JP7316616B2 - 光学系、画像投写装置および撮像装置 - Google Patents
光学系、画像投写装置および撮像装置 Download PDFInfo
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Description
本開示は、中間像を形成する光学系に関する。また本開示は、こうした光学系を用いた画像投写装置および撮像装置に関する。
特許文献１は、再結像方式を利用し、広画角で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、小型化が容易なズーム光学系を開示する。ズーム光学系は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、第１光学系、ズーム機能を有する第２光学系より構成され、拡大共役側の拡大共役点が第１光学系と第２光学系の間の中間結像位置に結像し、中間結像位置に結像した像が縮小共役側の縮小共役点に再結像する光学作用を有する。
特許文献２は、広角で小型かつ簡素なズームレンズを開示する。ズームレンズは、縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、中間像を拡大側結像面に再結像させ、中間像の形成位置を挟んで、拡大側は第１光学系、縮小側は第２光学系からなり、第２光学系は、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔を変化させて移動する２つの移動レンズ群と、変倍の際に縮小側結像面に対して固定される２つの固定レンズ群とからなる。
本開示は、広角ズームレンズの製造コストを削減できる光学系を提供する。また本開示は、こうした光学系を用いた画像投写装置および撮像装置を提供する。
本開示の一態様は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第１レンズ素子、第２レンズ素子を有し、該第２レンズ素子は、正のパワーを有し、
以下の条件（１）を満足する。
２３＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１０００ ・・・（１）
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ素子の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第１レンズ素子、第２レンズ素子を有し、該第２レンズ素子は、正のパワーを有し、
以下の条件（１）を満足する。
２３＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１０００ ・・・（１）
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ素子の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
また本開示の別の態様は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置に関して前記拡大側に位置する前群と、該交差位置に関して前記縮小側に位置する後群とを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から１番目に位置する球面レンズと、
前記前群に配置される第１非球面レンズと、
前記後群に配置される第２非球面レンズと、
前記リレー光学系に配置される第３非球面レンズとを含む。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置に関して前記拡大側に位置する前群と、該交差位置に関して前記縮小側に位置する後群とを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から１番目に位置する球面レンズと、
前記前群に配置される第１非球面レンズと、
前記後群に配置される第２非球面レンズと、
前記リレー光学系に配置される第３非球面レンズとを含む。
また本開示に係る画像投写装置は、上記光学系と、該光学系を経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える。
また本開示に係る撮像装置は、上記光学系と、該光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える。
本開示に係る光学系によると、広角レンズの歪曲収差を低減できる。そのため非球面レンズ補正の負荷が減り、非球面レンズを安価に製造できる。
また本開示に係る光学系によると、非球面レンズの外径を可及的に小さくでき、非球面レンズの枚数を可及的に少なくできる。そのため広角ズームレンズの製造コストを削減できる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、あるいは実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものでない。
以下に、本開示に係る光学系の各実施例について説明する。各実施例では、光学系が、画像信号に基づき液晶やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像形成素子によって入射光を空間変調した原画像Ｓの画像光を、スクリーンに投写するプロジェクタ（画像投写装置の一例）に用いられる場合について説明する。即ち、本開示に係る光学系は、拡大側の延長線上に図示しないスクリーンを配置して、縮小側に配置された画像形成素子上の原画像Ｓを拡大してスクリーンに投写するために利用できる。
また、本開示に係る光学系は、拡大側の延長線上に位置する物体から放射される光を集光し、縮小側に配置された撮像素子の撮像面に物体の光学像を形成するためにも利用できる。
（実施形態１）
以下、図１～図１６を用いて本開示の実施形態１を説明する。ここでは、光学系の一例としてズームレンズ系について説明する。
以下、図１～図１６を用いて本開示の実施形態１を説明する。ここでは、光学系の一例としてズームレンズ系について説明する。
図１、６、１１は、実施例１～３に係るズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図である。図２、７、１２は、実施例１～３に係るズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図である。図２（ａ）、７（ａ）、１２（ａ）は、ズームレンズ系の広角端におけるレンズ配置図を示す。図２（ｂ）、７（ｂ）、１２（ｂ）は、ズームレンズ系の中間位置におけるレンズ配置図を示す。図２（ｃ）、７（ｃ）、１２（ｃ）は、ズームレンズ系の望遠端におけるレンズ配置図を示す。図１６は、実施例１～３に係るズームレンズ系の部分拡大図である。
広角端は、全系が最短の焦点距離ｆｗを有する最短焦点距離状態である。中間位置は、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態である。望遠端は、全系が最長の焦点距離ｆｔを有する最長焦点距離状態である。広角端の焦点距離ｆｗと望遠端の焦点距離ｆｔとに基づき、中間位置の焦点距離ｆｍ＝√（ｆｗ×ｆｔ）が規定される。
実施例１～３に係るズームレンズ系は、第１レンズ群Ｇ１～第５レンズ群Ｇ５を含む。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ素子Ｌ１から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面１から面３２を含む（後述する数値実施例を参照）。第２レンズ群Ｇ２は、第１７レンズ素子Ｌ１７から第１９レンズ素子Ｌ１９で構成され、面３３から面３８を含む。第３レンズ群Ｇ３は、第２０レンズ素子Ｌ２０から第２３レンズ素子Ｌ２３で構成され、面３９から面４７を含む。第４レンズ群Ｇ４は、第２４レンズ素子Ｌ２４で構成され、面４８から面４９を含む。第５レンズ群Ｇ５は、第２５レンズ素子Ｌ２５、第２６レンズ素子Ｌ２６および光学素子Ｐ１、Ｐ２で構成され、面５０から面５７を含む。
各図（ａ）と各図（ｂ）との間に図示した折れ線の矢印は、図中の上から順に、広角端、中間位置及び望遠端の各状態における第１レンズ群Ｇ１～第５レンズ群Ｇ５の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群Ｇ１～Ｇ５の動きとは異なる。また、各々のレンズ群Ｇ１～Ｇ５の符号に付した記号（＋），（－）は、各レンズ群Ｇ１～Ｇ５のパワーの正負を示す。
また図１、６、１１において、ズームレンズ系は、物体距離が変わったときにフォーカス調整を行うフォーカシング調整レンズ群ＦＧ１と、フォーカシング調整レンズ群ＦＧ１がフォーカス調整を行った後に、像面湾曲収差の補正を行う像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２を含む。フォーカシング調整レンズ群ＦＧ１は、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ素子Ｌ１から第１０レンズ素子Ｌ１０で構成され、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、第１レンズ素子Ｌ１と第２レンズ素子Ｌ２で構成されている。フォーカシングの際は、フォーカシング調整レンズ群ＦＧ１が光軸に沿って移動可能である。フォーカシング調整レンズ群ＦＧ１は、投写距離が遠い側から近い側へ移動の際に、拡大側へ移動する。拡大側の拡大共役点での像面湾曲収差を補正する際は、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２が光軸に沿って移動可能である。図１、図６の像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、投写距離が遠い側から近い側へ移動の際に、縮小側へ移動する。図１１の像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、投写距離が遠い側から近い側へ移動の際に、拡大側及び縮小側へ移動する。
各図において、左側に拡大側の結像位置（即ち、拡大共役点）、右側に縮小側の結像位置（即ち、縮小共役点）が位置する。また各図において、最も縮小側に記載された直線は、原画像Ｓの位置を表し、原画像Ｓの拡大側には光学素子Ｐが位置する。光学素子Ｐは、色分解、色合成用のプリズム、光学フィルタ、平行平板ガラス、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等の光学素子を表している。
実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する。また各図において、中間結像位置ＭＩより拡大側に拡大光学系Ｏｐが配置され、中間結像位置ＭＩより縮小側にリレー光学系Ｏｌが配置される。
拡大光学系Ｏｐは、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置Ｑに関して拡大側に位置する前群Ｏｐｆと、該交差位置Ｑに関して縮小側に位置する後群Ｏｐｒとを含む。前群Ｏｐｆおよび後群Ｏｐｒは、単一または複数のレンズ素子を有してもよく、レンズ素子の内部に交差位置Ｑが存在する場合、該レンズ素子の一方の面が前群Ｏｐｆに属し、該レンズ素子の他方の面が後群Ｏｐｒに属する。
