JPS59147314A - ズ−ムレンズ系 - Google Patents

ズ−ムレンズ系

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JPS59147314A
JPS59147314A JP58021930A JP2193083A JPS59147314A JP S59147314 A JPS59147314 A JP S59147314A JP 58021930 A JP58021930 A JP 58021930A JP 2193083 A JP2193083 A JP 2193083A JP S59147314 A JPS59147314 A JP S59147314A
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lens group
focusing
lateral magnification
focal length
lens
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Sho Tokumaru
得丸 祥
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1431Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
    • G02B15/143105Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged +-+

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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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】 本発明はズームレンズ系に関し、さら((詳しくはその
フォーカシング方式(こ関する。
従来、ス〜ムレンズ糸のフォーカシング方式トしては、
レンズ系の最も物体(t(11にフォーカシング用レン
ズ群を配し、このフォーカシング用レンズ群を光軸方向
に移動させるいわゆる前玉縁出方式が一般的である。こ
の方式は全角点1?t1躊!Ir+、囲において同一撮
影距離ζこ対してほぼ同一の繰出用をフォーカシングH
ルンズ君イに与えることによってフォーカシングか可能
であるため、はとんどのズ−ムl/ンズ糸はこの方式を
採用している。このmJ玉繰出方式と異るフォーカシン
グ方式としては、レンズ糸全体を繰出すフォーカシング
方式や、レンズ系内部又は後部にフォーカシング用レン
ズ群を配するフォーカシング方式が考えられるが、これ
らのフォーカシング方式においては、ブμ点距離1こよ
って同一撮影距離(こ対するフォーカシンク繰出屓か異
り、長焦点側に行く捏練出搦を太きくしなけ第1はなら
ない。例えは全体繰出方式にあって(才、繰出量の比は
ズーム比の2乗程+t iこもなる。従ってズーミング
(こ伴ってこの繰出l■の差を補正するための補正機構
が必要となり鉗、胴の構成が複雑とならさるを得ない。
なお、オートフォーカス方式(こあっては繰出量の制御
は電気的に行われるので、μビ点距i’flfによる繰
出量の差を′電気的に補正することが可能であるか、こ
の場合も繰出量の差かあまり(こ大きいことは、フォー
カンンク速度や駆動工率ルキー、駆1す)スペース等の
点で望ましくない。
本発明の目的は、niI玉繰出以外の繰出方式1により
、最短焦点距離端と最短焦点距離端とのフォーカシング
繰出mの比がきわめて小さい聯l蜆なフォーカシング方
式を提供することにある。本発明の他の目的は、前玉縁
出迎外の繰出方式により、焦点距離による繰出量の差か
きオっめて小さく、同一繰出量を採用したとしてもjQ
点距離(こよる像面位置のズレが焦点深度内に収まる程
度の、18+1(玉縁出方式をこ匹敵する新規なフォー
カシング方式を提供することにある。
−1−記目的を達成するため、本発明の特徴とするとこ
ろ(コ、光軸方向の移動により焦点合わぜを行う負屈折
