以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態に係る光学系(結像光学系)100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図1では投写距離655mmでの広角端における光路図が示されている。
図1において、左方が拡大共役側で、右方が縮小共役側である。光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、正の屈折力の第1光学系、正の屈折力の第2光学系が配置されている。また、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ように構成されている。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正であるレンズ群B1,B2,B3から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、正であるレンズ群B4,B5,B6,B7,B8から構成される。STは開口絞りである。
第2光学系102は光変調素子(画像表示素子)300の共役像である中間像301を形成し、第1光学系101は中間像301を不図示のスクリーン面(被投写面)に投写する。光変調素子300として例えば、液晶パネルやマイクロミラーデバイス等が用いられる
色合成光学系200は、合成プリズムやPBS(偏光ビームスプリッタ)等から構成され、光学系100と光変調素子300との間に配置されている。色合成光学系200は、光変調素子300により変調された光を光学系100に導光する。
なお、本実施形態では、スクリーン面が拡大側共役面、光変調素子300が縮小側共役面である。
第1光学系101は広角化の機能を担い、第2光学系102はバックフォーカスと良好なテレセントリック性の確保を担っている。
また、第2光学系102の残存収差を第1光学系101で補正している。このような構成とすることで、広角でありながら良好な光学性能を実現することができる。
さらに、第1光学系101はレトロフォーカスタイプであり一般的に歪曲収差の補正が困難であるが、第2光学系102の最も拡大共役側に負の屈折力のレンズ群B4を配置することにより歪曲収差の補正を行っている。
また、通常の中間像を有さないズームレンズと比較して、広角化を担う第1光学系101のバックフォーカスを短くできるため、最も拡大共役側のレンズを小径化できる。
本実施形態では、投写距離を変更した際のフォーカシングは、第1光学系101を構成する一部のレンズ群(移動レンズ群)の間隔を変化させることで行われる。具体的には、レンズ群B2が第1光学系101の光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1,B3は、フォーカシングに際して固定である。また、第2光学系102は、フォーカシングに際して固定である。なお、投写距離とは拡大側共役面と光学系100の最も拡大共役側のレンズL1の拡大共役側のレンズ面との距離である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成する各レンズ群の間隔を変化させることで行われる。具体的には、レンズ群B5,B6,B7が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B8の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
本実施形態では、変倍時に第1光学系101を固定とすることで、光学的作用としては中間像301の変倍であり、第1光学系101の構成を簡略化できる。したがって、第1光学系101のバックフォーカスを短くすることができるため、光学系100全体を小型化可能である。また、変倍時に移動するレンズ群を第2光学系102だけに集約することになり、ズームカム構成も簡略化できる。
本実施形態では、フォーカシングに際して第2光学系102を固定とすることで、フォーカシング時に中間像301の位置変化がほとんど起こらない。そのため、所望の投写距離においてピントを合わせた後のレンズ群B2の光軸方向の位置を、第2光学系102の変倍位置に関係なく、同一となるように構成できる。したがって、第2光学系102の構成を簡略化できると共に、変倍位置に関係なく、レンズ群B2の移動軌跡を同一にできるためフォーカスカム構成も簡略化できる。
本実施形態のように広角な光学系100が広い投写距離で良好な光学性能を有するためには、投写距離が変化した際に発生する像面湾曲をフォーカシング時に良好に補正する必要がある。本実施形態では、フォーカシング時に移動するレンズ群B2の、軸外光線の高さが大きい最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を配置することで、フォーカシング時に像面湾曲を良好に補正可能である。また、メニスカスレンズL2を配置することは、歪曲収差の変動を抑える上でも効果的である。
一方、軸外光線の高さが大きいため、メニスカスレンズL2の移動に伴い、特に倍率色収差が変動してしまう。本実施形態では、レンズ群B2の最も縮小共役側に高分散なレンズL9を配置することで、倍率色収差の変動を抑制している。本実施形態では、レンズL9のアッベ数をνとするとき、以下の条件式(1)を満足する。
0<ν≦40 (1)
アッベ数νが条件式(1)の下限値を下回ると、倍率色収差を補正するためのレンズL9の移動方向がメニスカスレンズL1の移動方向と逆方向となるため、レンズL9をレンズ群B2から分離する必要が生じ、光学系100の大型化を招く。また、アッベ数νが条件式(1)の上限値を上回ると、レンズL9の分散が弱くなるため倍率色収差の補正効果が不十分となる。
好ましくは、条件式(1)の数値範囲を以下の条件式(1a)の範囲とすることがよい。
0<ν≦30 (1a)
さらに好ましくは、条件式(1)の数値範囲を以下の条件式(1b)の範囲とすることがよい。
0<ν≦25 (1b)
なお、レンズL9は、単レンズであってもよいし、接合レンズであってもよい。本実施形態では、レンズL9は単レンズであり、アッベ数νは22.76であり、条件式(1)を満足している。レンズL9がn個のレンズの接合で構成されている場合、アッベ数νはレンズL9の焦点距離をf、レンズL9を構成するi番目の単レンズの焦点距離をfi、i番目の単レンズのアッベ数をνiとするとき、以下の式(2)で定義される。
また、本実施形態では、第1光学系101の焦点距離をfs、レンズ群B2の焦点距離をf1とするとき、以下の条件式(3)を満足する。
