JP6892818B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特にCCDやCMOS等の固体撮像素子が搭載された撮像装置に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関する。
一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ等、CCDやCOMS等の固体撮像素子が搭載された撮像措置が急速に普及している。これに伴い、CCDやCMOS等の固体撮像素子が搭載された撮像装置に用いることが可能なズームレンズが提案されている(たとえば、特許文献1,2を参照。)。
特許文献1には、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、が配置されて構成されたズームレンズが開示されている。さらに、前記第5レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第6レンズ群が配置されて構成されたズームレンズも開示されている。
また、特許文献2には、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、が配置されて構成されたズームレンズが開示されている。さらに、前記第5レンズ群の像側に、負の屈折力を有する第6レンズ群と、が配置されて構成されたズームレンズも開示されている。
特開2013−80152号公報 特開2011−99924号公報
一般に、ズームレンズにおいて5群以上の構成にすることで高変倍比化が容易になるが、変倍時に移動するレンズ群の数が多くなれば、当該ズームレンズを収容するレンズ鏡筒内に備えられるカム筒数が増加し、レンズ鏡筒の構造が複雑になってコスト高を招くとともに、レンズ鏡筒径が大きくなってしまう。また、レンズ群の移動量を増加させて高変倍比を確保しようする場合、光学系の全長が長くなり、光学系の大型化を招くという問題もある。一方、各レンズ群の移動量を抑制して変倍比を稼ぐ場合、各レンズ群の屈折力を大きくする必要があるため、収差補正が困難になり解像性能の低下を招くおそれがある。
特許文献1,2に開示されたズームレンズは、変倍時に光学系を構成する全レンズ群を大きく移動させる構成であるため、光学系全長が長くなる傾向にある。特に、6群構成とした場合、各レンズ群を移動させるためのカム筒数が多くなり、ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の構造が複雑になって高コストを招くとともに、レンズ鏡筒径が大きくなってしまうという問題がある。加えて、特許文献2に開示された6群構成のズームレンズは、第6レンズ群が負の屈折力を有しているため、特に非点収差の補正が困難になり、解像性能の低下を招く。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、高変倍比を確保しつつ、小型で、高い解像性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。加えて、小型、高性能なズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群と、からなり、前記第6レンズ群を像面に対して固定したまま、前記第1〜第5レンズ群を光軸に沿って移動させて、前記各レンズ群の光軸上の間隔を変えることにより広角端から望遠端への変倍を行うことを特徴とする。
また、本発明にかかる撮像装置は、前記ズームレンズと、該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高変倍比を確保しつつ、小型で、高い解像性能を有するズームレンズを提供することができる。また、小型、高性能なズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明によれば、高変倍比を確保しつつ、小型で、高い解像性能を有するズームレンズを提供することができるという効果を奏する。さらに、小型、高性能なズームレンズを備えた撮像装置を提供することができるという効果を奏する。
実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例1にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。 実施例1にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。 実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例2にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。 実施例2にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。 実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例3にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。 実施例3にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。 本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一適用例を示す図である。
以下、本発明にかかるズームレンズおよび撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群と、からなっている。そして、第6レンズ群を像面に対して固定したまま、第1〜第5レンズ群を光軸に沿って移動させて、前記各レンズ群の光軸上の間隔を変えることにより広角端から望遠端への変倍を行う。