力のフォーカシング用しンズ君Y(F)、このフメーカ
シンク用レンズ群(F)よりも物体側に配され全体とし
て正の屈折力を有する少くとも2群の前方レンズ群(A
)、及び」−1フオ一カシング用レンズ群(F)よりも
像側に配される少くとも1群の正屈折力の後方レンズ群
(Blを面し、」二組フォーカシング用レンズ群(ト)
の横倍率βFは常にfp(0を満戻しているとともに、
ズーミング時において、」−記m1方レンズ群(A+の
合成焦点距離及び」−記フォーカシンク用しンズ群(1
=’lの横倍率βFが変化し、がっ短]、←点距11f
11側から長Lv点距離側へのズーミングに伴う上記フ
ォーカシング用レンズ群(ト)の横倍率βFの変化の方
向は無限遠側から近接側へのフォーカシングに伴う」−
記フォーカシング用レンズ群(杓の構倍碑くβFの変化
の方向に一致しているとともに、無限遠フォーカス時に
おける最短焦点罪離での」−記フォーカシンク用レンズ
ri’f (1=’lの横倍率βFWがβIiW″、=
−](βFW=−1も含むものとする)に設定されてい
ることを特徴とするズームレンズ系にある。
本発明ではフSシング用しンズ群(1=”lか負であり
かつβF<Oであるから、ijI方レンしンfT +A
+は正となり、また正の後方レンズ群(川を必要として
いる。
す、下、本発明(こついて詳迫11に説明する。第1図
は本発明によるズームレンズのある焦点距離での薄肉近
(IJによる構成図を示している。fpか負のフォーカ
シング用レンズ群(Flの焦点距離1.fAかフォーカ
シング用レンズ群より物体側にある正の前方レンズ群f
AJのfL点距離、そしてfBがフォーカシング用レン
ズ群より像面側にある正の後方レンズ群(川の焦点17
1> ptltで、各焦点距離はズーミング時変化して
もかまわないとする。同図の構成から、薄肉間隔ヲそれ
ぞれel、e2.レンズパックを1−B 、全系の焦点
距離をf、レンズ群(l“)、FB)の横倍率をそれぞ
れβFとβBとすると以下の各式が成立する。
jゴj−AβFβB(1) c+=j’A−1−(1−)fF        (2
1βF ■−1)−(]−βB) fB(41 (1+式からズーミング時、fA、βF、βBの内生(
とも1つは駅化しなけれはならない。
第2図は第1図の構成で表わされる焦点距離において、
フォーカシング用レンズ1!’f tF)をΔX移動さ
せて(A+群から81の位置に合焦できたことを示して
いる。このとき(A+群と(杓群の横倍率をそれぞれβ
/A、β′Fとすると以下の式が成立する。
レンズハックL Bについては第2図についても(4)
式と1r11し式か成立する。
ここで(1)〜(7)式のイ勺号について述べておく。
(1)式の、1−は全系の焦点距離であるから明らかに
正でなけれはならない。また焦点距離を表わす、fAl
tFlf 13は当然にそれそイ1丁、負、正である。
さらに横倍率についてはβF、β′Fが負であることが
らβlA、βBも負である。尚、横倍率の正、負は、レ
ンズに対して同方向の位置に物点と像点がある場合を市
、レンズに対して逆方向の位置に物点と像点がある場合
を負としている。薄肉間隔el、e2は、主点間隔の関
係から狛の値もとりうる。フ、オーカシング用レンズ?
ff (Flの移動量ΔXは第2図1かられかるように
、フォーカシング用レンズ群(月が像側へ移動するとき
正、物体側に移動するとき負である。
上記において、(3)式より(7)式を引いて、ΔX=
(β′F −βト′)  ・ fpここで ΔβF−β
′F−βFとおくとΔX−ΔβF−fFf8) 次に(6)式から(2)式を引いて(8)式を用いて、
整理すると が得られる。ここでβA′・fA<0であるがら、ΔX
〉0のときβFβF′〉1、またΔXく0のときβFβ
F(1である。よって、フォーカシング用レンズ1’T
 (’]はβFβF′〉1のとき像側へ、βFβF′〈
1  のとき物体側へ移動して近接被写体に合焦する。
近接に合焦したときの、撮影距離I)は次式のよう(こ
表わされる。
D=S、→−e+ +−e2−1− LBこれに前記各
式を代入し整理すると次式になる。
