JPH0820598B2 - コンパクトなズ−ムレンズ - Google Patents

コンパクトなズ−ムレンズ

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JPH0820598B2
JPH0820598B2 JP61127336A JP12733686A JPH0820598B2 JP H0820598 B2 JPH0820598 B2 JP H0820598B2 JP 61127336 A JP61127336 A JP 61127336A JP 12733686 A JP12733686 A JP 12733686A JP H0820598 B2 JPH0820598 B2 JP H0820598B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、正の屈折力を有する第1群と負の屈折力を
有する第2群よりなり両群の間隔を変えて変倍を行なう
コンパクトなズームレンズに関するものである。
〔従来の技術〕
従来より負の屈折力の第1群と正の屈折力の第2群よ
り構成され両群の間隔を変えて変倍を行なうタイプのズ
ームレンズが主として一眼レフカメラ用として知られて
いる。このタイプのレンズ系は、負,正の群構成である
ので主点位置が像側に接近し、そのためにバツクフオー
カスが長くなる。
このような構成のレンズ系は、はね上げミラーのスペ
ースを確保し易いので一眼レフ用としては有利である
が、全長が長くなるためにレンズシヤツターカメラのよ
うにレンズのコンパクト性が要求されるもののレンズ系
としては適していない。
レンズシヤツターカメラに組込める程度にコンパクト
にしたズームレンズの例として、特開昭57−201213号公
報に記載されたものがある。これは正の屈折力の第1群
と負の屈折力の第2群とから構成され、両群の間隔を変
化させて変倍を行なうもので、いわゆる望遠タイプを採
用することによつて全長を短くすることに成功してい
る。しかしながら、最終レンズの外径が大きいためにレ
ンズを駆動する機構を含めるとカメラボデイ全体が大型
化しやすく好ましくない。また広角端において最終レン
ズ面と像面との間隔、いわゆるバツクフオーカスが余り
に短いために最終レンズ面の汚れが像面に投影されるこ
とによる画質の劣化が無視できなくなる等の欠点を有す
る。レンズ系の明るさを犠牲にせずにこれらの欠点を克
服することは極めて難しい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、レンズ系を暗く
することなしにバツクフオーカスを必要量確保し、更に
全長を短くレンズの外径を小さくしたコンパクトで性能
が良好なレンズシヤツターカメラに最適なズームレンズ
を提供することにある。
〔問題点を解決する手段〕
本発明は、正の屈折力を有する第1群と負の屈折力を
有する第2群とよりなり、両群の間隔を変えることによ
つて変倍を行なうズームレンズであつて、前記の問題点
を解決するために構成要素中に光軸方向に屈折率匂配を
有する屈折率分布型レンズを少なくとも1枚配置したも
のである。
正の第1群と負の第2群よりなるタイプのズームレン
ズにおいてはバツクフオーカスを長くし更にレンズ系の
全長を短くしレンズの外径を小にするためには、第2群
の負の屈折力を強くする必要がある。しかし単に第2群
の屈折力を強くしたのみでは第2群で発生する収差量が
大きくなり良好な収差補正をなし得ない。この問題を種
々検討した結果、第2群を物体側から順に像側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズと負レンズとにて構成すれ
ばレンズ系の小型化と良好な収差補正とを両立させる上
でより有利であることが分つた。
しかしながらこのような構成にしてもなお、十分良好
に収差補正を行なおうとすると、特に望遠端での明るさ
をF/6.0より明るくすることが困難であり、又広角端で
の歪曲収差および広角端と望遠端での非点収差が悪化し
てしまう。
本発明では、前述のようにレンズの構成要素として光
軸方向に屈折率匂配を有する屈折率分布型レンズ(以下
アキシアルGRINレンズと呼ぶ)を用いることによつて、
望遠端での明るさをF/6.0より明るく保ちながら、レン
ズ系の小型化と良好な収差補正とを達成し得たものであ
る。
本発明のレンズ系は、第I群を正の成分,負の成分,
正の成分の配分としたもので、そのために第1群として
物体側から順に少なくとも1枚以上の正レンズと,少な
くとも1枚以上の負レンズと,少なくとも1枚以上の正
レンズとより構成し、又第2群として物体側から順に像
側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと負レンズとよ
り構成し、これら構成要素のうち少なくとも一つの構成
要素としてアキシアルGRINレンズを配したものである。
レンズ系の高性能化を得る手法として従来からレンズ
