JP7417834B2 - 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 PDF

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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。
特開２０１８－０３６３８８号公報 特開２０１８－１８０４４７号公報
本開示は、広角で小型なズームレンズを低コストで実現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、
Ａ（Ａ：３以上の整数）枚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、
Ｂ（Ｂ：２以上の整数）枚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、
前記リレー光学系において前記拡大側から１番目に位置するｂ枚（ｂ：１以上、かつ、Ｂ未満）のレンズ素子からなる第１レンズ群が負のパワーを有する。
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、中間結像位置から拡大側に位置する第１レンズ群が負のパワーを有することにより、広角化および歪曲収差補正が容易になる。そのため最も拡大側に位置するレンズ補正の負荷が減り、広角で小型なズームレンズを低コストで実現できる。
実施例１の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 実施例１のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の配置図 実施例１のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図 実施例１のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図 実施例１のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図 実施例２の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 実施例２のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の配置図 実施例２のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図 実施例２のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図 実施例２のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図 実施例３の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 実施例３のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の配置図 実施例３のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図 実施例３のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図 実施例３のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図 本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図 本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図
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１５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（ａ）、７（ａ）、１２（ａ）は、実施例１～３に係るズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の配置図である。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。
ズームレンズ系は、広角端、中間位置、望遠端の各状態を有する。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に係るズームレンズ系は、図１と図２に示すように、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、および正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２～第４レンズ群Ｇ４を含む。
実施例２に係るズームレンズ系は、図６と図７に示すように、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、および正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４を含む。
実施例３に係るズームレンズ系は、図１１と図１２に示すように、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４、および正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５を含む。
ズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１～第５レンズ群Ｇ５は、互いに独立して固定または移動可能である。各レンズ群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。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。
また図１、６、１１において、フォーカシングの際は、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１が光軸に沿って移動可能である。また、拡大側の拡大共役点での像面湾曲量を調整する際は、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２が光軸に沿って移動可能である。
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、複数のフォーカスレンズ群を有してもよく、実施例１～３では第１フォーカスレンズ群ＦＧ１および第２フォーカスレンズ群ＦＧ２とフォーカスレンズ群にならないレンズ素子Ｌ１１、Ｌ１２またはレンズ素子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３を有する場合を例示している。第１フォーカスレンズ群ＦＧ１は、複数枚（例えば、１０枚）の第１レンズ素子Ｌ１～第１０レンズ素子Ｌ１０で構成されている。そして、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１は、物体距離が変わったときにフォーカス調整を行う。第２フォーカスレンズ群ＦＧ２は、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１の一部のレンズ素子、例えば、第１レンズ素子Ｌ１を含む、１枚または２枚のレンズ素子で構成されている。そして、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２は、第１フォーカスレンズ群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。
