と望遠端は、変倍用の第2群U2が機構に対して光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置を指す。
本発明のズームレンズでは、第2群U2が物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む全体として4つのレンズより構成されるのを第1態様としている。
第1態様においては、第1群U1の焦点距離をf1、第2群U2の焦点距離をf2とする。第21レンズの焦点距離をf21、第21レンズの物体側のレンズ面頂点から第2群U2の物体側主点位置までの距離をO12、第2群U2の光軸上の厚さをD2とする。このとき、
7.8<f1/|f2|<12.0 ・・・(1a)
1.20<f21/f2<1.63 ・・・(2a)
0.04<O12/D2<0.15 ・・・(3a)
なる条件式を満たすことを特徴としている。
また第1態様においては、次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。第2群U2の光軸上の厚さをD2、第21レンズの焦点距離f21は、
0.55<D2/|f21|<0.98 ・・・(4a)
なる条件式を満たすことである。また、第2群U2の最も像側のレンズは、負の屈折力の第2kレンズであり、第2kレンズの焦点距離をf2kとする。このとき、
0.95<f2k/f21<3.92 ・・・(5a)
なる条件式を満たすことである。
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1a)〜(3a)は、ズームレンズの広角化と高倍率化の両立に加えて、レンズ系全体の小型軽量化を図るためのものである。第1群U1と第2群U2のパワー比(第1群の焦点距離と第2群の焦点距離の比)及び第2群U2の適切なレンズ構成を規定している。
条件式(1a)は、本発明のズームレンズの第1態様を構成する第1群U1と第2群U2の焦点距離の比を規定している。ここで|f2|は焦点距離f2の絶対値である。条件式(1a)を満たすことで、第2群U2に対する適切な第1群U1の焦点距離を設定できるため、広角化と高倍率化(高ズーム比化)の両立に加え、全系の小型軽量化を効率的に実現することができる。条件式(1a)の上限を超えると、第1群U1の焦点距離が長くなるため、ズームレンズの小型軽量化が困難となる。
逆に、条件式(1a)の下限を超えると、第1群U1の望遠側における収差補正が困難となる、または、第2群U2の変倍に必要なパワーが不足するため、ズームレンズの高倍率化が困難となる。更に好ましくは、条件式(1a)は次の如く設定するのが良い。
8.0<f1/|f2|<11.0 ・・・(1aa)
また、条件式(2a)は、第2群U2全体の焦点距離に対する、第2群U2の最も物体側の負の屈折力の第21レンズの焦点距離の比を規定している。条件式(2a)を満たすことで、第2群U2の物体側の主点位置を物体側へ効果的に押し出せるため、第1群U1の小型軽量化が容易になる。条件式(2a)の上限を超えると、第2群U2の主点位置の物体側への押し出しが弱くなるため、ズームレンズの小型軽量化が困難となる。逆に、条件式(2a)の下限を超えると、第21レンズの負の屈折力が極端に強まるため、ズームレンズの小型化及び軽量化や収差補正が困難となる。更に好ましくは、条件式(2a)は次の如く設定するのが良い。
1.22<f21/f2<1.62 ・・・(2aa)
また、条件式(3a)は、本発明のズームレンズを構成する第2群U2の物体側主点位置について、第2群の光軸上の厚みとの関係を規定している。条件式(3a)を満たすことで、第2群U2の物体側主点位置を物体側へ十分に押し出せるため、ズームレンズの広角化と小型軽量化が容易になる。条件式(3a)の上限を超えると、第2群U2の物体側主点位置の物体側への押し出しが不足するため、ズームレンズの広角化と小型軽量化が困難となる。逆に、条件式(3a)の下限を超えると、第21レンズの負の屈折力が過度に強くなる、または、第2群U2が厚くなるため、ズームレンズの小型軽量化や収差補正が困難となる。更に好ましくは、条件式(3)は次の如く設定するのが良い。
0.05<O12/D2<0.14 ・・・(3aa)
ここで、第2群の物体側主点位置を物体側へ押し出す効果について、図14を用いて説明する。図14中のU1は第1群U1、U2は第2群U2、O12は第2群U2の物体側主点位置、ωは撮影半画角である。ズームレンズの広角化を図ると、第1群U1の物体側のレンズ有効径が増大する傾向がある。このとき、第2群U2U2の物体側主点位置O12が図14中の実線の位置にあると、第1群U1U1のレンズ有効径は実線の大きさが必要となる。
そこで、第2群U2の物体側主点位置O12を図14中の点線の位置まで押し出すと、同じ半画角ωを確保しても第1群U1U1の点線のレンズ有効径で達成することができる。実際はレンズ径の縮小に伴って、レンズ厚も薄くできるため、より一層の小型軽量化の効果を発揮することができる。よって、第2群U2の物体側主点位置を物体側へ押し出すことで、ズームレンズの広角化と小型軽量化を効果的に達成することができる。
条件式(4a)は、よりズームレンズの広角化と小型軽量化を両立するために最適な、第2群U2の光軸上の厚さを規定している。条件式(4a)は、本発明のズームレンズの一態様を構成する第2群U2において、第21レンズの焦点距離に対する第2群U2の光軸上の厚みの比を規定している。ここで、|f21|は焦点距離f21の絶対値である。条件式(4a)を満たすことで、第21レンズの焦点距離と第2群U2の厚みの適切なバランスを設定できるため、広角化と小型軽量化を効率的に実現することができる。条件式(4a)の上限を超えると、第2群U2の光軸上の厚さが厚くなり、第1群U1がより物体側へ配置されることになるため、ズームレンズの小型軽量化が困難となる。
逆に、条件式(4a)の下限を超えると、第21レンズが十分な負の屈折力を持てなくなるため、ズームレンズの広角化が困難となる。更に好ましくは、条件式(4a)は次の如く設定するのが良い。
0.56<D2/|f21|<0.95 ・・・(4aa)
更に好ましくは、条件式(4aa)は次の如く設定するのが良い。
0.57<D2/|f21|<0.90 ・・・(4aaa)
条件式(5a)は、よりズームレンズの広角化と小型軽量化を良好な光学性能のもとで達成するために、第2群の最も物体側の負の屈折力の第21レンズの焦点距離と、最も像側の負の屈折力の第2kレンズの焦点距離との比を規定している。
条件式(5a)を満たすことで、第2群U2の負の屈折力のバランスを適切に配置することができるため、第2群U2の主点の押し出しや、第2群U2の小型化を実現することが容易となる。条件式(5a)式の上限を超えると、第21レンズの負の屈折力が強まり、レンズ面の曲率がきつくなるため、レンズの小型軽量化が困難となる。逆に、条件式(5a)の下限を超えると、第2kレンズの負の屈折力が強まるため、第2群U2の主点の物体側への押し出しや、レンズの小型軽量化が困難となる。更に好ましくは、条件式(5a)は次の如く設定するのが良い。
1.00<f2k/f21<3.68 ・・・(5aa)
本発明のズームレンズでは第2群U2が物体側から像側へ順に負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む全体として5つのレンズより構成されるのを第2態様としている。
第2態様においては、第1群U1の焦点距離をf1、第2群U2の焦点距離をf2とする。第21レンズと第22レンズの合成焦点距離をf2nとする。第21レンズの物体側のレンズ面頂点から第2群U2の物体側主点位置までの距離をO12、第2群U2の光軸上の厚さをD2とする。このとき、
8.0<f1/|f2|<13.5 ・・・(1b)
0.65<f2n/f2<1.85 ・・・(2b)
0.03<O12/D2<0.18 ・・・(3b)
なる条件式を満たすことを特徴としている。また第2態様においては、次の条件式のうち1以上を満足するのが良い。第2群U2の光軸上の厚さD2、第21レンズと第22レンズの合成焦点距離f2nは、
0.80<D2/|f2n|<1.60 ・・・(4b)
なる条件式を満たすことである。
また第2群U2の最も像側のレンズは負の屈折力の第2kレンズであり、第2kレンズの焦点距離をf2kとする。このとき、
2.0<f2k/f2n<10.0 ・・・(5b)
なる条件式を満たすことである。
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1b)〜(3b)は、ズームレンズの広角化と高倍率化の両立に加えて、レンズ系全体の小型軽量化を図るために、第1群U1と第2群U2の焦点距離比、及び第2群U2に含む負レンズの焦点距離を規定している。第2態様では第1態様に比べて、第2群U2のレンズ構成枚数を増やして、より広角化や高倍率化、小型軽量化を有利とする形態を想定している。ズームレンズの高倍率化と小型軽量化を両立しようとすると、主に変倍を担う第2群U2の各レンズは比較的強いパワーを持つ傾向にある。
そこで、第2群U2の構成枚数を増やすことで、各レンズの収差の敏感度を下げ、特に高次収差の低減や製造上の性能の安定化を図っている。特に、第21レンズに相当する強い負の屈折力を複数のレンズで分担すると、第2群U2の主点の物体側への押し出しや収差補正において有利な効果が期待できる。
条件式(1b)の技術的内容は条件式(1a)と同じである。但し、本実施態様では、第2群U2のレンズ枚数が増えたことによって第2群U2の焦点距離を短くするのに有利であるため、上限がより大きな値にシフトしている。更に好ましくは、条件式(1b)は次の如く設定するのが良い。
8.2<f1/|f2|<11.5 ・・・(1bb)
