(57)【要約】  本開示は、画像が形成される画像形成面Ｑ１を有する装置本体１０５に対して着脱自在に取付け可能であり、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する交換レンズを開示する。該交換レンズは、光軸に沿った移動により、拡大共役点でのフォーカス調整を行うフォーカスレンズ群ＦＧ１と、光軸に沿った移動により、画像形成面Ｑ１に対する該交換レンズのフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群ＦＢＧとを備える。
2020174761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が形成される画像形成面を有する装置本体に対して着脱自在に取付け可能であり、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する交換レンズであって、
光軸に沿った移動により、前記拡大共役点でのフォーカス調整を行うためのフォーカスレンズ群と、
前記光軸に沿った移動により、前記画像形成面に対する該交換レンズのフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群と、を備える交換レンズ。
【請求項２】
前記フランジバック補正レンズ群は、前記交換レンズを前記装置本体に取り付けた後に位置調整される、請求項１記載の交換レンズ。
【請求項３】
以下の条件（１）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
０．１５＜｜｛１−（βｂｗ２）｝×（βｂｒｗ２）｜＜１．４０  ・・・（１）
ここで、
βｂｗ：前記フランジバック補正レンズの広角端における近軸横倍率
βｂｒｗ：前記フランジバック補正レンズよりも前記縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項４】
以下の条件（２）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
０．０１＜｜｛１−（βｆｗ２）｝×（βｆｒｗ２）｜＜０．１５  ・・・（２）
ここで、
βｆｗ：前記フォーカスレンズ群の広角端における近軸横倍率
βｆｒｗ：前記フォーカスレンズ群よりも前記縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項５】
光軸に沿った移動により、前記拡大共役点での像面湾曲量を補正する像面湾曲補正レンズ群をさらに備え、
以下の条件（３）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
｜（｛１−（βｃｗ２）｝×（βｃｒｗ２）｜＜０．０１  ・・・（３）
ここで、
βｃｗ：前記像面湾曲補正レンズ群の広角端における近軸横倍率
βｃｒｗ：前記像面湾曲補正レンズ群よりも縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項６】
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系を備え、
以下の条件（４）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３  ・・・（４）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｆ：前記拡大光学系の焦点距離
である。
【請求項７】
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系を備え、
以下の条件（５）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４  ・・・（５）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｒ：広角端での前記リレー光学系の焦点距離
である。
【請求項８】
以下の条件（６）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０  ・・・（６）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｂ：全系のバックフォーカス
である。
【請求項９】
以下の条件（７）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
｜ω｜＞６０  ・・・（７）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
【請求項１０】
前記拡大共役点および前記縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有する、請求項１記載の交換レンズ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の交換レンズと、
該交換レンズを経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える画像投写装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の交換レンズと、
該交換レンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、画像投写装置、撮像装置などの装置本体に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズに関する。また本開示は、こうした交換レンズを用いた画像投写装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、短い投影距離で大画面投影が可能である投影光学系を開示する。この投影光学系では、２つの光学系の間に中間像が形成され、続いて２つの光学系の間に光路折り曲げ用の平面ミラーＭ１が設けられる。特許文献１は、レンズの製造誤差等によるフォーカスズレの補正について言及している（段落［００４７］等）。具体的に、この投影光学系では、上記２つの光学系のうちの一方における第１合焦部のフォーカス位置に誤差が生じた場合に、他方における第２合焦部で微調整を行うように、第１合焦部と第２合焦部とがフォーカス時に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１８０４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、交換レンズが着脱自在に取付けられる装置本体にフランジバック誤差が存在する場合でも、像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる交換レンズを提供する。また本開示は、こうした交換レンズを用いた画像投写装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、画像が形成される画像形成面を有する装置本体に対して着脱自在に取付け可能であり、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する交換レンズである。交換レンズは、光軸に沿った移動により、前記拡大共役点でのフォーカス調整を行うためのフォーカスレンズ群を備える。交換レンズはさらに、前記光軸に沿った移動により、前記画像形成面に対する該交換レンズのフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群を備える。【０００６】
また本開示に係る画像投写装置は、上記交換レンズと、該交換レンズを経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える。【０００７】
また本開示に係る撮像装置は、上記交換レンズと、該交換レンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る交換レンズによると、装置本体にフランジバック誤差が存在する場合でも、像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の概要を説明するブロック図
【図２】実施例１のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図
【図３】実施例１のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図
【図４】実施例１のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図
【図５】実施例１のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図
【図６】実施例１のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図
【図７】実施例２のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図
【図８】実施例２のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図
【図９】実施例２のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図
【図１０】実施例２のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図
【図１１】実施例２のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図
【図１２】実施例３のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図
【図１３】実施例３のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図
【図１４】実施例３のズームレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図
【図１５】実施例３のズームレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図
【図１６】実施例３のズームレンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図
【図１７】実施例４の単焦点レンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図
【図１８】実施例４の単焦点レンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図
【図１９】実施例４の単焦点レンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図
【図２０】実施例４の単焦点レンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図
【図２１】実施例４の単焦点レンズ系の物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図
【図２２】本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図
【図２３】本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、あるいは実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１１】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものでない。
【００１２】
以下に、本開示に係る交換レンズの各実施例について説明する。各実施例では、結像光学系が、画像信号に基づき液晶やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像形成素子によって入射光を空間変調した原画像Ｓの画像光を、スクリーンに投写するプロジェクタ（画像投写装置の一例）に用いられる場合について説明する。即ち、本開示に係る交換レンズは、拡大側の延長線上に図示しないスクリーンを配置して、縮小側に配置された画像形成素子上の原画像Ｓを拡大してスクリーンに投写するために利用できる。
【００１３】
また、本開示に係る交換レンズは、拡大側の延長線上に位置する物体から放射される光を集光し、縮小側に配置された撮像素子の撮像面に物体の光学像を形成するための撮像装置にも利用できる。
【００１４】
（概要）
図１は、本開示の概要を説明するブロック図である。図１（ａ）は、交換レンズ１を装置本体１０５に取り付けた状態を示し、図１（ｂ）は、交換レンズ１を装置本体１０５から取り外した状態を示す。ここでは、一例として画像投写装置について説明する。
【００１５】
画像投写装置１００は、装置本体１０５と、装置本体１０５のマウント面Ｑ２に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズ１とを備える。装置本体１０５は、画像形成素子１０１と、プリズム１２１と、光源（不図示）と、制御部（不図示）などを備える。画像形成素子１０１は、例えば、液晶、ＤＭＤなどで構成され、交換レンズ１を経由してスクリーンＳＲに投写する画像を画像形成面Ｑ１上に生成する。スクリーンＳＲは、交換レンズ１から投写距離Ｄｐの位置に設置される。プリズム１２１は、画像形成素子１０１の画像形成面Ｑ１とマウント面Ｑ２との間に設けられ、光源からの光を画像形成素子１０１に供給する機能、および画像形成素子１０１からの光を交換レンズ１に伝送する機能などを有する。
【００１６】
