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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-30
(45)【発行日】2025-02-07
(54)【発明の名称】中間像が内部に形成される光学系
(51)【国際特許分類】
G02B 13/16 20060101AFI20250131BHJP
G02B 15/20 20060101ALI20250131BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20250131BHJP
【ＦＩ】
G02B13/16
G02B15/20
G02B13/18
【請求項の数】
26
(21)【出願番号】P 2022531847
(86)(22)【出願日】2021-06-16
(86)【国際出願番号】 JP2021022770
(87)【国際公開番号】W WO2021256477
(87)【国際公開日】2021-12-23
【審査請求日】2024-01-29
(31)【優先権主張番号】P 2020103528
(32)【優先日】2020-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000227364
【氏名又は名称】株式会社ｎｉｔｔｏｈ
(74)【代理人】
【識別番号】100102934
【弁理士】
【氏名又は名称】今井 彰
(72)【発明者】
【氏名】松尾 恭彦
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１４３０３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０４５５９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／０４５５５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－１９２７８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５６９８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８
Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４
Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
中間像を挟んで、拡大側に配置された第１の光学サブシステムと、縮小側に配置された第２の光学サブシステムから構成され、前記第１の光学サブシステムは、第１の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第１の間隔を空けて拡大側に配置された第１のレンズ群であって、負の屈折力の第１の成分を拡大側に備えた第１のレンズ群と、
前記第１の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第２の間隔を空けて縮小側に配置された正の屈折力の第２のレンズであって、縮小側に隣接して、前記中間像が拡大側に傾斜するように結像される第２のレンズ群とを含む、光学系。
【請求項2】
請求項１において、前記第１の間隔ＳＰ１と、前記第２の間隔ＳＰ２と、前記第１の絞りの有効径ＳＤ１とが以下の条件を満たす、光学系。
０．５＜ＳＰ１／ＳＤ１＜１．７
０．５＜ＳＰ２／ＳＤ１＜１．７
【請求項3】
請求項１または２において、前記中間像の像面湾曲量ＩＭＦｃと、前記第１の光学サブシステムの焦点距離ｆ１とが以下の条件を満たす、光学系。
０＜｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜＜２．５
【請求項4】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、複数のレンズを含み、それらのレンズの最大有効径Ｄｇ２ｍａｘと、最小有効径Ｄｇ２ｍｉｎとが以下の条件を満たす、光学系。
１＜Ｄｇ２ｍａｘ／Ｄｇ２ｍｉｎ＜１．７
【請求項5】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、複数の正の屈折力のレンズを含み、前記第２のレンズ群の前記第１の絞りに面した面から前記中間像に面した面までの長さＬｇ２と、前記複数の正の屈折力のレンズが占める厚みＬｇ２ｐとが以下の条件を満たす、光学系。
０．５＜Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２＜１．０
【請求項6】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記第１の光学サブシステムの焦点距離ｆ１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。
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０
【請求項7】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、最も縮小側に、前記中間像の拡大側に隣接した正の屈折力の群末のレンズを含み、前記群末のレンズの焦点距離ｆｇ２ｅ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。
２．５＜｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜＜１０．０
【請求項8】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、最も縮小側に、前記中間像の拡大側に隣接した正の屈折力の群末のレンズを含み、前記群末のレンズの拡大側の面の曲率半径Ｒｇ２ｅｒ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。
２．０＜｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜＜３５．０
【請求項9】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、最も中間像側に、正－負－正の屈折力の組み合わせからなる第２の成分を含む、光学系。
【請求項10】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記第２のレンズ群は、最も中間像側に、縮小側に凸の正の屈折力のレンズを含む、光学系。
【請求項11】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記第１の光学サブシステムは、フォーカシングの際に移動するレンズを含むフォーカス群を含み、前記フォーカス群は、前記第１のレンズ群の前記第１の成分に含まれる負の屈折力のレンズを含む、光学系。
【請求項12】
請求項１１において、前記フォーカス群は、前記第１のレンズ群の最も拡大側に配置された負の屈折力の第１のレンズを含む、光学系。
【請求項13】
請求項１２において、前記フォーカス群は、前記第１のレンズに加えて、前記第１の光学サブシステムに含まれる少なくとも１枚のレンズを含む、光学系。
【請求項14】
請求項１２または１３において、前記フォーカス群は、前記第１のレンズに加えて、前記第２のレンズ群に含まれる少なくとも１枚の正の屈折力のレンズを含む、光学系。
【請求項15】
請求項１２ないし１４のいずれかにおいて、前記フォーカス群は、前記第１のレンズを含む第１のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカスレンズ群と異なる動きを行う第２のフォーカスレンズ群とを含む、光学系。
【請求項16】
請求項１ないし１５のいずれかにおいて、前記第２の光学サブシステムは、第２の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第３の間隔を空けて拡大側に配置された第３のレンズ群であって、負の屈折力の第３の成分を拡大側に備えた第３のレンズ群と、
前記第２の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第４の間隔を空けて縮小側に配置された正の屈折力の第４のレンズ群とを含む、光学系。
【請求項17】
請求項１６において、前記第３の間隔ＳＰ３と、前記第４の間隔ＳＰ４と、前記第２の絞りの有効径ＳＤ２とが以下の条件を満たす、光学系。
０．４＜ＳＰ３／ＳＤ２＜１．５
０．４＜ＳＰ４／ＳＤ２＜１．５
【請求項18】
請求項１６または１７において、前記第１の成分の焦点距離ｆｃ１と、前記第３の成分の焦点距離ｆｃ３とが以下の条件を満たす、光学系。
０．１＜ｆｃ１／ｆｃ３＜０．３
【請求項19】
請求項１６または１７において、前記第１の成分の焦点距離ｆｃ１と、前記第３の成分の焦点距離ｆｃ３とが以下の条件を満たす、光学系。
０．８＜ｆｃ１／ｆｃ３＜１．２
【請求項20】
請求項１６ないし１９のいずれかにおいて、当該光学系の全長Ｌｏｐと、前記第１の光学サブシステムの全長Ｌｏｐ１とが以下の条件を満たす、光学系。
０．２＜Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ＜０．３３
【請求項21】
請求項１６ないし２０のいずれかにおいて、前記第３のレンズ群の前記第３の成分は前記中間像に隣接して配置され、拡大側から順に配置された正の屈折力の最も中間像側のレンズと、２枚の負の屈折力のレンズとを含む、光学系。
【請求項22】
請求項１６ないし２１のいずれかにおいて、前記第３のレンズ群は、最も拡大側に、中間像の縮小側に隣接した、拡大側に凸の正の屈折力のレンズを含む、光学系。
【請求項23】
請求項１６ないし２２のいずれかにおいて、前記第２の光学サブシステムは、ズーミングの際に移動するレンズを含むズーム群を含む、光学系。
【請求項24】
請求項２３において、前記ズーム群は、前記第３のレンズ群のレンズを含む第１のズームレンズ群と、前記第４のレンズ群のレンズを含む第２のズームレンズ群とを含む、光学系。
【請求項25】
請求項１ないし２４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。
【請求項26】
請求項１ないし２４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
日本国特開２０１５－１５２８９０号公報には、再結像方式を利用し、広画角で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、全系の小型化が容易なズーム光学系を提供することが記載されている。ズーム光学系は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、第１光学系、ズーム機能を有する第２光学系より構成され、拡大共役側の拡大共役点が第１光学系と第２光学系の間の中間結像位置に結像し、中間結像位置に結像した像が縮小共役側の縮小共役点に再結像する光学作用を有する。第２光学系は拡大共役側から縮小共役側へ順に、正の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群より構成される。
【発明の開示】
【0003】
中間像が内部で形成される光学系であって、さらにコンパクトで、諸収差の補正が容易な構成の光学系が要望されている。
【0004】
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の光学サブシステムと、縮小側に配置された第２の光学サブシステムとを有する光学系である。第１の光学サブシステムは、第１の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第１の間隔を空けて拡大側に配置された第１のレンズ群と、第１の絞りに対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第２の間隔を空けて縮小側に配置された正の屈折力の第２のレンズ群とを含む。第１のレンズ群は、拡大側に負の屈折力の第１の成分を含む。第２のレンズ群の縮小側に隣接して中間像が拡大側に傾斜するように結像される。
【0005】
屈折力が負の成分が拡大側（拡大共役側）に配置された負－正のパワー配置のレトロフォーカスタイプは、拡大側は画角の大きな広角で、縮小側はバックフォーカスが長くテレセントリックまたはそれに近くなる光学系を得ることができる。その一方、拡大側のレンズ径が大きくなることに加えて、縮小側の正のパワーの光学系を複数のレンズで構成する際にそれらのレンズの径の差が大きく、間隔が広くなる。このため、光学系のスペース効率が悪く、コンパクトに効率よく複数のレンズを配置することが難しい。
【0006】
これに対し、本発明の光学系においては、負の成分を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群との間の、周辺光と中心光とが交差して光束が集中する付近に第１の絞りを設け、その前後にレンズを配置可能な第１および第２の間隔を設けて、それらの間隔にレンズを配置しないことにより、正の屈折力の第２のレンズ群を構成するレンズの径の差を小さくしている。
【0007】
さらに、第１の光学サブシステムの縮小側には中間像が結像されることに着目し、中間像を拡大側に倒すように形成する。一般に、光学系を設計する際は、ペッツバール和を小さくすることを目指す。この光学系においては、第１のレンズ群のペッツバール和がプラスとなり、中間像を縮小側に倒す。このため、第２のレンズ群のペッツバール和をマイナスとして中間像の傾斜をキャンセルする。この際に、第２のレンズ群のペッツバール和を中間像が拡大側に倒れる範囲とすることにより、第２のレンズ群の正のパワーが増大する方向に第２のレンズ群のペッツバール和を相対的に過剰に調整することが可能となる。このため、第２のレンズ群として、狭いスペースにレンズ面を多数配置する構成を採用でき、スペース効率が高く、コンパクトで、さらに、収差補正能力の高い、広角の光学系を提供できる。
【0008】
この光学系は、光軸が一直線に延びた配置であってもよい。この光学系は、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み、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。この光学系は、プロジェクタ用の光学系であってもよく、本願の他の態様の１つは、この光学系と、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である。また、この光学系は、撮像用の光学系であってもよく、本願のさらに異なる他の態様の１つは、この光学系と、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である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】光学系および光学系を含む装置の一例を示す図。
【図9】フォーカスグループの他の例を示す図。
【図10】光学系および光学系を含む装置の他の一例を示す図。
【図18】光学系および光学系を含む装置の他の一例を示す図。
【図26】光学系および光学系を含む装置の他の一例を示す図。
【発明の実施の形態】
【0010】
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。
【0011】
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ので、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。
【0012】
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の光学サブシステム、本例においては第１の屈折光学系ＲＳ１と、縮小側２に配置された第２の光学サブシステム、本例においては第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。以下においては、各光学サブシステムＲＳ１およびＲＳ２は、複数枚のレンズで構成された例を説明している。各光学サブシステムＲＳ１およびＲＳ２は、光軸を折り曲げるためのミラーあるいはプリズムを含んでいてもよく、レンズと共に、あるいはレンズに代わりに光束を屈折するパワーを備えた鏡面を備えていてもよい。
【0013】
本例では、第１の屈折光学系ＲＳ１は、第１の絞りＳＴ１に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第１の間隔ＳＰ１を空けて拡大側（拡大共役側）３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第１の成分（サブレンズ群）Ｇ１ｆを備えた第１のレンズ群Ｇ１と、第１の絞りＳＴ１に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第２の間隔ＳＰ２を空けて縮小側（縮小共役側）２に配置され正の屈折力（合成屈折力）の第２のレンズ群Ｇ２とを含む。第２のレンズ群Ｇ２の縮小側２には隣接して中間像ＩＭが形成される。第１のレンズ群Ｇ１の一例は、レンズＬ１１～Ｌ１４の４枚で構成され、第２のレンズ群Ｇ２の一例は、レンズＬ２１～２６の６枚で構成されている。
【0014】