条件式(2b)は、第2群U2全体の焦点距離に対する、第2群U2の最も物体側から連続して含む2つの負レンズの合成焦点距離f2nの比を規定している。条件式(2b)の技術的内容は条件式(2a)と同じである。但し、第2群U2の構成枚数が増えたことによって、焦点距離f2nや焦点距離f2の取り得る値の範囲が広がるため、上下限の幅が広がっている。更に好ましくは、条件式(2b)は次の如く設定するのが良い。
0.75<f2n/f2<1.40 ・・・(2bb)
条件式(3b)は、第2群U2の最も物体側から連続して含む2つの負レンズの合成焦点距離と、最も像側の負の屈折力の第2kレンズの焦点距離との比を規定している。条件式(3b)の技術的内容は条件式(3a)と同じである。但し、第2群U2の構成枚数が増えたことによって、距離O12や厚みD2の取り得る値の範囲が広がるため、上下限の幅が広がっている。更に好ましくは、条件式(3b)は次の如く設定するのが良い。
0.04<O12/D2<0.17 ・・・(3bb)
条件式(4b)は、よりズームレンズの広角化と小型軽量化を両立するために、第2群U2の適切な光軸上の厚さに関する。第2態様では、第2群U2のレンズ構成枚数を増やして、より広角化や高倍率化、小型軽量化を有利とする形態を想定している。特に、第21レンズに相当する強い負の屈折力を複数のレンズで分担すると、個々のレンズのレンズ面の曲率が緩くなり、結果としてレンズ厚を抑制できる効果が期待できる。
条件式(4b)は、本発明のズームレンズの第2態様における第2群U2において、第2群U2の最も物体側から連続して含む2つの負レンズの合成焦点距離に対する第2群U2の光軸上の厚みの比を規定している。ここで、|f2n|は焦点距離f2nの絶対値である。条件式(4b)の技術的内容は条件式(4a)と同じである。但し第2群U2のレンズ構成枚数が増えたことによって、厚みD2が増大する、または、焦点距離f2nが小さい値をとることが可能となるため、上限がより大きな値にシフトしている。更に好ましくは、条件式(4b)は次の如く設定するのが良い。
0.85<D2/|f2n|<1.45 ・・・(4bb)
条件式(5b)は、よりズームレンズの広角化と小型軽量化を良好な光学性能のもとで達成するために第2群U2の最も物体側から連続する2枚の負の屈折力を有するレンズの合成焦点距離と、最も像側の負の屈折力の第2kレンズの焦点距離との比を規定している。第2態様では、第2群U2のレンズ構成枚数を増やして、より広角化や高倍率化、小型軽量化を有利とする形態を想定している。
条件式(5b)は、本発明のズームレンズの他の実施態様を構成する第2群U2において、第2群U2の最も物体側から連続して含む2つの負レンズの合成焦点距離に対する、第2群U2の最も像側の負の第2kレンズの焦点距離の比を規定している。条件式(5b)の技術的内容は条件式(5a)と同じである。但し、第2群U2のレンズ構成枚数が増えたことによって、焦点距離f2kと焦点距離f2nの取り得る値の範囲が広がるため、上下限の幅が広がっている。更に好ましくは、条件式(5b)は次の如く設定するのが良い。
2.3<f2k/f2n<9.5 ・・・(5bb)
本発明において第1態様と第2態様においては次の諸条件のうち1以上を満足するのが良い。
第21レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、像側のレンズ面の曲率半径をR2とする。第21レンズを構成する材料の屈折率をN21、アッベ数をν21とする。このとき、
0.8<R1+R2R1−R2<1.2 ・・・(6)
1.75<N21<2.30 ・・・(7)
18<ν21<50 ・・・(8)
なる条件式を満たすことである。
この他、第2群U2に含まれる正の屈折力の第2pレンズを形成する材料の屈折力をN2p、アッベ数をν2pとする。このとき、
1.7<N2p<2.1 ・・・(9)
16<ν2p<30 ・・・(10)
なる条件式を満たすことである。
条件式(6)〜(8)は、ズームレンズのより広角化とより高倍率化、小型軽量化を良好な光学性能のもとに達成するために最適な第21レンズの形状と材料を規定している。
条件式(6)は、本発明のズームレンズを構成する第2群U2の主点を押し出す上で理想的な第21レンズの構成を規定している。条件式(6)を満たすことで、第21レンズに適切な屈折力を与えることが容易となり、ズームレンズの広角化と高倍率化を良好な光学性能のもとで両立させ、更に小型軽量化も効率的に実現することができる。
条件式(6)の上限を超えると、第21レンズの物体側のレンズ面の曲率半径が正で小さな値をもつようになるため、第21レンズに適切な屈折力を与えることが困難となり、ズームレンズの広角化と小型軽量化が困難となる。逆に、条件式(6)の下限を超えると、第21レンズの物体側のレンズ面の曲率半径が負で小さな値をもつようになり、レンズの外径部で第1群U1との干渉を避けるために必要な空気間隔が増すため、ズームレンズの小型軽量化が困難となる。 更に好ましくは、条件式(6)は次の如く設定するのが良い。
1.00<R1+R2R1−R2<1.17 ・・・(6c)
条件式(6c)は、第21レンズが物体側に凸の面を有する条件を規定している。条件式(6c)を満たすことで、第21レンズを保持する機構が第21レンズより物体側へ出っ張らず、第1群U1との干渉を避けるため必要な空気間隔が最小限で済む。このため、レンズの小型軽量化に更に有利である。また、ズームレンズの広角化に伴う樽型歪曲の増大を抑制する上でも効果的である。もし、第21レンズのレンズ面が非球面形状を有する場合は、条件式(6)や条件式(6c)中のR1、R2の値には、レンズの光軸上の面頂点からレンズ有効径での面の位置を円弧で繋いだ所謂、参照球半径を当てはめても良い。
また、条件式(7)、(8)は、第21レンズを形成する材料の屈折率とアッベ数を規定している。条件式(7)を満たすことで、第21レンズに適切な屈折力と形状、色収差の補正能力を持たせることが可能となるため、ズームレンズの広角化と高倍率化、小型軽量化を良好な光学性能のもとで実現できる。条件式(7)の上限を超えると、第2群U2内の色消しを効果的に成立させる材料が入手困難となるため、ズームレンズを高倍率化したときの色収差補正が困難となる。逆に、条件式(7)の下限を超えると、第21レンズに適切な屈折力を確保することが困難となり、ズームレンズの広角化と小型軽量化が困難となる。更に好ましくは、条件式(7)は次の如く設定するのが良い。
1.8<N21<2.2 ・・・(7c)
条件式(8)の上限を超えると、第21レンズに適切な屈折力を持たせることが困難となり、第2群U2の主点を物体側へ押し出すことが困難となる。逆に、条件式(8)の下限を超えると、色収差補正のためレンズ面の曲率が強くなり、小型軽量化が困難となる。更に好ましくは、条件式(8)は次の如く設定するのが良い。
23<ν21<45 ・・・(8c)
条件式(9)、(10)は、ズームレンズのより広角化とより高倍率化、小型軽量化を良好な光学性能のもとに達成するために最適な、第2群U2に含む正の屈折力を有する第2pレンズの材料に関する。尚、第2群U2中に正の屈折力を有するレンズが複数存在する場合は、そのどちらか一方、またはその両方を第2pレンズの対象として扱う。
条件式(9)、(10)は、本発明のズームレンズを構成する第2群U2において、第2pレンズを形成する材料の屈折率とアッベ数を規定している。条件式(9)、(10)を満たすことで、第2pレンズの屈折力と形状、色収差の補正能力が適切に設定できるため、広角化と高倍率化の両立と、小型軽量化を効率的に実現することができる。
条件式(9)の上限を超えると、第2pレンズの屈折力が強まり、第2群U2の負の屈折力を適切に保つために負レンズも屈折力が強まるためレンズ面の曲率がきつくなり、レンズの小型化が困難となる。逆に、条件式(9)の下限を超えると、第2pレンズに適切な屈折力を持たせることと、適切な色補正の能力を持たせることの両立が困難となり、レンズの高倍率化や小型軽量化が困難となる。更に好ましくは、条件式(9)は次の如く設定するのが良い。
1.75<N2p<2.00 ・・・(9c)
条件式(10)の上限を超えると、第2pレンズに十分な色補正の能力を持たせることが困難となり、広角化や小型軽量化が困難となる。逆に、条件式(10)の下限を超えると、色消しを稼ぐためレンズ面の曲率が強くなり、小型軽量化が困難となる。更に好ましくは、条件式(10)は次の如く設定するのが良い。
17<ν2p<27 ・・・(10c)
本発明の撮像装置では、各実施例のズームレンズとズームレンズによって形成された像を受光する所定の有効撮像範囲を有する固体撮像素子を有している。このとき、ズームレンズの広角端の撮影画角をωw、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
60<ft/fw<115 ・・・(11)
62.9<ωw<70.0 ・・・(12)
なる条件式を満たすのがよい。
条件式(11)、(12)は、本発明によって得られる効果を発揮するのに適したズームレンズの倍率と広角端の撮影画角の範囲を規定している。これらの条件式(11)、(12)を外れると高ズーム比化及び広画角化が難しくなる。次に各実施例の具体的なレンズ構成について説明する。
[実施例1]
図1の実施例1のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例1において第11面から第17面に対応する。第2群U2はガラス材より成る4つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、両凹形状の負レンズG22と両凸形状の正レンズG23とを接合した接合レンズと、像側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG24で構成されている。負レンズG21の物体側のレンズ面は非球面形状である。負レンズG21は物体側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。また、負レンズG24は像側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利である。また、本実施例では、負レンズG22と正レンズG23を接合しているが、第2群U2として適切な屈折力や色収差補正能力を有していれば、接合でなくとも分離していてもよい。これは本発明においてレンズ形状としての変形及び変更の想定内であり、以下全ての実施例においても同様である。