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）
図１と図２に示すように、実施例１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フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２を含む。リレー光学系Ｏｌは、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ群Ｇ１～第４レンズ群Ｇ４を含む。
第１フォーカスレンズ群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、面１から面２０を含む（各面番号については後述する数値実施例を参照）。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負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正メニスカス形状を有する。第４レンズ素子Ｌ４は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第５レンズ素子Ｌ５は、縮小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負メニスカス形状を有する。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、両凸形状を有する。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、両凹形状を有する。第２フォーカスレンズ群ＦＧ２は、第１レンズ素子Ｌ１のみで構成されている。
拡大光学系Ｏｐは、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１の縮小側に、拡大側から縮小側へと順に、第１１レンズ素子Ｌ１１から第１２レンズ素子Ｌ１２を有し、面２１から面２４を含む。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、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、負のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第１３レンズ素子Ｌ１３から第１５レンズ素子Ｌ１５で構成され、面２５から面３０を含む。第１３レンズ素子Ｌ１３は、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第１４レンズ素子Ｌ１４は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第１５レンズ素子Ｌ１５は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
第２レンズ群Ｇ２は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第１６レンズ素子Ｌ１６から第１８レンズ素子Ｌ１８で構成され、面３１から面３６を含む。第１６レンズ素子Ｌ１６は、両凸形状を有する。第１７レンズ素子Ｌ１７は、両凹形状を有する。第１８レンズ素子Ｌ１８は、両凸形状を有する。
第３レンズ群Ｇ３は、正のパワーを有し、第１９レンズ素子Ｌ１９で構成され、面３７から面３８を含む。第１９レンズ素子Ｌ１９は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
第４レンズ群Ｇ４は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第２０レンズ素子Ｌ２０から第２５レンズ素子Ｌ２５で構成され、面３９から面５１を含む。第２０レンズ素子Ｌ２０は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２１レンズ素子Ｌ２１は、両凹形状を有する。第２２レンズ素子Ｌ２２は、両凸形状を有する。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、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２５レンズ素子Ｌ２５は、両凸形状を有する。
拡大光学系Ｏｐにおいて、第１フォーカスレンズ群（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ので、フォーカシング調整レンズ群と呼ぶこともできる。また、第２フォーカスレンズ群（第１レンズ素子Ｌ１）は、像面湾曲量を調整する際に光軸に沿って移動して像面湾曲収差を補正するので、像面湾曲補正レンズ群と呼ぶことができる。
第１２レンズ素子Ｌ１２と第１３レンズ素子Ｌ１３の間に中間結像位置ＭＩがある。また、第２０レンズ素子Ｌ２０と第２１レンズ素子Ｌ２１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。
（実施例２）
実施例１では、リレー光学系Ｏｌにおける第３レンズ群Ｇ３のパワーが正であるが、本実施形態はこれに限定されない。実施例２では、第３レンズ群Ｇ３のパワーが負であるズームレンズ系を例示する。図６と図７に示すように、実施例２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フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２を含む。リレー光学系Ｏｌは、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ群Ｇ１～第４レンズ群Ｇ４を含む。
第１フォーカスレンズ群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、面１から面２０を含む。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。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、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。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２フォーカスレンズ群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。
拡大光学系Ｏｐは、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１の縮小側に、拡大側から縮小側へと順に、第１１レンズ素子Ｌ１１から第１３レンズ素子Ｌ１３を有し、面２１から面２６を含む。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、両凸形状を有する。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。