具体的には、第１のレンズ群Ｇ１の一例は、拡大側３から負－負－負のパワー配置のレンズＬ１１～Ｌ１３を含む第１のサブレンズ群Ｇ１ｆと、正のパワーのレンズＬ１４を含む。第１のレンズ群Ｇ１の一例は、拡大側３から順番に配置された、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ１１およびＬ１２と、両凹の負レンズＬ１３と、両凸の正レンズＬ１４とを含む。第２のレンズ群Ｇ２の一例は、拡大側３から正－正－負のパワー配置のレンズＬ２１～Ｌ２３と、正－負－正のパワー配置のレンズＬ２４～Ｌ２６とを含み、レンズＬ２４～Ｌ２６は第２の成分（第２のサブレンズ群）Ｇ２ｒを構成している。第２のレンズ群Ｇ２の一例は、拡大側３から順番に配置された、両凸の正レンズＬ２１およびＬ２２と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ２３と、両凸の正レンズＬ２４と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ２５と、両凸の正レンズＬ２６とを含む。
【0015】
第２の屈折光学系ＲＳ２は、第２の絞りＳＴ２に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第３の間隔ＳＰ３を空けて拡大側３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第３の成分（サブレンズ群）Ｇ３ｆを備えた第３のレンズ群Ｇ３と、第２の絞りＳＴ２に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって、他のレンズが配置されていない第４の間隔ＳＰ４を空けて縮小側２に配置された正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とを含む。第３のレンズ群Ｇ３の一例は、レンズＬ３１～Ｌ３７の７枚で構成され、第４のレンズ群Ｇ４の一例は、レンズＬ４１～Ｌ４９の９枚で構成されている。
【0016】
具体的には、第３のレンズ群Ｇ３の一例は、拡大側３から正－負－負のパワー配置のレンズＬ３１～Ｌ３３を含む第３のサブレンズ群Ｇ３ｆと、負－正－正－正のパワー配置のレンズＬ３４～Ｌ３７とを含む。第３のレンズ群Ｇ３の一例は、拡大側３から順番に配置された、両凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ３３と、両凹の負レンズＬ３４と、両凸の正レンズＬ３５と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ３６と、両凸の正レンズＬ３７とを含む。第４のレンズ群Ｇ４の一例は、拡大側３から正－負－負－正－負―正－負－正－正のレンズＬ４１～Ｌ４９を含む。第４のレンズ群Ｇ４の一例は、拡大側３から、順番に配置された、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ４１と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ４２と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ４３と、両凸の正レンズＬ４４と、両凹の負レンズＬ４５と、両凸の正レンズＬ４６と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ４７と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ４８と、両凸の正レンズＬ４９とを含む。
【0017】
このように、本例の光学系（レンズシステム、光学装置）１０は、合計２６枚のレンズにより構成されている。なお、この光学系１０においては、第１の絞り（開口絞り）ＳＴ１の前後に視野絞りＦＳ１１およびＦＳ１２が配置されており、第２の絞り（開口絞り）ＳＴ２の前後に視野絞りＦＳ２１およびＦＳ２２が配置されている。
【0018】
この光学系１０は、中間の固定レンズ群Ｆｉｍに対して拡大側３に配置された４つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４と、縮小側２に配置された４つのズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４とを含み、さらに最も縮小側２に端末の固定レンズ群Ｆｉｅを含む。ズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４はズーミング（変倍）の際に移動し、像面、例えば、縮小側２の像面２５ａに対して距離が変動する。フォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４はズーミング（変倍）の際には移動せず、フォーカシング（合焦）の際に移動する。固定レンズ群ＦｉｍおよびＦｉｅはいずれの場合も移動しない。
【0019】
本例の光学系１０においては、第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１は、第１のレンズ群Ｇ１の最も拡大側３の負のパワーのレンズＬ１１の一枚構成であり、第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２は、第１のレンズ群Ｇ１の負－負－正のパワーのレンズＬ１２～Ｌ１４により構成されている。第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３は、第１の絞りＳＴ１を含めた正のパワーの第２のレンズ群Ｌ２１～Ｌ２６により構成されている。第４のフォーカスレンズ群Ｆｇ４は、第３のレンズ群Ｇ３の最も拡大側３、すなわち、最も中間像ＩＭに面した正のパワーのレンズＬ３１により構成されている。中間の固定レンズ群Ｆｉｍは、第３のレンズ群Ｇ３の負のパワーのレンズＬ３２およびＬ３３により構成されている。
【0020】
第１のズームレンズ群Ｚｇ１は、第３のレンズ群Ｇ３の負－正－正のパワーのレンズＬ３４～Ｌ３６により構成され、第２のズームレンズ群Ｚｇ２は、第３のレンズ群Ｇ３の最も縮小側２の正のパワーのレンズＬ３７により構成されている。第３のズームレンズ群Ｚｇ３は、第２の絞りＳＴ２を含めた第４のレンズ群Ｇ４の正－負のパワーのレンズＬ４１およびＬ４２により構成されている。第４のズームレンズ群Ｚｇ４は、第４のレンズ群Ｇ４の負－正－負－正－負－正のレンズＬ４３～Ｌ４８のレンズにより構成されている。最終の固定レンズ群Ｆｉｅは、第４のレンズ群Ｇ４の最も縮小側２の正のパワーのレンズＬ４９により構成されている。
【0021】
この光学系１０の第１の屈折光学系（第１の光学サブシステム）ＲＳ１は、屈折力が負の成分Ｇ１ｆが拡大側（拡大共役側）３に配置された負－正のパワー配置のレトロフォーカスタイプであり、拡大側３は画角の大きな広角で、縮小側２はバックフォーカスが長くテレセントリックまたはそれに近くなる光学サブシステムを得ることができる。第１の屈折光学系ＲＳ１の縮小側（縮小共役側）２には隣接して（他のレンズを挟まずに）中間像ＩＭが形成される。中間像ＩＭは拡大側３に倒れるように形成される。すなわち、中間像ＩＭは、光軸７上の像に対して周辺の像は（像高が増すと）拡大側３に近づくように結像された部分を含む。あるいは、中間像ＩＭは、光軸７上の像に対して拡大側３に近くなるように結像された部分を含む。中間像ＩＭが拡大側３に倒れるように形成されることにより、第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和Ｇ２ＰＴＺが相対的に負の大きな値となることを許容できる。このため、第２のレンズ群Ｇ２が、正のパワーの複数の屈折面が短い距離に集中して配置した構成を含むことができる。この光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２を正－正－負－正－負－正のレンズＬ２１～Ｌ２６の構成とし、正のパワーの４枚のレンズを含む６枚のレンズをコンパクトに配置している。
【0022】
すなわち、この光学系１０においては、第１のレンズ群Ｇ１に拡大側３に凸の負のメニスカスレンズを複数含めることが可能である。したがって、第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和Ｇ１ＰＴＺがプラスとなり、中間像ＩＭを縮小側に傾斜（オーバー、像面湾曲がプラス方向）させる。これに対し、第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和Ｇ２ＰＴＺを相対的に過剰にマイナスとして、中間像ＩＭを拡大側に傾斜（アンダー、像面湾曲がマイナス方向）させる。したがって、中間像ＩＭを拡大側に傾斜させることにより、相対的に第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーを大きく設定できる。また、第１のレンズ群Ｇ１においては、ペッツバール和Ｇ１ＰＴＺが大きくなることを許容するため、第１のレンズ群Ｇ１における光線の広がり（画角）を大きく設定でき、相対的に第２のレンズ群Ｇ２のレンズ径を小さくすることが可能となる。したがって、全体として、第２のレンズ群Ｇ２として、比較的小径で、レンズ面が密集した構成を採用することが可能となる。このため、スペース効率が高く、コンパクトで、さらに、収差補正能力の高い、広角の光学系１０を提供できる。なお、上記の説明は、この光学系１０において中間像ＩＭの傾斜の方向をコントロールする際に、ペッツバール和をどのように調整すれば有用であるかを示した説明である。他の光学系における中間像ＩＭの傾斜の方向は、ペッツバール和のみで決定されず、非点収差や高次の収差の影響を受ける。そのため、ペッツバール和の値と中間像ＩＭの傾斜の方向とは、上記の説明とは一致しない場合も生じ得る。
【0023】
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和Ｇ１ＰＴＺと、第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和Ｇ２ＰＴＺとは以下の条件（１）を満足してもよい。
０．６＜｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜＜１．７・・・（１）
下限を超えると第２のレンズ群Ｇ２による補正が不足して第２の光学サブシステムＲＳ２の負荷が大きくなり、上限を超えると第２のレンズ群Ｇ２による補正が過剰すぎて第２の光学サブシステムＲＳ２の負荷が大きくなる。
０．６＜｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜＜１．７・・・（１）
下限を超えると第２のレンズ群Ｇ２による補正が不足して第２の光学サブシステムＲＳ２の負荷が大きくなり、上限を超えると第２のレンズ群Ｇ２による補正が過剰すぎて第２の光学サブシステムＲＳ２の負荷が大きくなる。
【0024】
中間像ＩＭの像面湾曲量ＩＭＦｃと、第１の屈折光学系ＲＳ１の焦点距離（合成焦点距離）ｆ１とが以下の条件（２）を満たしてもよい。なお、中間像ＩＭの像面湾曲量ＩＭＦｃは、中間像ＩＭの最大画角（最大像高）における像面湾曲量である。
０＜｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜＜２．５・・・（２）
条件（２）の上限を超えると像面湾曲量が大きくなりすぎて収差補正が難しくなる。上限は、１．５であってもよい。像面湾曲量ＩＭＦｃは、ペッツバール和Ｇ１ＰＴＺとＧ２ＰＴＺとの合計に非点収差を加えることにより制御される。
０＜｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜＜２．５・・・（２）
条件（２）の上限を超えると像面湾曲量が大きくなりすぎて収差補正が難しくなる。上限は、１．５であってもよい。像面湾曲量ＩＭＦｃは、ペッツバール和Ｇ１ＰＴＺとＧ２ＰＴＺとの合計に非点収差を加えることにより制御される。
【0025】
中間像ＩＭの像面湾曲量ＩＭＦｃと、光学系１０の広角端における焦点距離（合成焦点距離）ｆｗとが以下の条件（３）を満たしてもよい。
０＜｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜＜２．５・・・（３）
条件（２）および（３）の上限を超えると像面湾曲量が大きくなりすぎて収差補正が難しくなる。上限は、１．５であってもよい。
０＜｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜＜２．５・・・（３）
条件（２）および（３）の上限を超えると像面湾曲量が大きくなりすぎて収差補正が難しくなる。上限は、１．５であってもよい。
【0026】
さらに、光学系１０においては、負の成分を備えた第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２との間の周辺光と中心光とが交差して光束が集中する付近に第１の絞りＳＴ１を設け、その前後にレンズを配置可能な間隔を設けながら、その間隔（距離）にレンズを配置しないことにより、第２のレンズ群Ｇ２のレンズＬ２１～Ｌ２６の径の差が小さくなる構成を採用している。レトロフォーカスタイプのレンズシステムにおいては、拡大側のレンズ径が大きくなることに加えて、縮小側の正のパワーの光学系を複数のレンズで構成する際にそれらのレンズの径の差が大きく、間隔が広くなり、光学系のスペース効率が悪く、コンパクトに効率よく複数のレンズを配置することが難しい。この光学系１０は、第１の絞りＳＴ１を設け、その前後にレンズの配置が可能でありながらレンズが配置されてない間隔ＳＰ１およびＳＰ２を設けて第２のレンズ群Ｇ２の構成を改善している。
【0027】
第１の間隔ＳＰ１と、第２の間隔ＳＰ２と、第１の絞りＳＴ１の有効径ＳＤ１とが以下の条件（４）および（５）を満たしてもよい。
０．５＜ＳＰ１／ＳＤ１＜１．７・・・（４）
０．５＜ＳＰ２／ＳＤ１＜１．７・・・（５）
第１の間隔ＳＰ１は、第１の絞りＳＴ１と、それに拡大側３で隣接するレンズＬ１４の縮小側２の面との距離であり、第２の間隔ＳＰ２は、第１の絞りＳＴ１と、それに縮小側２で隣接するレンズＬ２１の拡大側３の面との距離である。条件（４）および（５）の下限を超えると、絞りＳＴ１に対してレンズ面が近くなり、レンズへの光による寄与が増大し、ピントずれなどの弊害が大きくなる。上限を超えるとレンズ間隔が広くなりすぎてコストが増大するとともに、コンパクトな光学系を提供することが難しい。下限は０．６であってもよい。
０．５＜ＳＰ１／ＳＤ１＜１．７・・・（４）
０．５＜ＳＰ２／ＳＤ１＜１．７・・・（５）
第１の間隔ＳＰ１は、第１の絞りＳＴ１と、それに拡大側３で隣接するレンズＬ１４の縮小側２の面との距離であり、第２の間隔ＳＰ２は、第１の絞りＳＴ１と、それに縮小側２で隣接するレンズＬ２１の拡大側３の面との距離である。条件（４）および（５）の下限を超えると、絞りＳＴ１に対してレンズ面が近くなり、レンズへの光による寄与が増大し、ピントずれなどの弊害が大きくなる。上限を超えるとレンズ間隔が広くなりすぎてコストが増大するとともに、コンパクトな光学系を提供することが難しい。下限は０．６であってもよい。
【0028】
さらに、第１の絞りＳＴ１の拡大側３および縮小側２に向かい合った面を対称な面とすることにより絞りＳＴ１を通過する光束を両面で制御し、絞りＳＴ１による光量の低下を抑制するようにしている。すなわち、第１の絞りＳＴ１の前後の面Ｓｆ１およびＳｒ１を絞りＳＴ１に対して凹面同士、または凸面同士となるようにしている。図１に示した光学系１０においては、凸面が向かい合った構成としている。また、第１の絞りＳＴ１の拡大側３のレンズ面Ｓｆ１の曲率半径Ｓｆ１ｒと、縮小側２のレンズ面Ｓｒ１の曲率半径Ｓｒ１ｒとが以下の条件（６）を満たしてもよい。絞りに対して光学面をコンセントリック配置とすることで，各面で発生する、収差をキャンセルすることが可能となる。以下の条件の範囲を逸脱するとそれが困難となる。
０．１＜｜Ｓｆ１ｒ／Ｓｒ１ｒ｜＜３・・・（６）
第１の絞りＳＴ１の前後の面の曲率半径の差が大きくなりすぎると絞りＳＴ１による光量の減少が大きくなりやすい。
０．１＜｜Ｓｆ１ｒ／Ｓｒ１ｒ｜＜３・・・（６）
第１の絞りＳＴ１の前後の面の曲率半径の差が大きくなりすぎると絞りＳＴ１による光量の減少が大きくなりやすい。
【0029】
したがって、光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ２１～Ｌ２６の有効径の差を小さくでき、短い空間に多数のレンズを配置できる。第２のレンズ群Ｇ２の複数のレンズＬ２１～Ｌ２６の最大有効径Ｄｇ２ｍａｘと、最小有効径Ｄｇ２ｍｉｎとが以下の条件（７）を満たしてもよい。
１＜Ｄｇ２ｍａｘ／Ｄｇ２ｍｉｎ＜１．７・・・（７）
最大有効径Ｄｇ２ｍａｘと、最小有効径Ｄｇ２ｍｉｎとの差を小さくすることにより、光学系１０を収納する鏡筒などのハウジング内のスペースを有効活用できるコンパクトな光学系１０を提供できる。
１＜Ｄｇ２ｍａｘ／Ｄｇ２ｍｉｎ＜１．７・・・（７）
最大有効径Ｄｇ２ｍａｘと、最小有効径Ｄｇ２ｍｉｎとの差を小さくすることにより、光学系１０を収納する鏡筒などのハウジング内のスペースを有効活用できるコンパクトな光学系１０を提供できる。
【0030】
第２のレンズ群Ｇ２の第１の絞りＳＴ１に面したレンズＬ２１の拡大側３の面から中間像ＩＭに面したレンズＬ２６の縮小側２の面までの長さＬｇ２と、複数の正の屈折力のレンズ、本例ではＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２４、Ｌ２６が占める厚みＬｇ２ｐとが以下の条件（８）を満たしてもよい。
０．５＜Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２＜１．０・・・（８）
正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２に、ほとんど最小の空気間隔を設けるだけで複数の、本例では４枚の正の屈折力のレンズを配置することにより、収差補正が可能な多数の面を狭い範囲に配置できる。したがって、コンパクトで収差補正能力が高い第２のレンズ群Ｇ２を備えた光学系１０を提供できる。条件（８）の下限は０．７であってもよく、上限は０．９６であってもよい。また、正レンズの合成厚を大きくすることで倍率色収差も効果的に補正できる。
０．５＜Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２＜１．０・・・（８）