図３、８、１３は、実施例１～３に係るズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図である。図４、９、１４は、実施例１～３に係るズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図である。図５、１０、１５は、実施例１～３に係るズームレンズの物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図である。各図における（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ズームレンズ系の広角端、中間位置および望遠端における縦収差図を示す。
各縦収差図は、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ－ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆ－ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ－ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、縦軸は像高を表し、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）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高を表す。また、歪曲収差は等距離射影に対する歪曲収差を表す。
（実施例１～３）
図１、２、６、７、１１、１２に示すように、実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大光学系Ｏｐとリレー光学系Ｏｌとを備える。拡大光学系Ｏｐは、第１レンズ素子Ｌ１から第１３レンズ素子Ｌ１３で構成される。拡大光学系Ｏｐは、前群Ｏｐｆと後群Ｏｐｒとからなる。
図１、２、６、７、１１、１２に示すように、実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大光学系Ｏｐとリレー光学系Ｏｌとを備える。拡大光学系Ｏｐは、第１レンズ素子Ｌ１から第１３レンズ素子Ｌ１３で構成される。拡大光学系Ｏｐは、前群Ｏｐｆと後群Ｏｐｒとからなる。
拡大光学系Ｏｐの前群Ｏｐｆは、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ素子Ｌ１から第５レンズ素子Ｌ５、および第６レンズ素子Ｌ６の拡大側面で構成される。第１レンズ素子Ｌ１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２レンズ素子Ｌ２は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第３レンズ素子Ｌ３は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第４レンズ素子Ｌ４は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第５レンズ素子Ｌ５は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第６レンズ素子Ｌ６は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
拡大光学系Ｏｐの後群Ｏｐｒは、拡大側から縮小側へと順に、上記第６レンズ素子Ｌ６の縮小側面、および第７レンズ素子Ｌ７から第１３レンズ素子Ｌ１３で構成される。第７レンズ素子Ｌ７は、両凸形状を有する。第８レンズ素子Ｌ８は、両凹形状を有する。第９レンズ素子Ｌ９は、両凸形状を有する。第１０レンズ素子Ｌ１０は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第１１レンズ素子Ｌ１１は、両凸形状を有する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、実施例１、２では両凸形状を有し、実施例３では拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第１３レンズ素子Ｌ１３は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
拡大光学系Ｏｐにおいて、第１レンズ素子Ｌ１および第２レンズ素子Ｌ２は、像面湾曲収差を補正する際に光軸に沿って移動する像面湾曲補正レンズ群である。また第１レンズ素子Ｌ１～第１０レンズ素子Ｌ１０は、フォーカシングを調整する際に光軸に沿って移動するフォーカシング調整レンズ群である。
リレー光学系Ｏｌは、拡大側から縮小側へと順に、第１４レンズ素子Ｌ１４から第２６レンズ素子Ｌ２６で構成される。第１４レンズ素子Ｌ１４は、両凹形状を有する。第１５レンズ素子Ｌ１５は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第１６レンズ素子Ｌ１６は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第１７レンズ素子Ｌ１７は、両凸形状を有する。第１８レンズ素子Ｌ１８は、両凹形状を有する。第１９レンズ素子Ｌ１９は、両凸形状を有する。第２０レンズ素子Ｌ２０は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第２１レンズ素子Ｌ２１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２２レンズ素子Ｌ２２は、両凹形状を有する。第２３レンズ素子Ｌ２３は、両凸形状を有する。第２４レンズ素子Ｌ２４は、両凸形状を有する。第２５レンズ素子Ｌ２５は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２６レンズ素子Ｌ２６は、両凸形状を有する。
一例として、第４レンズ素子Ｌ４は請求項の第１非球面レンズに対応し、第１０レンズ素子Ｌ１０は請求項の第２非球面レンズに対応し、第１５レンズ素子Ｌ１５は請求項の第３非球面レンズに対応する。
第１３レンズ素子Ｌ１３と第１４レンズ素子Ｌ１４の間に中間結像位置ＭＩがある。また、第２１レンズ素子Ｌ２１と第２２レンズ素子Ｌ２２の間に絞りＡが配置される。リレー光学系Ｏｌの縮小側には、光学パワーがゼロである光学素子Ｐ１、Ｐ２が配置され、これらが光学素子Ｐに対応する。
なお、実施例１～３に係るズームレンズ系は、光学パワーを有するレンズ素子だけでなく、光学パワーがゼロまたは実質的にゼロである素子、例えば、ミラー、絞り、マスク、カバーガラス、フィルタ、プリズム、波長板、偏光素子などの光学要素などを含んでもよい。
実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する。また、実施例１～３に係るズームレンズ系は、中間結像位置ＭＩより拡大側に位置する複数のレンズ素子で構成される拡大光学系Ｏｐと、中間結像位置ＭＩから縮小側に位置する複数のレンズ素子で構成されるリレー光学系Ｏｌとを備える。なお、中間結像位置ＭＩがレンズ素子内部にある場合は、そのレンズ素子よりも拡大側にあるレンズ群が拡大光学系Ｏｐ、中間結像位置にあるレンズ素子から縮小側にあるレンズ群がリレー光学系Ｏｌである。リレー光学系Ｏｌにより原画像を中間結像することで、諸収差を補正しやすく、特に倍率色収差などの補正が容易になる。
実施例１～３に係るズームレンズ系において、拡大光学系Ｏｐは、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置Ｑに関して拡大側に位置する前群Ｏｐｆと、該交差位置Ｑに関して縮小側に位置する後群Ｏｐｒとを含む。これにより、拡大側のレンズに入射する光線が入射面及び射出面に対して、斜入射になりすぎず入射させることができ、反射による光量の損失低減や、像面湾曲の収差を抑えることができる。
次に、実施例１～３に係るズームレンズ系が満足し得る条件を説明する。なお、各実施例に係るズームレンズ系に対して、複数の条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足してもよく、あるいは個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果が得られる。
実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記拡大側に位置する拡大光学系Ｏｐと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記縮小側に位置するリレー光学系Ｏｌと、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第１レンズ素子Ｌ１、第２レンズ素子Ｌ２を有し、該第２レンズ素子Ｌ２は、正のパワーを有してもよい。
以下の条件（１）を満足する、光学系。
２３＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１０００ ・・・（１）
ここで、
ｆ２：第２レンズ素子Ｌ２の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記拡大側に位置する拡大光学系Ｏｐと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記縮小側に位置するリレー光学系Ｏｌと、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第１レンズ素子Ｌ１、第２レンズ素子Ｌ２を有し、該第２レンズ素子Ｌ２は、正のパワーを有してもよい。
以下の条件（１）を満足する、光学系。
２３＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１０００ ・・・（１）
ここで、
ｆ２：第２レンズ素子Ｌ２の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
条件（１）は、第２レンズ素子Ｌ２の焦点距離と広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、広角でありながらレンズ径の小さいレンズ系を実現できる。条件（１）の上限を上回ると、歪曲補正が不十分になり、良好な画質が得られない。逆に下限を下回ると、レンズの製造が困難になる。
なお、条件（１）に加え、さらに以下の条件（１Ａ）及び（１Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜ｆ２／ｆｗ｜＞２５ ・・・（１Ａ）
｜ｆ２／ｆｗ｜＜４００ ・・・（１Ｂ）
｜ｆ２／ｆｗ｜＞２５ ・・・（１Ａ）
｜ｆ２／ｆｗ｜＜４００ ・・・（１Ｂ）
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（２）を満足してもよい。
