WO2020152942A1 - 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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慶華 趙
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/142—Adjusting of projection optics

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical system that forms an intermediate image.
  • the present disclosure also relates to an image projection device and an imaging device using such an optical system.
  • Patent Document 1 discloses a zoom optical system that utilizes a re-imaging method, has a wide angle of view, high optical performance over the entire zoom range, and is easily miniaturized.
  • the zoom optical system is composed of a first optical system and a second optical system having a zoom function in order from the enlargement conjugate side to the reduction conjugate side, and the enlargement conjugate point on the enlargement conjugate side is the first optical system and the second optical system. It has an optical function of forming an image at an intermediate image forming position between them, and re-forming the image formed at the intermediate image forming position at a reduction conjugate point on the reduction conjugate side.
  • Patent Document 2 discloses a wide-angle, compact and simple zoom lens.
  • the zoom lens forms an intermediate image at a position conjugate with the reduction-side image formation surface, re-images the intermediate image on the enlargement-side image formation surface, and sandwiches the formation position of the intermediate image with the first optical system on the enlargement side.
  • the reduction side is composed of a second optical system, and the second optical system has two moving lens groups that move while changing the distance in the optical axis direction between the adjacent groups at the time of zooming, and at the time of zooming. It is composed of two fixed lens groups that are fixed with respect to the reduction-side image plane.
  • the present disclosure provides an optical system that can realize a wide-angle and compact zoom lens at low cost.
  • the present disclosure also provides an image projection device and an imaging device using such an optical system.
  • One aspect of the present disclosure is an optical system that internally has an intermediate imaging position that is respectively conjugate to an enlargement-side enlargement conjugate point and a reduction-side reduction conjugate point.
  • a magnifying optical system having A (A: an integer of 3 or more) number of lens elements and located on the magnifying side from the intermediate image forming position; B (B: an integer of 2 or more) lens elements, and a relay optical system located on the reduction side from the intermediate imaging position,
  • the first lens group including b lens elements (b: 1 or more and less than B) located first from the enlargement side has negative power.
  • An image projection apparatus includes the above optical system and an image forming element that generates an image to be projected on a screen via the optical system.
  • An imaging device includes the above optical system and an imaging device that receives an optical image formed by the optical system and converts the optical image into an electrical image signal.
  • the optical system of the present disclosure since the first lens group located on the enlargement side from the intermediate image formation position has a negative power, widening of the angle and correction of distortion are facilitated. Therefore, the load of lens correction located closest to the magnification side is reduced, and a wide-angle and compact zoom lens can be realized at low cost.
  • Example 2 Layout of the zoom lens system of Example 2 at the wide-angle end at an object distance of 900 mm Vertical aberration diagram of the zoom lens system of Example 2 at an object distance of 900 mm. Vertical aberration diagram of the zoom lens system of Example 2 at an object distance of 600 mm. Vertical aberration diagram of the zoom lens system of Example 2 at an object distance of 2400 mm. Arrangement diagram showing the optical path at the wide-angle end at an object distance of 900 mm in the zoom lens system of Embodiment 3. Arrangement drawing of the wide-angle end at an object distance of 900 mm in the zoom lens system of Embodiment 3. Vertical aberration diagram of the zoom lens system of Example 3 at an object distance of 900 mm.
  • a projector in which an optical system projects image light of an original image S obtained by spatially modulating incident light by an image forming element such as a liquid crystal or DMD (digital micromirror device) based on an image signal on a screen.
  • an image forming element such as a liquid crystal or DMD (digital micromirror device)
  • the optical system according to the present disclosure can be used to arrange a screen (not shown) on the extension line on the enlargement side and enlarge the original image S on the image forming element arranged on the reduction side to project the original image S on the screen.
  • the optical system according to the present disclosure condenses light emitted from an object located on the extension line on the enlargement side and forms an optical image of the object on the image pickup surface of the image pickup element arranged on the reduction side. Is also available.
  • Embodiment 1 of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
  • a zoom lens system will be described as an example of the optical system.
  • 1, 6, and 11 are layout diagrams showing the optical paths at the wide-angle end at an object distance of 900 mm in the zoom lens systems according to Examples 1 to 3.
