JPS614013A - テレセントリツク・ズ−ムレンズ - Google Patents

テレセントリツク・ズ−ムレンズ

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Publication number
JPS614013A
JPS614013A JP12442984A JP12442984A JPS614013A JP S614013 A JPS614013 A JP S614013A JP 12442984 A JP12442984 A JP 12442984A JP 12442984 A JP12442984 A JP 12442984A JP S614013 A JPS614013 A JP S614013A
Authority
JP
Japan
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group
lens
positive
negative
groups
Prior art date
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Pending
Application number
JP12442984A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Yamazaki
敬之 山崎
Hiroshi Miyamae
宮前 博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP12442984A priority Critical patent/JPS614013A/ja
Publication of JPS614013A publication Critical patent/JPS614013A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

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】 (誰染上の利用分野) この発明は、前玉匝が小さく、広い変倍範囲にわたって
歪曲収差が極めて小さく、かつ開口率の大きな投影検査
器用のテレセントリックズームに関する。
(従来技術) 投影検査器(投彰器)は被測定物の輪廓を内当な方法で
照明し、収差、特に歪曲収差の良く補正された投影光学
系によってスクリーンに拡大投影し、スクリーン上の基
準図形と比較することによって諸址の測定を行うことを
王な目的とした測定器である。このような目的に用いら
れる光学系は、その性格上、極めて高置な歪曲収差の補
正が要求されると共に、載物台を上下に移動させること
によってスクリーン面上で○焦点合ぜを行う際、光学的
な倍率梢Vを保障するため、光学系を通過する光束の被
測定物側における主光線が光軸に対して千行となる、い
わゆるテレセントリックな光学系として構成されなけれ
はならない。また、スクリーンの中心部から周辺部にわ
たって、誠の輝度が乎均していることが望ましいので、
光学系には大きな開口効率が要求される。
このように、光学系に対する要求が厳しいため、これを
満たすものとして従来は用途に応じて倍率毎に別々に設
計された一定の焦点距離を持つレンズ系が用いられてき
た。従って、測定途中で倍率を変える場合には異なる倍
率用のレンズを複数個用意することが不可欠であった〇
そして、これらのレンズを必要に応じて投影器に着脱す
るか、あるいは投影器にターレットが備えである場合に
は、ターレットによってレンズ交換を行う必要があった
上記のような複数個の投影器用レンズを十分な変倍比を
持つ11tIAfZ)ズームレンズで重き換えることが
出来れば、倍率変換θ際υ業帷さを軽減出来るはかシで
なく、測定装置全体のコンパクト化が可能となり、トー
タルコストの低減にもつながることとなる。
その上、ズームレンズは焦点面を固定したままで連続的
な変倍が可能であり、変倍範囲のどi     O@率
に$−1,Q ”rも被測定物0形、go観察と測定が
0T能となる。
しかし、この様な目的に用いられるズームレンズは、匠
米紹んど実用化されていない。その理由は、上記のよう
にこの種の光学系に要求される歪曲収差の許容量が小さ
く、原理的に特に歪曲収差の補正が困難であるとされて
@たズームレンズで、この許容に以下に歪曲収差を納め
る技術が確立してい々かったこと、ズームレンズにテレ
センドリンク性を与えるために従来とられてきた方法は
、結果的に前玉径を増大させる効果を持つため、コンパ
クトな光学系が得られず、開口効率にも急影響を及ぼし
ていたこと等の配回があけられる。
従来、正・負・正・正の4鼾から構成され、第1群と第
4群とが固定され、長焦点端から短焦点端への変倍に従
って第2群は第1群に近づく方向へ、第3軒は第2群と
反対方向へ、光軸上を勢調に移動する型式のズームレン
ズは知られている。(向えば特公昭51−12424号
公報)この型式のズームレンズは移動群の倍率がそれぞ
れ[14に変化し全系の変倍への寄与に無駄がなく、各
群の移動皺を小さくすることが出来るので、変倍中2)