条件式(3)の上限値を上回ると、レンズ群B2のパワーが第1光学系101のパワーに対して大きくなり過ぎ、各種収差が悪化する。
本実施形態では、第1光学系101の焦点距離は7.03mm、レンズ群B2の焦点距離は21.44mmであり、条件式(3)を満足している。
好ましくは、条件式(3)の数値範囲を以下の条件式(3a)の範囲とすることがよい。
さらに好ましくは、条件式(3)の数値範囲を以下の条件式(3b)の範囲とすることがよい。
倍率色収差の補正効果を高めるためには、レンズ群B2の最も縮小共役側に配置されたレンズL9への軸外光線の高さを大きくすることが好ましい。また、像面湾曲の補正効果を高めるためには、レンズ群B2の最も拡大共役側に配置されたメニスカスレンズL2への軸外光線の高さを大きくすることが好ましい。本実施形態では、メニスカスレンズL2とレンズL9との間に瞳が配置される構成とし、軸外光線の主光線がメニスカスレンズL2とレンズL9との間で光軸と交差するようにしている。このような構成により、レンズL9に対して軸外光線の高さを大きくすることができ、倍率色収差の補正効果を高めることができる。
レンズL9のパワーが負である場合、軸外光線を更に外側に屈折させてしまうため、縮小共役側の光学系の大型化を招く。したがって、レンズL9のパワーは正であることが好ましい。
色収差の変動をより抑えるためには、レンズ群B2は接合レンズを有することが好ましい。レンズ群B2は、色収差補正効果の高い3枚の単レンズからなる接合レンズを有することがより好ましい。本実施形態では、レンズ群B2は、レンズL6,L7,L8からなる接合レンズを有する。接合レンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズからなることが特に好ましい。
また、色収差補正の効果を高めるために、接合レンズを構成する3枚の単レンズのそれぞれのアッベ数を拡大共役側から順にν11,ν12,ν13とするとき、以下の条件式(4)乃至(6)を満足することが好ましい。
ν12<ν11 (4)
ν12<ν13 (5)
ν11<ν13 (6)
本実施形態では、レンズL6,L7,L8の各アッベ数は40.78,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
レンズ群B2について、最も縮小共役側に配置されたレンズL9の焦点距離をfm、レンズL9を除く部分群の焦点距離をfm’とするとき、以下の条件式(7)を満足することが好ましい。
条件式(7)の範囲外になると、レンズL9のパワーが部分群のパワーの絶対値よりも弱くなり過ぎ、倍率色収差が補正不足となってしまう。
本実施形態では、レンズL9の焦点距離は43.37mm、部分群の焦点距離は−85.36mmであり、条件式(7)を満足している。
図2は、本実施形態における投写距離459mm,655mm,1965mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。図2の収差図では、拡大共役側を物体側、縮小共役側を像側としている。横軸範囲は、球面収差図および非点収差図では±0.2mm、歪曲収差図では±0.5%、色収差図では±0.01mmである。
球面収差図において、d線、C線、F線に対する球面収差量を示している。非点収差図において、Mはd線におけるメリディオナル像面における非点収差量、Sはd線に対するサジタル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図において、d線に対する歪曲収差量を示している。色収差図において、C線、F線に対する倍率色収差量を示している。
図2に示されるように、いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有し、最も縮小共役側に高分散なレンズL9を有する。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
なお、本実施形態では、第1光学系101は3つのレンズ群で構成されているが、本発明はこれに限定されない。第1光学系101は、異なる数のレンズ群で構成されていてもよい。また、第2光学系102についても群数や各群の構成については適宜変更可能であり、変倍機能を有さなくてもよい。
また、本実施形態では光学系100を、画像投影装置に使用する光学系として説明したが、色合成光学系200を変更し、光変調素子300をCCDセンサやCMOSセンサなどに置き換えることで、撮像光学系としても使用できる。
また、各使用用途等に応じてバックフォーカスの値等も変更可能である。
また、本実施形態では、ズーミングに際して第2光学系102を構成する少なくとも1つの変倍レンズ群を光軸方向へ移動させているが、本発明はこれに限定されない。第1光学系101、または第1および第2光学系101,102を構成する少なくとも1つの変倍レンズ群を光軸方向へ移動させてもよい。
[第2の実施形態]
図3は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図3では投写距離775mmでの広角端における光路図が示されている。
各レンズ群の正、負のパワー配置、および第1光学系101や第2光学系102を構成するレンズ群の数は、第1の実施形態と同様であるが、個々のレンズ群を構成する単レンズの枚数は一部異なっている。
本実施形態では、第1の実施形態に対してフォーカシングに際して移動するレンズ群を1つ増やし、像面湾曲の変動をより良好に補正可能である。
また、変倍についても移動するレンズ群を1つ増やすことで高倍化しつつ、変倍時の収差変動補正の改善を図っている。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
本実施形態では、レンズ群B2の最も縮小共役側に配置されたレンズL8は単レンズであり、アッベ数νは22.76であり、条件式(1)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズL8との間に配置することでレンズL8に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズL8のパワーを正としている点も第1の実施形態と同様である。
本実施形態では、フォーカシングに際してレンズ群B2,B3を移動させることにより、像面湾曲の変動をより良好に補正可能である。
光学系100の広角端が、より広角側であるほど投写距離が変化したときに像面湾曲が大きく発生するため、特に半画角が60°を超えるような場合には、本実施形態のようにフォーカシングに際して移動するレンズ群を2つとすることが好ましい。
