WO2020045559A1 - 中間像が内部に形成される光学系 - Google Patents

中間像が内部に形成される光学系 Download PDF

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WO2020045559A1
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了史 伊藤
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株式会社ｎｉｔｔｏｈ
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    • G02B15/163—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to an optical system in which an intermediate image is formed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-36390 discloses a wide-angle lens in which various types of aberrations are satisfactorily corrected at a wide angle while achieving miniaturization of the lens system and the entire device, a projection display device including the wide-angle lens, and It is described that an imaging device provided with the wide-angle lens is provided.
  • a wide-angle lens that forms an intermediate image at a position conjugate to the reduction-side image plane and re-images the intermediate image on the enlargement-side image plane, the enlargement side is sandwiched between the intermediate image formation position and the first optical system.
  • a wide-angle lens is disclosed in which the reduction side includes a second optical system, and the first optical system has an optical axis deflecting prism satisfying a predetermined conditional expression.
  • the deflection angle of the optical axis is set to 90 °
  • a prism that deflects the optical axis by 90 ° is used as the deflecting prism
  • a reflective member for further deflecting the optical axis by 90 ° is provided, and the optical axis can be bent twice so that the whole wide-angle lens can be more efficiently miniaturized.
  • the 2-1 lens group and the 2-3 lens group of the second optical system are configured to move while changing the distance in the optical axis direction between the adjacent groups during zooming. Is described.
  • An optical system in which an intermediate image is formed and the optical axis can be bent two times, and can easily correct various aberrations and can be arranged compactly including a zooming mechanism. Is required.
  • One of the aspects of the present invention is an optical system having a first refractive optical system disposed on the enlargement side with respect to the intermediate image and a second refractive optical system disposed on the reduction side.
  • the second refractive optical system has a first interval at which the optical axis can be bent with respect to the lens group adjacent to the enlargement side, and a second interval at which the optical axis can be bent with respect to the lens group adjacent at the reduction side.
  • a first relay lens group is provided and arranged.
  • the optical system is a projector in which an optical modulator for forming an image is arranged on the reduction side, the image of the optical modulator can be formed by the first refractive optical system and the second refractive optical system.
  • an intermediate image is formed by a second refractive optical system, which is a relay lens system, and the first refractive optical system enlarges and projects the image on a screen or the like.
  • the image pickup optical system has an image pickup device arranged on the reduction side, an intermediate image formed by the wide-angle first refraction optical system is relayed to the image pickup device by the second refraction optical system and acquired as an image.
  • An optical system that can be bent once or twice without providing an interval for bending the optical axis in the first refractive optical system that forms an intermediate image can be provided. For this reason, it is possible to provide an optical system that can be folded compactly and that can utilize all the space of the first refractive optical system for wide-angle and good aberration correction.
  • the first refractive optical system may include a zoom lens group that moves during zooming, and a focus lens group that moves during focusing.
  • the second refractive optical system may be configured by a lens whose position is fixed at the time of zooming and at the time of focusing.
  • the second refractive optical system may be arranged at a first distance from the first refractive optical system.
  • the second refractive optical system may include a second relay lens group arranged at a second distance from the first relay lens group.
  • the optical system may have an arrangement in which the optical axis extends in a straight line, and a bending optical element that changes the direction of the optical axis and is arranged at at least one of the first interval and the second interval, typically May be an optical system including a mirror or a prism, the optical axis of which is bent into an L-shape or a U-shape.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical system and an apparatus including the optical system.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the optical axis of an optical system is bent and arranged. The figure which shows lens data. The figure which shows aspherical surface data. The figure which shows the space
  • FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations at a wide-angle end (wide), a standard state (normal), and a telephoto end (telephoto).
  • FIG. 7 is a lateral aberration diagram at each image height at the wide-angle end (wide).
  • FIG. 9 is a lateral aberration diagram at each image height in a standard state (normal).
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram at each image height at the telephoto end (tele).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations of the second refractive optical system.
  • FIG. 2 illustrates an example of a configuration of an optical system.
  • FIG. 13 is a diagram showing lens data of the optical system shown in FIG. 12. The figure which shows aspherical surface data. The figure which shows the space
  • FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations at a wide-angle end (wide), a standard state (normal), and a telephoto end (telephoto).
  • FIG. 7 is a lateral aberration diagram at each image height at the wide-angle end (wide).
  • FIG. 9 is a lateral aberration diagram at each image height in a standard state (normal).
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram at each image height at the telephoto end (tele).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating various aberrations of the second refractive optical system.
  • FIG. 1 shows an apparatus including an optical system (optical system) according to an embodiment of the present invention.
  • An example of the device is a projector 1, which includes an optical system 10 and a light modulator (light valve) 5 arranged on the reduction side 2.
  • the optical system 10 for the projector forms an intermediate image IM at a position in the optical system 10 conjugate with the image plane 5a by using the light incident from the image plane 5a of the optical modulator 5, and further projects the light from the enlargement side 3
  • the image is output as 19 and projected (projected) on a screen or a wall surface (not shown) to be re-imaged as an enlarged image.
  • the light valve 5 only needs to be able to form an image such as an LCD, a digital mirror device (DMD), or an organic EL, and may be a single-plate type or a type that forms an image of each color.
  • the light valve 5 may be a light emitting type or a lighting type.
  • the projector 1 may further include an illumination optical system (not shown).
  • the screen may be a wall surface or a whiteboard, and the projector 1 may be a front projector or a rear projector including a screen.
  • the optical system 10 for the imaging device forms an intermediate image IM at a position conjugate with the imaging surface 25a of the imaging device 25, which is a reduction-side imaging surface, with light incident from the enlargement side (object side) 3, Further, an image is formed again on the imaging surface 25a.
  • the configuration and function of the optical system 10 are common to the optical system for the imaging device and the optical system for the projector. Therefore, the projector 1 and the optical system 10 for the projector will be further described below as examples.
  • the optical system 10 has a first refractive optical system RS1 disposed on the enlargement side 3 with the intermediate image IM interposed therebetween, and a second refractive optical system RS2 disposed on the reduction side 2.
  • Each of the first refractive optical system RS1 and the second refractive optical system RS2 includes a plurality of lenses constituting a plurality of lens groups.
  • the first refractive optical system RS1 is composed of six groups and 21 lenses
  • the second refractive optical system RS2 is composed of two groups and 12 lenses
  • the optical system 10 has a total of 33 lenses. It is composed of a lens.
  • the second refracting optical system RS2 is provided with a first interval BS1 at which the optical axis 7 can be bent with respect to the lens group G16 adjacent to the enlargement side 3, and the optical axis 7 is assigned to the lens group G22 adjacent to the reduction side 2. It includes a first relay lens group G21 arranged with a bendable second interval BS2.
  • the first relay lens group G21 may be a lens group arranged on the most enlarged side 3 of the second refractive optical system RS2.
  • the second refractive optical system RS2 may be arranged with a first interval BS1 with respect to the first refractive optical system RS1.
  • the effective radii BSSr1 and BSSr2 of BSS2 may satisfy the following condition (0).
  • the lower limit of condition (0) may be 1.6 or 1.7.
  • the length (distance) BSL1 of the first interval BS1 along the optical axis 7 and the effective radii BSSr11 and BSSr12 of the facing surfaces BSS11 and BSS12 of the lenses disposed on both sides of the interval BS1 satisfy the following conditions (0 ⁇ 0). 1) may be satisfied.
  • the length (distance) BSL2 of the second interval BS2 along the optical axis 7 and the effective radii BSSr21 and BSSr22 of the facing surfaces BSS21 and BSS22 of the lenses arranged on both sides of the BS2 satisfy the following conditions (0-2). ) May be satisfied.
  • the optical system 10 may include a bending optical element that changes the direction of the optical axis 7 and is arranged at at least one of the first interval BS1 and the second interval BS2.
  • a bending optical element is the plane mirrors ME1 and ME2.
  • the bending optical element may be a prism.
  • FIG. 2A shows an optical system 10 in which a first mirror ME1 is arranged at a first interval BS1 and a second mirror ME2 is arranged at a second interval BS2.
  • FIG. 2B shows the optical system 10 in which the first mirror ME1 is arranged at the first interval BS1.
  • the optical system 10 does not bend the optical axis 7 in the range of the wide-angle first refractive optical system RS1 disposed on the enlargement side 3 of the intermediate image IM, and the U-shaped or A compact arrangement of a letter shape or a compact arrangement of an L shape can be adopted.
  • the optical system 10 can arrange the lenses included in the wide-angle first refractive optical system RS1 arranged on the enlargement side 3 of the intermediate image IM along the linear optical axis 7. At the same time, the optical system 10 converts the lens included in the intermediate image IM and the second refracting optical system RS2 on the reduction side into the optical axis 7 bent with respect to the optical axis inside the first refracting optical system RS1.
  • the optical system 10 can be provided with a U-shaped or U-shaped compact arrangement or an L-shaped compact arrangement as a whole.
  • the first refractive optical system RS1 includes zoom lens groups G14 and G15 that move during zooming (magnification change), and focus lens groups G12 and G13 that move during focusing (focusing). May be included.
  • a zooming mechanism 12 for moving the zoom lens groups G14 and G15 along the optical axis 7 and a focusing mechanism 11 for moving the focus lens groups G12 and G13 along the optical axis 7 are arranged in a concentrated manner on the first refractive optical system RS1. it can.
  • the optical axis 7 is straight even if the U-shaped arrangement and the L-shaped arrangement are adopted, and the focusing mechanism 11 and the zooming mechanism 12 It may be a mechanism for moving each lens group G12 and G13, G14 and G15.
  • the lens groups G21 and G22 constituting the second refractive optical system RS2 are used for zooming and focusing. It may be constituted by a lens whose position is fixed.
  • the bent optical systems ME1 and / or ME2 are arranged in the second refractive optical system RS2 and a U-shaped or L-shaped arrangement is adopted, lenses L22 to L33 arranged along the bent optical axis 7 Can be fixed, so that the positional accuracy of the lens can be easily improved.
  • the second refractive optical system RS2 connected to the light valve 5 can be constituted by a fixed lens. Therefore, in the housing of the projector 1, it is possible to suppress a system for image formation such as an illumination system and a mechanism for focusing or zooming of the optical system 10 from competing with or interfering with each other.
  • the first refracting optical system RS1 includes, in addition to the focus lens groups G12 and G13 and the zoom lens groups G14 and G15, a first fixed lens disposed on the enlargement side 3, that is, on the enlargement side 3 of the focus group G12.
  • a group (first lens group) G11 and a second fixed lens group (sixth lens group) G16 disposed on the reduction side 2 thereof, that is, on the reduction side 2 of the zoom lens group G15, may be included.
  • an inner focus type in which a zooming lens is also arranged, is used for focusing and zooming.
  • An optical system 10 having a fixed overall length can be provided.
  • the second refractive optical system RS2 may be constituted by a fixed lens, and can provide the optical system 10 having a fixed overall length during focusing and zooming.
  • the first fixed lens group G11 may be a lens group disposed on the most enlarged side 3 of the first refractive optical system RS1, or may include a concave negative refractive power lens on the reduced side 2.
  • the second fixed lens group G16 is a lens group disposed on the most reduction side 2 of the first refractive optical system RS1, and may include a lens having a positive refractive power.
  • the first refractive optical system RS1 suitable for wide-angle projection (imaging) can be provided.
  • the first refractive optical system RS1 may be a retrofocus type in which a lens group having a negative power is arranged on the enlargement side 3 and a lens group having a positive power is arranged on the reduction side 2.
  • the enlargement side 3 is a wide-angle or super-wide-angle zoom
  • the reduction side 2 on the image side on which the intermediate image IM is formed can provide a first refractive optical system RS1 having telecentricity, and a second refractive lens which is a relay lens system.
  • a first refractive optical system RS1 having telecentricity
  • a second refractive lens which is a relay lens system.
  • the focus lens groups (focusing groups) G12 and G13 and the zoom lens groups (magnification varying groups) G14 and G15 are arranged adjacent to each other, and in particular, fixed. May be arranged adjacent to each other without interposing the lens or the lens group.
  • a space (interval) for bending the optical axis 7 need not be provided in the range of the first refractive optical system SR1. For this reason, following the lens group G11 on the most enlarged side, which tends to have a large aperture, not only the lens group for aberration correction but also the lens group for focusing and zooming are arranged with only air gaps necessary for their functions.
  • a compact and multifunctional first refractive optical system SR1 can be provided.
  • a compact and multifunctional first refractive optical system SR1 can be provided.
  • the zoom lens groups G14 and G15 arranged in the first refractive optical system SR1 the position where the stop ST1 is arranged, that is, the principal ray of the off-axis ray and the optical axis 7 of the first refractive optical system SR1 intersect.
  • the first zoom lens group G14 and the second zoom lens group G15 may be arranged with the first position (ST1) interposed therebetween.
  • the focus lens groups G12 and G13 may include a first focus lens group G12 and a second focus lens group G13 arranged on the enlargement side 3 of the first position (ST1) where the stop ST1 is arranged. .
  • the focus lens groups (focusing lens groups) G12 and G13 are arranged on the enlargement side of the stop ST1 where the principal ray of the off-axis ray refracted by the first lens group G11 disposed closest to the enlargement side 3 intersects the optical axis 7.
