WO2022030503A1

WO2022030503A1 - 結像光学系、投射装置および撮像装置

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Publication number: WO2022030503A1
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Inventors: 恭彦松尾
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Filing date: 2021-08-03
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Abstract

【課題】絞りの近くに配置されたレンズが光を吸収することに起因する、ピントずれ等の性能変動を防止できる結像光学系を得る。【解決手段】結像光学系（１００）は、中間像（Ｉｍ１）を境に縮小側に第１屈折系（Ｒ１）が配置され、拡大側に第２屈折系（Ｒ２）が配置されてなる第１光学系（ＯＰ１）を含み、第１屈折系（Ｒ１）は第１絞り（ＡＳ１）を有し、第２屈折系（Ｒ１）は第２絞り（ＡＳ２）を有する。第１絞り（ＡＳ１）および第２絞り（ＡＳ２）に対して、縮小側および拡大側の両側でレンズ面を隣設して配置し、１．５＜Ｙ１－１(単位はｍｍ)等の条件を満足させる。ただしＹ１－１は、第１絞り（ＡＳ１）の縮小側に隣設するレンズ面から出射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値。

Description

結像光学系、投射装置および撮像装置

　本発明は結像光学系に関し、さらにはその結像光学系を用いた投射装置および撮像装置に関するものである。

　従来、投射画面を大画面化すると共に、投影空間の縮小化を図った反射型の投射装置が種々提案されている。例えば特許文献１～３には、画像表示素子（ライトバルブ）から投射画面に向かって、つまり縮小側から拡大側に向かって、屈折光学系からなる第１光学系、反射面を含む第２光学系を配置してなる投射装置用の結像光学系が示されている。

　近時、上述のような投射装置は、高輝度化の要求に対応する上で光源が高出力化して発熱量も多くなっているため、結像光学系が高温になりやすい。そのため、結像光学系に色収差を補正する色消しレンズが適用されている場合等は、貼り合わせ部材が熱および光によって変色、剥離等の損傷を起こしやすくなっている。特許文献３には、その種の色消しレンズにおける透過率低下を抑えるための構成も提案されている。

特許第６３１３８６５号公報特許第５７２８２０２号公報国際公開第２０２０／００８９４２号

　しかし、従来の反射型の投射装置に用いられている結像光学系においては、高強度の全光束が内部に設けられた絞りの近辺で集光することから、絞りの近くに配置されたレンズが光を吸収して高温化して、ピントずれ等の性能変動の問題を招くことが認められている。

　本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、絞りの近くに配置されたレンズが光を吸収することに起因する、ピントずれ等の性能変動を防止できる結像光学系を提供することを目的とする。また本発明は、そのような結像光学系が適用されて性能変動が防止された投射装置および撮像装置を提供することを目的とする。

　本発明による結像光学系は、
　縮小側共役面の像を拡大側共役面に結像する結像光学系において、
　該結像光学系は、内部に中間像を含むと共に、前記中間像を境に縮小側に第１屈折系が配置され、拡大側に第２屈折系が配置されてなる第１光学系を含み、
　前記第１屈折系は第１絞りを有し、前記第２屈折系は第２絞りを有し、
　前記第１絞りおよび第２絞りに対して、縮小側および拡大側の両側でレンズ面が隣設して配置され、
　以下の式（１）～（４）を満たしていることを特徴とするものである。なお、この「隣設」とは隣り合って設置されていることを意味するもので、隣り合う物同士が必ずしも「接している」ことを意味するものではない。
　　１．５＜Ｙ１－１　・・（１）
　　１．５＜Ｙ１－２　・・（２）
　　１．０＜Ｙ２－１　・・（３）
　　０．５＜Ｙ２－２　・・（４）
　　ただし、
　　Ｙ１－１：第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１から出射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ１－２：第１絞りの拡大側に隣設するレンズ面２へ入射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ２－１：第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３から出射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ２－２：第２絞りの拡大側に隣設するレンズ面４へ入射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)

　ここで、最周辺画角とは光軸から最も遠い画角のことである。そして、最周辺画角の主光線とは、画像表示素子の有効表示領域のうち、第１屈折系の光軸を延長した直線と、画像表示素子の表面を含む平面との、交点から最も遠い位置から出射される出射光束の主光線をいう。

　なお上記式（１）が規定する範囲内で、より好ましくは２．０＜Ｙ１－１　であり、さらに好ましくは２．５＜Ｙ１－１　である。
　また上記式（２）が規定する範囲内で、より好ましくは２．０＜Ｙ１－２　であり、さらに好ましくは２．５＜Ｙ１－２　である。
　また上記式（３）が規定する範囲内で、より好ましくは１．５＜Ｙ２－１　であり、さらに好ましくは２．０＜Ｙ２－１　である。
　また上記式（４）が規定する範囲内で、より好ましくは１．０＜Ｙ２－２　であり、さらに好ましくは１．５＜Ｙ２－２　である。

　本発明の結像光学系においては、上記Ｙ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１、Ｙ２－２と、広角端・最至近合焦時の全系の焦点距離ｆｗとが以下の式（５）～（８）を満たしていることが望ましい。
　　０．５＜Ｙ１－１／|ｆｗ| ・・（５）
　　０．５＜Ｙ１－２／|ｆｗ| ・・（６）
　　０．３＜Ｙ２－１／|ｆｗ| ・・（７）
　　０．１＜Ｙ２－２／|ｆｗ| ・・（８）

　なお上記式（５）が規定する範囲内で、より好ましくは０．６＜Ｙ１－１／|ｆｗ| であり、さらに好ましくは０．７＜Ｙ１－１／|ｆｗ| である。
　また上記式（６）が規定する範囲内で、より好ましくは０．６＜Ｙ１－２／|ｆｗ| であり、さらに好ましくは０．７＜Ｙ１－２／|ｆｗ| である。
　また上記式（７）が規定する範囲内で、より好ましくは０．４＜Ｙ２－１／|ｆｗ| であり、さらに好ましくは０．５＜Ｙ２－１／|ｆｗ| である。
　また上記式（８）が規定する範囲内で、より好ましくは０．２＜Ｙ２－２／|ｆｗ| であり、さらに好ましくは０．３＜Ｙ２－２／|ｆｗ| である。

　本発明の結像光学系においては、以下の式（９）～（１２）を満たしていることが望ましい。
　　５．０＜Ｄ１－１　・・（９）
　　５．０＜Ｄ１－２　・・（１０）
　　１．０＜Ｄ２－１　・・（１１）
　　１．０＜Ｄ２－２　・・（１２）
　　ただし、
　　Ｄ１－１：第１絞りから第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ１－２：第１絞りから第1絞りの拡大側に隣設するレンズ面２までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ２－１：第２絞りから第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ２－２：第２絞りから第２絞りの拡大側に隣設するレンズ面４までの距離(単位はｍｍ)

　なお上記式（９）が規定する範囲内で、より好ましくは７．０＜Ｄ１－１であり、さらに好ましくは１０．０＜Ｄ１－１である。
　また上記式（１０）が規定する範囲内で、より好ましくは７．０＜Ｄ１－２であり、さらに好ましくは１０．０＜Ｄ１－２である。
　また上記式（１１）が規定する範囲内で、より好ましくは２．０＜Ｄ２－１であり、さらに好ましくは３．０＜Ｄ２－１である。
　また上記式（１２）が規定する範囲内で、より好ましくは２．０＜Ｄ２－２であり、さらに好ましくは３．０＜Ｄ２－２である。

　本発明の結像光学系においては、以下の式（１３）を満たしていることが望ましい。
　　Ｄｓ２＜Ｄｓ１・・（１３）
　　ただし、
　　Ｄｓ１：Ｄ１－１＋Ｄ１－２
　　Ｄｓ２：Ｄ２－１＋Ｄ２－２

　本発明の結像光学系においては、以下の式（１４）～（１６）を満たしていることが望ましい。
　　１．０＜ tanθ１×｜ｆｗ｜＜３．０　・・（１４）
　　２．５＜ tanθ２×｜ｆｗ｜＜６．０　・・（１５）
　　１．５＜ tanθ２ / tanθ１＜４．０　・・（１６）
　　ただし、
　　θ１は、最周辺画角の主光線の、第１絞りへの入射角度、
　　θ２は、最周辺画角の主光線の、第２絞りへの入射角度、
　　ｆｗは、広角端・最至近合焦時の全系の焦点距離

　なお上記式（１４）が規定する範囲内で、より好ましくは
　　１．５＜ tanθ１×｜ｆｗ｜＜２．５　である。
　また上記式（１５）が規定する範囲内で、より好ましくは
　　３．０＜ tanθ２×｜ｆｗ｜＜５．５　である。

　上記の式（１４）～（１６）を満たしている場合はさらに、以下の式（１７）を満たしていることが望ましい。
　　５．９＜Ｄｓ１ × tanθ１＜２０．０　・・（１７）
　なお上記式（１７）が規定する範囲内で、７．０＜Ｄｓ１ × tanθ１＜１８．０であることがより好ましい。

　また、上記の式（１４）～（１６）を満たしている場合はさらに、以下の式（１８）を満たしていることも望ましい。
　　８．０＜Ｄｓ２ × tanθ２＜３０．０　　・・（１８）
　なお上記式（１８）が規定する範囲内で、１０．０＜Ｄｓ２ × tanθ２＜２５．０であることがより好ましい。

　本発明の結像光学系においては、以下の式（１９）および（２０）を満たしていることが望ましい。
　　０．９ ≦ φs１－１／φs１　＜２．０　・・（１９）
　　０．９ ≦ φs１－２／φs１　＜２．０　・・（２０）
　　ただし、
　　φs１：第１絞りの開口径
　　φs１－１：第１絞りに縮小側で隣設するレンズの有効径
　　φs１－２：第１絞りに拡大側で隣設するレンズの有効径

　上記の式（１９）および（２０）を満たしている場合はさらに、以下の式（２１）および（２２）を満たしていることが望ましい。
　　０．８ ≦ φs２－１／φs２　＜２．５　・・（２１）
　　０．８ ≦ φs２－２／φs２　＜２．５　・・（２２）
　　ただし、
　　φs２：第２絞りの開口径
　　φs２－１：第２絞りに縮小側で隣設するレンズの有効径
　　φs２－１：第２絞りに拡大側で隣設するレンズの有効径

　本発明の結像光学系は、以下の式（２３）を満たしていることが望ましい。
　　０．５＜Ｙ２－２ × tanθ２　・・（２３）

　また、本発明の結像光学系は、以下の式（２４）を満たしていることが望ましい。
　　０．５＜Ｄ２－２ / Ｙ２－２　・・（２４）

　また、本発明の結像光学系においては、絞りに隣設する第１隣設レンズ、および、第１隣設レンズと絞りから離れる方向で隣設する第２隣設レンズは接合レンズを含まないことが望ましい。その場合はさらに、結像光学系全体に接合レンズを含まないことが望ましい。

　また、本発明の結像光学系においては、
　前記第１絞りに縮小側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの縮小側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ１とし、
　前記第１絞りに拡大側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの拡大側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ２とし、
　前記第２絞りに縮小側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの縮小側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ３とし、
　前記第２絞りに拡大側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの拡大側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ４としたとき、
グループ１、２、３、４に含まれるレンズが下記の式（２５）または（２６）を満たすことが望ましい。
　４０≦νｄかつ０．９７＜τ420 　・・・（２５）
　νｄ＜４０かつ０．９０＜τ420 　・・・（２６）
　　ただし、
　　νｄ：レンズを構成する光学材料（硝材。以下、同じ））のアッベ数
　　τ420：厚さ１０．０ｍｍの光学材料の波長４２０ｎｍにおける内部透過率
　τ420はより詳しくは、レンズを構成する硝材で形成された厚さ１０.０ｍｍの平板レンズに対して、面と垂直に波長４２０ｎｍの光線を入射、出射させた際に、入射光量を１としたときの出射光の光量の比率である。
　なお、式（２６）が満足される場合、
　νｄ＜４０かつ０．９３＜τ420 　・・・（２７）
が満足されるのがより好ましい。

　また、本発明の結像光学系においては、
　前記第１絞りよりも縮小側に配置される正レンズのうち、少なくとも一枚は下記の式（２９）を満たしていることが望ましい。
　　６５．０＜νｄかつ０．００５＜θg,Ｆ・・・（２９）
　　ただし、
　　νｄ：正レンズの光学材料のｄ線(波長５８７．６ｎｍ)におけるアッベ数
　　θg,Ｆ：正レンズの光学材料の異常分散性
　なお上記式（２９）が規定する範囲内で、６５．０＜νｄかつ０．０１０＜θg,Ｆであることが好ましく、６５．０＜νｄかつ０．０２０＜θg,Ｆであることがさらに好ましい。