第１レンズ群Ｇ１は、負のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第１４レンズ素子Ｌ１４から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面２７から面３２を含む。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２レンズ群Ｇ２は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、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３レンズ群Ｇ３は、負のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、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４レンズ群Ｇ４は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第２４レンズ素子Ｌ２４から第２６レンズ素子Ｌ２６で構成され、面４８から面５３を含む。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。
拡大光学系Ｏｐにおいて、第１フォーカスレンズ群（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ので、フォーカシング調整レンズ群と呼ぶこともできる。また、第２フォーカスレンズ群（第１レンズ素子Ｌ１および第２レンズ素子Ｌ２）は、像面湾曲量を調整する際に光軸に沿って移動して像面湾曲収差を補正するので、像面湾曲補正レンズ群と呼ぶことができる。
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２０レンズ素子Ｌ２０と第２１レンズ素子Ｌ２１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。
（実施例３）
実施例１、２では、リレー光学系Ｏｌが第１レンズ群Ｇ１～第４レンズ群Ｇ４で構成されるが、本実施形態はこれに限定されない。実施例３では、リレー光学系Ｏｌが第１レンズ群Ｇ１～第５レンズ群Ｇ５で構成されるズームレンズ系を例示する。図１１と図１２に示すように、実施例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フォーカスレンズ群ＦＧ１、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２を含む。リレー光学系Ｏｌは、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ群Ｇ１～第５レンズ群Ｇ５を含む。
第１フォーカスレンズ群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、面１から面２０を含む。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。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、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。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２フォーカスレンズ群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。
拡大光学系Ｏｐは、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１の縮小側に、拡大側から縮小側へと順に、第１１レンズ素子Ｌ１１から第１３レンズ素子Ｌ１３を有し、面２１から面２６を含む。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、両凸形状を有する。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。
第１レンズ群Ｇ１は、負のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第１４レンズ素子Ｌ１４から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面２７から面３２を含む。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２レンズ群Ｇ２は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、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３レンズ群Ｇ３は、負のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、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４レンズ群Ｇ４は、正のパワーを有し、第２４レンズ素子Ｌ２４で構成され、面４８から面４９を含む。第２４レンズ素子Ｌ２４は、両凸形状を有する。
第５レンズ群Ｇ５は、正のパワーを有し、拡大側から縮小側へと順に、第２５レンズ素子Ｌ２５から第２６レンズ素子Ｌ２６で構成され、面５０から面５３を含む。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。
拡大光学系Ｏｐにおいて、第１フォーカスレンズ群（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ので、フォーカシング調整レンズ群と呼ぶこともできる。また、第２フォーカスレンズ群（第１レンズ素子Ｌ１および第２レンズ素子Ｌ２）は、像面湾曲量を調整する際に光軸に沿って移動して像面湾曲収差を補正するので、像面湾曲補正レンズ群と呼ぶことができる。
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。
（実施例１～３のまとめ）
以上の実施例１～３のように、本実施形態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ＭＩ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。
本実施形態に係るズームレンズ系は、後述する画像投写装置または撮像装置などの本体装置に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、拡大側の拡大共役点での像面湾曲量を調整するためのレンズ、例えば、第１レンズ素子Ｌ１等は、本体装置に取付け後に光軸方向の位置を調整可能に構成される。
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。
次に、本実施形態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。
本実施形態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、
Ａ（Ａ：３以上の整数）枚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、
Ｂ（Ｂ：２以上の整数）枚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、
前記リレー光学系Ｏｌにおいて前記拡大側から１番目に位置するｂ枚（ｂ：１以上、かつ、Ｂ未満）のレンズ素子からなる第１レンズ群Ｇ１が負のパワーを有してもよい。