  • 2(a), 7(a), and 12(a) are layout diagrams of the zoom lens systems according to Examples 1 to 3 at the wide-angle end at an object distance of 900 mm.
  • 2(b), 7(b) and 12(b) show lens layout diagrams at the intermediate position of the zoom lens system.
  • 2(c), 7(c) and 12(c) are lens arrangement diagrams at the telephoto end of the zoom lens system.
  • the zoom lens system has each state of wide-angle end, intermediate position, and telephoto end.
  • the wide-angle end is the shortest focal length state in which the entire system has the shortest focal length fw.
  • the intermediate position is an intermediate focal length state between the wide-angle end and the telephoto end.
  • the zoom lens system according to Example 1 includes a first focus lens group FG1, a second focus lens group FG2, a first lens group G1 having negative power, and a positive power.
  • the second lens group G2 to the fourth lens group G4 are included.
  • the zoom lens system according to Example 2 has a first focus lens group FG1, a second focus lens group FG2, a first lens group G1 having negative power, and positive power. It includes a second lens group G2, a third lens group G3 having negative power, and a fourth lens group G4 having positive power.
  • the zoom lens system according to Example 3 has a first focus lens group FG1, a second focus lens group FG2, a first lens group G1 having negative power, and positive power. It includes a second lens group G2, a third lens group G3 having negative power, a fourth lens group G4 having positive power, and a fifth lens group G5 having positive power.
  • the first to fifth lens groups G1 to G5 can be fixed or moved independently of each other.
  • the symbols (+) and ( ⁇ ) attached to the reference numerals of the lens groups G1 to G5 indicate the positive and negative of the power of the lens groups G1 to G5.
  • the broken line arrows shown between each figure (a) and each figure (b) indicate the first lens group G1 to the fifth lens in each state of the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end in order from the top in the figure. It is a straight line obtained by connecting the positions of the group G5. The wide-angle end and the intermediate position, and the intermediate position and the telephoto end are simply connected by a straight line, which is different from the actual movement of the lens groups G1 to G5.
  • the first focus lens group FG1 can move along the optical axis.
  • the second focus lens group FG2 can be moved along the optical axis.
  • the image forming position on the left side (that is, the enlargement conjugate point) is located on the left side
  • the image forming position on the right side that is, the reduction conjugate point
  • the straight line described on the most reduction side represents the position of the original image S
  • the optical element P is located on the enlargement side of the original image S.
  • the optical element P represents an optical element such as a prism for color separation and color synthesis, an optical filter, a parallel plate glass, a crystal low pass filter, an infrared cut filter, and the like.
  • the zoom lens systems according to Examples 1 to 3 internally have intermediate image formation positions MI that are respectively conjugate to the enlargement-side enlargement conjugate point and the reduction-side reduction conjugate point.
  • the enlargement optical system Op is arranged on the enlargement side of the intermediate image formation position MI
  • the relay optical system Ol is arranged on the reduction side of the intermediate image formation position MI.
  • the magnifying optical system Op may have a plurality of focus lens groups, and in Examples 1 to 3, the first focus lens group FG1 and the second focus lens group FG2, and the lens elements L11, L12 or lenses that do not become the focus lens group.
  • the case where elements L11, L12, and L13 are included is illustrated.
  • the first focus lens group FG1 is composed of a plurality of (for example, 10) first lens element L1 to tenth lens element L10. Then, the first focus lens group FG1 performs focus adjustment when the object distance changes.
  • the second focus lens group FG2 is composed of a part of lens elements of the first focus lens group FG1, for example, one or two lens elements including the first lens element L1. Then, the second focus lens group FG2 corrects the field curvature aberration after the first focus lens group FG1 performs the focus adjustment.
  • Each longitudinal aberration diagram shows spherical aberration (SA (mm)), astigmatism (AST (mm)), and distortion (DIS (%)) in order from the left side.
  • the vertical axis represents the F number (indicated by F in the figure)
  • the solid line is the d line (d-line)
  • the short dashed line is the F line (F-line)
  • the long dashed line is the C line (C- line) characteristics.
  • the vertical axis represents the image height
  • the solid line represents the sagittal plane (indicated by s in the figure)
  • the broken line represents the meridional plane (indicated by m in the figure).
  • the vertical axis represents the image height.