　上記の式（２９）を満たしている場合はさらに、
　前記第１絞りよりも縮小側に配置される正レンズのうち、少なくとも二枚が、６５．０＜νｄかつ０．０１０＜θg,Ｆであることが好ましく、６５．０＜νｄかつ０．０２０＜θg,Ｆであることがさらに好ましい。

　また、本発明の結像光学系においては、
　前記第１絞りよりも拡大側に配置される正レンズのうち、少なくとも一枚は下記の式（３０）を満たしていることが望ましい。
　　６５．０＜νｄかつ０．００５＜θg,Ｆ・・・（３０）
　なお上記式（３０）が規定する範囲内で、６５．０＜νｄかつ０．０１０＜θg,Ｆであることが好ましく、６５．０＜νｄかつ０．０２０＜θg,Ｆであることがさらに好ましい。

　上記の式（３０）を満たしている場合はさらに、
　前記第１絞りよりも拡大側に配置される正レンズのうち、少なくとも二枚が下記の式
　　６５．０＜νｄかつ０．００５＜θg,Ｆ
を満たしていることがさらに好ましく、また、この式が規定する範囲内で、
　　６５．０＜νｄかつ０．０１０＜θg,Ｆであることがより好ましく、
　　６５．０＜νｄかつ０．０２０＜θg,Ｆであることがよりさらに好ましい。

　また、本発明の結像光学系は、
　変倍時に移動するズーム群（変倍群）を一つ以上含み、
　前記第１屈折系の絞りより縮小側のズーム群のうち、レンズ枚数最大のズーム群である第１ズーム群は正の焦点距離を持ち、
　前記第１ズーム群は、第１絞りよりも拡大側のレンズを含まず、縮小側のレンズを含む、　ことが望ましい。

　上記の構成とされる場合はさらに、結像光学系の最も縮小側に、変倍時に移動しない正の焦点距離を持つ固定群１が配置されていることが望ましい。そのような固定群１は、少なくとも一枚の負レンズを含むことが望ましい。

　そして結像光学系が、以上述べたように変倍時に移動するズーム群を一つ以上含む場合はさらに、前記第１絞りに拡大側で隣設する第２ズーム群を有し、該第２ズーム群は正レンズからなることが望ましい。

　上述のような第２ズーム群を構成する正レンズは、像側凹面の正のメニスカスからなることが望ましい。また、上述のような第１ズーム群および第２ズーム群は、ズーミング時独立して移動することが望ましい。

　また、上述のような第１ズーム群および第２ズーム群が設けられる場合は、ズーム群内において最も拡大側のズーム群である最終ズーム群は負レンズを含むことが望ましい。

　上記の負レンズは、最終ズーム群の最も拡大側に配置されることが望ましい。また上記の最終ズーム群は、負レンズのみからなることが望ましい。そのように最終ズーム群が負レンズのみからなる場合は、最終ズーム群の拡大側には、固定群２が隣設して配置されることが望ましい。そのような固定群２は、負メニスカスの非球面レンズを含むことが望ましい。固定群２が上述のように負メニスカスの非球面レンズを含む場合は、第１屈折系に含まれる負メニスカスレンズは、中心と周辺のレンズ肉厚比(偏肉比)が１．５以上であることが望ましい。そうすることにより、ゴースト光の発生を回避可能となる。

　また、本発明による結像光学系は、
　合焦時に移動するフォーカス群（合焦群）を少なくとも一群以上有し、
　少なくとも一つのフォーカス群は、前記第１屈折系に配置される縮小側フォーカス群を含む、
　ことが望ましい。

　上述の場合は、結像光学系は少なくとも二つの群を含み、フローティングフォーカスを行うように構成されるのが望ましい。その構成とされる場合は、少なくとも一つのフォーカス群が、第２屈折系に配置される拡大側フォーカス群を含むことが望ましい。

　そして、上記少なくとも一つのフォーカス群は、前記第１屈折系の最も拡大側のレンズと、前記第２屈折系の最も縮小側のレンズとを含む中間フォーカス群を含み、この中間フォーカス群の内部に中間像が形成されるのが望ましい。

　また、上記の中間フォーカス群は、
　拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズが中間像より縮小側に配置され、
　縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズが中間像より拡大側に配置されている、
　ものであることが望ましい。
　さらに上記の中間フォーカス群は、拡大側に凸面を向けたメニスカスレンズと中間像との間に負メニスカスレンズがさらに配置されているものであることが望ましい。

　さらに、前述したように合焦時に移動するフォーカス群を少なくとも一群以上有し、少なくとも一つのフォーカス群は、第１屈折系に配置される縮小側フォーカス群を含んでいる場合は、最も拡大側に配置される最終フォーカス群は、第２絞りの縮小側に隣設して配置されていることが望ましい。そして、上記の最終フォーカス群は、正負正の三枚構成からなることが望ましい。

　また、前述したように合焦時に移動するフォーカス群を少なくとも一群以上有し、少なくとも一つのフォーカス群は、第１屈折系に配置される縮小側フォーカス群を含んでいる場合は、第２絞りより拡大側のレンズ群は、ズーミング、フォーカシングの際に移動しない固定群３からなるものであることが望ましい。

　また、本発明による結像光学系は、前記第１光学系の拡大側に反射光学素子を含む第２光学系が配置されてなるものであることが望ましい。その場合は、前記第２光学系は凹面鏡を含み、該凹面鏡は、第１光学系の結像作用により形成される第２中間像よりも拡大側に配置されていることが望ましい。

　そして上記の反射光学素子は、中実構造で内部全反射面を有するプリズムを含み、
　該プリズムは二面の反射面を持ち、入射した全光束はいずれの面においても、全反射により次の面へ伝達され、
　前記プリズムは第１光学系と凹面鏡との間に配置されている、
　ことが望ましい。
　また、該プリズムの反射面の斜面の角度は、光軸に対して４５°よりも大きいことが好ましい。

　他方、本発明による投射装置は、
　以上説明した通りの本発明による結像光学系と、
　該結像光学系の縮小側共役面位置に配置された画像表示素子と、
　を有してなるものである。

　また、本発明による撮像装置は、
　以上説明した通りの本発明による結像光学系と、
　該結像光学系の縮小側共役面位置に配置された撮像素子と、
　を有してなるものである。

　本発明による結像光学系は、前述した式（１）～（４）を満たしており、それらの式（１）～（４）が値を規定しているＹ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１およびＹ２－２の値が大きいほどレンズは絞りから離間する。そこでこれらの値をそれぞれ式（１）～（４）で規定している程度に大きく設定することで、高温化しやすい絞り近辺位置に配置されたレンズの光吸収を低減することが可能となる。よって、それらのレンズの光吸収に起因する発熱に伴う結像光学系の性能変動を防止可能となる。

　より詳しく説明すると、絞りへ入射する光線は基本的に集光しているため、その前後のレンズにも集中した光線が入射しやすく、その結果、光学的なエネルギーがレンズに対して過度に集中しやすくなっている。この問題に対して、絞りに向けて光線を出射するレンズ面１、３、および絞りから出射される光線が入射するレンズ面２、４の、それぞれのレンズ面上における最周辺画角の主光線の光線高を規定することで、各レンズ面から入射または出射される光線を集光させずに分散させることが可能となる。そこで、光エネルギーの過度な集中を抑制し、各レンズの光学性能の変動を抑制可能となる。

　また、特に式（５）～（８）が満たされている場合は、式（１）～（４）が規定している値をさらに広角端・最至近合焦時の焦点距離で徐していることから、最も性能の変動が表れやすい使用領域における光線高を的確に規定することが可能となる。

　また、特に式（９）～（１２）が満たされている場合は、レンズに対する熱や光の影響をより確実に抑制可能となる。より詳しく説明すると、結像光学系中の絞りは不要な光線を排除する際に光エネルギーを熱に変えるので、絞りの近くのレンズは熱の影響を受けやすくなっている。また、絞りに近い位置ほど光線は集光しているため、光学的なエネルギーが集中しやすい。よって、絞りと絞りに隣設するレンズ面との間隔を式（９）～（１２）の通りに規定することで、絞りと絞りに隣設するレンズ面との過度な接近を抑制可能となり、熱や光の影響を抑制することが可能となる。

　また、前述した式（１３）～（１６）は、中間像よりも縮小側の第１屈折系と、拡大側の第２屈折系との幾何的関係を表している。例えば前述した第１絞りへの入射角度θ１よりも、第２絞りへの入射角度θ２を大きくすることで、第１屈折系の絞りの前後の隣設レンズの離間量Ｄｓ１より、第２屈折系の絞りの前後の隣設レンズの離間量Ｄｓ２を小さくすれば、各レンズへの光線による負荷を低減することができ、第２屈折系の全長を短縮できる。こうして第２屈折系の全長を短縮することで、第１屈折系は十分な長さを得ることができ、ひいては、合焦（フォーカシング）による群の移動（フォーカスストローク）や、変倍（ズーミング）による群の移動（ズームストローク）を十分に確保することができる。それにより、高品質な性能の結像光学系を得ることが可能となる。

　特に式（１３）を満足させれば、つまり第２屈折系の絞りの前後の隣設レンズの離間量Ｄｓ２よりも、第１屈折系の絞りの前後の隣設レンズの離間量Ｄｓ１をより大きくすることで、縮小側共役面から光線を入射させた際により強い光線が入射しやすい第１絞りであっても、その周囲のレンズが光の影響を受けにくくすることが可能となる。

　また、式（１４）が規定しているtanθ１×｜ｆｗ｜の値は、最周辺画角の主光線の第１絞りへの入射角度θ１の正接と焦点距離の比である。この数値があまりに小さいと、入射角度θ１が小さくなり過ぎることで軸上光線と軸外光線との十分な分離が行われにくくなり、第１絞りとレンズとを離間させる距離を大きくとる必要が生じて、レンズ全長が長くなる。一方、この数値があまりに大きいと、入射角度θ１が大きくなり過ぎることで絞りに隣設するレンズの有効径が大きくなり光学系の大型化を招き、また、光線を大きく屈折する必要が生じることにより発生する収差も大きくなりすぎてしまう。それに対して、式（１４）が規定している範囲の値とすれば、レンズ全長が長くなることを抑えることができるので、結像光学系の小型化の上で有利となる。式（１５）が規定しているtanθ２×｜ｆｗ｜の値に関しても、第２絞りに関連して同様のことが言える。

　式（１６）は、第１絞りでの光線入射角度θ１と、第２絞りでの光線入射角度θ２とのバランスを規定するものであり、tanθ２ / tanθ１の値がこの式（１６）が規定している範囲を外れると、第１屈折系もしくは第２屈折系の全長が大型化する。具体的には、上限値を超える入射角度θ１が小さくなり過ぎることで第１屈折系の全長が過剰に増大してしまい、また、入射角度θ２が大きくなり過ぎることで第２屈折系のレンズ径の増大および、過剰な収差を抑えるためにレンズ枚数の増大する恐れがある。下限値を超えると入射角度θ１が大きくなり過ぎることでレンズ径の増大および、過剰な収差を補正するためにレンズ枚数が増加してしまい、結果としてズームに必要なレンズ間隔の確保が難しくなり、かつ、コストが増加する恐れがあり、また、入射角度θ２が小さくなり過ぎることで第２屈折系の全長が過剰に増大してしまう。tanθ２ / tanθ１の値が式（１６）を満足していれば、以上のように第１屈折系もしくは第２屈折系の全長が大型化すること、結像光学系のコストが増加することを防止できる。

　式（１７）が規定しているＤｓ１ × tanθ１の値は、第１絞りの両側のレンズ間の距離に、第１絞りへの光入射角度の正接を乗じたものを表している。その値が式（１７）における下限値を下回ると、式（１）が規定している光線高が低減して、光による結像光学系の光学性能への影響が増大する。その反面、Ｄｓ１ × tanθ１の値が式（１７）における上限値を上回ると、結像光学系の全長が長くなり過ぎて該結像光学系の小型化の観点から不利である。