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１ ・・・（２）
ここで
ｆ１：第１レンズ素子の焦点距離
である。
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１ ・・・（２）
ここで
ｆ１：第１レンズ素子の焦点距離
である。
条件（２）は、第１レンズ素子の焦点距離と第２レンズ素子の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、適切な歪曲補正が実現できる。条件（２）の上限を上回ると、歪曲補正が不十分になり、良好な画質が得られない。逆に下限を下回ると、像面湾曲が発生し、良好な画質が得られない。
なお、条件（２）に加え、さらに以下の条件（２Ａ）及び（２Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜ｆ１／ｆ２｜＞０．１ ・・・（２Ａ）
｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ・・・（２Ｂ）
｜ｆ１／ｆ２｜＞０．１ ・・・（２Ａ）
｜ｆ１／ｆ２｜＜０．８ ・・・（２Ｂ）
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記拡大側に位置する拡大光学系Ｏｐと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記縮小側に位置するリレー光学系Ｏｌと、を備え、
前記拡大光学系Ｏｐは、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置Ｑに関して前記拡大側に位置する前群Ｏｐｆと、該交差位置Ｑに関して前記縮小側に位置する後群Ｏｐｒとを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から１番目に位置する球面レンズＬ１と、
前記前群Ｏｐｆに配置される第１非球面レンズと、
前記後群Ｏｐｒに配置される第２非球面レンズと、
前記リレー光学系Ｏｌに配置される第３非球面レンズとを含んでもよい。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記拡大側に位置する拡大光学系Ｏｐと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置ＭＩより前記縮小側に位置するリレー光学系Ｏｌと、を備え、
前記拡大光学系Ｏｐは、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置Ｑに関して前記拡大側に位置する前群Ｏｐｆと、該交差位置Ｑに関して前記縮小側に位置する後群Ｏｐｒとを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から１番目に位置する球面レンズＬ１と、
前記前群Ｏｐｆに配置される第１非球面レンズと、
前記後群Ｏｐｒに配置される第２非球面レンズと、
前記リレー光学系Ｏｌに配置される第３非球面レンズとを含んでもよい。
こうした構成によると、非球面レンズの外径を可及的に小さくでき、非球面レンズの枚数を可及的に少なくできる。そのためズームレンズ系の製造コストを削減できる。
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（３）、（４）および（５）を満足してもよい。
０．０４＜Ｄ１／ＬＴ＜０．１５ ・・・（３）
０．０４＜Ｄ２／ＬＴ＜０．１５ ・・・（４）
０．０１＜Ｄ３／ＬＴ＜０．２０ ・・・（５）
ここで、図１と図１６に示すように、
ＬＴ：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記縮小側から１番目のレンズ素子の前記縮小側の面までの距離
Ｄ１：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記第１非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
Ｄ２：前記中間結像位置ＭＩから前記第２非球面レンズの前記縮小側の面までの距離
Ｄ３：前記中間結像位置ＭＩから前記第３非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
である。
０．０４＜Ｄ１／ＬＴ＜０．１５ ・・・（３）
０．０４＜Ｄ２／ＬＴ＜０．１５ ・・・（４）
０．０１＜Ｄ３／ＬＴ＜０．２０ ・・・（５）
ここで、図１と図１６に示すように、
ＬＴ：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記縮小側から１番目のレンズ素子の前記縮小側の面までの距離
Ｄ１：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記第１非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
Ｄ２：前記中間結像位置ＭＩから前記第２非球面レンズの前記縮小側の面までの距離
Ｄ３：前記中間結像位置ＭＩから前記第３非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
である。
条件（３）は、最拡大側の面から第１非球面レンズの拡大側の面までの距離と最拡大側の面から最縮小側の面までの距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、適切な歪曲補正が実現でき、第１非球面レンズのサイズを低減できる。上限を上回ると、歪曲補正が不十分になり、良好な画質が得られない。逆に下限を下回ると、第１非球面レンズが大きくなり製造コストが高くなる。
条件（４）は、中間結像位置から第２非球面レンズの縮小側の面までの距離と最拡大側の面から最縮小側の面までの距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、適切な歪曲補正が実現でき、第２非球面レンズのサイズを低減できる。上限を上回ると、歪曲補正が不十分になり、良好な画質が得られない。逆に下限を下回ると、第２非球面レンズが大きくなり製造コストが高くなる。
条件（５）は、中間結像位置から第３非球面レンズの拡大側の面までの距離と最拡大側の面から最縮小側の面までの距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、適切な歪曲補正が実現でき、第３非球面レンズのサイズを低減できる。上限を上回ると、第３非球面レンズが大きくなり製造コストが高くなる。逆に下限を下回ると、歪曲補正が不十分になり、良好な画質が得られない。
なお、条件（３）、（４）および（５）に加え、さらに以下の条件（３Ａ）、（３Ｂ）、（４Ａ）、（４Ｂ）、（５Ａ）および（５Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
Ｄ１／ＬＴ＞０．０６ ・・・（３Ａ）
Ｄ１／ＬＴ＜０．１２ ・・・（３Ｂ）
Ｄ２／ＬＴ＞０．０８ ・・・（４Ａ）
Ｄ２／ＬＴ＜０．１３ ・・・（４Ｂ）
Ｄ３／ＬＴ＞０．０２ ・・・（５Ａ）
Ｄ３／ＬＴ＜０．０７ ・・・（５Ｂ）
Ｄ１／ＬＴ＞０．０６ ・・・（３Ａ）
Ｄ１／ＬＴ＜０．１２ ・・・（３Ｂ）
Ｄ２／ＬＴ＞０．０８ ・・・（４Ａ）
Ｄ２／ＬＴ＜０．１３ ・・・（４Ｂ）
Ｄ３／ＬＴ＞０．０２ ・・・（５Ａ）
Ｄ３／ＬＴ＜０．０７ ・・・（５Ｂ）
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、第１非球面レンズ、第２非球面レンズおよび第３非球面レンズの少なくとも１つのレンズ面は、以下の条件（６）を満足してもよい。
３＜｜Ｈ／ｈ｜＜２０ ・・・（６）
ここで、
ｈ：レンズ面における軸上光束ＬＡの半径
Ｈ：光軸からレンズ面における最軸外光束ＬＦの主光線ＬＦａまでの高さ
である。なお、図１６では第１非球面レンズの一例である第４レンズ素子Ｌ４に関する半径ｈおよび高さＨを例示する。
３＜｜Ｈ／ｈ｜＜２０ ・・・（６）
ここで、
ｈ：レンズ面における軸上光束ＬＡの半径
Ｈ：光軸からレンズ面における最軸外光束ＬＦの主光線ＬＦａまでの高さ
である。なお、図１６では第１非球面レンズの一例である第４レンズ素子Ｌ４に関する半径ｈおよび高さＨを例示する。
条件（６）は、レンズ面における軸上光束の半径と、光軸からレンズ面における最軸外光束の主光線までの高さとの関係を規定するための条件式である。これを満足することで、非球面レンズのサイズを低減できる。上限を上回ると、非球面レンズが大きくなり製造コストが高くなる、逆に下限を下回ると、歪曲補正が不十分となり、良好な画質が得られない。
なお、条件（６）に加え、さらに以下の条件（６Ａ）、（６Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜Ｈ／ｈ｜＞４ ・・・（６Ａ）
｜Ｈ／ｈ｜＜１５ ・・・（６Ｂ）
｜Ｈ／ｈ｜＞４ ・・・（６Ａ）
｜Ｈ／ｈ｜＜１５ ・・・（６Ｂ）
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（７）を満足してもよい。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３ ・・・（７）
ここで、
ｆｆ：拡大光学系Ｏｐの焦点距離
である。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３ ・・・（７）
ここで、
ｆｆ：拡大光学系Ｏｐの焦点距離
である。
条件（７）は、拡大光学系Ｏｐの焦点距離と広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、良好な広角ズームレンズが実現できる。上限を上回ると、広角化が困難になる。逆に下限を下回ると、倍率色収差が大きくなり、良好な画質が得られない。
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（８）を満足してもよい。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４ ・・・（８）
ここで、
ｆｒ：広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離
である。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４ ・・・（８）
ここで、
ｆｒ：広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離
である。
条件（８）は、広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離と広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、小型なズームレンズ系を実現できる。上限を上回ると、ズームレンズ系の全長が長くなる。逆に下限を下回ると、バックフォーカスを確保することが困難になる。
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（９）を満足してもよい。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０ ・・・（９）
