JPH04116511A - ワイドコンバージョンレンズ - Google Patents

ワイドコンバージョンレンズ

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JPH04116511A
JPH04116511A JP23628390A JP23628390A JPH04116511A JP H04116511 A JPH04116511 A JP H04116511A JP 23628390 A JP23628390 A JP 23628390A JP 23628390 A JP23628390 A JP 23628390A JP H04116511 A JPH04116511 A JP H04116511A
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隆則 山梨
Hiroshi Takase
弘 高瀬
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ズームレンズ等の撮影レンズの前側に装着し
て画角を拡げるワイドコンバージョンレンズに関する。
〔従来の技術〕
一般に、写真撮影を目的とする変倍撮影光学系の仕様は
、実際に使用される焦点距離の頻度に絞って決定すれば
、光学系自体の小型化、携帯性が実現しやすくなると言
ってよい。したがって、要求はあるが使用頻度がそれ程
高くはなかったり、仕様に含とると光学系が大型化し実
用性が低下する焦点距離範囲がある。特に、このことは
広角域になると顕著である。これらのことを考えて、主
レンズ(マスターレンズ)に補助レンズを装着する方法
が考案されており、常用でなく必要に応じて主レンズに
装着して焦点距離変換を行うのがいワユるコンバージョ
ンレンズである。
ところで、従来、主レンズ系を広角化する方法としては
、Fナンバーを犠牲にしないで広角化するものとしてフ
ロントコンバータが知られている。
一方で、これまでにも、主レンズの絞り装置を含む結像
光学系を共通化し、前群交換によるいわゆるモジュール
方式が知られていたが、レンズ構成が複雑になり、かつ
大型化し、現在はほとんど用いられていない。また、フ
ロントコンバータも、主レンズが独立した結像系である
点で違いはあるが、同様の欠点を有している。その原因
は、主レンズの前側に装着するた約、入射瞳位置が遠く
なることにあり、軸外光束をケラレなしに通過させるた
めには大型化が避けられない。一方で、光学性能の面か
らも、軸上光束は、主レンズのFナンバーに依存するが
、光束が細いため、大きく収差変動を引き起こすことは
少ないが、周辺光束は軸上光束とレンズの通過点が異な
り、光線入射高が大きくなるので、収差係数の展開式か
らも分るように、非点収差、歪曲収差、倍率色収差が大
きく発生し、補正バランスのとれた主レンズの残存収差
を乱すことになり、問題があった。逆に、主レンズの画
角が狭くなると、全く逆の現像が生ずる。
こうした性質が肋らかな中で、ワイド系フロントコンバ
ージョンレンズとしては最も基本的構成をとるタイプと
して、第1面を平面とする米国特許第2889745号
等がすてにシネカメラ用として知られており、現在、ス
チルカメラを含む映像機器にこれを用いるのにはコスト
面での利点はあるが、2つのレンズ間の間隔を大きくせ
ざるを得ないので、性能上からも大きさの点からも多く
は要求できない光学系であると言わざるを得ない。
次に、非球面を用いたものとして特開平1−31901
0号があり、従来技術に現在の生涯技術をもって改良を
加えた光学系であると言うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、レンズを厚肉レンズとすると、すでに述べた
ように、主レンズの物体側に配置する関係で、軸上光束
は問題とならないが、画角が広くなることに加えて、入
射瞳位置が遠くなりビネッティングを避けるために前玉
径は増大し、その結果として重量が増し、望ましくない
。この種の問題点が、いわゆるフロントコンバーターの
普及を防げており、その断面図と光路ダから理解し得る
共通の難点である。次に、光学性能上からは、レンズを
通過する軸外光束がレンズの周辺部を通過する性質上、
開口変化に伴う軸上収差に比較して軸外収差の変化が大
きく、倍率色収差や歪曲収差のバランスが必然的に変化
する。この点に対する対策を考慮することが必要となる
収差補正の面からは、コンバージョンレンズ自体で発生
する収差量をできるだけ小さくするには、負の第1群と
正の第2群を各々正及び負屈折力のレンズで構成する方
法があるが、構成枚数として最低4枚は要するので、前
玉径と重量の増大につながる。また、相互の群間の軸上
間隔をある程度あける必要があり、小型化の上で有利に
はならない。また、ペッツバール和の補正や色収差除去