　また、Ｄｓ１ × tanθ１の値が、式（１７）が規定している範囲を上回るほどに第１絞りへの光入射角度θ１が急峻であり過ぎると、レンズのパワーが強まり、収差が増大する。またレンズ後部(第１屈折系の絞りより縮小側)は投射装置等の機械的制約により、レンズ径が制約される。絞りとレンズとの距離が大き過ぎる場合、もしくは、第１絞りへの光線入射角度θ１が急峻すぎる場合、レンズの有効径の増大を抑制しながら軸外光線を確保するためには軸外光線の上下光線を削って光線幅を小さく（細く）する必要がある。すなわち、周辺光量が少なくなることで周辺光量比が低下する恐れがある。以上の不都合を招かないためには、式（１７）を満足させることが必要である。

　以上、式（１７）が範囲を規定しているＤｓ１ × tanθ１の値に関して説明したが、式（１８）が範囲を規定しているＤｓ２ × tanθ２に関しても、第２絞りおよびそれに関わるレンズ面までの距離に関連して同様のことが言える。

　式（１９）および（２０）は、第１絞りの開口径に対する、隣設レンズの縮小側レンズ面、拡大側レンズ面の各有効径を規定したものである。このように規定することで、レンズ面上における光線の集光の度合いに制限をかけることが可能となる。規定している値が各式の下限値を下回るとレンズ面上における光線の集光が過密となり、レンズ硝材が光エネルギーの影響を受けて光学性能が変化してしまう。それとは反対に、規定している値が各式の上限値以上になるとレンズ有効径が大きくなり過ぎてしまい、光学系全体が大型化してしまう。式（１９）および（２０）が満足されていれば、そのような不具合を招くことが防止される。

　式（２１）および（２２）は、第２絞りの開口径に対する、隣設レンズの縮小側レンズ面、拡大側レンズ面の各有効径を規定したものである。この場合も式（２１）および（２２）が満足されていれば、上記の式（１９）および（２０）が満足されている場合と同様の効果が得られる。

　式（２３）および式（２４）はいずれも、前述した内容 (絞りとレンズとの距離や、絞りへの光線入射角度、光線高さ)を言い換えたもの、あるいは補足したものである。これらの式（２３）および（２４）が満足されていれば、絞り近辺のレンズへの光線による負荷を低減可能となる。

　なお、接合レンズを含まないことは、結像光学系が一例として高輝度のプロジェクタ用途に使用される場合は、特に望ましいものである。すなわち、結像光学系が高輝度のプロジェクタにおいて使用される場合は、特に高出力の青色光が光学面に照射されて接着剤が劣化しやすいので、結像光学系を耐用するために、接着剤を用いている接合レンズを含まないことが好ましい。

　前述したように、絞りの近くに配置されたレンズが光を吸収して光学性能が変化した結果、ピントずれ等を招くという問題は、特に青色光等の短波長側の光に対して顕著である。そこで、絞りの近くに配置されるレンズには、τ420の高い硝材を使う必要がある。しかし、τ420の高い硝材はアッベ数νｄが高い傾向にあるので、色収差の補正に不利である。よって、第１絞りに縮小側、拡大側で隣設する各レンズについて、式（２５）～（２６）を満たすようにアッベ数νｄを併せて規定することで、青色光等の短波長側の光の吸収を抑制しつつ、必要な収差補正能力を備えたレンズ構成の設計が可能となる。

　また、式（２８）は、硝材の温度係数を規定している。絞りは不要な光線を遮ることから光を吸収して発熱することがあり、また、レンズ硝材自体も光エネルギーの一部を吸収して発熱することがあるので、絞りの近辺に配置されるレンズは熱の影響を受けやすい。そこで、レンズの硝材の屈折率の温度係数を一定以下の値に制限することで、第１絞りあるいは第２絞りの近くのレンズが光エネルギーにより、加熱された場合のピントずれを抑制することが可能になる。

　絞りの近辺に配置されるレンズに使用するτ420の高い硝材は、一般的にアッベ数νｄが高い傾向にある。このようにアッベ数νｄが高い硝材を多用すると、収差の補正、特に色収差の補正が不足気味になる。この問題を解決するために、第１絞りの近辺に配置される正レンズについては、式（２９）および（３０）が規定するような高い異常分散特性を持つ（つまりθg,Ｆの高い）硝材を用いることで、不足する色収差の補正を適切に行うことが可能となる。

　本願発明では絞りへの光線入射角度を適宜設定することで第１屈折系の全長を長く確保できる。これにより生じた空間に、ズーム群を適宜配置することにより、高品質な光学性能のズームレンズを達成できる。

　特に、結像光学系の縮小側の結像状態をＷＩＤＥ / ＴＥＬＥ双方でテレセントリックとするためには、最も縮小側の群は正の焦点距離を持つ固定群１とすることが好ましい。

　上記固定群１を正の単レンズから構成すると発生する各種収差が大きくなるので、固定群１は複数のレンズから構成されることがより好ましく、そして負レンズを含むことが好ましい。

　第１絞りより縮小側に配された最大枚数の群はズーム比率（変倍率）を決める効果があるが、この群は正の焦点距離を持つものとすれば、移動距離を短縮する上で好ましい。

実施例１の結像光学系のレンズ構成を主な光束と共に示す断面図実施例１の結像光学系が広角端状態にある場合（上段）と望遠端状態にある場合（下段）とを示す断面図実施例１の結像光学系を構成する光学要素が一つの変倍・合焦状態にあるところを示す断面図実施例１の結像光学系を構成する光学要素が別の変倍・合焦状態にあるところを示す断面図実施例１の結像光学系を構成する光学要素の基本データを示す図実施例１の結像光学系を構成するレンズの非球面データを示す実施例１の結像光学系を構成する凹面鏡の非球面データを示す実施例１の結像光学系におけるズーム群およびフォーカス群の移動量を、一つのズーム群移動形態時（１）と、別のズーム群移動形態時（２）とについて示す図実施例１の結像光学系が広角端状態にある場合（１）と望遠端状態にある場合（２）の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例１の結像光学系の広角端での横収差を示すグラフ実施例１の結像光学系の望遠端での横収差を示すグラフ実施例２の結像光学系のレンズ構成を主な光束と共に示す断面図実施例２の結像光学系レンズ構成が広角端状態にあるところを示す断面図実施例２の結像光学系を構成する光学要素の基本データを示す図実施例２の結像光学系を構成するレンズの非球面データを示す図実施例２の結像光学系の横収差を示すグラフ実施例２の結像光学系の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例３の結像光学系のレンズ構成を主な光束と共に示す断面図実施例３の結像光学系レンズ構成が広角端状態にあるところを示す断面図実施例３の結像光学系を構成する光学要素の基本データを示す図実施例３の結像光学系を構成するレンズの非球面データを示す図実施例３の結像光学系の横収差を示すグラフ実施例３の結像光学系の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例４の結像光学系が広角端状態にある場合（上段）と望遠端状態にある場合（下段）とを示す断面図実施例４の結像光学系をズーム群とフォーカス群とに分けて示す断面図実施例４の結像光学系を構成する光学要素の基本データを示す図実施例４の結像光学系を構成するレンズの非球面データを示す図実施例４の結像光学系におけるズーム群およびフォーカス群の移動量を示す図実施例４の結像光学系が広角端状態にある場合の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例４の結像光学系が広角端状態にある場合の横収差を示すグラフ実施例４の結像光学系が望遠端状態にある場合の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例４の結像光学系が望遠端状態にある場合の横収差を示すグラフ実施例５の結像光学系が広角端状態にある場合（上段）と望遠端状態にある場合（下段）とを示す断面図実施例５の結像光学系をズーム群とフォーカス群とに分けて示す断面図実施例５の結像光学系を構成する光学要素の基本データを示す図実施例５の結像光学系を構成するレンズの非球面データを示す図実施例５の結像光学系におけるズーム群およびフォーカス群の移動量を示す図実施例５の結像光学系が広角端状態にある場合の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例５の結像光学系が広角端状態にある場合の横収差を示すグラフ実施例５の結像光学系が望遠端状態にある場合の球面収差（左）、非点収差（中央）、歪曲収差（右）を示すグラフ実施例５の結像光学系が望遠端状態にある場合の横収差を示すグラフ本発明の結像光学系の主な構成に係る数値を実施例毎に示す図本発明の結像光学系における主なレンズの硝材名を実施例毎に示す図図４３に示した硝材の内部透過率τ420を実施例毎に示す図図４３に示した硝材の相対屈折率の温度係数ｄｎ/ｄｔを実施例毎に示す図本発明の結像光学系の主なレンズの異常分散性θg,Ｆを実施例毎に示す図本発明の結像光学系における絞り近辺のレンズを説明する図本発明の結像光学系における細部の構成を説明する概略図

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る結像光学系１００の構成を、主な光束と合わせて示す断面図である。図１では結像光学系１００が広角端にある状態を示しており、また図２では、光束を除いて、結像光学系１００が広角端にある状態をＷＩＤＥの表記をして上段に、また望遠端にある状態をＴＥＬＥの表記をして下段に示している。後述する図３および４も、結像光学系１００が広角端にある状態を示している。これらの図では、左側が縮小側で右側が拡大側であるが、光束の進行方向を考慮して、拡大側を前方、縮小側を後方と称して説明することもある。この結像光学系１００は後述する実施例１に対応している。

　結像光学系１００は一例として、画像表示素子２の画像表示面１に表示させた画像を拡大投射する投射装置（プロジェクタ）に適用されたものであって、基本的に第１光学系ＯＰ１と、この第１光学系ＯＰ１の拡大側に配置された第２光学系ＯＰ２とから構成されている。第１光学系ＯＰ１は、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を含んで構成されている。第１屈折系Ｒ１は中間像Ｉｍ１を生成し、第２屈折系Ｒ２はこの中間像Ｉｍ１を間に置いて、第１屈折系Ｒ１よりも拡大側に配置されている。一方第２光学系ＯＰ２は、反射光学素子である凹面鏡６を含んで構成されている。図１に示す断面図は、画像表示素子２の画像表示面１の投射有効域中心から出射する光束の主光線が投射画面に到達するまでの光路を含む平面に沿って、結像光学系１００を切断した場合の断面図である。図１において結像光学系１００は、最も画像表示素子２側つまり最も後方のレンズＬ１側が縮小側、最も前方のレンズＬ２７側が拡大側である。図１中のＧ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４はそれぞれ、後述するグループ１、グループ２、グループ３およびグループ４を示している。以上述べた図１および２における表示の仕方は、後述する実施例２の結像光学系２００を示す図１２および１３、実施例３の結像光学系３００を示す図１８および１９においても同様である。

　図１中には、画像表示素子２の画像表示面１の最も光軸Ｚに近い位置から出射される光線の主光線（近端部主光線）を一点鎖線で示す。そして、この主光線の上下に、該主光線と同一の位置から、主光線に対して角度を持って出射される光線の広がりを示す上側光線と下側光線を実線で示す。さらに、画像表示面１の投射有効域端部（図中で下側の端部）から出射される光線の主光線および、この主光線に対する上側光線と下側光線を同様に示す。上記の主光線、上側光線および下側光線が交わる位置が結像位置であり、後述する第１中間像Ｉｍ１および第２中間像Ｉｍ２はこの位置で結像する。以上述べた主光線並びに上側光線と下側光線の表示の仕方は、後述する図３、４、１２および１８においても同様である。

　結像光学系１００を含む投射装置は、図１に示すように、画像表示面１を有する画像表示素子（ライトバルブ）２、プリズム３、ガラスブロック４、第１光学系ＯＰ１および第２光学系ＯＰ２を、この順に縮小側から拡大側に向かって配置して構成されている。この投射装置においては、図示外の光源から発せられた後に画像表示面１で画像の情報を与えられた光束が、プリズム３およびガラスブロック４を通して第１光学系ＯＰ１に入射され、その第１屈折系Ｒ１により第１中間像Ｉｍ１が結像される。プリズム３は、ダイクロックプリズムやＴＩＲプリズムといった色合成プリズムである。上記光束はさらに第１光学系ＯＰ１の第２屈折系Ｒ２および、第２光学系ＯＰ２に入射され、それにより上記第１中間像Ｉｍ１が、プリズム（ガラスブロック）５と凹面鏡６との間に第２中間像Ｉｍ２として結像される。第２中間像Ｉｍ２は凹面鏡６を含む第２光学系ＯＰ２によって反射、拡大され、図示外のスクリーン上に投射像として拡大投射される。

　なお、図１および後述する図２～４、１２、１３、１８および１９のレンズ構成図で、第１中間像Ｉｍ１および第２中間像Ｉｍ２については、実線表示の直線として、光軸Ｚ上の概略的位置のみを示している。しかし、実際の第１中間像Ｉｍ１および第２中間像Ｉｍ２は、主光線から離れるにつれて後方側つまり縮小側に傾いた（倒れた）形状を有する実像である。