の屈折面を非球面にする方法が考えられている。しかし
非球面は研磨による加工の場合はコストが高くなり又プ
レスによる加工では大口径化が困難である等の問題を有
している。
一方屈折率分布型レンズを用いてレンズ系の高性能化
を図つた例が近年報告されるようになつた。屈折率分布
型レンズを用いた場合には屈折面を平面又は球面に加工
するだけで十分であり、加工上は非球面に比べて有利で
ある。
使用される屈折率分布型レンズとしては、光軸から半
径方向に屈折率匂配を有する所謂ラジアルGRINレンズや
先に述べたアキシヤルGRINレンズがある。このうちラジ
アルGRINレンズは、現在の製法では大口径レンズを得る
ことが困難でありカメラ用レンズに使用することは難し
い。一方アキシヤルGRINレンズは、屈折率匂配の形成方
向からも大口径化が容易であり可能性が極めて高い。
本発明は、これらの観点から、アキシヤルGRINレンズ
を用いて実現性が高くしかも高性能なレンズ系を達成し
た。
現在の製造技術では、GRINレンズを得るための母材は
硼珪酸系又は珪酸系ガラスやプラスチツクを用いること
が望ましく比較的低屈折率であり、分散もあまり大きく
はできない。しかもアキシヤルGRINレンズでは収差論か
らみて、ペツツバール和の補正能力がないために屈折率
匂配がついていない状態でペツツバール和が補正されて
いる必要がある。
本発明のレンズ系では、特に第1群の負レンズより像
側に位置する正レンズ又は第2群の正レンズとしてこの
アキシヤルGRINを用いてある。
以上の点を基本とした本発明のコンパクトなズームレ
ンズの更に詳細な内容を説明する。
前述の基本構成をもとにした本発明レンズ系として例
えば実施例1〜5のように第1群を物体側より順に物体
側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、両凹の負レ
ンズと、2枚の両凸の正レンズにて又第2群を物体側よ
り順に像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、物
体側に屈折力の強い面を向けた負レンズにて構成し、第
1群の最も像側に位置する正レンズにアキシヤルGRINレ
ンズを用いたものがある。
そのうち実施例1,2のようにアキシヤルGRINレンズの
屈折率匂配を物体側から像側に向かうにしたがつて屈折
率が減少するようにつけることによつて主としてコマ収
差と非点収差の補正に寄与せしめ得る。又実施例3〜5
のように、球面収差、コマ収差は他の屈折面により補正
し、非点収差を負に出しておき、屈折率匂配を実施例1
とは逆につけることによつて正の非点収差と負の歪曲収
差を出すことによつて収差補正を行なうことも出来る。
以上のレンズ系は第1群の負レンズよりも像側に位置
する正レンズをアキシヤルGRINレンズを用いたものであ
る。
又本発明の目的を達成し得るものとして実施例6〜8
のように基本構成は実施例1と同じであるが第2群の正
レンズにアキシヤルGRNIレンズを用いたレンズ系があ
る。このアキシヤルGRINレンズは物体側から像側へ向か
つて屈折率が減少するような屈折率匂配をつけたもので
ある。そしてこのような屈折率匂配によつて主として広
角端の歪曲収差を補正している。実施例1〜5のような
構成のものでは光線がGRINレンズの媒質内を伝播する際
に生ずる収差を利用してレンズ系の収差補正を行なつて
いるのに対してこの実施例6〜8のような構成のものの
場合は屈折率匂配と球面の屈折面とによつて光線の入射
高による屈折率変化で生ずる屈折の変化で収差補正を行
なつており、特に広角端では、軸外物点に対する光線が
物体の高さにしたがつて比較的分離された高さでGRINレ
ンズに入射するので補正効果を大きく出せる。
以上のような本発明のレンズ系において一層良好に収
差補正をなし得るためには、次の条件を満足することが
望ましい。
(1) 0.5<f1/fW<1.0 (2) −1.4<f2<fW<−0.6 (3) 0.2<ew/fW<0.75 (4) 0.1<Pw/fW<0.4 ただしf1,f2は夫々第1群,第2群の焦点距離、fW
広角端での全系の焦点距離、eWは広角端における第1群
と第2群の主点間隔、PWは広角端での射出位置から最終
面までの距離である。
次に上記の各条件の意味について説明する。
条件(1)の上限を越えてf1が大になると全長が長く
なり本発明の目的にそぐわない。又条件(1)の下限を
越えてf1が小になるとコンパクト性にとつては有利であ
るが諸収差の発生が大になり特に広角端での歪曲収差が
補正しきれなくなる。
条件(2)の上限を越えるとペツツバール和がバラン
スを崩し像面わん曲が大になり下限を越えると射出瞳位
置が像面から遠ざかりレンズ系が大型になる。
条件(3)の上限を越えてeWが大きくなる場合も射出
瞳位置が像面から遠ざかりレンズ系が大型になる。又こ
の条件の下限を越えると所定の変倍比を確保するために
は第1群,第2群の屈折力が強くなり収差を良好に保て
なくなる。