こうした構成によると、中間結像位置ＭＩから縮小側において光軸に対する光線の角度が小さくなるため、広角化が容易になる。また負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１で歪曲収差を補正できるため、最も拡大側に位置する第１レンズＬ１による補正の負荷を低減でき、小型化が図られる。また、第１レンズＬ１に非球面レンズを使用することなく歪曲収差を補正できるため、製造コスト削減が図られる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、ズーミングの際に前記第１レンズ群Ｇ１は固定されてもよい。
こうした構成によると、ズーミングの際に生ずる収差変動を低減できる。また、ズームレンズ系の機構設計が簡単になる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、ズーミングの際に、前記拡大光学系Ｏｐは固定され、前記リレー光学系Ｏｌのうち前記第１レンズ群Ｇ１を除いたレンズ素子の一部または全部が光軸に沿って移動してもよい。
こうした構成によると、サイズおよび重量が大きい拡大光学系Ｏｐを移動することなくズーミング動作が可能になるため、ズーム機構の小型化、軽量化が図られる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、以下の条件（１）を満足してもよい。
１＜ｆｓ１／ｆｗ＜１００ ・・・（１）
ここで、
ｆｓ１：第１レンズ群Ｇ１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１レンズ群Ｇ１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。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）および（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。
ｆｓ１／ｆｗ＞１０ ・・・（１Ａ）
ｆｓ１／ｆｗ＜５０ ・・・（１Ｂ）
本実施形態に係るズームレンズ系は、フォーカシングの際に、前記リレー光学系Ｏｌにおいて縮小側から１番目に位置するレンズ（実施例１の第２５レンズ素子Ｌ２５、実施例２、３の第２６レンズ素子Ｌ２６に対応）が固定され、前記拡大光学系Ｏｐにおいて少なくとも拡大側から１番目に位置する第１レンズ素子Ｌ１が光軸に沿って移動してもよい。
こうした構成によると、光学系の中でフォーカスレンズ群の移動用のスペースを設ける必要がないため、全長が短くなり、前玉径を小さくできる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、前記拡大光学系Ｏｐは、第１レンズ素子Ｌ１を含み、ａ枚（ａ：３以上、かつ、Ａ未満）のレンズ素子からなる第１のフォーカスレンズ群ＦＧ１を有し、
以下の条件（２）を満足してもよい。
２＜｜ｆＦＧ１／ｆｗ｜＜１０ ・・・（２）
ここで、
ｆＦＧ１：第１フォーカスレンズ群ＦＧ１の焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
条件（２）は、第１フォーカスレンズ群ＦＧ１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、適切なピント調整範囲が実現できる。上限を上回ると、ピント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、像面湾曲が発生してしまい、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）および（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。
｜ｆＦＧ１／ｆｗ｜＞４ ・・・（２Ａ）
｜ｆＦＧ１／ｆｗ｜＜８ ・・・（２Ｂ）
本実施形態に係るズームレンズ系は、前記拡大光学系Ｏｐにおいて、フォーカシングの後に光軸に沿って移動して、像面湾曲収差を補正する第２フォーカスレンズ群ＦＧ２を有してもよい。第２フォーカスレンズ群ＦＧ２は、第１レンズ素子Ｌ１を含み、１枚または２枚のレンズ素子から構成される、
こうした構成によると、フォーカス完了後に発生する像面湾曲収差を補正することが可能になり、高性能な画質が得られる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、前記拡大光学系Ｏｐは、第１レンズ素子Ｌ１を含み、１枚または２枚のレンズ素子からなる第２のフォーカスレンズ群ＦＧ２を有し、
以下の条件（３）を満足してもよい。
１８＜｜ｆＦＧ２／ｆｗ｜＜１２０ ・・・（３）
ここで、
ｆＦＧ２：第２フォーカスレンズ群ＦＧ２の焦点距離
である。
条件（３）は、第２フォーカスレンズ群ＦＧ２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、適切なピント調整範囲が実現できる。上限を上回ると、ピント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、像面湾曲が発生してしまい、良好な画質が得られない。
なお、条件（３）に加え、さらに以下の条件（３Ａ）および（３Ｂ）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。
｜ｆＦＧ２／ｆｗ｜＞２０ ・・・（３Ａ）
｜ｆＦＧ２／ｆｗ｜＜１００ ・・・（３Ｂ）
本実施形態に係るズームレンズ系は、フォーカシングの際に、前記リレー光学系Ｏｌは固定され、前記拡大光学系Ｏｐにおいてレンズ素子の一部または全部が光軸に沿って移動してもよい。
こうした構成によると、フォーカシングの際に像面湾曲収差の発生量が少なくなり、良好な画質が得られる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、以下の条件（４）を満足してもよい。
１．０＜｜ｆｆ／ｆｗ｜＜５ ・・・（４）
ここで、
ｆｆ：拡大光学系Ｏｐの焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
条件（４）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。
本実施形態に係るズームレンズ系は、以下の条件（５）を満足してもよい。
１．５＜｜ｆｒ／ｆｗ｜＜５ ・・・（５）
ここで、
ｆｒ：広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離
ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
である。
条件（５）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、非点収差の制御が困難になる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、前記リレー光学系は、ａ）拡大側から縮小側へ順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、正または負のパワーを有する第３レンズ群、正のパワーを有する第４レンズ群、および、ｂ）拡大側から縮小側へ順に配置された、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、負のパワーを有する第３レンズ群、正のパワーを有する第４レンズ群、正のパワーを有する第５レンズ群、のいずれかで構成されてもよい。
こうした構成によると、小型で、所望のズーム比を有するズームレンズ系を実現できる。
本実施形態に係るズームレンズ系は、以下の条件（６）を満足してもよい。
｜ω｜＞６０ ・・・（６）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