　次に、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を構成しているレンズ等の要素について、より具体的に説明する。第１屈折系Ｒ１は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ１、負メニスカスレンズＬ２、両凸レンズＬ３、両凸レンズＬ４、両凹レンズＬ５、両凸レンズＬ６、両凹レンズＬ７、正メニスカスレンズＬ８、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１、第２視野絞りＦＳ２、正メニスカスレンズＬ９、両凸レンズＬ１０、負メニスカスレンズＬ１１、両凸レンズＬ１２、両凹レンズＬ１３、片凹レンズＬ１４、両凸レンズＬ１５、負メニスカスレンズＬ１６、両凸レンズＬ１７、正メニスカスレンズＬ１８および負メニスカスレンズＬ１９を順次配置して構成されている。以上の第１屈折系Ｒ１によって第１中間像Ｉｍ１が結像される。

　一方第２屈折系Ｒ２は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって正メニスカスレンズＬ２０、両凸レンズＬ２１、負メニスカスレンズＬ２２、両凸レンズＬ２３、第２開口絞りＡＳ２、正メニスカスレンズＬ２４、負メニスカスレンズＬ２５、両凸レンズＬ２６および両凸レンズＬ２７を順次配置して構成されている。以上の第２屈折系Ｒ２により、上記第１中間像Ｉｍ１がさらに第２中間像Ｉｍ２として結像される。

　第２屈折系Ｒ２の拡大側には、プリズム５および凹面鏡６を有してなる第２光学系ＯＰ２が配置されており、第２屈折系Ｒ２から出射した光束がこの第２光学系ＯＰ２に入射する。そこで、上述した通り第２中間像Ｉｍ２が第２光学系ＯＰ２によって反射、拡大され、図示外のスクリーン上に投射像として拡大投射される。なおプリズム５は、中実構造で内部全反射面を二面有するものであり、該プリズム５に入射した全光束は上記二面のいずれにおいても全反射して、次の面へ伝達される。

　以上述べた第１光学系ＯＰ１を構成するレンズ等の各要素は、ズーミング（変倍）およびフォーカシング（合焦）のために、単独あるいは複数１組で光軸Ｚ方向に移動される。以下、図３および４を参照して、ズーミングのために移動させるレンズ群すなわちズーム群と、フォーカシングのために移動させるレンズ群すなわちフォーカス群について説明する。図３および４には、ズーム群として作用するレンズ群（それと連動する絞りを含む場合もある）を「ｚ」に１～５あるいは１～６の群番号を付けて示し、またフォーカス群として作用するレンズ群を「ｆ」に１～３の群番号を付けて示している。これらの各レンズ群を移動させるための駆動機構について、図３および４では図示を省略している。

　なお本実施形態の結像光学系１００は、第１開口絞りＡＳ１より縮小側に１つのズーム群ｚ１のみを配置し、ズーミング時（変倍時）にはこのズーム群ｚ１を第１開口絞りＡＳ１と共に移動させる場合と、第１開口絞りＡＳ１より縮小側に２つのズーム群ｚ１およびｚ２を配置し、ズーミング時にはズーム群ｚ２を第１開口絞りＡＳ１と共に移動させる場合との２つに適用することが想定されている。図３は前者とする場合のズーム群ｚ１～５およびフォーカス群ｆ１～３を示し、図４は後者とする場合のズーム群ｚ１～６およびフォーカス群ｆ１～３を示している。

　次に、本開示の実施形態に係る実施例１における構成要素の詳細なデータについて図５～９を参照して説明する。まず図５に、実施例１の構成要素の基本データを示す。この図５の基本データにおいて、面番号Ｎｏ．の欄には最も縮小側の構成要素の面を０番目として、拡大側に向かうに従い順次増加する面番号を示している。各面番号の面の中で非球面形状の面には＊の表記を付して示している。要素の欄において、レンズＬ１～Ｌ２７以外の要素は略称で示しており、それらについて以下、図１を参照して縮小側から順次説明する。「ＯＢＪ」は画像表示素子２の画像表示面１に表示された画像の面を示し、それに続く「ＰＲ２」、「ＰＲ３」および「ＰＲ４」はそれぞれ画像表示素子２、プリズム３およびプリズム４を示している。「ＦＳ１」、「ＡＳ１」および「ＦＳ２」はそれぞれ第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１および第２視野絞りＦＳ２を示している。「Ｉｍ１」は前述した第１中間像Ｉｍ１を示し、「ＡＳ２」は第２開口絞りＡＳ２を示している。「ＰＲ５」はプリズム５を示し、「Ｉｍ２」は第２中間像Ｉｍ２を示し、「ＭＩＲ」は凹面鏡６を示している。「ＩＭＧ」は、図示外のスクリーン上に投射される投射像を示している。また、図５の曲率半径の欄には各面の近軸曲率半径を示している。曲率半径の符号は、面形状が縮小側に凸の場合を正、拡大側に凸の場合を負としている。面間隔の欄には、当該面番号の面と次の面番号の面との、光軸Ｚ上における光軸方向の間隔を示す。この値は、結像光学系１００が広角端に設定されている場合の値であり、縮小側から凹面鏡６に向かう光路における値を正値で、凹面鏡６で折り返した光路における値を負値で扱っている。有効径の値は、有効像高の２倍の値としている。以上の曲率半径、面間隔および有効径の単位はｍｍである。また、硝材、屈折率、アッベ数の欄には、各光学要素の硝材名、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率、同じくｄ線に関するアッベ数を示している。なお図５では、適宜丸めた値も示している。以上述べた図５における表示の仕方は、後述する図１４、２０、２６および３５においても同様である。

　図６には、非球面であるレンズ面に関するデータとして、非球面の面番号（Ｎｏ．）と非球面係数を示す。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。非球面の形状は、Ｘを光軸に平行な面のサグ量、Ｒを半径距離〔Ｒ＝（ｘ^２+ｙ^２）^１／２〕、ｘおよびｙを光軸と垂直でかつ互いに直交する方向の座標、Ｒｄｙを近軸曲率半径、Ｋをコーニック定数とすると、図６に示した係数、Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を用いて次式で表わされる。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ６Ｒ⁶＋Ａ８Ｒ⁸＋Ａ１０Ｒ¹⁰
　　　＋Ａ１２Ｒ¹²＋Ａ１４Ｒ¹⁴＋Ａ１６Ｒ¹⁶
なお、上記「Ｎｏ．」、「Ｅｎ」、「Ｘ」、「Ｒ」、「Ｋ」および「Ｒｄｙ」の意味は、後述する非球面の説明においても同様である。

　図７には、反射面（面番号Ｎｏ．＝６８）が非球面である凹面鏡６に関するデータとして、非球面係数を示す。この凹面鏡６の反射面の非球面形状は、図７に示す非球面係数を適用して下記式により表される。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ３Ｒ³＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ５Ｒ⁵＋Ａ６Ｒ⁶＋Ａ８Ｒ⁸
　　　＋Ａ１０Ｒ¹⁰＋Ａ１２Ｒ¹²＋Ａ１４Ｒ¹⁴＋Ａ１６Ｒ¹⁶

　次に図８を参照して、前述したズーム群およびフォーカス群の移動量について説明する。先に述べた通り本実施形態では、ズーミング時に１つのズーム群ｚ１を第１開口絞りＡＳ１と共に移動させる場合（図３参照）と、２つのズーム群ｚ１およびｚ２を第１開口絞りＡＳ１と共に移動させる場合（図４参照）の２つの形態が想定されている。それらのうち前者とする場合のズーム群およびフォーカス群の移動量を第１パラメータと称して図８の（１）に示し、後者とする場合のズーム群の移動量を第２パラメータと称して図８の（２）に示す。後述するように、この移動量はレンズ面同士の面間隔で示している。なおフォーカス群の移動量は、２つの場合で共通であるので、図８の（２）ではフォーカス群の移動量は省略している。

　図８の（１）および（２）において、Ｚの欄にはズーミングまたはフォーカシングに応じて互いに異なるレンズ群の状態を示している。この状態は、図８の（１）の第１パラメータでは１～４の４状態、図８の（２）の第２パラメータでは１および２の２状態である。また図８の（１）および（２）において、ＥＦＬの欄には結像光学系１００の有効焦点距離（effective focal length：単位はｍｍ）を示す。ＥＦＬの欄の右側に続く「ｓ＋数値」の欄には、図５に示した面の面間隔（単位はｍｍ）を示し、その数値が面番号（Ｎｏ．）を示している。例えばｓ１１は、面番号Ｎｏ．＝１１の面つまりレンズＬ３の前方の
レンズ面の、次のＮｏ．＝１１の面に対する面間隔を示している。「ｓ＋数値」の各欄の下に記載した「ZOOM」の表示は、その表示列の面間隔がズーミングによって変化することを示し、「FOCUS」の表示は、その表示列の面間隔がフォーカシングによって変化することを示している。図８の（１）の第１パラメータでは状態１および２が、合焦範囲内で最至近のスクリーン等の物体にフォーカシング（合焦）する状態であり、状態３および４が、合焦範囲内で最遠の物体にフォーカシングする状態である。また、状態１および３がズーミングによって設定された広角端の状態であり、状態２および４がズーミングによって設定された望遠端の状態である。図８の（２）の第２パラメータでは状態１が広角端の状態であり、状態２が望遠端の状態である。

　次に、本実施例１におけるより細部の構成、およびその構成による効果について説明する。なお、この細部の構成は主に数値に関するものであるので、比較対照するために、後述する実施例２～５と共にまとめて図４２～４６に示す。なお数値を示す図４２、４４～４６では、適宜丸めた値も示している。

　図４２には「ｆｗ」として、結像光学系１００の広角端状態における全系の焦点距離ｆｗを示す。なお、この図４２に示す数値は全て、結像光学系１００が広角端状態で最至近合焦時の値であり、適宜丸めた値を示している。またこれらの数値の単位は、特記する以外全てｍｍである。その下には、前述した式（１）、（２）、（３）および（４）がそれぞれ数値範囲を規定している光線高Ｙ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１およびＹ２－２の値を示している。なお以下の説明でも、図４２に示す数値に関する説明は同図の上から下の表示順に従って行う。

　ここで、これらの光線高を、図４７を参照して分かりやすく説明する。光線高Ｙ１－１およびＹ１－２は、第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１および拡大側に隣設するレンズ面２における主光線の光線高の絶対値である。具体的に本例では図４７の（１）に示す通り、第１開口絞りＡＳ１の縮小側に隣設するレンズＬ８、および第１開口絞りＡＳ１の拡大側に隣設するレンズＬ９の、第１開口絞りＡＳ１側のレンズ面が各々レンズ面１、レンズ面２である。このレンズ面１から出射し、レンズ面２に入射する最周辺画角の主光線を、レンズ面２（光軸Ｚに直交する面とする）に入射角度θ１をなす光線として示している。なお、この最周辺画角とは、先に述べた通りのものである。これらの光線高Ｙ１－１およびＹ１－２は、図４７の（１）に示す部分の長さである。

　一方、光線高Ｙ２－１およびＹ２－２は、第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３および拡大側に隣設するレンズ面４における主光線の光線高の絶対値である。具体的に本例では図４７の（２）に示す通り、第２開口絞りＡＳ２の縮小側に隣設するレンズＬ２３、および第２開口絞りＡＳ２の拡大側に隣設するレンズＬ２４の、第２開口絞りＡＳ２側のレンズ面が各々レンズ面３、レンズ面４である。このレンズ面３から出射し、レンズ面４に入射する最周辺画角の主光線を、レンズ面４（光軸Ｚに直交する面とする）に入射角度θ２をなす光線として示している。これらの光線高Ｙ２－１およびＹ２－２は、図４７の（２）に示す部分の長さである。

　以上の通りの光線高Ｙ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１およびＹ２－２の値は、本実施例１では図４２に示す通りとなっており、いずれも各々式（１）、（２）、（３）および（４）を満足している。これらの式（１）～（４）を満足する程度にＹ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１およびＹ２－２の値が大きい場合、レンズＬ８およびＬ９は第１開口絞りＡＳ１から、またレンズＬ２３およびＬ２４は第２開口絞りＡＳ２から十分に離間する。第１開口絞りＡＳ１および第２開口絞りＡＳ２は、光線を受けて高温化しやすくなっているので、レンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４がそれぞれ開口絞りＡＳ１あるいはＡＳ２から十分に離間していれば、それらのレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４が熱吸収して高温化することを防止できる。そこで、それらのレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４の熱吸収に起因する結像光学系１００の性能変動を防止可能となる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　以上述べた効果は、式（１）が規定する範囲内で、２．０＜Ｙ１－１　、さらには２．５＜Ｙ１－１　であれば、この順でより顕著となる。また式（２）が規定する範囲内で、２．０＜Ｙ１－２　、さらには２．５＜Ｙ１－２　であれば同様である。また式（３）が規定する範囲内で、１．５＜Ｙ２－１　、さらには２．０＜Ｙ２－１　であれば同様である。また式（４）が規定する範囲内で、１．０＜Ｙ２－２　、さらには１．５＜Ｙ２－２　であれば同様である。