交換レンズ１は、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する。交換レンズ１は、拡大共役点および縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有してもよい。この場合、交換レンズ１内部での中間結像により、交換レンズ１を広角に構成し易い。交換レンズ１は、レンズを収容する鏡胴を有し、鏡胴の縮小側端面には、マウント面Ｑ２と係合可能なマウント機構が設けられる。このマウント機構として、例えば、ねじ込み式、バヨネット式、スピゴット式などの各種マウント方式が採用できる。
【００１７】
フランジバックＤｆｂは、画像形成面Ｑ１とマウント面Ｑ２との間の距離として定義される。交換レンズ１は、同じフランジバックＤｆｂを有する装置本体１０５であれば、任意の装置本体１０５に取付け可能である。しかしながら、装置本体１０５の製造誤差、組立て誤差、環境条件などに起因して、フランジバックＤｆｂが個体ごとに変動することがある。フランジバックＤｆｂの誤差が存在すると、同じ性能を有する交換レンズ１を取り付けた場合であっても、スクリーンＳＲ上で大きな像面湾曲が発生することがある。
【００１８】
この対策として、交換レンズ１は、光軸に沿った移動により、画像形成面Ｑ１に対する交換レンズ１のフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群ＦＢＧを備える。さらに交換レンズ１は、光軸に沿った移動により、スクリーンＳＲ（拡大共役点）でのフォーカス調整を行うフォーカスレンズ群ＦＧ１を備える。
【００１９】
一般に、超短焦点レンズなどの広角レンズの場合、投写距離Ｄｐの変化でフランジバック誤差により大きな像面湾曲が発生する。それを補正するために、像面湾曲およびフランジバックを補正するためのフォーカスレンズ群ＦＧ１を設けている。装置本体１０５にフランジバック誤差が発生した場合、フランジバック誤差を解消するためにフォーカスレンズ群ＦＧ１を用いて調整すると、像面湾曲が発生する。これに対して本実施形態に係る交換レンズ１によると、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧを用いて装置本体のフランジバック誤差を補正することが可能になる。そのため像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる。
【００２０】
装置本体１０５の個体変動を解消するためには、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、交換レンズ１を装置本体１０５に取り付けた後に位置調整してもよい。これにより装置本体１０５ごとにフランジバックを調整することができる。そして、フランジバック調整を行った後、フォーカスレンズ群ＦＧ１を用いたフォーカス調整を行う。さらに必要に応じて、後述するように、フォーカスレンズ群ＦＧ１に含まれるレンズの一部を位置調整することによって像面湾曲補正を行ってもよい。
【００２１】
次に、レンズ群の駆動系について説明する。図１に示すように、フォーカスレンズ群ＦＧ１は、フォーカス駆動部１１によって駆動され、光軸に沿った位置調整が可能である。フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、フランジバック調整機構１２によって駆動され、光軸に沿った位置調整が可能である。フランジバック調整機構１２は、例えば、ユーザによる手動操作が可能な機構である。フォーカス駆動部１１およびフランジバック調整機構１２は、モータ、アクチュエータ、カム、減速機構などで構成可能である。フォーカス駆動部１１およびフランジバック調整機構１２は、互いに独立して動作可能であり、特にフォーカス時またはズーム時には、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは固定される。
【００２２】
ここでは、画像投写装置について説明したが、後述するような撮像装置においても同様にフランジバック補正が可能である。この場合、撮像素子の受光面が画像形成面Ｑ１に対応しており、この画像形成面Ｑ１と交換レンズ１が取付けられるマウント面Ｑ２との間のフランジバック誤差についてもフランジバック補正レンズ群ＦＢＧを用いて補正可能である。
【００２３】
（実施形態１）
以下、図２〜図２１を用いて本開示の実施形態１を説明する。ここでは、交換レンズのレンズ系の一例として、実施例１〜３のズームレンズ系および実施例４の単焦点レンズ系について説明する。
【００２４】
図２、７、１２、１７は、実施例１〜４に係るレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける広角端の光路を示す配置図である。図３、８、１３、１８は、実施例１〜４に係るレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける配置図である。図３（ａ）、８（ａ）、１３（ａ）は、ズームレンズ系の広角端におけるレンズ配置図を示す。図３（ｂ）、８（ｂ）、１３（ｂ）は、ズームレンズ系の中間位置におけるレンズ配置図を示す。図３（ｃ）、８（ｃ）、１３（ｃ）は、ズームレンズ系の望遠端におけるレンズ配置図を示す。
【００２５】
レンズ系は、広角端、中間位置、望遠端の各状態を有する。広角端は、全系が最短の焦点距離ｆｗを有する最短焦点距離状態である。中間位置は、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態である。望遠端は、全系が最長の焦点距離ｆｔを有する最長焦点距離状態である。広角端の焦点距離ｆｗと望遠端の焦点距離ｆｔとに基づき、中間位置の焦点距離ｆｍ＝√（ｆｗ×ｆｔ）が規定される。
【００２６】
実施例１に係るレンズ系は、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４を含む。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ素子Ｌ１から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面１から面３２を含む（面番号については後述する数値実施例を参照）。第２レンズ群Ｇ２は、第１７レンズ素子Ｌ１７から第１９レンズ素子Ｌ１９で構成され、面３３から面３８を含む。第３レンズ群Ｇ３は、第２０レンズ素子Ｌ２０から第２３レンズ素子Ｌ２３で構成され、面３９から面４７を含む。第４レンズ群Ｇ４は、第２４レンズ素子Ｌ２４から第２６レンズ素子Ｌ２６で構成され、面４８から面５３を含む。光学素子Ｐは、光学素子Ｐ１、Ｐ２で構成され、面５４から面５７を含む。
【００２７】
実施例２〜４に係るレンズ系は、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５を含む。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ素子Ｌ１から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面１から面３２を含む。第２レンズ群Ｇ２は、第１７レンズ素子Ｌ１７から第１９レンズ素子Ｌ１９で構成され、面３３から面３８を含む。第３レンズ群Ｇ３は、第２０レンズ素子Ｌ２０から第２３レンズ素子Ｌ２３で構成され、面３９から面４７を含む。第４レンズ群Ｇ４は、第２４レンズ素子Ｌ２４で構成され、面４８から面４９を含む。第５レンズ群Ｇ５は、第２５レンズ素子Ｌ２５、第２６レンズ素子Ｌ２６および光学素子Ｐ１、Ｐ２で構成され、面５０から面５７を含む。
【００２８】
実施例１〜３のズームレンズ系において、ズーミングの際に、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５は、互いに独立して固定または移動可能である。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５の符号に付した記号（＋），（−）は、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５のパワーの正負を示す。図３、８、１３、１８の（ａ）と（ｂ）との間に図示した折れ線の矢印は、図中の上から順に、広角端、中間位置及び望遠端の各状態における第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５の動きとは異なる。なお、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５は、個別のレンズ駆動機構（不図示）によって駆動され、光軸に沿った位置調整が可能である。レンズ駆動機構は、モータ、アクチュエータ、カム、減速機構などで構成可能であり、ユーザによる手動操作も可能なように構成できる。
【００２９】
また実施例１〜４に係るレンズ系は、物体距離が変わったときに拡大共役点でのフォーカス調整を行うフォーカスレンズ群ＦＧ１と、フォーカスレンズ群ＦＧ１がフォーカス調整を行った後に、像面湾曲収差の補正を行う像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２とを含む。フォーカスレンズ群ＦＧ１は、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ素子Ｌ１から第１１レンズ素子Ｌ１１で構成され、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、第１レンズ素子Ｌ１で構成される。フォーカス調整の際は、フォーカスレンズ群ＦＧ１が光軸に沿って移動可能である。フォーカスレンズ群ＦＧ１は、投写距離が遠い側から近い側へ移動の際に、拡大側へ移動する。拡大側の拡大共役点での像面湾曲収差を補正する際は、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２が光軸に沿って移動可能である。像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、投写距離が遠い側から近い側へ移動の際に、縮小側へ移動する。
【００３０】
さらに実施例１〜４に係るレンズ系は、図１で説明したように、画像形成面Ｑ１に対するレンズ系のフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群ＦＢＧを含む。フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、拡大側から縮小側へと順に、第１４レンズ素子Ｌ１４および第１５レンズ素子Ｌ１５で構成される。フランジバック誤差を補正する際は、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧが光軸に沿って移動可能である。
【００３１】
フランジバック誤差を補正するためには、レンズ系全体を光軸方向に移動することが考えられるが、可動重量が重くなってしまう。また、実施例１の第２４レンズ素子Ｌ２４と、第２５レンズ素子Ｌ２５および第２６レンズ素子Ｌ２６、実施例２〜４の第２５レンズ素子Ｌ２５および第２６レンズ素子Ｌ２６を光軸方向に移動することも考えられるが、装置本体１０５内に入り込む場所にあり好ましくない。中間結像位置に近い一部のレンズを移動することが好ましい。
【００３２】
各図において、左側に拡大側の結像位置（即ち、拡大共役点）、右側に縮小側の結像位置（即ち、縮小共役点）が位置する。また各図において、最も縮小側に記載された直線は、原画像Ｓの位置を表し、原画像Ｓの拡大側には光学素子Ｐが位置する。この原画像Ｓの位置は、図１に示した画像形成面Ｑ１に対応する。光学素子Ｐは、色分解、色合成用のプリズム、光学フィルタ、平行平板ガラス、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等の光学素子を表している。
【００３３】
実施例１〜４に係るレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する。また各図において、中間結像位置ＭＩより拡大側に拡大光学系Ｏｐが配置され、中間結像位置ＭＩより縮小側にリレー光学系Ｏｌが配置される。
【００３４】
図４、９、１４、１９は、実施例１〜４に係るレンズ系の物体距離９００ｍｍにおける縦収差図である。図５、１０、１５、２０は、実施例１〜４に係るレンズ系の物体距離６００ｍｍにおける縦収差図である。図６、１１、１６、２１は、実施例１〜４に係るレンズの物体距離２４００ｍｍにおける縦収差図である。実施例１〜３の各図における（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ズームレンズ系の広角端、中間位置および望遠端における縦収差図を示す。
【００３５】
各縦収差図は、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆ−ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、縦軸は像高を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高を表す。また、歪曲収差は等距離射影に対する歪曲収差を表す。
【００３６】
（実施例１）
図２と図３に示すように、実施例１に係るレンズ系は、拡大光学系Ｏｐとリレー光学系Ｏｌとを備える。拡大光学系Ｏｐは、フォーカスレンズ群ＦＧ１、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２および、第１レンズ群Ｇ１の一部を含む。リレー光学系Ｏｌは、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ群Ｇ１の残部および第２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４を含む。
【００３７】