収差変動が少なく、高変倍此のズームレンズを構成する
のに有利な型式としてよく知られている。
この型式のズームレンズをテレセントリックな光学系と
する場合、従来は第3図に示すように固定群である第4
群の前側焦点位置に絞りを置くのが通例であった。しか
し、このよう々配置では長焦点側で入射瞳位置が扱方に
寄ってしまうという欠点が生ずる。一般に投影用光学系
は長焦点のものも短焦点υものも画角にそれ程大きな差
がないことが物欲の1つであり、その前玉径は王として
光学系の入射瞳の位置によって決冗される。従ってこの
ようなズームレンズ構成において、長焦点側で入射瞳位
置が前玉から離れ後方に寄ることは前玉径を増加させる
結果となる。こi2)ため、紋シをできるだけ前方に配
置することが有利となるが、第3群と第4群の間に紋り
を置く限り第3群が第4群に最も近づく焼焦点端におい
て絞シが第3畦に干渉しない範囲に絞り位置が限られる
こととなる。また、マスク系である第4flFの焦点距
離を長くシ、軟シの中心を通る主光線の傾きを小さくす
ることも前玉径を小さくするのに有利な条件であるが、
それに伴いレンズ全長が長くなるか、作動距離が短かく
なるという欠点を生ずる。以上のように、マスク系の前
側焦点位置にテレセントリックな絞りを固定する従来の
方法では要求を十分に満す光学系を得ることは出来ない
そこで、絞漫を第3群を越え、第28¥:と第3群の間
に設置しようとすれば、絞りの後方に可動群である第3
群があるため、テレセントリック条件を満すためには絞
りを固定することが出来ず、第3群と第4群の合成糸の
前側焦点位置に絞りを置くことが必要となり、可動群で
ある第2群、第3群とは独立I/C変培中、絞シを光軸
に沿って移動することとなる。
第3群の焦点距離をf5、第4群の焦点距離をf4とし
、各群の主点間距岨を無視し、第3軒と第4群の間隔を
dS第3nと第4群7)合成系の前側焦点位置と第3群
との間隔をa、同じく第4群との間隔′4I:bとすれ
ば、 となる。絞)を第3群υ前方に置く限りa ) Qで、
bはdの単調増加関数、aはdの学調減少閏数であるこ
とが導かれる。この状況を第4図に示す。
このように、正・負・正・正の4!Inからなるズーム
レンズの第2群と第3群の間に可動なテレセンドリンク
絞りをHkけることは、拳に絞りが前方へ移動したため
に、各変@位置において第11+での±光線の光軸から
の高さが低下するはかりでなく、変倍に伴って絞り位置
が単調に移動し、しかもその移動力量が従来の型式のテ
レセントリックズームでは避けることのできなかった変
倍に伴う人躬薗位にυ大きな変動を打4     rp
−を効オオ、っ。従っ、う亀、伴う、角うイ、。
少ないことが条件となる投T#器用ズームレンズとして
は、前玉匝が各変倍位置で有効に利用出来、開口効率に
も良い影Wt与えることとなる。
しかし一方、このようなテレセントリック絞シはそれ自
体独立な可動群となるため、鏡胴構造の点から見れは、
可動レンズ群を3つ持つ型式のズームレンズと同等であ
り、光学的性能0割に機械的に複雑な構造となる。1だ
、広い変倍範囲に渡って歪曲収差の補正が厳しく散水さ
れるズームレンズにおいては、絞シの前側での歪曲収差
発生量と絞りの後側での歪曲収差発生量が各変倍位置に
おいて1消l〜合う構成が望まシく、正・負・正・正の
DI成のズームレンズにおいて、絞υを第2叶と第3畦
の間に配置する型式は、この点では不オリな(み成とな
る。更に、2つ■i5J動群はそれぞれ倍率変化を分担
しているとは云え、その分担する変培敞が大きいため収
差変動が大きく、φ曲収差をはじめとする諸収差の補正
上不利と彦る0その上、絞り位置が従来とは異なるため
、特に紋り後方での収差変動が非常に大きくなり、長焦
点側において負の歪曲収差の発生量が大きくなりすぎ、
補正が困離になる傾向を持つ。
本発明者の1人は上記の可動テレセントリック絞シを第
3群に固定し、変倍に伴って第3群と一体で元軸上を移
動させるとともに、第3群と第4群との間に新たに負の
パワーを持つレンズ群を尋人し、第5図に示すように、
これを第3群と反対方向に移動させることにより、これ
らの問題を解決出来ることを示した。(特開陥57−1
69717号)その結果、得られるレンズ系は正・負拳
止−負・正の5群俳成となシ、第3群に級シを有するの
で叙すの前後の対称性が良く、絞りの前側で発生した歪
曲裸麦と後側で発生した歪曲収差とが互に打消す構成と
なる。
また、従来、第2群、第3群に分担されていた変倍を夫
に第4群にも分担させることができ、各群の分担する変
倍比が減少すると共に各群で発生する収との変倍に伴う
変動を小さくすることが出来る。さらに、従来の41#
病賊のものでは、第19Fで大きく発生した正の缶曲収
差を負の第2群が補止し、変倍に伴う歪曲収差の変動を
少なくするという補正方法をとるが、この発明のレンズ
構成では絞りの銃側でもこの方法を全く同様に使用する
ことができ、絞りの後側にお・ける歪曲収差の変動をも
小さくすることができる。
このような争ましい構成においでテレセンドリンクカ光
学系となるために6、第5群が固定群であるので、q!