　図４２には次に、前述した式（５）、（６）、（７）および（８）がそれぞれ数値範囲を規定しているＹ１－１／|ｆｗ| 、Ｙ１－２／|ｆｗ| 、Ｙ２－１／|ｆｗ| およびＹ２－２／|ｆｗ|の値を示している。これらの値は、上述した４つの光線高をｆｗの絶対値９．０８で除したものであり、本実施例１ではいずれの値も各々式（５）、（６）、（７）および（８）を満足している。このように式（５）～（８）が満たされている場合は、式（１）～（４）が規定している値をさらに広角端・最至近合焦時の焦点距離で徐していることから、最も性能の変動が表れやすい使用領域における光線高を的確に規定することが可能となる。

　以上述べた効果は、式（５）が規定する範囲内で、０．６＜Ｙ１－１／|ｆｗ| 、さらには０．７＜Ｙ１－１／|ｆｗ| であれば、この順でより顕著となる。また式（６）が規定する範囲内で、０．６＜Ｙ１－２／|ｆｗ| 、さらには０．７＜Ｙ１－２／|ｆｗ| であれば同様である。また式（７）が規定する範囲内で、０．４＜Ｙ２－１／|ｆｗ| 、さらには０．５＜Ｙ２－１／|ｆｗ| であれば同様である。また式（８）が規定する範囲内で、０．２＜Ｙ２－２／|ｆｗ| 、さらには０．３＜Ｙ２－２／|ｆｗ| であれば同様である。

　図４２には次に、前述した式（９）、（１０）、（１１）および（１２）がそれぞれ数値範囲を規定している、絞りからレンズ面までの距離Ｄ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１およびＤ２－２の値を示している。ここで、これらの距離を、図４７を参照して分かりやすく説明する。距離Ｄ１－２およびＤ１－２は、第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１および拡大側に隣設するレンズ面２の各々と第１絞りとの間の距離である。これらのレンズ面１およびレンズ面２は具体的に本例では、先に述べたように図４７の（１）に示す通りであり、またこれらのレンズ面１およびレンズ面２の各々と、第１開口絞りＡＳ１との間の距離Ｄ１－２、Ｄ１－２も、図４７の（１）に示す通りである。

　一方、距離Ｄ２－１およびＤ２－２は、第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３および拡大側に隣設するレンズ面４の各々と第２絞りとの間の距離である。これらのレンズ面３およびレンズ面４は具体的に本例では、先に述べたように図４７の（２）に示す通りであり、またこれらのレンズ面３およびレンズ面４の各々と、第２開口絞りＡＳ２との間の距離Ｄ２－１、Ｄ２－２も、図４７の（２）に示す通りである。

　以上説明した絞りからレンズ面までの距離Ｄ１－１、Ｄ１－２、Ｄ２－１およびＤ２－２の値は、本実施例１では図４２に示す通りとなっており、いずれも各々式（９）、（１０）、（１１）および（１２）を満足している。これらの式（９）～（１２）を満足する程度にレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４がそれぞれ開口絞りＡＳ１あるいはＡＳ２から十分に離間していれば、それらのレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４が熱吸収して高温化することを防止できる。そこで、それらのレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ２３およびＬ２４の熱吸収に起因する結像光学系１００の性能変動を防止可能となる。

　図４２には次に、式（１３）が大小関係を規定しているＤｓ１およびＤｓ２の値を示している。前述した通りＤｓ１＝Ｄ１－１＋Ｄ１－２であり、またＤｓ２＝Ｄ２－１＋Ｄ２－２である。具体的に本実施例１では、Ｄｓ１＝６２．９５、Ｄｓ２＝３５．７４であるので、式（１３）が規定する大小関係が満足されている。

　図４２には次に、第１絞りである開口絞りＡＳ１の開口径φs１、第２絞りである開口絞りＡＳ２の開口径φs２、レンズ面１の有効径φs１－１、レンズ面２の有効径φs１－２、レンズ面３の有効径φs２－１、レンズ面４の有効径φs２－２を順次示している。

　図４２には次に、以上述べた有効径の値から導かれるφs１－１／φs１、φs１－２／φs１、φs２－１／φs２、φs２－２／φs２の値を順次示している。φs１－１／φs１の値は前述した式（１９）が、φs１－２／φs１の値は式（２０）が、φs２－１／φs２の値は式（２１）が、そしてφs２－２／φs２の値は式（２２）がそれぞれ数値範囲を規定しているものであり、本実施例１で具体的にその値は順次１．４２、１．２５、１．５８、そして１．００であるので、式（１９）、（２０）、（２１）、（２２）が全て満足されている。

　式（２１）および（２２）は、第２絞りの開口径に対する、隣設レンズの縮小側レンズ面、拡大側レンズ面の各有効径を規定したものである。この場合も式（２１）および（２２）が満足されていれば、式（１９）および（２０）が満足されている場合と同様の効果が得られる。

　図４２には次に、最周辺画角の主光線の、第１絞り（開口絞りＡＳ１）への入射角度θ１、および最周辺画角の主光線の、第２絞り（開口絞りＡＳ２）への入射角度θ２を示している。なおここに示している入射角度θ１およびθ２の単位は°（度）である。さらにその下には、上記入射角度θ１、θ２の各々の正接の値tanθ１、tanθ２を示している。これらのtanθ１、tanθ２の値は当然無名数である。

　図４２には次に、上記tanθ１およびtanθ２の値に関連する値であって、前記式（１６）が数値範囲を規定しているtanθ２ / tanθ１の値、前記式（１４）が数値範囲を規定しているtanθ１×｜ｆｗ｜の値、および前記式（１５）が数値範囲を規定しているtanθ２×｜ｆｗ｜の値を示している。なお先に述べた通り、｜ｆｗ｜＝９．０８である。本実施例１では具体的にtanθ２ / tanθ１＝１．９０であり、これは式（１６）を満足している。またtanθ１×｜ｆｗ｜＝２．３５であり、これは式（１４）を満足している。またtanθ２×｜ｆｗ｜＝４．４５であり、これは式（１５）を満足している。

　上記のように式（１４）、（１５）が満足されていれば、レンズ全長が長くなることを抑えることができるので、結像光学系１００の小型化の上で有利となる。その詳しい理由は先に述べた通りである。特に本実施例１では、式（１４）が規定する範囲内で、より好ましい１．５＜ tanθ１×｜ｆｗ｜＜２．５の関係も満たされており、また式（１５）が規定する範囲内で、より好ましい３．０＜ tanθ２×｜ｆｗ｜＜５．５の関係も満たされているので、上記の効果はより顕著なものとなっている。また式（１６）が満足されているので、第１屈折系Ｒ１もしくは第２屈折系Ｒ２の全長が大型化すること、結像光学系１００のコストが増加することを防止できる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　図４２には次に、上記ＤＳ１およびtanθ１の値に関連する値であって、前記式（１７）が数値範囲を規定しているＤｓ１×tanθ１の値を示している。本実施例１では具体的にＤｓ１×tanθ１＝１６．２８であり、これは式（１７）を満足している。式（１７）が満足されていれば、式（１）が規定している光線高が低減して結像光学系１００の光学性能への影響が増大する、結像光学系１００の小型化が難しくなる、周辺光量比が低下する、といた問題が生じることを防止できる。その詳しい理由は先に述べた通りである。特に本実施例１では、式（１７）が規定する範囲内で、より好ましい７．０＜Ｄｓ１ × tanθ１＜１８．０の関係も満たされているので、上記の効果はより顕著なものとなっている。

　図４２には次に、上記Ｄｓ２およびtanθ２の値に関連する値であって、前記式（１８）が数値範囲を規定しているＤｓ２×tanθ２の値を示している。本実施例１では具体的にＤｓ２×tanθ２＝１１．７７であり、これは式（１８）を満足している。式（１８）が満足されていれば、上記式（１７）が満足されている場合と同様の効果が得られる。その詳しい理由は先に述べた通りである。特に本実施例１では、式（１８）が規定する範囲内で、より好ましい１０．０＜Ｄｓ２× tanθ２＜２５．０の関係も満たされているので、上記の効果はより顕著なものとなっている。

　図４２には次に、上記Ｙ２－２およびtanθ２の値に関連する値であって、前記式（２３）が数値範囲を規定しているＹ２－２×tanθ２の値を示している。本実施例１では具体的にＹ２－２×tanθ２＝１．２０であり、これは式（２３）を満足している。式（２３）が満足されていれば、開口絞りＡＳ２の近辺のレンズへの光線による負荷を低減可能となる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　図４２には次に、上記Ｄ２－２およびＹ２－２の値に関連する値であって、前記式（２４）が数値範囲を規定しているＤ２－２/Ｙ２－２の値を示している。本実施例１では具体的にＤ２－２/Ｙ２－２＝２．０４であり、これは式（２４）を満足している。式（２４）が満足されていれば、開口絞りＡＳ２の近辺のレンズへの光線による負荷を低減可能となる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　ここで図４３～４５を参照して、第１絞りおよび第２絞りの近辺のレンズ、つまり各絞りの縮小側、拡大側にそれぞれ隣設する第１隣設レンズと、この第１隣設レンズに対して絞りと反対側で隣設する第２隣設レンズの特性について説明する。本例において第１絞りは開口絞りＡＳ１、第２絞りは開口絞りＡＳ２である。上記第１隣設レンズと第２隣設レンズとの組をグループと称して、開口絞りＡＳ１の縮小側、拡大側のグループをそれぞれグループ１、グループ２とし、開口絞りＡＳ２の縮小側、拡大側のグループをそれぞれグループ３、グループ４とする。図１等から分かるように、具体的にグループ１ではレンズＬ７、Ｌ８がそれぞれ第２隣設レンズ、第１隣設レンズである。グループ２ではレンズＬ９、Ｌ１０がそれぞれ第１隣設レンズ、第２隣設レンズである。他方、グループ３ではレンズＬ２２、Ｌ２３が第２隣設レンズ、第１隣設レンズである。またグループ４ではレンズＬ２４、Ｌ２５がそれぞれ第１隣設レンズ、第２隣設レンズである。

　図４３には、上述したグループ１～４における第１隣設レンズおよび第２隣設レンズの硝材をまとめて、実施例毎に示している。

　図４４には、上記硝材の各々について、先に述べた内部透過率τ420の値を示す。この値は無名数であり、百分率で表示するならば例えば０．９９１は９９．１％である。以下、この図４４を参照して、前述した式（２５）～（２７）に関わる構成について説明する。まず、グループ１から４に含まれるレンズのうち、ｄ線におけるアッベ数が４０未満のレンズは、グループ２の第１隣設レンズ（レンズＬ９）、グループ３の第２隣設レンズ（レンズＬ２２）、グループ４の第２隣設レンズ（レンズＬ２５）であり、つまりそれらのレンズのアッベ数νｄはそれぞれ、３２．３、３５．０、３５．２（図５参照、以下同様）であり、そのτ420はそれぞれ、０．９８２、０．９０１、０．９３１であるので前述した式（２５）を満足している。

　他方、グループ１から４に含まれるレンズのうち、ｄ線におけるアッベ数が４０以上のレンズは、グループ１の第１隣設レンズ（レンズＬ７）および第２隣設レンズ（レンズＬ８）、グループ２の第２隣設レンズ（レンズＬ１０）、グループ３の第１隣設レンズ（レンズＬ２３）、グループ４の第１隣設レンズ（レンズＬ２４）であり、つまりそれらのレンズのアッベ数νｄはそれぞれ、５４．７、６９．９、４４．３、７０．２、７０．２であり、そのτ420はそれぞれ、０．９９１、０．９９５、０．９８９、０．９９９、０．９９９であるので前述した式（２６）を満足し、さらには式（２７）も満足している。