(I)−Q)ΔX = P         (10)
Q =  fA 十ex  + e2+LB     
     (12)である。
」−記(]0)式は撮影距離1〕とフォーカシング用レ
ンズ群(Flの移動量ΔXとの関係式である。この(1
o)式は、撮影距離I)の変化に対するフォーカシング
用レンズ群(卜)の移動量ΔXの関係を示す基本式であ
り、この関係はP、Qをパラメータとする双曲線となる
。そしてl)、Qがズーミング時変化すれば、blじ撮
影距離1〕に対するフォーカシング移動制ΔXが異った
値となってくる。従って焦点距離によるフォーカシング
移動量ΔXの差を小さくするには、ズーミングによるP
、Qの変化を小さくすることか必要である。
ここで(11)、 (12)式に注目すると、Qは各レ
ンズ群の焦点距離の一乗のオーターで変化する量である
かPはレンズ群(A+の焦点距離の二乗のオーダーで変
化する量であり、焦点距離によるフォーカシング繰出量
ΔXの差を生しる要素としては特にズーミング(こよる
Pの変化の影響が大きいことがわかる。従って焦点距離
によるフォーカシング繰出量の差を小さくするには、ズ
ーミング時のPの変化を抑えることが効果的である。
そこでPの変化を小さくする条件を考える。
(11)式に注目すると、ます、ズーミング時J’+β
Fの両者が変化しなけれは、l′の値に変化がないこと
かわかるが、これは、(1)式より明らかなように、ズ
ーミング時βBのみを変化させて焦点側割jを変化させ
る場合に該当し、前玉繰出方式、に該当するので採用で
きない。従ってこれ以外の方法によりズーミング時Pの
変化を小さくすることを考えなければならない。この場
合、。fh、βFのいずれがか変化すること(こなるが
、いずれの一方が変化するとしても、これに対応して他
方が変化しないかぎりズーミング時のPの変化を小さく
することができない。そこで、ズーミング時のPの変化
を小さくするには、ズーミング時においてフォーカシツ
クレンズ群(町の横倍率βFが変化すること及び、この
フォーカシング用レンズ群よりも物体側に配される前方
レンズn(A)の合成焦点距離fAが変化することが必
要であるとの結論が得られる。
このためには、βFの変化については、フォーカシング
用レンズ群(F)をズーミング時移動させるか又は後方
レンズiff f15+をスーミング時移動させど、こ
と、及びJAの変化については、前方レンズ群FA、)
を少くとも2群のレンズ群で構成し、この2群のレンズ
間の空気間隔をズーミング時変化させることか必要であ
る。従って、不発111のスームレンズ系は少くとも・
1群のレンズ群を有する構成となる。
さらに、(11)式の分子fA2・βF(βF+ΔβF
)の価について考えると、(1)式よりfA・βFの増
加によりJ−を増加させるのが自然であるから、・4が
増加するきき[A2・βF(βF−1ΔβF)は増加す
る。従ってま°の増加に対し1′の値の変化を小さくす
るにはjの増加に対しく11)式の分1:JβF(βF
4ΔβF)−1の絶対値も増加する必要かある。このた
め(こは、βF(βF−+ΔβF)〉1の場合、1βF
l’l:ijの増加に従って増加する必要があり、βF
(βF十ΔβF)〈]の場合1βF1 はJの増加(こ
従って減少する必要がある。
また、111へ限遠側から近接側へのフォーカシングに
よるフォーカシング用L・ンズ群の横倍率の変化を見て
みると、fF < Oであるから(8)式よりΔX’>
0のときΔβF〈0てなけれはならない。βF、βFは
ともに負であるから、このことは1βF′1か近接側へ
のフォーカシングに従って増加することを意味する。一
方ΔX〈0のときは(8)式よりΔβF>Oであるカラ
]βF′1 は近接側へのフォーカシング(こ従って減
少する。
す、上のことをまとめると次゛の結論となる。
リ βFβF′〉1  のとき ■ フォーカシング用レンズ群(I・)を像側1こ移動
させると近接側へのフォーカシン グかできる。(ΔX〉0) ■ ズーミング時1の増加に従って1βF1を増加させ
る。
(g  近接側へのフォーカシングに従って1βF/(
か増加する。
11)βFβF′〈1のとき ■ フォーカシング用レンズP’f (”lを物体側(