また、レンズ群B3より縮小共役側の光学系の大型化を抑えるために、レンズ群B3のパワーは正であることが好ましい。
また、レンズL8の焦点距離をfm、レンズ群B2からレンズL8を除く部分群の焦点距離をfm’、レンズ群B3の焦点距離をf2とするとき、以下の条件式(8),(9)を満足することが好ましい。
条件式(8)の範囲外になると、レンズ群B3のパワーが部分群のパワーの絶対値に対し弱くなり過ぎ、フォーカシングに際して移動するレンズ群を増やしたことによる像面湾曲の補正効果が十分得られなくなってしまう。
条件式(9)の下限値は、レンズL8およびレンズ群B3のパワーが共に正であることから決まる。条件式(9)の上限値を上回ると、レンズ群B3のパワーがレンズL8のパワーに対して、大きくなり過ぎ、倍率色収差が悪化する。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B4,B5,B6,B7が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B8の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
また、本実施形態では、第1光学系101の焦点距離は6.94mm、レンズ群B2の焦点距離は21.68mmであり、条件式(3)を満足している。
また、本実施形態では、レンズL8の焦点距離は40.39mm、レンズ群B2からレンズL8を除く部分群の焦点距離は−110.84mm、レンズ群B3の焦点距離は40.39mmであり、条件式(7)乃至(9)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は46.62,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図4は、本実施形態における投写距離542mm,775mm,2325mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B4,B5,B6,B7が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有し、最も縮小共役側に高分散なレンズL8を有する。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第3の実施形態]
図5は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図5では投写距離968mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正であるレンズ群B1,B2,B3から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、正であるレンズ群B4,B5,B6,B7,B8から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
本実施形態では、レンズ群B2の最も縮小共役側に配置されたレンズL9は単レンズであり、アッベ数νは22.76であり、条件式(1)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズL9との間に配置することでレンズL9に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズL9のパワーを正としている点も第1および第2の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B4,B5,B6,B7が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B8の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
また、本実施形態では、第1光学系101の焦点距離は7.76mm、レンズ群B2の焦点距離は20.91mmであり、条件式(3)を満足している。
また、本実施形態では、レンズL9の焦点距離は54.84mm、レンズ群B2からレンズL9を除く部分群の焦点距離は−1580.63mm、レンズ群B3の焦点距離は38.86mmであり、条件式(7)乃至(9)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は40.81,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図6は、本実施形態における投写距離484mm,968mm,2904mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B4,B5,B6,B7が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有し、最も縮小共役側に高分散なレンズL9を有する。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第4の実施形態]
図7は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図7では投写距離1163mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正であるレンズ群B1,B2,B3から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、負、正であるレンズ群B4,B5,B6,B7,B8,B9から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、レンズ群B2が第1光学系101の光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1,B3は、フォーカシングに際して固定である。
レンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
本実施形態では、レンズ群B2の最も縮小共役側に配置されたレンズL8は単レンズであり、アッベ数νは22.76であり、条件式(1)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズL8との間に配置することでレンズL8に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズL8のパワーを正としている点も第1乃至第3の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B4,B5,B6,B7,B8が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