フォーカスレンズ群ＦＧ１は、拡大側から縮小側へと順に、第１レンズ素子Ｌ１から第１０レンズ素子Ｌ１０で構成され、面１から面２０を含む。第１レンズ素子Ｌ１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２レンズ素子Ｌ２は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第３レンズ素子Ｌ３は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第４レンズ素子Ｌ４は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第５レンズ素子Ｌ５は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第６レンズ素子Ｌ６は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第７レンズ素子Ｌ７は、両凸形状を有する。第８レンズ素子Ｌ８は、両凹形状を有する。第９レンズ素子Ｌ９は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第１０レンズ素子Ｌ１０は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
【００３８】
像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２は、第１レンズ素子Ｌ１および第２レンズ素子Ｌ２で構成される。
【００３９】
拡大光学系Ｏｐに含まれる第１レンズ群Ｇ１の一部は、拡大側から縮小側へと順に、第１１レンズ素子Ｌ１１から第１３レンズ素子Ｌ１３で構成され、面２１から面２６を含む。第１１レンズ素子Ｌ１１は、両凸形状を有する。第１２レンズ素子Ｌ１２は、両凸形状を有する。第１３レンズ素子Ｌ１３は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。
【００４０】
リレー光学系Ｏｌに含まれる第１レンズ群Ｇ１の残部は、拡大側から縮小側へと順に、第１４レンズ素子Ｌ１４から第１６レンズ素子Ｌ１６で構成され、面２７から面３２を含む。第１４レンズ素子Ｌ１４は、両凹形状を有する。第１５レンズ素子Ｌ１５は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第１６レンズ素子Ｌ１６は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第１４レンズ素子Ｌ１４および第１５レンズ素子Ｌ１５は、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧを構成する。
【００４１】
第２レンズ群Ｇ２は、第１７レンズ素子Ｌ１７から第１９レンズ素子Ｌ１９で構成され、面３３から面３８を含む。第１７レンズ素子Ｌ１７は、両凸形状を有する。第１８レンズ素子Ｌ１８は、両凹形状を有する。第１９レンズ素子Ｌ１９は、両凸形状を有する。
【００４２】
第３レンズ群Ｇ３は、第２０レンズ素子Ｌ２０から第２３レンズ素子Ｌ２３で構成され、面３９から面４７を含む。第２０レンズ素子Ｌ２０は、拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状を有する。第２１レンズ素子Ｌ２１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２２レンズ素子Ｌ２２は、両凹形状を有する。第２３レンズ素子Ｌ２３は、両凸形状を有する。
【００４３】
第４レンズ群Ｇ４は、第２４レンズ素子Ｌ２４から第２６レンズ素子Ｌ２６で構成され、面４８から面５３を含む。第２４レンズ素子Ｌ２４は、両凸形状を有する。第２５レンズ素子Ｌ２５は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状を有する。第２６レンズ素子Ｌ２６は、両凸形状を有する。
【００４４】
第１３レンズ素子Ｌ１３と第１４レンズ素子Ｌ１４の間に中間結像位置ＭＩがある。また、第２０レンズ素子Ｌ２０と第２１レンズ素子Ｌ２１の間に絞りＡが配置される。リレー光学系Ｏｌの縮小側には、光学パワーがゼロである光学素子Ｐ１、Ｐ２が配置され、これらが光学素子Ｐに対応する。
【００４５】
（実施例２〜４）
実施例２〜４では、第５レンズ群Ｇ５をさらに含むレンズ系を例示する。詳細には、図７、８、１２、１３、１７、１８に示すように、実施例２〜４に係るレンズ系は、実施例１と同様な第１レンズ素子Ｌ１〜第２６レンズ素子Ｌ２６を含むものの、実施例１の第４レンズ群Ｇ４を分割し、第２４レンズ素子Ｌ２４を実施例２〜４の第４レンズ群Ｇ４とし、第２５レンズ素子Ｌ２５、第２６レンズ素子Ｌ２６および光学素子Ｐ１、Ｐ２を実施例２〜４の第５レンズ群Ｇ５として構成している。
【００４６】
なお拡大光学系Ｏｐおよびリレー光学系Ｏｌの構成、フォーカスレンズ群ＦＧ１および像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２の構成、第１レンズ素子Ｌ１〜第２６レンズ素子Ｌ２６の形状、および光学素子Ｐ１、Ｐ２の構成については、実施例１と同様であるため、重複説明を省略する。なお、実施例１と同様に、第１４レンズ素子Ｌ１４および第１５レンズ素子Ｌ１５は、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧを構成する。
【００４７】
なお、実施例１〜４に係るレンズ系は、光学パワーを有するレンズ素子だけでなく、光学パワーがゼロまたは実質的にゼロである素子、例えば、ミラー、絞り、マスク、カバーガラス、フィルタ、プリズム、波長板、偏光素子などの光学要素などを含んでもよい。
【００４８】
（実施例１〜４のまとめ）
実施例１〜４に係るレンズ系は、拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置ＭＩを内部に有する。また、実施例１〜４に係るレンズ系は、中間結像位置ＭＩより拡大側に位置する複数のレンズ素子で構成される拡大光学系Ｏｐと、中間結像位置ＭＩから縮小側に位置する複数のレンズ素子で構成されるリレー光学系Ｏｌとを備える。なお、中間結像位置ＭＩがレンズ素子内部にある場合は、そのレンズ素子よりも拡大側にあるレンズ群が拡大光学系Ｏｐ、中間結像位置にあるレンズ素子から縮小側にあるレンズ群がリレー光学系Ｏｌである。こうしたリレー光学系Ｏｌにより原画像を中間結像することで、諸収差を補正しやすく、特に倍率色収差などの補正が容易になる。
【００４９】
本実施形態に係るレンズ系は、後述する画像投写装置または撮像装置などの本体装置に着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成できる。この場合、拡大側の拡大共役点での像面湾曲量を調整するためのレンズ、例えば、第１レンズ素子Ｌ１および第２レンズ素子Ｌ２等は、本体装置に取付け後に光軸方向の位置を調整可能に構成される。
【００５０】
次に、本実施形態に係るレンズ系が満足し得る条件を説明する。なお、各実施例に係るレンズ系に対して、複数の条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足してもよく、あるいは個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果が得られる。
【００５１】
本実施形態に係るレンズ系は、画像が形成される画像形成面Ｑ１を有する装置本体１０５に対して着脱自在に取付け可能であり、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する交換レンズである。該交換レンズは、光軸に沿った移動により、拡大共役点でのフォーカス調整を行うフォーカスレンズ群ＦＧ１と、光軸に沿った移動により、画像形成面Ｑ１に対する該交換レンズのフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群ＦＢＧと、を備えてもよい。
【００５２】
一般に、超短焦点レンズの場合、装置本体のフランジバック誤差を解消するためにフォーカスレンズ群を用いてフォーカス調整を行うと、比較的大きい像面湾曲が発生する。これに対して本実施形態によると、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧを用いて装置本体のフランジバック誤差を補正することが可能になる。そのため像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる。
【００５３】
また本実施形態に係るレンズ系において、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、交換レンズを装置本体に取り付けた後に位置調整してもよい。
【００５４】
こうした構成によると、フランジバック誤差は装置本体ごとに個々に異なるため、交換レンズを装置本体に取り付けた後にフランジバック補正レンズ群ＦＢＧを位置調整することにより、装置本体ごとにフランジバックを調整することができる。
【００５５】
また本実施形態に係るレンズ系は、以下の条件（１）を満足してもよい。
０．１５＜｜｛１−（βｂｗ２）｝×（βｂｒｗ２）｜＜１．４０  ・・・（１）
ここで、
βｂｗ：フランジバック補正レンズＦＢＧの広角端における近軸横倍率
βｂｒｗ：フランジバック補正レンズＦＢＧよりも縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【００５６】
条件（１）は、フランジバック補正レンズＦＢＧのピント敏感度を表す条件式である。これを満足することで、フランジバック調整が容易になる。条件（１）の下限を下回ると、フランジバック調整を行う際に像面湾曲などの他の収差が発生する。逆に上限を上回ると、フランジバック調整の感度が高くなりすぎて、調整が困難になる。
【００５７】
なお、条件（１）に加え、さらに以下の条件（１Ａ）及び（１Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜｛１−（βｂｗ２）｝×（βｂｒｗ２）｜＞０．２０  ・・・（１Ａ）
｜｛１−（βｂｗ２）｝×（βｂｒｗ２）｜＜１．２０  ・・・（１Ｂ）
【００５８】
また本実施形態に係るレンズ系は、以下の条件（２）を満足してもよい。
０．０１＜｜｛１−（βｆｗ２）｝×（βｆｒｗ２）｜＜０．１５  ・・・（２）
ここで、
βｆｗ：フォーカスレンズ群ＦＧ１の広角端における近軸横倍率
βｆｒｗ：フォーカスレンズ群ＦＧ１よりも縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【００５９】
条件（２）は、フォーカスレンズ群ＦＧ１のピント敏感度を表す条件式である。これを満足することで、フォーカス調整が容易になる。条件（２）の下限を下回ると、フォーカス調整する際に、投写距離が変化したときに、フォーカスレンズ群ＦＧ１の移動量が大きくなり、像面湾曲などが発生し過ぎてしまう。逆に上限を上回ると、投写距離が変化したときに、フォーカスレンズ群ＦＧ１の移動量が小さくなり過ぎて、像面湾曲を充分に補正することができない。
【００６０】
なお、条件（２）に加え、さらに以下の条件（２Ａ）及び（２Ｂ）の少なくとも１つを満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜｛１−（βｆｗ２）｝×（βｆｒｗ２）｜＞０．０２  ・・・（２Ａ）
｜｛１−（βｆｗ２）｝×（βｆｒｗ２）｜＜０．０５  ・・・（２Ｂ）
【００６１】
また本実施形態に係るレンズ系は、光軸に沿った移動により、拡大共役点での像面湾曲量を補正する像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２をさらに備え、
以下の条件（３）を満足してもよい。
｜｛１−（βｃｗ２）｝×（βｃｒｗ２）｜＜０．０１  ・・・（３）
ここで、
βｃｗ：像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２の広角端における近軸横倍率
βｃｒｗ：像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２よりも縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【００６２】
条件（３）は、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２のピント敏感度を表す条件式である。これを満足することで、像面湾曲調整が容易になる。条件（２）の上限を上回ると、像面湾曲補正レンズ群ＦＧ２を移動させた際にピント位置が変化し、再度フォーカスレンズ群ＦＧ１による調整が必要となる。
【００６３】
なお、条件（３）に加え、さらに以下の条件（３Ａ）を満足することにより、より有利な効果が得られる。
｜｛１−（βｃｗ２）｝×（βｃｒｗ２）｜＜０．００１  ・・・（３Ａ）
【００６４】
また本実施形態に係るレンズ系は、複数のレンズ素子を有し、中間結像位置ＭＩより拡大側に位置する拡大光学系Ｏｐを備え、以下の条件（４）を満足してもよい。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３  ・・・（４）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｆ：拡大光学系Ｏｐの焦点距離
である。
【００６５】
条件（４）は、拡大光学系Ｏｐの焦点距離と広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、良好な広角ズームレンズが実現できる。上限を上回ると、広角化が困難になる。逆に下限を下回ると、倍率色収差が大きくなり、良好な画質が得られない。
【００６６】
また本実施形態に係るレンズ系は、複数のレンズ素子を有し、中間結像位置ＭＩより縮小側に位置するリレー光学系Ｏｌを備え、以下の条件（５）を満足してもよい。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４  ・・・（５）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｒ：広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離
である。
【００６７】