r変@位置で、第3群と共に移動する叙りの第4群によ
る縁の位置が第5群の前側焦点位置に味たれなければな
らない。絞シと第3Bの間隔を無視し、短焦点端で第3
f#位置すなわち絞シ位置と第4註王点位置とが一致す
るとしたとき、この位置から■各変@t>’L置での絞
りの移動針を11同じく第41R−D移動1を91第4
群の焦点船離を14(<O)としたとき、この条件は次
式で衣わされ、その移動1路は第3図に示されるように
なる。
これによれは、第3群及び絞り位置が変倍に伴つて光軸
上を直線的に移動するとき、負群である第4群は第3群
と逆向きに獣調に移動する。
これは、第4群が新らたに変倍に寄与するために移動す
る方向と一致している。このため、第3群と第4群とに
テレセンドリンクの条件を満す様な動きを与え、その上
でこれらに対し関係的に第2群を同様に単調に移動させ
て変倍中隊面を定位置に固定するようにすれば、テレセ
ントリックなズームレンズ系が得られることとなる。
また、実用上差しつかえのない範囲でテレセンドリンク
条件のくずれを許容すれば、パワー配分および収差補正
の自由度が増し、全体としてバランスのとれた性能を持
たせることが出来る口 (この発明が解決しようとする問題点)I     )
″1%1′17−”°°“7!:&*に!zが生じてく
る。
すなわち、スクリーン匝をφ510としたとき、画角は
上記ズームレンズと同じにしであるので、焦点距離は必
然的にスクリーン匝が大きくなった割合、すなわち1.
7倍だけ長くなる。
このように焦点距離が1,7倍になると諸収差も歪曲収
差を除いて1.7倍に増大する。
この発明は、このような榮件下で、上記ズームレンズと
収差補正が同程度になるように改良しようとするもので
ある。史に上記公開公報に開示されたズームレンズは、
低倍率側で高次の歪曲収差が発生していたが、この高次
の歪曲収差をも補正したテレセントリックズームレンズ
を得ようとするものである。
発明の構成 (問題点を解決するための+猷) この発明のズームレンズ系の構成は基本的には、正・負
・正e負φ正の5群からなり、第1群と第5群は同定し
、全糸を長焦点端から短焦点端へ変倍するに伴い第2群
と第41f−はそれぞれ第1群の方向へ、第3群はそれ
と逆方向に元軸上を瞬調に移動し、第3群に絞シを固定
するものであるが、第1群と第5群中に負レンズを導入
すると共に、 fW:短焦点端の焦点距離 fi:第1群の焦点距離 としたとき 2、0  < f、71w   〈6.0   ・−・
−(1>1、o  <f、/fW<a、0   ・・・
・・・(2)1.5  <fy/fW(3,0・・・・
・・(3)1、0   <  Ih17fvt   (
2,0・・・・・・(4)L O(1ft 1/?w<
 2. o   ・・・・・・(5)を満足している。
史に、望ましくは、第1畦は負卑レンズと少なくとも2
枚の正墜レンズ、第2軒は少なくとも2枚の負暎レンズ
と、正・負の嗅レンズからなるダブレット、第3群は正
・負の傘レンズからなるダブレットと正拳レンズ、第4
群は正・負の≠レンズからなるダブレットと負喚レンズ
、第5群は止優負の嚇レンズからなるダブレットと正牟
レンズ、負墜レンズ及び正獣レンズとからなシ、 π2:第2群の乎均屈折率 i5:第5群の乎均アツベ数 fa:@1群中の負争レンズの焦点距離九二第5畦中の
負琳レンズの焦点距離 とするとき 1、75  < n2        ・・・・・・(
6)45 く気       ・・・・・・(7)fl
 /1fal (l−5s ’f O・・・・・・(8
)を満足する。
(作用) 一般に凸レンズ群の会でレンズを構成すると糸巻型の歪
曲収差が発生し、その補正は困難でおる。補正のために
は自群中に負レンズを配置しなければならない。上記特
開陥57−169717においては第1群の歪曲・収差
補正が不十分でわシ、とシわけ第1群の大きな軸外部分
(14)  ’ を通る低倍率側で高画角では歪曲収差の曲がりが発生し
ていた。これを第1群中に負レンズ群を導入することに
よって補正可能としている。
条件(1) (2)は諸収差を良好に補正しながらレン
ズ全長をコンパクトにするためのものであり、上限をこ