正の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２に、ほとんど最小の空気間隔を設けるだけで複数の、本例では４枚の正の屈折力のレンズを配置することにより、収差補正が可能な多数の面を狭い範囲に配置できる。したがって、コンパクトで収差補正能力が高い第２のレンズ群Ｇ２を備えた光学系１０を提供できる。条件（８）の下限は０．７であってもよく、上限は０．９６であってもよい。また、正レンズの合成厚を大きくすることで倍率色収差も効果的に補正できる。
【0031】
このように光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２に含まれる複数のレンズＬ２１～Ｌ２６が占める割合（スペース効率、占有効率）を向上でき、光学系１０の全長Ｌｏｐに対する、第２のレンズ群Ｇ２を含む第１の屈折光学系ＲＳ１の長さＬｏｐ１の割合を低減できる。光学系１０の全長Ｌｏｐと、第１の屈折光学系ＲＳ１の長さＬｏｐ１とは以下の条件（９）を満たしてもよい。
０．２５＜Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ＜０．３３・・・（９）
下限を下回ると倍率色収差の補正が不足し、中間像付近のレンズ径が過大となる。上限を上回ると第１のレンズ群Ｇ１の全長が短縮されパワーが強まり非点収差やコマ収差が、増大する。
０．２５＜Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ＜０．３３・・・（９）
下限を下回ると倍率色収差の補正が不足し、中間像付近のレンズ径が過大となる。上限を上回ると第１のレンズ群Ｇ１の全長が短縮されパワーが強まり非点収差やコマ収差が、増大する。
【0032】
この光学系１０は、アプリケーションによっては、第１の屈折光学系ＲＳ１と第２の屈折光学系ＲＳ２との間、および／または第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との間で折り曲げて使うことが可能である。例えば、プロジェクタ１においては、光学系１０を折り曲げて配置することにより広角な画像を近距離で投影できるコンパクトなプロジェクタを提供することが可能となる。また、最もスクリーン側に配置される第１の屈折光学系ＲＳ１の占める割合を低減することにより、よりコンパクトなプロジェクタ１を提供できる。全長Ｌｏｐは、最も拡大側３のレンズＬ１１の拡大側３の面から、最も縮小側２のレンズＬ４９の縮小側２の面までの光軸７上の距離である。第１の屈折光学系ＲＳ１の長さＬｏｐ１は、第１の屈折光学系ＲＳ１の最も拡大側３のレンズＬ１１の拡大側３の面から中間像ＩＭまでの光軸７上の距離である。
【0033】
光学系１０においては、拡大側３から順に、正の屈折力の第１の屈折光学系ＲＳ１と、中間像ＩＭと、正の屈折力の第２の屈折光学系ＲＳ２とが配置された構成を含む。第１の屈折光学系ＲＳ１は、拡大側３に負の成分Ｇ１ｆを含み、縮小側２に正の第２のレンズ群Ｇ２を含むレトロフォーカス型であるが、第２のレンズ群Ｇ２によるオーバーコレクションを抑制しつつ正のパワーを確保することにより第２のレンズ群Ｇ２のレンズ配置を上記のようにコンパクトにしている。また、中間像ＩＭを拡大側３に若干傾斜するように設定することにより、第２の屈折光学系ＲＳ２の収差の補正負荷を低減し、第２の屈折光学系ＲＳ２を高倍率のズーミングに適合した構成を採用できるようにしている。
【0034】
第２の光学サブシステムである第２の屈折光学系ＲＳ２の収差補正の負荷を低減できるように、第１の光学サブシステムである第１の屈折光学系ＲＳ１のパワーをある程度確保することが望ましい。第１の屈折光学系ＲＳ１の焦点距離（合成焦点距離）ｆ１と、当該光学系１０の広角端における焦点距離（合成焦点距離）ｆｗとが以下の条件（１０）を満たしてもよい。
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０・・・（１０）
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０・・・（１０）
【0035】
条件（１０）の下限を超えると第１の屈折光学系ＲＳ１のパワーが強くなりすぎて第２の屈折光学系ＲＳ２の収差補正負荷が増大し、上限を超えると第１の屈折光学系ＲＳ１のパワーが弱くなりすぎて第２の屈折光学系ＲＳ２の収差補正負荷が増大する。条件（１０）の上限は１．７であってもよい。
【0036】
第１の屈折光学系ＲＳ１は拡大側３の第１のレンズ群Ｇ１の拡大側３に負の成分（第１の成分）Ｇ１ｆを含み、縮小側２に正の第２のレンズ群Ｇ２を含むレトロフォーカスタイプのパワー配置を含む。したがって、縮小側２の中間像ＩＭの位置でのテレセントリック性（最周辺画角の主光線が光軸となす角と平行に近い）を確保できる。テレセントリック性は、中間像ＩＭの前後のレンズ径に影響する。テレセントリック性が良好ではない場合、中間像ＩＭの前後のどちらかのレンズ径が過大となり、コストが増大する。そのため、最周辺画角におけるテレセントリック性も含めて良好であることが好ましい。
【0037】
最も拡大側３の第１の成分Ｇ１ｆの焦点距離ｆｃ１と、第１の屈折光学系ＲＳ１の焦点距離ｆ１とは以下の条件（１１）を満たしてもよい。また、光学系１０の広角端における焦点距離（全系の焦点距離）ｆｗに対して以下の条件（１２）を満たしてもよい。
１．２＜｜ｆｃ１／ｆ１｜＜２．８・・・（１１）
１．５＜｜ｆｃ１／ｆｗ｜＜３．５・・・（１２）
条件（１１）、（１２）の下限を超えると負の第１の成分Ｇ１ｆのパワーが大きくなりすぎ、テレセントリック性を確保するために縮小側２の正のパワーを大きくする必要があり、収差補正が難しくなる。逆に上限を超えると、負の成分Ｇ１ｆのパワーが不足して、テレセントリック性を確保することが難しくなる。
１．２＜｜ｆｃ１／ｆ１｜＜２．８・・・（１１）
１．５＜｜ｆｃ１／ｆｗ｜＜３．５・・・（１２）
条件（１１）、（１２）の下限を超えると負の第１の成分Ｇ１ｆのパワーが大きくなりすぎ、テレセントリック性を確保するために縮小側２の正のパワーを大きくする必要があり、収差補正が難しくなる。逆に上限を超えると、負の成分Ｇ１ｆのパワーが不足して、テレセントリック性を確保することが難しくなる。
【0038】
正のパワーの第２のレンズ群Ｇ２においては、中間像ＩＭに拡大側３で隣接する正のパワーのレンズ（本例ではレンズＬ２６）と、さらに、その拡大側３に配置された正のパワーのレンズ（本例ではレンズＬ２４）とに比較的パワーの強い正のレンズを配置してもよい。この構成により強いアンダーコレクションの像面湾曲が発生する。付随して発生する、球面収差、コマ収差、色収差の補正のため、それらのレンズＬ２６およびＬ２４の間に、同様にパワーの強い拡大側３の負レンズ（本例ではＬ２５）を配置してもよい。これにより第１の屈折光学系ＲＳ１の像面湾曲をアンダーコレクションにする適切なパワーを確保できる。第１の屈折光学系（拡大側の光学系）ＲＳ１の収差補正をアンダーコレクションとし、かつ、アンダーコレクションの量が過大とならないようにすることで、第２の屈折光学系ＲＳ２の収差負荷を軽減して、ズーミングに適した光学系とすることができる。
【0039】
また、中間像ＩＭに面して向かい合う隣接レンズ、すなわち、第１の屈折光学系ＲＳ１の最も縮小側２のレンズＬ２６と、第２の屈折光学系ＲＳ２の最も拡大側３のレンズＬ３１とを、正の屈折力のレンズとすることで中間像ＩＭの位置におけるテレセントリック性を高め、中間像ＩＭ付近のレンズの径が過大とならないようにでき、これによりコストを低減できる。これらの隣接レンズ（本例においては、Ｌ２６およびＬ３１）は凸面が対向するように配置すると、よりテレセントリック性を高める効果が得られやすい。
【0040】
上述したように、第２のレンズ群Ｇ２は、最も縮小側２に、中間像ＩＭの拡大側に隣接した正の屈折力のレンズ（群末のレンズ、本例ではレンズＬ２６）を含み、そのレンズの焦点距離ｆｇ２ｅ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（１３）を満たしてもよい。
２．５＜｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜＜１０．０・・・（１３）
中間像ＩＭの側のテレセントリック性を良好に保ち、かつ、発生する収差を一定に抑えることができる。条件（１３）の下限は３．０であってもよく、上限は９．０であってもよい。
２．５＜｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜＜１０．０・・・（１３）
中間像ＩＭの側のテレセントリック性を良好に保ち、かつ、発生する収差を一定に抑えることができる。条件（１３）の下限は３．０であってもよく、上限は９．０であってもよい。
【0041】
また、中間像ＩＭの拡大側３のレンズ（群末のレンズ、本例ではレンズＬ２６）の拡大側３の面の曲率半径Ｒｇ２ｅｒ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（１４）を満たしてもよい。
２．０＜｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜＜３５．０・・・（１４）
収差補正の観点から、拡大側の曲率が大きい（曲率半径が小さい）ことが望ましい。下限を下回ると球面収差の発生が過大となり、上限を超えるとテレセントリック性を良好に保つことが難しくなる。下限は３．０であってもよく、４．０であってもよい。上限は、３０．０であってもよい。
２．０＜｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜＜３５．０・・・（１４）
収差補正の観点から、拡大側の曲率が大きい（曲率半径が小さい）ことが望ましい。下限を下回ると球面収差の発生が過大となり、上限を超えるとテレセントリック性を良好に保つことが難しくなる。下限は３．０であってもよく、４．０であってもよい。上限は、３０．０であってもよい。
【0042】
この光学系１０において、中間像ＩＭの付近におけるテレセントリック性は以下の条件（１５）を満足するように設定できる。角度θｔは、中間像ＩＭにおける最周辺像高において主光線が光軸７となす角度である。
｜θｔ｜＜１５．０・・・（１５）
｜θｔ｜＜１５．０・・・（１５）
【0043】
第２のレンズ群Ｇ２は、最も中間像側、すなわち、最も縮小側２に、正－負－正の屈折力の組み合わせからなる第２の成分（第２のレンズ群Ｇ２の縮小側２のサブレンズ群）Ｇ２ｒを備えていてもよい。本例で第２の成分Ｇ２ｒは、レンズＬ２４、Ｌ２５およびＬ２６から構成されている。また、第２のレンズ群Ｇ２は、最も中間像ＩＭの側（縮小側２）に、縮小側２に凸の正の屈折力のレンズＬ２６を含んでもよい。
【0044】
第２の成分Ｇ２ｒの構成において、中間像ＩＭに拡大側３で隣接するレンズ（本例ではＬ２６）の縮小側２のレンズ面から、第２の成分Ｇ２ｒの拡大側３の正のレンズ（本例ではＬ２４）の拡大側３のレンズ面までの距離（第２の成分Ｇ２ｒの全長）ＬＡと、隣接レンズＬ２６の縮小側２のレンズ面から、隣接レンズＬ２６の拡大側３の負レンズ（本例ではＬ２５）の縮小側２のレンズ面までの距離ＬＢが以下の条件（１６）を満たしてもよい。
０．２＜ＬＢ／ＬＡ＜０．５・・・（１６）
第２の成分Ｇ２ｒを構成するレンズ枚数を最低限としつつ色収差を良好に補正するには負正のレンズ群の相向かう面の曲率半径を小さくすることが好適である。そのスペース確保のため、上式を満たすことが好ましい。
０．２＜ＬＢ／ＬＡ＜０．５・・・（１６）
第２の成分Ｇ２ｒを構成するレンズ枚数を最低限としつつ色収差を良好に補正するには負正のレンズ群の相向かう面の曲率半径を小さくすることが好適である。そのスペース確保のため、上式を満たすことが好ましい。
【0045】
拡大側３から正－負－正の第２の成分Ｇ２ｒの拡大側の正－負のレンズの組み合わせは、相対偏芯の誤差感度が高く、周縁部当てつけ構造とすることが製造上好ましい。したがって、第２のレンズ群Ｇ２の最も縮小側２のレンズＬ２６に拡大側３で隣接する負のレンズＬ２５の拡大側３の面の曲率半径Ｒｇ２ｍと、負のレンズＬ２５の拡大側３に隣接する正のレンズＬ２４の縮小側２の面の曲率半径Ｒｇ２ｐとが以下の条件（１７）を満たしてもよい。
０．５＜Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ＜１・・・（１７）
縮小側２に凸の正のパワーのレンズＬ２４の縮小側２の面と、拡大側３に凹の負のパワーのレンズＬ２５の拡大側３の面とを、凸面側の曲率半径が緩く、凹面の周縁部を当て付けた組み合わせ（構造）を採用できる。
０．５＜Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ＜１・・・（１７）
縮小側２に凸の正のパワーのレンズＬ２４の縮小側２の面と、拡大側３に凹の負のパワーのレンズＬ２５の拡大側３の面とを、凸面側の曲率半径が緩く、凹面の周縁部を当て付けた組み合わせ（構造）を採用できる。
【0046】
上述したように第１の屈折光学系ＲＳ１はレトロフォーカス型であり、最も拡大側３は負のパワーの成分（第１の成分、サブグループ）Ｇ１ｆを含む。さらに、第１の成分Ｇ１ｆは、最も拡大側３から負－負のパワー構成を含むことが望ましい。さらには、第１の成分Ｇ１ｆは、最も拡大側３から、負のメニスカスレンズＬ１１と負のメニスカスレンズＬ１２の構成を取ることが好ましい。第１のメニスカスレンズＬ１１の縮小側２に配置される第２のメニスカスレンズＬ１２は、少なくとも縮小側２のレンズ面が非球面として形成されてもよい。また、このメニスカスレンズＬ１２の縮小側２の面の法線角度の最大値θｎｍは５０度以下であり、法線角度の最大値θｎｍは、最周辺の法線角度θｎｐよりも大きくてもよい。すなわち、以下の条件（１８）および（１９）を満たしてもよい。
４０＜θｎｍ＜５０・・・（１８）
０．５＜θｎｐ／θｎｍ＜１・・・（１９）
これらの条件を満たす面は法線角度が最周辺で緩く戻る面であり、高画角を実現するための拡大側３のレンズの口径を小さくでき、また、非点収差の収差補正に適した非球面を加工しやすい面として提供できる。
４０＜θｎｍ＜５０・・・（１８）
０．５＜θｎｐ／θｎｍ＜１・・・（１９）
これらの条件を満たす面は法線角度が最周辺で緩く戻る面であり、高画角を実現するための拡大側３のレンズの口径を小さくでき、また、非点収差の収差補正に適した非球面を加工しやすい面として提供できる。
【0047】
この光学系１０の最も拡大側３のメニスカスレンズＬ１１の拡大側３の面は、この光学系１０の中で最も大きなレンズ面となることが多い。したがって、光線が分散してレンズ面を通過する。このため、このレンズＬ１１をフォーカシング用に動かすことによりフォーカス制御とともに収差補正を行いやすい。また、メニスカスレンズＬ１１に隣接するメニスカスレンズＬ１２も面積が大きく、フォーカシングに用いるために適している。レンズＬ１１およびＬ１２は一体でフォーカシングのために動かしてもよく、独立して、あるいは他のレンズと連動してフォーカシングのために動かしてもよい。
【0048】
中間像ＩＭの縮小側２に配置される第２の光学サブシステムである第２の屈折光学系ＲＳ２は、第２の絞りＳＴ２に対して第３の間隔ＳＰ３を空けて拡大側３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第３の成分（サブレンズグループ）Ｇ３ｆを備えた第３のレンズ群Ｇ３と、第２の絞りＳＴ２に対して第４の間隔ＳＰ４を空けて縮小側に配置された正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とを含む。第２の屈折光学系ＲＳ２も、拡大側３に負のパワーが配置され、縮小側２に正のパワーが配置された、全体としてレトロフォーカス型のレンズシステムであり、縮小側２をテレセントリックとしつつ、バックフォーカスを長く確保しやすい構成である。
【0049】
第３の間隔ＳＰ３および第４の間隔ＳＰ４は、他のレンズを配置可能な間隔であるが、他のレンズを配置していない間隔（部分）であり、広角端における第３の間隔ＳＰ３と、第４の間隔ＳＰ４と、第２の絞りＳＴ２の有効径ＳＤ２とが以下の条件（２０）および条件（２１）を満たしてもよい。
０．４＜ＳＰ３／ＳＤ２＜１．５・・・（２０）
０．４＜ＳＰ４／ＳＤ２＜１．５・・・（２１）
第２の絞りＳＴ２の前後における光線（光束）の変動および広がりを避けて収差補正を良好に行えるとともに、絞りＳＴ２による光量の低下を抑制できる。
０．４＜ＳＰ３／ＳＤ２＜１．５・・・（２０）
０．４＜ＳＰ４／ＳＤ２＜１．５・・・（２１）
第２の絞りＳＴ２の前後における光線（光束）の変動および広がりを避けて収差補正を良好に行えるとともに、絞りＳＴ２による光量の低下を抑制できる。
【0050】
縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２は、全体として正のパワーを有し、かつ、アンダーコレクションの第１の屈折光学系ＲＳ１に適合して、オーバーコレクションであることが好ましい。このため、中間像ＩＭに隣接するレンズ、すなわち、第２の屈折光学系ＲＳ２の最も拡大側３に正のパワーのレンズＬ３１を配置するとともに、その縮小側２に隣接して、負のパワーの２枚のレンズＬ３２およびＬ３３を配置する。すなわち、第３のレンズ群Ｇ３の第３の成分Ｇ３ｆは中間像ＩＭに隣接して配置され、拡大側３から順に配置された正の屈折力の最も中間像側のレンズＬ３１と、２枚の負の屈折力のレンズＬ３２およびＬ３３とを含む。
【0051】
これらの負のパワーの２枚のレンズＬ３２およびＬ３３により、第２の屈折光学系ＲＳ２の最も拡大側３に負のパワーのレンズ群（第３の成分）Ｇ３ｆを配置することでき、第２の屈折光学系ＲＳ２をレトロフォーカス配置にでき、縮小側２に長いバックフォーカスを確保することも可能となる。
【0052】
第１の屈折光学系ＲＳ１の拡大側３の負のパワーの第１の成分Ｇ１ｆの焦点距離ｆｃ１と、第２の屈折光学系ＲＳ２の拡大側３の負のパワーの第３の成分Ｇ３ｆの焦点距離ｆｃ３とが以下の条件（２２）を満たしてもよい。