  • the lens that moves for focusing can be reduced in size, and the focus adjustment and the image plane adjustment can be performed while appropriately correcting the aberration generated in the first lens group G11.
  • the zoom lens groups (magnification lens groups) G14 and G15 before and after the stop ST1, the size of the lens that moves for zooming is reduced, and the fluctuation of off-axis aberrations is suppressed. Zooming can be performed while satisfactorily correcting the on-axis aberration.
  • the mechanical mechanism 12 for movement can be simplified. Further, by arranging the two focus lens groups G12 and G13 in front and behind, focus adjustment and image plane adjustment can be performed with higher accuracy. By arranging the two zoom lens groups G14 and G15 with the stop ST1 interposed therebetween, one can be moved as a variator and the other as a compensator, and compensation and / or correction of the image plane and aberration in zooming can be performed more accurately. . By arranging all these moving lenses in the first refractive optical system RS1, the mechanical mechanisms 11 and 12 relating to focusing and zooming can be simplified.
  • the first focus lens group G12 includes an array (lens array, lens combination, sub-lens group) A1 on the magnification side of a biconcave negative lens L6 and a lens L7 having a positive refractive power arranged from the magnification side 3.
  • the second focus lens group G13 may be a lens group having a positive refractive power.
  • the magnified concave surface of the negative lens L6 and the positive lens L7 can cancel out the field curvature and distortion generated in the first lens group G11.
  • the array A1 on the enlargement side composed of the negative lens L6 and the positive lens L7 may form a cemented lens (balsam lens) B1.
  • the second focus lens group G13 By disposing the second focus lens group G13 on the side closer to the stop ST1 on the reduction side 2 of the first focus lens group G12, the focus fluctuation is corrected by the small (small aperture) second focus lens group G13. it can.
  • the first focus lens group G12 has a reduction-side arrangement (lens arrangement, lens) having a positive-negative power arrangement of a lens L9 having a positive refractive power and a biconcave negative lens L10 arranged from the enlargement side 3. (Combination, sub-lens group) A2.
  • the second focus lens group may be a lens group G13 having a positive refractive power.
  • the concave surface on the enlargement side 3 of the negative lens L10 and the curvature of field and the distortion occurring in the first lens group G11 can be offset by the positive lens L9.
  • the first focus lens group G12 may include the two arrays A1 and A2. That is, the first focus lens group G12 is arranged on the magnifying side (joint lens) of a biconcave first negative lens L6 and a first positive lens L7 having a positive refractive power, which are arranged in order from the magnifying side 3.
  • A1 is composed of a second positive lens L9 having a positive refractive power and a biconcave second negative lens L10 arranged on the reduction side 2 of the array A1 on the enlargement side and arranged in order from the enlargement side 3.
  • the second focus lens group G13 including the array A2 on the reduction side may be a lens group having a positive refractive power.
  • the light beam is jumped up by the biconcave negative lens L10 and is made incident on the positive lens L9 on the expansion side 3 in a state where the principal ray height of the off-axis light beam is high, and the first lens group G11.
  • the generated chromatic aberration of magnification can be effectively corrected.
  • the positive lens L7 is a concave surface on the contraction side, suppresses the convergence of the beam width of the on-axis ray, and causes the light to enter the negative lens L6, thereby generating the first lens group G11.
  • Axial aberrations such as spherical aberration and coma are appropriately corrected.
  • the off-axis light rays are mainly jumped up in a direction away from the optical axis by the negative lens L6, so that it is possible to assist in securing the angle of view in the first lens group G11 on the enlargement side 3. .
  • Providing the first focus lens group G12 with the arrangement on the enlargement side and the arrangement on the reduction side is effective for securing the focus range.
  • the first focus lens group G12 may include a third positive lens L8 having a positive refractive power disposed between the first positive lens L7 and the second positive lens L9.
  • the third positive lens L8 has a high principal ray height of off-axis rays and corrects chromatic aberration of magnification, and also corrects on-axis rays that have become substantially parallel light or weak convergent light by the positive lens L9.
  • On-axis aberrations are corrected while strongly converging, and the angle of off-axis rays is laid down on the optical axis side to suppress an increase in the lens system on the enlargement side.
  • the focal length ffg1 of the first focus lens group G12 and the focal length ffg2 of the second focus lens group G13 may satisfy the following condition (1). 0 ⁇
  • the focal length ffg1 of the first focus lens group G12 may be positive or negative.
  • the enlargement side 3 the aberration caused by the difference between each light beam with respect to the light beam separated from the off-axis light beam and the on-axis light beam is corrected, and on the reduction side 2, the light beam that is not separated . It is easy to correct the aberration generated for each light flux, and to correct the distortion of the image plane due to the symmetrical arrangement.
  • the positive lens a lens having a positive power
  • L8 the radius of curvature of the front and rear positive lenses (lenses having a positive power) L7 and L9 can be relaxed. For this reason, it is not necessary to cause excessive axial aberration of the first focus lens group G12.
  • the focal length fzg1 of the first zoom lens group G14 and the focal length fzg2 of the second zoom lens group G15 may satisfy the following condition (2). 10 ⁇
  • the aberration generated before and after the magnification change is compensated and / or corrected, and the first zoom lens group G14 adjacent to the enlargement side of the stop ST1 is used to spread the on-axis rays and off-axis rays.
  • the magnification can be varied by converging light rays. Further, by moving the lens groups G14 and G15 in which the on-axis ray and the off-axis ray pass through a position close to the lens surface, the aberration generated on the axis according to the magnification is appropriately adjusted. to correct.
  • the first zoom lens group G14 and the second focus lens group G13 may be arranged adjacent to each other without interposing other lenses.
  • the mechanical structures 11 and 12 for moving the lens can be collectively arranged in the first refractive optical system RS1 on the magnifying side.
  • the first focus lens group G12 and the second focus lens group G13 may be arranged adjacent to each other without interposing other lenses.
  • the mechanical structure 11 for focusing can be arranged in one place.
  • the first zoom lens group G14 and the second zoom lens group G15 may be arranged adjacent to each other without interposing other lenses.
  • the mechanical arrangement 12 for zooming can be arranged in one place.
  • the first zoom lens group G14 includes a fourth positive lens L13 having a positive refractive power, a lens L14 having a negative refractive power having a concave surface on the enlargement side, and a positive refraction arranged in order from the enlargement side 3.
  • An arrangement (lens arrangement, lens combination, sub-lens group) A3 on the reduction side including the fifth positive lens L15 for power may be provided.
  • the positive lens L15 converges the divergent light rays incident on the first zoom lens group G14 from the reduction side 2, and particularly focuses on the lower rays of the off-axis rays (the edge in the cross section orthogonal to the traveling direction of the rays.
  • each light beam is once converted into parallel light and then incident on the positive lens L15, whereby axial chromatic aberration can be corrected between the negative lens L14 and the positive lens L15.
  • the refractive index nd4 of the fourth positive lens L13 and the refractive index nd5 of the fifth positive lens L15 may satisfy the following condition (3). 0.30 ⁇ nd4 ⁇ nd5 ⁇ 0.50 (3) Since the lens L15 is a lens adjacent to the stop ST1, the effective diameter is small, and even if the curvature of the lens surface is tight (large), the effect on the aberration is small. An increase in thickness can be suppressed. By arranging the lens L13 having a higher refractive index on the magnification side than the lens L15, the positive lenses L13 and L15 having different properties are arranged in the first zoom lens group G14 while suppressing an increase in the lens diameter and the lens thickness. This makes it possible to appropriately correct axial aberration.
  • the first zoom lens group G ⁇ b> 14 may include a negative meniscus lens L ⁇ b> 12 disposed closest to the enlargement side 3 and concave on the reduction side 2.
  • the lens L12 may be an aspherical lens.
  • the focal length fzg1 of the first zoom lens group G14 and the focal length fw at the wide-angle end of the optical system 10 may satisfy the following condition (4). 4 ⁇
  • the second zoom lens group G15 includes a lens L16 having a negative refractive power, a biconvex positive lens L17, a lens B2 having a negative refractive power, and a biconvex positive lens L20 arranged in order from the enlargement side 3. And a negative-positive-negative-positive power arrangement arrangement (lens arrangement, lens combination, sub-lens group) A4.
  • the lens B2 may be a cemented lens of the negative lens L18 and the positive lens L19.
  • the positive lens L20 on the reduction side 2 bends off-axis rays toward the optical axis side while correcting the field curvature and distortion generated in the first lens group G11 by the convex surface on the reduction side 2, and reduces the ray height to enlarge.
  • the increase in the lens system on the side 3 is suppressed.
  • the positive lens L17 converts the light emitted from the negative lens L18 into a lens surface on the reduction side 2, which is a lens surface having a certain width of on-axis light rays and a certain height of off-axis light rays, to a convex aspheric surface. This properly corrects both off-axis aberrations and on-axis aberrations.
  • the negative lens L16 on the enlargement side 3 diverges the outgoing light to widen the beam width of the axial ray, passes the light to the lens group on the enlargement side 3, and secures the aberration correction capability of the lens group on the enlargement side 3. .
  • the first lens group (first fixed lens group) G11 disposed on the most magnifying side 3 includes a plurality of negative meniscus aspheric lenses L2, L4, and L5 concave on the reducing side 2;
  • the refractive power nda of at least one of the aspheric lenses L2, L4 and L5 may satisfy the following condition (5). 1.70 ⁇ nda (5)
  • These aspheric lenses L2, L4, and L5 included in the first lens group G11 having a large aperture can be provided by a glass mold.
  • the distortion amount ds2 (%) of the second refractive optical system RS2 may satisfy the following condition (6). 0 ⁇
  • the distortion caused in the second refracting optical system RS2, which is a relay system, is small, and the first refracting optical system RS1 and the second refracting optical system RS2 independently correct each other to provide a short-focus projection system.
  • the tolerance sensitivity between the first refractive optical system RS1 and the second refractive optical system RS2 can be reduced, and the assembly is facilitated. Become.
  • the optical system 10 shown in FIG. 1 includes a first refractive optical system RS1 including a plurality of lenses and a second refractive optical system RS2 including a plurality of lenses.
  • the optical system 10 enlarges and projects an intermediate image IM formed inside the optical system 10 by light incident from the reduction side 2 to the enlargement side 3 by the wide-angle first refractive optical system RS1 on the enlargement side 3.
  • the first refractive optical system RS1 has a positive refractive power (power) as a whole, is composed of six groups, and has a total of 21 lenses, and is arranged in order from the enlargement side 3 and has a fixed position with a negative power.
  • the first refractive optical system RS1 includes a plurality of lens units having negative-negative-positive-positive- (aperture) -positive-positive power in order from the enlargement side 3, and in this example, these lens units G11 To G16.
  • the first lens group G11 on the most enlarging side 3 is a five-lens wide-angle lens group, and includes four meniscus lenses L1 to L3 and L5 that are convex on the enlarging side 3 and concave on the reducing side 2 and have negative power. It comprises a meniscus lens L4 that is convex on the enlargement side 3 (concave on the reduction side 2) and has a positive power. That is, the first lens group G11 includes a negative-negative-negative-positive-negative power arrangement arranged in order from the magnifying side 3. Of these meniscus lenses L1 to L5, both surfaces of lenses L2, L4 and L5 are aspherical.
  • the first focus lens group G12 is a five-lens focusing lens group that moves to the reduction side 2 when focusing from a short distance to a long distance, and is a biconcave negative lens arranged in order from the enlargement side 3. It includes a lens L6, a positive meniscus lens L7 convex on the magnifying side 3, a biconvex positive lens L8, a biconvex positive lens L9, and a biconcave negative lens L10.
  • the negative lens L6 and the positive lens L7 constitute a negative cemented lens B1. That is, the first focus lens group G12 includes a negative-positive-positive-positive-negative or negative-positive-positive-negative power arrangement arranged in order from the enlargement side 3.
  • the second focus lens group G13 is a focusing lens group having a single positive power lens that moves to the reduction side 2 when focusing from a short distance to a long distance.
  • the first zoom lens group G14 is a four-element zooming (magnification) lens group that moves to the enlargement side 3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and is arranged in order from the enlargement side 3. It includes a negative meniscus lens L12 convex on the enlargement side 3 (concave on the reduction side 2), a biconvex positive lens L13, a biconcave negative lens L14, and a biconvex positive lens L15. That is, the first zoom lens group G14 includes a negative-positive-negative-positive power arrangement arranged in order from the enlargement side 3.
  • the second zoom lens group G15 is disposed on the reduction side 2 with respect to the first zoom lens group G14 across the stop ST1, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, together with the stop ST1 on the enlargement side 3.
  • This is a lens unit for zooming (variable magnification) having a five-element configuration that moves to the enlargement side 3.
  • the second zoom lens group G15 includes a biconcave negative lens L16, a biconvex positive lens L17, a biconcave negative lens L18, and a convex on the enlargement side 3 (reduction side). 2), a positive meniscus lens L19 and a biconvex positive lens L20.
  • the negative lens L18 and the positive lens L19 constitute a negative cemented lens B2. That is, the second zoom lens group G15 includes a negative-positive-negative-positive-positive or negative-positive-negative-positive power arrangement arranged in order from the enlargement side 3.