[実施例2]
図3の実施例2のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例2において第11面から第17面に対応する。第2群U2はガラス材より成る4つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、両凹形状の負レンズG22と、正レンズG23と像側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG24を接合した接合レンズで構成されている。負レンズG21の物体側の面は非球面形状である。負レンズG21は物体側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。また、負レンズG24は像側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。
[実施例3]
図5の実施例3のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例3において第11面から第17面に対応する。第2群U2はガラス材より成る4つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、両凹形状の負レンズG22と両凸形状の正レンズG23とを接合した接合レンズ、像側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG24で構成されている。負レンズG21の物体側の面は非球面形状である。負レンズG21は物体側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。また、負レンズG24は像側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。
[実施例4]
図7の実施例4のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例4において第11面から第19面に対応する。第2群U2はガラス材より成る5つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、両凹形状の負レンズG22と、両凹形状の負レンズG23と両凸形状の正レンズG24とを接合した接合レンズを有している。更に像側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG25で構成されている。負レンズG21の物体側の面は非球面形状である。負レンズG21は物体側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。負レンズG25は像側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。
実施例4は実施例1〜3に比べて、第2群U2の物体側に負の屈折力を有するレンズを多く配置することで、第2群U2の主点の押し出しと収差補正の自由度の向上を図っている。また、物体側の2つの負レンズに屈折力を分散させてレンズ面の曲率を緩くすることで、レンズが増加したことに伴う第2群U2の光軸方向の厚みの増大を適切に抑制している。
[実施例5]
図9の実施例5のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例5において第11面から第17面に対応する。第2群U2はガラス材より成る4つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、物体側の面が凹形状の負レンズG22と、両凹形状の負レンズG23と両凸形状の正レンズG24とを接合した接合レンズで構成されている。負レンズG21は物体側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。また、レンズG24は像側の面が凸形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。
実施例5において第2群U2には非球面を使用していないが、第2群U2内の負の屈折力を有するレンズを物体側へ3つ連続して配置することで、第2群U2の主点の物体側への押し出しと、ズームレンズの小型軽量化、更に樽型の歪曲の発生を抑制している。一方、実施例5では、第2群U2の最も像側に正の屈折力を有する正レンズG24が配置されている。一般的には、ズームレンズの高倍率化と小型軽量化を両立するために、第2群U2の像側にも負の屈折力を有するレンズを配置し、第2群U2の像側主点位置をより像側へ押し出すことが有効である。実施例5程度のズーム比では、第2群U2の像側主点位置の押し出しが比較的緩やかでも、所望の光学性能が得られる。
また負レンズG23と正レンズG24に強いパワーを与えて色収差の補正を担わせることで、良好な光学性能を達成している。このように、本実施例では第2群U2のレンズ構成を適切に設定している。
[実施例6]
図11の実施例6のズームレンズにおいて、第2群U2は数値実施例6において第11面から第18面に対応する。第2群U2はガラス材より成る5つのレンズで構成されている。第2群U2は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズG21と、両凹形状の負レンズG22と正レンズG23とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズG24と負レンズG25とを接合した接合レンズで構成されている。負レンズG21は像側の面が凹形状であり、レンズの小型軽量化に有利な形状となっている。
実施例6において第2群U2には非球面を使用していないが、第2群U2内の負の屈折力を有するレンズを物体側へ連続して2つ配置することで、第2群U2の主点の物体側への押し出しと、ズームレンズの小型軽量化を達成している。更に樽型の歪曲の発生も適切に抑制している。
図13は各実施例のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置(テレビカメラシステム)の概略図である。図13において101は実施例1〜6のいずれかのズームレンズである。201はカメラである。ズームレンズ101はカメラ201に対して着脱可能となっている。301はカメラ201にズームレンズ101を装着することで構成される撮像装置である。ズームレンズ101は第1群F、第2群V、第2群V以降のレンズ群CRを有している。第1群Fは合焦用レンズ群が含まれている。第2群Vは変倍のために光軸上を移動する。
第2群以降のレンズ群CRには、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を移動するレンズ群や、結像用のレンズ群が含まれている。更に、レンズ群CRには、ズームレンズ全系の焦点距離を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニット(エクステンダー)を含んでもよい。SPは開口絞りである。102〜104は各々第1群F、第2群V、変倍に伴う像面変動を補正するレンズ群を光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。ここで、105〜108は駆動機構102〜104および開口絞りSPを電動駆動するモータ(駆動手段)である。
109〜112は、第1群Fや第2群V、変倍に伴う像面変動を補正するレンズ群の光軸上の位置や、開口絞りSPの絞り径等を検出するためのエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。カメラ201において、202は光学フィルタや色分解光学系に相当するガラスブロック、203はズームレンズ101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。また、204、113はカメラ201及びズームレンズ101の各種の駆動を制御するCPUである。
このように、本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。ただし、本発明に関するズームレンズおよびカメラの構成は図13の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以下に本発明の実施例1〜6に対応する数値実施例1〜6を示す。各数値実施例においていずれも、iは物体側からの面の順序を示す。riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは物体側より第i番目と第i+1番目の間隔、ndi、νdiは第i番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。BFは最終面(プリズムの出射面)からの距離である。最後の3つの面は、フィルタ等のガラスブロックである。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、kを円錐常数、A4、A6、A8、A10、A12、A3、A5、A7、A9、A11をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「e−Z」は「×10−Z」を意味する。
また表1に各数値実施例における各条件式に対応した数値を示す。