　以上のように式（２５）、（２６）が満足されていれば、開口絞りＡＳ１の近くのレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ１０における青色光等の短波長側の光の吸収を抑制しつつ、必要な収差補正能力を備えたレンズ構成の設計が可能となる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　次に式（２８）に関わる構成について考える。それらの式に関連する第１隣設レンズあるいは第２隣設レンズ、つまりグループ１～４に含まれるレンズＬ７～１０およびレンズＬ２２～２５の８枚のレンズは全て、図４５に示される通り|ｄｎ/ｄｔ| ＜６．５であるので式（２８）を満たしている。それにより、熱によるそれらのレンズへの光学性能への影響を抑えることが可能になる。その詳しい理由は先に述べた通りである。

　次に図４６を参照して、前述した式（２９）～（３０）に関わる構成について説明する。図４６は、主なレンズの異常分散性θg,Ｆを実施例毎にまとめて示している。本実施例１では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも縮小側に配置された正レンズとして、レンズＬ３およびＬ４の二枚のレンズが挙げられている。それらのレンズＬ３およびＬ４の硝材の異常分散性θg,Ｆはそれぞれ０．０４５７、０．０２７６であって、いずれも０．００５を上回っている。またそれらのレンズＬ３およびＬ４の硝材のｄ線(５８７．６ｎｍ)におけるアッベ数νｄはそれぞれ９４．７、７５．５（図５参照。以下同様）であって、いずれも６５を上回っている。したがって本実施例１では、式（２９）が満足されている。

　また本実施例１では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも拡大側に配置された正レンズとして、図４６にレンズＬ１２、Ｌ１５、Ｌ１７、Ｌ２６およびＬ２７の五枚のレンズが挙げられている。それらのレンズＬ１２、Ｌ１５、Ｌ１７、Ｌ２６およびＬ２７の硝材の異常分散性θg,Ｆはそれぞれ０．０４５７、０．０４５７、０．０４５７、０．０４５７、０．０１２３であって、いずれも０．００５を上回っている。またそれらのレンズＬ１２、Ｌ１５、Ｌ１７、Ｌ２６およびＬ２７の硝材のｄ線(５８７．６ｎｍ)におけるアッベ数νｄはそれぞれ９４．７、９４．７、９４．７、９４．７、６７．７であって、いずれも６５を上回っている。したがって本実施例１では、式（３０）が満足されている。

　以上のように式（２９）、（３０）を満たしていることにより、アッベ数νｄが高い硝材を用いながら、不足する色収差の補正を適切に行うことが可能になる。

　本実施例１では、前述したように式（１）～（４）を満足させて、第１絞りである開口絞りＡＳ１や第２絞りである開口絞りＡＳ２への光線入射角度を適切に設定しているので、第１屈折系Ｒ１の全長を長く確保できる。これにより生じた第１屈折系Ｒ１内の空間に、図３や４に示したようにズーム群ｚ１～５あるいはズーム群ｚ１～６を適宜配置して、高品質な光学性能のズームレンズを実現可能となっている。

　また本実施例１では、結像光学系１００の最も縮小側に、変倍時に移動しない正の焦点距離を持つ固定群１としてレンズＬ１を配置しているので、結像光学系１００の縮小側の結像状態を広角端、望遠端の双方でテレセントリックとすることが容易となっている。

　なお、上記固定群１を正の単レンズから構成すると発生する各種収差が大きくなるので、固定群１は複数のレンズから構成されることがより好ましく、そして負レンズを含むことがさらに好ましい。

　また本実施例１において、第１絞りである開口絞りＡＳ１より縮小側に配された最大枚数（５枚）のズーム群ｚ２はズーム比率（変倍率）を決める効果があるが、このズーム群ｚ２は正の焦点距離を持つものであるので、変倍に伴う移動距離を短縮する上で好ましい。

　上記ズーム群ｚ２に拡大側で隣設するズーム群ｚ３も、正の焦点距離を持つものであるので、それからさらに拡大側に続くレンズ群、および、それらに含まれる非球面レンズの径を縮小してコスト低減を図る上で有利である。また、このズーム群ｚ３は拡大側に凸の正メニスカスからなるので、収差を低減する上でも好ましい。

　なお、縮小側の対物距離 (バックフォーカス) を長大に保つために、第１屈折系Ｒ１はレトロフォーカスタイプとすることが好ましい。また、第１屈折系Ｒ１の後群すなわち第１絞りである開口絞りＡＳ１よりより縮小側のレンズ群は正のレンズ群、前群すなわち開口絞りＡＳ１よりより拡大側のレンズ群は負のレンズ群であることが好ましい。それ故に、最も拡大側のズーム群ｚ５あるいはｚ６（図３および４参照）は、負の焦点距離を持つものであることが好ましい。

　上記第１屈折系Ｒ１の前群の拡大側には、第２屈折系Ｒ１で発生するコマ収差を相補するための、コマ収差を大きく発生する負メニスカス形状の非球面レンズを含むことが好ましい。本実施例１では、レンズＬ１６がそのような負メニスカス形状の非球面レンズである。また上記前群の最も拡大側の群は、本実施例１ではレンズＬ１８およびＬ１９からなるが、この群は変倍時に移動しない固定群とされている。このような固定群は、結像光学系１００の製造の際の偏芯などの測定基準として利用可能であることから、好ましい構成であると言える。

　第１光学系ＯＰ１は、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１および第２視野絞りＦＳ２からなる絞りユニットを含むが、図４のズーム群構成とする場合、この絞りユニットは第１ズーム群（レンズ枚数最大のズーム群：この例ではズーム群ｚ２）の外部にあり、ズーム群ｚ２と一体で移動するように構成されている。第１開口絞りＡＳ１等の絞りはカットする光により加熱されるが、上述のように構成すれば、絞りの熱がズーム群ｚ２のレンズに伝達されて光学性能が損なわれることを防止できる。

　本実施例１では変倍のために、第１開口絞りＡＳ１より縮小側のいくつかのレンズ群を移動させている。このようにする場合、軸上マージナル光線の高さが広角側と望遠側とで変動しないように配慮して設計するのが望ましい。そうすれば、広角側と望遠側とでＦ値が変動しない結像光学系１００となるので、好ましい使用状態を実現できる。

　また、第１屈折系Ｒ１に含まれるレンズＬ２、Ｌ１１、Ｌ１６およびＬ１９は負メニスカスレンズであるが、それらの負メニスカスレンズは、高輝度の光による面間反射ゴーストを低減するために、レンズ中心部と周辺部の肉厚比率が大きいことが好ましい。

　本実施例１では、フォーカス群ｆ２の一部およびフォーカス群ｆ３を第２屈折系Ｒ２に配置している。フォーカス群は、ズーム群と比較して移動量が僅かであるため、このように第２屈折系Ｒ２に配置するのが好適である。また、フォーカス群は超単焦点の距離変動に耐用するため、複数の群を動かす、フローティングフォーカスであることが好ましい。フローティングフォーカスの一つの群、例えばフォーカス群ｆ１は、ズーム時に移動しない第１屈折系Ｒ１の一部に配置すると、機械的な機構上簡易にできる上、移動スペースを節減できるので好ましい。

　なお、フォーカス群の一つは、本実施例１のフォーカス群ｆ２のように、中間像Ｉｍ１を挟みこむような群とするのが好ましい。中間像Ｉｍ１は結像点であり、この結像点の近くのレンズ面にダストなどが付着すると、画像に影などの影響を及ぼす。そのため、中間像Ｉｍ１を挟むフォーカス群を一体とすることで、内部を組込時のクリーンな状態に保つことが可能となり好ましい。中間像Ｉｍ１を挟むフォーカス群ｆ２は、収差の相補のため、正のメニスカスレンズＬ１８、Ｌ２０を対向して配置することが好ましく、さらに収差を低減するために負レンズＬ１９を配置することが好ましい。

　第２屈折系Ｒ２の最も拡大側の群は、凹面鏡６との偏芯感度が大きいので、レンズＬ２４～Ｌ２７からなる固定群とすることが好ましい。またこの観点から、最も拡大側のフォーカス群ｆ３は、第２絞りである第２開口絞りＡＳ２の縮小側に隣設して配置することが好ましい。また、最も拡大側のフォーカス群ｆ３は、結像作用が必要であるため正群である必要がある。そのためフォーカス群ｆ３は、正の単レンズか、あるいは本実施例１のように正の複数のレンズＬ２１およびＬ２３を用いて構成する必要がある。またフォーカス群ｆ３は、フォーカシング時の収差低減のために、負レンズＬ２２を含み正負正の構成であることが好ましい。

　一方、第２屈折系Ｒ２と第２光学系ＯＰ２との間には、光軸をずらすためのオフセットプリズム５を含むことが好ましい。これにより、投写画面をレンズに近付けることが可能となる。プリズム５は二面の反射面を持つが、全光束が全反射となるように反射面の傾角を決定すると、光の伝達効率が高くなるので好ましい。

　次に、本実施例１の結像光学系１００における収差について説明する。図９に、実施例１の結像光学系１００の縦収差を示す。この図９の（１）、（２）は、それぞれ結像光学系１００が広角端にある場合、望遠端にある場合について横収差を測定した結果を示している（単位はｍｍ）。各図とも本実施例１の結像光学系１００における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）を左から順に示す。球面収差の計算は、波長６２０．００ｎｍ、５５０．００ｎｍ、４５０．００ｎｍの光に関して行い、各波長に関する測定結果をグラフの線種を変えて区別している。非点収差については、タンジェンシャル面内およびサジタル面内に関して、波長５５０．００ｎｍの光で行ない、前者に関してはＴ、後者に関してはＳの表記を付して示している。歪曲収差の計算は、波長が５５０．００ｎｍの光に関して行った。ここに示されるように球面収差、非点収差、歪曲収差は良好に補正されている。

　また図１０および１１にそれぞれ、実施例１の結像光学系１００の横収差を示す。これらの図１０および１１は、それぞれ結像光学系１００が広角端にある場合、望遠端にある場合について横収差を測定した結果を示している（単位はｍｍ）。各場合とも最至近点合焦状態で投射し、横収差の測定は、投射画面上の５点においてタンジェンシャル方向（Ｙ－ＦＡＮ）およびサジタル方向（Ｘ－ＦＡＮ）について行った。それらの５点は、相対視野高さが最大（これを相対視野高さ＝１．００とする）の１点と、相対視野高さ（実施例１においては、０．７９、０．５３、０．２６、０．１６）の４点の計５点であり、それらの点における測定結果を図中で上から下に並べて示している。なお、各実施例の最大視野高さ（最大像高）は、実施例１：１９．５ｍｍ、実施例２：１９．５ｍｍ、実施例３：１９．５ｍｍ、実施例４：１１．２ｍｍ、実施例５：２２．０ｍｍ、である。また、横収差はサジタル方向の収差において中心を境に対称となるため、サジタル方向に関しては片側のみを示している。また、横収差の測定は、波長が６２０．０ｎｍ、５５０．０ｎｍ、４６０．０ｎｍの光に関して行い、各波長に関する測定結果をグラフの線種を変えて区別している。これらの図１０および１１に示されている通り、結像光学系１００が広角端にある場合も、望遠端にある場合も横収差が良好に抑えられている。

　次に、本発明の別の実施形態に係る実施例２について説明する。図１２は本発明の実施例２である結像光学系２００の構成を、主な光束と合わせて示す断面図である。図１２では結像光学系２００が広角端にある状態を示しており、また図１３には、光束を除いて、結像光学系２００が広角端にある状態を示している。なおこれらの図１２および１３において、先に説明した図１～４中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。図１２および１３における表示の仕方は、後述する図１８および１９においても同様である。

　この結像光学系２００も、画像表示面１に表示させた画像を拡大投射する投射装置に適用されたものであって、基本的に第１光学系ＯＰ１と、この第１光学系ＯＰ１の拡大側に配置された第２光学系ＯＰ２とから構成されている。第１光学系ＯＰ１は、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を含んで構成されている。以下、本実施例２において第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を構成しているレンズ等の要素について、具体的に説明する。第１屈折系Ｒ１は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ１、両凸レンズＬ２、負メニスカスレンズＬ３、負メニスカスレンズＬ４、両凸レンズＬ５、負メニスカスレンズＬ６、正メニスカスレンズＬ７、負メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１、第２視野絞りＦＳ２、両凸レンズＬ１０、負メニスカスレンズＬ１１、両凸レンズＬ１２、両凹レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、負メニスカスレンズＬ１５、正メニスカスレンズＬ１６、正メニスカスレンズＬ１７および負メニスカスレンズＬ１８を順次配置して構成されている。以上の第１屈折系Ｒ１によって第１中間像Ｉｍ１が結像される。