  • the sixth lens group G16 which is disposed closest to the reduction side 2 and adjacent to the intermediate image IM, is a single lens group having a fixed positive power and includes a biconvex positive lens L21.
  • the sixth lens group G16 faces the intermediate image IM with the reduction side 2 not sandwiching another lens.
  • another bending optical element such as a mirror ME1 or a prism is used. It may be arranged between the intermediate image IM.
  • the second refractive optical system RS2 which is a relay lens group, has a positive power as a whole and is composed of a total of twelve lenses.
  • the first refractive optical system RS1 is provided with a first interval BS1 on the reduction side 2 of the first refractive optical system RS1.
  • the second refractive optical system RS2 includes a first relay lens group G21 having a positive power and a second relay lens group G22 having a positive power arranged in order from the magnifying side 3.
  • the first relay lens group G21 disposed on the most enlarged side 3 is a single lens group having a fixed position and positive power, and includes a biconvex positive lens L22.
  • the first relay lens group G21 faces the intermediate image IM with the enlargement side 3 not sandwiching any other lens, but in the case where the optical axis 7 is bent, another bending optical element such as a mirror ME1 or a prism is used. May be arranged between the image and the intermediate image IM.
  • the second relay lens group G22 is an 11-lens lens group in which the second gap BS2 is provided on the reduction side 2 of the first relay lens group G21 and the position is fixed.
  • the first relay lens group G21 and the second relay lens group G22 are adjacent (facing) without interposing any other lens, but if the optical axis 7 is bent, a mirror ME2 or a prism may be used. Other bending optical elements may be located between them.
  • the second relay lens group G22 includes a biconvex positive lens L23, a biconvex positive lens L24, a biconcave negative lens L25, a stop ST2, and a biconcave negative lens L23 arranged in order from the enlargement side 3.
  • the positive lens L24 and the negative lens L25 constitute a negative cemented lens B3, and the negative lens L30 and the positive lens L31 constitute a negative cemented lens B4. That is, the second relay lens group G22 moves from the enlargement side 3 in the order of positive-positive-negative- (aperture) -negative-positive-positive-negative-negative-positive-positive-positive or positive-negative- (aperture)- Includes negative-positive-positive-negative-negative-positive-positive power configurations.
  • the reduction side 2 of the second relay lens group G22 faces the image plane 5a of the light valve 5 via the prism and the cover glass.
  • FIG. 3 to 6 show data of each element of the optical system 10.
  • S is the surface number in the case of a lens
  • R is the radius of curvature (mm) of each element (each lens surface in the case of a lens) arranged in order from the enlargement side 3
  • D is each of the elements arranged in order from the enlargement side 3.
  • the distance (interval, mm) between the surfaces of the elements and r indicate the effective radius (mm), the refractive index nd (d-line), and the Abbe number ⁇ d (d-line) of each element.
  • FIG. 4 shows the aspheric surface number and the aspheric surface data among the surfaces of each element.
  • the aspheric surface has the coefficient R shown in FIG. It is expressed by the following equation using the coefficients K, A4, A6, A8, and A10. Note that "En” means "10 to the power of n". The same applies to the following embodiments.
  • X (1 / R) Y 2 / [1+ ⁇ 1- (1 + K) (1 / R) 2 Y 2 ⁇ 1/2] + A4Y 4 + A6Y 6 + A8Y 8 + A10Y 10
  • FIG. 5 shows the amounts of movement of the first zoom lens group G14 and the second zoom lens group G15 that move during zooming at the wide-angle end (wide) and the telephoto end (tele) when the focal length is short. And distances D21, D29, and D39 before and after each lens group at each intermediate (standard) position.
  • FIG. 6 shows the movement of the first focus lens group G12 and the second focus lens group G13 moving at the time of focusing from the end (surface S1) of the first lens group G11 on the enlargement side 3 (screen S1). ) Are indicated by distances D10, D19, and D21 before and after each lens group at each of the short distance (750.0 mm), middle distance (1200.0 mm), and long distance (3000.0 mm) positions.
  • the first focus lens group G12 and the second focus lens group G13 do not move during zooming, and the distance D21 between the zoom lens group G14 that moves during zooming varies depending on the wide, standard, and telephoto positions. .
  • FIGS. 8, 9 and 10 show lateral aberration diagrams at respective image heights at the wide-angle end (wide), the standard state (normal), and the telephoto end (telephoto). These figures show a wavelength of 620 nm (short broken line), a wavelength of 550 nm (solid line), and a wavelength of 460 nm (long broken line).
  • FIG. 11 shows astigmatism and distortion of the second optical system RS2. The astigmatism indicates a tangential ray T and a sagittal ray S. The same applies to the following embodiments.
  • the main parameters of the optical system 10 are as follows. Magnification (magnification at wide-angle end, short distance): 0.0085 F value: 2.4 Maximum angle of view (half angle of view): 61.4 ° Zoom ratio: 1.07 Synthetic focal length of entire system (wide-angle end, fw: telephoto end, ft (mm)): (-6.68: -7.15) Composite focal length of first refracting optical system RS1 (wide-angle end: telephoto end (mm)): (8.59: 9.19) Composite focal length (mm) of second refracting optical system RS2: -1019.68 Composite focal length (mm) of first lens group G1: -11.29 Composite focal length (ffg1, mm) of first focus lens group G12: -714.83 Composite focal length (ffg2, mm) of second focus lens group G13: 104.75 Composite focal length (fzg1, mm) of first zoom lens group G14: 39.64 Composite focal length (fzg2, mm) of second zoom
  • zooming and focusing are performed by the lens group that satisfies all of the above-described conditions (0) to (6) and is disposed in the first refractive optical system RS1 on the enlargement side 3 with respect to the intermediate image IM. It can be carried out. Further, intervals BS1 and BS2 at which the optical axis 7 can be bent are provided in the second refractive optical system RS2 on the reduction side 2 or between the first refractive optical system RS1 and the second refractive optical system RS2. ing.
  • the optical system 10 can be bent into a U-shape (U-shape) or L-shape and compactly arranged without affecting the lens arrangement of the first refractive optical system RS1, and zooming and focusing can be performed. It can be arranged concentrated on the first refractive optical system RS1 on the enlargement side 3. For this reason, the lens moving mechanisms 11 and 12 can also be arranged in a concentrated manner, and can be made compact. Further, the optical system 10 satisfies each condition and has the above-described components including the arrays A1 to A4.
  • the optical system 10 also has good aberration correction during zooming and focusing, and the projection optical system can perform zooming, is compact, and has good aberration correction. It is possible to provide a projection optical system 10 capable of projecting a projected image, and a projector 1 including the projection optical system 10.
  • FIG. 12 shows another example of the projector.
  • the projector 1 also includes an optical system 10 that projects an image plane (first image plane) 5a of the light modulator (light valve) 5 on the reduction side 2 onto a screen or wall surface on the enlargement side 3.
  • This optical system 10 may be an optical system for the image pickup device 21 as in the above embodiment.
  • the projection optical system 10 will be described as an example.
  • the optical system 10 includes a total of 31 lenses, and includes a first refractive optical system RS1 including a plurality of lenses disposed on the enlargement side 3 and a second refraction optical system RS1 including a plurality of lenses disposed on the reduction side 2.
  • An intermediate image IM formed by the second refractive optical system RS2 is enlarged and projected on a screen or the like by the wide-angle first refractive optical system RS1.
  • the first refracting optical system RS1 has a positive refractive power (power) as a whole, is composed of six groups, and has a total of 20 lenses, and is arranged in order from the enlargement side 3 and has a fixed position with negative power.
  • the first lens group G11 on the most magnifying side 3 is a four-lens wide-angle lens group.
  • the three meniscus lenses L1, L2, and L4 are convex on the magnifying side 3 and concave on the reducing side 2, and have negative power. It comprises a meniscus lens L3 convex on the enlargement side 3 and concave on the reduction side 2 and having a positive power. That is, the first lens group G11 includes a negative-negative-positive-negative power arrangement arranged in order from the magnifying side 3. Of these meniscus lenses L1 to L4, both surfaces of lenses L1, L3 and L4 are aspherical.
  • the first focus lens group G12 is a five-lens focusing lens group that moves to the reduction side 2 when focusing from a short distance to a long distance, and is a biconcave negative lens arranged in order from the enlargement side 3. It includes a lens L5, a positive meniscus lens L6 convex on the magnifying side 3, a biconvex positive lens L7, a biconvex positive lens L8, and a biconcave negative lens L9.
  • the negative lens L5 and the positive lens L6 constitute a cemented lens B1.
  • the first focus lens group G12 includes a common power arrangement as in the above-described example.
  • the first focus lens group G12 includes an array A1 on the enlargement side made up of lenses L5 and L6, and an array A2 on the reduction side made up of lenses L8 and L9, and a third arrangement arranged between these. Includes positive lens L7.
  • the second focus lens group G13 is a focusing lens group having a single positive power lens that moves to the reduction side 2 when focusing from a short distance to a long distance.
  • the first refractive optical system RS1 includes two focus lens groups G12 and G13, and includes all configurations similar to those of the above-described embodiment. Therefore, the focus lens groups G12 and G13 can be controlled collectively by the compact mechanism 11, and the focus adjustment and the image plane adjustment can be performed well.
  • the first zoom lens group G14 is a four-element zooming (magnification) lens group that moves to the enlargement side 3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and is arranged in order from the enlargement side 3.
  • Lenses L12 and L13 include a negative meniscus lens L11 convex on the enlargement side 3 (concave on the reduction side 2), a biconvex positive lens L12, a biconcave negative lens L13, and a biconvex positive lens L14.
  • L14 constitute an array A3 on the reduction side.
  • a negative meniscus lens L11 having a concave portion on the reduction side 2 is provided on the most enlarged side 3, and has the same configuration as the first zoom lens group G14 of the above-described embodiment.
  • the second zoom lens group G15 is disposed on the reduction side 2 with the stop ST1 interposed therebetween, and moves to the enlargement side 3 together with the stop ST1 on the enlargement side 3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • Magneticification which is arranged in order from the enlargement side 3 and has a biconcave negative lens L15, a biconvex positive lens L16, a biconcave negative lens L17, and a convex on the enlargement side 3 (
  • a positive meniscus lens L18 (concave on the reduction side 2) and a biconvex positive lens L19 are included.
  • the negative lens L18 and the positive lens L19 constitute a cemented lens B2.
  • the second zoom lens group G15 also includes a lens L15 having a negative refractive power, a biconvex positive lens L16, a lens B2 having a negative refractive power, and a biconvex positive lens L19 arranged in order from the enlargement side 3.
  • the sequence A4 consisting of
  • the first refractive optical system RS1 of the present example also includes two zoom lens groups G14 and G15 arranged with the stop ST1 interposed therebetween.
  • Each of the zoom lens groups G14 and G15 has the same configuration as in the above-described embodiment. Common.
  • the zoom lens groups G14 and G15 having a compact configuration can be arranged concentrated around the stop ST1, and can be designed compact including the moving mechanism 12. Further, aberration correction at the time of zooming can be satisfactorily performed.
  • the sixth lens group G16 which is disposed closest to the reduction side 2 and adjacent to the intermediate image IM, is a single lens group having a fixed positive power and includes a biconvex positive lens L20.
  • the sixth lens group G16 faces the intermediate image IM on the reduction side 2 without interposing other lenses.
  • other components such as the mirror ME1 or the prism may be used. May be arranged between the optical element and the intermediate image IM, as in the above-described embodiment.
  • the second refractive optical system RS2 which is a relay lens group, is composed of a total of 11 lenses with a positive power, and is disposed with a first interval BS1 on the reduction side 2 of the first refractive optical system RS1. And a first relay lens group G21 having a positive power and a second relay lens group G22 having a positive power arranged in order from the enlargement side 3.
  • the first relay lens group G21 disposed on the most enlarged side 3 is a single lens group having a fixed position, and includes a biconvex positive lens L21.
  • the first relay lens group G21 faces the intermediate image IM without the other side interposed between the enlargement side 3 and the first relay lens group G21.
  • another bent optical element may be arranged between the intermediate image IM.
  • the second relay lens group G22 is a lens group having a ten-position configuration in which the second gap BS2 is provided on the reduction side 2 of the first relay lens group G21 and the position is fixed.
  • the first relay lens group G21 and the second relay lens group G22 are adjacent (facing) without interposing other lenses, but in a case where the optical axis 7 is bent.
  • Mirror ME2 or another bent optical element such as a prism may be arranged between them as in the above embodiment.
  • the second relay lens group G22 includes a biconvex positive lens L22, a biconvex positive lens L23, a biconcave negative lens L24, a stop ST2, and an enlargement side 3 arranged in this order from the enlargement side 3.
  • a concave negative meniscus lens L25, a positive meniscus lens L26 convex to the reduction side 2, a biconvex positive lens L27, a biconcave negative lens L28, a biconcave negative lens L29, and a biconvex positive It includes a lens L30 and a biconvex positive lens L31.
  • the positive lens L23 and the negative lens L24 constitute a cemented lens B3, and the negative lens L29 and the positive lens L30 constitute a cemented lens B4.
  • the basic configuration of the second relay lens group G22 is the same as the configuration of the second relay lens group described above.