条件（５）は、広角端でのリレー光学系Ｏｌの焦点距離と広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、小型なレンズ系を実現できる。上限を上回ると、レンズ系の全長が長くなる。逆に下限を下回ると、バックフォーカスを確保することが困難になる。
【００６８】
また本実施形態に係るレンズ系は、以下の条件（６）を満足してもよい。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０  ・・・（６）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｂ：全系のバックフォーカス
である。
【００６９】
条件（６）は、全系のバックフォーカスと広角端の全系の焦点距離との関係を規定するための条件式である。これを満足することで、小型なレンズ系を実現できる。上限を上回ると、レンズ系の全長が長くなる。逆に下限を下回ると、レンズ系と原画像Ｓとの間にプリズムなどの光学素子Ｐを配置するのが困難になる。
【００７０】
また本実施形態に係るレンズ系は、以下の条件（７）を満足してもよい。
｜ω｜＞６０  ・・・（７）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
【００７１】
条件（７）は、広角端の最大の半画角を規定するための条件式である。これを満足することで、レンズ系から拡大側の拡大共役点までの距離を短縮できる。下限を下回ると、投写距離が長くなり、像面湾曲が発生してしまう。
【００７２】
また本実施形態に係るレンズ系は、前記拡大共役点および前記縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有してもよい。
【００７３】
こうした構成によると、広角化が容易になり、種々の光学収差、特に倍率色収差などの補正が容易になる。
【００７４】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、幾つかの実施例を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
【００７５】
以下、実施例１〜４に係るレンズ系の数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【００７６】
【数１】
2020174761.tif 000003
【００７７】
ここで、
Ｚ：光軸からの高さｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
【００７８】
（数値実施例１）
数値実施例１（実施例１に対応）のレンズ系について、面データを表１に示し、各種データを表２に示し、単レンズデータを表３に示し、ズームレンズ群データを表４に示す。
【００７９】
［表１］
面データ
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞                                               
1         74.92620     4.50000     1.90366    31.3               
2         45.58550    14.51120                                   
3        100.16420     7.02680     1.72342    38.0               
4        245.48610     1.20000                                   
5         75.41730     2.50000     1.80420    46.5               
6         21.49530     5.33740                                   
7*        23.41890     3.20000     1.80998    40.9               
8*        11.47990     7.97790                                   
9         26.95480     5.05830     1.80610    33.3               
10        372.52000     1.29850                                   
11        -75.37440    16.78600     1.61800    63.4               
12        -41.68720     0.20000                                   
13         34.61930     5.85470     1.49700    81.6               
14        -45.96970     1.57640                                   
15        -25.62730     1.00000     1.86966    20.0               
16        103.19010     1.13000                                   
17       -450.91150     8.65430     1.49700    81.6               
18        -19.49540     0.20000                                   
19*       -36.69630     5.07730     1.68948    31.0               
20*       -25.00000     3.73430                                   
21         61.92940    13.56150     1.49700    81.6               
22        -75.70850     0.30520                                   
23         76.43730     7.44970     1.92286    20.9               
24      -1979.87550     0.20000                                   
25         27.80820     8.49730     1.92286    20.9               
26         45.59460    12.73380                                   
27        -59.31690     3.50000     1.80809    22.8               
28         31.30820     5.16610                                   
29*       500.00000     3.00000     1.68948    31.0               
30*        21.70330    30.56180                                   
31       -112.56610    12.07660     1.83481    42.7               
32        -39.63550        可変                                   
33        176.79960     5.66550     1.80610    33.3               
34       -203.16700    43.21200                                   
35        -40.25350     1.50000     1.73800    32.3               
36         67.69060     2.91820                                   
37         86.15860     7.77120     1.55032    75.5               
38        -33.81080        可変                                   
39         26.28560     4.93260     1.59270    35.4               
40         61.96710     1.90440                                   
41(絞り)           ∞     0.20000                                   
42         25.84350     1.50000     1.56883    56.0               
43         17.79290    28.01770                                   
44        -24.41420     1.00000     1.73800    32.3               
45        708.75310     0.20120                                   
46        134.51110     6.70790     1.43700    95.1               
47        -29.75710        可変                                   
48         52.54990     8.16940     1.49700    81.6               
49        -52.54990     0.20000                                   
50         39.20320     1.50000     1.73800    32.3               
51         22.63510     1.47190                                   
52         24.59820     9.17900     1.43700    95.1               
53       -252.19960        可変                                   
54               ∞    25.00000     1.58913    61.3               
55               ∞     1.00000                                   
56               ∞     3.00000     1.50847    61.2               
57               ∞     1.00000                                      
像面             ∞                                               
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4=-9.25590E-06, A6=-5.88150E-08, A8= 2.38914E-11 
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00 
第8面
K=-8.31100E-01, A4=-2.05330E-05, A6=-1.45537E-07, A8=-2.45145E-10 
A10= 1.48930E-12, A12= 0.00000E+00 
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.67567E-05, A6=-1.24548E-07, A8= 2.59137E-10 
A10=-8.49584E-13, A12= 2.12524E-15 
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 3.00558E-05, A6=-1.99833E-08, A8=-1.05179E-10 
A10= 3.86888E-13, A12=-2.40991E-17 
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.27880E-05, A6=-1.54311E-07, A8= 7.71760E-11 
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00 
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 3.16302E-06, A6=-1.09572E-07, A8= 3.14237E-11 
A10= 0.00000E+00, A12= 0.00000E+00 
【００８０】
［表２］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比     1.07121
広角      中間      望遠
焦点距離      -4.1494   -4.2815   -4.4450
Ｆナンバー    -2.00005  -2.00178  -2.00512
