WO2020152941A1

WO2020152941A1 - 光学系、画像投写装置および撮像装置

Info

Publication number: WO2020152941A1
Application number: PCT/JP2019/043706
Authority: WO
Inventors: 卓也今岡; 慶華趙
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-07-30
Also published as: US20210333526A1; JP7316616B2; CN113348395B; EP3916460A1; CN113348395A; JPWO2020152941A1; EP3916460A4

Abstract

本開示は、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、正のパワーを有する。該光学系は、以下の条件（１）を満足する。　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。

Description

光学系、画像投写装置および撮像装置

　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２０１５－１５２８９０号公報特開２０１８－０３６３８８号公報

　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。

　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。

　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。

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における縦収差図実施例１～３のズームレンズ系の部分拡大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。

　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。

　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）

　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。

　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）

　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。

　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。

　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）

　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。

　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）

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

（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         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

　　［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

　　［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

（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        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

　　［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

　　［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

（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         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

　　［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

　　［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

　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

　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、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１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。
　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、光学系。
　以下の条件（３）、（４）および（５）を満足する、請求項３に記載の光学系。
　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３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または３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
である。
　以下の条件（８）を満足する、請求項１または３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
である。
　以下の条件（９）を満足する、請求項１または３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
である。
　以下の条件（１０）を満足する、請求項１または３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。
　請求項１から９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９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。