条件（６）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。
Figure 0007417834000001
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。
（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。
［表１］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 70.95120 3.50000 1.83481 42.7
2 43.80140 16.27120
3* 48.65870 3.50000 1.51633 64.1
4* 15.20610 23.79150
5 525.11730 25.95590 1.61800 63.4
6 881.51500 2.82520
7* -42.49710 5.28490 1.58313 59.4
8* -22.14280 0.20020
9 -89.95850 9.47620 1.55032 75.5
10 -23.16540 0.31530
11 -23.08340 2.00000 1.80810 22.8
12 -4607.97460 0.43500
13 1659.29130 13.90850 1.59282 68.6
14 -36.96930 0.74230
15 10266.35840 11.25340 1.59282 68.6
16 -64.36810 0.20400
17 209.49060 16.08830 1.43700 95.1
18 -57.39020 0.76370
19 -54.79270 2.50000 1.59270 35.4
20 137.03320 13.76270
21 126.83430 15.25190 1.86966 20.0
22 -154.46520 0.72390
23 43.32520 12.47050 1.86966 20.0
24 68.40260 24.15100
25 -57.49090 20.82320 1.85883 30.0
26 -63.89760 0.36320
27* -667.89390 3.00000 1.80998 40.9
28* 26.91440 66.00190
29 -1254.61490 4.85070 1.80420 46.5
30 -93.95470 可変
31 112.01550 3.95340 1.85883 30.0
32 -565.79860 3.05970
33 -57.17390 2.00000 1.65412 39.7
34 54.08470 0.21150
35 53.83790 9.00580 1.55032 75.5
36 -49.57790 可変
37 27.77070 6.15940 1.59270 35.4
38 107.60070 可変
39 44.46160 1.50000 1.51680 64.2
40 19.25470 5.29340
41(絞り) ∞ 17.26720
42 -23.71550 1.50000 1.80610 33.3
43 52.17970 0.50880
44 68.52930 6.18540 1.43700 95.1
45 -29.75470 3.33090
46 61.64940 9.52630 1.49700 81.6
47 -41.29800 3.03060
48 58.93560 2.00000 1.79952 42.2
49 30.88120 0.57170
50 32.83840 11.91270 1.49700 81.6
51 -50.86200 20.70000
52 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
53 ∞ 1.00000
54 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
55 ∞ BF
像面 ∞

非球面データ
第3面
K= 0.00000E+00, A4= 7.78139E-07, A6= 6.22294E-11, A8= 0.00000E+00
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第4面
K=-7.29002E-01, A4=-1.03008E-05, A6=-1.02602E-08, A8= 9.72136E-12
A10=-3.41056E-14, A12= 2.69059E-18
第7面
K= 0.00000E+00, A4=-6.65447E-07, A6=-2.98202E-09, A8=-2.03755E-11
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第8面
K= 0.00000E+00, A4= 7.29220E-06, A6= 1.14483E-08, A8= 0.00000E+00
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第27面
K= 0.00000E+00, A4= 8.16936E-06, A6=-3.75272E-09, A8= 1.28334E-12
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第28面
K= 0.00000E+00, A4=-3.87007E-07, A6=-5.16193E-09, A8=-7.44821E-13
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
［表２］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.10484
広角 中間 望遠
焦点距離 -5.6818 -5.8914 -6.2774
Ｆナンバー -1.99587 -1.99582 -1.99555
画角 -63.8849 -63.0958 -61.6670
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 495.3918 495.3906 495.3998
ＢＦ 1.01393 1.01268 1.02179
d30 52.8021 47.7296 38.9031
d36 2.0019 7.1524 16.1022
d38 2.4425 2.3645 2.2413

各種データ(物体距離600mm)
d2 16.0985 14.6895 16.7232
d20 14.4198 14.3121 14.4000

各種データ(物体距離2400mm)
d2 14.8217 15.7612 13.5430
d20 13.0724 13.0993 13.2365
［表３］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -145.6613
2 3 -44.4197
3 5 2044.7879
4 7 72.3613
5 9 53.9752
6 11 -28.7146
7 13 61.1889
8 15 107.9460
9 17 105.0118
10 19 -65.7208
11 21 82.1563
12 23 110.3604
13 25 1330.7619
14 27 -31.8798
15 29 126.0528
16 31 109.1672
17 33 -42.1899
18 35 48.3959
19 37 61.3910
20 39 -67.0776
21 42 -20.0501
22 44 48.4015
23 46 51.3381