本発明にかかるズームレンズは、高変倍比を確保しやすいように、物体側から順に、正負正負正正の屈折力を有する6つのレンズ群を配置する構成を採用した。特に、望遠端において周辺光束が高くなる位置に正の屈折力を有する最終群(第6レンズ群)を配置することにより、良好な非点収差の補正が可能になる。また、第6レンズ群を正群にすることにより、開口絞りを配置する付近の群(例えば、第2レンズ群や第3レンズ群など)の径を大きくせずに、Fナンバーを小さくして明るい光学系を実現することができる。さらに、変倍時に全レンズ群を可動させず第6レンズ群を不動にすることにより、レンズ鏡筒内の変倍作用をつかさどるカム筒構造の簡素化やカム筒数の削減ができ、当該ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の小径化を促進することが可能になる。さらに、変倍時に第1〜第5レンズ群を光軸に沿って移動させることによって、各群の移動量を大きくし過ぎることなく変倍比を増やすことが可能になり、さらに広角端の全長の小型化も可能になる。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(1) 5.2≦f1/|f2|≦7.0
条件式(1)は、第1レンズ群の焦点距離と第2レンズ群の焦点距離の絶対値との比を規定した式である。条件式(1)を満足することで、第1レンズ群と第2レンズ群とにおける屈折力配置が適切になって、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長を短縮することができる。条件式(1)を満足することで、変倍時の第1レンズ群の移動量を抑制することができ、第1レンズ群を駆動させるためのカム筒構造の簡素化が進み(単一のカム筒で第1レンズ群を駆動させることが可能になる等)、当該ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の小径化が促進される。
条件式(1)においてその下限を下回ると、第1レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、望遠端における球面収差の補正がマイナス側に進みすぎて、良好な解像性能が得られなくなる。一方、条件式(1)においてその上限を超えると、第1レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、高変倍比化を実現するためには、変倍時の第1レンズ群の移動量を増加させる必要が生じる。この結果、光学系全長が延び、光学系の小型化が困難になる。また、変倍をつかさどるレンズ群の移動量が増えると、変倍時に生じるピント移動や収差変動が大きくなり、解像性能が劣化する。
なお、条件式(1)の下限値は、好ましくは5.3以上、より好ましくは5.4以上になるように設定するとよい。また、条件式(1)の上限値は、好ましくは6.5以下、より好ましくは6.2以下になるように設定するとよい。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群を光軸に沿って像面側から物体側へ移動させることにより、無限遠物体合焦状態から最至近距離物体合焦状態までのフォーカシングを行うことが好ましい。
第2レンズ群より像面側に配置されているレンズ群でフォーカシングを行う場合、フォーカシングに必要な各レンズ群の間隔を十分確保することが困難になる。これに対して、本発明では、第2レンズ群をフォーカス群とすることにより、光学系全長を短く維持した状態で、フォーカシングに必要なレンズ群の間隔を容易に確保することができ、無限遠物体合焦状態から最至近距離物体合焦状態までのフォーカシングを無理なく行うことが可能になる。以下に示す実施例では、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔が大きくなるように広角端から望遠端への変倍を行う。したがって、第2レンズ群でフォーカシングを行うことにより、フォーカシングに必要な間隔を十分確保することが容易となる。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群の広角端における横倍率をβ2wとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(2) 0.5≦(1−(β2w)2)×(β2w)2≦1.2
条件式(2)は、第2レンズ群をフォーカス群とする場合に、好ましい第2レンズ群の横倍率を規定するための式である。条件式(2)を満足することで、光学系全長を短く維持した状態で、第2レンズ群による、無限遠物体合焦状態から最至近距離物体合焦状態までのフォーカシングを高精度で行うことが可能になる。
条件式(2)においてその下限を下回ると、物体距離変化に伴うフォーカシング時の第2レンズ群の第1レンズ群側への繰り出し量が増大するため、光学系全長を短く維持した状態で最至近距離物体までのフォーカシングが難しくなる。一方、条件式(2)においてその上限を超えると、広角端におけるフォーカシング時の第2レンズ群の繰り出し量が少なくなりすぎるため、フォーカシングの精度を維持することが困難になる。また、望遠端と比較して広角端のフォーカシング時の第2レンズ群の繰り出し量が極端に少なくなる場合、望遠端、広角端のフォーカシングを共通のカム筒で精度よく実行することは困難である。
なお、条件式(2)の下限値は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上になるように設定するとよい。また、条件式(2)の上限値は、好ましくは1.1以下、より好ましくは1.0以下になるように設定するとよい。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第3レンズ群中に非球面が形成されたレンズを1枚以上配置すれば、諸収差をより良好に補正することが可能になる。特に、光学系の中間焦点位置付近において発生する像面湾曲、望遠端において発生する球面収差をさらに良好に補正することができる。なお、第3レンズ群の最も物体側に配置されるレンズに非球面が形成されることがより好ましく、より球面収差の補正に効果的となる。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、変倍の際に、第3レンズ群と第5レンズ群とを同一の軌跡を描くように移動させるとよい。