(57)【要約】      （修正有）【課題】小径化しつつ、且つ良好な収差補正を行うことができる結像光学系を提供する。【解決手段】屈折光学系内に中間実像を有し、屈折光学系の最も拡大共役側に配される第１レンズよりも拡大共役側に凸面形状の反射面を有す光学系であり、屈折光学系は最も拡大共役側の第１レンズから順に負のパワーを有する第１レンズ、負のパワーを有する第２レンズ、負のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズの順で配される結像光学系であり、第２レンズと第３レンズは凹面を向かい合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折光学系内に中間実像を有し、前記屈折光学系の最も拡大共役側に配される第１レンズよりも拡大共役側に凸面形状の反射面を有す光学系であり、前記屈折光学系は最も拡大共役側の第１レンズから順に負のパワーを有する第１レンズ、負のパワーを有する第２レンズ、負のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズの順で配される結像光学系であり、前記第２レンズと前記第３レンズは凹面を向かい合わせることを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記結像光学系は、前記第１レンズが非球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記結像光学系は、前記凸面形状の反射面が球面形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記結像光学系は、屈折光学系が共軸系であり、反射面もまた前記屈折光学系と光軸系を共にする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記結像光学系は、前記第２レンズと反射面の間において軸外光束中心が光軸と交わることのない請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記結像光学系の第１レンズの焦点距離をｆ＿Ｇ１、第２レンズの焦点距離をｆ＿Ｇ２としたとき、
０．２０＜ｆ＿Ｇ１／ｆ＿Ｇ２＜１．００
を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記結像光学系の第３レンズの焦点距離をｆ＿Ｇ３、第４レンズの焦点距離をｆ＿Ｇ４としたとき、
１．５０＜｜ｆ＿Ｇ３／ｆ＿Ｇ４｜＜３．００
を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記結像光学系は、光軸上に形成された中間実像に最も近いレンズ、もしくは２番目に近いレンズの少なくともどちらか一方が非球面形状を有す請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の結像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に画角の広いレンズに関し、特に画像読み取りレンズやプロジェクター投写レンズなどの結像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、設置スペースの節約という目的でプロジェクターには小型化と広角化が求められる。これを実現する手段の一つとして屈折光学系内に中間実像を有する反射光学があり、特許文献１で提案がされている。
【０００３】
特許文献１は、屈折光学系内に中間実像を有する屈折光学系に非球面凸面鏡を配す構成である。特許文献１は光が中間実像を形成したスクリーンに到達する間において、軸外光束中心が光軸と交わった後に配されるレンズが存在せず以降の広角化を凸面鏡のみで行っていることを特徴とする光学系である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４８４０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に開示された方式を用いると、凸面鏡径の小径化を行うことが可能となるが、光学系の広角化をこの凸面鏡一枚で行う必要があり性能を良好な性能を確保することが困難である。また、良好な性能を確保するために凸面鏡を非球面化する場合においても光軸中心から軸外にかけての形状変化が大きく非球面の成形性難易度が難化してしまう。複数の凸面鏡を配す場合は光を遮光しないように凸面鏡を配す必要があるため最も拡大共役面側の凸面鏡の大径化する必要がある。それに伴い装置の大型化などを行う必要がある。または装置の小型化を行うために非共軸系で装置を組む場合は実際に物を作成する上での難易度が上がってしまう。
【０００６】
本発明は、屈折光学系内に中間実像を有する反射屈折光学系で最も拡大共役側に凸面鏡を配す光学系において、拡大共役側の反射鏡及びレンズの大型化を抑えつつ良好に収差補正する光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る結像光学系は、
屈折光学系内に中間実像を有し、前記屈折光学系の最も拡大共役側に配される第１レンズよりも拡大共役側に凸面形状の反射面を有す光学系であり、前記屈折光学系は最も拡大共役側の第１レンズから順に負のパワーを有する第１レンズ、負のパワーを有する前記第２レンズ、負のパワーを有する前記第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズの順で配される結像光学系であり、第２レンズと第３レンズは凹面を向かい合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、拡大共役側から順に凸面鏡と屈折光学系の順に配され、前記屈折光学系内に中間実像を形成する光学系において、凸面鏡径と、最も拡大共役側に配された負レンズ径を小径化しつつ、且つ良好な収差補正を行うことができる結像光学系の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における結像光学系の断面図である。
【図２】実施例１における結像光学系の収差図である。
【図３】実施例２における結像光学系の断面図である。
【図４】実施例２における結像光学系の収差図である。
【図５】実施例３における結像光学系の断面図である。
【図６】実施例３における結像光学系の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。また説明の都合上、拡大共役側の面をＲ１面、レンズの縮小共役側の面をＲ２面と呼称する。
【００１１】