こ移動させると近接側へのフォーカシングができる。(
ΔX〈0) ■ ズーミング時Jの増加に従って1βF1を減少させ
る。
■近接側へのフォーカシングに従って Iβp/ lが減少する。
上記1)ii)のいずれの場合においても、fの増加の
際と、近接側へのフォーカシングの際のフォーカシング
用レンズ群の横倍率の変化の方向は一致している。
次にIβF1の変化域について検討する。ます十η11
)の場合、■よりj−の増加に従って1βF1が増加し
ている。このことを(1)式について考えると、1βF
(の変化はJ−の変化に寄与しており、1βF1の変化
率すなわち1βF1の最大値と最小値の比が大きいほど
Jの最大値と最小値の什すなわちスーム比か大きく取れ
ることを意味している。一方1βFlのん化は既に述へ
たよう(こ、フォーカシング用レンズ群(I・)又は後
方レンズE’f (13)を光軸方向に移すリ1させる
こと(こよって実現されるが、この移動片は1βF1の
変化[1jに依存している。従って1βF1の変化中が
小さくしかも1βF1の変化率が大きいほど少い移動団
で大きいズーム比を効果的に得ることができる。例えは
、1βF1か1から2(こ変化する場合と2から4に変
化する場合を考えると、変化率はともに2倍であってズ
ーム比への寄与は同じであるが、変化中は前者か1で後
者が2となっており、移動屓の少い前者の方か有利なこ
とかわかる。従って、βFβF′〉1  であるこの1
)の場合は1βF1の最小値であるβFWを=1に近く
設定してβFの変化域を全体としてできるだけ一1近傍
とするほど有利であり、■より近接側へのフォーカシン
グに従って1βFi か増加するので常にβFβF′〉
1が満足されることからβFW=−]とするのか最も有
利であるということになる。
一方、βFβF’<1である」二組1りの場合は、−I
−記■より」の増加に従って1βpiが減少している。
従って(1)式より見れば1βF+の変化そのものはj
の変化に不利な要素となっており、1βFl単独でその
変化域を検討するのは不適当である。そこで(])式に
おけるはA、fF1と1βFlとの関係を考える。この
両者はIβF1が1に近いほど1βF1のわずかな減少
でl 、l’A・fF1が有効に増加するという関係に
ある。
すなわち1.FA・βF1全体で見たときlβF1の減
少はfの増IJIIに寄与している。ここで1βF1変
化のためのレンス群柊動量をできるだり少くして所望の
ズーム比を得るのか望ましいことは上記1)の場合と同
様であるから、βFβF′〈1  であるこのII)の
場合は1βF1の最大値であるβFWを−1に近く設定
してβFの忠・化成を全体としでてきるだけ一1近傍と
するほと有利となる。また、■より近接側へのフォーカ
シングに従って1βF1 か減少するので常にβ【パβ
F′<1か満戻されることがらβFW=−1とするのか
最も有利であるということになる。
上記のように、1)、1])いずれの場合でもβFの変
化域を全体としでてきるたけ一1近傍とすべきこと、換
言ずればβFWを−1にできるたけ近く設定すべきこと
か結論される。
ナオ、上記の議論においてはスームレンズ系の焦点深度
は考慮に入っておらす、βF・βF′ と1との大小間
係とフォー力ソング用l/ンズ群の近接フォーカスのた
めの移動方向との関連に由来する制限のため、βF<−
1の場合もβF>−1の場合もその変化域のリミットは
−1であり、βFの変化域か−1の両側にまたかってい
る場合は考えられなかった。ここで、例えば、−1−記
の1)の場合(こおいて、βFT〈−1〈βFW 但し βFWキーl としたとする。(但しβFTは無限遠フォーカス時にお
ける最長焦点距離でのフォーカシング用レンズ群Fの横
倍率である。)」−記の場合βF−−1となる焦点距離
から最長焦点距離までの範囲ではβFβF’>1  で
あり、1)の場合の定義どおりの構成となる。ところか
、最短焦点距離からβF=、−1となる焦点距離までの
範囲ではIIF(〈1・であるから無限遠近傍において
βFβF′〈1  となる領域が必す存在すること(こ
なる。従ってこの領域において1)の場合の定義に従い