  • the reduction side 2 of the second relay lens group G22 faces the image plane 5a of the light valve 5 via the prism and the
  • FIG. 13 shows data of each element of the projection optical system 10
  • FIG. 14 shows data of an aspheric surface
  • FIG. 15 shows an interval before and after a lens group moving during zooming
  • FIG. The front and rear intervals of the lens groups that move at the time are shown.
  • the first focus lens group G12 and the second focus lens group G13 do not move during zooming, and only the distance D19 between the zoom lens group G14 that moves during zooming is wide, standard, It is changing due to tele.
  • FIGS. 17A to 17C show aberrations at the wide-angle end (wide), the standard state (normal), and the telephoto end (telephoto).
  • FIGS. 18, 19, and 20 show lateral aberration diagrams at respective image heights at the wide-angle end (wide), the standard state (normal), and the telephoto end (telephoto).
  • FIG. 21 shows astigmatism and distortion of the second optical system RS2.
  • the main parameters of the optical system 10 are as follows. Magnification (magnification at wide-angle end, short distance): 0.0086 F value: 2.4 Maximum angle of view (half angle of view): 61.6 ° Zoom ratio: 1.07 Synthetic focal length of whole system (wide-angle end, fw: telephoto end, ft (mm)): (-6.71: -7.18) Composite focal length of the first refractive optical system RS1 (wide-angle end: telephoto end (mm)): (8.53: 9.12) Composite focal length (mm) of second refracting optical system RS2: -1953.16 Composite focal length (mm) of first lens group G: -10.13 Composite focal length of the first focus lens group G12 (ffg1, mm): 423877.36 Composite focal length (ffg2, mm) of second focus lens group G13: 96.15 Composite focal length (fzg1, mm) of first zoom lens group G14: 36.96 Composite focal length (fzg2, mm) of second zoom
  • zooming and focusing are performed by the lens group that satisfies all of the above-described conditions (0) to (6) and is disposed in the first refractive optical system RS1 on the enlargement side 3 with respect to the intermediate image IM. It can be carried out. Further, intervals BS1 and BS2 at which the optical axis 7 can be bent are provided inside the second refractive optical system RS2 on the reduction side 2 or between the first refractive optical system RS1 and the second refractive optical system RS2. Have been.
  • the optical system 10 can be bent into a U-shape (U-shape) or L-shape and compactly arranged without affecting the lens arrangement of the first refractive optical system RS1, and zooming and focusing can be performed. It can be arranged concentrated on the first refractive optical system RS1 on the enlargement side 3. For this reason, the lens moving mechanisms 11 and 12 can also be arranged in a concentrated manner, and can be made compact.
  • This optical system 10 also satisfies the above-mentioned conditions, and further has the above-described components including the arrays A1 to A4. For this reason, as shown in the aberration diagram, the optical system 10 also has good aberration correction during zooming and focusing, and the projection optical system can perform zooming, is compact, and has good aberration correction. It is possible to provide a projection optical system 10 capable of projecting a projected image, and a projector 1 including the projection optical system 10. In addition, the optical system 10 can also perform zooming, can be compact, and can capture an image with excellent aberration correction, and can provide the imaging device 21 as an imaging optical system.

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Abstract

中間像（ＩＭ）を挟んで拡大側（３）に配置された第１の屈折光学系（ＲＳ１）と、縮小側（２）に配置された第２の屈折光学系（ＲＳ２）とを有する光学系（１０）を提供する。第２の屈折光学系は、拡大側に隣接するレンズ群（Ｇ１６）に対し光軸（７）を屈曲可能な第１の間隔（ＢＳ１）を設け、縮小側に隣接するレンズ群（Ｇ２２）に対し光軸を屈曲可能な第２の間隔（ＢＳ２）を設けて配置された第１のリレーレンズ群（Ｇ２１）を含む。

Description

中間像が内部に形成される光学系
　本発明は、中間像が内部に形成される光学系に関するものである。
　日本国特開２０１８－３６３９０号公報には、レンズ系および装置全体の小型化を達成しつつ、広角で諸収差が良好に補正された広角レンズ、この広角レンズを備えた投写型表示装置、および、この広角レンズを備えた撮像装置を提供することが記載されている。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る広角レンズにおいて、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１光学系は、所定の条件式を満足する光軸偏向プリズムを有するものとすることを特徴とする広角レンズが開示されている。
　この文献には、装置の小型化のために、光軸の偏向角を９０°にすること、偏向プリズムには、光軸を９０°偏向させるプリズムを用いること、光軸偏向プリズムより縮小側に、さらに光軸を９０°偏向させる反射部材を設け、光軸を２回折り曲げることで、さらに効率的に広角レンズ全体の小型化を図ることができることが記載されている。また、第２光学系の第２－１レンズ群および第２－３レンズ群が、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ように構成されていることが記載されている。
　中間像が内部で形成され、光軸を２回折り曲げできる光学系であって、さらに諸収差の補正が容易であり、また、ズーミングの機構などを含めてコンパクトに配置することが可能な光学系が要望されている。
　本発明の態様の１つは、中間像を挟んで拡大側に配置された第１の屈折光学系と、縮小側に配置された第２の屈折光学系とを有する光学系である。第２の屈折光学系は、拡大側に隣接するレンズ群に対し光軸を屈曲可能な第１の間隔を設け、縮小側に隣接するレンズ群に対し光軸を屈曲可能な第２の間隔を設けて配置された第１のリレーレンズ群を含む。この光学系においては、縮小側に画像を形成する光変調器が配置されるプロジェクタの光学系であれば、光変調器の画像が、第１の屈折光学系と第２の屈折光学系との間に、リレーレンズ系である第２の屈折光学系により中間像として形成され、第１の屈折光学系がスクリーン等に対して拡大投影する。縮小側に撮像素子が配置された撮像用の光学系であれば、広角な第１の屈折光学系が結像した中間像が第２の屈折光学系により撮像素子へリレーされて画像として取得される。リレーレンズ系である第２の屈折光学系に、光軸を屈曲（折り曲げ）できる第１の間隔および第２の間隔を設けることにより、中間像を拡大投影するレンズ系、または広角な撮像レンズ系として中間像を結像する第１の屈折光学系内に、光軸を折り曲げるための間隔を設けずに、１回または２回折り曲げできる光学系を提供できる。このため、コンパクトに折り曲げできる光学系であって、第１の屈折光学系のすべての空間を広角で良好な収差補正を実現するために利用できる光学系を提供できる。
　典型的には、第１の屈折光学系は、ズーミングの際に移動するズームレンズ群と、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズ群とを含んでもよい。第２の屈折光学系は、ズーミングの際およびフォーカシングの際に位置が固定されたレンズにより構成されてもよい。レンズを移動する機構を要するレンズ群を第１の屈折光学系に集中配置することにより、レンズを移動する機構をコンパクトに纏めることができる。また、プロジェクタであれば光変調器などの機器が収納される装置本体、撮像装置であれば撮像素子などが収納される装置本体から離れてスクリーンまたは像側に配置されることが多い第１の屈折光学系のレンズ群にズーミング（変倍）およびフォーカシング（合焦）用のレンズを配置することにより、装置本体と、ズーミングおよびフォーカシングの機構との設計をよりフレキシブルに行うことも可能となる。
　この光学系において、第２の屈折光学系は、第１の屈折光学系に対し、第１の間隔を設けて配置されていてもよい。第２の屈折光学系は、第１のリレーレンズ群に対して第２の間隔を設けて配置された第２のリレーレンズ群を含んでもよい。この光学系は、光軸が一直線に延びた配置であってもよく、第１の間隔および第２の間隔の少なくともいずれかに配置された、光軸の向きを変える屈曲光学素子、典型的にはミラーまたはプリズムを含む、光軸がＬ字形またはＵ字形に折り曲げられた光学系であってもよい。
光学系および光学系を含む装置の一例を示す図。 光学系の光軸を折り曲げて配置した例を示す図。 レンズデータを示す図。 非球面データを示す図。 ズーミングで移動する各群の前後の間隔を示す図。 フォーカシングで移動する各群の前後の間隔を示す図。 広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における諸収差を示す図。 広角端（ワイド）の各像高における横収差図。 標準状態（ノーマル）の各像高における横収差図。 望遠端（テレ）の各像高における横収差図。 第２の屈折光学系の諸収差を示す図。 光学系の構成の一例を示す図。 図１２に示す光学系のレンズデータを示す図。 非球面データを示す図。 ズーミングで移動する各群の前後の間隔を示す図。 フォーカシングで移動する各群の前後の間隔を示す図。 広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における諸収差を示す図。 広角端（ワイド）の各像高における横収差図。 標準状態（ノーマル）の各像高における横収差図。 望遠端（テレ）の各像高における横収差図。 第２の屈折光学系の諸収差を示す図。
発明の実施の形態
　図面を参照して、さらに本発明について説明する。図１に、本発明の一実施例の光学系（光学システム）を含む装置を示している。装置の一例はプロジェクタ１であり、光学系１０と、縮小側２に配置された光変調器（ライトバルブ）５とを有する。プロジェクタ用の光学系１０は、光変調器５の像面５ａから入射された光を、像面５ａと共役な光学系１０内の位置に中間像ＩＭを形成し、さらに拡大側３から投影光１９として出力してスクリーンまたは壁面（不図示）へ投射（投影）して拡大像として再結像させる。ライトバルブ５は、ＬＣＤ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）あるいは有機ＥＬなどの画像を形成できるものであればよく、単板式であっても、各色の画像をそれぞれ形成する方式であってもよい。ライトバルブ５は発光タイプであってもよく、照明タイプであってもよい。照明タイプの場合は、プロジェクタ１はさらに照明光学系（不図示）を含んでもよい。スクリーンは、壁面やホワイトボードなどであってもよく、プロジェクタ１はフロントプロジェクタであっても、スクリーンを含むリアプロジェクタであってもよい。