また、本実施形態では、第1光学系101の焦点距離は9.27mm、レンズ群B2の焦点距離は25.94mmであり、条件式(3)を満足している。
また、本実施形態では、レンズL8の焦点距離は71.63mm、レンズ群B2からレンズL8を除く部分群の焦点距離は92.41mmであり、条件式(7)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は37.13,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図8は、本実施形態における投写距離697mm,1163mm,3489mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B4,B5,B6,B7,B8が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有し、最も縮小共役側に高分散なレンズL8を有する。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第5の実施形態]
図9は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図9では投写距離1163mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが正、正であるレンズ群B1,B2から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが正、負、正、正、正、正であるレンズ群B3,B4,B5,B6,B7,B8から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、レンズ群B1が第1光学系101の光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B2は、フォーカシングに際して固定である。
レンズ群B1は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
本実施形態では、レンズ群B1の最も縮小共役側に配置されたレンズL7は単レンズであり、アッベ数νは22.76であり、条件式(1)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL1とレンズL7との間に配置することでレンズL7に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズL7のパワーを正としている点も第1乃至第4の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B4,B5,B6,B7が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B7の一部であり、ズーミングに際して移動する。すなわち、光学系100は変倍に伴いFナンバーが変化するズームレンズとなっている。
また、本実施形態では、第1光学系101の焦点距離は10.31mm、レンズ群B1の焦点距離は21.47mmであり、条件式(3)を満足している。
また、本実施形態では、レンズL7の焦点距離は51.51mm、レンズ群B1からレンズL7を除く部分群の焦点距離は−312.48mmであり、条件式(7)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B1は両凸レンズL4、両凹レンズL5、両凸レンズL6からなる接合レンズを有する。両凸レンズL4、両凹レンズL5、両凸レンズL6の各アッベ数は46.62,24.80,67.74であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図10は、本実施形態における投写距離700mm,1163mm,3493mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B1が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B4,B5,B6,B7が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群B1は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL1を有し、最も縮小共役側に高分散なレンズL7を有する。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第6の実施形態]
図9は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図11では投写距離655mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、負、正、正であるレンズ群B1,B2,B3,B4から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、正であるレンズ群B5,B6,B7,B8,B9から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1,B4は、フォーカシングに際して固定である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B6,B7,B8が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、本実施形態では、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3を高分散とすることで、レンズ群B2の移動による倍率色収差の変動を補正している。本実施形態では、レンズ群B3のアッベ数をν2とするとき、以下の条件式(10)を満足する。
0<ν2≦40 (10)
アッベ数ν2が条件式(10)の下限値を下回ると、倍率色収差を補正するためのレンズ群B2,B3の移動方向が逆方向となるため、レンズ群B2,B3の間隔をより広くする必要が生じ、光学系100の大型化を招く。また、アッベ数ν2が条件式(10)の上限値を上回ると、レンズ群B3の分散が弱くなるため倍率色収差の補正効果が不十分となる。