このとき、第3レンズ群と第5レンズ群は、同一のカム筒に設けられた、同一の軌跡を有するカム溝に沿って移動してもよいし、一つのカム溝に沿って一体となって移動してもよい。このようにすることで、変倍をつかさどるレンズ群を駆動させるために必要となるカム筒の数を減らすことができる。この結果、ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の構造を簡易化して低コスト化を図るとともに、レンズ鏡筒径の縮小が可能になる。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第2レンズ群の焦点距離をf2、第4レンズ群の焦点距離をf4とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
(3) 0.4≦f2/f4≦0.8
条件式(3)は、第4レンズ群の焦点距離に対する第2レンズ群の焦点距離の比を規定するための式である。条件式(3)を満足することで、第4レンズ群に対する第2レンズ群の屈折力を適切にして、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長を短縮することが可能になる。条件式(3)においてその下限を下回ると、第4レンズ群に対する第2レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、望遠端における球面収差がオーバー傾向に補正過多となり、良好な解像性能を得ることが困難になる。一方、条件式(3)においてその上限を超えると、第4レンズ群に対する第2レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて、望遠端における光学系全長が長くなってしまい、光学系の小型化を図ることが困難になる。
なお、条件式(3)の下限値は、好ましくは0.45以上、より好ましくは0.5以上になるように設定するとよい。また、条件式(3)の上限値は、好ましくは0.75以下、より好ましくは0.7以下になるように設定するとよい。
さらに、本発明にかかるズームレンズでは、第6レンズ群を1枚のレンズまたは1つの接合レンズにより構成することが、広角端における全長の小型化と軽量化に効果的である。より軽量化を図るためには、第6レンズ群が1枚のレンズからなることが好ましい。
以上説明したように、本発明にかかるズームレンズは、上記構成を備えることにより、高変倍比を確保しつつ、小型化、高解像化を達成することができる。特に、条件式(1)を満足することで、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長を短縮することができる。また、変倍時の第1レンズ群の移動量を抑制することができ、第1レンズ群を駆動させるためのカム筒構造の簡素化が進み、当該ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の小径化が促進される。条件式(2)を満足することで、光学系全長を短く維持した状態で、第2レンズ群によるフォーカシングを高精度で行うことが可能になる。条件式(3)を満足することで、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長をより短縮することができる。
さらに、本発明では、上記構成を備えたズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えることによって、小型、高性能なズームレンズを備えた撮像装置を実現することができる。
以下、本発明にかかるズームレンズの実施例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
図1は、実施例1にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5と、正の屈折力を有する第6レンズ群G6と、が配置されて構成される。第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間には、所定の口径を規定する開口絞りSTPが配置されている。第6レンズ群G6と像面IMGとの間には、カバーガラスCGが配置されている。カバーガラスCGは、必要に応じて配置される。
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L11と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13と、が配置されて構成される。負メニスカスレンズL11と正メニスカスレンズL12とは、接合されている。
第2レンズ群G2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L21と、両凹負レンズL22と、両凸正レンズL23と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL24と、が配置されて構成される。負メニスカスレンズL21の物体側面には、樹脂等をプレスして非球面が形成されている。両凹負レンズL22と両凸正レンズL23とは、接合されている。負メニスカスレンズL24の両面には、非球面が形成されている。
第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸正レンズL31と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32と、両凸正レンズL33と、が配置されて構成される。両凸正レンズL31の両面には、非球面が形成されている。負メニスカスレンズL32と両凸正レンズL33とは、接合されている。
第4レンズ群G4は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL41と、両凹負レンズL42と、両凹負レンズL43と、が配置されて構成される。正メニスカスレンズL41と両凹負レンズL42とは、接合されている。