  • the distortion aberration represents the distortion aberration for equidistant projection.
  • the zoom lens system according to Example 1 includes a magnifying optical system Op and a relay optical system Ol.
  • the magnifying optical system Op includes a first focus lens group FG1 and a second focus lens group FG2.
  • the relay optical system Ol includes a first lens group G1 to a fourth lens group G4 in order from the enlargement side to the reduction side.
  • the first focus lens group FG1 is composed of the first lens element L1 to the tenth lens element L10 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surface 1 to the surface 20 (each surface number will be described later in a numerical example See).
  • the first lens element L1 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the second lens element L2 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the third lens element L3 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the fourth lens element L4 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the fifth lens element L5 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the reduction side.
  • the sixth lens element L6 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
  • the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
  • the ninth lens element L9 has a biconvex shape.
  • the tenth lens element L10 has a biconcave shape.
  • the second focus lens group FG2 is composed of only the first lens element L1.
  • the magnifying optical system Op has an eleventh lens element L11 to a twelfth lens element L12 on the reduction side of the first focus lens group FG1 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes surfaces 21 to 24.
  • the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
  • the twelfth lens element L12 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the first lens group G1 has negative power, is composed of the thirteenth lens element L13 to the fifteenth lens element L15 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 25 to 30.
  • the thirteenth lens element L13 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the 14th lens element L14 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the fifteenth lens element L15 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the reduction side.
  • the second lens group G2 has positive power, and is composed of the sixteenth lens element L16 to the eighteenth lens element L18 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 31 to 36.
  • the 16th lens element L16 has a biconvex shape.
  • the seventeenth lens element L17 has a biconcave shape.
  • the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
  • the third lens group G3 has a positive power, is composed of the nineteenth lens element L19, and includes surfaces 37 to 38.
  • the nineteenth lens element L19 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the fourth lens group G4 has a positive power, is composed of the twentieth lens element L20 to the twenty-fifth lens element L25 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 39 to 51.
  • the twentieth lens element L20 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the twenty-first lens element L21 has a biconcave shape.
  • the 22nd lens element L22 has a biconvex shape.
  • the 23rd lens element L23 has a biconvex shape.
  • the 24th lens element L24 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the 25th lens element L25 has a biconvex shape.
  • the first focus lens group (the first lens element L1 to the tenth lens element L10) moves along the optical axis when adjusting the focusing, so it can be called a focusing adjustment lens group. ..
  • the second focus lens group (first lens element L1) moves along the optical axis to correct the field curvature aberration when adjusting the field curvature amount, and is therefore referred to as a field curvature correction lens group. be able to.
  • Example 2 illustrates a zoom lens system in which the third lens group G3 has a negative power.
  • the zoom lens system according to Example 2 includes a magnifying optical system Op and a relay optical system Ol.
  • the magnifying optical system Op includes a first focus lens group FG1 and a second focus lens group FG2.
  • the relay optical system Ol includes a first lens group G1 to a fourth lens group G4 in order from the enlargement side to the reduction side.
  • the first focus lens group FG1 is composed of the first lens element L1 to the tenth lens element L10 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 1 to 20.
  • the first lens element L1 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the second lens element L2 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the third lens element L3 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the fourth lens element L4 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the fifth lens element L5 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the sixth lens element L6 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
  • the eighth lens element L8 has a biconcave shape.
  • the ninth lens element L9 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the tenth lens element L10 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the second focus lens group FG2 is composed of a first lens element L1 and a second lens element L2.
  • Magnification optical system Op has eleventh lens element L11 to thirteenth lens element L13 on the reduction side of first focus lens group FG1 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes surfaces 21 to 26.
  • the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
  • the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
  • the thirteenth lens element L13 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the first lens group G1 has negative power, is composed of the fourteenth lens element L14 to the sixteenth lens element L16 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 27 to 32.
  • the fourteenth lens element L14 has a biconcave shape.
  • the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the 16th lens element L16 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the second lens group G2 has positive power, and is composed of the seventeenth lens element L17 to the nineteenth lens element L19 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 33 to 38.
  • the seventeenth lens element L17 has a biconvex shape.
  • the eighteenth lens element L18 has a biconcave shape.
  • the nineteenth lens element L19 has a biconvex shape.