を目的とする接合も、全体としての収差補正をする上で
の自由度を奪うことになる。偏芯の寄与度については、
単体レンズを用いると、1つの枠に入るため、難しい問
題にはならない。
以上のことを検討した上で、本発明は、以下の事項につ
いて意図してなされたものである。
■主レンズ系として広角系ズームレンズを想定し、その
広角域で使用するものとする。従来のように、広角レン
ズ等の固定焦点距離のレンズの超広角化に限定すること
は、使用する上でも制約となっている。ただし、望遠域
での使用は本来の目的としては推奨しないこととする。
■主レンズの性能をできる限り維持し、かつ、実用性を
配慮する。したがって、軸外収差が大きく変動しないよ
うな構成が必要となる。
■主レンズのフォーカシングを考慮し、かつ、携帯時の
負担も含めて軽量化を狙う。これまでのスチルもしくは
ビデオカメラ用のものでは、4枚以上の構成のものが多
くを占めていた。
■小型・軽量化を目的とするために、主レンズ自身の性
能レベルが良好であることを意図する。
これによって、コンバージョンレンズの構成枚数を抑え
ることができる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
その目的は、限定するものではなか、広角系ズームレン
ズを主レンズとし、この前側に装着してその広角域での
画角を拡げるワイドコンバージョンレンズヤあって、軸
外収差が大きく変動しないような小型、軽量の構成枚数
の少ないコンバージョンレンズを提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明のコンバージョンレンズは、主レンズ
の前側に装着されて主レンズの焦点距離を短縮するワイ
ドコンバージョンレンズにおいて、物体側から順に、凸
面を物体側に向けた負メニスカスレンズよりなる第1レ
ンズL+%像側に強い凹面を向けた負レンズからなる第
2レンズL7、及び、物体側に強い凸面を向けた正レン
ズからなる第3レンズL3の3要素より構成され、第1
レンズL、と第2レンズL2によって負の屈折力を有す
る第1群を構成し、第3レンズL3によって正の屈折力
を有する第2群を構成し、第1群の後側焦点位置と第2
群の前側焦点位置をほぼ一致させるように構成し、かつ
、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
0.6<  fl/fII  <0.9・・・(1)D
、 /R< 0. 5       −−−(2)7’
l++>1. 5.  va+>50    ・・・(
3)Tld2>1.5.νs2>50   −− ・(
4)ただし、 fI:第1群の焦点距離、 fII:第2群の焦点距離、 nd、:第1レンズのd線の屈折率、 nd2:第2レンズのd線の屈折率、 シ7.:第1レンズのd線のアツベ数、νd、:第2レ
ンズのd線のアツベ数、Do:本ワイドコンバージョン
レンズと主レンズとの軸上間隔、 矛 :画面サイズの対角線長、 である。
〔作用〕
本発明のワイドコンバージョンレンズは、上記したよう
に、主レンズ系としてズームレンズを想定し、広角域で
使用することを意図する。そのため、ズームレンズの中
間焦点距離域から望遠端域では、コントラストや解像力
を評価尺度する通常の使用は行わないことが前提となる
。しかしながら、これまでのワイドコンバージョンレン
ズは、単焦点レンズやズームレンズの広角端のみの使用
を前提としていたので、この点では本発明は適用範囲を
拡張したことになる。
そこで、ワイドコンバージョンレンズの使用目的として
、主レンズの広角端付近での焦点距離を短縮し、かつ、
全系のバックフォーカスを保つために、本発明において
は、第1図に基本的構成を示すように、逆望遠タイプの
近軸屈折力配置を有する光学系を採用する。このレンズ
系の特徴は、第1群φ1として焦点路nf Iの負屈折
力のレンズ群、第2群φ2として焦点距離f2の正屈折
力のレンズ群を必ず用いる構成のほぼアフォーカルな光
学系であり、縮小倍率αを有している。
そして、本発明においては、主レンズ系として結像性能
が比較的に良好であるズームレンズを選定し、基本的に
は、その対象とする画角が2ω=63.5°程度付近と
し、装着した時の全系の画角を2ω=76°程度に変換
するコンバージョンレンズとする。これによって、光学
性能上の必要性から本発明のコンバージョンレンズの構
成枚数が不必要に増大することを防止する。
また、本発明のコンバージョンレンズが対象とする主レ
ンズ系の焦点距離f、域は、主レンズ系の収差状況が広
角端付近と比較的近い残存収差の傾向を持っている領域
であればよい。
以下、本発明において、上記のような構成を採用した理
由と作用を説駄する。
本発明のようなほぼアフォーカルな光学系では、負の第
1レンズ群φ1と正の第2レンズ群φ2を各々1枚で構
成とすると、収差補正まで含めて考えた場合、各群の屈