好ましくは、条件式(10)の数値範囲を以下の条件式(10a)の範囲とすることがよい。
0<ν2≦30 (10a)
さらに好ましくは、条件式(10)の数値範囲を以下の条件式(10b)の範囲とすることがよい。
0<ν2≦25 (10b)
なお、レンズ群B3は、単レンズであってもよいし、接合レンズであってもよい。本実施形態では、レンズ群B3は単レンズであり、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。レンズ群B3がn個のレンズの接合で構成されている場合、アッベ数ν2は式(2)で定義される。
倍率色収差の補正効果を高めるためには、レンズ群B3への軸外光線の高さを大きくすることが好ましい。また、像面湾曲の補正効果を高めるためには、レンズ群B2の最も拡大共役側に配置されたメニスカスレンズL2への軸外光線の高さを大きくすることが好ましい。本実施形態では、メニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に瞳が配置される構成とし、軸外光線の主光線がメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間で光軸と交差するようにしている。このような構成により、レンズ群B3に対して軸外光線の高さを大きくすることができ、倍率色収差の補正効果を高めることができる。
レンズ群B3のパワーが負である場合、軸外光線を更に外側に屈折させてしまうため、縮小共役側の光学系の大型化を招く。したがって、レンズ群B3のパワーは正であることが好ましい。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8からなる接合レンズを有する。両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8の各アッベ数は40.77,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
レンズ群B2,B3の焦点距離をそれぞれ、f1,f2とするとき、以下の式(11)を満足することが好ましい。
条件式(11)の範囲外になると、レンズ群B3のパワーがレンズ群B1のパワーの絶対値よりも弱くなり過ぎ、倍率色収差が補正不足となってしまう。
本実施形態では、レンズ群B2の焦点距離は−117.29mm、レンズ群B3の焦点距離は45.66mmであり、条件式(11)を満足している。
図12は、本実施形態における投写距離459mm,655mm,1965mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B6,B7,B8が光軸方向へ移動することで行われる。
フォーカシングに際して移動するレンズ群のうち、レンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL1を有し、レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3は高分散である。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第7の実施形態]
図13は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図13では投写距離655mmでの広角端における光路図が示されている。
各レンズ群の正、負のパワー配置、および第1光学系101や第2光学系102を構成するレンズ群の数は、第6の実施形態と同様であるが、個々のレンズ群を構成する単レンズの枚数は一部異なっている。
本実施形態では、第6の実施形態に対してフォーカシングに際して移動するレンズ群を1つ増やし、像面湾曲の変動をより良好に補正可能である。
また、変倍についても移動するレンズ群を1つ増やすことで高倍化しつつ、変倍時の収差変動補正の改善を図っている。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3,B4が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3はレンズL9で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に配置することでレンズ群B3に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B3のパワーを正としている点も第6の実施形態と同様である。
本実施形態では、フォーカシングに際してレンズ群B2,B3,B4を移動させることにより、像面湾曲の変動をより良好に補正可能である。
光学系100の広角端が、より広角側であるほど投写距離が変化したときに像面湾曲が大きく発生するため、特に半画角が60°を超えるような場合には、本実施形態のようにフォーカシングに際して移動するレンズ群を3つとすることが好ましい。
また、レンズ群B4より縮小共役側の光学系の大型化を抑えるために、レンズ群B4のパワーは正であることが好ましい。
また、レンズ群B2,B3,B4の焦点距離をそれぞれ、f1,f2,f3とするとき、以下の条件式(12),(13)を満足することが好ましい。
条件式(12)の範囲外になると、レンズ群B4のパワーがレンズ群B2のパワーの絶対値に対しよりも弱くなり過ぎ、フォーカシングに際して移動するレンズ群を増やしたことによる像面湾曲の補正効果が十分得られなくなってしまう。
条件式(13)の下限値は、レンズ群B3,B4のパワーが共に正であることから決まる。条件式(13)の上限値を上回ると、レンズ群B4のパワーがレンズ群B3のパワーに対して、大きくなり過ぎ、倍率色収差が悪化する。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B2,B3,B4の焦点距離はそれぞれ、−108.83mm、45.31mm、36.93mmであり、条件式(11)乃至(13)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8からなる接合レンズを有する。両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8の各アッベ数は40.81,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図14は、本実施形態における投写距離459mm,655mm,1965mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3,B4が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、レンズ群B2の縮小共役側には、高分散のレンズ群B3が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第8の実施形態]