えるとレンズ全長が長くなり、下限をこえると球面収差
、皺曲湾曲の補正が困難となる。
条件(3)は第3群、従って絞シの移atを規制するも
ので、入船瞳位置の変動をできるだけ小すくシ、かつレ
ンズ全長をコンパクトにするために必要なものである。
下限をこえて第3群の屈折力が強くなると、第3群の移
動量が減少し、入射瞳位置の変動が増大するため前玉径
が大となり、開口効率の減少を招くと共に、絞りの前後
での収圭変動が大となシ、歪曲収差の補正が国献となる
。逆に上限をこえて第3群の屈折力−    が弱くな
ると、その移動針が増大し、レンズ余技をコンパクトに
おさえることが国難となる。
条件(4) (5)は第2群、第4群の移動針を制限し
、条件(3)と共に絞り以前、以後の系による収差変動
をおさえ、小さい移動針で十分な変倍比を得ると共に、
屈折力の増大に伴なう収差補正の困難を回避するための
ものである。上限をこえると移動量が大と々るためレン
ズ全長が犬となりすぎるか変倍比を小におさえざるを得
なくなり、下限をこえると収差発生が犬になりすぎ、t
ltI○条件を選ぶことによる収差補正が困難になる。
条PF(61条件(4)を前提とし、諸収差の補正を困
難にすることなく、第2群の屈折力を画法するためのも
ので、下限をこえてなお第2群に十分な変倍比を与えよ
うとすると、全系のペッツく一ル和が過小と々υ、非点
収差が悪化し、長焦点側でタル型■歪曲収差υ発生がw
A@に々る。
条件(7)は色収差の補正に関し、一般にズームレンズ
においては各レンズ群毎に色収差の補正カ必喪であるが
、この発明のズームレンズにおいては短焦点側での開口
率が大きいことも原因し、特に第5群における色補正、
中でも倍率色収差の軸止が間眺となる0下限をこえると
雑魚(IQ 点何で倍率色収差の補正が著しく困難となり、色による
歪曲収差の差も無視出来なくなる。
条f’F (8) (9)Viそれぞれ第1群および第
5群中の負勢レンズの屈折力KIjAする。第1群、第
5群中に負レンズを接会レンズという形でしか配置しな
い場合には、接合面が高次の歪曲収差を発生するという
問題が生ずる。この欠点を除くには第1群、第5群中に
少なくとも1枚は負拳レンズを配置する必要がある。こ
れら負レンズO屈折力が上限をこえて強くなると歪曲収
壓の補正が困難になる。
(実施向) 以下、この発明のテレセントリックズームレンズの実施
向を示す。
表中の記号はそれぞれ以下のものを示すR:レンズの曲
率半艶 D=レンズの#与又はレンズ間隔 N;レンズ材料のd嶽での屈街率 シ:アツベ数 実施例1  f=182.12〜3445 倍率10X
〜50×N、A、 0.07〜0.14   変倍比5
0@スクリーン半1255 mm IL      D     N 1        97.229    2.50 1
.80518 25.42        64.82
1    2.003        65.599 
  1(1,Go  1.568B3 56.24  
      231.267    0.305   
     75.818    6.50 1.589
13 61.16        248.711  
 *1)?         93.398    1
.70 1.77250 49.68        
36.125    3.909       −2:
13.364    1.60 1.80610 40
.910        63.841    3.2
011       −150.544    1.7
0 1.71300 53.912        3
3.250    5.6G  1.80518 25
.413       −111.939   *2)
14        1?4.517    4.30
 1.58913 61.115       −37
.125    1.110 1.80518 25.
416       −178.387    0.:
1017        93.770    3.5
0 1.51633 64.118       −9
3.770   *3)19        189.