折力をかなり弱くしなければならず、その結果として相
互の主点間隔が大となり、実用面では必ずしも小型化が
達成できない。
この点に注目して、本発明においては、上記のごとく負
の第1レンズ群を分割して2枚構成にすることで、屈折
力を強めかつ主点間隔をより短くして、小型化を達成し
ている。その結果、全体は3枚構成となっている。
第1レンズは、第2レンズに対して入射光束の入射角を
緩くして射出する作用を持つメニスカス負レンズであり
、広角系レンズで特有に発生するサジタルコマ収差の補
正のたtに強い曲率を有している。負メニスカスレンズ
であるので、物体側より第2面の曲率は第1面の曲率よ
りも強くなっている。その結果、第2負レンズに入射す
る角度はより挟角となっており、収差補正上大変有利に
なっている。
また、条件(1)は、光学系がほぼアフォーカル系であ
る時には第1図に示したようにその倍率を意味し、上記
のように、2枚構成の第1レンズ群の焦点距離と1枚構
成の第2レンズ群の焦点距離の肚となっており、縮小倍
率を意味している。条件式の下限を越えると、光学性能
上からより多くの枚数のレンズ構成とする必要が生じ、
軽量化を達成することが困難となる。一方で、その上限
を越えると、ワイドコンバージョンレンズとしての実用
上の役割が低下し、意味をなさなくなる。
条件(2)は、ワイドコンバージョンレンズと主レンズ
との軸上距離を規制したものであり、この条件式を外れ
て使用すると、レンズの外径が大となり、小型化する上
で好ましくない。また、実際に使用する際、最周辺光線
のケラレが生じやすくなる。
条件(3)及び(4)は、第1レンズさ第2レンズの光
学ガラスの使用範囲を規制するものである。第1レンズ
及び第2レンズは共にレンズ外径が大きく、これらに重
量の大きいガラスを用いることは、本発明の主旨に反し
ている。すなわち、共に軽量なガラスでかつ分散が比較
的小で、屈折率が条件式(3)及び(4)の範囲内であ
れば、第1レンズ群内のみで正レンズと負レンズを使用
して色収差を補正しなくても、第2レンズ群の正レンズ
との組み合わせで全体としての色収差を抑えることが可
能となる。一方で、第1レンズと第2レンズに高屈折率
ガラスを使うことで、性能上から有利となることは明ら
かであるが、レンズ外径が大きくなるため、コスト面で
の配慮が必要となることは言うまでもない。
〔実施例〕
次に、実施例に従って本発明のワイドコンバージョンレ
ンズについて説明する。以下に示す実施例1〜3のレン
ズは、何れも第2図に断面を示す構成をしており、第2
レンズL+、第2レンズL、は共に凸面を物体側に向け
た負メニスカスレンズからなり、第3レンズL3は物体
側により強い凸面を向けた両凸の正レンズからなってい
る。
第2図は、後記するマスターズームレンズに実施例1の
ワイドコンバージョンレンズを装着した状態の断面図を
示しており、実施例1は主レンズとして変倍比が約4倍
のズームレンズに装着することを想定している。第3図
にマスターズームレンズの焦点距離がf=36.1(広
角端) 、f =39.96、f=50.0、f=68
.8(標準) 、f =131.5(望遠端)での収差
図を示す。
ここで、実施例1では、負の第2レンズL、と負の第2
レンズL、には、ランタン系のガラスを使用しながらも
、各々の比重が3程度であり、普通のクラウンガラスよ
りやや重い程度の軽量な材質を選定している。
光学性能上の役割としては、このワイドコンバージョン
レンズは、3次収差係数による作用が、球面収差、コマ
収差、非点収差、歪曲収差の何れにおいてもアンダーの
作用が支配的である。ただし、歪曲収差は、3次収差係
、数と5次収差係数が相互に補償することで、あまり負
に偏らないようにバランスし得る。また、個々の面につ
いて言えば、球面収差、コマ収差は、負の第2レンズ後
面と正の第3レンズ前面の作用が強い。しかしながら、
歪曲収差、非点収差は、各面が相互に均等に補正作用を
担っている。この理由は、軸外光束のレンズ通過位置が
各レンズにより大きく変化しかつ入射高が高いことにあ
るのは言うまでもない。
像面湾曲についても同様である。
上記したマスターズームレンズが焦点距離がf−36,
1(広角端) 、f =39.96、f=50.0の時
に実施例1のワイドコンバージョンレンズを装着した場
合の収差図(第3図の(a)〜(C)に対応)を第4図
に示す。何れも実用レベルとして十分なものであること
が分る。なお、ワイドコンバージョンレンズの装着の結
集、全系の焦点距離は、それぞれf=28.8、f=3
1.97、f=40.ooに短縮される。
また、実施例2は、第1負レンズL1にクラウンガラス
、実施例3でも第1負レンズL+にクラウンガラスを使
用している。この結果、ワイドコンバージョンレンズの
軽量化を達成している。第5図、第6図に同じマスター
ズームレンズの広角端(t =36.1)にそれぞれ実