第5レンズ群G5は、物体側から順に、両凸正レンズL51と、両凹負レンズL52と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL53と、が配置されて構成される。両凸正レンズL51の両面には、非球面が形成されている。
第6レンズ群G6は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL61のみにより構成される。
このズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して、第6レンズ群G6が像面IMGに対して固定されたまま、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が広がるように、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が狭まるように、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔が広がるように、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5との間隔が狭まるように、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6との間隔が広がるように、第6レンズ群G6以外の各レンズ群が移動する。
具体的には、広角端から望遠端への変倍に際して、第6レンズ群G6以外の各レンズ群は次のように移動する。第1レンズ群G1は、光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動する。第2レンズ群G2は、光軸に沿って物体側から像面IMG側へ単調に移動する。第3レンズ群G3は、光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動する。第4レンズ群G4は、光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動する。第5レンズ群G5は、光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動する。このとき、第3レンズ群G3と第5レンズ群G5とは、同一の軌跡を描くように移動する。なお、開口絞りSTPは、第3レンズ群G3との間隔を変えずに、光軸に沿って像面IMG側から物体側へ単調に移動する。
また、このズームレンズでは、第2レンズ群G2を光軸に沿って像面IMG側から物体側へ移動させることにより、無限遠物体合焦状態から最至近距離物体合焦状態までのフォーカシングを行う。
以下、実施例1にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
0=∞(物体面)
0=D(0)(可変)
1=81.2760
1=1.5000 nd1=1.92119 νd1=23.96
2=52.0428
2=7.3671 nd2=1.59282 νd2=68.62
3=126.0530
3=0.2000
4=61.9499
4=5.7918 nd3=1.87070 νd3=40.73
5=144.1971
5=D(5)(可変)
6=117.6863(非球面)
6=0.2000 nd4=1.53610 νd4=41.21
7=109.6241
7=1.2000 nd5=1.91082 νd5=35.25
8=16.8749
8=7.2797
9=-108.5150
9=0.8000 nd6=1.88100 νd6=40.14
10=40.9804
10=5.4905 nd7=1.85478 νd7=24.80
11=-39.1197
11=0.9709
12=-30.1150(非球面)
12=1.0000 nd8=1.69350 νd8=53.20
13=-164.4707(非球面)
13=D(13)(可変)
14=∞(開口絞り)
14=1.6427
15=47.0879(非球面)
15=3.2358 nd9=1.58313 νd9=59.46
16=-132.0263(非球面)
16=0.1500
17=30.4666
17=0.9000 nd10=1.90366 νd10=31.31
18=18.1418
18=8.7120 nd11=1.59282 νd11=68.62
19=-36.2254
19=D(19)(可変)
20=-71.3144
20=2.7104 nd12=1.92119 νd12=23.96
21=-20.9934
21=0.8000 nd13=1.75500 νd13=52.32
22=199.6057
22=1.0260
23=-56.6288
23=0.8000 nd14=1.88100 νd14=40.14
24=92.7513
24=D(24)(可変)
25=74.6921(非球面)
25=5.8409 nd15=1.69350 νd15=53.20
26=-27.1972(非球面)
26=0.1500
27=-309.8539
27=1.0000 nd16=1.85478 νd16=24.80
28=23.5224
28=4.5140 nd17=1.55032 νd17=75.50
29=108.4873
29=D(29)(可変)
30=73.2654
30=1.8000 nd18=1.85478 νd18=24.80
31=134.4819
31=41.6500
32=∞
32=2.0000 nd19=1.51680 νd19=64.20
33=∞
33=1.0000
34=∞(像面)
円錐係数(κ)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第6面)
κ=-1.00000,
4=3.05763×10-6,A6=6.04844×10-10
8=-2.88206×10-11,A10=5.18007×10-14
(第12面)
κ=1.00000,
4=-7.98201×10-6,A6=4.54040×10-8
8=-5.68873×10-11,A10=-4.25229×10-13