　一方第２屈折系Ｒ２は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって正メニスカスレンズＬ１９、両凸レンズＬ２０、第２開口絞りＡＳ２、両凸レンズＬ２１、負メニスカスレンズＬ２２、両凸レンズＬ２３および両凸レンズＬ２４を順次配置して構成されている。以上の第２屈折系Ｒ２により、上記第１中間像Ｉｍ１がさらに第２中間像Ｉｍ２として結像される。この第２中間像Ｉｍ２は第２光学系ＯＰ２によって反射、拡大され、図示外のスクリーン上に投射像として拡大投射される。

　本実施例２における構成要素の詳細なデータを、図１４に示す。また図１５に、これらの構成要素中の非球面に関する非球面データを示す。本実施例２において、全ての非球面の非球面形状は、図１５に示す非球面係数を適用して下記式により表される。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ３Ｒ³＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ６Ｒ⁶
　　　＋Ａ８Ｒ⁸＋Ａ１０Ｒ¹⁰＋Ａ１２Ｒ¹²

　なお本実施例２および以下で説明する実施例３に関しては、特にズーム群およびフォーカス群の構成については説明を省略するが、その構成としては従来公知のものを適宜採用することができる。

　本実施例２におけるより細部の構成を、前述した実施例１の場合と同様に図４２に示す。また、本実施例２における絞り近辺のレンズのデータとして、開口絞りＡＳ１に対するグループ１、２の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズ、並びに開口絞りＡＳ２に対するグループ３、４の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズについてのデータを図４３、４４および４５に示す。本実施例２では、縮小側から拡大側に向かう順序で、グループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズ、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズを具体的に示すと、この順に従ってそれぞれレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１９、Ｌ２０、Ｌ２１、Ｌ２３である。図４３には、上記各レンズの硝材を示し、図４４にはそれらの硝材の内部透過率τ420の値を示し、図４５にはそれらの硝材の屈折率の相対温度係数ｄｎ/ｄｔを示す。図４４および図４５で示した通り、実施例２のグループ１から４に含まれるレンズは全て式（２５）または式（２６）を満たし、かつ、式（２８）を満たす。

　また図４６には、本実施例２における主なレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。本実施例２では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも縮小側に配置された正レンズとして、レンズＬ２およびＬ５の二枚のレンズを挙げ、また、開口絞りＡＳ１よりも拡大側に配置された正レンズとして、レンズＬ１４、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌ２３およびＬ２４の五枚のレンズを挙げて、それらのレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。図４６で示した通り、実施例２の結像光学系２００は式（２９）、（３０）を満たす。

　次に、本実施例２の結像光学系２００における収差について説明する。図１６に、本実施例２の結像光学系２００が広角端にある場合の横収差を示す。この図１６における横収差の表示の仕方は、前述した図１０および１１における表示の仕方と同様である。この図１６に示されている通り、本実施例２でも横収差が良好に抑えられている。

　さらに図１７に、本実施例２の結像光学系２００における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）を左から順に示す。ここに示されるように球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差は良好に補正されている。

　次に、本発明の別の実施形態に係る実施例３について説明する。図１８は本発明の実施例３である結像光学系３００の構成を、主な光束と合わせて示す断面図である。図１８では結像光学系３００が広角端にある状態を示しており、また図１９には、光束を除いて、結像光学系３００が広角端にある状態を示している。

　この結像光学系３００も、画像表示面１に表示させた画像を拡大投射する投射装置に適用されたものであって、基本的に第１光学系ＯＰ１と、この第１光学系ＯＰ１の拡大側に配置された第２光学系ＯＰ２とから構成されている。第１光学系ＯＰ１は、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を含んで構成されている。以下、本実施例３において第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を構成しているレンズ等の要素について、具体的に説明する。第１屈折系Ｒ１は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ１、両凸レンズＬ２、負メニスカスレンズＬ３、負メニスカスレンズＬ４、両凸レンズＬ５、負メニスカスレンズＬ６、正メニスカスレンズＬ７、負メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１、第２視野絞りＦＳ２、両凸レンズＬ１０、負メニスカスレンズＬ１１、両凸レンズＬ１２、両凹レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、負メニスカスレンズＬ１５、正メニスカスレンズＬ１６、正メニスカスレンズＬ１７および負メニスカスレンズＬ１８を順次配置して構成されている。以上の第１屈折系Ｒ１によって第１中間像Ｉｍ１が結像される。

　本実施例３における構成要素の詳細なデータを、図２０に示す。また図２１に、これらの構成要素中の非球面に関する非球面データを示す。本実施例３において、全ての非球面の非球面形状は、図２１に示す非球面係数を適用して下記式により表される。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ３Ｒ³＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ６Ｒ⁶
　　　＋Ａ８Ｒ⁸＋Ａ１０Ｒ¹⁰＋Ａ１２Ｒ¹²

　本実施例３におけるより細部の構成を、前述した実施例１の場合と同様に図４２に示す。また、本実施例３における絞り近辺のレンズのデータとして、開口絞りＡＳ１に対するグループ１、２の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズ、並びに開口絞りＡＳ２に対するグループ３、４の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズについてのデータを図４３、４４および４５に示す。本実施例３では、縮小側から拡大側に向かう順序で、グループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズ、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズを具体的に示すと、この順に従ってそれぞれレンズＬ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１９、Ｌ２０、Ｌ２１、Ｌ２３である。図４３には、上記各レンズの硝材を示し、図４４にはそれらの硝材の内部透過率τ420の値を示し、図４５にはそれらの硝材の屈折率の相対温度係数ｄｎ/ｄｔを示す。図４４および図４５で示した通り、実施例３のグループ１から４に含まれるレンズは全て式（２５）または式（２６）を満たし、かつ、式（２８）を満たす。

　また図４６には、本実施例３における主なレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。本実施例３では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも縮小側に配置された正レンズとして、レンズＬ２およびＬ５の二枚のレンズを挙げ、また、開口絞りＡＳ１よりも拡大側に配置された正レンズとして、レンズＬ１４、Ｌ１６、Ｌ２３およびＬ２４の四枚のレンズを挙げて、それらのレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。図４６で示した通り、実施例３の結像光学系３００は式（２９）、（３０）を満たす。

　次に、本実施例３の結像光学系３００における収差について説明する。図２２に、本実施例３の結像光学系３００が広角端にある場合の横収差を示す。この図２２における横収差の表示の仕方は、前述した図１０および１１における表示の仕方と同様である。この図２２に示されている通り、本実施例３でも横収差が良好に抑えられている。

　さらに図２３に、本実施例３の結像光学系３００における球面収差、非点収差、歪曲収差を左から順に示す。これらの収差の測定および表示の仕方は、前述した実施例２の場合と同様である。ここに示されるように本実施例３でも球面収差、非点収差、歪曲収差は良好に補正されている。

　次に、本発明の別の実施形態に係る実施例４について説明する。図２４は本発明の実施例４である結像光学系４００の構成を、主な光束と合わせて示す断面図である。図２４では結像光学系４００が広角端にある状態を上段に示し、また望遠端にある状態を下段に示している。また図２５には、結像光学系４００が広角端にある状態において、ズーム群ｚ１～ｚ４およびフォーカス群ｆ１～ｆ４を示している。この実施例４の結像光学系４００は、上述した凹面鏡６を用いて光束を反射させるようにした投射装置に適用されたものではなく、拡大側つまり第２屈折系Ｒ２側から出射した光束を途中で反射させることなく、スクリーン等に投射する投射装置に適用されたものである。この点は後述する実施例５の結像光学系５００も同様である。

　図２４および２５では図示の都合上、実施例１～３の場合とは反対に、縮小側を右側に拡大側を左側にして示している。そしてレンズＬ１、レンズＬ２・・・の名称、並びに図２５におけるフォーカス群ｆ１～ｆ４およびズーム群ｚ１～ｚ４の名称は、拡大側から縮小側に向かって数字が増大するように付している。ただし、本発明の中核部分に関連する開口絞りＡＳ１～ＡＳ２およびに視野絞りＦＳ１～ＦＳ４の名称については、縮小側から拡大側に向かって数字が増大するように付している。つまり開口絞りＡＳ１、ＡＳ２に関しては、縮小側のものを第１絞り（第１開口絞りＡＳ１）とし、拡大側のものを第２絞り（第２開口絞りＡＳ２）としている。以上説明した図２４および２５の表示の仕方は、実施例５の結像光学系５００を示す図３３および３４においても同様である。

　この結像光学系４００は、後述する結像光学系５００と同様に、ダイクロックプリズムやＴＩＲプリズム等の色合成プリズム１１の縮小側端面に形成された画像表示素子１２に形成された画像を、上記スクリーン等において結像させるための第１光学系ＯＰ１から構成されている。そして第１光学系ＯＰ１は、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を含んで構成されている。以下、本実施例４において第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を構成しているレンズ等の要素について説明する。

　図２４および２５に示されるように、第１屈折系Ｒ１は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ２６、正メニスカスレンズＬ２５、負メニスカスレンズＬ２４、両凸レンズＬ２３、両凹レンズＬ２２、両凸レンズＬ２１、負メニスカスレンズＬ２０、負メニスカスレンズＬ１９、正メニスカスレンズＬ１８、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１、第２視野絞りＦＳ２、両凸レンズＬ１７、負メニスカスレンズＬ１６、両凸レンズＬ１５、両凹レンズＬ１４、負メニスカスレンズＬ１３、両凹レンズＬ１２および両凸レンズＬ１１を順次配置して構成されている。

　以上の第１屈折系Ｒ２が結像する中間像Ｉｍを挟んで拡大側に配された第２屈折系Ｒ２は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ１０、負メニスカスレンズＬ９、両凸レンズＬ８、負メニスカスレンズＬ７、両凸レンズＬ６、両凸レンズＬ５、第３視野絞りＦＳ３、第２開口絞りＡＳ２、第４視野絞りＦＳ４、両凸レンズＬ４、両凹レンズＬ３、負メニスカスレンズＬ２および負メニスカスレンズＬ１を順次配置して構成されている。以上の第２屈折系Ｒ２により、上記中間像Ｉｍがさらに図示外のスクリーン等の上で結像する。

　本実施例４における構成要素の詳細なデータを、図２６に示す。図２６における表示の仕方は、基本的に図５、１４および２０における表示の仕方と同じであるが、この図２６中「Ｉｍ」、「ＰＲ１１」および「ＩＳ１２」はそれぞれ中間像Ｉｍ、プリズム１１および画像表示素子１２を示す。また図２７に、これらの構成要素中の非球面に関する非球面データを示す。本実施例４において、全ての非球面の非球面形状は、図２７に示す非球面係数を適用して下記式により表される。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ６Ｒ⁶＋Ａ８Ｒ⁸＋Ａ１０Ｒ¹⁰
　　　＋Ａ１２Ｒ¹²＋Ａ１４Ｒ¹⁴＋Ａ１６Ｒ¹⁶

　次に図２８を参照して、ズーム群およびフォーカス群の移動量について説明する。図２８において、「ｓ＋数値」の欄には、図２６に示した面の面間隔（単位はｍｍ）を示し、その数値が面番号（Ｎｏ．）を示している。例えばｓ２は、面番号Ｎｏ．＝２の面つまりレンズＬ１の縮小側のレンズ面の、次のＮｏ．＝３の面に対する面間隔を示している。「ｓ＋数値」の各欄の下に記載した「ZOOM」の表示は、その表示列の面間隔がズーミングによって変化することを示し、「FOCUS」の表示は、その表示列の面間隔がフォーカシングによって変化することを示している。Ｚの欄にはズーミングまたはフォーカシングに応じて互いに異なるレンズ群の６つの状態を示している。状態１～３が、合焦可能な最至近のスクリーン等にフォーカシング（合焦）した状態であり、状態４～６が、合焦可能な最遠のスクリーン等にフォーカシングした状態である。また、状態１および４がズーミングによって設定された広角端の状態であり、状態２および５が広角端と望遠端の中間的な状態であり、状態３および６が望遠端の状態である。

　本実施例４におけるより細部の構成を、前述した実施例１の場合と同様に図４２に示す。また、本実施例４における絞り近辺のレンズのデータとして、開口絞りＡＳ１に対するグループ１、２の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズ、並びに開口絞りＡＳ２に対するグループ３、４の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズについてのデータを図４３、４４および４５に示す。本実施例４では、縮小側から拡大側に向かう順序で、グループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズ、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズを具体的に示すと、この順に従ってそれぞれレンズＬ１９、Ｌ１８、Ｌ１７、Ｌ１６、Ｌ６、Ｌ５、Ｌ４、Ｌ３である。