　装置の他の例は撮像装置２１であり、光学系１０と、縮小側２に配置された撮像素子２５とを有する。撮像装置用の光学系１０は、拡大側（物体側）３から入射された光で、縮小側結像面である撮像素子２５の撮像面２５ａと共役な位置に中間像ＩＭを結像し、さらに、撮像面２５ａに再結像する。撮像装置用の光学系であってもプロジェクタ用の光学系であっても、光学系１０の構成および機能としては共通する。このため、以降においては、プロジェクタ１およびプロジェクタ用の光学系１０を例にさらに説明する。
　光学系１０は、中間像ＩＭを挟んで拡大側３に配置された第１の屈折光学系ＲＳ１と、縮小側２に配置された第２の屈折光学系ＲＳ２とを有する。第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２は、複数のレンズ群を構成する複数枚のレンズをそれぞれ含む。本例では、第１の屈折光学系ＲＳ１は６群、２１枚のレンズで構成され、第２の屈折光学系ＲＳ２は２群、１２枚のレンズで構成され、光学系１０は合計３３枚のレンズにより構成されている。
　第２の屈折光学系ＲＳ２は、拡大側３に隣接するレンズ群Ｇ１６に対し光軸７を屈曲可能な第１の間隔ＢＳ１を設け、縮小側２に隣接するレンズ群Ｇ２２に対し光軸７を屈曲可能な第２の間隔ＢＳ２を設けて配置された第１のリレーレンズ群Ｇ２１を含む。第１のリレーレンズ群Ｇ２１は、第２の屈折光学系ＲＳ２の最も拡大側３に配置されたレンズ群であってもよい。第２の屈折光学系ＲＳ２は、第１の屈折光学系ＲＳ１に対し、第１の間隔ＢＳ１を設けて配置されていてもよい。光軸７を折り曲げ可能な第１の間隔ＢＳ１および第２の間隔ＢＳ２の光軸７に沿った長さ（距離）ＢＳＬと、それぞれの間隔ＢＳ１およびＢＳ２の両側に配置されたレンズの向かい合う面ＢＳＳ１およびＢＳＳ２の有効半径ＢＳＳｒ１およびＢＳＳｒ２が以下の条件（０）を満たしてもよい。
１．５＜ＢＳＬ／（ＢＳＳｒ１＋ＢＳＳｒ２）＜１０・・・（０）
条件（０）の下限は１．６であってもよく、１．７であってもよい。
　すなわち、第１の間隔ＢＳ１の光軸７に沿った長さ（距離）ＢＳＬ１と、間隔ＢＳ１の両側に配置されたレンズの向かい合う面ＢＳＳ１１およびＢＳＳ１２の有効半径ＢＳＳｒ１１およびＢＳＳｒ１２が以下の条件（０－１）を満たしてもよい。また、第２の間隔ＢＳ２の光軸７に沿った長さ（距離）ＢＳＬ２と、ＢＳ２の両側に配置されたレンズの向かい合う面ＢＳＳ２１およびＢＳＳ２２の有効半径ＢＳＳｒ２１およびＢＳＳｒ２２が以下の条件（０－２）を満たしてもよい。
１．５＜ＢＳＬ１／（ＢＳＳｒ１１＋ＢＳＳｒ１２）＜１０・・・(０－１)
１．５＜ＢＳＬ２／（ＢＳＳｒ２１＋ＢＳＳｒ２２）＜１０・・・(０－２)
これらの条件（０－１）および（０－２）の下限は１．６であってもよく、１．７であってもよい。
　光学系１０は、第１の間隔ＢＳ１および第２の間隔ＢＳ２の少なくともいずれかに配置された、光軸７の向きを変える屈曲光学素子を含んでいてもよい。屈曲光学素子の一例は平面ミラーＭＥ１およびＭＥ２である。屈曲光学素子はプリズムであってもよい。
　図２（ａ）に、第１の間隔ＢＳ１に第１のミラーＭＥ１を配置し、第２の間隔ＢＳ２に第２のミラーＭＥ２を配置した光学系１０を示している。図２（ｂ）に、第１の間隔ＢＳ１に第１のミラーＭＥ１を配置した光学系１０を示している。これらの図に示すように、光学系１０は、中間像ＩＭの拡大側３に配置された、広角用の第１の屈折光学系ＲＳ１の範囲の光軸７を折り曲げずに、Ｕ字形またはコ字形のコンパクトな配置や、Ｌ字形のコンパクトな配置を採用できる。すなわち、光学系１０は、中間像ＩＭの拡大側３に配置された、広角用の第１の屈折光学系ＲＳ１に含まれるレンズを直線的な光軸７に沿って配置できる。それとともに、光学系１０は、中間像ＩＭおよび縮小側の第２の屈折光学系ＲＳ２に含まれるレンズを、第１の屈折光学系ＲＳ１の内部の光軸に対して折り曲げられた光軸７に沿って配置でき、全体として、Ｕ字形またはコ字形のコンパクトな配置や、Ｌ字形のコンパクトな配置を備えた光学系１０を提供できる。
　図１に戻って、第１の屈折光学系ＲＳ１は、ズーミング（変倍）の際に移動するズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５と、フォーカシング（合焦）の際に移動するフォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３とを含んでもよい。ズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５を光軸７に沿って動かすズーミング機構１２と、フォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３を光軸７に沿って動かすフォーカシング機構１１とを第１の屈折光学系ＲＳ１に集中して配置できる。特に、この光学系１０においては、第１の屈折光学系ＲＳ１の範囲では、Ｕ字形配置およびＬ字形配置を採用しても光軸７は直線であり、フォーカシング機構１１およびズーミング機構１２は、直線的に各レンズ群Ｇ１２およびＧ１３、Ｇ１４およびＧ１５を動かす機構であってもよい。
　また、第１の屈折光学系ＲＳ１にフォーカシングおよびズーミングのためのレンズおよび機構を集中配置できるので、第２の屈折光学系ＲＳ２を構成するレンズ群Ｇ２１およびＧ２２は、ズーミングの際およびフォーカシングの際に位置が固定されたレンズにより構成されていてもよい。第２の屈折光学系ＲＳ２に屈曲光学系ＭＥ１および／またはＭＥ２を配置して、Ｕ字形またはＬ字形の配置を採用する際に、折曲がった光軸７に沿って配置されるレンズＬ２２～Ｌ３３を固定できるので、レンズの位置精度を向上しやすい。また、ライトバルブ５に繋がる第２の屈折光学系ＲＳ２を固定されたレンズにより構成できる。このため、プロジェクタ１のハウジング内において、照明システムなどの画像形成用のシステムと、光学系１０のフォーカシングまたはズーミング用の機構とが競合したり干渉したりすることを抑制できる。
　第１の屈折光学系ＲＳ１は、フォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３、およびズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５に加え、それらの拡大側３、すなわち、フォーカス群Ｇ１２の拡大側３に配置された第１の固定レンズ群（第１のレンズ群）Ｇ１１と、それらの縮小側２、すなわち、ズームレンズ群Ｇ１５の縮小側２に配置された第２の固定レンズ群（第６のレンズ群）Ｇ１６とを含んでもよい。固定レンズ群Ｇ１１およびＧ１６を拡大側３および縮小側２にそれぞれ配置することにより、インナーフォーカスタイプで、ズーミングレンズも内部に配置された、フォーカシングおよびズーミングの際に、第１の屈折光学系ＲＳ１の全長が固定された光学系１０を提供できる。第２の屈折光学系ＲＳ２は固定されたレンズにより構成されてもよく、フォーカシングおよびズーミングの際に、全長が固定された光学系１０を提供できる。
　第１の固定レンズ群Ｇ１１は、第１の屈折光学系ＲＳ１の最も拡大側３に配置されたレンズ群であってもよく、縮小側２に凹の負の屈折力のレンズを含んでもよい。第２の固定レンズ群Ｇ１６は、第１の屈折光学系ＲＳ１の最も縮小側２に配置されたレンズ群であり、正の屈折力のレンズを含んでもよい。広角な投影（撮像）に適した第１の屈折光学系ＲＳ１を提供できる。第１の屈折光学系ＲＳ１は、負のパワーのレンズ群が拡大側３に配置され、正のパワーのレンズ群が縮小側２に配置されるレトロフォーカスタイプであってもよい。拡大側３が広角または超広角ズームで、中間像ＩＭが結像される像側の縮小側２がテレセントリック性を有する第１の屈折光学系ＲＳ１を提供でき、リレーレンズ系である第２の屈折光学系ＲＳ２と組み合わせて、投影あるいは撮像向けのアプリケーションの要求または仕様に対して、設計しやすい光学系１０を提供できる。
　また、第１の屈折光学系ＳＲ１では、フォーカスレンズ群（合焦群）Ｇ１２およびＧ１３と、ズームレンズ群（変倍群）Ｇ１４およびＧ１５とが、隣接して配置され、特に、固定された他のレンズまたはレンズ群を挟まずに隣接して配置されていてもよい。この光学系１０において、第１の屈折光学系ＳＲ１の範囲内に、Ｕ字形またはＬ字形の配置を採用する際に、光軸７を折り曲げるためのスペース（間隔）を設けなくてもよい。このため、大口径となりやすい最も拡大側３のレンズ群Ｇ１１に続いて、収差補正用のみならず、フォーカシングおよびズーミング用のレンズ群を、それらの機能に必要な空気間隔のみを設けて配置することが可能となり、コンパクトで多機能な第１の屈折光学系ＳＲ１を提供できる。その中で、フォーカスレンズ群とズームレンズ群とを隣接配置することにより、レンズの移動機構も集中して配置することが可能となり、全体としてよりコンパクトな光学系１０を提供できる。
　第１の屈折光学系ＳＲ１に配置されたズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５は、絞りＳＴ１が配置された位置、すなわち、軸外光線の主光線と第１の屈折光学系ＳＲ１の光軸７とが交差する第１の位置（ＳＴ１）を挟んで配置された第１のズームレンズ群Ｇ１４および第２のズームレンズ群Ｇ１５を含んでもよい。また、フォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３は、絞りＳＴ１が配置された第１の位置（ＳＴ１）の拡大側３に配置された第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２および第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３を含んでもよい。
　フォーカスレンズ群（合焦レンズ群）Ｇ１２およびＧ１３を、最も拡大側３に配置された第１のレンズ群Ｇ１１により屈折される軸外光線の主光線が光軸７と交差する絞りＳＴ１の拡大側３に配置することで、フォーカシングのために移動するレンズを小型化し、第１のレンズ群Ｇ１１で発生する収差を適切に補正しながらピント調整および像面調整が可能となる。また、ズームレンズ群（変倍レンズ群）Ｇ１４およびＧ１５を、絞りＳＴ１の前後に配置することで、ズーミングのために移動するレンズを小型化し、軸外で発生する収差の変動を抑制しつつ、軸上で発生する収差を良好に補正しながら変倍を行ことができる。フォーカシングに対して移動量が比較的大きくなるズーミングを絞りＳＴ１の前後に配置することにより、移動のためのメカ機構１２の簡素化を図ることができる。さらに、２つのフォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３を前後に配置することによりピント調整および像面調整がより高い精度で可能となる。２つのズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５を絞りＳＴ１を挟んで配置することにより、一方をバリエータ、他方をコンペンセータとして動かし、変倍における像面および収差の補償および／または補正をより精度よく行うことができる。そして、これらすべての移動レンズを第１の屈折光学系ＲＳ１に配置することで、フォーカシングおよびズーミングに関するメカ機構１１および１２を簡素化できる。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、拡大側３から配置された両凹の負レンズＬ６と正の屈折力のレンズＬ７との拡大側の配列（レンズ配列、レンズ組み合わせ、サブレンズ群）Ａ１を含み、第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、正の屈折力のレンズ群であってもよい。第１のフォーカスレンズ群を負－正のパワーの組み合わせにすることで、軸外主光線高が高い位置で入射および出射する正レンズＬ７により第１のレンズ群Ｇ１１で発生する倍率色収差を補正しつつ、負レンズＬ６の拡大側凹面および正レンズＬ７にて第１のレンズ群Ｇ１１で発生する像面湾曲や歪曲収差を相殺できる。負レンズＬ６と正レンズＬ７とからなる拡大側の配列Ａ１は接合レンズ（バルサムレンズ）Ｂ１を形成してもよい。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の縮小側２の絞りＳＴ１に近い側に、第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３を配置することで、小型（小口径）の第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３によりピント変動を補正できる。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、拡大側３から配置された正の屈折力のレンズＬ９と両凹の負レンズＬ１０との、正－負のパワー配置からなる縮小側の配列（レンズ配列、レンズ組み合わせ、サブレンズ群）Ａ２を含んでもよい。第２のフォーカスレンズ群は、正の屈折力のレンズ群Ｇ１３であってもよい。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２に、正－負（縮小側２から負－正）の組み合わせＡ２を設けることで、軸外主光線高が高い位置で入射および出射する正レンズＬ９により第１のレンズ群Ｇ１１で発生する倍率色収差を補正しつつ、負レンズＬ１０の拡大側３に凹の面、および正レンズＬ９にて第１のレンズ群Ｇ１１で発生する像面湾曲や歪曲収差を相殺できる。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、上記の２つの配列Ａ１およびＡ２を含んでいてもよい。すなわち、第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、拡大側３から順に配置された、両凹の第１の負レンズＬ６と正の屈折力の第１の正レンズＬ７との拡大側の配列（接合レンズＢ１）Ａ１と、拡大側の配列Ａ１の縮小側２に配置された、拡大側３から順に配置された正の屈折力の第２の正レンズＬ９と両凹の第２の負レンズＬ１０との縮小側の配列Ａ２とを含み、第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、正の屈折力のレンズ群であってもよい。縮小側の配列Ａ２においては、両凹の負レンズＬ１０で光線を跳ね上げ、拡大側３の正レンズＬ９に対し軸外光線の主光線高が高い状態で入射させて第１のレンズ群Ｇ１１で発生する倍率色収差を効果的に補正できる。さらに、拡大側の配列Ａ１においては、正レンズＬ７が縮小側の凹面で、軸上光線の光線幅の収束を抑制して負レンズＬ６へ入射させることで、第１のレンズ群Ｇ１１で発生する球面収差やコマ収差等の軸上収差を適切に補正する。また、正レンズＬ７で光線を収束させながら、負レンズＬ６により主に軸外光線を光軸から離れる方向へ跳ね上げることで拡大側３の第１のレンズ群Ｇ１１における画角の確保を補助できる。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２が拡大側の配置と縮小側の配置とを備えることは、フォーカスレンジの確保のために有効である。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、第１の正レンズＬ７と第２の正レンズＬ９との間に配置された正の屈折力の第３の正レンズＬ８を含んでもよい。第３の正レンズＬ８は、正レンズＬ７およびＬ９と同様に軸外光線の主光線高が高く倍率色収差を補正しつつ、正レンズＬ９で略平行光または弱い収束光となった軸上光線を強く収束させながら軸上収差を補正し、軸外光線の光線角度を光軸側へ寝かせて拡大側のレンズ系の増大を抑制する。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の焦点距離ｆｆｇ１と、第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の焦点距離ｆｆｇ２とが以下の条件（１）を満たしてもよい。