  • the third lens group G3 has negative power, is composed of the twentieth lens element L20 to the twenty-third lens element L23 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 39 to 47.
  • the twentieth lens element L20 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the 21st lens element L21 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the 22nd lens element L22 has a biconcave shape.
  • the 23rd lens element L23 has a biconvex shape.
  • the fourth lens group G4 has positive power, and is composed of the 24th lens element L24 to the 26th lens element L26 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 48 to 53.
  • the 24th lens element L24 has a biconvex shape.
  • the 25th lens element L25 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the 26th lens element L26 has a biconvex shape.
  • the first focus lens group (the first lens element L1 to the tenth lens element L10) moves along the optical axis when adjusting the focusing, so it can be called a focusing adjustment lens group. ..
  • the second focus lens group (the first lens element L1 and the second lens element L2) moves along the optical axis to correct the field curvature aberration when adjusting the field curvature amount. It can be called a curvature correction lens group.
  • optical elements P1 and P2 having an optical power of zero are arranged on the reduction side of the relay optical system Ol, and these correspond to the optical element P.
  • Example 3 illustrates a zoom lens system in which the relay optical system Ol is composed of the first lens group G1 to the fifth lens group G5.
  • the zoom lens system according to Example 3 includes a magnifying optical system Op and a relay optical system Ol.
  • the magnifying optical system Op includes a first focus lens group FG1 and a second focus lens group FG2.
  • the relay optical system Ol includes a first lens group G1 to a fifth lens group G5 in order from the enlargement side to the reduction side.
  • the first focus lens group FG1 is composed of the first lens element L1 to the tenth lens element L10 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 1 to 20.
  • the first lens element L1 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the second lens element L2 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the third lens element L3 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the fourth lens element L4 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the fifth lens element L5 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the sixth lens element L6 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
  • the eighth lens element L8 has a biconcave shape.
  • the ninth lens element L9 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the tenth lens element L10 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the second focus lens group FG2 is composed of a first lens element L1 and a second lens element L2.
  • Magnification optical system Op has eleventh lens element L11 to thirteenth lens element L13 on the reduction side of first focus lens group FG1 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes surfaces 21 to 26.
  • the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
  • the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
  • the thirteenth lens element L13 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the first lens group G1 has negative power, is composed of the fourteenth lens element L14 to the sixteenth lens element L16 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 27 to 32.
  • the fourteenth lens element L14 has a biconcave shape.
  • the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the 16th lens element L16 has a positive meniscus shape with the convex surface facing the reduction side.
  • the second lens group G2 has positive power, and is composed of the seventeenth lens element L17 to the nineteenth lens element L19 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 33 to 38.
  • the seventeenth lens element L17 has a biconvex shape.
  • the eighteenth lens element L18 has a biconcave shape.
  • the nineteenth lens element L19 has a biconvex shape.
  • the third lens group G3 has negative power, is composed of the twentieth lens element L20 to the twenty-third lens element L23 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 39 to 47.
  • the twentieth lens element L20 has a positive meniscus shape with a convex surface facing the enlargement side.
  • the 21st lens element L21 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the 22nd lens element L22 has a biconcave shape.
  • the 23rd lens element L23 has a biconvex shape.
  • the fourth lens group G4 has a positive power, is composed of the 24th lens element L24, and includes surfaces 48 to 49.
  • the 24th lens element L24 has a biconvex shape.
  • the fifth lens group G5 has positive power, and is composed of the 25th lens element L25 to the 26th lens element L26 in order from the enlargement side to the reduction side, and includes the surfaces 50 to 53.
  • the 25th lens element L25 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the enlargement side.
  • the 26th lens element L26 has a biconvex shape.
  • the first focus lens group (the first lens element L1 to the tenth lens element L10) moves along the optical axis when adjusting the focusing, so it can be called a focusing adjustment lens group. ..
  • the second focus lens group (the first lens element L1 and the second lens element L2) moves along the optical axis to correct the field curvature aberration when adjusting the field curvature amount. It can be called a curvature correction lens group.
  • the zoom lens system according to the present embodiment internally has the intermediate image formation position MI that is respectively conjugate with the enlargement-side enlargement conjugate point and the reduction-side reduction conjugate point.