施例2、実施例3のワイドコンバージョンレンズを装着
した場合の収差図(第3図の(a))を示す。全系の焦
点距離は、何れもf=28.8に短縮される。
以下、各実施例及びマスターズームレンズのレンズデー
タを示す。記号は、上記の外、FsoはFナンバー、ω
は半画角、rl、rz・・・は各レンズ面の曲率半径、
d+、dz・・・は各レンズ面間の間隔、ndl、nd
2・・・は各レンズのd線の屈折率、νdlq シイ2
・・・は各レンズのd線のアツベ数である。
実施例1 r 、 =66.6990 a、、=2.840Ond、=1.64000ν、、=
60.09r 2=37.7310 a 、 =9.7300 r 3=139,5160 ds ”2.8000  n=rx =1.69350
 ν=ra =53.23r 、 =50.3100 d 、 =12.0000 r 5 =41J660 d 、 =8.1200 r 、 =−2844,0230 D、=1.0 f I =−60,968 f II = 76、756 nd+=1.64 n dz= 1.6935 1  、=35.0 n −s  4.53172  νas  =48.9
0ν、、=60.09 νd2=53.23 実施例2 r 、 =98.7880 d + =2.5000  n d r2 =40.6740 d、=9.7300 rコニ132.6830 d 、 =3.4200 r 4 =67、2761 d 、 =12.0000 r s =50.9900 n d2=1.69350 9 as =53.231
、60311  ν、、 =60.70n d3=1.
53172 1’ d−=48.90d 、 =8.1
200 r 6=−610,5608 Do=1.0 f  I =−70,918 f II =88884 n 、 、 = 1.60311 n d2= 1.6935 J   =35.0 νd、=60.7 シd2−53.23 実施例3 r 、 =73.1138 d + =2.3500  n 、r +r 2 =3
8.8740 d 、 =99450 r a 441.4276 d 3=2.7600 r 、 =56.6829 d 、 =12.0500 r s =48.7529 d s :8.1200 n −2=1.69350  νd2=53.23n 
−s =1.53172  νa3=48.901、6
2041  ν、、  =60.27r 8=−484
,0737 Do−1,0 f I =−66,267 f II =83.743 n dl= 1.62041 n a 2 = 1.6935 1   =35.0 νd、=60.27 νd2=53.23 マスターズームレンズ f  =36.1 〜131.5 F鱈0:4.6 〜5,75 ω =3093〜934 r 、 =95.7459 d 、 =1.9400  ηd、 =1.80518
ν、、 =25.43r2−505189 dz=5.6000  nd2=1.603111/a
2=60.70r 、 =−274,7830 d 、 =0.1500 r 、 =31.1140 d、 =4.3000  nas =1.49700 
v、3=81.61r 、=56.1103 d、=(可変) r 6=78.2872 d6=1.1000  n == =1.83400 
νd4=37.16r 、 =15.5792 d 7 =4.0968 r 8=−96,8212 as=0.9000 1ss=1.80610シ55−
40.95r s =42.1872 (1、=0.1500 r、0:26.0033 (i + o=3.750On −s =1.8466
6シd、 =23.78、 、 、=−26,7562 d +1=0.8000  n =n =1.7725
01’ 、n =49.66r 12=−223,32
42 d 12=0.9180 r 13=−27,1344 d +s”0.8500  n as =1.8340
0 νds −37,16T l4=−135,127
B a、<=(可変) r+s・oo(絞り) (l l s”1.1500 r 、 、=49.3507 d + 6=2.3800   n dsr +7=5
8.378+ d 17=0.1500 r 、、=27.0622 d +s=2.4800 r 、 、=−224,2899 d1□=0.5237 r 20−−42.6516 d 20=1.2100 r 21=229.2310 di+−(可変) 丁22=68.7773 d 22=2.4600 r 、3=−80,3757 d 23=0.5500 r 、、=46.9485 d24・2.0000 n 、+ + +=1.80518  νd、、=25
.43ns+3=1.80518  ν、 、 3=2
5.43n a+z4.74000  ν、 、 2=
28.29n d+ o=1.48749  ν、 、
 、=70.201、67790  ν、9 =55.