０＜｜ｆｆｇ２／ｆｆｇ１｜＜０．２・・・（１）
第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の焦点距離ｆｆｇ１は正であっても負であってもよい。拡大側３に配置された略対称的なレンズ配置の第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２のパワーを第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３のパワーに対して十分に弱く設定することで、合焦の前後における光学系１０の焦点距離の過剰な変動を抑制しやすい。さらに、合焦の前後により変化する収差の内、拡大側３では軸外光線と軸上光線とが分離した光束に対して各光束の差により生じる収差を補正し、縮小側２では分離しない光束に対して光束毎に発生する収差を補正し、かつ、対称形の配置により像面の歪み等を補正しやすい。正レンズ（正のパワーのレンズ）Ｌ８を間に配置することにより、前後の正レンズ（正のパワーのレンズ）Ｌ７およびＬ９の曲率半径を緩めることができる。このため、第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の軸上収差を過剰に発生させずに済む。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４の焦点距離ｆｚｇ１と、第２のズームレンズ群Ｇ１５の焦点距離ｆｚｇ２とが以下の条件（２）を満たしてもよい。
１０＜｜ｆｚｇ２／ｆｚｇ１｜＜１０００・・・（２）
第２のズームレンズ群Ｇ１５のパワーを第１のズームレンズ群Ｇ１４のパワーに対して弱く設定することで、縮小側２から到達する光束の各光線の主光線に対する上下光線を収束させすぎることなく拡大側３へリレーできる。さらに、変倍の前後で発生する収差を補償および／または補正し、絞りＳＴ１の拡大側に隣接する第１のズームレンズ群Ｇ１４で軸上光線および軸外光線の広がった状態の主光線及び上下光線を収束させて倍率を変動できる。さらに、絞りＳＴ１を挟んで配置され、軸上光線及び軸外光線がレンズ面の近接する位置を通過するレンズ群Ｇ１４およびＧ１５を動かすことで変倍に応じて軸上で発生する収差を適切に補正する。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４と第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３とが他のレンズを挟まずに隣接して配置されていてもよい。レンズを移動する機械的構成１１および１２を拡大側の第１の屈折光学系ＲＳ１にまとめて配置できる。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２と第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３とが他のレンズを挟まずに隣接して配置されていてもよい。フォーカシング用の機械的構成１１を一か所にまとめて配置できる。第１のズームレンズ群Ｇ１４と第２のズームレンズ群Ｇ１５とが他のレンズを挟まずに隣接して配置されていてもよい。ズーミング用の機械的構成１２を一か所にまとめて配置できる。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４は、拡大側３から順に配置された、正の屈折力の第４の正レンズＬ１３と、拡大側に凹面を備えた負の屈折力のレンズＬ１４と、正の屈折力の第５の正レンズＬ１５とを含む縮小側の配列（レンズ配列、レンズ組み合わせ、サブレンズ群）Ａ３を備えていてもよい。正レンズＬ１５により第１のズームレンズ群Ｇ１４に対して縮小側２から入射する発散していた各光線を収束させ、特に軸外光線の下側光線（光線の進行方向と直交する断面における縁を構成する光線の内、最もレンズ光軸に近い光線と定義）をより強く収束させて主光線に対する上側光線までの距離と、下側光線までの距離との不均一を補正できる。さらに、負レンズＬ１４の縮小側２の凹面にて、各光線をいったん平行光に直してから正レンズＬ１５へ入射させて、負レンズＬ１４と正レンズＬ１５の間で軸上色収差を補正できる。
　第４の正レンズＬ１３の屈折率ｎｄ４と第５の正レンズＬ１５の屈折率ｎｄ５とが以下の条件（３）を満たしてもよい。
０．３０＜ｎｄ４－ｎｄ５＜０．５０・・・（３）
レンズＬ１５は絞りＳＴ１に隣接するレンズのため有効径が小さく、レンズ面の曲率をきつく（大きく）しても収差に対して与える影響が少なく、かつ、低屈折率の硝材を用いてレンズ系や厚みの増大を抑制できる。レンズＬ１５よりも拡大側に高屈折率のレンズＬ１３を配置することで、レンズ径やレンズ厚の増大を抑えながら異なる性質の正レンズＬ１３およびＬ１５を第１のズームレンズ群Ｇ１４の中に配置することが可能となり、軸上収差の補正を適切に行うことが可能となる。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４は、最も拡大側３に配置された、縮小側２が凹の負のメニスカスレンズＬ１２を含んでもよい。レンズＬ１２は非球面レンズであってもよく、軸上光線の光線幅が広いまま入射および出射するレンズ面を有するレンズに非球面を設けることで、軸上収差を精密に補正することができる。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４の焦点距離ｆｚｇ１と、当該光学系１０の広角端における焦点距離ｆｗとが以下の条件（４）を満たしてもよい。
４＜｜ｆｚｇ１／ｆｗ｜＜８・・・（４）
条件（４）の下限以下では第１のズームレンズ群Ｇ１４のパワーが強すぎて収差補正が難しくなる。条件（４）の上限以上では第１のズームレンズ群のパワーが弱すぎて移動量が増えてしまう。
　第２のズームレンズ群Ｇ１５は、拡大側３から順に配置された負の屈折力のレンズＬ１６と、両凸の正レンズＬ１７と、負の屈折力のレンズＢ２と、両凸の正レンズＬ２０とからなる、負－正－負－正のパワー配置の配列（レンズ配列、レンズ組み合わせ、サブレンズ群）Ａ４を含んでもよい。レンズＢ２は、負レンズＬ１８と正レンズＬ１９との接合レンズであってもよい。縮小側２の正レンズＬ２０は、縮小側２の凸面により第１のレンズ群Ｇ１１で発生する像面湾曲や歪曲収差を補正しつつ軸外光線を光軸側に折り曲げて光線高を下げて拡大側３のレンズ系の増大を抑える。正レンズＬ２０により収束気味となった軸上光線及び軸外光線を負レンズＢ２（レンズＬ１８）により再度発散させて軸上収差の補正能力を確保しつつ、軸外光線の特に上側光線の光線角度を調整してバランスをとる。正レンズＬ１７は負レンズＬ１８からの出射光を、軸上光線の光線幅もある程度あり、かつ、軸外光線の光線高もある程度あるレンズ面である縮小側２のレンズ面を凸面の非球面にすることで、軸外収差及び軸上収差の両方を適切に収差補正する。拡大側３の負レンズＬ１６は出射光を発散させて軸上光線の光線幅を広げて、拡大側３のレンズ群へと光線を受け渡し、拡大側３のレンズ群での収差補正能力を確保する。
　最も拡大側３に配置された第１のレンズ群（第１の固定レンズ群）Ｇ１１は、縮小側２に凹の負のメニスカス形状の複数の非球面レンズＬ２、Ｌ４およびＬ５を含み、複数の非球面レンズＬ２、Ｌ４およびＬ５の少なくとも１つの非球面レンズの屈折力ｎｄａが以下の条件（５）を満たしてもよい。
１．７０＜ｎｄａ・・・（５）
口径が大きくなる第１のレンズ群Ｇ１１に含まれるこれらの非球面レンズＬ２、Ｌ４およびＬ５をガラスモールドで提供することができる。
　第２の屈折光学系ＲＳ２の歪曲量ｄｓ２（％）が以下の条件（６）を満たしてもよい。
０＜｜ｄｓ２｜＜０．５・・・（６）
リレー系である第２の屈折光学系ＲＳ２に発生する歪曲収差が小さく、第１の屈折光学系ＲＳ１と第２の屈折光学系ＲＳ２とでそれぞれ単独で補正を行うことで、短焦点の投射系で問題となる歪曲収差を良好に補正しやすい。さらに、それぞれの光学系で独立して補正できていることで、第１の屈折光学系ＲＳ１と第２の屈折光学系ＲＳ２との間の公差感度を低減することが可能となり、組み立てが容易になる。
　光学系１０が投射光学系として用いられた例についてさらに説明する。図１に示す光学系（投射光学系）１０は、複数のレンズを含む第１の屈折光学系ＲＳ１と、複数のレンズを含む第２の屈折光学系ＲＳ２とを含む。光学系１０は、縮小側２から入射した光により光学系１０の内部に結像される中間像ＩＭを、拡大側３の広角な第１の屈折光学系ＲＳ１により拡大側３に拡大投影する。
　第１の屈折光学系ＲＳ１は、全体が正の屈折力（パワー）で、６群、全２１枚のレンズからなり、拡大側３から順に配置された、負のパワーで位置が固定された第１のレンズ群Ｇ１１と、弱い負のパワーでフォーカシングの際に移動する第２のレンズ群（第１のフォーカスレンズ群）Ｇ１２と、正のパワーでフォーカシングの際に移動する第３のレンズ群（第２のフォーカスレンズ群）Ｇ１３と、正のパワーでズーミングの際に移動する第４のレンズ群（第１のズームレンズ群）Ｇ１４と、第５のレンズ群Ｇ１５とともに移動する絞りＳＴ１と、正のパワーでズーミングの際に移動する第５のレンズ群（第２のズームレンズ群）Ｇ１５と、正のパワーで位置が固定された第６のレンズ群Ｇ１６とを含む。すなわち、第１の屈折光学系ＲＳ１は、拡大側３から順に、負－負－正－正－（絞り）－正－正のパワーの複数のレンズ群を含み、本例ではこれらのレンズ群Ｇ１１～Ｇ１６からなる構成を含む。
　最も拡大側３の第１のレンズ群Ｇ１１は５枚構成の広角レンズ群であり、拡大側３に凸で縮小側２に凹でパワーが負の４枚のメニスカスレンズＬ１～３およびＬ５と、拡大側３に凸（縮小側２に凹）でパワーが正のメニスカスレンズＬ４とにより構成されている。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１１は、拡大側３から順番に配置された、負－負－負－正－負のパワー配置を含む。これらのメニスカスレンズＬ１～５のうち、レンズＬ２、Ｌ４およびＬ５の両面が非球面である。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、近距離から遠距離にフォーカスする際に縮小側２に移動する５枚構成のフォーカシング用のレンズ群であり、拡大側３から順に配置された、両凹の負レンズＬ６、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ７、両凸の正レンズＬ８、両凸の正レンズＬ９、および両凹の負レンズＬ１０を含む。負レンズＬ６および正レンズＬ７は負の接合レンズＢ１を構成している。すなわち、第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、拡大側３から順に配置された負－正－正－正－負または負－正－正－負のパワー配置を含む。
　第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、近距離から遠距離にフォーカスする際に縮小側２に移動する正のパワーのレンズの１枚構成のフォーカシング用のレンズ群であり、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ１１を含む。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４は、広角端から望遠端にズームする際に拡大側３へ移動する４枚構成のズーミング（変倍）用のレンズ群であり、拡大側３から順に配置された、拡大側３に凸（縮小側２に凹）の負のメニスカスレンズＬ１２と、両凸の正レンズＬ１３と、両凹の負レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５とを含む。すなわち、第１のズームレンズ群Ｇ１４は、拡大側３から順に配置された負－正－負－正のパワー配置を含む。
　第２のズームレンズ群Ｇ１５は、第１のズームレンズ群Ｇ１４に対して、絞りＳＴ１を挟んで縮小側２に配置され、広角端から望遠端にズームする際に、拡大側３の絞りＳＴ１とともに拡大側３へ移動する５枚構成のズーミング（変倍）用のレンズ群である。第２のズームレンズ群Ｇ１５は、拡大側３から順に配置された、両凹の負レンズＬ１６と、両凸の正レンズＬ１７と、両凹の負レンズＬ１８と、拡大側３に凸（縮小側２に凹）の正のメニスカスレンズＬ１９と、両凸の正レンズＬ２０とを含む。負レンズＬ１８と正レンズＬ１９とは負の接合レンズＢ２を構成している。すなわち、第２のズームレンズ群Ｇ１５は、拡大側３から順に配置された負－正－負－正－正または負－正－負－正のパワー配置を含む。
　最も縮小側２に配置され中間像ＩＭに隣接する第６のレンズ群Ｇ１６は、固定された正のパワーのレンズの１枚構成のレンズ群であり、両凸の正レンズＬ２１を含む。第６のレンズ群Ｇ１６は縮小側２が他のレンズを挟まずに中間像ＩＭに面しているが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ１またはプリズムなどの他の屈曲光学素子が中間像ＩＭとの間に配置されていてもよい。
　リレーレンズ群である第２の屈折光学系ＲＳ２は、全体が正のパワーで、全１２枚のレンズから構成され、第１の屈折光学系ＲＳ１の縮小側２に第１の間隔ＢＳ１を設けて配置されている。第２の屈折光学系ＲＳ２は、拡大側３から順番に配置された正のパワーの第１のリレーレンズ群Ｇ２１と、正のパワーの第２のリレーレンズ群Ｇ２２とを含む。最も拡大側３に配置された、第１のリレーレンズ群Ｇ２１は、位置が固定された正のパワーのレンズの１枚構成のレンズ群であり、両凸の正レンズＬ２２を含む。第１のリレーレンズ群Ｇ２１は拡大側３が他のレンズを挟まずに中間像ＩＭに面しているが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ１またはプリズムなどの他の屈曲光学素子が中間像ＩＭとの間に配置されていてもよい。
　第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、第１のリレーレンズ群Ｇ２１の縮小側２に第２の間隔ＢＳ２を設けて配置されており、位置が固定された１１枚構成のレンズ群である。第１のリレーレンズ群Ｇ２１および第２のリレーレンズ群Ｇ２２は他のレンズを挟まずに隣接して（面して）いるが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ２またはプリズムなどの他の屈曲光学素子がそれらの間に配置されていてもよい。