ここで、
ｆｂ：全系のバックフォーカス
である。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０ ・・・（９）
ここで、
ｆｂ：全系のバックフォーカス
である。
条件（９）は、全系のバックフォーカスと広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、小型なズームレンズ系を実現できる。上限を上回ると、ズームレンズ系の全長が長くなる。逆に下限を下回ると、ズームレンズ系と原画像Ｓとの間にプリズムなどの光学素子Ｐを配置するのが困難になる。
また実施例１～３に係るズームレンズ系は、以下の条件（１０）を満足してもよい。
｜ω｜＞６０ ・・・（１０）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
｜ω｜＞６０ ・・・（１０）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
条件（１０）は、広角端の最大の半画角を規定するための条件式である。これを満足することで、ズームレンズ系から拡大側の拡大共役点までの距離を短縮できる。下限を下回ると、投写距離が長くなる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、幾つかの実施例を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
以下、実施例１～３に係るズームレンズ系の数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
（数値実施例１）
数値実施例１（実施例１に対応）のズームレンズ系について、面データを表１に示し、各種データを表２に示し、単レンズデータを表３に示し、ズームレンズ群データを表４に示す。
数値実施例１（実施例１に対応）のズームレンズ系について、面データを表１に示し、各種データを表２に示し、単レンズデータを表３に示し、ズームレンズ群データを表４に示す。
［表１］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 77.34930 4.50000 1.90366 31.3
2 45.21610 15.54530
3 117.26300 6.65440 1.72342 38.0
4 358.15200 1.20000
5 72.79170 2.50000 1.80420 46.5
6 20.93300 3.69320
7* 22.79520 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.29660 7.77910
9 25.32140 5.30360 1.80610 33.3
10 240.19200 1.30620
11 -87.96440 17.10360 1.61800 63.4
12 -44.73120 0.20000
13 38.40530 5.96620 1.49700 81.6
14 -37.23180 1.80010
15 -22.39680 1.00000 1.86966 20.0
16 108.17440 0.52410
17 211.75400 8.97680 1.49700 81.6
18 -20.55930 0.20000
19* -38.20200 6.10260 1.68948 31.0
20* -22.51550 4.53040
21 58.25460 12.51230 1.49700 81.6
22 -108.64700 0.20000
23 120.60710 6.61210 1.92286 20.9
24 -283.49830 0.20000
25 28.39740 8.67750 1.92286 20.9
26 47.71150 14.00170
27 -53.43810 3.50000 1.80809 22.8
28 35.01350 4.32420
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.53640 32.91160
31 -115.34840 12.46100 1.83481 42.7
32 -41.15160 可変
33 162.21670 6.03940 1.80610 33.3
34 -242.79050 45.61900
35 -39.78870 1.50000 1.73800 32.3
36 71.75740 2.89480
37 89.33900 7.61360 1.55032 75.5
38 -34.19600 可変
39 26.14270 5.07360 1.59270 35.4
40 59.27580 0.20000
41 26.89050 1.50000 1.56883 56.0
42 18.73110 6.42050
43(絞り) ∞ 23.39950
44 -26.43390 1.00000 1.73800 32.3
45 124.53550 0.20000
46 99.23070 5.80920 1.43700 95.1
47 -31.39110 可変
48 47.40750 7.58560 1.49700 81.6
49 -57.64980 可変
50 33.93880 1.50000 1.73800 32.3
51 23.36300 6.83800
52 30.15310 7.95990 1.43700 95.1
53 -139.87240 12.70000
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.45268E-07, A6=-8.14203E-08, A8= 2.53592E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.80795E-01, A4=-7.49465E-06, A6=-1.35644E-07, A8=-7.05135E-10
A10= 2.49786E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 3.09079E-06, A6=-7.38164E-08, A8=-1.02742E-11
A10= 5.47438E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.18624E-05, A6=-4.25218E-09, A8=-1.01342E-10
A10= 4.55335E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.98228E-05, A6=-1.75351E-07, A8= 1.04081E-10
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 4.87896E-06, A6=-1.09352E-07, A8= 2.38951E-11
A10= 0.00000E+00
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 77.34930 4.50000 1.90366 31.3
2 45.21610 15.54530
3 117.26300 6.65440 1.72342 38.0
4 358.15200 1.20000
5 72.79170 2.50000 1.80420 46.5
6 20.93300 3.69320
7* 22.79520 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.29660 7.77910
9 25.32140 5.30360 1.80610 33.3
10 240.19200 1.30620
11 -87.96440 17.10360 1.61800 63.4
12 -44.73120 0.20000
13 38.40530 5.96620 1.49700 81.6
14 -37.23180 1.80010
15 -22.39680 1.00000 1.86966 20.0
16 108.17440 0.52410
17 211.75400 8.97680 1.49700 81.6
18 -20.55930 0.20000
19* -38.20200 6.10260 1.68948 31.0
20* -22.51550 4.53040
21 58.25460 12.51230 1.49700 81.6
22 -108.64700 0.20000
23 120.60710 6.61210 1.92286 20.9
24 -283.49830 0.20000
25 28.39740 8.67750 1.92286 20.9
26 47.71150 14.00170
27 -53.43810 3.50000 1.80809 22.8
28 35.01350 4.32420
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.53640 32.91160
31 -115.34840 12.46100 1.83481 42.7
32 -41.15160 可変
33 162.21670 6.03940 1.80610 33.3
34 -242.79050 45.61900
35 -39.78870 1.50000 1.73800 32.3
36 71.75740 2.89480
37 89.33900 7.61360 1.55032 75.5
38 -34.19600 可変
39 26.14270 5.07360 1.59270 35.4
40 59.27580 0.20000
41 26.89050 1.50000 1.56883 56.0
42 18.73110 6.42050
43(絞り) ∞ 23.39950
44 -26.43390 1.00000 1.73800 32.3
45 124.53550 0.20000
46 99.23070 5.80920 1.43700 95.1
47 -31.39110 可変
48 47.40750 7.58560 1.49700 81.6
49 -57.64980 可変
50 33.93880 1.50000 1.73800 32.3
51 23.36300 6.83800
52 30.15310 7.95990 1.43700 95.1
53 -139.87240 12.70000
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.45268E-07, A6=-8.14203E-08, A8= 2.53592E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.80795E-01, A4=-7.49465E-06, A6=-1.35644E-07, A8=-7.05135E-10
A10= 2.49786E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 3.09079E-06, A6=-7.38164E-08, A8=-1.02742E-11