33T as=18.6656 d 25=2 1000 r 26=82.2991 d as”2.320On =++n−1,48749
1’ 6z=70.20r 2T=−54,9843 d 27”0.1500 r 2−=17.5907 d 28”2.640On =++s=1.57501
  νd+5=41.49r 29=18.9925 d29・(可変) r 3o=249.1056 d3o=3.7500   nd+6=L61293 
 ν、 、 、=37.0Or 、 、=−32,65
87 d at4.1500 r 32=−29,6744 d 3f1.4300   n d+−%1.8340
OL’ 、+7=37.16r 3.=−223,29
53 fB  (バックフォーカス)=82.6485(以下
、余白) ズーム間隔 〔発胡の効果〕 本発明においては、比較的に低屈折率であるが軽量なガ
ラスを3枚使用して、主レンズの軸外収差を変動させず
に、性能が良好で、かつ、小型、軽量のワイドコンバー
ジョンレンズを実現できる。
広角系のズームレンズを主レンズとした場合、その広角
端のみでなく、35mmから50mm程度まで(35m
mフィルム換算)の広角域に装着することにより、その
焦点距離を短縮してさらに広角化を図ることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のワイドコンバージョンレンズ基本的構
成を説明するための図、第2図は本発明の実施例1から
3のワイドコンバージョンレンズをマスターズームレン
ズの前に装着した状態の断面図、第3図は第2図のマス
ターズームレンズの焦点距離f=36.1.39.96
.50.0.68.8.131.5の時の収差図(a)
〜(e)、第4図は2図のマスターズームレンズに実施
例1のワイドコンノsl−ジョンレンズを装着した場合
の第3図(a)から(C)に対応する収差図(a)〜(
C)、第5図、第6図はそれぞれ実施例2.3のワイド
コンバージョンレンズを同じマスターズームレンズの広
角端に装着した場合の収差図である。 出  願  人 オリンパス光学工業株式会社代理人 
弁理士 韮  澤   弘(外7名)(自発) 補正の内容 事件の表示 平成2年特許願第236283号発明の名
称 ワイドコンバージョンレンズ補正をする者 事件との関係  特許出願人 住  所 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2弓名  
称 (037)オリンパス光半工業株式会ンf代表名下
山敏部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主レンズの前側に装着されて主レンズの焦点距離
    を短縮するワイドコンバージョンレンズにおいて、物体
    側から順に、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ
    よりなる第1レンズ、像側に強い凹面を向けた負レンズ
    からなる第2レンズ、及び、物体側に強い凸面を向けた
    正レンズからなる第3レンズの3要素より構成され、第
    1レンズと第2レンズによって負の屈折力を有する第1
    群を構成し、第3レンズによって正の屈折力を有する第
    2群を構成し、第1群の後側焦点位置と第2群の前側焦
    点位置をほぼ一致させるように構成し、かつ、以下の条
    件を満足することを特徴とするワイドコンバージョンレ
    ンズ: (1)0.6<|f I /fII|<0.9
  2. (2)D_0/l<0.5
  3. (3)n_d_1>1.5、ν_d_1>50(4)n
    _d_2>1.5、ν_d_2>50ただし、f I :
    第1群の焦点距離、 fII:第2群の焦点距離、 n_d_1:第1レンズのd線の屈折率、 n_d_2:第2レンズのd線の屈折率、 ν_d_1:第1レンズのd線のアッベ数、ν_d_2
    :第2レンズのd線のアッベ数、D_0:本ワイドコン
    バージョンレンズと 主レンズとの軸上間隔、 l:画面サイズの対角線長、 である。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097547A (en) * 1997-10-17 2000-08-01 Olympus Optical Co., Ltd. Front converter lens system using a diffractive surface
KR100497041B1 (ko) * 1997-12-26 2005-09-30 삼성테크윈 주식회사 근거리촬영을위해어뎁터렌즈가결합된줌렌즈
JP2006084738A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Nikon Corp レンズ系
JP2014048590A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Ricoh Co Ltd ワイドコンバータレンズ

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