条件(4)は広角端での射出瞳位置に関する条件で、
この条件の上限を越えると射出瞳位置が像面から遠くな
りすぎて第2群のレンズ外径が大きくなりすぎる。又下
限を越えると第2群の屈折力が強くなりすぎて収差を良
好に保てない。
〔実施例〕
次に本発明のコンパクトなズームレンズの各実施例を
示す。
実施例1 f=40.0〜60.0、F/4.0〜F/5.6 r1=20.385 d1=2.638 n1=1.78472 ν=25.7 r2=46.910 d2=4.667 r3=−22.385 d3=1.100 n2=1.80518 ν=25.4 r4=26.616 d4=1.050 r5=34.154 d5=5.314 n3=1.61700 ν=62.8 r6=−19.380 d6=0.501 r7=∞(絞り) d7=1.277 r8=37.187 d8=3.427(アキシヤルGRINレンズ) r9=−70.847 d9=11.756〜0.929 r10=−30.757 d10=2.748 n5=1.80518 ν=25.4 r11=−20.179 d11=4.109 r12=−15.403 d12=2.208 n6=1.69680 ν=55.5 r13=−151.550 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.53358 ν▲ ▼=51.6
n▲ ▼=1.54656 屈折率分布 nd=n▲ ▼−0.80969×10-2x ng=n▲ ▼−0.865×10-2x f1/fW=0.787,f2/fW=−1.032 eW/fW=0.566,PW/fW=−0.370 実施例2 f=40.0〜60.0、F/4.0〜F/5.6 r1=19.559 d1=2.201 n1=1.78470 ν=26.3 r2=41.606 d2=4.407 r3=−19.684 d3=1.100 n2=1.80518 ν=25.4 r4=38.843 d4=0.773 r5=87.040 d5=5.460 n3=1.61700 ν=62.8 r6=−17.035 d6=0.102 r7=34.656 d7=2.599(アキシヤルGRINレンズ) r8=−79.217 d8=0.500 r9=∞(絞り) d9=12.831〜1.650 r10=−29.791 d10=2.776 n5=1.80518 ν=25.4 r11=−21.441 d11=5.129 r12=−16.672 d12=2.208 n6=1.69680 ν=55.5 r13=−135.592 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.53353 ν▲ ▼=50.6
n▲ ▼=1.54681 屈折率分布 nd=n▲ ▼−0.80969×10-2x ng=n▲ ▼−0.865×10-2x f1/fW=0.793,f2/fW=−1.058 eW/fW=0.573,PW/fW=−0.357 実施例3 f=40.1〜60.2、F/4.0〜F/5.6 r1=23.680 d1=2.608 n1=1.78472 ν=25.7 r2=78.470 d2=4.440 r3=−20.182 d3=1.100 n2=1.80518 ν=25.4 r4=30.831 d4=1.156 r5=42.808 d5=5.473 n3=1.61700 ν=62.8 r6=−17.664 d6=0.501 r7=∞(絞り) d7=1.302 r8=37.694 d8=3.865(アキシヤルGRINレンズ) r9=−70.656 d9=11.044〜1.199 r10=−29.939 d10=2.579 n5=1.80518 ν=25.4 r11=−19.912 d11=4.109 r12=−15.146 d12=2.208 n6=1.69680 ν=55.5 r13=−176.861 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.50137 ν▲ ▼=56.4
n▲ ▼=1.51250 屈折率分布 nd=n▲ ▼+0.80969×10-2x ng=n▲ ▼+0.865×10-2x f1/fW=0.762,f2/fW=−0.966 eW/fW=0.532,PW/fW=−0.356 実施例4 f=40.6〜60.0、F/4.0〜F/5.6 r1=17.222 d1=2.720 n1=1.58144 ν=40.8 r2=39.544 d2=4.401 r3=−21.357 d3=1.100 n2=1.68893 ν=31.1 r4=16.968 d4=0.845 r5=20.861 d5=5.482 n3=1.62374 ν=47.1 r6=−19.954 d6=0.501 r7=1.925 r8=∞(絞り) d7=41.811 d8=3.946(アキシヤルGRINレンズ) r9=−67.996 d9=11.064〜1.199 r10=−30.506 d10=2.469 n5=1.78590 ν=44.2 r11=−20.079 d11=4.595 r12=−15.094 d12=2.208 n6=1.67790 ν=55.3 r13=−212.901 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.50274 ν▲ ▼=58.0