A10= 5.47438E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.18624E-05, A6=-4.25218E-09, A8=-1.01342E-10
A10= 4.55335E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.98228E-05, A6=-1.75351E-07, A8= 1.04081E-10
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 4.87896E-06, A6=-1.09352E-07, A8= 2.38951E-11
A10= 0.00000E+00
［表２］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.06986
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1306 -4.2883 -4.4191
Ｆナンバー -2.00008 -2.01695 -2.03294
画角 -70.0359 -69.3594 -68.7962
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 61.2937 54.2046 48.5142
d38 2.0915 9.1806 14.8710
d47 4.2756 3.4209 2.6549
d49 2.0000 2.8546 3.6206
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.0842 1.1054 1.1092
d20 4.7027 4.7126 4.7250
各種データ(物体距離2400mm)
d4 1.2951 1.2788 1.2956
d20 4.2891 4.2620 4.2688
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.06986
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1306 -4.2883 -4.4191
Ｆナンバー -2.00008 -2.01695 -2.03294
画角 -70.0359 -69.3594 -68.7962
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 61.2937 54.2046 48.5142
d38 2.0915 9.1806 14.8710
d47 4.2756 3.4209 2.6549
d49 2.0000 2.8546 3.6206
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.0842 1.1054 1.1092
d20 4.7027 4.7126 4.7250
各種データ(物体距離2400mm)
d4 1.2951 1.2788 1.2956
d20 4.2891 4.2620 4.2688
［表３］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -129.0228
2 3 238.2406
3 5 -37.3390
4 7 -31.6403
5 9 34.7314
6 11 127.9376
7 13 39.0608
8 15 -21.2602
9 17 38.1961
10 19 68.6316
11 21 78.2491
12 23 92.4095
13 25 62.5302
14 27 -25.7222
15 29 -32.1504
16 31 71.1946
17 33 121.4439
18 35 -34.4860
19 37 45.9426
20 39 74.6552
21 41 -116.2734
22 44 -29.4638
23 46 55.3182
24 48 53.6293
25 50 -108.1016
26 52 57.5831
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -129.0228
2 3 238.2406
3 5 -37.3390
4 7 -31.6403
5 9 34.7314
6 11 127.9376
7 13 39.0608
8 15 -21.2602
9 17 38.1961
10 19 68.6316
11 21 78.2491
12 23 92.4095
13 25 62.5302
14 27 -25.7222
15 29 -32.1504
16 31 71.1946
17 33 121.4439
18 35 -34.4860
19 37 45.9426
20 39 74.6552
21 41 -116.2734
22 44 -29.4638
23 46 55.3182
24 48 53.6293
25 50 -108.1016
26 52 57.5831
［表４］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 15.88381
2 33 188.92723
3 39 -232.06443
4 48 53.62930
5 50 110.51762
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 15.88381
2 33 188.92723
3 39 -232.06443
4 48 53.62930
5 50 110.51762
（数値実施例２）
数値実施例２（実施例２に対応）のズームレンズ系について、面データを表５に示し、各種データを表６に示し、単レンズデータを表７に示し、ズームレンズ群データを表８に示す。
数値実施例２（実施例２に対応）のズームレンズ系について、面データを表５に示し、各種データを表６に示し、単レンズデータを表７に示し、ズームレンズ群データを表８に示す。
［表５］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 104.62700 4.50000 1.90366 31.3
2 42.94220 10.76880
3 73.20870 9.34340 1.91000 31.0
4 249.15800 1.20000
5 74.07370 2.50000 1.80420 46.5
6 21.44620 3.15100
7* 22.57270 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.63680 8.53740
9 23.88100 5.59080 1.74324 28.7
10 197.87540 1.33860
11 -87.55730 16.53660 1.61800 63.4
12 -57.90270 0.20000
13 39.99140 5.56540 1.49700 81.6
14 -33.38760 1.67580
15 -22.44700 1.00000 1.86966 20.0
16 145.35580 0.44940
17 233.67590 9.79910 1.49700 81.6
18 -21.10770 0.20000
19* -34.27240 5.43300 1.68948 31.0
20* -21.87580 5.17070
21 65.38090 12.13310 1.49700 81.6
22 -116.34960 0.20000
23 127.74670 7.38890 1.92286 20.9
24 -203.51090 0.20000
25 27.53100 9.16490 1.92286 20.9
26 43.24100 14.18910
27 -55.73370 3.50000 1.80809 22.8
28 31.01800 3.96970
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.75780 32.92920
31 -101.54270 12.73510 1.83481 42.7
32 -39.86050 可変
33 145.65950 5.94140 1.80610 33.3
34 -300.90060 44.74300
35 -40.90780 1.50000 1.73731 32.8
36 64.75400 2.95170
37 80.00680 7.79350 1.55032 75.5
38 -34.48870 可変
39 26.28390 5.03280 1.59270 35.4
40 60.40660 0.20000
41 27.34770 1.50000 1.56780 61.0
42 18.95370 5.88930
43(絞り) ∞ 23.45650
44 -26.73160 1.00000 1.73800 32.3
45 114.60630 0.20000
46 95.55280 5.96380 1.43700 95.1
47 -31.08780 可変
48 47.55700 7.60470 1.49700 81.6
49 -59.42250 可変
50 34.60950 1.50000 1.73800 32.3
51 23.41500 6.11950
52 28.91530 8.36380 1.43700 95.1
53 -150.81200 12.71060
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 3.30314E-06, A6=-7.32079E-08, A8= 1.39601E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.65051E-01, A4= 4.05865E-06, A6=-1.41033E-07, A8=-6.94927E-10
A10= 2.19005E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 7.31016E-06, A6=-7.89825E-08, A8=-8.76342E-12
A10= 3.54858E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.21846E-05, A6= 1.25182E-09, A8=-1.22389E-10
A10= 4.47265E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.02002E-05, A6=-1.52154E-07, A8= 6.11032E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 7.16074E-06, A6=-1.07200E-07, A8= 1.68867E-11
A10= 0.00000E+00
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 104.62700 4.50000 1.90366 31.3
2 42.94220 10.76880
3 73.20870 9.34340 1.91000 31.0
4 249.15800 1.20000
5 74.07370 2.50000 1.80420 46.5