画角       -70.0082  -69.4536  -68.7704
像高        11.6200   11.6200   11.6200
d32         61.5007   54.5514   45.8536 
d38          2.0000    8.9493   17.6471 
d47          3.8730    3.4453    2.8438 
d53         12.7000   13.1277   13.7292 
各種データ(物体距離600mm)
d4           1.0886    1.1370    1.1974 
d20          0.7048    0.7179    0.7526 
各種データ(物体距離2400mm)
d4           1.1296    1.2797    1.2935 
d20          0.2000    0.2564    0.2705 
【００８１】
［表３］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1     -138.9359
2         3      229.2415
3         5      -38.1729
4         7      -31.5903
5         9       35.8128
6        11      126.7972
7        13       40.7158
8        15      -23.5207
9        17       40.7277
10        19       96.6404
11        21       70.8588
12        23       79.8866
13        25       62.8360
14        27      -24.9285
15        29      -32.9906
16        31       68.1472
17        33      118.0592
18        35      -34.0033
19        37       45.1615
20        39       73.2508
21        42     -107.6876
22        44      -31.9615
23        46       56.4598
24        48       54.2678
25        50      -75.4745
26        52       51.8089
【００８２】
［表４］
ズームレンズ群データ
群   始面    焦点距離  
1      1    15.71349  
2     33   181.25798  
3     39  -387.09562  
4     48    42.00597   
【００８３】
（数値実施例２）
数値実施例２（実施例２に対応）のレンズ系について、面データを表５に示し、各種データを表６に示し、単レンズデータを表７に示し、ズームレンズ群データを表８に示す。
【００８４】
［表５］
面データ
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞                                               
1         76.97210     4.50000     1.90366    31.3               
2         45.25710    15.55330                                   
3        118.84520     6.57310     1.72342    38.0               
4        362.53170     1.20000                                   
5         72.78070     2.50000     1.80420    46.5               
6         20.94370     3.74420                                   
7*        22.80610     3.20000     1.80835    40.5               
8*        11.29360     7.83580                                   
9         25.11650     5.27630     1.80610    33.3               
10        211.69580     1.33530                                   
11        -88.92420    17.22210     1.61800    63.4               
12        -44.60950     0.20000                                   
13         37.97820     5.92810     1.49700    81.6               
14        -37.32640     1.78920                                   
15        -22.43200     1.00000     1.86966    20.0               
16        107.15730     0.52760                                   
17        207.94090     8.99430     1.49700    81.6               
18        -20.59300     0.20000                                   
19*       -37.88090     6.09100     1.68948    31.0               
20*       -22.41460     4.64090                                   
21         58.48790    12.39030     1.49700    81.6               
22       -111.21090     0.20000                                   
23        129.73820     6.63530     1.92286    20.9               
24       -238.79170     0.20000                                   
25         28.30340     8.68620     1.92286    20.9               
26         47.46960    14.00080                                   
27        -52.94980     3.50000     1.80809    22.8               
28         35.23110     4.32700                                   
29*       800.00000     3.00000     1.68948    31.0               
30*        21.53540    32.89970                                   
31       -115.17640    12.46080     1.83481    42.7               
32        -41.12710        可変                                   
33        161.34940     6.04980     1.80610    33.3               
34       -244.69930    45.65730                                   
35        -39.82210     1.50000     1.73800    32.3               
36         71.18550     2.90060                                   
37         88.54030     7.62140     1.55032    75.5               
38        -34.19420        可変                                   
39         26.13620     5.07430     1.59270    35.4               
40         59.24260     0.20000                                   
41         26.85630     1.50000     1.56883    56.0               
42         18.72070     6.43990                                   
43(絞り)           ∞    23.42680                                   
44        -26.36800     1.00000     1.73800    32.3               
45        125.55570     0.20000                                   
46         99.56210     5.82430     1.43700    95.1               
47        -31.35270        可変                                   
48         47.71540     7.58850     1.49700    81.6               
49        -57.19280        可変                                   
50         34.00400     1.50000     1.73800    32.3               
51         23.36790     6.76910                                   
52         30.04680     7.97190     1.43700    95.1               
53       -141.35140    12.70000                                   
54               ∞    25.00000     1.58913    61.3               
55               ∞     1.00000                                   
56               ∞     3.00000     1.50847    61.2               
57               ∞     1.00000                                        
像面             ∞                                               
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.78300E-07, A6=-8.14798E-08, A8= 2.54665E-11 
A10= 0.00000E+00 
第8面
K=-7.80737E-01, A4=-7.45302E-06, A6=-1.35381E-07, A8=-7.07149E-10 
A10= 2.49573E-12 
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 3.15412E-06, A6=-7.40643E-08, A8=-8.73806E-12 
A10= 5.48746E-13 
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.20679E-05, A6=-3.66400E-09, A8=-1.01741E-10 
A10= 4.59590E-13 
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.97301E-05, A6=-1.74499E-07, A8= 1.02961E-10 
A10= 0.00000E+00 
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 5.00921E-06, A6=-1.09294E-07, A8= 2.35695E-11 
A10= 0.00000E+00 
【００８５】
［表６］
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比     1.06986
広角      中間      望遠
焦点距離      -4.1304   -4.2879   -4.4190
Ｆナンバー    -2.00007  -2.01687  -2.03286