24 48 -83.7958
25 50 42.1420
［表４］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
0 1 14.480
1 25 -143.417
2 31 135.991
3 37 61.391
4 39 49.004
（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。
［表５］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 77.74810 4.50000 1.90366 31.3
2 45.02530 13.89470
3 95.07980 7.46330 1.72342 38.0
4 255.20960 1.20000
5 71.36640 2.50000 1.80420 46.5
6 21.00780 4.52040
7* 23.39160 3.20000 1.80998 40.9
8* 11.55090 8.10340
9 26.88930 4.96960 1.80610 33.3
10 272.90290 1.33220
11 -77.54890 17.11470 1.61800 63.4
12 -42.27460 0.20000
13 35.18170 6.05530 1.49700 81.6
14 -43.00420 1.78790
15 -24.99520 1.00000 1.86966 20.0
16 109.98400 1.06550
17 -472.83790 8.47180 1.49700 81.6
18 -19.65040 0.20000
19* -37.26990 5.20710 1.68948 31.0
20* -25.00000 3.49930
21 63.03220 13.32980 1.49700 81.6
22 -75.40430 0.20000
23 81.08640 7.34610 1.92286 20.9
24 -873.63600 0.20000
25 27.96110 8.55070 1.92286 20.9
26 46.18150 12.93050
27 -58.54250 3.48510 1.80809 22.8
28 31.42850 5.02200
29* 500.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.84910 30.57940
31 -112.49700 12.20850 1.83481 42.7
32 -39.71210 可変
33 179.50050 5.67980 1.80610 33.3
34 -200.27300 43.18710
35 -40.17420 1.50000 1.73800 32.3
36 69.21510 2.88320
37 88.10550 7.76180 1.55032 75.5
38 -33.88690 可変
39 26.29340 4.96630 1.59270 35.4
40 61.82780 1.92800
41(絞り) ∞ 0.25840
42 25.66670 1.50000 1.56883 56.0
43 17.77300 27.75870
44 -24.29060 1.00000 1.73800 32.3
45 591.07320 0.20000
46 129.09770 6.83160 1.43700 95.1
47 -29.68620 可変
48 52.76500 7.94360 1.49700 81.6
49 -52.76500 0.20000
50 38.76670 1.50000 1.73800 32.3
51 22.52490 1.42840
52 24.36750 9.06640 1.43700 95.1
53 -270.40960 可変
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ BF
像面 ∞

非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4=-9.46159E-06, A6=-5.93665E-08, A8= 2.59365E-11
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第8面
K=-8.29046E-01, A4=-2.04827E-05, A6=-1.44054E-07, A8=-2.39467E-10
A10= 1.48290E-12, A12= 0.00000E+00
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.63319E-05, A6=-1.25916E-07, A8= 2.56894E-10
A10=-8.18906E-13, A12= 2.03635E-15
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.92131E-05, A6=-2.07775E-08, A8=-1.05659E-10
A10= 3.78200E-13, A12=-2.31438E-17
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.25077E-05, A6=-1.55377E-07, A8= 8.15590E-11
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 3.16767E-06, A6=-1.09870E-07, A8= 3.77124E-11
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00
［表６］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.07079
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1412 -4.2730 -4.4343
Ｆナンバー -2.00004 -2.00185 -2.00526
画角 -70.0280 -69.4752 -68.8020
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 430.0116 430.0199 430.0233
ＢＦ 1.01173 1.02018 1.02352
d32 62.6930 55.7106 47.0668
d38 2.0067 8.9890 17.6328
d47 3.8696 3.4418 2.8476
d53 12.7000 13.1277 13.7220

各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1249 0.9541 1.0709
d20 3.6565 3.5501 3.6513
各種データ(物体距離2400mm)
d4 1.4128 1.4016 1.3543
d20 3.3687 3.3440 3.3182
［表７］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -126.6514
2 3 205.4518
3 5 -37.8578
4 7 -32.0484
5 9 36.6726
6 11 126.8745
7 13 39.9630
8 15 -23.3386
9 17 40.9982
10 19 93.8787
11 21 71.3615
12 23 80.6998
13 25 62.6772
14 27 -24.8759
15 29 -33.2223