6 21.44620 3.15100
7* 22.57270 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.63680 8.53740
9 23.88100 5.59080 1.74324 28.7
10 197.87540 1.33860
11 -87.55730 16.53660 1.61800 63.4
12 -57.90270 0.20000
13 39.99140 5.56540 1.49700 81.6
14 -33.38760 1.67580
15 -22.44700 1.00000 1.86966 20.0
16 145.35580 0.44940
17 233.67590 9.79910 1.49700 81.6
18 -21.10770 0.20000
19* -34.27240 5.43300 1.68948 31.0
20* -21.87580 5.17070
21 65.38090 12.13310 1.49700 81.6
22 -116.34960 0.20000
23 127.74670 7.38890 1.92286 20.9
24 -203.51090 0.20000
25 27.53100 9.16490 1.92286 20.9
26 43.24100 14.18910
27 -55.73370 3.50000 1.80809 22.8
28 31.01800 3.96970
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.75780 32.92920
31 -101.54270 12.73510 1.83481 42.7
32 -39.86050 可変
33 145.65950 5.94140 1.80610 33.3
34 -300.90060 44.74300
35 -40.90780 1.50000 1.73731 32.8
36 64.75400 2.95170
37 80.00680 7.79350 1.55032 75.5
38 -34.48870 可変
39 26.28390 5.03280 1.59270 35.4
40 60.40660 0.20000
41 27.34770 1.50000 1.56780 61.0
42 18.95370 5.88930
43(絞り) ∞ 23.45650
44 -26.73160 1.00000 1.73800 32.3
45 114.60630 0.20000
46 95.55280 5.96380 1.43700 95.1
47 -31.08780 可変
48 47.55700 7.60470 1.49700 81.6
49 -59.42250 可変
50 34.60950 1.50000 1.73800 32.3
51 23.41500 6.11950
52 28.91530 8.36380 1.43700 95.1
53 -150.81200 12.71060
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 3.30314E-06, A6=-7.32079E-08, A8= 1.39601E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.65051E-01, A4= 4.05865E-06, A6=-1.41033E-07, A8=-6.94927E-10
A10= 2.19005E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 7.31016E-06, A6=-7.89825E-08, A8=-8.76342E-12
A10= 3.54858E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.21846E-05, A6= 1.25182E-09, A8=-1.22389E-10
A10= 4.47265E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.02002E-05, A6=-1.52154E-07, A8= 6.11032E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 7.16074E-06, A6=-1.07200E-07, A8= 1.68867E-11
A10= 0.00000E+00
［表６］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.07013
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1301 -4.2892 -4.4197
Ｆナンバー -2.00011 -2.01616 -2.03116
画角 -70.2197 -69.5177 -68.9444
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 63.7179 56.5359 50.8358
d38 2.0025 9.1845 14.8846
d47 4.2386 3.4151 2.6847
d49 2.0000 2.8234 3.5538
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1309 1.1831 1.1942
d20 5.3409 5.3943 5.4157
各種データ(物体距離900mm)
d4 1.2278 1.2158 1.2155
d20 4.9028 4.8750 4.8713
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.07013
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1301 -4.2892 -4.4197
Ｆナンバー -2.00011 -2.01616 -2.03116
画角 -70.2197 -69.5177 -68.9444
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 63.7179 56.5359 50.8358
d38 2.0025 9.1845 14.8846
d47 4.2386 3.4151 2.6847
d49 2.0000 2.8234 3.5538
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1309 1.1831 1.1942
d20 5.3409 5.3943 5.4157
各種データ(物体距離900mm)
d4 1.2278 1.2158 1.2155
d20 4.9028 4.8750 4.8713
［表７］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -83.4933
2 3 111.1111
3 5 -38.3471
4 7 -34.1857
5 9 36.0472
6 11 228.0626
7 13 37.5579
8 15 -22.2966
9 17 39.4558
10 19 74.4086
11 21 86.1328
12 23 85.9627
13 25 64.1505
14 27 -24.2233
15 29 -32.4902
16 31 71.8541
17 33 122.4841
18 35 -33.7982
19 37 44.8766
20 39 74.4197
21 41 -116.2808
22 44 -29.2830
23 46 54.4556
24 48 54.4356
25 50 -104.0087
26 52 56.3193
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -83.4933
2 3 111.1111
3 5 -38.3471
4 7 -34.1857
5 9 36.0472
6 11 228.0626
7 13 37.5579
8 15 -22.2966
9 17 39.4558
10 19 74.4086
11 21 86.1328
12 23 85.9627
13 25 64.1505
14 27 -24.2233
15 29 -32.4902
16 31 71.8541
17 33 122.4841
18 35 -33.7982
19 37 44.8766
20 39 74.4197
21 41 -116.2808
22 44 -29.2830
23 46 54.4556
24 48 54.4356
25 50 -104.0087
26 52 56.3193
［表８］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.29395
2 33 190.19837
3 39 -237.18972
4 48 54.43561
5 50 110.84756
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.29395
2 33 190.19837
3 39 -237.18972
4 48 54.43561
5 50 110.84756
（数値実施例３）
数値実施例３（実施例３に対応）のズームレンズ系について、面データを表９に示し、各種データを表１０に示し、単レンズデータを表１１に示し、ズームレンズ群データを表１２に示す。
数値実施例３（実施例３に対応）のズームレンズ系について、面データを表９に示し、各種データを表１０に示し、単レンズデータを表１１に示し、ズームレンズ群データを表１２に示す。
［表９］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 67.72900 4.50000 1.90766 33.4
2 48.23100 20.26560
3 296.96530 3.79420 1.48700 70.4
4 757.84560 1.20000
5 80.37910 2.50000 1.65513 56.5
6 22.89090 3.81410
7* 23.36160 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.47250 9.79350
9 25.46550 6.81650 1.68610 32.8
10 -492.65840 1.17330
11 -65.83780 15.61150 1.61800 63.4
12 -50.50900 0.23400
13 44.60560 6.55580 1.49700 81.6
14 -33.48910 1.09440
15 -25.11970 1.00000 1.86966 20.0
16 74.55790 0.20000
17 73.09310 10.65550 1.49700 81.6
18 -23.21680 0.20000
19* -30.94380 4.62730 1.68948 31.0
20* -21.78970 6.40270
21 114.84090 10.75840 1.49700 81.6
22 -72.59060 0.33060