画角       -70.0348  -69.3591  -68.7952
像高        11.6200   11.6200   11.6200
d32         61.1058   54.0166   48.3134 
d38          2.0813    9.1705   14.8737 
d47          4.2775    3.4235    2.6553 
d49          2.0000    2.8540    3.6222 
各種データ(物体距離600mm)
d4           1.1311    1.1092    1.1109 
d20          4.8408    4.8241    4.8342 
各種データ(物体距離2400mm)
d4           1.2007    1.3052    1.2917 
d20          4.3422    4.3903    4.3789 
【００８６】
［表７］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1     -130.3270
2         3      241.6673
3         5      -37.3684
4         7      -31.6034
5         9       34.9118
6        11      126.1260
7        13       38.8934
8        15      -21.2527
9        17       38.2003
10        19       68.5987
11        21       79.0383
12        23       91.8857
13        25       62.3892
14        27      -25.7229
15        29      -32.1489
16        31       71.1776
17        33      121.4313
18        35      -34.4050
19        37       45.8342
20        39       74.6512
21        41     -116.4249
22        44      -29.4455
23        46       55.3113
24        48       53.6282
25        50     -107.6787
26        52       57.5170
【００８７】
［表８］
ズームレンズ群データ
群   始面    焦点距離 
1      1    15.87199  
2     33   188.87125  
3     39  -232.69123  
4     48    53.62820 
5     50   110.79292 
【００８８】
（数値実施例３）
数値実施例３（実施例３に対応）のレンズ系について、面データを表９に示し、各種データを表１０に示し、単レンズデータを表１１に示し、ズームレンズ群データを表１２に示す。
【００８９】
［表９］
面データ
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞                                               
1         75.62400     4.50000     1.91082    35.2               
2         45.63740    16.84940                                   
3        145.28210     4.90470     1.89070    24.6               
4        292.36940     1.20000                                   
5         74.57750     2.50000     1.78753    47.3               
6         23.63800     3.17880                                   
7*        23.01440     3.20000     1.80835    40.5               
8*        11.85380    11.93730                                   
9         25.64320     6.94050     1.70937    28.8               
10       3994.70490     2.45890                                   
11        -45.27330    15.96800     1.61800    63.4               
12        -64.88530     0.20000                                   
13         39.47100     7.77700     1.49700    81.6               
14        -21.78770     1.94140                                   
15        -20.85510     1.00000     1.86966    20.0               
16        107.49850     0.28250                                   
17        123.17670     9.51490     1.49700    81.6               
18        -24.20570     0.20000                                   
19*       -32.08200     4.49280     1.68948    31.0               
20*       -21.63450    16.63890                                   
21        -91.82470    10.42000     1.49700    81.6               
22        -40.93520     0.20000                                   
23        145.40240    11.55550     1.92286    20.9               
24       -114.02890     0.20000                                   
25         42.49840     8.73760     1.92286    20.9               
26         84.81040    15.80140                                   
27        -76.95250     2.00000     1.80809    22.8               
28         54.16070     1.29900                                   
29*       -77.38370     3.00000     1.68948    31.0               
30*        25.88420    37.28290                                   
31        -83.70590    11.63080     1.83481    42.7               
32        -41.04910        可変                                   
33        298.26050     5.36320     1.80610    33.3               
34       -124.21360    28.65710                                   
35        -34.96830     1.50000     1.73519    42.9               
36         56.29890     3.45450                                   
37         73.93030     7.04030     1.55032    75.5               
38        -30.59210        可変                                   
39         26.78100     4.29950     1.59270    35.4               
40         81.92060     0.20000                                   
41         25.89490     1.50000     1.55954    67.9               
42         17.52640     4.49080                                   
43(絞り)           ∞    17.36970                                   
44        -25.55020     1.00000     1.73800    32.3               
45        114.31840     1.60060                                   
46        141.78990     8.40990     1.43700    95.1               
47        -27.11300        可変                                   
48         53.99470     7.75020     1.49700    81.6               
49        -48.34670        可変                                   
50         34.14520     1.50000     1.73800    32.3               
51         22.48850     3.65590                                   
52         25.94590     8.22330     1.43700    95.1               
53       -524.17500    12.70000                                   
54               ∞    25.00000     1.58913    61.3               
55               ∞     1.00000                                   
56               ∞     3.00000     1.50847    61.2               
57               ∞     1.00000                                       
像面             ∞                                               
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.11661E-06, A6=-6.88598E-08, A8= 5.23999E-12 
A10= 0.00000E+00 
第8面
K=-7.63267E-01, A4= 1.43837E-05, A6=-1.11045E-07, A8=-6.89881E-10 
A10= 1.61737E-12 
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.15445E-05, A6=-6.92582E-08, A8=-4.01121E-11 
A10= 2.77038E-13 
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.69193E-05, A6= 4.33014E-09, A8=-1.28701E-10 
A10= 4.32979E-13 
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.30983E-05, A6=-1.10938E-07, A8= 4.73473E-11 
A10= 0.00000E+00 
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 2.43552E-05, A6=-8.49789E-08, A8= 3.15280E-11 
A10= 0.00000E+00 
【００９０】
［表１０］
各種データ（物体距離900mm）
ズーム比     1.06703
広角      中間      望遠
焦点距離      -4.1300   -4.2791   -4.4068
Ｆナンバー    -2.00006  -2.01154  -2.02263