(第13面)
κ=1.00000,
4=-2.38953×10-5,A6=3.76104×10-8
8=-2.28515×10-10,A10=8.30221×10-14
(第15面)
κ=3.80141×10-1
4=-4.68173×10-6,A6=8.99642×10-8
8=-4.53134×10-10,A10=4.48614×10-13
(第16面)
κ=-1.00000,
4=8.47834×10-6,A6=8.80914×10-8
8=-3.38579×10-10,A10=-4.76263×10-14
(第25面)
κ=-8.19669×10-1
4=-1.04203×10-5,A6=-7.23827×10-9
8=2.25398×10-10,A10=-3.84837×10-13
(第26面)
κ=-6.41665×10-1
4=2.54537×10-6,A6=-2.08991×10-8
8=1.95002×10-10,A10=-1.70818×10-13
(各種データ:無限遠物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 24.8092 54.1774 116.6175
Fナンバー 4.1102 4.0392 4.0922
半画角(ω) 42.1148 21.1515 10.2424
D(0) ∞ ∞ ∞
D(5) 2.9434 20.6928 46.0380
D(13) 28.8020 11.0632 1.9855
D(19) 0.5000 6.1540 10.5663
D(24) 11.2257 5.5717 1.1594
D(29) 0.8000 12.2004 18.4659
(各種データ:最至近距離物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 23.1091 45.9343 75.5040
Fナンバー 4.1137 4.0549 4.1374
半画角(ω) 44.2233 23.2417 13.1486
D(0) 291.6744 280.2672 257.7343
D(5) 0.9397 17.7689 40.0434
D(13) 30.8071 13.9870 7.9801
D(19) 0.5000 6.1540 10.5663
D(24) 11.2257 5.5717 1.1594
D(29) 0.8000 12.2004 18.4659
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離
1 1 116.956(f1)
2 6 -18.864(f2)
3 15 23.710
4 20 -28.895(f4)
5 25 68.731
6 30 185.778
(条件式(1)に関する数値)
f1/|f2|=6.20
(条件式(2)に関する数値)
(1−(β2w)2)×(β2w)2=0.86
(β2w:第2レンズ群G2の広角端での横倍率)
(条件式(3)に関する数値)
f2/f4=0.653
図2は、実施例1にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
図3は、実施例1にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
図4は、実施例2にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成や変倍時における各レンズ群の移動は、実施例1に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例1と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
以下、実施例2にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
0=∞(物体面)
0=D(0)(可変)
1=100.3335
1=1.5000 nd1=1.92119 νd1=23.96
2=58.9013
2=7.4544 nd2=1.59282 νd2=68.62
3=194.5075
3=0.2000
4=60.1550
4=5.9633 nd3=1.87070 νd3=40.73
5=140.6959
5=D(5)(可変)
6=101.0466(非球面)
6=0.2000 nd4=1.53610 νd4=41.21
7=115.3450
7=1.2000 nd5=1.91082 νd5=35.25
8=15.7772
8=8.1187
9=-90.6196
9=0.8000 nd6=1.88100 νd6=40.14
10=154.2614
10=5.1813 nd7=1.85478 νd7=24.80
11=-27.4841
11=0.4218
12=-25.9473(非球面)
12=1.0000 nd8=1.69350 νd8=53.20
13=-173.0885(非球面)
13=D(13)(可変)
14=∞(開口絞り)
14=1.5000
15=36.3041(非球面)
15=3.6599 nd9=1.58313 νd9=59.46
16=-300.0000(非球面)
16=0.1500
17=32.3594
17=0.9000 nd10=1.90366 νd10=31.31
18=17.4367
18=7.9288 nd11=1.59282 νd11=68.62
19=-48.7506
19=D(19)(可変)
20=-104.4751
20=3.2048 nd12=1.91485 νd12=24.03
21=-20.2518
21=0.8000 nd13=1.75500 νd13=52.32
22=1247.8953
22=1.3676
23=-38.4787
23=0.8000 nd14=1.88100 νd14=40.14
24=94.3522
24=D(24)(可変)
25=54.4199(非球面)
25=6.2929 nd15=1.69350 νd15=53.20
26=-25.5443(非球面)
26=0.1500
27=-188.4912