16 31 68.3117
17 33 118.2179
18 35 -34.2449
19 37 45.4994
20 39 73.3710
21 42 -109.1118
22 44 -31.5931
23 46 55.9634
24 48 54.4444
25 50 -75.8238
26 52 51.6343
［表８］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
0 1 8.021
1 27 -72.576
2 33 181.924
3 39 -390.626
4 48 41.871
（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。
［表９］
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 77.35680 4.50000 1.90366 31.3
2 45.35000 15.37620
3 117.22100 6.64100 1.72342 38.0
4 357.27670 1.20000
5 72.82250 2.50000 1.80420 46.5
6 20.97170 3.64890
7* 22.78400 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.32450 7.77930
9 25.82080 5.23310 1.80610 33.3
10 247.64120 1.29530
11 -88.70210 16.92680 1.61800 63.4
12 -44.74140 0.26670
13 39.00520 5.82740 1.49700 81.6
14 -37.01570 1.83080
15 -22.33930 1.00000 1.86966 20.0
16 111.70460 0.55020
17 241.88920 8.96680 1.49700 81.6
18 -20.31030 0.20000
19* -38.78930 6.10080 1.68948 31.0
20* -22.74690 4.53830
21 57.35460 12.74640 1.49700 81.6
22 -107.10550 0.20000
23 105.16740 6.67620 1.92286 20.9
24 -415.68090 0.20000
25 28.40960 8.49730 1.92286 20.9
26 47.09320 13.97940
27 -53.09050 3.50100 1.80809 22.8
28 35.15890 4.32390
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.53670 32.93260
31 -115.89550 12.46150 1.83481 42.7
32 -41.25100 可変
33 163.33330 6.05690 1.80610 33.3
34 -239.36770 45.74010
35 -39.74640 1.50000 1.73800 32.3
36 73.15440 2.88220
37 91.16250 7.59340 1.55032 75.5
38 -34.24440 可変
39 26.16370 5.06400 1.59270 35.4
40 59.36350 0.20000
41 27.00310 1.50000 1.56883 56.0
42 18.77120 6.32640
43(絞り) ∞ 23.30180
44 -26.52390 1.00000 1.73800 32.3
45 123.72910 0.20000
46 99.89040 5.78870 1.43700 95.1
47 -31.29320 可変
48 46.73430 7.56330 1.49700 81.6
49 -58.81010 可変
50 33.94250 1.50000 1.73800 32.3
51 23.40390 7.04020
52 30.42230 7.98620 1.43700 95.1
53 -136.37580 12.70000
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
58 ∞ BF
像面 ∞

非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.49149E-07, A6=-8.14968E-08, A8= 2.48225E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.80983E-01, A4=-7.67498E-06, A6=-1.35416E-07, A8=-6.99810E-10
A10= 2.49483E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 3.04154E-06, A6=-7.32504E-08, A8=-1.34292E-11
A10= 5.48971E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.15586E-05, A6=-5.38942E-09, A8=-1.00368E-10
A10= 4.46874E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.02934E-05, A6=-1.77729E-07, A8= 1.07323E-10
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 4.63496E-06, A6=-1.09151E-07, A8= 2.42157E-11
A10= 0.00000E+00
［表１０］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.06987
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1301 -4.2881 -4.4187
Ｆナンバー -2.00011 -2.01707 -2.03311
画角 -70.0368 -69.3592 -68.7973
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 440.0173 440.0240 440.0253
ＢＦ 0.01752 0.02418 0.02559
d32 61.5627 54.4809 48.8203
d38 2.1187 9.2006 14.8611
d47 4.2751 3.4179 2.6525
d49 2.0000 2.8572 3.6226

各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1679 1.0825 1.1021
d20 4.7735 4.7070 4.7289

各種データ(物体距離2400mm)
d4 1.2437 1.3139 1.2991
d20 4.2659 4.2866 4.2733
［表１１］
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -129.9651
2 3 238.3940
3 5 -37.4297
4 7 -31.8265
5 9 35.3878
6 11 127.3510
7 13 39.2118
8 15 -21.3323
9 17 38.1334
10 19 69.0537
11 21 77.1412
12 23 91.5112