<数値実施例1>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 8321.692 4.00 1.83400 37.2 216.72
2 328.643 2.11 208.62
3 325.233 29.04 1.43387 95.1 208.25
4 -678.870 24.86 207.06
5 411.484 19.90 1.43387 95.1 197.32
6 -828.584 0.25 197.16
7 231.217 21.18 1.43387 95.1 191.18
8 3063.853 1.00 190.35
9 151.518 13.75 1.49700 81.5 174.35
10 248.208 (可変) 172.92
11* 3032.376 2.00 2.00330 28.3 46.11
12 33.325 12.32 38.86
13 -38.274 1.30 1.65412 39.7 38.45
14 67.706 10.52 1.92286 18.9 43.26
15 -67.037 0.82 44.67
16 -59.406 1.40 1.81600 46.6 44.73
17 -150.846 (可変) 46.64
18 113.851 8.91 1.60300 65.4 71.69
19* -1908.208 0.20 71.96
20 120.352 8.57 0.00000 67.0 72.80
21 -711.024 0.20 72.50
22 66.079 2.50 1.84666 23.8 69.15
23 40.814 18.96 1.43875 94.9 63.54
24 -557.348 0.20 62.66
25 346.891 5.34 1.60300 65.4 61.45
26* 1016.391 (可変) 59.61
27 ∞ 2.79 29.15
28 -74.821 1.40 1.88300 40.8 28.37
29 21.138 8.83 1.80809 22.8 27.65
30 -143.956 3.36 27.57
31 127.134 2.00 1.88300 40.8 33.20
32 75.273 9.06 33.30
33 -24.852 2.00 1.64769 33.8 25.72
34 38.269 10.52 1.62041 60.3 29.21
35 -27.335 0.20 30.51
36 663.559 13.24 1.62041 60.3 30.02
37 78.625 6.62 28.92
38 382.567 7.51 1.54072 47.2 29.52
39 -39.376 1.20 29.71
40 -689.728 2.50 1.83400 37.2 28.12
41 34.583 7.55 1.51823 58.9 27.07
42 -167.592 1.80 26.81
43 -329.999 7.82 1.53172 48.8 26.45
44 -24.107 2.50 1.88300 40.8 26.08
45 -69.426 1.20 26.91
46 45.051 7.88 1.51823 58.9 26.76
47 -70.992 10.00 25.68
48 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
49 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
50 ∞ 4.99 60.00
像面 ∞
非球面データ
第11面
K =-1.60352e+005 A 4= 1.56351e-006 A 6= 5.71739e-010
A 8=-1.05160e-012 A10=-1.42809e-015 A12= 4.74653e-018
A 3= 1.02711e-006 A 5=-3.22745e-008 A 7=-3.98465e-011
A 9= 1.91483e-013 A11=-2.43288e-016