フォーカシング用レンズ群(1・)を像側に移動さぜる
こ吉は近接側へのフォーカシングに逆行する作用を生ず
る。しかしなから、1)の場合においてはフォーカシン
グ用レンズ群TI=’)の像側への移動(こよりlβF
lか増加するので近接側へのフォーカシングによりβF
βF′は1に近つく。しかもβFWキー1 であるから
無限遠側かられずかに近接側ヘフォーカシングしたとこ
ろでβFβF′〉■となる領域イこ入ることになる。さ
らに1βF1はfが大きくなるはと大きくなるのである
から長焦点側へ寄るはどβFWが−1(こ近くなり、フ
ォーカシングの際に(才より無限遠近傍でβFβp’)
1となる領域に入る。従って」−記のフォーカシングに
逆行する作用は撮影倍率か小さくしかも撮影「1]離も
大きい比較的限られた範囲においてのみ生じることにな
る。
そしてこの範囲は焦点深度か深い領域であり、−1−記
のフォーカシングに逆行する作用は焦点深度内に収って
実物」−害にならないことかわかる。
十配のようにして焦点深度を考慮に入れれはβFW −
H−−1の条件つきでβFの変化域を−1の両側にまた
がることく設定することができる。このことは、βFの
変化域を全体としてより一1近傍に設定できることを意
味し、より望ましい設計となる。
以−1−の議論は−1−記の11)の場合にもあてはま
るものであり、 βFW<−1<βFT 但しβFWキー1 とした場合かこれに該当する。この場合も焦点深度を考
慮に入れれは、実質的(こフォーカシングか可能である
。特にこのII)の場合は1βF1自体の変化の方向が
jの変化に不利であるので、βFのlr化化成−1の両
側にまたがることく設定してβFの変化域を全体として
より一1近傍(こ設定することは所望のズーム比を効果
的に得る」−で特に意味かある。
次に本発明の実施例を示す。実施例1は」−記1)の場
合に該当し、実施例2は」1記1])の場合に該当する
。また、こわらの実施例はともにβFの変化域か−1の
両側にまたがったものであるか、本発明はこのような実
施に限らず、例えばβFW″:=−+(βFW=−1も
含むものとする)を条件にβFの変化域がβl?=−]
の片側のみであることき実施も可能であることは今まで
の説明から明らかである。
実施例1 f−12,8−255−50,4FNo、−1,45−
1,65−2,10上記実施例]においてr16からr
18までがズーミング時可動のフォーカシング用レンズ
群(F)でその焦点部Xi、fFは−30,125であ
る。各無点距離でのフォーカシング用レンズ群の横倍率
βFと前方レンズ群の炉、点距離jAは以下の様になっ
ている。
実施例1の構成図と収差図を第3図と第4図にそれぞれ
示す。また、実施例1においてフォーカシング用レンズ
群(F)を像面側に移動させたとき、長焦点側の移動屓
を基準にして、短焦点側と中間焦点での像点移動用を表
1に示す。
表  1 表1より明らかなように、許容錯乱円径を0.04程度
と考えると、焦点深度lJはf = 1.2.8で01
2゜j’ = 25.5で013程度となり上表の値は
すべてこの範囲に収っているので従来の前玉繰出し方式
と同等と考えられる。
実施例2 f−28,8−35,0−49fl         
       、FNO−−3,63−4,0−4,8
4Σd −81,600〜76.544〜7t3GB上
記実施例2においてr15からr17までがズーミング
時固定のフォーカシング用レンズ群(Flで、その焦点
距離fFは−26,667である。各焦点距離でのフォ
ーカシング用レンズ群の横倍率βF、l!:前方レンズ
前方点21群fA  はり、下の様(こなっている。
本実施例の構成図と収差図を第5図と第6図にそれぞれ
示す。実施例2番こおいてフォーカシング用しンズ群口
を物体側に移動さぜたとき、長焦点表  2 表2から許容錯乱円径を0.033とすると焦点深度I
」〕はJ−= 28.8で0.211 、 f = 3
5.0で0.26となり、像点移動用はf=28.8で
少々大きいがやはり焦点深度内と考えられる。
」−記実施例(こおいてからも明らかなように本発明は
前玉繰出しと同様な効果を有しているんへバリフォーカ