図15は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図15では投写距離775mmでの広角端における光路図が示されている。
各レンズ群の正、負のパワー配置、および第1光学系101や第2光学系102を構成するレンズ群の数は、第6および第7の実施形態と同様であるが、個々のレンズ群を構成する単レンズの枚数は一部異なっている。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3,B4が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3はレンズL8で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に配置することでレンズ群B3に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B3,B4のパワーを正としている点も、第7の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B2,B3,B4の焦点距離はそれぞれ、−146.45mm、40.91mm、34.15mmであり、条件式(11)乃至(13)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は46.62,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図16は、本実施形態における投写距離542mm,755mm,2325mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3,B4が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、レンズ群B2の縮小共役側には、高分散のレンズ群B3が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第9の実施形態]
図17は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図17では投写距離968mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正、正であるレンズ群B1,B2,B3,B4から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、正であるレンズ群B5,B6,B7,B8,B9から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3,B4が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3はレンズL9で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に配置することでレンズ群B3に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B3,B4のパワーを正としている点も第7および第8の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B2,B3,B4の焦点距離はそれぞれ、2155.36mm、55.04mm、39.20mmであり、条件式(11)乃至(13)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8からなる接合レンズを有する。両凸レンズL6、両凹レンズL7、両凸レンズL8の各アッベ数は40.81,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図18は、本実施形態における投写距離484mm,968mm,2904mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3,B4が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、レンズ群B2の縮小共役側には、高分散のレンズ群B3が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第10の実施形態]
図19は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図19では投写距離1163mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正、正であるレンズ群B1,B2,B3,B4から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、負、正であるレンズ群B5,B6,B7,B8,B9,B10から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1,B4は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3はレンズL8で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に配置することでレンズ群B3に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B3のパワーを正としている点も第6乃至第9の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8,B9が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B10の一部であり、ズーミングに際して移動しない。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバー変化が起こらないズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B2,B3の焦点距離はそれぞれ、87.74mm、70.43mmであり、条件式(11)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は37.13,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図20は、本実施形態における投写距離697mm,1163mm,3489mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8,B9が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、レンズ群B2の縮小共役側には、高分散のレンズ群B3が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第11の実施形態]