第19面
K = 2.14909e+003 A 4=-1.65390e-007 A 6= 1.89362e-010
A 8= 3.73102e-013 A10=-9.03488e-017 A12=-3.26994e-020
A 3=-1.02630e-006 A 5= 4.50600e-010 A 7=-1.06309e-011
A 9=-3.12794e-015 A11= 3.12228e-018

第26面
K = 1.03243e+003 A 4= 4.07277e-007 A 6=-4.92139e-010
A 8= 1.20206e-012 A10= 9.05775e-016 A12=-2.41966e-019
A 3= 2.81599e-006 A 5= 2.67896e-008 A 7=-4.90132e-011
A 9=-5.42864e-015 A11=-2.39409e-017

各種データ
ズーム比 85.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.30 76.52 705.50
Fナンバー 1.8 1.8 3.7
画角 67.2° 8.22° 0.894°
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 611.20 611.20 611.20
BF 4.99 4.99 4.99

d10 2.57 134.35 170.95
d17 255.11 97.35 1.22
d26 3.00 28.98 88.52

射瞳位置 125.55 878.56 8993.99
射出瞳位置 158.81 158.81 158.81
前側主点位置 134.30 993.15 12935.37
後側主点位置 -3.31 -71.53 -700.51

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 1 229.60 116.09 67.05 -17.62
2 11 -26.00 28.36 2.30 -18.94
3 18 65.00 44.88 6.84 -23.37
4 27 38.46 156.19 53.87 3.13

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -407.75
2 3 510.01
3 5 635.20
4 7 573.67
5 9 745.07
6 11 -33.32
7 13 -36.98
8 14 37.47
9 16 -120.32
10 18 177.83
11 20 173.91
12 22 -130.81
13 23 87.30
14 25 867.56
15 28 -18.43
16 29 23.13
17 31 -211.60
18 33 -22.82
19 34 27.28
20 36 -144.45
21 38 66.11
22 40 -39.17
23 41 55.81
24 43 48.24
25 44 -42.69
26 46 54.23
27 48 0.00
28 49 0.00
<数値実施例2>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 8725.458 4.00 1.83400 37.2 211.72
2 353.432 2.86 204.85
3 366.055 27.68 1.43387 95.1 204.50
4 -539.116 26.28 203.53
5 335.764 15.93 1.43387 95.1 189.61
6 30774.172 0.25 188.36
7 260.856 18.86 1.43387 95.1 183.21
8 16385.100 1.20 182.32
9 181.589 13.05 1.49700 81.5 170.85
10 333.937 (可変) 169.07
11* 3638.747 2.18 2.00330 28.3 46.55
12 43.470 9.65 40.52
13 -56.118 1.40 1.88300 40.8 39.85
14 93.948 2.36 40.11
15 107.577 9.10 1.92286 18.9 41.16
16 -52.855 1.60 1.83400 37.2 41.30
17 -588.852 (可変) 42.19
18 132.851 11.77 0.00000 67.0 73.05
19* -152.866 0.50 73.36
20 92.753 7.39 1.49700 81.5 72.59
21 233.923 0.20 71.72
22 84.980 2.50 1.84666 23.8 70.10
23 48.795 16.75 1.43875 94.9 65.66
24 -668.529 0.20 64.76
25 346.891 5.60 0.00000 67.0 63.67
26* -1134.938 (可変) 62.29
27(絞り) ∞ 2.79 30.71
28 -104.880 1.40 1.88300 40.8 29.74
29 20.531 9.83 1.80809 22.8 28.53
30 -207.877 1.36 28.24
31 141.254 2.25 1.88300 40.8 27.58
32 65.464 9.06 26.90
33 -25.736 2.00 1.64769 33.8 26.65
34 35.060 10.52 1.62041 60.3 30.54
35 -35.887 0.20 32.01
36 -121.168 14.26 1.62041 60.3 32.39
37 -65.117 6.62 34.79
38 222.077 7.51 1.54072 47.2 34.38
39 -48.394 2.00 34.08
40 -169.610 2.50 1.83400 37.2 31.51
41 35.270 7.53 1.51823 58.9 30.06
42 -84.008 2.20 29.85
43 -146.346 7.79 1.53172 48.8 28.99
44 -35.008 2.50 1.88300 40.8 28.29
45 -58.746 1.70 28.53
46 60.574 7.89 1.51823 58.9 26.86
47 581.417 10.00 24.41
48 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
49 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
50 ∞ 5.00 60.00
像面 ∞
非球面データ
第11面
K =-1.60352e+005 A 4= 9.47690e-007 A 6= 1.42674e-009
A 8= 1.94869e-012 A10= 5.73849e-015 A12= 4.28213e-018
A 3= 7.37680e-008 A 5=-1.88560e-008 A 7=-1.24372e-010
A 9= 5.11701e-014 A11=-3.52020e-016

第19面
K =-1.20252e+001 A 4=-2.48078e-007 A 6= 1.47916e-010
A 8= 1.36508e-013 A10= 4.10905e-019 A12=-1.73629e-020
A 3=-7.22996e-007 A 5=-3.29384e-009 A 7=-4.56618e-012
A 9=-1.14056e-015 A11= 5.95557e-019

第26面
K = 1.03243e+003 A 4= 2.20550e-007 A 6=-8.70354e-011
A 8= 7.49736e-013 A10=-2.57232e-016 A12= 7.26233e-021
A 3= 7.68010e-007 A 5= 8.68126e-009 A 7=-7.33380e-012
A 9=-2.02833e-014 A11= 1.22287e-017

各種データ
ズーム比 92.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.50 81.53 782.00
Fナンバー 1.85 1.85 4.3
画角 65.8° 7.72° 0.806°
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 623.58 623.58 623.58
BF 5.00 5.00 5.00

d10 2.46 147.52 187.24
d17 273.70 102.61 2.01
d26 3.00 29.03 89.91

射瞳位置 123.29 926.41 9069.85
射出瞳位置 367.56 367.56 367.56
前側主点位置 131.99 1026.27 11538.55
後側主点位置 -3.50 -76.53 -777.00

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 1 247.00 110.11 65.62 -16.22
2 11 -27.00 26.28 3.07 -16.56
3 18 66.00 44.92 8.47 -22.48
4 27 49.60 158.12 57.48 5.42