23 63.48110 8.80510 1.92286 20.9
24 2710.37010 0.20000
25 29.39080 8.69560 1.92286 20.9
26 49.24280 13.60360
27 -54.07920 3.49830 1.80809 22.8
28 36.31770 3.20610
29* -158.35800 3.00000 1.68948 31.0
30* 22.61390 32.52010
31 -96.73840 12.74580 1.83481 42.7
32 -39.32820 可変
33 141.22990 5.96250 1.80610 33.3
34 -295.75400 43.37880
35 -40.43550 1.50000 1.73605 34.3
36 57.39630 3.04090
37 71.05550 7.85480 1.55032 75.5
38 -33.58810 可変
39 26.37530 4.84900 1.59270 35.4
40 64.56880 0.20050
41 27.89350 1.50000 1.56386 64.2
42 18.83680 5.08030
43(絞り) ∞ 23.71790
44 -25.78560 1.00000 1.73800 32.3
45 128.94460 0.20040
46 116.78010 7.15730 1.43700 95.1
47 -28.60800 可変
48 46.85870 7.72160 1.49700 81.6
49 -58.83810 可変
50 35.69560 1.50000 1.73800 32.3
51 23.31630 3.70470
52 27.53510 8.42930 1.43700 95.1
53 -183.47360 12.73480
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 5.19763E-06, A6=-6.75733E-08, A8= 4.18012E-12
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.63598E-01, A4= 1.18447E-05, A6=-1.39962E-07, A8=-7.13018E-10
A10= 1.87538E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.08134E-05, A6=-7.71514E-08, A8=-2.05883E-11
A10= 3.01391E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.44198E-05, A6= 3.33154E-09, A8=-1.31420E-10
A10= 4.31940E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.19251E-05, A6=-1.28530E-07, A8= 3.19380E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 1.13193E-05, A6=-1.01109E-07, A8= 2.22287E-11
A10= 0.00000E+00
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 67.72900 4.50000 1.90766 33.4
2 48.23100 20.26560
3 296.96530 3.79420 1.48700 70.4
4 757.84560 1.20000
5 80.37910 2.50000 1.65513 56.5
6 22.89090 3.81410
7* 23.36160 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.47250 9.79350
9 25.46550 6.81650 1.68610 32.8
10 -492.65840 1.17330
11 -65.83780 15.61150 1.61800 63.4
12 -50.50900 0.23400
13 44.60560 6.55580 1.49700 81.6
14 -33.48910 1.09440
15 -25.11970 1.00000 1.86966 20.0
16 74.55790 0.20000
17 73.09310 10.65550 1.49700 81.6
18 -23.21680 0.20000
19* -30.94380 4.62730 1.68948 31.0
20* -21.78970 6.40270
21 114.84090 10.75840 1.49700 81.6
22 -72.59060 0.33060
23 63.48110 8.80510 1.92286 20.9
24 2710.37010 0.20000
25 29.39080 8.69560 1.92286 20.9
26 49.24280 13.60360
27 -54.07920 3.49830 1.80809 22.8
28 36.31770 3.20610
29* -158.35800 3.00000 1.68948 31.0
30* 22.61390 32.52010
31 -96.73840 12.74580 1.83481 42.7
32 -39.32820 可変
33 141.22990 5.96250 1.80610 33.3
34 -295.75400 43.37880
35 -40.43550 1.50000 1.73605 34.3
36 57.39630 3.04090
37 71.05550 7.85480 1.55032 75.5
38 -33.58810 可変
39 26.37530 4.84900 1.59270 35.4
40 64.56880 0.20050
41 27.89350 1.50000 1.56386 64.2
42 18.83680 5.08030
43(絞り) ∞ 23.71790
44 -25.78560 1.00000 1.73800 32.3
45 128.94460 0.20040
46 116.78010 7.15730 1.43700 95.1
47 -28.60800 可変
48 46.85870 7.72160 1.49700 81.6
49 -58.83810 可変
50 35.69560 1.50000 1.73800 32.3
51 23.31630 3.70470
52 27.53510 8.42930 1.43700 95.1
53 -183.47360 12.73480
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 5.19763E-06, A6=-6.75733E-08, A8= 4.18012E-12
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.63598E-01, A4= 1.18447E-05, A6=-1.39962E-07, A8=-7.13018E-10
A10= 1.87538E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.08134E-05, A6=-7.71514E-08, A8=-2.05883E-11
A10= 3.01391E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.44198E-05, A6= 3.33154E-09, A8=-1.31420E-10
A10= 4.31940E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.19251E-05, A6=-1.28530E-07, A8= 3.19380E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 1.13193E-05, A6=-1.01109E-07, A8= 2.22287E-11
A10= 0.00000E+00
［表１０］
各種データ（物体距離900ｍｍ）
ズーム比 1.06981
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1464 -4.3013 -4.4358
Ｆナンバー -2.00007 -2.01408 -2.02811
画角 -69.9871 -69.3158 -68.7296
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 440.0169 440.0221 440.0227
d32 61.2214 54.2023 48.2602
d38 2.0006 9.0197 14.9618
d47 4.2432 3.4482 2.6979
d49 2.0000 2.7948 3.5452
各種データ（物体距離600ｍｍ）
d4 1.1118 1.2004 1.3824
d20 6.6151 6.6280 6.6634
各種データ（物体距離2400ｍｍ）
d4 0.8516 1.1077 1.2447
d20 6.0465 6.0915 6.1161
各種データ（物体距離900ｍｍ）
ズーム比 1.06981
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1464 -4.3013 -4.4358
Ｆナンバー -2.00007 -2.01408 -2.02811
画角 -69.9871 -69.3158 -68.7296
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 440.0169 440.0221 440.0227
d32 61.2214 54.2023 48.2602
d38 2.0006 9.0197 14.9618
d47 4.2432 3.4482 2.6979
d49 2.0000 2.7948 3.5452
各種データ（物体距離600ｍｍ）
d4 1.1118 1.2004 1.3824
d20 6.6151 6.6280 6.6634
各種データ（物体距離2400ｍｍ）
d4 0.8516 1.1077 1.2447
d20 6.0465 6.0915 6.1161
［表１１］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -207.3515
2 3 999.9999
3 5 -49.7098
4 7 -31.7019
5 9 35.4819
6 11 252.7247
7 13 39.5907
8 15 -21.5049
9 17 36.8050
10 19 88.5596
11 21 91.2297
12 23 70.3248
13 25 65.2752
14 27 -26.4295
15 29 -28.5072
16 31 72.0998
17 33 119.3042
18 35 -32.0219
19 37 42.5776
20 39 71.8364
21 41 -109.4228
22 44 -29.0375