０．１＜ｆｃ１／ｆｃ３＜０．３０・・・（２２）
この条件の下限を下回ると、十分な広角度を確保することが難しくなる。一方、上限を上回ると中間像付近のレンズが大径となり、コストが増大する。
０．１＜ｆｃ１／ｆｃ３＜０．３０・・・（２２）
この条件の下限を下回ると、十分な広角度を確保することが難しくなる。一方、上限を上回ると中間像付近のレンズが大径となり、コストが増大する。
【0053】
焦点距離ｆｃ１と、焦点距離ｆｃ３は以下の条件（２３）を満たしてもよい。
０．８＜ｆｃ１／ｆｃ３＜１．２・・・（２３）
収差が良好に補正された光学系１０であって、バックフォーカスが比較的短い光学系１０を提供できる。
０．８＜ｆｃ１／ｆｃ３＜１．２・・・（２３）
収差が良好に補正された光学系１０であって、バックフォーカスが比較的短い光学系１０を提供できる。
【0054】
第３のレンズ群Ｇ３は、最も拡大側３に、中間像ＩＭに隣接して縮小側２に配置された、拡大側３に凸の正の屈折力のレンズＬ３１を含む。中間像ＩＭに隣接して拡大側３に凸のレンズＬ３１を配置することにより、中間像ＩＭの位置でのテレセントリック性を改善でき、中間像ＩＭの前後のレンズ径が過大とならないようにすることができる。これによりコストの増大を抑制することができる。中間像ＩＭの前後の隣接レンズＬ２６およびＬ３１は、テレセントリック性の改善のため、正レンズであることが好ましく、さらに凸面を対向させることが好ましい。
【0055】
上述したように、光学系１０は、フォーカス群を主に第１の屈折光学系ＲＳ１に配置し、ズーム群を第２の屈折光学系ＲＳ２に配置している。光学系１０は、中間像ＩＭを拡大側傾斜とすることで、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２のそれぞれにおける収差負荷は低減されている。したがって、これらの光学系ＲＳ１およびＲＳ２に適宜移動群を配置することにより、高精細なズーム、フォーカスを達成できる。ズーム群およびフォーカス群はどちらの光学サブシステムに配しても良い。本例の２つの光学サブシステム、すなわち、第１の屈折光学系ＲＳ１と、第２の屈折光学系ＲＳ２を比較すると、上述したように、第１の屈折光学系ＲＳ１は、正群かつアンダーフォーカスであるので収差状態として自然でありコンパクトに設計できる。一方、第２の屈折光学系ＲＳ２はオーバーフォーカスであるので収差補正の負荷は、第１の屈折光学系ＲＳ１に比べると若干大きい。そのため全長を長く設計してあり、空気間隔が大きい。フォーカスによるレンズの移動量は僅少であり、ズームによる移動量は大きいことから、第１の屈折光学系ＲＳ１にフォーカス群を主に配置し、第２の屈折光学系ＲＳ２にズーム群を配置することが好適である。
【0056】
すなわち、第１の屈折光学系ＲＳ１は、フォーカシングの際に移動するレンズを含むフォーカス群ＦＧを含む。本例のフォーカス群ＦＧは、第１の屈折光学系ＲＳ１に含まれる３つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３と、第２の屈折光学系ＲＳ２に含まれるフォーカスレンズ群Ｆｇ４とを含む。フォーカス群ＦＧは、第１のレンズ群Ｇ１の第１の成分Ｇ１ｆに含まれる負の屈折力のレンズを含む。具体的には、フォーカス群ＦＧは、第１のレンズ群Ｇ１の最も拡大側３に配置された負の屈折力の第１のレンズＬ１１を含み、本例の第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１は、第１のレンズＬ１１の一枚構成である。
【0057】
フォーカス群ＦＧは、第１のレンズＬ１１に加えて、第１の屈折光学系ＲＳ１に含まれる少なくとも１枚のレンズを含む。具体的には、第１の屈折光学系ＲＳ１は、負のパワーのレンズＬ１２およびＬ１３、および正のパワーのＬ１４を含む第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２と、第１の絞りＳＴ１を含む第２のレンズ群Ｇ２からなる第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３とを含む。フォーカス群ＦＧは、さらに、第２の屈折光学系ＲＳ２の最も拡大側３に正のレンズＬ３１からなる第４のフォーカスレンズ群Ｆｇ４を含む。この構成により、フォーカス群ＦＧは、中間像ＩＭを挟んで、前後に隣接する第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３と、第４のフォーカスレンズ群Ｆｇ４とを含む。中間像ＩＭの前後はテレセントリック性が高く、第３および第４のフォーカスレンズ群Ｆｇ３およびＦｇ４がフォーカシング（合焦）のために移動できる範囲を比較的大きく確保でき、像倍率の変動が小さく、より鮮明な画像を拡大側３または縮小側２に形成できる。
【0058】
フォーカス群ＦＧは、最も拡大側３の負のパワーの第１のレンズに加えて、正のパワーの第２のレンズ群に含まれる少なくとも１枚の正の屈折力のレンズを含んでもよい。フォーカシングのために負のパワーと正のパワーとを同期して、または独立して動かすことができ、フォーカシングのための収差補正が容易となる。本例の光学系１０においては、第２のレンズ群Ｇ２の全体を第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３としてフォーカシングのために移動している。第２のレンズ群Ｇ２の少なくともいずれかの正のパワーを含むフォーカスレンズ群、本例ではフォーカスレンズ群Ｆｇ３は、第２のレンズ群Ｇ２の最も縮小側２の正のパワーのレンズＬ２６を少なくとも含むことが望ましい。上述したように、中間像ＩＭの位置はテレセントリック性が高いので、フォーカシングのためにある程度の移動量を確保しやすく、フォーカス時の像倍率の変動が少ない。
【0059】
フォーカス群ＦＧの４つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４は、フォーカシングのために、それぞれが独立して異なる動きをしてもよく、いくつかのレンズ群が同期して移動してもよい。最も面積が広い最も拡大側３のレンズ（第１のレンズ）Ｌ１１と、それに隣接して次に面積が広いレンズ（第２のレンズ）Ｌ１２とを異なるフォーカスレンズ群Ｆｇ１およびＦｇ２として、フォーカシングの際に異なる動きをさせることによりフォーカシングとともに収差補正を行うことは、１つの好ましい実施例である。
【0060】
光学系１０では、ズーミングの際に移動するレンズを含むズーム群ＺＧは、移動距離を確保しやすい縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２に含まれる。フォーカス群ＦＧとズーム群ＺＧとの間に固定群Ｆｉｍを含んでいてもよい。ズーム群ＺＧは、第３のレンズ群Ｇ３のレンズを含む第１のズームレンズ群Ｚｇ１および第２のズームレンズ群Ｚｇ２と、第４のレンズ群Ｇ４のレンズを含む第３のズームレンズ群Ｚｇ３および第４のズームレンズ群Ｚｇ４とを含む。ズーム群ＺＧを、第２の絞りＳＴ２の前後のレンズ群Ｇ３およびＧ４に分散して配置することにより移動量を確保しやすく、各ズーム位置での収差補正も容易となる。
【0061】
図１（ａ）は、光学系１０の広角端におけるレンズ配置を示し、図１（ｂ）は、光学系１０の望遠端におけるレンズ配置を示している。図２は、光学系１０の各エレメントのデータを示している。図２において、Ｓはレンズの場合の面番号、Ｒｄｙ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）、Ｔｙｐはレンズ面のタイプを示し、ＳＰＨは球面、ＡＳＰは非球面を示す。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）、Ｈ＊２は各エレメントの有効径（直径、ｍｍ）、屈折率ｎｄ（ｄ線）、アッベ数νｄ（ｄ線）とを示している。図３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、Ｒｄｙを近軸曲率半径とすると、図２に示した係数Ｒと図３に示した係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ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/Ｒdy）Ｙ２/［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１/Ｒdy）２Ｙ２｝１/２］
＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０
Ｘ＝（１/Ｒdy）Ｙ２/［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１/Ｒdy）２Ｙ２｝１/２］
＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０
【0062】
図４は、フォーカシングおよびズーミングの際に移動するフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４およびズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４の移動量を典型的な状態（ケース）Ｚ１からＺ６について示している。具体的には、拡大側３の端（面Ｓ１）からスクリーン（不図示）までの距離ｄ０が近距離（１５５４．４ｍｍ）および遠距離（６０００．０ｍｍ）の各位置における広角端（ケースＺ１およびＺ４）、中間位置（ケースＺ２およびＺ５）および望遠端（ケースＺ３およびＺ６）の各レンズ群の前後の間隔により示している。Ｚはケース番号を示し、ＥＦＬは各ケースＺ１～Ｚ６における光学系１０の合成焦点距離を示し、Ｌｏｐは光学系１０の全長を示し、ｄ０は拡大側３の像面までの距離を示す。本例において、フォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４およびズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４の移動量が間隔ｄ２～ｄ５７により示されている。以下においても同様である。
【0063】
図５に、中間像ＩＭの像面湾曲量（ｍｍ）を画角（度）に対して示している。図６（ａ）および（ｂ）に、広角端（ワイド）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７および図８に、広角端（ワイド）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４６０ｎｍ（一点鎖線）と、波長５５０ｎｍ（破線）と、波長６３０ｎｍ（実線）とを示している。以下の各実施例においても同様である。
【0064】
図１に示す光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。なお、長さ、距離および間隔の単位はｍｍであり、以下の他の例においても同様である。
倍率（広角端、近距離における倍率）：２３３．８倍
Ｆ値：２．３３（広角端）／２．４３（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．６（広角端）／５２．２（望遠端）
変倍比：１．２７
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－６．７７
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－８．６０
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：８．３
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：１２０．８
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：１４１．４
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５０．８５
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４９．１５
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－４４．８９
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：３１．０１
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：９０．７４
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：７２．６９
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－１０．８９
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－４２．１６
群末のレンズＬ２６の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：５９．７
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－０．０７
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０３２３
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２７３
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：４２．２９
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：３６．０５
第１の間隔（ＳＰ１）：１７．００
第２の間隔（ＳＰ２）：１５．２５
第３の間隔（ＳＰ３）：３１．２０
第４の間隔（ＳＰ４）：２０．３０
最大法線角度（θｎｍ）：４６．１６
最周辺法線角度（θｎｐ）：４２．８４
長さＬＡ：２３．１１
長さＬＢ：１１．５６
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：０．８４５
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．０１
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．０１
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－１０）：０．９１
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－１０）：０．８２
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ８/Ｒｄｙ１２|）：１．９５
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－２２/Ｈ*２－１２）：１．１６
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．８５
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．２３
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．３１
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：１．６１
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：８．８２
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ２２／ｆｗ｜）：４．４０
条件（１５）（｜θｔ｜）：０．１０
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．５０
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ２０／Ｒｄｙ１９）：０．９９
条件（１８）（θｎｍ）：４６．１６
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．９３
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－４０）：１．００
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－４０）：０．６５
条件（２２）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．２６
倍率（広角端、近距離における倍率）：２３３．８倍
Ｆ値：２．３３（広角端）／２．４３（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．６（広角端）／５２．２（望遠端）
変倍比：１．２７
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－６．７７
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－８．６０
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：８．３
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：１２０．８
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：１４１．４
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５０．８５
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４９．１５