13 25 63.6914
14 27 -25.7187
15 29 -32.1509
16 31 71.3051
17 33 121.2534
18 35 -34.7010
19 37 46.2278
20 39 74.6911
21 41 -115.9068
22 44 -29.5124
23 46 55.2687
24 48 53.6730
25 50 -108.7095
26 52 57.7598
［表１２］
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
0 1 8.185
1 27 -73.241
2 33 188.326
3 39 -231.209
4 48 53.673
5 50 110.200
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］
Figure 0007417834000002
（実施形態２）
以下、図１６を用いて本開示の実施形態２を説明する。図１６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小型で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１７を用いて本開示の実施形態３を説明する。図１７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小型で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 (13)

  1. 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、
    Ａ（Ａ：３以上の整数）枚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、
    Ｂ（Ｂ：２以上の整数）枚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、からなり、
    前記リレー光学系において前記拡大側から１番目に位置するｂ枚（ｂ：１以上、かつ、Ｂ未満）のレンズ素子からなる第１レンズ群が負のパワーを有し、
    前記拡大光学系は、
    前記拡大側から１番目に位置する第１レンズ素子を含み、前記拡大側からａ枚（ａ：３以上、かつ、Ａ未満）のレンズ素子からなる第１フォーカスレンズ群と、
    前記第１レンズ素子を含み、前記拡大側から１枚または２枚のレンズ素子からなる第２フォーカスレンズ群と、を有し、
    フォーカシングの際に、前記リレー光学系において前記縮小側から１番目に位置するレンズ素子が固定され、前記拡大光学系において前記第１フォーカスレンズ群が光軸に沿って移動し、
    前記第２フォーカスレンズ群は、前記フォーカシングの後に光軸に沿って移動して、像面湾曲収差を補正する、光学系。
  2. 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、
    Ａ（Ａ：３以上の整数）枚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、
    Ｂ（Ｂ：２以上の整数）枚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、からなり、
    前記リレー光学系において前記拡大側から１番目に位置するｂ枚（ｂ：１以上、かつ、Ｂ未満）のレンズ素子からなる第１レンズ群が負のパワーを有し、
    前記拡大光学系は、前記拡大側から１番目に位置する第１レンズ素子を含み、１枚または２枚のレンズ素子からなる第２フォーカスレンズ群を有し、
    フォーカシングの際に、前記リレー光学系において前記縮小側から１番目に位置するレンズ素子が固定され、前記拡大光学系において少なくとも前記第１レンズ素子が光軸に沿って移動し、
    前記第２フォーカスレンズ群は、前記フォーカシングの後に光軸に沿って移動して、像面湾曲収差を補正し、
    以下の条件（３）を満足する、光学系。
    １８＜｜ｆＦＧ２／ｆｗ｜＜１２０ ・・・（３）
    ここで、
    ｆＦＧ２：前記第２フォーカスレンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
    である。
  3. ズーミングの際に前記第１レンズ群は固定される、請求項１または２に記載の光学系。
  4. 前記ズーミングの際に、前記拡大光学系は固定され、前記リレー光学系のうち前記第１レンズ群を除いたレンズ素子の一部または全部が光軸に沿って移動する、請求項３に記載の光学系。
  5. 以下の条件（１）を満足する、請求項２のいずれかに記載の光学系。
    １＜ｆｓ１／ｆｗ＜１００ ・・・（１）
    ここで、
    ｆｓ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
    である。
  6. 前記拡大光学系は、前記第１レンズ素子を含み、ａ枚（ａ：３以上、かつ、Ａ未満）のレンズ素子からなる第１フォーカスレンズ群を有し、
    以下の条件（２）を満足する、請求項５に記載の光学系。
    ２＜｜ｆＦＧ１／ｆｗ｜＜１０ ・・・（２）
    ここで、
    ｆＦＧ１：前記第１フォーカスレンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端の全系の焦点距離
    である。
  7. フォーカシングの際に、前記リレー光学系は固定され、前記拡大光学系においてレンズ素子の一部または全部が光軸に沿って移動する、請求項１から６のいずれかに記載の光学系。
  8. 以下の条件（４）を満足する、請求項７に記載の光学系。
    １．０＜｜ｆｆ／ｆｗ｜＜５ ・・・（４）
    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。
  9. 以下の条件（５）を満足する、請求項７または８に記載の光学系。
    １．５＜｜ｆｒ／ｆｗ｜＜５ ・・・（５）
    ここで、
    ｆｒ：広角端での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。
  10. 前記リレー光学系は、ａ）互いに独立して固定または移動可能であって、前記拡大側から前記縮小側へ順に配置された前記第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、正または負のパワーを有する第３レンズ群、正のパワーを有する第４レンズ群、および、ｂ）互いに独立して固定または移動可能であって、前記拡大側から前記縮小側へ順に配置された前記第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、負のパワーを有する第３レンズ群、正のパワーを有する第４レンズ群、正のパワーを有する第５レンズ群、のいずれかで構成される、請求項１から９のいずれかに記載の光学系。
  11. 以下の条件（６）を満足する、請求項１から１０のいずれかに記載の光学系。
    ｜ω｜＞６０ ・・・（６）
    ここで、
    ω：広角端の最大の半画角
    である。
  12. 請求項１から１１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。
  13. 請求項１から１１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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