図21は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図21では投写距離1163mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、正、正であるレンズ群B1,B2,B3,B4から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、負、正、正であるレンズ群B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B2,B3が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B1,B4は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。
レンズ群B2の縮小共役側に配置されたレンズ群B3はレンズL8で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL2とレンズ群B3との間に配置することでレンズ群B3に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B3のパワーを正としている点も第6乃至第10の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8,B9,B10が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B10の一部であり、ズーミングに際して移動する。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバーが変化するズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B2,B3の焦点距離はそれぞれ、142.72mm、64.41mmであり、条件式(11)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B2は両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7からなる接合レンズを有する。両凸レンズL5、両凹レンズL6、両凸レンズL7の各アッベ数は37.13,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図22は、本実施形態における投写距離697mm,1163mm,3489mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B2,B3が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8,B9,B10が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B2は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL2を有する。また、レンズ群B2の縮小共役側には、高分散のレンズ群B3が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
[第12の実施形態]
図23は、本実施形態に係る光学系100の光路図である。光学系100は変倍機能を有するズームレンズであり、図23では投写距離1463mmでの広角端における光路図が示されている。
光学系100は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、拡大側共役面と中間像とを共役にする正の屈折力の第1光学系101、中間像と縮小側共役面とを共役にする正の屈折力の第2光学系102からなる。
第1光学系101は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが正、正、正であるレンズ群B1,B2,B3から構成される。第2光学系102は、拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された、各々パワーが負、正、負、正、負、正、正であるレンズ群B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10から構成される。STは開口絞りである。
本実施形態では、フォーカシングは、第1光学系101のレンズ群B1,B2が各々異なる軌跡で光軸方向へ移動することで行われる。レンズ群B3は、フォーカシングに際して固定である。
第1光学系101において、フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B1は、最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL1を有する。
レンズ群B1の縮小共役側に配置されたレンズ群B2はレンズL7で構成されており、アッベ数ν2は22.76であり、条件式(10)を満足している。したがって、倍率色収差を良好に補正可能である。
瞳をメニスカスレンズL1とレンズ群B2との間に配置することでレンズ群B2に対する軸外光線の高さを大きくしている点や縮小共役側の光学系の大型化を抑えるためレンズ群B2のパワーを正としている点も第6乃至第11の実施形態と同様である。
また、本実施形態では、変倍は第2光学系102を構成するレンズ群B5,B6,B7,B8,B9が各々異なる軌跡で第2光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B9の一部であり、ズーミングに際して移動する。すなわち、光学系100は変倍に伴うFナンバーが変化するズームレンズとなっている。
本実施形態では、レンズ群B1,B2の焦点距離はそれぞれ、95.83mm、62.19mmであり、条件式(11)を満足している。