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -438.96
2 3 505.93
3 5 780.33
4 7 609.21
5 9 776.41
6 11 -43.50
7 13 -39.38
8 15 39.00
9 16 -69.28
10 18 121.50
11 20 303.06
12 22 -138.43
13 23 104.13
14 25 447.82
15 28 -19.23
16 29 23.34
17 31 -139.32
18 33 -22.46
19 34 30.19
20 36 205.89
21 38 73.84
22 40 -34.60
23 41 48.80
24 43 84.07
25 44 -102.63
26 46 129.29
27 48 0.00
28 49 0.00
<数値実施例3>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 13269.513 4.00 1.83400 37.2 231.08
2 312.770 2.95 220.50
3 322.226 32.42 1.43387 95.1 220.12
4 -670.694 17.41 218.77
5 361.874 22.28 1.43387 95.1 212.81
6 -1698.628 0.25 212.52
7 272.342 23.90 1.43387 95.1 207.84
8 -13227.433 1.20 206.75
9 157.070 21.63 1.49700 81.5 188.22
10 360.770 (可変) 186.09
11* 3198.004 2.00 2.00330 28.3 47.06
12 35.862 12.13 39.69
13 -42.162 1.40 1.88300 40.8 38.81
14 75.915 10.85 1.92286 18.9 40.53
15 -44.303 0.53 41.06
16 -46.805 1.50 1.90366 31.3 40.30
17 -144.079 (可変) 40.85
18 129.486 8.80 0.00000 67.0 67.23
19 -314.886 0.20 67.55
20 153.503 8.90 0.00000 67.0 67.97
21* -338.493 0.50 67.52
22 77.899 2.50 1.84666 23.8 64.98
23 46.507 14.44 1.43875 94.9 61.11
24 -951.118 0.20 60.43
25 346.891 4.67 0.00000 67.0 59.61
26* 1062.112 (可変) 58.36
27(絞り) ∞ 2.79 29.94
28 -94.024 1.40 1.88300 40.8 29.09
29 37.981 7.83 1.80809 22.8 28.51
30 -99.611 2.36 28.18
31 -54.344 4.50 1.80809 22.8 27.55
32 -32.302 2.50 1.88300 40.8 27.64
33 197.278 9.06 28.02
34 -322.352 2.00 1.72047 34.7 30.04
35 34.112 11.52 1.51633 64.1 31.15
36 -40.263 0.20 32.71
37 970.953 16.24 1.62041 60.3 33.10
38 -440.440 6.62 33.89
39 -239.302 8.79 1.54072 47.2 34.10
40 -42.544 1.00 34.51
41 156.508 2.50 1.88300 40.8 32.34
42 56.732 10.63 1.51633 64.1 31.16
43 -39.517 2.00 29.82
44 -39.054 6.69 1.51633 64.1 27.53
45 -31.866 2.50 1.83400 37.2 26.09
46 -811.084 1.20 26.41
47 55.470 5.88 1.51633 64.1 26.66
48 -86.380 10.00 26.29
49 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
50 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
51 ∞ 5.00 60.00
像面 ∞
非球面データ
第11面
K =-1.60352e+005 A 4= 1.63123e-006 A 6= 3.75247e-009
A 8= 7.82902e-014 A10= 8.01718e-015 A12= 4.14621e-018
A 3=-5.15033e-008 A 5=-6.44453e-008 A 7=-1.54514e-010
A 9= 1.30553e-013 A11=-5.11959e-016

第21面
K =-3.11239e+001 A 4=-1.33224e-007 A 6= 1.28278e-011
A 8= 8.89465e-014 A10= 3.21863e-018 A12=-9.19335e-021
A 3= 3.68109e-006 A 5= 2.81653e-009 A 7=-3.19404e-012
A 9= 2.51253e-015 A11=-1.41162e-018

第26面
K = 1.03243e+003 A 4= 1.65574e-008 A 6=-4.20403e-010
A 8= 7.43445e-013 A10=-2.60827e-016 A12=-2.17014e-019
A 3=-4.03501e-006 A 5= 1.61400e-008 A 7=-1.53015e-011
A 9=-1.86081e-014 A11= 1.82843e-017

各種データ
ズーム比 100.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 80.00 800.00
Fナンバー 1.9 1.91 3.94
画角 69° 7.86° 0.788°
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 624.43 624.43 624.43
BF 5.00 5.00 5.00

d10 2.10 130.25 163.41
d17 255.28 99.31 2.09
d26 3.00 30.81 94.88

射瞳位置 129.69 935.31 9841.60
射出瞳位置 385.17 385.17 385.17
前側主点位置 137.86 1032.15 12325.06
後側主点位置 -3.00 -75.00 -795.00

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 1 221.76 126.03 67.93 -20.80
2 11 -24.00 28.42 3.11 -17.79
3 18 66.00 40.21 6.62 -20.26
4 27 50.20 164.40 57.78 2.13

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -381.70
2 3 505.41
3 5 688.11
4 7 613.83
5 9 539.05
6 11 -35.86
7 13 -30.35
8 14 31.31
9 16 -76.71
10 18 155.59
11 20 178.96
12 22 -140.11
13 23 101.25
14 25 864.95
15 28 -30.31
16 29 34.56
17 31 89.35
18 32 -31.09
19 34 -42.43
20 35 37.62
21 37 488.61
22 39 93.74
23 41 -101.39
24 42 46.70
25 44 253.57
26 45 -39.58
27 47 66.11
28 49 0.00
29 50 0.00
<数値実施例4>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 -3048.814 4.00 1.83400 37.2 212.47
2 366.415 2.11 205.34
3 360.989 28.83 1.43387 95.1 205.02
4 -533.108 19.51 203.96
5 468.789 17.87 1.43387 95.1 193.08
6 -878.590 0.20 192.95
7 249.934 18.61 1.43387 95.1 188.74
8 1883.171 0.95 187.85
9 163.796 17.43 1.49700 81.5 176.12
10 367.373 (可変) 174.48
11* 2201.734 1.50 2.00330 28.3 41.76
12 56.234 4.88 37.63
13 -156.786 1.50 2.00330 28.3 37.00
14 65.625 5.92 35.14
15 -51.959 1.50 1.88300 40.8 35.04
16 58.657 9.22 1.92286 18.9 39.13
17 -53.488 1.86 40.33
18 -41.772 1.50 1.83400 37.2 40.59
19 -55.483 (可変) 42.48
20 115.329 12.25 0.00000 67.0 78.98
21 -353.830 0.20 79.31
22 111.843 12.87 1.49700 81.5 79.71
23* -250.239 0.20 79.00
24 80.402 2.50 1.84666 23.8 74.08
25 46.915 16.23 1.43875 94.9 68.35
26 374.805 2.00 67.29
27 359.126 4.80 0.00000 67.0 66.41
28* -1118.305 (可変) 65.38
29(絞り) ∞ 2.92 29.92
30 -94.519 1.40 1.88300 40.8 28.87
31 42.018 4.54 1.80809 22.8 28.28
32 -436.305 3.17 28.00
33 -72.809 1.40 1.77250 49.6 27.36
34 38.255 5.50 1.80518 25.4 27.44
35 404.110 5.88 27.43
36 -42.718 2.00 1.83400 37.2 27.62
37 66.588 10.24 1.48749 70.2 29.62
38 -29.140 1.75 31.73
39 52.488 15.82 1.59551 39.2 33.67
40 -545.293 5.98 32.07
41 -81.877 6.62 1.56883 56.4 30.95
42 -46.592 0.96 30.91
43 186.636 2.10 1.83400 37.2 29.08
44 27.599 9.76 1.51823 58.9 27.47
45 -208.745 0.38 26.67
46 334.796 7.68 1.51633 64.1 26.36
47 -28.017 2.05 1.88300 40.8 25.42
48 -120.763 2.31 25.57
49 120.993 5.53 1.51823 58.9 25.10
50 -48.240 10.00 24.59
51 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
52 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
53 ∞ 4.90 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 6.97499e+003 A 4= 9.18463e-007 A 6= 4.11463e-009
A 8=-1.58605e-012 A10= 6.21612e-015 A12= 4.30037e-018
A 3=-4.92829e-007 A 5=-2.46518e-008 A 7=-2.33050e-010
A 9= 3.39551e-013 A11=-5.84422e-016