  • the zoom lens systems according to Examples 1 to 3 are located on the reduction side from the intermediate image formation position MI and the enlargement optical system Op configured by a plurality of lens elements located on the enlargement side from the intermediate image formation position MI.
  • a relay optical system Ol including a plurality of lens elements.
  • the lens group on the magnifying side of the lens element is a magnifying optical system Op
  • the lens group on the reducing side of the lens element at the intermediate imaging position MI is It is a relay optical system Ol.
  • the zoom lens system according to this embodiment may be configured as an interchangeable lens that can be detachably attached to a main body device such as an image projection device or an imaging device described later.
  • the lens for adjusting the amount of curvature of field at the enlargement conjugate point on the enlargement side for example, the first lens element L1 and the like, is configured so that the position in the optical axis direction can be adjusted after being attached to the main body device.
  • the zoom lens systems according to Examples 1 to 3 are not only lens elements having optical power but also elements having optical power of zero or substantially zero, such as mirrors, diaphragms, masks, cover glasses, filters, It may include optical elements such as a prism, a wave plate, and a polarizing element.
  • the zoom lens system according to the present embodiment is an optical system that internally has an intermediate imaging position MI that is respectively conjugated with the enlargement-side conjugate point and the reduction-side reduction conjugate point.
  • a magnifying optical system Op having A (A: an integer of 3 or more) number of lens elements and located on the magnifying side from the intermediate imaging position MI; B (B: an integer of 2 or more) lens elements, and a relay optical system Ol located on the reduction side of the intermediate image formation position MI.
  • the first lens group G1 including b lens elements (b:1 or more and less than B) located first from the enlargement side may have negative power.
  • the angle of the light ray with respect to the optical axis becomes smaller on the reduction side from the intermediate image formation position MI, so that it becomes easy to widen the angle. Further, since the distortion aberration can be corrected by the first lens group G1 having negative power, the load of correction by the first lens L1 located closest to the magnification side can be reduced, and the size can be reduced. Further, since the distortion aberration can be corrected without using an aspherical lens for the first lens L1, the manufacturing cost can be reduced.
  • the first lens group G1 may be fixed during zooming.
  • the magnifying optical system Op is fixed, and a part or all of the lens elements of the relay optical system Ol except the first lens group G1 have an optical axis. You may move along.
  • zooming operation can be performed without moving the magnifying optical system Op, which is large in size and weight, so that the zoom mechanism can be made smaller and lighter.
  • the zoom lens system according to the present embodiment may satisfy the following condition (1). 1 ⁇ fs1/fw ⁇ 100 (1) here, fs1: focal length of the first lens group G1 fw: focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the condition (1) is a conditional expression for defining the relationship between the focal length of the first lens group G1 and the focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the zoom lens system according to the present embodiment is a lens that is positioned first from the reduction side in the relay optical system Ol during focusing (the 25th lens element L25 of Example 1, the 26th lens of Examples 2 and 3). (Corresponding to the element L26) may be fixed, and at least the first lens element L1 located at the first position from the expansion side in the expansion optical system Op may move along the optical axis.
  • the magnifying optical system Op includes a first lens element L1 and a first focus lens group FG1 including a (a: 3 or more and less than A) lens elements.
  • a 3 or more and less than A
  • the following condition (2) may be satisfied. 2 ⁇
  • the condition (2) is a conditional expression for defining the relationship between the focal length of the first focus lens group FG1 and the focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the zoom lens system according to the present embodiment may include a second focus lens group FG2 in the magnifying optical system Op that moves along the optical axis after focusing to correct the field curvature aberration.
  • the second focus lens group FG2 includes the first lens element L1 and is composed of one or two lens elements.
  • the magnifying optical system Op includes a first lens element L1 and a second focus lens group FG2 including one or two lens elements,
  • the following condition (3) may be satisfied. 18 ⁇
  • the condition (3) is a conditional expression for defining the relationship between the focal length of the second focus lens group FG2 and the focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the relay optical system Ol may be fixed and some or all of the lens elements in the magnifying optical system Op may move along the optical axis during focusing.
  • the zoom lens system according to the present embodiment may satisfy the following condition (4).