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－４４．８９
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：３１．０１
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：９０．７４
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：７２．６９
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－１０．８９
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－４２．１６
群末のレンズＬ２６の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：５９．７
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－０．０７
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０３２３
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２７３
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：４２．２９
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：３６．０５
第１の間隔（ＳＰ１）：１７．００
第２の間隔（ＳＰ２）：１５．２５
第３の間隔（ＳＰ３）：３１．２０
第４の間隔（ＳＰ４）：２０．３０
最大法線角度（θｎｍ）：４６．１６
最周辺法線角度（θｎｐ）：４２．８４
長さＬＡ：２３．１１
長さＬＢ：１１．５６
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：０．８４５
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．０１
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．０１
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－１０）：０．９１
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－１０）：０．８２
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ８/Ｒｄｙ１２|）：１．９５
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－２２/Ｈ*２－１２）：１．１６
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．８５
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．２３
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．３１
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：１．６１
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：８．８２
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ２２／ｆｗ｜）：４．４０
条件（１５）（｜θｔ｜）：０．１０
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．５０
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ２０／Ｒｄｙ１９）：０．９９
条件（１８）（θｎｍ）：４６．１６
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．９３
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－４０）：１．００
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－４０）：０．６５
条件（２２）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．２６
【0065】
この光学系１０においては、上述した条件（１）～（２２）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主にフォーカシングを行い、縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２に配置されたレンズ群によりズーミングを行うことができる。さらに、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２はともに、負のパワーが拡大側３に配置されたレトロフォーカス型であり、中間像ＩＭの近傍および縮小側２をテレセントリックにすることができる。中間像ＩＭの近傍をテレセントリックとすることにより中間に配置されるレンズ径の増大を抑制できる。さらに、中間像ＩＭを拡大側３に傾斜させることにより、第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーを適切に設定でき、第２のレンズ群Ｇ２を多数のレンズが密集したコンパクトな配置を実現できる。したがって、全体としてコンパクトにまとめることができる光学系１０を提供できる。
【0066】
特に、この光学系１０は、バックフォーカスが非常に長く、イメージサークルが小さい設計であり、高倍率で、照明系などとの組み合わせが要求されるアプリケーションに適している。この光学系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。
【0067】
図９に、フォーカス群ＦＧのいくつかの異なる例を示している。図９（ａ）は、第１のレンズ群Ｇ１を２つに分けてフォーカシングを行う例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、他のレンズＬ１２～Ｌ１４により第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、これらの２つのレンズ群Ｆｇ１およびＦｇ２によりフォーカシングを行う。
【0068】
図９（ｂ）は、第１のレンズ群Ｇ１を３つに分けてフォーカシングを行う例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、レンズＬ１２およびＬ１３により第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、レンズＬ１４により第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３を構成し、これらの３つのレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３によりフォーカシングを行う。
【0069】
図９（ｃ）は、第２のレンズ群Ｇ２もフォーカシングの際に動かす例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、レンズＬ１２～Ｌ１４により第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、第２のレンズ群Ｌ２１～Ｌ２６により第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３を構成し、これらの３つのレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３によりフォーカシングを行う。
【0070】
図９（ｄ）は、第２のレンズ群Ｇ２の一部のレンズをフォーカシングの際に動かす例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、レンズＬ１２～Ｌ１４により第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、第２のレンズ群Ｇ２の最も中間像ＩＭに近いレンズＬ２６により第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３を構成し、これらの３つのレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３によりフォーカシングを行う。
【0071】
図９（ｅ）は、第２のレンズ群Ｇ２の一部に加えて、第３のレンズ群Ｇ３のレンズをフォーカシングの際に動かす例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、レンズＬ１２～Ｌ１４により第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、第２のレンズ群Ｇ２の最も中間像ＩＭに近いレンズＬ２６により第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３を構成し、第３のレンズ群Ｇ３の最も中間像ＩＭに近いレンズＬ３１により第４のフォーカスレンズ群Ｆｉｇ４を構成し、これらの４つのレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ４によりフォーカシングを行う。
【0072】
図９（ｆ）は、第１のレンズ群Ｇ１を一体でフォーカシングを行う例である。すなわち、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１～Ｌ１４により第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１を構成し、第２のレンズ群Ｇ２の最も中間像ＩＭに近いレンズＬ２６により第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ２を構成し、第３のレンズ群Ｇ３の最も中間像ＩＭに近いレンズＬ３１により第３のフォーカスレンズ群Ｆｉｇ３を構成し、これらの３つのレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３によりフォーカシングを行う。
【0073】
フォーカス群ＦＧの構成はこれらに限定されないが、光学系１０においては、最も拡大側３の、光線が通過する面積が最も大きい２枚のレンズＬ１１およびＬ１２を協働して、すなわち、独立して、あるいは同期して、フォーカシングの際に動かすことにより、光線を効率よく制御することができ、良好なフォーカシング性能が得られる。
【0074】
図１０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２３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の光学サブシステム（第１の屈折光学系）ＲＳ１と、中間像ＩＭを挟んで縮小側２に配置された複数のレンズを含む第２の光学サブシステム（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。
【0075】
第１の屈折光学系ＲＳ１は、第１の絞りＳＴ１に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって他のレンズが配置されていない第１の間隔ＳＰ１を空けて拡大側（拡大共役側）３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第１の成分（サブレンズ群）Ｇ１ｆを備えた第１のレンズ群Ｇ１と、第１の絞りＳＴ１に対して、他のレンズを配置可能な間隔であって他のレンズが配置されていない第２の間隔ＳＰ２を空けて縮小側（縮小共役側）２に配置され、縮小側２が中間像ＩＭに隣接する屈折力（合成屈折力）が正の第２のレンズ群Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１～Ｌ１４の４枚で構成され、第２のレンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１～２５の５枚で構成されている。
【0076】
第１のレンズ群Ｇ１の基本的な構成は、図１に示した光学系１０と共通し、負－負－負－正のパワー配置であり、レンズＬ１４の正のパワーを強く設定しているので第１のレンズ群Ｇ１の全体の焦点距離ｆｇ１は若干正となっている。第２のレンズ群Ｇ２は、拡大側３から正－負のパワー配置のレンズＬ２１およびＬ２２と、正－負－正のパワー配置のレンズＬ２３～Ｌ２５とを含み、レンズＬ２３～Ｌ２５は第２の成分（第２のサブレンズ群）Ｇ２ｒを構成している。第２のレンズ群Ｇ２は、拡大側３から、両凸の正レンズＬ２１と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ２２と、両凸の正レンズＬ２３と、両凹の負レンズＬ２４と、両凸の正レンズＬ２５とを含む。本実施例における群末のレンズは、正レンズＬ２５となる。
【0077】
第２の屈折光学系ＲＳ２は、第２の絞りＳＴ２に対して第３の間隔ＳＰ３を空けて拡大側３に配置され、拡大側に負の屈折力の第３の成分（サブレンズ群）Ｇ３ｆを備えた第３のレンズ群Ｇ３と、第２の絞りＳＴ２に対して第４の間隔ＳＰ４を空けて縮小側２に配置された正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とを含む。第３のレンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１～Ｌ３７の７枚で構成され、第４のレンズ群Ｇ４は、レンズＬ４１～Ｌ４７の７枚で構成されている。
【0078】
第３のレンズ群Ｇ３の具体的なパワー配置は、図１に示した光学系１０と共通する。第３のレンズ群Ｇ３は、拡大側３から、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ３３と、両凹の負レンズＬ３４と、両凸の正レンズＬ３５～Ｌ３７とを含む。第４のレンズ群Ｇ４は、拡大側３から負－正－負―正－負－正－正のレンズＬ４１～Ｌ４７を含む。第４のレンズ群Ｇ４は、拡大側３から、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ４１と、両凸の正レンズＬ４２と、両凹の負レンズＬ４３と、両凸の正レンズＬ４４と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ４５と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ４６と、両凸の正レンズＬ４７とを含む。すなわち、図１に示した光学系１０の第４のレンズ群Ｇ４の拡大側３の２枚のレンズを省いた構成と共通する。
【0079】
この光学系１０は、中間の固定レンズ群Ｆｉｍ１およびＦｉｍ２に対して拡大側３に配置された３つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３と、縮小側２に配置された４つのズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４とを含み、さらに最も縮小側２に端末の固定レンズ群Ｆｉｅを含む。ズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４はズーミング（変倍）の際に移動し、像面、例えば、縮小側２の像面２５ａに対して距離が変動する。フォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３はズーミング（変倍）の際には移動せず、フォーカシング（合焦）の際に移動する。固定レンズ群Ｆｉｍ１、Ｆｉｍ２およびＦｉｅはいずれの場合も移動しない。
【0080】
本例の光学系１０は、第１のレンズ群Ｇ１を３つに分けて独立して動かすことによりフォーカシングを行う。すなわち、第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１は、第１のレンズ群Ｇ１の最も拡大側３の負のパワーのレンズＬ１１の一枚構成であり、第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２は、第１のレンズ群Ｇ１の負－負のパワーのレンズＬ１２およびＬ１３により構成され、第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３は、正のパワーのレンズＬ１４により構成されている。
【0081】
第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズＧ３の拡大側３のレンズ群Ｇ３ｆはフォーカシングおよびズーミングにおいて動かない。すなわち、中間像ＩＭの前後に配置されたレンズ群はフォーカシングおよびズーミングの際に動かず、中間像ＩＭが移動しない、またはほとんど移動せず、フォーカシングおよびズーミングによる光学的性能の変動が小さい光学系１０を提供できる。
【0082】
ズーム群ＺＧは４つのズームレンズ群を含む。第１のズームレンズ群Ｚｇ１は、第３のレンズ群Ｇ３の負－正のパワーのレンズＬ３４およびＬ３５により構成され、第２のズームレンズ群Ｚｇ２は、第３のレンズ群Ｇ３の正のパワーのレンズＬ３６により構成され、第３のズームレンズ群Ｚｇ３は、第３のレンズ群Ｇ３の最も縮小側２の正のパワーのレンズＬ３７により構成されている。第４のズームレンズ群Ｚｇ４は、第２の絞りＳＴ２を含めた第４のレンズ群Ｇ４の負－正－負－正－負－正のレンズＬ４１～Ｌ４６により構成されている。最終の固定レンズ群Ｆｉｅは、第４のレンズ群Ｇ４の最も縮小側２の正のパワーのレンズＬ４７により構成されている。