　第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、拡大側３から順に配置された、両凸の正レンズＬ２３と、両凸の正レンズＬ２４と、両凹の負レンズＬ２５と、絞りＳＴ２と、両凹の負レンズＬ２６と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ２７と、両凸の正レンズＬ２８と、両凹の負レンズＬ２９と、両凹の負レンズＬ３０と、両凸の正レンズＬ３１と、両凸の正レンズＬ３２と、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ３３とを含む。正レンズＬ２４および負レンズＬ２５は負の接合レンズＢ３を構成し、負レンズＬ３０および正レンズＬ３１は負の接合レンズＢ４を構成している。すなわち、第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、拡大側３から、正－正－負－（絞り）－負－正－正－負－負－正－正－正または正－負－（絞り）－負－正－正－負－負－正－正のパワー配置を含む。第２のリレーレンズ群Ｇ２２の縮小側２はプリズムおよびカバーガラスを介してライトバルブ５の像面５ａに面している。
　図３～図６に、光学系１０の各エレメントのデータを示している。図３において、Ｓはレンズの場合の面番号、Ｒは拡大側３から順に並んだ各エレメント（レンズの場合は各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、Ｄは拡大側３から順に並んだ各エレメントの面の間の距離（間隔、ｍｍ）、ｒは各エレメントの有効半径（ｍｍ）、屈折率ｎｄ（ｄ線）、アッベ数νｄ（ｄ線）とを示している。図４は、各エレメントの面の中の、非球面の面番号と、非球面データを示している。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図３に示した係数Ｒと図４に示した係数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、およびＡ１０を用いて次式で表わされる。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。以下の各実施例においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒ）２Ｙ２｝１／２］
　　　＋Ａ４Ｙ４＋Ａ６Ｙ６＋Ａ８Ｙ８＋Ａ１０Ｙ１０
　図５は、ズーミングの際に移動する第１のズームレンズ群Ｇ１４および第２のズームレンズ群Ｇ１５の移動量を、焦点距離が近距離の際の、広角端（ワイド）、望遠端（テレ）および中間（標準）の各位置における各レンズ群の前後の間隔Ｄ２１、Ｄ２９およびＤ３９により示している。
　図６は、フォーカシングの際に移動する第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２および第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の動きを、第１のレンズ群Ｇ１１の拡大側３の端（面Ｓ１）からスクリーン（不図示）までの焦点距離が近距離（７５０．０ｍｍ）、中距離（１２００．０ｍｍ）および遠距離（３０００．０ｍｍ）の各位置における各レンズ群の前後の間隔Ｄ１０、Ｄ１９およびＤ２１により示している。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２および第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、ズーミングの際は移動せず、ズーミングの際に移動するズームレンズ群Ｇ１４との間隔Ｄ２１がワイド、標準、テレにより変化している。
　図７（ａ）～（ｃ）に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図８、図９および図１０に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）の各像高における横収差図を示している。なお、これらの図には、波長６２０ｎｍ（短破線）と、波長５５０ｎｍ（実線）と、波長４６０ｎｍ（長破線）とを示している。図１１に、第２の光学系ＲＳ２の非点収差および歪曲収差を示している。また、非点収差は、タンジェンシャル光線Ｔとサジタル光線Ｓとを示している。以下の各実施例においても同様である。
　光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。
倍率（広角端、近距離における倍率）：0.0085
Ｆ値：2.4
最大画角（半画角）：61.4°
変倍比：1.07
全系の合成焦点距離(広角端、ｆｗ:望遠端、ｆｔ(ｍｍ)):(－6.68：－7.15)
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離(広角端:望遠端(ｍｍ)):(8.59:9.19)
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離(ｍｍ)：－1019.68
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離(ｍｍ)：－11.29
第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の合成焦点距離(ｆｆｇ１、ｍｍ):－714.83
第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の合成焦点距離(ｆｆｇ２、ｍｍ)：104.75
第１のズームレンズ群Ｇ１４の合成焦点距離(ｆｚｇ１、ｍｍ)：39.64
第２のズームレンズ群Ｇ１５の合成焦点距離(ｆｚｇ２、ｍｍ)：632.80
第６のレンズ群Ｇ１６の合成焦点距離(ｍｍ)：76.65
第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の移動距離(近距離から遠距離まで、ｍｍ):
3.576
第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の移動距離(ｍｍ)：1.497
第１のズームレンズ群Ｇ１４の移動距離(ワイドからテレまで、ｍｍ)：
－3.483
第２のズームレンズ群Ｇ１５の移動距離(ｍｍ)：2.665
第１の間隔ＢＳ１の距離(ＢＳＬ１(Ｄ４１＋Ｄ４２)、ｍｍ)：72.0
第２の間隔ＢＳ２の距離(ＢＳＬ２(Ｄ４４＋Ｄ４５)、ｍｍ)：72.0
条件（０－１）(ＢＳＬ1／(ＢＳＳｒ11(ｒ41)＋ＢＳＳｒ12(ｒ43))：1.80
条件（０－２）(ＢＳＬ2／(ＢＳＳｒ21(ｒ44)＋ＢＳＳｒ22(ｒ46))：2.17
条件（１）（｜ｆｆｇ２／ｆｆｇ１｜）：0.147
条件（２）（｜ｆｚｇ２／ｆｚｇ１｜）：15.96
条件（３）（ｎｄ４－ｎｄ５：(ｎｄ(Ｌ１３)－ｎｄ(Ｌ１５)))：0.345
条件（４）（｜ｆｚｇ１／ｆｗ｜）：5.93
条件（５）（ｎｄａ）：1.74－1.80
条件（６）（｜ｄｓ２｜、％）：0.1
　この光学系１０においては、上述した条件（０）～（６）のすべてを満たし、中間像ＩＭよりも拡大側３の第１の屈折光学系ＲＳ１に配置されたレンズ群により、ズーミングおよびフォーカシングを行うことができる。さらに、光軸７を折り曲げることができる間隔ＢＳ１およびＢＳ２が縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２内、または、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２の間に設けられている。したがって、第１の屈折光学系ＲＳ１のレンズ配置に影響を及ぼさずに、光学系１０をＵ字形（コ字形）またはＬ字形に曲げてコンパクトに配置することが可能であり、ズーミングおよびフォーカシングを、拡大側３の第１の屈折光学系ＲＳ１に集中して配置できる。このため、レンズの移動機構１１および１２も集中して配置でき、コンパクトに構成できる。さらに、この光学系１０は、各条件を満たし、配列Ａ１～Ａ４を始めとする上述した各構成を備えている。このため、光学系１０は、収差図にも示すように、ズーミングおよびフォーカシングの際の収差補正も良好であり、投射光学系としては、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を投影できる投射光学系１０、および投射光学系１０を備えたプロジェクタ１を提供できる。
　図１２に、プロジェクタの他の例を示している。このプロジェクタ１も、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーンまたは壁面へ投射する光学系１０を含む。この光学系１０は撮像装置２１用の光学系であってもよいことは上記の実施例と同様である。以下においても、投射用の光学系１０を例に説明する。この光学系１０は全３１枚のレンズで構成され、拡大側３に配置された複数のレンズを含む第１の屈折光学系ＲＳ１と、縮小側２に配置された複数のレンズを含む第２の屈折光学系ＲＳ２とを含み、第２の屈折光学系ＲＳ２により結像された中間像ＩＭを、広角な第１の屈折光学系ＲＳ１によりスクリーン等に対して拡大投影する。
　第１の屈折光学系ＲＳ１は、全体が正の屈折力（パワー）で、６群、全２０枚のレンズからなり、拡大側３から順に配置された、負のパワーで位置が固定された第１のレンズ群Ｇ１１と、弱い正のパワーでフォーカシングの際に移動する第２のレンズ群（第１のフォーカスレンズ群）Ｇ１２と、正のパワーでフォーカシングの際に移動する第３のレンズ群（第２のフォーカスレンズ群）Ｇ１３と、正のパワーでズーミングの際に移動する第４のレンズ群（第１のズームレンズ群）Ｇ１４と、第５のレンズ群Ｇ１５とともに移動する絞りＳＴ１と、正のパワーでズーミングの際に移動する第５のレンズ群（第２のズームレンズ群）Ｇ１５と、正のパワーで位置が固定された第６のレンズ群Ｇ１６とを含む。すなわち、この第１の屈折光学系ＲＳ１は、拡大側３から順に、負－正－正－正－（絞り）－正－正のパワーの複数のレンズ群を含む。
　最も拡大側３の第１のレンズ群Ｇ１１は４枚構成の広角レンズ群であり、拡大側３に凸で縮小側２に凹でパワーが負の３枚のメニスカスレンズＬ１、Ｌ２およびＬ４と、拡大側３に凸で縮小側２に凹でパワーが正のメニスカスレンズＬ３とにより構成されている。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１１は、拡大側３から順番に配置された、負－負－正－負のパワー配置を含む。これらのメニスカスレンズＬ１～４のうち、レンズＬ１、Ｌ３およびＬ４の両面が非球面である。
　第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、近距離から遠距離にフォーカスする際に縮小側２に移動する５枚構成のフォーカシング用のレンズ群であり、拡大側３から順に配置された、両凹の負レンズＬ５、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ６、両凸の正レンズＬ７、両凸の正レンズＬ８、および両凹の負レンズＬ９を含む。負レンズＬ５および正レンズＬ６は接合レンズＢ１を構成している。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、上述した例と共通のパワー配置を含む。第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２は、レンズＬ５およびＬ６からなる拡大側の配列Ａ１と、レンズＬ８およびレンズＬ９からなる縮小側の配列Ａ２とを含み、さらに、これらの間に配置された第３の正レンズＬ７を含む。
　第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、近距離から遠距離にフォーカスする際に縮小側２に移動する正のパワーのレンズの１枚構成のフォーカシング用のレンズ群であり、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ１０を含む。この第１の屈折光学系ＲＳ１は、２つのフォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３を含み、上述した実施例と同様の構成をすべて含む。したがって、これらフォーカスレンズ群Ｇ１２およびＧ１３はコンパクトな機構１１により集中して制御でき、さらに、ピント調整および像面調整を良好に行うことができる。
　第１のズームレンズ群Ｇ１４は、広角端から望遠端にズームする際に拡大側３へ移動する４枚構成のズーミング（変倍）用のレンズ群であり、拡大側３から順に配置された、拡大側３に凸（縮小側２に凹）の負のメニスカスレンズＬ１１と、両凸の正レンズＬ１２と、両凹の負レンズＬ１３と、両凸の正レンズＬ１４とを含み、レンズＬ１２、Ｌ１３およびＬ１４により縮小側の配列Ａ３が構成されている。さらに、最も拡大側３に縮小側２が凹の負のメニスカスレンズＬ１１を備えており、上述した実施例の第１のズームレンズ群Ｇ１４と構成は共通する。
　第２のズームレンズ群Ｇ１５は、絞りＳＴ１を挟んで縮小側２に配置され、広角端から望遠端にズームする際に、拡大側３の絞りＳＴ１とともに拡大側３へ移動する５枚構成のズーミング（変倍）用のレンズ群であり、拡大側３から順に配置された、両凹の負レンズＬ１５と、両凸の正レンズＬ１６と、両凹の負レンズＬ１７と、拡大側３に凸（縮小側２に凹）の正のメニスカスレンズＬ１８と、両凸の正レンズＬ１９とを含む。負レンズＬ１８と正レンズＬ１９とは接合レンズＢ２を構成している。この第２のズームレンズ群Ｇ１５も、拡大側３から順に配置された負の屈折力のレンズＬ１５と、両凸の正レンズＬ１６と、負の屈折力のレンズＢ２と、両凸の正レンズＬ１９とからなる配列Ａ４を含む。
　したがって、本例の第１の屈折光学系ＲＳ１も、絞りＳＴ１を挟んで配置された２つのズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５を含み、それぞれのズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５は、上記の実施例と構成は共通する。このため、本例の第１の屈折光学系ＲＳ１においても、コンパクトな構成のズームレンズ群Ｇ１４およびＧ１５を絞りＳＴ１の周りに集中して配置でき、移動する機構１２を含めてコンパクトに設計できる。さらに、変倍の際の収差補正も良好に行うことができる。
　最も縮小側２に配置され中間像ＩＭに隣接する第６のレンズ群Ｇ１６は、固定された正のパワーのレンズの１枚構成のレンズ群であり、両凸の正レンズＬ２０を含む。図１２においては、第６のレンズ群Ｇ１６は縮小側２が他のレンズを挟まずに中間像ＩＭに面しているが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ１またはプリズムなどの他の屈曲光学素子が中間像ＩＭとの間に配置されていてもよいことは上記の実施例と同様である。
　リレーレンズ群である第２の屈折光学系ＲＳ２は、全体が正のパワーで全１１枚のレンズから構成され、第１の屈折光学系ＲＳ１の縮小側２に第１の間隔ＢＳ１を設けて配置されており、拡大側３から順番に配置された正のパワーの第１のリレーレンズ群Ｇ２１と、正のパワーの第２のリレーレンズ群Ｇ２２とを含む。最も拡大側３に配置された、第１のリレーレンズ群Ｇ２１は、位置が固定された１枚構成のレンズ群であり、両凸の正レンズＬ２１を含む。