画角       -70.0446  -69.3451  -68.7397
像高        11.6200   11.6200   11.6200
d32         65.4780   58.3613   52.3679 
d38          2.0000    9.1167   15.1101 
d47          3.9943    3.3873    2.8249 
d49          2.0000    2.6069    3.1694 
各種データ（物体距離600mm）
d4           1.0822    1.1450    1.1763 
d20         16.8188   16.8414   16.8673 
各種データ（物体距離2400mm）
d4           1.2773    1.2770    1.2758 
d20         16.3805   16.3698   16.3780 
【００９１】
［表１１］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1     -136.0983
2         3      319.2024
3         5      -44.9151
4         7      -34.6847
5         9       36.3565
6        11     -351.7629
7        13       29.4896
8        15      -20.0118
9        17       41.5964
10        19       81.9695
11        21      139.1591
12        23       70.7641
13        25       83.9810
14        27      -39.0707
15        29      -27.8022
16        31       85.8412
17        33      109.4066
18        35      -29.1372
19        37       40.2824
20        39       65.2374
21        41     -103.5845
22        44      -28.2109
23        46       52.8847
24        48       52.6467
25        50      -94.4195
26        52       56.8307
【００９２】
［表１２］
ズームレンズ群データ
群   始面    焦点距離  
1      1    19.04268   
2     33   196.38249 
3     39  -326.79753  
4     48    52.64669  
5     50   134.97661 
【００９３】
（数値実施例４）
数値実施例４（実施例４に対応）のレンズ系について、面データを表１３に示し、各種データを表１４に示し、単レンズデータを表１５に示す。
【００９４】
［表１３］
面データ
面番号         r           d           nd         vd                
物面             ∞                                               
1         72.58860     4.50000     1.90366    31.3               
2         46.06540    14.37540                                   
3         98.63210     6.74600     1.72342    38.0               
4        209.75020     1.20000                                   
5         73.42740     2.50000     1.80420    46.5               
6         22.51260     2.53930                                   
7*        22.41190     3.20000     1.80835    40.5               
8*        12.23150    10.58270                                   
9         47.71610     5.00670     1.80610    33.3               
10       -166.23420     1.19060                                   
11        -58.28400    18.58680     1.61800    63.4               
12        -40.57930     0.81770                                   
13         46.83550     8.43230     1.49700    81.6               
14        -25.58240    -0.25790                                   
15        -29.31310     1.00000     1.86966    20.0               
16         58.25650     0.20050                                   
17         59.04070     8.06230     1.49700    81.6               
18        -39.10870     2.85410                                   
19*       -41.96230     5.05690     1.68948    31.0               
20*       -22.67490     0.52130                                   
21        223.10310    10.00750     1.49700    81.6               
22        -50.75420     4.14710                                   
23         62.67040     8.45930     1.92286    20.9               
24     -15305.30770     0.20000                                   
25         27.52730     8.06880     1.92286    20.9               
26         40.84890    17.18330                                   
27        -49.92650     3.50000     1.80809    22.8               
28         35.53600     4.61580                                   
29*      -160.47310     3.00000     1.68948    31.0               
30*        22.50640    30.32270                                   
31       -113.38490    12.91030     1.83481    42.7               
32        -39.69070        可変                                   
33        143.82470     6.67080     1.80610    33.3               
34       -322.94740    53.39440                                   
35        -39.78620     1.50000     1.73800    32.3               
36         62.62030     2.55560                                   
37         76.25690     9.19960     1.55032    75.5               
38        -33.42930        可変                                   
39         28.48210     5.40920     1.59270    35.4               
40         66.92040     0.20000                                   
41         27.07680     1.50000     1.56883    56.0               
42         19.80350    12.50060                                   
43(絞り)           ∞    17.91990                                   
44        -31.20100     1.00000     1.73800    32.3               
45         66.43210     0.20000                                   
46         66.10450     5.88340     1.43700    95.1               
47        -37.48270        可変                                   
48         38.00430     6.69980     1.49700    81.6               
49        -81.62250        可変                                   
50         33.17740     1.50000     1.73800    32.3               
51         22.42520    12.83290                                   
52         33.02970     8.89070     1.43700    95.1               
53        -83.01360    13.39890                                   
54               ∞    25.00000     1.58913    61.3               
55               ∞     1.00000                                   
56               ∞     3.00000     1.50847    61.2               
57               ∞     1.00000                                       
像面             ∞                                               
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 6.41234E-06, A6=-6.37533E-08, A8=-8.72388E-12 
A10= 0.00000E+00 
第8面
K=-7.58278E-01, A4= 6.89232E-06, A6=-8.38725E-08, A8=-6.99755E-10 
A10= 1.71989E-12 
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 9.99788E-06, A6=-6.59581E-08, A8=-2.28076E-11 
A10= 1.72628E-13 
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.61871E-05, A6= 1.45912E-08, A8=-1.72864E-10 
A10= 3.69148E-13 
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 5.51089E-05, A6=-1.05828E-07, A8= 2.41991E-11 
A10= 0.00000E+00 
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 4.76768E-06, A6=-1.06416E-07, A8= 5.99126E-11 
A10= 0.00000E+00 
【００９５】
［表１４］
各種データ(物体距離900mm)
焦点距離      -4.1349  
Ｆナンバー    -2.00006  
画角       -70.0142  