n▲ ▼=1.51351 屈折率分布 nd=n▲ ▼+0.1025×10-1x ng=n▲ ▼+0.1095×10-1x f1/fW=0.778,f2/fW=−0.966 eW/fW=0.563,PW/fW=−0.361 実施例5 f=40.6〜60.0、F/4.0〜F/5.6 r1=17.213 d1=2.721 n1=1.58144 ν=40.8 r2=39.328 d2=4.401 r3=−21.340 d3=1.100 n2=1.68893 ν=31.1 r4=17.022 d4=0.843 r5=20.767 d5=5.483 n3=1.62374 ν=47.1 r6=−20.037 d6=0.501 r7=∞(絞り) d7=1.928 r8=41.557 d8=3.944(アキシヤルGRINレンズ) r9=−68.036 d9=11.028〜1.199 r10=−30.494 d10=2.491 n5=1.78590 ν=44.2 r11=−20.234 d11=4.599 r12=−15.114 d12=2.208 n6=1.67790 ν=55.3 r13=−195.943 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.50278 ν▲ ▼=58.0
n▲ ▼=1.51355 屈折率分布 nd=n▲ ▼+0.1025×10-1x ng=n▲ ▼+0.1095×10-1x f1/fW=0.776,f2/fW=−0.965 eW/fW=0.560,PW/fW=−0.362 実施例6 f=41.2〜58.2、F/4.0〜F/5.6 r1=16.666 d1=3.483 n1=1.74400 ν=44.7 r2=62.275 d2=1.729 r3=−32.089 d3=1.200 n2=1.80518 ν=25.4 r4=20.834 d4=2.692 r5=114.702 d5=4.437 n3=1.59270 ν=35.3 r6=−37.500 d6=0.150 r7=58.020 d7=2.980 n4=1.62045 ν=38.1 r8=−25.840 d8=2.000 r9=∞(絞り) d9=10.952〜2.064 r10=−110.625 d10=2.800(アキシヤルGRINレンズ) r11=−21.344 d11=3.127 r12=−16.105 d12=1.600 n6=1.76200 ν=40.1 r13=−1659.945 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.53614 ν▲ ▼=50.1
n▲ ▼=1.54963 屈折率分布 nd=n▲ ▼−0.1×10-1x ng=n▲ ▼−0.1063×10-1x f1/fW=0.769,f2/fW=−0.960 eW/fW=0.547,PW/fW=−0.275 実施例7 f=41.2〜58.2、F/3.5〜F/4.8 r1=16.675 d1=3.412 n1=1.76200 ν=40.1 r2=61.328 d2=1.729 r3=−34.311 d3=1.200 n2=1.80518 ν=25.4 r4=16.549 d4=2.556 r5=32.373 d5=5.160 n3=1.59270 ν=35.3 r6=−42.493 d6=0.150 r7=166.927 d7=3.682 n4=1.60562 ν=43.7 r8=−22.192 d8=2.000 r9=∞(絞り) d9=10.427〜2.064 r10=−101.746 d10=2.800(アキシヤルGRINレンズ) r11=−21.767 d11=3.440 r12=−15.986 d12=1.600 n6=1.73520 ν=41.1 r13=534.652 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.53280 ν▲ ▼=50.7
n▲ ▼=1.54602 屈折率分布 nd=n▲ ▼−0.9047×10-2x ng=n▲ ▼−0.964×10-2x f1/fW=0.760,f2/fW=−0.913 eW/fW=0.541,PW/fW=−0.268 実施例8 f=41.2〜58.2、F/3.5〜F/4.5 r1=16.874 d1=3.412 n1=1.76200 ν=40.1 r2=60.901 d2=1.729 r3=−35.236 d3=1.200 n2=1.80518 ν=25.4 r4=17.170 d4=2.599 r5=34.941 d5=5.280 n3=1.59270 ν=35.3 r6=−42.231 d6=0.150 r7=104.359 d7=3.819 n4=1.60562 ν=43.7 r8=−23.262 d8=2.000 r9=∞(絞り) d9=10.416〜2.064 r10=−89.883 d10=2.800(アキシヤルGRINレンズ) r11=−20.869 d11=3.380 r12=−15.558 d12=1.600 n6=1.73520 ν=41.1 r13=1672.036 (アキシヤルGRINレンズ) 基準媒質 n▲ ▼=1.53280 ν▲ ▼=50.7