27=1.0000 nd16=1.85478 νd16=24.80
28=24.4159
28=4.6224 nd17=1.55032 νd17=75.50
29=166.7466
29=D(29)(可変)
30=70.4218
30=1.8002 nd18=1.85478 νd18=24.80
31=100.0000
31=41.6505
32=∞
32=2.0000 nd19=1.51680 νd19=64.20
33=∞
33=1.0000
34=∞(像面)
円錐係数(κ)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第6面)
κ=4.82258×10-1
4=1.20006×10-7,A6=4.51909×10-9
8=-4.10467×10-11,A10=4.23498×10-14
(第12面)
κ=7.69664×10-1
4=-3.13994×10-6,A6=2.29658×10-8
8=2.29847×10-10,A10=-4.25229×10-13
(第13面)
κ=1.00000,
4=-2.22833×10-5,A6=-3.82448×10-9
8=1.62013×10-10,A10=-1.00074×10-12
(第15面)
κ=-2.64132×10-1
4=-7.79533×10-6,A6=4.91119×10-8
8=-3.07587×10-10,A10=3.17583×10-13
(第16面)
κ=-1.00000,
4=-7.27613×10-7,A6=3.98329×10-8
8=-2.11553×10-10,A10=-7.44880×10-14
(第25面)
κ=-3.14158×10-1
4=-1.18948×10-5,A6=-8.28871×10-9
8=2.80214×10-10,A10=-5.77577×10-13
(第26面)
κ=-9.48780×10-1
4=2.57078×10-6,A6=-2.73875×10-8
8=2.37209×10-10,A10=-2.49725×10-13
(各種データ:無限遠物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 24.8894 54.1530 116.5384
Fナンバー 4.0380 4.1107 4.1171
半画角(ω) 41.3694 21.1651 10.2523
D(0) ∞ ∞ ∞
D(5) 3.1667 18.6581 44.6834
D(13) 29.0172 11.0231 1.9823
D(19) 0.5000 5.9255 9.1532
D(24) 9.6532 4.2277 1.0000
D(29) 0.8000 14.2075 20.3148
(各種データ:最至近距離物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 22.9606 45.3242 72.2551
Fナンバー 4.0412 4.1246 4.1530
半画角(ω) 43.8465 23.5221 13.8930
D(0) 291.6699 280.7716 257.6796
D(5) 0.7578 15.2069 36.9424
D(13) 31.4286 14.4742 9.7234
D(19) 0.5000 5.9255 9.1532
D(24) 9.6532 4.2277 1.0000
D(29) 0.8000 14.2075 20.3148
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離
1 1 110.520(f1)
2 6 -20.308(f2)
3 15 26.503
4 20 -29.209(f4)
5 25 50.260
6 30 270.937
(条件式(1)に関する数値)
f1/|f2|=5.44
(条件式(2)に関する数値)
(1−(β2w)2)×(β2w)2=0.71
(β2w:第2レンズ群G2の広角端での横倍率)
(条件式(3)に関する数値)
f2/f4=0.695
図5は、実施例2にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
図6は、実施例2にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
図7は、実施例3にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。本実施例にかかるズームレンズの光学構成や変倍時における各レンズ群の移動は、実施例1に示したズームレンズと同様である。よって、本実施例では、実施例1と同様な部材には同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
以下、実施例2にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
(面データ)
0=∞(物体面)
0=D(0)(可変)
1=125.7647
1=1.5000 nd1=1.92119 νd1=23.96
2=62.4534
2=8.3548 nd2=1.59282 νd2=68.62
3=476.4228
3=0.2000
4=56.3383
4=6.3072 nd3=1.87070 νd3=40.73
5=134.2557
5=D(5)(可変)
6=97.1864(非球面)
6=0.2000 nd4=1.53610 νd4=41.21
7=102.3492
7=1.2000 nd5=1.91082 νd5=35.25
8=15.0158
8=7.0512
9=-83.4667
9=0.8000 nd6=1.88100 νd6=40.14
10=29.2294
10=5.6566 nd7=1.85478 νd7=24.80
11=-36.6055
11=0.8576
12=-27.9272(非球面)
12=1.0000 nd8=1.69350 νd8=53.20
13=-101.4731(非球面)
13=D(13)(可変)
14=∞(開口絞り)