本実施形態の結像光学系は屈折光学系内に中間実像を有する屈折光学系と、前記屈折光学系の最も拡大共役側に凸面鏡を組み合わせたものである。前記屈折光学系は拡大共役側から順に負のパワーを有す第１レンズ、負のパワーを有す第２レンズ、負のパワーを有す第３レンズ、正のパワーを有す第４レンズの順に配される。
【００１２】
第１レンズは非球面形状を有しており、主に歪曲収差の補正を行っている。
【００１３】
第２レンズは第１レンズの収差補正を分担するものである。第２レンズが無い場合は第１レンズのＲ２面曲率半径を小さくしなければならない。その際に第１レンズＲ２面深さが深くなることで、第一レンズを成形により作成する場合に成形しにくい形状になるという問題が発生する。
【００１４】
第３レンズの負レンズは第４レンズで発生する球面収差・コマ収差・非点収差を補正する役割がある。第３レンズは第４レンズに隣接して配すことで、第４レンズに対しての軸外主光線位置の変化を抑えられ、歪曲収差の発生を抑制することができる。また、第３レンズは第１レンズ第２レンズと共に系全体の広角化を担わせるために第４レンズに対し拡大共役側に配す。第３レンズＲ２面は凸面形状となっており、縮小共役面側から射出され第４レンズを通過した光束を圧縮する効果を有す。
【００１５】
第４レンズは系を結像させるために必要な正パワーを有す。
【実施例１】
【００１６】
まず、図１乃至図２を参照して、本発明の実施例１における結像光学系について説明する。
【００１７】
図１は、本実施例における結像光学系１（広角レンズ）の断面図である。図２は、結像光学系１の収差図である。
【００１８】
図２の各収差図において、紙面左側からそれぞれ、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。球面収差において、実線は波長５５０ｎｍ、破線は６３０ｎｍ、点線は４５０ｎｍの収差を示している。横軸のスケールはデフォーカス量であり、−０．２０〜＋０．２０［ｍｍ］である。非点収差に関して、実線はサジタル面、破線はメリディオナル面における像面湾曲をそれぞれ示している。横軸は球面収差と同様である。歪曲収差においては、横軸のスケールが−１．０〜＋１．０［％］で示されている。倍率色収差図は波長５５０ｎｍに対して、６３０ｎｍと４５０ｎｍの倍率色収差を示しており横軸は−０．０１〜＋０．０１［ｍｍ］である。この点は、後述の各実施例の収差図に関しても同様である。
【００１９】
この結像光学系において、縮小共役面から出射した光は、中間実像を屈折光学系内に形成する屈折光学系を通過し、凸面鏡で反射され、拡大共役面に向かう。本実施例において、最も凸面鏡側に配置されたレンズから順に（拡大共役側から縮小共役側へ順に）、第１レンズ、第２レンズ、…第Ｎレンズという。本実施例の結像光学系は、第１〜第１９レンズで構成されているが、これに限定されるものではない。また、レンズの面を呼称する方法として拡大共役側の面をＲ１面、縮小共役側の面をＲ２面と呼称する。
【００２０】
本実施例において、第１０レンズ第１１レンズ間に中間実像を形成する光学系で構成されるが中間実像位置はこれに限定されるものではない。
【００２１】
以下、本実施例における数値実施例１を示す。数値実施例１において、面番号は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、凸面鏡と各レンズの面に付される番号を示している。Ｒは曲率半径、ｄは面間隔（次の面との実空間距離）、ｎｄ、νｄはガラス材料のｄ線の屈折率およびアッベ数を示している。これらは、後述の数値実施例２、３に関しても同様である。また、面番号の左側に「＊」印が付記されている面は、以下の関数に従った非球面形状であることを示す。関数の各係数は、数値実施例１に示されている。また、ｙは径方向の座標、ｘは光軸方向の座標を示す。
【００２２】
ｘ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２／Ｒ２）｝１／２］＋Ｃ３ｙ３＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ５ｙ５＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ７ｙ７＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ９ｙ９＋Ｃ１０ｙ１０＋Ｃ１１ｙ１１＋Ｃ１２ｙ１２＋Ｃ１３ｙ１３＋Ｃ１４ｙ１４＋Ｃ１５ｙ１５＋Ｃ１６ｙ１６  
（数値実施例１）
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【００２８】
【表６】
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【００２９】
（数値実施例１）
【表７】
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【００３０】
【表８】
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【００３１】
【表９】
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【００３２】
【表１０】
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【００３３】
【表１１】
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【００３４】
【表１２】
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【００３５】
（数値実施例３）
【表１３】
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【００３６】
【表１４】
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【００３７】
【表１５】
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【００３８】
【表１６】
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【００３９】
【表１７】
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【００４０】
【表１８】
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【符号の説明】
【００４１】
Ｒ  曲率半径、ｄ  面間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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