像高        11.6200  
各種データ(物体距離600mm)
d4           1.0886    
d20          0.7048    
各種データ(物体距離2400mm)
d4           1.1296    
d20          0.2000    
【００９６】
［表１５］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1     -151.7328
2         3      250.9681
3         5      -41.2750
4         7      -38.7572
5         9       46.4776
6        11      154.2928
7        13       34.6289
8        15      -22.3050
9        17       48.6622
10        19       64.6342
11        21       84.2171
12        23       67.6498
13        25       70.8643
14        27      -25.2283
15        29      -28.4373
16        31       67.7512
17        33      124.2369
18        35      -32.7620
19        37       43.5274
20        39       79.4989
21        41     -140.0810
22        44      -28.6423
23        46       55.6981
24        48       53.1632
25        50      -99.6656
26        52       55.3592
【００９７】
以下の表１６に、各数値実施例における各条件式の対応値を示す。
【００９８】
［表１６］
2020174761.tif 000004
【００９９】
上述した実施例１〜４において、フランジバック誤差が、例えば０．１ｍｍ長くなった場合、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、縮小側へ０．０７ｍｍから０．６７ｍｍ程度移動する。なお、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧのパワーなどに応じて移動方向は変わることがある。実施例１では縮小側に１．４７ｍｍ程度、実施例２では縮小側に１．４３ｍｍ程度、実施例３では縮小側に４ｍｍ程度、実施例４では０．８７ｍｍ程度フランジバック補正レンズ群ＦＢＧを移動させることにより、フランジバック補正が可能になる。
【０１００】
（実施形態２）
以下、図２２を用いて本開示の実施形態２を説明する。図２２は、本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図である。画像投写装置１００は、実施形態１で開示した交換レンズ１と、装置本体１０５とを備える。装置本体１０５は、画像形成素子１０１と、光源１０２と、制御部１１０などを備える。交換レンズ１は、装置本体１０５に対して着脱自在に取付け可能なように構成できる。画像形成素子１０１は、例えば、液晶、ＤＭＤなどで構成され、交換レンズ１を経由してスクリーンＳＲに投写する画像を生成する。光源１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザなどで構成され、画像形成素子１０１に光を供給する。制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。例えば、制御部１１０は、交換レンズ１のフォーカス時に、図１に示すフォーカス駆動部１１を駆動制御する。交換レンズ１がズームレンズ系の場合、制御部１１０は、交換レンズ１のズーミングも制御可能である。図１に示すフランジバック調整機構１２も、制御部１１０によって制御可能に構成してもよい。制御部１１０は、例えば、交換レンズ１の取り付け時にフランジバック調整機構１２を駆動し、フォーカス時またはズーム時には、フランジバック調整機構１２を固定してもよい。
【０１０１】
以上の画像投写装置１００は、実施形態１に係る交換レンズ１を採用することによって、装置本体にフランジバック誤差が存在する場合でも、像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる。
【０１０２】
（実施形態３）
以下、図２３を用いて本開示の実施形態３を説明する。図２３は、本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図である。撮像装置２００は、実施形態１で開示した交換レンズ１と、装置本体２０５とを備える。装置本体２０５は、撮像素子２０１と、制御部２１０などを備える。交換レンズ１は、装置本体２０５に対して着脱自在に取付け可能なように構成できる。撮像素子２０１は、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどで構成され、交換レンズ１が形成する物体ＯＢＪの光学像を受光して電気的な画像信号に変換する。制御部２１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。例えば、制御部２１０は、実施形態２と同様に、図１に示すフォーカス駆動部１１およびフランジバック調整機構１２を制御できる。
【０１０３】
以上の撮像装置２００は、実施形態１に係る交換レンズ１を採用することによって、装置本体にフランジバック誤差が存在する場合でも、像面湾曲の発生を抑制しつつ、フランジバック誤差の影響を低減できる。
【０１０４】
以上のように、本開示における技術の開示として、実施の形態１〜３を説明した。そのために添付図面および詳細な説明を提供した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
【０１０５】
上記の各実施形態において、上述したレンズ、レンズ素子およびレンズ群として、単レンズ、複数のレンズを組み合わせたレンズ群、または複合レンズが使用できる。例えば、上記の各実施例では、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧが２枚のレンズ素子で構成される例を示したが、フランジバック補正レンズ群ＦＢＧはこれに限定されない。フランジバック補正レンズ群ＦＢＧは、３枚以上のレンズ素子で構成してもよいし、１枚のレンズ素子で構成してもよい。
【０１０６】
以上のように、本開示における技術の開示として、実施の形態を説明した。そのために添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１０７】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面または詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきでない。
【０１０８】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本開示は、プロジェクタ、ヘッドアップディスプレイなどの画像投写装置、およびデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等の撮像装置に適用可能である。特に本開示は、プロジェクタ、デジタルスチルカメラシステム、デジタルビデオカメラシステムといった高画質が要求される光学系に適用可能である。
【図１】
2020174761.tif 000005
【図２】
2020174761.tif 000006
【図３】
2020174761.tif 000007
【図４】
2020174761.tif 000008
【図５】
2020174761.tif 000009
【図６】
2020174761.tif 000010
【図７】
2020174761.tif 000011
【図８】
2020174761.tif 000012
【図９】
2020174761.tif 000013
【図１０】
2020174761.tif 000014
【図１１】
2020174761.tif 000015
【図１２】
2020174761.tif 000016
【図１３】
2020174761.tif 000017
【図１４】
2020174761.tif 000018
【図１５】
2020174761.tif 000019
【図１６】
2020174761.tif 000020
【図１７】
2020174761.tif 000021
【図１８】
2020174761.tif 000022
【図１９】
2020174761.tif 000023
【図２０】
2020174761.tif 000024
【図２１】
2020174761.tif 000025
【図２２】
2020174761.tif 000026
【図２３】
2020174761.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月13日(2021.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が形成される画像形成面を有する装置本体に対して着脱自在に取付け可能であり、拡大側の拡大共役点および縮小側の縮小共役点を有する交換レンズであって、
光軸に沿った移動により、前記拡大共役点でのフォーカス調整を行うためのフォーカスレンズ群と、
前記光軸に沿った移動により、前記画像形成面に対する該交換レンズのフランジバック誤差を補正するためのフランジバック補正レンズ群と、を備える交換レンズ。
【請求項２】
複数のレンズ素子を有し、中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系を備え、
以下の条件（５）を満足する、請求項１記載の交換レンズ。
２＜ｆｒ／ｆｗ＜４  ・・・（５）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｒ：広角端での前記リレー光学系の焦点距離
である。
【請求項３】
前記フランジバック補正レンズ群は、前記交換レンズを前記装置本体に取り付けた後に位置調整される、請求項２記載の交換レンズ。
【請求項４】
以下の条件（１）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
０．１５＜｜｛１−（βｂｗ２）｝×（βｂｒｗ２）｜＜１．４０  ・・・（１）
ここで、
βｂｗ：前記フランジバック補正レンズ群の広角端における近軸横倍率
βｂｒｗ：前記フランジバック補正レンズ群よりも前記縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項５】
以下の条件（２）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
０．０１＜｜｛１−（βｆｗ２）｝×（βｆｒｗ２）｜＜０．１５  ・・・（２）
ここで、
βｆｗ：前記フォーカスレンズ群の広角端における近軸横倍率
βｆｒｗ：前記フォーカスレンズ群よりも前記縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項６】
光軸に沿った移動により、前記拡大共役点での像面湾曲量を補正する像面湾曲補正レンズ群をさらに備え、
以下の条件（３）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
｜（｛１−（βｃｗ２）｝×（βｃｒｗ２）｜＜０．０１  ・・・（３）
ここで、
βｃｗ：前記像面湾曲補正レンズ群の広角端における近軸横倍率
βｃｒｗ：前記像面湾曲補正レンズ群よりも縮小側に位置する全てのレンズの広角端における近軸横倍率
である。
【請求項７】
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系を備え、
以下の条件（４）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
１＜ｆｆ／ｆｗ＜３  ・・・（４）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｆ：前記拡大光学系の焦点距離
である。
【請求項８】
以下の条件（６）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
５＜ｆｂ／ｆｗ＜３０  ・・・（６）
ここで、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆｂ：全系のバックフォーカス
である。
【請求項９】
以下の条件（７）を満足する、請求項２記載の交換レンズ。
｜ω｜＞６０  ・・・（７）
ここで、
ω：広角端の最大の半画角
である。
【請求項１０】
前記拡大共役点および前記縮小共役点とそれぞれ共役である前記中間結像位置を内部に有する、請求項２記載の交換レンズ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の交換レンズと、
該交換レンズを経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える画像投写装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の交換レンズと、
該交換レンズが形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
【国際調査報告】
2020174761.tif 000028
2020174761.tif 000029
2020174761.tif 000030
2020174761.tif 000031
2020174761.tif 000032
2020174761.tif 000033