14=1.5000
15=37.5562(非球面)
15=4.3025 nd9=1.58313 νd9=59.46
16=-300.0000(非球面)
16=0.7210
17=36.0991
17=0.9000 nd10=1.90366 νd10=31.31
18=18.8872
18=8.8000 nd11=1.59282 νd11=68.62
19=-32.4352
19=D(19)(可変)
20=-87.3926
20=2.8245 nd12=1.92084 νd12=23.96
21=-22.3313
21=0.8000 nd13=1.75500 νd13=52.32
22=243.7436
22=1.1646
23=-51.9744
23=0.8000 nd14=1.88100 νd14=40.14
24=139.3012
24=D(24)(可変)
25=76.2100(非球面)
25=5.2768 nd15=1.69350 νd15=53.20
26=-30.1368(非球面)
26=0.1500
27=-408.9078
27=1.0000 nd16=1.85478 νd16=24.80
28=24.6436
28=4.5858 nd17=1.55032 νd17=75.50
29=172.4959
29=D(29)(可変)
30=70.5340
30=1.8000 nd18=1.85478 νd18=24.80
31=100.0000
31=42.7856
32=∞
32=2.0000 nd19=1.51680 νd19=64.20
33=∞
33=1.0000
34=∞(像面)
円錐係数(κ)および非球面係数(A4,A6,A8,A10
(第6面)
κ=-5.69409×10-1
4=2.05051×10-6,A6=-3.16220×10-9
8=-1.97507×10-11,A10=2.53324×10-14
(第12面)
κ=9.99942×10-1
4=-1.28621×10-6,A6=-1.50854×10-8
8=1.24434×10-10,A10=-4.25229×10-13
(第13面)
κ=-1.00000,
4=-2.21151×10-5,A6=-2.50925×10-8
8=-1.75325×10-10,A10=3.73222×10-13
(第15面)
κ=-2.92164×10-2
4=-3.78011×10-6,A6=5.36116×10-8
8=-5.72134×10-10,A10=6.36155×10-13
(第16面)
κ=-1.00000,
4=1.12318×10-5,A6=5.06044×10-8
8=-4.69581×10-10,A10=1.01906×10-13
(第25面)
κ=6.20395×10-1
4=-8.95986×10-6,A6=-1.81783×10-8
8=2.82282×10-10,A10=-8.07770×10-13
(第26面)
κ=-9.27789×10-1
4=1.16466×10-6,A6=-3.32274×10-8
8=2.98820×10-10,A10=-7.47822×10-13
(各種データ:無限遠物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 24.7730 54.1658 116.5040
Fナンバー 4.1349 4.1044 4.1371
半画角(ω) 42.0905 21.1707 10.2570
D(0) ∞ ∞ ∞
D(5) 2.7348 18.5264 41.5796
D(13) 25.6237 9.9740 1.9892
D(19) 0.5000 6.4741 10.3051
D(24) 10.8052 4.8311 1.0001
D(29) 0.7999 13.9612 19.5880
(各種データ:最至近距離物体合焦状態)
広角端 中間焦点位置 望遠端
焦点距離 23.1260 45.9526 73.7858
Fナンバー 4.1380 4.1193 4.1734
半画角(ω) 44.2889 23.2383 13.5357
D(0) 291.6753 278.3751 257.6797
D(5) 1.0201 15.9140 35.5611
D(13) 27.3399 12.5864 8.0077
D(19) 0.5000 6.4741 10.3051
D(24) 10.8052 4.8311 1.0001
D(29) 0.7999 13.9612 19.5880
(ズームレンズ群データ)
群 始面 焦点距離
1 1 99.574(f1)
2 6 -17.149(f2)
3 15 24.919
4 20 -33.286(f4)
5 25 67.472
6 30 272.374
(条件式(1)に関する数値)
f1/|f2|=5.81
(条件式(2)に関する数値)
(1−(β2w)2)×(β2w)2=1.01
(β2w:第2レンズ群G2の広角端での横倍率)
(条件式(3)に関する数値)
f2/f4=0.515
図8は、実施例3にかかるズームレンズの無限遠物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
図9は、実施例3にかかるズームレンズの最至近距離物体合焦状態における諸収差図である。球面収差図において、縦軸はFナンバー(図中、FNOで示す)を表し、実線はd線(587.56nm)、長破線はF線(486.13nm)、短破線はC線(656.28nm)に相当する波長の特性を示している。非点収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表し、実線はサジタル平面(図中、Sで示す)、破線はメリディオナル平面(図中、Mで示す)の特性を示している。歪曲収差図において、縦軸は像高(図中、Yで示す)を表している。
以下に上記各実施例における条件式の対応表を示す。
Figure 0006892818