ル用スームレンズやオートフォーカス用ズームレンズの
場合ではフォーカシング移動量に差かあること自体は余
り大きな問題でないので(11)式をズーミング時はぼ
一定にする制約を緩め、フォーカシング移動量のズーミ
ングによる差を若干許容することができる。これは収差
補正上有利な要素となるが、短焦点側での横倍率βFW
がβFWキー10であることにより短焦点側から長焦点
側までの移動量の比を容易に設定できる。
以上から明らかなように、本発明は前玉繰出し方式によ
らず、焦点距離変化によるフォーカシング移動量の差の
きわめて小さな新規なズームレンズ系のフォーカシング
方式を提供するものである。
すなわち、本発明はフォーカシング用レンズ群を負とし
かつその横倍率βFを常に負としたことによりそのAi
J後に正の前方レンズ群及び正の後方レンズ群を要する
ものであり、ズーミング時において前方レンズ群の合成
焦点短離fA及びフォーカシング用レンズ群の横倍率β
Fをともに変化させることによりズーミングによるフォ
ーカシング移動量の差の減少を計るとともに、ズーミン
グ時の焦点距離の増加に伴うフォーカシング用レンズ群
の横倍率の変化の方向を近接側へのフォーカシングに伴
うフォーカシング用レンズ群の横倍率の変化の方向に一
致せしめ、かっβpwキー1としたものである。上記横
倍率変化の方向の一致はフォーカシング移動量の差を効
果的に減少させる意味があり、また」1記横倍率変化の
方向の一致及びβp4−− ]の特徴は所望のズーム比
を効果的に得る」−で意味がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のズームレンズ系のあル焦点距離での薄
肉近似による構成図、第2図は$1図でのズームレンズ
系によるフォーカシング時の構成図、第3図、第5図は
厚肉化して構成した本発明の各実施例のレンズ構成図、
第4図、第6図は出j0′1人 ミノルタカメラ株式会
社第1図 第7図 86− 第3図 第4−図 珪1D収差正弦参件   非、!、収差球面収差正弦1
件  非た、収差 球面Il江正弦閂   非、!、収差 第5図 第6図 \

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光軸方向の移動により焦点合わせを行う負屈折力の
    フォーカシング用レンズ群、このフォーカシング用レン
    ズ群よりも物体側に配され全体としてiFの屈折力を有
    する少くとも2群のFf方レしン相、及び−11記フオ
    一カシ〕/グ用レンス群よりも像側に配さイする少(と
    も1群の正屈折力の後方レンズ群を有し、」−記フォー
    カシング用レンズ群の横倍率βFは常にiF<Oを品定
    しているとともに、グーミンク時において、」−記前方
    レンズ群の合成焦点距1ll11及び上記)A−カシフ
    グ用レンズ群の横倍率か変化し、かつ短焦点距離側から
    長用点距離側へのズーミングに伴う」二組フォーカシン
    グ用レンズ群の横倍率の変化の方向は匍−限遠側から近
    接側へのフォーカシングに伴う」−記フォーカシンク用
    しンズ群の横倍率の変化の方向に一致しているとともに
    、無IIJ ;京フォーカス時における最短(ilj点
    11[1肉1tでの」−記フォーカシンク用しンズ群の
    横倍率βFWかβFWキー1に設定されていることを動
    機とするスームレンス系。 2、」二組フォーカシング用レンズ群の蕪限遠フォーカ
    ス時の横倍率βFは、焦点距離の増加に従って、最短焦
    点に1]離での一1近傍から−1に向い−1を通り越し
    て最長焦点距離での値に向うことく変化するよう設定さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    ズームレンズ系。
JP58021930A 1983-02-12 1983-02-12 ズ−ムレンズ系 Granted JPS59147314A (ja)

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