　図１２においては、第１のリレーレンズ群Ｇ２１は拡大側３が他のレンズを挟まずに中間像ＩＭに面しているが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ１またはプリズムなどの他の屈曲光学素子が中間像ＩＭとの間に配置されていてもよいことは上記の実施例と同様である。また、第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、第１のリレーレンズ群Ｇ２１の縮小側２に第２の間隔ＢＳ２を設けて配置されており、位置が固定された１０枚構成のレンズ群である。この第１のリレーレンズ群Ｇ２１および第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、図１２においては、他のレンズを挟まずに隣接して（面して）いるが、光軸７を折り曲げる配置の場合は、ミラーＭＥ２またはプリズムなどの他の屈曲光学素子がそれらの間に配置されていてもよいことは上記の実施例と同様である。
　第２のリレーレンズ群Ｇ２２は、拡大側３から順に配置された、両凸の正レンズＬ２２と、両凸の正レンズＬ２３と、両凹の負レンズＬ２４と、絞りＳＴ２と、拡大側３に凹の負のメニスカスレンズＬ２５と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ２６と、両凸の正レンズＬ２７と、両凹の負レンズＬ２８と、両凹の負レンズＬ２９と、両凸の正レンズＬ３０と、両凸の正レンズＬ３１とを含む。正レンズＬ２３および負レンズＬ２４は接合レンズＢ３を構成し、負レンズＬ２９および正レンズＬ３０は接合レンズＢ４を構成している。第２のリレーレンズ群Ｇ２２の基本的な構成は上述した第２のリレーレンズ群の構成と共通する。第２のリレーレンズ群Ｇ２２の縮小側２はプリズムおよびカバーガラスを介してライトバルブ５の像面５ａに面している。
　図１３に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示し、図１４に非球面のデータを示し、図１５にズーミングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示し、図１６に、フォーカシングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示している。本例においても、第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２および第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３は、ズーミングの際は移動せず、ズーミングの際に移動するズームレンズ群Ｇ１４との間隔Ｄ１９のみがワイド、標準、テレにより変化している。
　図１７（ａ）～（ｃ）に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における各収差を示している。図１８、図１９および図２０に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）の各像高における横収差図を示している。図２１に、第２の光学系ＲＳ２の非点収差および歪曲収差を示している。
　光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。
倍率（広角端、近距離における倍率）：0.0086
Ｆ値：2.4
最大画角（半画角）：61.6°
変倍比：1.07
全系の合成焦点距離(広角端、ｆｗ:望遠端、ｆｔ(ｍｍ)):(－6.71：－7.18)
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離(広角端：望遠端(ｍｍ))：
（8.53：9.12）
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離(ｍｍ)：－1953.16
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離(ｍｍ)：－10.13
第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の合成焦点距離(ｆｆｇ１、ｍｍ):
423877.36
第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の合成焦点距離(ｆｆｇ２、ｍｍ)：96.15
第１のズームレンズ群Ｇ１４の合成焦点距離(ｆｚｇ１、ｍｍ)：36.96
第２のズームレンズ群Ｇ１５の合成焦点距離(ｆｚｇ２、ｍｍ)：1557.50
第６のレンズ群Ｇ１６の合成焦点距離(ｍｍ)：75.56
第１のフォーカスレンズ群Ｇ１２の移動距離(近距離から遠距離まで、ｍｍ):
2.270
第２のフォーカスレンズ群Ｇ１３の移動距離(ｍｍ)：0.756
第１のズームレンズ群Ｇ１４の移動距離(ワイドからテレまで、ｍｍ):
－3.440
第２のズームレンズ群Ｇ１５の移動距離(ｍｍ)：2.856
第１の間隔ＢＳ１の距離(ＢＳＬ１(Ｄ３９＋Ｄ４０)、ｍｍ)：72.0
第２の間隔ＢＳ２の距離(ＢＳＬ２(Ｄ４２＋Ｄ４３)、ｍｍ)：72.0
条件（０－１）（ＢＳＬ1／(ＢＳＳｒ11(ｒ39)＋ＢＳＳｒ12(ｒ41))：1.81
条件（０－２）（ＢＳＬ2／(ＢＳＳｒ21(ｒ42)＋ＢＳＳｒ22(ｒ44))：2.17
条件（１）（｜ｆｆｇ２／ｆｆｇ１｜）：0.0002
条件（２）（｜ｆｚｇ２／ｆｚｇ１｜）：42.14
条件（３）（ｎｄ４－ｎｄ５：(ｎｄ(Ｌ１２)－ｎｄ(Ｌ１４)))：0.363
条件（４）（｜ｆｚｇ１／ｆｗ｜）：5.51
条件（５）（ｎｄａ）：1.74－1.80
条件（６）（｜ｄｓ２｜、％）：0.05
　この光学系１０においても、上述した条件（０）～（６）のすべてを満たし、中間像ＩＭよりも拡大側３の第１の屈折光学系ＲＳ１に配置されたレンズ群により、ズーミングおよびフォーカシングを行うことができる。さらに、光軸７を折り曲げることができる間隔ＢＳ１およびＢＳ２が縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２の内部、または、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２の間に設けられている。したがって、第１の屈折光学系ＲＳ１のレンズ配置に影響を及ぼさずに、光学系１０をＵ字形（コ字形）またはＬ字形に曲げてコンパクトに配置することが可能であり、ズーミングおよびフォーカシングを、拡大側３の第１の屈折光学系ＲＳ１に集中して配置できる。このため、レンズの移動機構１１および１２も集中して配置でき、コンパクトに構成できる。
　この光学系１０も上述した各条件を満たし、さらに、配列Ａ１～Ａ４を始めとする上記にて説明した各構成を備えている。このため、光学系１０は、収差図にも示すように、ズーミングおよびフォーカシングの際の収差補正も良好であり、投射光学系としては、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を投影できる投射光学系１０、および投射光学系１０を備えたプロジェクタ１を提供できる。また、光学系１０は、撮像光学系としても、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を撮像でき、撮像装置２１を提供できる。
　なお、上記においては、本発明の特定の実施形態を説明したが、様々な他の実施形態および変形例は本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者が想到し得ることであり、そのような他の実施形態および変形は以下の請求の範囲の対象となり、本発明は以下の請求の範囲により規定されるものである。

Claims (30)

  1. 　中間像を挟んで拡大側に配置された第１の屈折光学系と、縮小側に配置された第２の屈折光学系とを有し、
    　前記第２の屈折光学系は、拡大側に隣接するレンズ群に対し光軸を屈曲可能な第１の間隔を設け、縮小側に隣接するレンズ群に対し前記光軸を屈曲可能な第２の間隔を設けて配置された第１のリレーレンズ群を含む、光学系。
  2. 　請求項１において、
    　前記第２の屈折光学系は、前記第１の屈折光学系に対し、前記第１の間隔を設けて配置されている、光学系。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記第２の屈折光学系は、前記第１のリレーレンズ群に対して前記第２の間隔を設けて配置された第２のリレーレンズ群を含む、光学系。
  4. 　請求項１ないし３のいずれかにおいて、
    　前記第１の間隔および前記第２の間隔の少なくともいずれかに配置された、前記光軸の向きを変える屈曲光学素子を含む、光学系。
  5. 　請求項１ないし４のいずれかにおいて、
    　前記第１の間隔の光軸に沿った距離ＢＳＬ１と、前記第1の間隔の両側に配置されたレンズの向かい合う面ＢＳＳ１１およびＢＳＳ１２の有効半径ＢＳＳｒ１１およびＢＳＳｒ１２が以下の条件を満たす、光学系。
    １．５＜ＢＳＬ１／（ＢＳＳｒ１１＋ＢＳＳｒ１２）＜１０
  6. 　請求項１ないし５のいずれかにおいて、
    　前記第２の間隔の光軸に沿った距離ＢＳＬ２と、前記第２の間隔の両側に配置されたレンズの向かい合う面ＢＳＳ２１およびＢＳＳ２２の有効半径ＢＳＳｒ２１およびＢＳＳｒ２２が以下の条件を満たす、光学系。
    １．５＜ＢＳＬ２／（ＢＳＳｒ２１＋ＢＳＳｒ２２）＜１０
  7. 　請求項１ないし６のいずれかにおいて、
    　前記第２の屈折光学系は、ズーミングの際およびフォーカシングの際に位置が固定されたレンズにより構成されている、光学系。
  8. 　請求項１ないし７のいずれかにおいて、
    　前記第１の屈折光学系は、ズーミングの際に移動するズームレンズ群と、
    　フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズ群とを含む、光学系。
  9. 　請求項８において、
    　前記第１の屈折光学系は、前記ズームレンズ群および前記フォーカスレンズ群の拡大側に配置された第１の固定レンズ群と、
    　前記ズームレンズ群および前記フォーカスレンズ群の縮小側に配置された第２の固定レンズ群とを含む、光学系。
  10. 　請求項９において、
    　前記第１の固定レンズ群は、前記第１の屈折光学系の最も拡大側に配置されたレンズ群であり、縮小側に凹の負の屈折力のレンズを含み、
    　前記第２の固定レンズ群は、前記第１の屈折光学系の最も縮小側に配置されたレンズ群であり、正の屈折力のレンズを含む、光学系。
  11. 　請求項８ないし１０のいずれかにおいて、
    　前記ズームレンズ群および前記フォーカスレンズ群は固定されたレンズを挟まずに隣接して配置されている、光学系。
  12. 　請求項８ないし１１のいずれかにおいて、
    　前記ズームレンズ群は、軸外光線の主光線と前記第１の屈折光学系の前記光軸とが交差する第１の位置を挟んで配置された第１のズームレンズ群および第２のズームレンズ群を含み、
    　前記フォーカスレンズ群は、前記第１の位置の拡大側に配置された第１のフォーカスレンズ群および第２のフォーカスレンズ群を含む、光学系。
  13. 　請求項１２において、
    　前記第１のフォーカスレンズ群は、拡大側から配置された両凹の負レンズと正の屈折力のレンズとの拡大側の配列を含み、
    　前記第２のフォーカスレンズ群は、正の屈折力のレンズ群である、光学系。
  14. 　請求項１２において、
    　前記第１のフォーカスレンズ群は、拡大側から配置された正の屈折力のレンズと両凹の負レンズとの縮小側の配列を含み、
    　前記第２のフォーカスレンズ群は、正の屈折力のレンズ群である、光学系。
  15. 　請求項１２において、
    　前記第１のフォーカスレンズ群は、拡大側から配置された両凹の第１の負レンズと正の屈折力の第１の正レンズとの拡大側の配列と、
    　前記拡大側の配列の縮小側に配置された、拡大側から配置された正の屈折力の第２の正レンズと両凹の第２の負レンズとの縮小側の配列とを含み、
    　前記第２のフォーカスレンズ群は、正の屈折力のレンズ群である、光学系。
  16. 　請求項１５において、
    　前記第１のフォーカスレンズ群は、前記第１の正レンズと前記第２の正レンズとの間に配置された正の屈折力の第３の正レンズを含む、光学系。
  17. 　請求項１２ないし１６のいずれかにおいて、
    　前記第１のフォーカスレンズ群の焦点距離ｆｆｇ１と、前記第２のフォーカスレンズ群の焦点距離ｆｆｇ２とが以下の条件を満たす、光学系。
    　０＜｜ｆｆｇ２／ｆｆｇ１｜＜０．２
  18. 　請求項１２ないし１７のいずれかにおいて、
    　前記第１のズームレンズ群の焦点距離ｆｚｇ１と、前記第２のズームレンズの焦点距離ｆｚｇ２とが以下の条件を満たす、光学系。
    　１０＜｜ｆｚｇ２／ｆｚｇ１｜＜１０００
  19. 　請求項１２ないし１８のいずれかにおいて、
    　前記第１のズームレンズ群と前記第２のフォーカスレンズ群とが他のレンズを挟まずに隣接している、光学系。
  20. 　請求項１２ないし１９のいずれかにおいて、
    　前記第１のフォーカスレンズ群と前記第２のフォーカスレンズ群とが他のレンズを挟まずに隣接している、光学系。
  21. 　請求項１２ないし２０のいずれかにおいて、
    　前記第１のズームレンズ群と前記第２のズームレンズ群とが他のレンズを挟まずに隣接している、光学系。
  22. 　請求項１２ないし２１のいずれかにおいて、
    　前記第１のズームレンズ群は、拡大側から順に配置された正の屈折力の第４の正レンズと、拡大側に凹面を備えた負の屈折力のレンズと、正の屈折力の第５の正レンズとを含む縮小側の配列を備えている、光学系。
  23. 　請求項２２において、
    　前記第４の正レンズの屈折率ｎｄ４と前記第５の正レンズの屈折率ｎｄ５とが以下の条件を満たす、光学系。
    　０．３０＜ｎｄ４－ｎｄ５＜０．５０
  24. 　請求項２２または２３において、
    　前記第１のズームレンズ群は、最も拡大側に配置された縮小側が凹の負のメニスカスレンズを含む、光学系。
  25. 　請求項１２ないし２４のいずれかにおいて、
    　前記第１のズームレンズ群の焦点距離ｆｚｇ１と、当該光学系の広角端における焦点距離ｆｗとが以下の条件を満たす、光学系。
    　４＜｜ｆｚｇ１／ｆｗ｜＜８
  26. 　請求項１２ないし２５のいずれかにおいて、
    　前記第２のズームレンズ群は、拡大側から順に配置された負の屈折力のレンズと、両凸の正レンズと、負の屈折力のレンズと、両凸の正レンズとを含む、光学系。
  27. 　請求項９または１０において、
    　前記第１の固定レンズ群は、縮小側に凹の負のメニスカス形状の複数の非球面レンズを含み、前記複数の非球面レンズの少なくとも１つの非球面レンズの屈折力ｎｄａが以下の条件を満たす、光学系。
    　１．７０＜ｎｄａ
  28. 　請求項１ないし２７のいずれかにおいて、
    　前記第２の屈折光学系の歪曲量ｄｓ２が以下の条件を満たす、光学系。
    　０＜｜ｄｓ２｜＜０．５
  29. 　請求項１ないし２８のいずれかに記載の光学系と、
    　前記光学系の縮小側に配置された光変調器とを有する、プロジェクタ。
  30. 　請求項１ないし２９のいずれかに記載の光学系と、
    　前記光学系の縮小側に配置された撮像素子とを有する、撮像装置。
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