また、本実施形態では、レンズ群B1は両凸レンズL4、両凹レンズL5、両凸レンズL6からなる接合レンズを有する。両凸レンズL4、両凹レンズL5、両凸レンズL6の各アッベ数は40.77,23.78,68.62であり、条件式(4)乃至(6)を満足している。
図24は、本実施形態における投写距離700mm,1463mm,4393mmでの広角端および望遠端の光学系100の収差図である。いずれの収差も、広角端および望遠端の両方で、かつ各投写距離で良好に補正されており、フォーカシングや変倍に伴う収差変動も良く抑えられている。
以上説明したように、光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された第1光学系101、縮小共役側に配置された第2光学系102とから構成され、フォーカシングおよび変倍機能を有する再結像タイプのズームレンズある。フォーカシングは、第1光学系101を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B1,B2が光軸方向へ移動することで行われる。変倍は、第2光学系102を構成する複数のレンズ群のうちレンズ群B5,B6,B7,B8,B9が光軸方向へ移動することで行われる。フォーカシングに際して移動するレンズ群のうちレンズ群B1は最も拡大共役側に負の屈折力のメニスカスレンズL1を有する。また、レンズ群B1の縮小共役側には、高分散のレンズ群B2が配置されている。
このような構成により、広角でありながらレンズ径を小型化可能であると共に、広い投写距離範囲において良好な光学性能を有する光学系100を提供することができる。
表1乃至表12に、第1乃至第12の実施形態の光学系100の具体的な数値データを示す。
各表(A)には、レンズ構成を示している。fは焦点距離、FnoはFナンバー、ωは半画角(度)を表す。焦点距離の符号がマイナスとなっているが、これは中間像を有するために拡大側共役面と縮小側共役面に正立像として結像されるためであり、光学系100としては正のパワーであることに注意されたい。
また、近軸曲率半径rは各面の曲率半径、面間隔dは各面と次の面と間の軸上の間隔、屈折率nとアッベ数νはd線に対する各光学部材の材料の屈折率とアッベ数である。なお、ある材料のアッベ数νは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率をNd、NF、NCとするとき、
ν=(Nd−1)/(NF−NC)
で表される。
また、光学面が以下の式(14)で表される非球面である場合、面番号の左側に*の符号を付している。yは光軸からの径方向の距離、zは光軸方向の面のサグ量、rは近軸曲率半径、kはコーニック係数である。zの符号は、拡大共役側から縮小共役側へ向かう方向が正である。また、STは開口絞りを示している。
各表(B)には、各面の係数を示している。なお、「E±x」は、「10±x」を意味している。
各表(C)には、フォーカシング時および変倍時に変化する各面間隔(群間隔)を示している。距離Lは、投写距離である。
[画像投影装置]
図25は、本発明の光学系100を投写光学系として有する画像投影装置の概略図である。照明光学系52は、光変調素子に対してむらの少ない照明を実現する機能を有する。色分離光学系53は、照明光学系52からの光を光変調素子に対応した任意の色に分解する。偏光ビームスプリッタ54,55は、入射した光を透過または反射させる。反射型画像表示素子57,58,59は、入射した光を電気信号に応じて変調する。色合成光学系56は、各光変調素子からの光を1つに合成する。投射光学系60は、本発明の光学系100を備え、色合成光学系56で合成された光をスクリーン61などの被投写面に投射する。照明光学系52、色分離光学系53、偏光ビームスプリッタ54,55および色合成光学系56は、光源51からの光を画像表示素子に導くための導光光学系である。
画像投影装置の一例として反射型画像表示素子を3つ用いた装置を示したが、これに限定されない。
[撮像装置]
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ(撮像装置)の実施例について、図26を用いて説明する。図26において、10はカメラ本体、11は第1乃至第12の実施形態で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系11によって形成された光学像を受光して光電変換するCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)である。カメラ本体10はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。
このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、レンズが小型である撮像装置を得ることができる。
[撮像システム]
なお、各実施例のズームレンズと、ズームレンズを制御する制御部とを含めた撮像システム(監視カメラシステム)を構成してもよい。この場合、制御部は、ズーミングやフォーカシングに際して各レンズ群が上述したように移動するようズームレンズを制御することができる。このとき、制御部がズームレンズと一体的に構成されている必要はなく、制御部をズームレンズとは別体として構成してもよい。例えば、ズームレンズの各レンズを駆動する駆動部に対して遠方に配置された制御部(制御装置)が、ズームレンズを制御するための制御信号(命令)を送る送信部を備える構成を採用してもよい。このような制御部によれば、ズームレンズを遠隔操作することができる。
また、ズームレンズを遠隔操作するためのコントローラーやボタンなどの操作部を制御部に設けることで、ユーザーの操作部への入力に応じてズームレンズを制御する構成を採ってもよい。例えば、操作部として拡大ボタン及び縮小ボタンを設け、ユーザーが拡大ボタンを押したらズームレンズの倍率が大きくなり、ユーザーが縮小ボタンを押したらズームレンズの倍率が小さくなるように、制御部からズームレンズの駆動部に信号が送られるように構成すればよい。
また、撮像システムは、ズームレンズのズームに関する情報(移動状態)を表示する液晶パネルなどの表示部を有していてもよい。ズームレンズのズームに関する情報とは、例えばズーム倍率(ズーム状態)や各レンズ群の移動量(移動状態)である。この場合、表示部に示されるズームレンズのズームに関する情報を見ながら、操作部を介してユーザーがズームレンズを遠隔操作することができる。このとき、例えばタッチパネルなどを採用することで表示部と操作部とを一体化してもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。