第23面
K =-8.54920e+001 A 4=-5.64531e-007 A 6=-1.00051e-012
A 8= 1.14452e-014 A10=-8.02194e-018 A12=-1.35982e-021
A 3= 6.43558e-007 A 5= 1.36927e-008 A 7= 8.65348e-013
A 9=-1.46107e-015 A11= 4.42882e-019

第28面
K = 1.03243e+003 A 4= 3.80625e-007 A 6=-7.45229e-010
A 8= 9.68593e-013 A10=-3.01004e-016 A12= 1.27214e-019
A 3=-8.30207e-007 A 5= 1.10122e-008 A 7=-7.47187e-013
A 9=-1.56677e-014 A11= 4.48283e-018

各種データ
ズーム比 108.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 83.14 864.00
Fナンバー 1.9 1.9 4.65
画角 69° 7.56° 0.73°
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 622.12 622.12 622.12
BF 4.90 4.90 4.90

d10 2.41 143.91 178.89
d19 270.17 102.56 2.34
d28 2.00 28.12 93.35

射瞳位置 114.90 963.81 10725.87
射出瞳位置 446.18 446.18 446.18
前側主点位置 123.04 1062.61 13281.54
後側主点位置 -3.10 -78.24 -859.10

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 1 231.69 109.50 62.91 -15.29
2 11 -24.00 27.89 2.30 -19.75
3 20 66.00 51.05 8.80 -26.68
4 29 50.50 154.20 57.08 8.08

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -389.51
2 3 499.74
3 5 705.62
4 7 660.27
5 9 576.58
6 11 -57.06
7 13 -45.57
8 15 -30.83
9 16 31.18
10 18 -211.98
11 20 147.84
12 22 156.93
13 24 -136.44
14 25 120.11
15 27 458.09
16 30 -32.59
17 31 47.15
18 33 -32.13
19 34 51.65
20 36 -30.75
21 37 42.95
22 39 80.72
23 41 177.18
24 43 -38.82
25 44 47.52
26 46 50.25
27 47 -41.51
28 49 67.03
29 51 0.00
30 52 0.00
<数値実施例5>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 448.419 4.00 1.80100 35.0 197.52
2 212.684 0.85 188.74
3 211.447 24.52 1.43387 95.1 188.49
4 6849.858 18.32 187.10
5 257.592 21.59 1.43387 95.1 176.92
6 -2037.002 0.25 174.33
7 248.784 15.76 1.43875 94.9 165.40
8 3052.907 0.99 164.20
9 145.384 10.81 1.45600 90.3 151.00
10 219.063 (可変) 148.83
11 3865.185 2.00 2.00330 28.3 45.05
12 41.625 8.74 39.05
13 -65.788 1.90 1.83400 37.2 38.32
14 305.044 4.78 37.95
15 -55.103 1.90 1.76200 40.1 37.93
16 81.848 7.67 1.92286 18.9 40.27
17 -76.288 (可変) 40.81
18 324.833 7.08 1.59240 68.3 57.06
19 -127.525 0.20 57.61
20* 138.031 6.82 1.49700 81.5 58.07
21 -340.503 0.20 57.83
22 68.786 2.50 1.80515 25.5 56.13
23 42.833 12.66 1.49700 81.5 53.15
24 807.348 (可変) 51.92
25(絞り) ∞ 3.08 29.53
26 -71.873 1.80 1.81600 46.6 28.78
27 65.233 5.93 1.80809 22.8 28.50
28 -348.521 9.47 28.27
29 -123.362 3.60 1.81600 46.6 26.73
30 38.290 14.61 1.78472 25.7 26.77
31 114.237 15.00 26.99
32 5487.241 9.10 1.48749 70.2 30.15
33 -47.510 0.53 31.10
34 -391.597 2.10 1.80518 25.4 30.76
35 82.401 8.93 1.48749 70.2 30.64
36 -51.883 0.20 30.88
37 -801.568 8.23 1.51823 58.9 30.29
38 -41.352 2.10 1.83400 37.2 29.46
39 -91.402 1.23 29.51
40 58.749 7.61 1.51633 64.1 28.44
41 -685.478 5.00 26.51
42 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
43 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
44 ∞ 15.00 60.00
像面 ∞
非球面データ
第20面
K =-9.57673e-001 A 4= 3.52225e-008 A 6=-2.48997e-011
A 8= 3.23822e-014 A10=-7.51296e-018 A12= 1.56309e-021

各種データ
ズーム比 65.00

焦点距離 8.80 24.99 70.95 201.45 572.00 12.62
Fナンバー 1.90 1.90 1.90 1.95 3.30 1.90
画角 64.02° 24.82° 8.86° 3.12° 1.1° 47°
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 555.12 555.12 555.12 555.12 555.12 555.12
BF 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00

d10 3.39 76.44 117.39 139.65 151.40 33.39
d17 234.91 151.46 95.30 50.78 5.50 201.76
d24 3.54 13.95 29.15 51.42 84.95 6.69

射瞳位置 121.85 356.73 795.70 1763.65 5772.74 187.44
射出瞳位置 243.30 243.30 243.30 243.30 243.30 243.30
前側主点位置 130.99 384.45 888.70 2142.86 7777.90 200.76
後側主点位置 6.20 -9.99 -55.95 -186.45 -557.00 2.38

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 1 219.22 97.11 46.96 -26.36
2 11 -26.00 26.99 2.25 -19.81
3 18 65.00 29.47 4.69 -14.47
4 25 46.65 144.71 58.21 8.47