  • ff focal length of magnifying optical system
  • Op fw focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • Condition (4) is a conditional expression for defining the relationship between the focal length of the magnifying optical system Op and the focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the zoom lens system according to the present embodiment may satisfy the following condition (5). 1.5 ⁇
  • Requirement (5) is a conditional expression for defining the relationship between the focal length of the relay optical system Ol at the wide-angle end and the focal length of the entire system at the wide-angle end.
  • the relay optical system includes a) a first lens group having negative power, a second lens group having positive power, and a positive lens group arranged in order from the enlargement side to the reduction side.
  • the zoom lens system according to the present embodiment may satisfy the following condition (6).
  • Condition (6) is a conditional expression for defining the maximum half angle of view at the wide-angle end.
  • Z Distance from a point on the aspherical surface whose height from the optical axis is h to the tangent plane of the aspherical surface apex, h: height from the optical axis, r: vertex curvature radius, ⁇ : conic constant, An: An aspherical coefficient of order n.
  • Table 13 shows the corresponding values of each conditional expression in each numerical example.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of an image projection device according to the present disclosure.
  • the image projection apparatus 100 includes the optical system 1 disclosed in the first embodiment, an image forming element 101, a light source 102, a control unit 110, and the like.
  • the image forming element 101 is composed of liquid crystal, DMD, etc., and generates an image to be projected on the screen SR via the optical system 1.
  • the light source 102 includes an LED (light emitting diode), a laser, and the like, and supplies light to the image forming element 101.
  • the control unit 110 is configured by a CPU or MPU, and controls the entire device and each component.
  • the optical system 1 may be configured as an interchangeable lens that can be detachably attached to the image projection apparatus 100. In this case, a device in which the optical system 1 is removed from the image projection device 100 is an example of the main body device.
  • the image projection apparatus 100 described above can realize a compact and wide-angle zoom function while reducing costs.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of an imaging device according to the present disclosure.
  • the image pickup apparatus 200 includes the optical system 1 disclosed in the first embodiment, an image pickup element 201, a control unit 210, and the like.
  • the image pickup device 201 is composed of a CCD (charge coupled device) image sensor, a CMOS image sensor, or the like, and receives an optical image of the object OBJ formed by the optical system 1 and converts it into an electric image signal.
  • the control unit 110 is configured by a CPU or MPU, and controls the entire device and each component.
  • the optical system 1 may be configured as an interchangeable lens that can be detachably attached to the imaging device 200. In this case, an apparatus in which the optical system 1 is removed from the image pickup apparatus 200 is an example of the main body apparatus.
  • the image pickup apparatus 200 described above can realize a small-sized and wide-angle zoom function while reducing costs.
  • the present disclosure is applicable to image projection devices such as projectors and head-up displays, and imaging devices such as digital still cameras, digital video cameras, surveillance cameras in surveillance systems, web cameras, and vehicle-mounted cameras.
  • imaging devices such as digital still cameras, digital video cameras, surveillance cameras in surveillance systems, web cameras, and vehicle-mounted cameras.
  • the present disclosure is applicable to optical systems that require high image quality, such as projectors, digital still camera systems, and digital video camera systems.

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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、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が負のパワーを有する。

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 JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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 JPOXMLDOC01-appb-I000002
（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 (15)

  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、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、光学系。
  2. 　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に記載の光学系。
  3. 　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２に記載の光学系。
  4. 　以下の条件（１）を満足する、請求項１から３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。
  5. 　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拡大側から１番目に位置する第１レンズ素子が光軸に沿って移動する、請求項１から４のいずれかに記載の光学系。
  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の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. 　前記拡大光学系において、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第２フォーカスレンズ群を有する、請求項５または６に記載の光学系。
  8. 　前記拡大光学系は、前記第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のフォーカスレンズ群を有し、
    　以下の条件（３）を満足する、請求項７に記載の光学系。
    　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
    である。
  9. 　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８のいずれかに記載の光学系。
  10. 　以下の条件（４）を満足する、請求項９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。
  11. 　以下の条件（５）を満足する、請求項９または１０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。
  12. 　前記リレー光学系は、ａ）前記拡大側から前記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）前記拡大側から前記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る、請求項１から１１のいずれかに記載の光学系。
  13. 　以下の条件（６）を満足する、請求項１から１２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。
  14. 　請求項１から１３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。
  15. 　請求項１から１３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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