【0083】
この光学系１０も、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２は、屈折力が負の成分Ｇ１ｆおよびＧ３ｆがそれぞれ拡大側（拡大共役側）３に配置されたレトロフォーカスタイプであり、拡大側３は画角の大きな広角で、縮小側２はバックフォーカスが長くテレセントリックまたはそれに近くなる光学系を得ることができる。さらに、中間像ＩＭは、拡大側３に傾斜するように結像される設計となっている。このため、図１に示した光学系１０と同様に、レンズ径の変化を小さくでき、また、多数のレンズを接近させた状態でコンパクトに配置できる。このため、コンパクトで収差も良好に修正できる光学系１０を提供できる。他の具体的な構成については、図１に示した光学系１０と共通する。
【0084】
図１０（ａ）は、光学系１０の広角端におけるレンズ配置を示し、図１０（ｂ）は、光学系１０の望遠端におけるレンズ配置を示している。図１１は、光学系１０の各エレメントのデータを示している。図１２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。図１３は、フォーカシングおよびズーミングの際に移動するフォーカスレンズ群およびズームレンズ群の移動量を、拡大側３の端（面Ｓ１）からスクリーン（不図示）までの距離ｄ０が近距離（３４００ｍｍ）および遠距離（１２０００ｍｍ、１２ｍ）の各位置における広角端（Ｚ１、Ｚ４）、中間位置（Ｚ２、Ｚ５）および望遠端（Ｚ３、Ｚ６）の各レンズ群の前後の間隔により示している。
【0085】
図１４に、中間像ＩＭの像面湾曲量（ｍｍ）を画角（度）に対して示している。図１５（ａ）および（ｂ）に、広角端（ワイド）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１６および図１７に、広角端（ワイド）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。
【0086】
図１０に示した光学系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）：２１７．４
Ｆ値：２．３７（広角端）／２．４４（望遠端）
最大画角（半画角）：５４．８（広角端）／４９．５（望遠端）
変倍比：１．２１
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１５．８７
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１９．２０
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１６．０
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：２１３．６
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：２６７．６
光学系の全長（Ｌｏｐ）：９００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：２８３．９７
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：６１６．０３
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：１３１．６５
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：６８．４５
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：１３５．８６
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：１２７．２９
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－１９．７６
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－１６０．２５
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：４８．８
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－２１．３５
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１７１
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０１２２
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：６０．８５
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：４１．４３
第１の間隔（ＳＰ１）：３０．２５
第２の間隔（ＳＰ２）：３０．２５
第３の間隔（ＳＰ３）：６２．０７
第４の間隔（ＳＰ４）：４０．４４
最大法線角度（θｎｍ）：４３．０３
最周辺法線角度（θｎｐ）：３０．５３
長さＬＡ：４０．５２
長さＬＢ：１８．５０
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：０．７１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：１．３３
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：１．３５
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－１０）：０．６９
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－１０）：０．６９
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ８/Ｒｄｙ１２|）：０．１９
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－２１/Ｈ*２－１２）：１．１１
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．６８
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３２
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．０１
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．２４
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：１．２５
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：３．０７
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ２０／ｆｗ｜）：２．５９
条件（１５）（｜θｔ｜）：１．０１
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．４６
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１８／Ｒｄｙ１７）：１．０１
条件（１８）（θｎｍ）：４３．０３
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．７１
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３９）：１．１５
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３９）：０．７５
条件（２２）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．１２
倍率（広角端、近距離における倍率）：２１７．４
Ｆ値：２．３７（広角端）／２．４４（望遠端）
最大画角（半画角）：５４．８（広角端）／４９．５（望遠端）
変倍比：１．２１
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１５．８７
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１９．２０
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１６．０
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：２１３．６
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：２６７．６
光学系の全長（Ｌｏｐ）：９００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：２８３．９７
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：６１６．０３
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：１３１．６５
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：６８．４５
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：１３５．８６
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：１２７．２９
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－１９．７６
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－１６０．２５
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：４８．８
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－２１．３５
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１７１
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０１２２
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：６０．８５
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：４１．４３
第１の間隔（ＳＰ１）：３０．２５
第２の間隔（ＳＰ２）：３０．２５
第３の間隔（ＳＰ３）：６２．０７
第４の間隔（ＳＰ４）：４０．４４
最大法線角度（θｎｍ）：４３．０３
最周辺法線角度（θｎｐ）：３０．５３
長さＬＡ：４０．５２
長さＬＢ：１８．５０
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：０．７１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：１．３３
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：１．３５
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－１０）：０．６９
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－１０）：０．６９
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ８/Ｒｄｙ１２|）：０．１９
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－２１/Ｈ*２－１２）：１．１１
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．６８
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３２
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．０１
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．２４
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：１．２５
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：３．０７
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ２０／ｆｗ｜）：２．５９
条件（１５）（｜θｔ｜）：１．０１
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．４６
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１８／Ｒｄｙ１７）：１．０１
条件（１８）（θｎｍ）：４３．０３
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．７１
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３９）：１．１５
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３９）：０．７５
条件（２２）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．１２
【0087】
この光学系１０においては、上述した条件（１）～（２２）のうち、条件（１７）については設計時に考慮されていないが、その他の条件をすべて満たす。この光学系１０も、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主にフォーカシングを行い、縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２に配置されたレンズ群によりズーミングを行うことができる。また、第２のレンズ群Ｇ２を多数のレンズが密集したコンパクトな配置を実現することにより、全体としてコンパクトにまとめることができる光学系１０を提供できる。
【0088】
この光学系１０は、バックフォーカスが非常に長く，イメージサークルが大きい設計である。また、フォーカシング可能な距離が３．４ｍ～１２ｍと非常に範囲が広い。したがって、照明系などと組み合わせて遠方に投影するようなアプリケーションに適している。この光学系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。
【0089】
図１８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。この光学系１０は全２４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の光学サブシステム（第１の屈折光学系）ＲＳ１と、中間像ＩＭを挟んで縮小側２に配置された複数のレンズを含む第２の光学サブシステム（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。
【0090】
第１の屈折光学系ＲＳ１は、第１の絞りＳＴ１に対して第１の間隔ＳＰ１を空けて拡大側（拡大共役側）３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第１の成分（サブレンズ群）Ｇ１ｆを備えた第１のレンズ群Ｇ１と、第１の絞りＳＴ１に対して第２の間隔ＳＰ２を空けて縮小側（縮小共役側）２に配置され、縮小側２が中間像ＩＭに隣接する屈折力（合成屈折力）が正の第２のレンズ群Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１およびＬ１２の２枚で構成され、第２のレンズ群Ｇ２は、レンズＬ２１～２５の５枚で構成されている。
【0091】
第１のレンズ群Ｇ１は、負の第１の成分Ｇ１ｆにより構成されている。負の第１の成分Ｇ１ｆは、負－負のパワー配置であり、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ１１およびＬ１２を含む。第２のレンズ群Ｇ２は、拡大側３から正－正のパワー配置のレンズＬ２１およびＬ２２と、正－負－正のパワー配置のレンズＬ２３～Ｌ２５とを含み、レンズＬ２２～Ｌ２５は第２の成分（第２のサブレンズ群）Ｇ２ｒを構成している。第２のレンズ群Ｇ２は、拡大側３から、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ２１と、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、両凸の正レンズＬ２５とを含む。本実施例における群末のレンズは、正レンズＬ２５となる。
【0092】
第２の屈折光学系ＲＳ２は、第２の絞りＳＴ２に対して第３の間隔ＳＰ３を空けて拡大側３に配置され、拡大側に負の屈折力の第３の成分（サブレンズ群）Ｇ３ｆを備えた第３のレンズ群Ｇ３と、第２の絞りＳＴ２に対して第４の間隔ＳＰ４を空けて縮小側２に配置された正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とを含む。第３のレンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１～Ｌ３６の６枚で構成され、第４のレンズ群Ｇ４は、レンズＬ４１～Ｌ５１の１１枚で構成されている。