なお、上記各実施例中の数値データにおいて、r1,r2,・・・・はレンズ、開口絞り面などの曲率半径、d1,d2,・・・・はレンズ、開口絞りなどの肉厚またはそれらの面間隔、nd1,nd2,・・・・はレンズなどのd線(587.56nm)に対する屈折率、νd1,νd2,・・・・はレンズなどのd線に対するアッベ数を示している。そして、長さの単位はすべて「mm」、角度の単位はすべて「°」である。
また、上記各非球面形状は、光軸に垂直な方向の高さをh、レンズ面頂を原点としたときの高さhにおける光軸方向の変位量をZ、近軸曲率半径をr、円錐係数をκ、n次の非球面係数をAnとし、像面方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
Figure 0006892818
以上説明したように、上記各実施例のズームレンズは、上記各条件式を満足することにより、高変倍比を確保しつつ、小型で、高い解像性能を備える。特に、条件式(1)を満足したことで、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長を短縮することができる。また、変倍時の第1レンズ群G1の移動量を抑制することができ、第1レンズ群G1を移動させるためのカム筒構造の簡素化が進み、当該ズームレンズを収容するレンズ鏡筒の小径化が促進される。条件式(2)を満足したことで、光学系全長を短く維持した状態で、第2レンズ群G2によるフォーカシングを高精度で行うことができる。条件式(3)を満足したことで、良好な解像性能を維持しながら、望遠端における光学系全長をより短縮することができる。また、適宜非球面が形成されたレンズや接合レンズを配置したことにより、収差補正能力をより向上させることができる。
<適用例>
以下、本発明の実施例1〜3に示したズームレンズを撮像装置に適用した例を示す。図10は、本発明にかかるズームレンズを備えた撮像装置の一適用例を示す図である。図10には、ズームレンズ100を収容したレンズ鏡筒110が撮像装置200に取付けられている状態を示している。
ズームレンズ100は、実施例1〜3に示したものである。レンズ鏡筒110はマウント部111を介して撮像装置200に対して着脱可能になっている。マウント部111としては、スクリュータイプやバヨネットタイプ等のマウントが用いられる。この例では、バヨネットタイプのマウントを使用している。
ズームレンズ100により撮像された像は撮像装置200に搭載された撮像素子201(CCDやCMOS等)の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子201からの出力信号が図示しない信号処理回路によって演算処理され、表示部202に像が表示される。
図10では、本発明にかかるズームレンズをミラーレス一眼カメラに用いた例を示した。しかし、本発明にかかるズームレンズは、ミラーレス一眼カメラのみならず、その他のレンズ交換式カメラやデジタルスチルカメラ、監視用カメラ、ビデオカメラ等に用いることも可能である。
以上のように、本発明にかかるズームレンズおよび撮像装置は、高い変倍比と高い解像性能が要求される小型撮像装置に有用であり、ミラーレス一眼カメラや一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換方式カメラ、監視用カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に好適である。
1 第1レンズ群
2 第2レンズ群
3 第3レンズ群
4 第4レンズ群
5 第5レンズ群
6 第6レンズ群
11,L21,L24,L32 負メニスカスレンズ
12,L13,L41,L53,L61 正メニスカスレンズ
22,L42,L43,L52 両凹負レンズ
23,L31,L33,L51 両凸正レンズ
STP 開口絞り
CG カバーガラス
IMG 像面
100 ズームレンズ
110 レンズ鏡筒
111 マウント部
200 撮像装置
201 撮像素子
202 表示部

Claims (6)

  1. 物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負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、負の屈折力を有する第4レンズ群と、正の屈折力を有する第5レンズ群と、正の屈折力を有する第6レンズ群と、からなり、
    前記第6レンズ群を像面に対して固定したまま、前記第1〜第5レンズ群を光軸に沿って移動させて、前記各レンズ群の光軸上の間隔を変えることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
    以下に示す条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    0.515≦f2/f4≦0.7
    ただし、f2は前記第2レンズ群の焦点距離、f4は前記第4レンズ群の焦点距離を示す。
  2. 以下に示す条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
    5.2≦f1/|f2|≦7.0
    ただし、f1は前記第1レンズ群の焦点距離を示す。
  3. 前記第2レンズ群を光軸に沿って像面側から物体側へ移動させることにより、無限遠物体合焦状態から最至近距離物体合焦状態までのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項1または2に記載のズームレンズ。
  4. 前記第3レンズ群は、非球面が形成されたレンズを備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のズームレンズ。
  5. 変倍の際に、前記第3レンズ群と前記第5レンズ群とを同一の軌跡を描くように移動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のズームレンズ。
  6. 請求項1〜5のいずれか一つに記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
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