142    4.80 1.80518 25.42
0       −89.250    2.20 1
.71300 53.921        52.6
27    9.3022       −37.32
3    2,20 1.58913 61.123 
      −122.562   *4)24   
    −488.092   10.40 1.71
300 53.925        −39.110
    2.50 1.83400 37.226  
     −52.969    0.3027   
     270.172   11.50 1.48
749 70.128       −57.776 
    λ0029       −52.773  
  2.50 1.83400 37.230    
   −218.903    0.3031    
    90.636    8.00 1.6968
0 55.532                ”
(1均 物r8!間距離 2000.0  mm  レンズ全長
263.7mm*1)〜*4):i)T変  各倍率で
の呟は次の通り*1)     *2)    *3)
    *4)10x(f=182.t2)   43
.40   35.57  73.58   s、t5
20x(f=93.52)   36.14   64
.67  3?、54  20.3450X(f=34
.45)    5.50  116.97  11.
52  24.72’1/fW=3・s3f+/+t□
1=0.53f5/fw=”Oh/1fbI=0.70
If、 l/fw = 1.49 なお、絞りは第3群の前方0.8 mmの位置にあり、
変培中第3群と一体になって動く。
実施例2  、、f=178.38〜35.24  m
率10×〜50×N、A、 0.07〜014   変
渚比5.0@スクリーン半径 255yy+m R])       N 1            100.123    2
.00  1.80518  25.42      
        66、’136     2.00.
3              66.956    
10.00  1.56883  56.24    
         264.128     0.34
5             80.911    6
.50  1.5811113  61.16    
    228.753  *1)7        
     95.724    1.70  1.77
250  49.68              3
?、263     3.919          
 −261.379     1.65  1.806
1(140,91061,4973,23 11−150,1101,701,7130053,9
1232,6605,611,8051825,413
−113,769*2) 14            1?2.362    
4.25  1.58913  61.115    
        −36.616    1.87  
1.80518  25.416          
 −168.217    0.3417      
       95.060    3.50  1.
51633  64.118       −91.0
61 1)19             239.7
25     4.79  1.80518  25.
420            −89.895   
  2.21  1.71300  53921   
           5&、853     9.3
522            −37.0’14  
   2.21  1.58913  61.123 
      −104.156  *4)24    
       −421.236   10.37  
1.71300  53.925          
  −40.951    2.04  1.8340
0  37.226            −52.
604     0.3427           
 258.411   11.50  1.48749
  70.128            −60.3
36    2.0029           −5
3.434    2.00  1.83400  3
7.230           −233.179 
    0.3431              8
7.221     8.00  1.69680  
55.532           1041.519
C20) 物鍬間距m  2000.Omm  レンズ全長263
.7mm*1)〜*4):il’変  間借率での直は
次θ圃シ*1)     *2)    *3)   
 *4)1ox(f=178.38)   45.15
   34.02  74.20   6.5820X
(f=92.29)   39.18   62.16
  36.22  22.3950X(f=35.24
)    8.57  114.66   9.56 
 27.16f1/fvt =3.96   f1/l
f、l  =Q、54f5/fN−1.72   f5
/lfb l  ”” o、 72’s/′fv!−2
,14n2 :” i、 7741f2’/fw= 1
.25    シ5=50.781141乃警=1.5
1 なお、絞りは第3群の前方0.85 mmの位置にあり
、変倍中部3解と一体になって動く。
発明の効果 この発明のテレセントリックズームレンズはその構成を
第1図、第2図に、その収差補正状況を第6図、第7図
に示すように、前玉径が小さく、諸収差、特に歪曲収差
が広い変倍範囲にわたって極めて小さく補正され、高精
度測定を可能にしたテレセントリックズームレンズを得
たものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれこυ発明のテレセントリック
ズームレンズの第1実施例、第2実施例の構成を示す断
面図及び移動軌跡図、第3図ないし第5図はテレセント
リックズームレンズの構成原理説明図、第6図、第7図
はそれぞれ第1実施例、第2実施向■収差曲線図である
。 %計重願人   小西六写^工榮沫式会仕出願人代理人
 弁理士 佐  藤  文  男(ほか1名) (2つ 迦 旧 0II に   1 話 供 パ    II

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1群は正、第2群は負、第3群は正、第4群は負、第
    5群は正の5群からなり、第1群と第5群は少なくとも
    1枚の負レンズと少なくとも1枚の正レンズを含み、第
    1群と第5群は変倍中固定され、長焦点端から短焦点端
    へ変倍されるに伴い、第2群と第4群は第1群の方向へ
    移動し、同時に第3群は逆に第5群の方向へ移動するよ
    うにされ、第3群に絞りを固定したテレセントリック・
    ズームレンズ
JP12442984A 1984-06-19 1984-06-19 テレセントリツク・ズ−ムレンズ Pending JPS614013A (ja)

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