【0093】
第３のレンズ群Ｇ３は、正－負－負のレンズＬ３１～Ｌ３３を含む負の第３の成分Ｇ３ｆと、負－正のレンズＬ３４およびＬ３５とを含む。第３のレンズ群Ｇ３は、拡大側３から、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ３１と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ３２と、両凹の負レンズＬ３３およびＬ３４と、両凸の正レンズＬ３５と、拡大側３に凸の正レンズのＬ３６とを含む。
【0094】
第４のレンズ群Ｇ４は、拡大側３から正－負－正－負－正－負―正－負－正－負－正のレンズＬ４１～Ｌ５１を含む。第４のレンズ群Ｇ４は、拡大側３から、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ４１と、両凹の負レンズＬ４２と、両凸の正レンズＬ４３と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ４４と、両凸の正レンズＬ４５と、両凹の負レンズＬ４６と、両凸の正レンズＬ４７と、両凹の負レンズＬ４８と、両凸の正レンズＬ４９と、両凹の負レンズＬ５０と、両凸の正レンズＬ５１とを含む。すなわち、図２に示した光学系１０の第４のレンズ群Ｇ４の拡大側３に正－負－正のパワーを追加し、最も縮小側２を負－正のパワーにした構成となっている。
【0095】
この光学系１０は、中間の固定レンズ群はなく、中間像ＩＭの拡大側３に配置された３つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３と、縮小側２に配置された４つのズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４とを含み、さらに最も縮小側２に端末の固定レンズ群Ｆｉｅを含む。ズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４はズーミング（変倍）の際に移動し、像面、例えば、縮小側２の像面２５ａに対して距離が変動する。フォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３はズーミング（変倍）の際には移動せず、フォーカシング（合焦）の際に移動する。
【0096】
本例の光学系１０は、第２のレンズ群Ｇ２を２つに分けて独立して動かすことによりフォーカシングを行う。すなわち、第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１は、第１のレンズ群Ｇ１により構成され、第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２は、第２のレンズ群Ｇ２の正－正－正－負のレンズＬ２１～Ｌ２４により構成され、第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３は、正のパワーのレンズＬ２５により構成されている。
【0097】
ズーム群ＺＧは４つのズームレンズ群を含む。第１のズームレンズ群Ｚｇ１は、第３のレンズ群Ｇ３の第３の負の成分Ｇ３ｆのレンズＬ３１～Ｌ３３により構成され、第２のズームレンズ群Ｚｇ２は、第３のレンズ群Ｇ３の負－正のレンズＬ３４およびＬ３５により構成され、第３のレンズ群Ｇ３の正のパワーのレンズＬ３６により構成され、第４のズームレンズ群Ｚｇ４は、第２の絞りＳＴ２を含めた第４のレンズ群Ｇ４の正－負－正－負－正－負－正－負－正のレンズＬ４１～Ｌ４９により構成されている。最終の固定レンズ群Ｆｉｅは、第４のレンズ群Ｇ４の最も縮小側２の負－正のパワーのレンズＬ５０およびＬ５１により構成されている。
【0098】
この光学系１０も、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２は、屈折力が負の成分Ｇ１ｆおよびＧ３ｆがそれぞれ拡大側（拡大共役側）３に配置されたレトロフォーカスタイプであり、拡大側３は画角の大きな広角で、縮小側２はバックフォーカスが長くテレセントリックまたはそれに近くなる光学系を得ることができる。さらに、中間像ＩＭは、拡大側３に傾斜するように結像される設計となっている。このため、図１に示した光学系１０と同様に、レンズ径の変化を小さくでき、また、多数のレンズを接近させた状態でコンパクトに配置できる。このため、コンパクトで収差も良好に修正できる光学系１０を提供できる。他の具体的な構成については、図１に示した光学系１０と共通する。
【0099】
図１８（ａ）は、光学系１０の広角端におけるレンズ配置を示し、図１８（ｂ）は、光学系１０の望遠端におけるレンズ配置を示している。図１９は、光学系１０の各エレメントのデータを示している。図２０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。図２１（ａ）は、ズーミングの際に移動するズームレンズ群の移動量を、拡大側３の端（面Ｓ１）からスクリーン（不図示）までの距離ｄ０が近距離（１６２５ｍｍ）の広角端（Ｚ１）、中間位置（Ｚ２）および望遠端（Ｚ３）の各レンズ群の前後の間隔により示している。図２１（ｂ）は、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズ群の移動量を、近距離（１６２５ｍｍ、Ｚ１０）と、遠距離（３０００ｍｍ、Ｚ２０）とで示している。
【0100】
図２２に、中間像ＩＭの像面湾曲量（ｍｍ）を画角（度）に対して示している。図２３（ａ）および（ｂ）に、広角端（ワイド）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２４および図２５に、広角端（ワイド）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。
【0101】
図１８に示した光学系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）：１５６．０
Ｆ値：１．８９（広角端）／２．０５（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．７（広角端）／５４．５（望遠端）
変倍比：１．１８
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１０．５８
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１２．４８
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１７．４
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：５０．９５
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：５６．２
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５１．９３
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４８．０７
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－３０．９２
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：３０．０７
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：９５．６７
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：５２．９８
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－３０．９２
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－３７．９２
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：６０．９
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－３．４６
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１９５
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２３６
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：７０．８９
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：５９．７９
第１の間隔（ＳＰ１）：２７．４８
第２の間隔（ＳＰ２）：１５．２８
第３の間隔（ＳＰ３）：２０．８０
第４の間隔（ＳＰ４）：２４．３３
最大法線角度（θｎｍ）：４２．８６
最周辺法線角度（θｎｐ）：３３．８４
長さＬＡ：４５．３０
長さＬＢ：２２．７４
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：１．２１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．２０
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．３３
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－６）：１．３１
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－６）：０．７３
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ４/Ｒｄｙ８|）：０．１８
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－１７/Ｈ*２－８）：１．５５
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．８４
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．６４
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．７８
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：２．９２
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：５．７６
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ１６／ｆｗ｜）：５．１１
条件（１５）（｜θｔ｜）：６．０８
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．５０
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１４／Ｒｄｙ１３）：０．９９
条件（１８）（θｎｍ）：４２．８６
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．７９
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３３）：０．４７
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３３）：０．５４
条件（２３）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．８２
倍率（広角端、近距離における倍率）：１５６．０
Ｆ値：１．８９（広角端）／２．０５（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．７（広角端）／５４．５（望遠端）
変倍比：１．１８
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１０．５８
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１２．４８
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１７．４
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：５０．９５
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：５６．２
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５１．９３
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４８．０７
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－３０．９２
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：３０．０７
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：９５．６７
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：５２．９８
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－３０．９２
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－３７．９２
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：６０．９
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－３．４６
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１９５
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２３６
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：７０．８９
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：５９．７９
第１の間隔（ＳＰ１）：２７．４８
第２の間隔（ＳＰ２）：１５．２８
第３の間隔（ＳＰ３）：２０．８０
第４の間隔（ＳＰ４）：２４．３３
最大法線角度（θｎｍ）：４２．８６
最周辺法線角度（θｎｐ）：３３．８４
長さＬＡ：４５．３０
長さＬＢ：２２．７４
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：１．２１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．２０
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．３３
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－６）：１．３１
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－６）：０．７３
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ４/Ｒｄｙ８|）：０．１８
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－１７/Ｈ*２－８）：１．５５
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．８４
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．６４
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：１．７８
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：２．９２
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：５．７６
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ１６／ｆｗ｜）：５．１１
条件（１５）（｜θｔ｜）：６．０８
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．５０
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１４／Ｒｄｙ１３）：０．９９
条件（１８）（θｎｍ）：４２．８６
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．７９
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３３）：０．４７
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３３）：０．５４
条件（２３）（ｆｃ１／ｆｃ３）：０．８２
【0102】
この光学系１０においては、上述した条件（１）～（２１）および（２３）のすべてを満たす。この光学系１０も、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主にフォーカシングを行い、縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２に配置されたレンズ群によりズーミングを行うことができる。また、第２のレンズ群Ｇ２を多数のレンズが密集したコンパクトな配置を実現することにより、全体としてコンパクトにまとめることができ、さらにＦ値が小さく、明るい光学系１０を提供できる。