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -505.52
2 3 501.05
3 5 527.24
4 7 614.73
5 9 903.82
6 11 -41.60
7 13 -64.33
8 15 -42.71
9 16 43.28
10 18 154.95
11 20 197.98
12 22 -146.02
13 23 90.25
14 26 -41.45
15 27 67.74
16 29 -35.27
17 30 67.03
18 32 96.35
19 34 -83.61
20 35 66.54
21 37 83.49
22 38 -91.73
23 40 104.78
24 42 0.00
25 43 0.00
<数値実施例6>
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 563.041 4.00 1.83400 37.2 209.29
2 214.634 0.43 199.03
3 210.123 26.91 1.43387 95.1 198.90
4 4352.387 21.78 197.68
5 412.773 15.85 1.43387 95.1 193.36
6 -2501.429 0.50 193.18
7 319.038 22.93 1.43875 94.9 190.87
8 -782.090 0.77 190.15
9 135.854 16.34 1.49700 81.5 170.55
10 232.566 (可変) 168.76
11 1256.346 2.00 1.90366 31.3 47.63
12 35.337 10.64 40.08
13 -60.690 1.50 1.88300 40.8 39.42
14 47.323 6.51 1.80809 22.8 39.75
15 486.018 0.10 39.94
16 85.691 7.50 1.80809 22.8 40.36
17 -67.397 1.50 1.88300 40.8 40.14
18 412.528 (可変) 39.75
19 324.833 7.72 1.59240 68.3 61.41
20 -125.693 0.20 61.99
21* 163.515 7.33 1.49700 81.5 62.61
22 -628.204 0.20 62.36
23 80.348 2.50 1.80515 25.5 61.25
24 46.198 12.76 1.49700 81.5 58.21
25 6677.954 1.00 57.64
26 257.775 4.79 1.61800 63.3 56.79
27 -1002.846 (可変) 55.96
28(絞り) ∞ 3.08 31.34
29 -68.398 1.80 1.81600 46.6 30.61
30 40.558 5.93 1.80809 22.8 30.16
31 ∞ 9.47 29.95
32 -232.917 3.60 1.81600 46.6 28.82
33 82.935 14.61 1.78472 25.7 28.76
34 97.270 15.00 28.65
35 171.862 9.06 1.48749 70.2 31.98
36 -50.479 0.53 32.48
37 -307.032 2.50 1.83403 37.2 31.91
38 60.597 8.93 1.49700 81.5 31.60
39 -71.414 0.20 31.83
40 293.937 7.92 1.49700 81.5 31.44
41 -50.753 2.50 1.88300 40.8 30.71
42 -79.184 1.23 30.78
43 80.900 7.61 1.48749 70.2 29.45
44 -325.733 5.00 27.42
45 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
46 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
47 ∞ 15.0 60.00
像面 ∞
非球面データ
第21面
K = 9.30831e-001 A 4=-8.10486e-008 A 6= 2.59343e-010
A 8=-6.02207e-013 A10= 5.84188e-016 A12=-1.94896e-019

各種データ
ズーム比 76.00

焦点距離 8.70 21.42 75.84 249.00 661.20
Fナンバー 1.85 1.85 1.85 1.97 3.45
画角 64.6° 28.8° 8.3° 2.54° 0.96°
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 586.62 586.62 586.62 586.62 586.62
BF 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00

d10 3.28 73.28 128.04 153.28 163.92
d18 244.90 166.97 95.58 45.84 4.48
d27 2.50 10.42 27.06 51.56 82.27

射瞳位置 128.17 323.96 854.34 2124.23 6673.31
射出瞳位置 313.81 313.81 313.81 313.81 313.81
前側主点位置 137.12 346.92 949.44 2580.72 8797.60
後側主点位置 6.30 -6.42 -60.84 -234.00 -646.20

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 1 229.26 109.51 58.42 -22.71
2 11 -25.50 29.75 4.01 -16.23
3 19 63.00 36.50 8.28 -16.44
4 28 49.47 145.16 59.22 13.38

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -415.44
2 3 506.59
3 5 815.92
4 7 518.47
5 9 620.53
6 11 -39.97
7 13 -29.74
8 14 63.79
9 16 47.25
10 17 -65.13
11 19 153.43
12 21 261.10
13 23 -138.30
14 24 93.27
15 26 331.06
16 29 -30.81
17 30 49.69
18 32 -74.19
19 33 489.95
20 35 80.85
21 37 -60.11
22 38 67.28
23 40 87.50
24 41 -166.02
25 43 133.31
26 45 0.00
27 46 0.00
U1 第1群 U2 第2群 U3 第3群 U4 第4群 SP 絞り

Claims (11)

  1. 物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第1群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2群、ズーミングに際して移動する第3群、正の屈折力の第4群より構成されるズームレンズにおいて、前記第2群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む、全体として4つのレンズより構成され、前記第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離をf2、前記第21レンズの焦点距離をf21、前記第21レンズの物体側のレンズ面頂点から前記第2群の物体側主点位置までの距離をO12、前記第2群の光軸上の厚さをD2とするとき、
    7.8<f1/|f2|<12.0
    1.20<f21/f2<1.63
    0.04<O12/D2<0.15
    なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第2群の光軸上の厚さをD2、前記第21レンズの焦点距離f21は、
    0.55<D2/|f21|<0.98
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
  3. 前記第2群の最も像側のレンズは、負の屈折力の第2kレンズであり、第2kレンズの焦点距離をf2kとするとき、
    0.95<f2k/f21<3.92
    なる条件式を満たす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. 物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第1群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第2群、ズーミングに際して移動する第3群、正の屈折力の第4群より構成されるズームレンズにおいて、前記第2群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第21レンズと負の屈折力の第22レンズを連続して含む、全体として5つのレンズより構成され、前記第1群の焦点距離をf1、前記第2群の焦点距離をf2、前記第21レンズと第22レンズの合成焦点距離をf2n、前記第21レンズの物体側のレンズ面頂点から第2群の物体側主点位置までの距離をO12、第2群の光軸上の厚さをD2とするとき、
    8.0<f1/|f2|<13.5
    0.65<f2n/f2<1.85
    0.03<O12/D2<0.18
    なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  5. 前記第2群の光軸上の厚さD2、前記第21レンズと第22レンズの合成焦点距離f2nは、
    0.80<D2/|f2n|<1.60
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項4に記載のズームレンズ。
  6. 前記第2群の最も像側のレンズは負の屈折力の第2kレンズであり、前記第2kレンズの焦点距離をf2kとするとき、
    2.0<f2k/f2n<10.0
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項4又は5に記載のズームレンズ。
  7. 前記第21レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をR1、像側のレンズ面の曲率半径をR2、該第21レンズを構成する材料の屈折率をN21、アッベ数をν21とするとき、
    0.8<(R1+R2)/(R1−R2)<1.2
    1.75<N21<2.30
    18<ν21<50
    なる条件式を満たす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. 前記第2群に含まれる正の屈折力の第2pレンズを形成する材料の屈折力をN2p、アッベ数をν2pとするとき、
    1.7<N2p<2.1
    16<ν2p<30
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  9. 前記ズームレンズは、前記第4群の一部の光学部材の光路中からの退避に伴ってズームレンズの全系の焦点距離範囲を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニットを有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のズームレンズ。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項のズームレンズと前記ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
  11. 前記ズームレンズの広角端の撮影画角をωw、広角端における全系の焦点距離をfw、望遠端における全系の焦点距離をftとするとき、
    60<ft/fw<115
    62.9<ωw<70.0
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項10の撮像装置。
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