23 46 53.3821
24 48 53.7893
25 50 -96.0423
26 52 55.4607
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -207.3515
2 3 999.9999
3 5 -49.7098
4 7 -31.7019
5 9 35.4819
6 11 252.7247
7 13 39.5907
8 15 -21.5049
9 17 36.8050
10 19 88.5596
11 21 91.2297
12 23 70.3248
13 25 65.2752
14 27 -26.4295
15 29 -28.5072
16 31 72.0998
17 33 119.3042
18 35 -32.0219
19 37 42.5776
20 39 71.8364
21 41 -109.4228
22 44 -29.0375
23 46 53.3821
24 48 53.7893
25 50 -96.0423
26 52 55.4607
［表１２］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.40449
2 33 184.46354
3 39 -256.09602
4 48 53.78933
5 50 122.88119
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.40449
2 33 184.46354
3 39 -256.09602
4 48 53.78933
5 50 122.88119
以下の表１３に、各数値実施例における各条件式の対応値を示す。
［表１３］
（実施形態２）
以下、図１７を用いて本開示の実施形態２を説明する。図１７は、本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図である。画像投写装置１００は、実施形態１で開示した光学系１と、画像形成素子１０１と、光源１０２と、制御部１１０などを備える。画像形成素子１０１は、液晶、ＤＭＤなどで構成され、光学系１を経由してスクリーンＳＲに投写する画像を生成する。光源１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザなどで構成され、画像形成素子１０１に光を供給する。制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系１は、画像投写装置１００に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、画像投写装置１００から光学系１を取り外した装置が本体装置の一例である。
以下、図１７を用いて本開示の実施形態２を説明する。図１７は、本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図である。画像投写装置１００は、実施形態１で開示した光学系１と、画像形成素子１０１と、光源１０２と、制御部１１０などを備える。画像形成素子１０１は、液晶、ＤＭＤなどで構成され、光学系１を経由してスクリーンＳＲに投写する画像を生成する。光源１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザなどで構成され、画像形成素子１０１に光を供給する。制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系１は、画像投写装置１００に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、画像投写装置１００から光学系１を取り外した装置が本体装置の一例である。
以上の画像投写装置１００は、実施形態１に係る光学系１により、コストを削減しながら広角のズーム機能を実現することができる。
（実施形態３）
以下、図１８を用いて本開示の実施形態３を説明する。図１８は、本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図である。撮像装置２００は、実施形態１で開示した光学系１と、撮像素子２０１と、制御部２１０などを備える。撮像素子２０１は、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどで構成され、光学系１が形成する物体ＯＢＪの光学像を受光して電気的な画像信号に変換する。制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系１は、撮像装置２００に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、撮像装置２００から光学系１を取り外した装置が本体装置の一例である。
以下、図１８を用いて本開示の実施形態３を説明する。図１８は、本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図である。撮像装置２００は、実施形態１で開示した光学系１と、撮像素子２０１と、制御部２１０などを備える。撮像素子２０１は、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどで構成され、光学系１が形成する物体ＯＢＪの光学像を受光して電気的な画像信号に変換する。制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系１は、撮像装置２００に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、撮像装置２００から光学系１を取り外した装置が本体装置の一例である。
以上の撮像装置２００は、実施形態１に係る光学系１により、コストを削減しながら広角のズーム機能を実現することができる。
以上のように、本開示における技術の開示として、実施の形態を説明した。そのために添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面または詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきでない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイなどの画像投写装置、およびデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等の撮像装置に適用可能である。特に本開示は、プロジェクタ、デジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される光学系に適用可能である。
Claims (10)
- 拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、から構成され、
前記拡大光学系は、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置に関して前記拡大側に位置する前群と、該交差位置に関して前記縮小側に位置する後群とを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から１番目に位置する球面レンズと、
前記前群に配置される第１非球面レンズと、
前記後群に配置される第２非球面レンズと、
前記リレー光学系に配置される第３非球面レンズとを含み、
以下の条件（３）、（４）および（５）を満足する、光学系。
０．０４＜Ｄ１／ＬＴ＜０．１５ ・・・（３）
０．０４＜Ｄ２／ＬＴ＜０．１５ ・・・（４）
０．０１＜Ｄ３／ＬＴ＜０．２０ ・・・（５）
ここで、
ＬＴ：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記縮小側から１番目のレンズ素子の前記縮小側の面までの距離
Ｄ１：前記球面レンズの前記拡大側の面から前記第１非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
Ｄ２：前記中間結像位置から前記第２非球面レンズの前記縮小側の面までの距離
Ｄ３：前記中間結像位置から前記第３非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
である。 - 前記第１非球面レンズ、前記第２非球面レンズおよび前記第３非球面レンズの少なくとも１つのレンズ面は、以下の条件（６）を満足する、請求項１に記載の光学系。
３＜｜Ｈ／ｈ｜＜２０ ・・・（６）
ここで、
ｈ：前記レンズ面における軸上光束の半径
Ｈ：前記光軸から前記レンズ面における最軸外光束の主光線までの高さ
である。 - 以下の条件（７）を満足する、請求項１に記載の光学系。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３ ・・・（７）
ここで、
ｆｆ：前記拡大光学系の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件（８）を満足する、請求項１に記載の光学系。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４ ・・・（８）
ここで、
ｆｒ：広角端での前記リレー光学系の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件（９）を満足する、請求項１に記載の光学系。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０ ・・・（９）
ここで、
ｆｂ：全系のバックフォーカス
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件（１０）を満足する、請求項１に記載の光学系。
｜ω｜＞６０ ・・・（１０）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。 - 前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第１レンズ素子、第２レンズ素子を有し、該第２レンズ素子は、正のパワーを有し、
以下の条件（１）を満足する、請求項１に記載の光学系。
２３＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１０００ ・・・（１）
ここで、
ｆ２：前記第２レンズ素子の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件（２）を満足する、請求項７に記載の光学系。
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１ ・・・（２）
ここで
ｆ１：前記第１レンズ素子の焦点距離
である。 - 請求項１から８のいずれかに記載の光学系と、
該光学系を経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える画像投写装置。 - 請求項１から８のいずれかに記載の光学系と、
該光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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