【0103】
この光学系１０は、バックフォーカスが比較的短く、イメージサークルが大きい設計である。また、中間像ＩＭを拡大結像するようにしている。したがって、バックフォーカスがそれほど要しないアプリケーションに適している。この光学系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。
【0104】
図２６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は全２６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の光学サブシステム（第１の屈折光学系）ＲＳ１と、中間像ＩＭを挟んで縮小側２に配置された複数のレンズを含む第２の光学サブシステム（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。
【0105】
第１の屈折光学系ＲＳ１は、第１の絞りＳＴ１に対して第１の間隔ＳＰ１を空けて拡大側（拡大共役側）３に配置され、拡大側３に負の屈折力の第１の成分（サブレンズ群）Ｇ１ｆを備えた第１のレンズ群Ｇ１と、第１の絞りＳＴ１に対して第２の間隔ＳＰ２を空けて縮小側（縮小共役側）２に配置され、縮小側２が中間像ＩＭに隣接する屈折力（合成屈折力）が正の第２のレンズ群Ｇ２とを含む。この光学系１０においては、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２の構成は、図１８に示した光学系１０と共通する。
【0106】
第２の屈折光学系ＲＳ２は、第２の絞りＳＴ２に対して第３の間隔ＳＰ３を空けて拡大側３に配置され、拡大側に負の屈折力の第３の成分（サブレンズ群）Ｇ３ｆを備えた第３のレンズ群Ｇ３と、第２の絞りＳＴ２に対して第４の間隔ＳＰ４を空けて縮小側２に配置された正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とを含む。第３のレンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１～Ｌ３８の８枚で構成され、第４のレンズ群Ｇ４は、レンズＬ４１～Ｌ５１の１１枚で構成されている。
【0107】
第３のレンズ群Ｇ３は、正－負－負のレンズＬ３１～Ｌ３３を含む負の第３の成分Ｇ３ｆと、負－正－正－負－正のレンズＬ３４～Ｌ３８とを含む。第３のレンズ群Ｇ３は、拡大側３から、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２およびＬ３３と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ３４と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ３５と、両凸の正レンズＬ３６と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ３７と、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ３８とを含む。
【0108】
第４のレンズ群Ｇ４は、図１８に示した光学系１０と同じく、拡大側３から正－負－正－負－正－負―正－負－正－負－正のレンズＬ４１～Ｌ５１を含む。第４のレンズ群Ｇ４は、最も拡大側３のレンズＬ４１が両凸の正レンズであること以外は、基本的な構成は図１８に示した光学系１０と共通する。
【0109】
この光学系１０は、中間の固定レンズ群はなく、中間像ＩＭの拡大側３に配置された３つのフォーカスレンズ群Ｆｇ１～Ｆｇ３と、縮小側２に配置された４つのズームレンズ群Ｚｇ１～Ｚｇ４とを含み、さらに最も縮小側２に端末の固定レンズ群Ｆｉｅを含む。
【0110】
本例の光学系１０は、第１のレンズ群Ｇ１を２つに分けて独立して動かすことによりフォーカシングを行う。すなわち、第１のフォーカスレンズ群Ｆｇ１は、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１により構成され、第２のフォーカスレンズ群Ｆｇ２は、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１２により構成され、第３のフォーカスレンズ群Ｆｇ３は、第２のレンズ群Ｇ２に第１の絞りＳＴ１を含めた正－正－正－負－正のレンズＬ２１～Ｌ２５により構成により構成されている。
【0111】
ズーム群ＺＧは４つのズームレンズ群を含む。第１のズームレンズ群Ｚｇ１は、第３のレンズ群Ｇ３の第３の負の成分Ｇ３ｆのレンズＬ３１～Ｌ３３と、レンズＬ３４とにより構成され、第２のズームレンズ群Ｚｇ２は、第３のレンズ群Ｇ３の正－正－負のレンズＬ３５、Ｌ３６およびＬ３７により構成され、第３のレンズ群Ｇ３の正のパワーのレンズＬ３８により構成され、第４のズームレンズ群Ｚｇ４は、第２の絞りＳＴ２を含めた第４のレンズ群Ｇ４の正－負－正－負－正－負－正－負－正のレンズＬ４１～Ｌ４９により構成されている。最終の固定レンズ群Ｆｉｅは、第４のレンズ群Ｇ４の最も縮小側２の負－正のパワーのレンズＬ５０およびＬ５１により構成されている。
【0112】
この光学系１０も、第１の屈折光学系ＲＳ１および第２の屈折光学系ＲＳ２は、屈折力が負の成分Ｇ１ｆおよびＧ３ｆがそれぞれ拡大側（拡大共役側）３に配置されたレトロフォーカスタイプであり、拡大側３は画角の大きな広角で、縮小側２はバックフォーカスが長くテレセントリックまたはそれに近くなる光学系を得ることができる。さらに、中間像ＩＭは、拡大側３に傾斜するように結像される設計となっている。このため、図１に示した光学系１０と同様に、レンズ径の変化を小さくでき、また、多数のレンズを接近させた状態でコンパクトに配置できる。このため、コンパクトで収差も良好に修正できる光学系１０を提供できる。他の具体的な構成については、図１に示した光学系１０と共通する。
【0113】
図２６（ａ）は、光学系１０の広角端におけるレンズ配置を示し、図２６（ｂ）は、光学系１０の望遠端におけるレンズ配置を示している。図２７は、光学系１０の各エレメントのデータを示している。図２８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。図２９（ａ）は、ズーミングの際に移動するズームレンズ群の移動量を、拡大側３の端（面Ｓ１）からスクリーン（不図示）までの距離ｄ０が近距離（１６２５ｍｍ）の広角端（Ｚ１）、中間位置（Ｚ２）および望遠端（Ｚ３）の各レンズ群の前後の間隔により示している。図２９（ｂ）は、フォーカシングの際に移動するフォーカスレンズ群の移動量を、近距離（１６２５ｍｍ、Ｚ１０）と、遠距離（３０００ｍｍ、Ｚ２０）とで示している。
【0114】
図３０に、中間像ＩＭの像面湾曲量（ｍｍ）を画角（度）に対して示している。図３１（ａ）および（ｂ）に、広角端（ワイド）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３２および図３３に、広角端（ワイド）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。
【0115】
図２６に示した光学系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）：１５６．７
Ｆ値：１。９９（広角端）／２．１０（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．７（広角端）／５４．３（望遠端）
イメージサークル(縮小側)：φ３５．０
バックフォーカス(縮小側)：４８．０
変倍比：１．１８
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１０．５６
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１２．４６
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１２．１
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：６９．６
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：８１．５
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５０．８５
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４９．１５
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－３２．３４
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：２８．１１
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：８１．３７
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：９１．２０
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－３２．３４
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－３０．８９
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：４４．９
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－１．６６
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１７０
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２７４
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：５４．９８
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：５１．４９
第１の間隔（ＳＰ１）：３７．６
第２の間隔（ＳＰ２）：１４．６６
第３の間隔（ＳＰ３）：２０．８０
第４の間隔（ＳＰ４）：２０．３５
最大法線角度（θｎｍ）：４４．８５
最周辺法線角度（θｎｐ）：４２．５９
長さＬＡ：３２．７
長さＬＢ：１１．５０
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：１．６１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．１４
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．１６
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－６）：１．６３
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－６）：０．６４
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ４/Ｒｄｙ８|）：０．２６
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－１１/Ｈ*２－８）：１．３４
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．９４
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．１５
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：２．６７
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：３．０６
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：４．２５
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ１６／ｆｗ｜）：４．０１
条件（１５）（｜θｔ｜）：５．７９
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．３５
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１４／Ｒｄｙ１３）：０．９８
条件（１８）（θｎｍ）：４４．８５
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．９５
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３７）：０．４５
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３７）：０．４４
条件（２３）（ｆｃ１／ｆｃ３）：１．０５
倍率（広角端、近距離における倍率）：１５６．７
Ｆ値：１。９９（広角端）／２．１０（望遠端）
最大画角（半画角）：５８．７（広角端）／５４．３（望遠端）
イメージサークル(縮小側)：φ３５．０
バックフォーカス(縮小側)：４８．０
変倍比：１．１８
全系の合成焦点距離（近距離、広角端、ｆｗ）：－１０．５６
全系の合成焦点距離（近距離、望遠端、ｆｔ）：－１２．４６
第１の屈折光学系ＲＳ１の合成焦点距離（近距離、ｆ１）：１２．１
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆ２ｗ）：６９．６
第２の屈折光学系ＲＳ２の合成焦点距離
（近距離、望遠端、ｆ２ｔ）：８１．５
光学系の全長（Ｌｏｐ）：５００．００
第１の屈折光学系ＲＳ１の全長（Ｌｏｐ１）：１５０．８５
第２の屈折光学系ＲＳ２の全長（Ｌｏｐ２）：３４９．１５
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離（近距離、ｆｇ１）：－３２．３４
第２のレンズ群Ｇ２の合成焦点距離（近距離、ｆｇ２）：２８．１１
第３のレンズ群Ｇ３の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ３）：８１．３７
第４のレンズ群Ｇ４の合成焦点距離
（近距離、広角端、ｆｇ４）：９１．２０
第１の成分Ｇ１ｆの合成焦点距離（ｆｃ１）：－３２．３４
第３の成分Ｇ３ｆの合成焦点距離（ｆｃ３）：－３０．８９
群末のレンズＬ２５の焦点距離（ｆｇ２ｅ）：４４．９
中間像ＩＭの像面湾曲量（ＩＭＦｃ）：－１．６６
第１のレンズ群Ｇ１のペッツバール和（Ｇ１ＰＴＺ）：０．０１７０
第２のレンズ群Ｇ２のペッツバール和（Ｇ２ＰＴＺ）：－０．０２７４
第２のレンズ群Ｇ２の拡大側の面から縮小側の面までの長さ
（Ｌｇ２）：５４．９８
第２のレンズ群Ｇ２の正のパワーのレンズの総厚（Ｌｇ２ｐ）：５１．４９
第１の間隔（ＳＰ１）：３７．６
第２の間隔（ＳＰ２）：１４．６６
第３の間隔（ＳＰ３）：２０．８０
第４の間隔（ＳＰ４）：２０．３５
最大法線角度（θｎｍ）：４４．８５
最周辺法線角度（θｎｐ）：４２．５９
長さＬＡ：３２．７
長さＬＢ：１１．５０
条件（１）（｜Ｇ２ＰＴＺ／Ｇ１ＰＴＺ｜）：１．６１
条件（２）（｜ＩＭＦｃ／ｆ１｜）：０．１４
条件（３）（｜ＩＭＦｃ／ｆｗ｜）：０．１６
条件（４）（ＳＰ１／ＳＤ１：ＳＰ１／Ｈ＊２－６）：１．６３
条件（５）（ＳＰ２／ＳＤ１：ＳＰ２／Ｈ＊２－６）：０．６４
条件（６）（|Ｓｆ１ｒ/Ｓｒ１ｒ|：|Ｒｄｙ４/Ｒｄｙ８|）：０．２６
条件（７）（Ｄｇ２max/Ｄｇ２min：Ｈ*２－１１/Ｈ*２－８）：１．３４
条件（８）（Ｌｇ２ｐ／Ｌｇ２）：０．９４
条件（９）（Ｌｏｐ１／Ｌｏｐ）：０．３０
条件（１０）（｜ｆ１／ｆｗ｜）：１．１５
条件（１１）（｜ｆｃ１／ｆ１｜）：２．６７
条件（１２）（｜ｆｃ１／ｆｗ｜）：３．０６
条件（１３）（｜ｆｇ２ｅ／ｆｗ｜）：４．２５
条件（１４）（｜Ｒｇ２ｅｒ／ｆｗ｜：｜Ｒｄｙ１６／ｆｗ｜）：４．０１
条件（１５）（｜θｔ｜）：５．７９
条件（１６）（ＬＢ／ＬＡ）：０．３５
条件（１７）（Ｒｇ２ｍ／Ｒｇ２ｐ：Ｒｄｙ１４／Ｒｄｙ１３）：０．９８
条件（１８）（θｎｍ）：４４．８５
条件（１９）（θｎｐ／θｎｍ）：０．９５
条件（２０）（ＳＰ３／ＳＤ２：ＳＰ３／Ｈ＊２－３７）：０．４５
条件（２１）（ＳＰ４／ＳＤ２：ＳＰ４／Ｈ＊２－３７）：０．４４
条件（２３）（ｆｃ１／ｆｃ３）：１．０５
【0116】
この光学系１０においては、上述した条件（１）～（２１）および（２３）のすべてを満たす。この光学系１０も、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主にフォーカシングを行い、縮小側２の第２の屈折光学系ＲＳ２に配置されたレンズ群によりズーミングを行うことができる。また、第２のレンズ群Ｇ２を多数のレンズが密集したコンパクトな配置を実現することにより、全体としてコンパクトにまとめることができ、Ｆ値が小さく、明るい光学系１０を提供できる。
【0117】
この光学系１０は、バックフォーカスが比較的短く、イメージサークルが小さい設計である。さらに、中間像ＩＭより縮小側２の第３のレンズ群Ｇ３に正のパワーのレンズを多く配置し、光線を内側に曲げることにより中間像ＩＭを縮小結像するようにしている。したがって、バックフォーカスがそれほど要しないアプリケーションに適している。この光学系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。
【0118】
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特許請求の範囲の対象となり、本発明は以下の特許請求の範囲により規定されるものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】