n▲ ▼=1.54602 屈折率分布 nd=n▲ ▼−0.9047×10-2x ng=n▲ ▼−0.964×10-2x f1/fW=0.759,f2/fW=−0.913 eW/fW=0.539,PW/fW=−0.268 ただしr1,r2,…,r13はレンズ各面の曲率半径、d1,d2,
…,d12は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n1,n2,…,n
6は各レンズの屈折率、ν12,…νは各レンズのア
ツベ数である。
尚アキシヤルGRINレンズの基準媒質,屈折率分布はデ
ーター中に示した通りであり、そのうち屈折率分布は次
式で表わされる。
n=n0+n1x ここでn0は基準媒質の屈折率、xは光軸方向の変位
量、n1は1次の分布係数、nは変位量xでの屈折率であ
る。
これら実施例においては実現性を考えて屈折率分布を
1次項のみにしたが、高次項を用いて分布をつければ有
利であることは言うまでもない。
実施例のうち実施例1は第1図に示すレンズ構成で、
第1群の最も像側の正レンズがアキシヤルGRINレンズで
ある。この実施例の広角端、中間焦点距離、望遠端の収
差状況は夫々第4図,第5図,第6図に示す通りであ
る。
実施例2は第2図に示すレンズ構成でこの実施例も第
1群の最も像側の正レンズがアキシヤルGRINレンズであ
る。この実施例の広角端、中間焦点距離、望遠端の収差
状況は夫々第7図,第8図,第9図に示す通りである。
実施例3,実施例4,実施例5はいずれも実施例1と同様
の第1図に示すようなレンズ構成で、第1群の最も像側
の正レンズがアキシヤルGRINレンズである。
これら実施例の広角端,中間焦点距離、望遠端の収差
状況は、実施例3が第10図,第11図,第12図に示す通り
であり、実施例4が第13図,第14図,第15図に示す通り
であり、実施例5が第16図,第17図,第18図に示す通り
である。
実施例6,7,8はいずれも第3図に示すレンズ構成で、
第2群の正レンズがアキシヤルGRINレンズである。
これら実施例の広角端,中間焦点距離、望遠端の収差
状況は、実施例6が第19図,第20図,第21図に、実施例
7が第22図,第23図,第24図に、実施例8が第25図,第
26図,第27図に示す通りである。
なお各収差曲線図は、最も使用頻度が高いと思われる
1/75倍程度の倍率時のものを示してある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように又実施例から明らかなよう
に、本発明のズームレンズは、十分な明るさを得ながら
全長が短くレンズ径が小さく極めてコンパクトであつて
しかも優れた性能を有するもので、特にレンズシヤツタ
ーカメラに適したレンズ系である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1,3,4,5の断面図、第2図は本
発明の実施例2の断面図、第3図は本発明の実施例6,7,
8の断面図、第4図,第5図,第6図は実施例1の収差
曲線図、第7図,第8図,第9図は実施例2の収差曲線
図、第10図,第11図,第12図は実施例3の収差曲線図、
第13図,第14図,第15図は実施例4の収差曲線図、第16
図,第17図,第18図は実施例5の収差曲線図、第19図,
第20図,第21図は実施例6の収差曲線図、第22図,第23
図,第24図は実施例7の収差曲線図,第25図,第26図,
第27図は実施例8の収差曲線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に、正の屈折力の第1群と、
    負の屈折力の第2群とからなり、両群の間隔を変えて変
    倍を行なうズームレンズにおいて、その構成要素として
    光軸方向に屈折率匂配を有する屈折率分布型レンズを少
    なくとも1枚含み、更に以下の条件を満足することを特
    徴とするコンパクトなズームレンズ。 (1) 0.5<f1/fW<1.0 (2) −1.4<f2/fW<−0.6 (3) 0.2<eW/fW<0.75 (4) 0.1<PW/fW<0.4 ただし、f1,f2は夫々第1群,第2群の焦点距離、fW
    広角端での全系の焦点距離、eWは広角端における第1群
    と第2群の主点間隔、PWは広角端での射出瞳位置から最
    終面までの距離である。
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