　つまり図４２に示す各データは、図４７の（１）に示す図において、レンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０をそれぞれ本実施例４のレンズＬ１９、Ｌ１８、Ｌ１７、Ｌ１６とし、同図の（２）に示す図において、レンズＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５をそれぞれ本実施例４のレンズＬ６、Ｌ５、Ｌ４、Ｌ３とした構成におけるものである。また図４３には、本実施例４におけるグループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズとしてのレンズＬ１９、Ｌ１８と、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズとしてのレンズＬ１７、Ｌ１６と、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズとしてのレンズＬ６、Ｌ５と、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズとしてのレンズＬ４、Ｌ３とについて各硝材を示し、図４４にはそれらの硝材の内部透過率τ420の値を示し、図４５にはそれらの硝材の屈折率の相対温度係数ｄｎ/ｄｔを示す。図４４および図４５に示す通り、本実施例４のグループ１から４に含まれるレンズは全て式（２５）または式（２６）を満たし、かつ、式（２８）を満たしている。

　また図４６には、本実施例４における主なレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。本実施例４では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも縮小側に配置された正レンズとして、レンズＬ２６、Ｌ２５、Ｌ２３およびＬ２１の四枚のレンズを挙げ、また、開口絞りＡＳ１よりも拡大側に配置された正レンズとして、レンズＬ１１およびＬ１０の二枚のレンズを挙げて、それらのレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。図４６に示す通り、本実施例４の結像光学系４００は式（２９）、（３０）を満たしている。

　次に、本実施例４の結像光学系４００における収差について説明する。図２９に、本実施例４の結像光学系４００が広角端にある場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を左から順に示す。また図３０に、結像光学系４００が広角端にある場合の横収差を示す。これらの図２９および３０に示されるように、球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差は良好に補正されている。

　さらに図３１に、本実施例４の結像光学系４００が望遠端にある場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を左から順に示す。また図３２に、結像光学系４００が望遠端にある場合の横収差を示す。これらの図３１および３２に示されるように、球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差は良好に補正されている。

　次に、本発明の別の実施形態に係る実施例５について説明する。図３３は本発明の実施例５である結像光学系５００の構成を、主な光束と合わせて示す断面図である。図３３では結像光学系５００が広角端にある状態を上段に、また望遠端にある状態を下段に示している。また図３４には、結像光学系５００が広角端にある状態において、ズーム群ｚ１～ｚ４およびフォーカス群ｆ１～ｆ３を示している。

　この結像光学系５００も、第２屈折系Ｒ２側から出射した光束を途中で反射させることなく、スクリーン等に結像、投射する投射装置に適用されたものであって基本的に、上記結像のための第１光学系ＯＰ１から構成されている。そしてこの第１光学系ＯＰ１は、第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を含んで構成されている。以下、本実施例５において第１屈折系Ｒ１および第２屈折系Ｒ２を構成しているレンズ等の要素について説明する。

　図３３および３４に示されるように第１屈折系Ｒ１は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ２３、正メニスカスレンズＬ２２、負メニスカスレンズＬ２１、両凸レンズＬ２０、両凹レンズＬ１９、両凸レンズＬ１８、負メニスカスレンズＬ１７、第１視野絞りＦＳ１、第１開口絞りＡＳ１、第２視野絞りＦＳ２、両凸レンズＬ１６、第３視野絞りＦＳ３、両凸レンズＬ１５、両凸レンズＬ１４、両凹レンズＬ１３、負メニスカスレンズＬ１２、両凹レンズＬ１１および正メニスカスレンズＬ１０を順次配置して構成されている。

　以上の第１屈折系Ｒ１が結像する中間像Ｉｍを挟んで拡大側に配された第２屈折系Ｒ２は、光軸Ｚに沿って縮小側から拡大側に向かって両凸レンズＬ９、両凹レンズＬ８、両凸レンズＬ７、負メニスカスレンズＬ６、両凸レンズＬ５、第４視野絞りＦＳ４、第２開口絞りＡＳ２、第５視野絞りＦＳ５、両凸レンズＬ４、両凹レンズＬ３、負メニスカスレンズＬ２および負メニスカスレンズＬ１を順次配置して構成されている。以上の第２屈折系Ｒ２により、上記中間像Ｉｍがさらに図示外のスクリーン等の上で結像する。

　本実施例５における構成要素の詳細なデータを、図３５に示す。図３５における表示の仕方は、基本的に図５、１４および２０における表示の仕方と同じであるが、この図２６中「Ｉｍ」、「ＰＲ１１」および「ＩＳ１２」はそれぞれ中間像Ｉｍ、プリズム１１および画像表示素子１２を示す。また図３６に、これらの構成要素中の非球面に関する非球面データを示す。本実施例５において、全ての非球面の非球面形状は、図３６に示す非球面係数を適用して下記式により表される。
　Ｘ＝（１／Ｒｄｙ）Ｒ²／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（１／Ｒｄｙ）²Ｒ²｝^1/2］
　　　＋Ａ４Ｒ⁴＋Ａ６Ｒ⁶＋Ａ８Ｒ⁸＋Ａ１０Ｒ¹⁰
　　　＋Ａ１２Ｒ¹²＋Ａ１４Ｒ¹⁴＋Ａ１６Ｒ¹⁶

　次に図３７を参照して、ズーム群およびフォーカス群の移動量について説明する。図３７において、「ｓ＋数値」の欄には、図３５に示した面の面間隔（単位はｍｍ）を示し、その数値が面番号（Ｎｏ．）を示している。例えばｓ２は、面番号Ｎｏ．＝２の面つまりレンズＬ１の縮小側のレンズ面の、次のＮｏ．＝３の面に対する面間隔を示している。「ｓ＋数値」の各欄の下に記載した「ZOOM」の表示は、その表示列の面間隔がズーミングによって変化することを示し、「FOCUS」の表示は、その表示列の面間隔がフォーカシングによって変化することを示している。Ｚの欄にはズーミングまたはフォーカシングに応じて互いに異なるレンズ群の６つの状態を示している。状態１～３が、合焦可能な最至近のスクリーン等にフォーカシング（合焦）した状態であり、状態４～６が、合焦可能な最遠のスクリーン等にフォーカシングした状態である。また、状態１および４がズーミングによって設定された広角端の状態であり、状態２および５が広角端と望遠端の中間的な状態であり、状態３および６が望遠端の状態である。

　本実施例５におけるより細部の構成を、前述した実施例１の場合と同様に図４２に示す。また、本実施例５における絞り近辺のレンズのデータとして、開口絞りＡＳ１に対するグループ１、２の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズ、並びに開口絞りＡＳ２に対するグループ３、４の第１隣設レンズおよび第２隣設レンズについてのデータを図４３、４４および４５に示す。本実施例５では、縮小側から拡大側に向かう順序で、グループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズ、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズ、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズを具体的に示すと、この順に従ってそれぞれレンズＬ１８、Ｌ１７、Ｌ１６、Ｌ１５、Ｌ６、Ｌ５、Ｌ４、Ｌ３である。

　つまり図４２に示す各データは、図４７の（１）に示す図において、レンズＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０をそれぞれ本実施例５のレンズＬ１８、Ｌ１７、Ｌ１６、Ｌ１５とし、同図の（２）に示す図において、レンズＬ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５をそれぞれ本実施例５のレンズＬ６、Ｌ５、Ｌ４、Ｌ３とした構成におけるものである。また図４３には、本実施例５におけるグループ１の第２隣設レンズ、第１隣設レンズとしてのレンズＬ１８、Ｌ１７と、グループ２の第１隣設レンズ、第２隣設レンズとしてのレンズＬ１６、Ｌ１５と、グループ３の第２隣設レンズ、第１隣設レンズとしてのレンズＬ６、Ｌ５と、グループ４の第１隣設レンズ、第２隣設レンズとしてのレンズＬ４、Ｌ３とについて各硝材を示し、図４４にはそれらの硝材の内部透過率τ420の値を示し、図４５にはそれらの硝材の屈折率の相対温度係数ｄｎ/ｄｔを示す。図４４および図４５に示す通り、本実施例５のグループ１から４に含まれるレンズは全て式（２５）または式（２６）を満たし、かつ、式（２８）を満たしている。

　また図４６には、本実施例５における主なレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。本実施例５では、第１絞りである開口絞りＡＳ１よりも縮小側に配置された正レンズとして、レンズＬ２３、Ｌ２２、Ｌ２０およびＬ１８の四枚のレンズを挙げ、また、開口絞りＡＳ１よりも拡大側に配置された正レンズとして、レンズＬ９およびＬ７の二枚のレンズを挙げて、それらのレンズの異常分散性θg,Ｆを示している。図４６に示す通り、本実施例５の結像光学系５００は式（３８）、（４０）を満たしている。

　次に、本実施例５の結像光学系５００における収差について説明する。図３８に、本実施例５の結像光学系５００が広角端にある場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を左から順に示す。また図３９に、結像光学系５００が広角端にある場合の横収差を示す。これらの図３８および３９に示されるように、球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差は良好に補正されている。

　さらに図４０に、本実施例５の結像光学系５００が望遠端にある場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を左から順に示す。また図４１に、結像光学系５００が望遠端にある場合の横収差を示す。これらの図４０および４１に示されるように、球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差は良好に補正されている。

　以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の結像光学系は、上記実施形態および実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を適宜変更することが可能である。また本発明の結像光学系が適用される投射装置も、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材について種々の態様の変更が可能である。

　ここで、本発明が適用され得る結像光学系の概略構成を示す図４８を参照して、種々の態様の変更について説明する。図４８に示す概略構成では、鏡胴５０の最も縮小側に固定群としてのレンズ５１が配置され、レンズ５２、５３および５４を保持している後群枠体５５が係合部５６を介して鏡胴５０に係合されている。また視野絞り５７、開口絞り５８および視野絞り５９を保持している絞り群枠体６０が、係合部６１を介して鏡胴５０に係合されている。また、最も拡大側のレンズ６２を保持している前群枠体６３が係合部６４を介して鏡胴５０に係合されている。

　上述のような構成が投射装置に適用される場合、投射装置本体の照明系の部品等との兼ね合いから、結像光学系の後部には機械的な制限が存在することが多い。そのため、後群枠体５５の吊り位置（鏡胴５０への係合位置）は、群の重心位置に対して前方に、つまり拡大側になる傾向がある。この傾向を考慮して、後群枠体５５の前方において絞りを付与すると重量配置のバランスが良くなり、後群枠体５５の傾斜（チルト）を抑制して結像光学系の歩留りを改善することができる。

　また、開口絞り５８等の絞りは光を遮ることから発熱体となる。そこで絞り群枠体６０は、後群枠体５５や前群枠体６３から切り離して単独で配置することが望ましい。それにより、後群や前群のレンズへの熱の伝達を防止して、レンズ焦点距離の熱による変動を抑制可能となる。

　後群のレンズは光の一部を遮光して発熱する。後群の正レンズには一般に異常分散ガラスが多用されるが、異常分散ガラスは屈折率の温度係数ｄｎ/ｄｔが大きい負値をとるので、高温になったときに後群のバックフォーカスが長くなる。それに対して前群の正レンズには屈折率の温度係数ｄｎ/ｄｔが正値の硝材が使用される。そこで、遮光して発熱体となる絞りを前群に配置して、この絞りの熱を前群のレンズに伝えるようにすれば、後群によるピントずれを補正可能となる。

　また、後群枠体５５や前群枠体６３は、ＰＯＭ(ポリアセタール)筒やバイメタルばねなどの、温度による伸縮が金属と異なる部材で構成された、温度によるピント補正機構を備えることが望ましい。

　またフォーカス群として可動する複数のレンズ群中の一つは、結像光学系の使用者が用いる正規の(製品としての)フォーカス機構とは別に、調整機構を設けることが好ましい。この調整機構により、結像光学系の製造時に工程内で性能の微調整をすることが可能となり、歩留りを向上させることが可能となる。

　また、本発明による結像光学系を投射装置に適用する場合は、室温変動による投射装置全体への影響を考慮して、さらに補助の温度補正機構を設けることが好ましい。

　以上、投射装置に適用された本発明の結像光学系の実施形態、実施例について説明したが、本発明による結像光学系は撮像装置に適用することも可能である。具体的には、各実施例にて画像表示素子が配置されている位置に撮像素子を配置して本発明の結像光学系の拡大側から光を入射させることで、撮像素子上に縮小画像を結像させることが可能となる。

　　　１　　画像表示面
　　　２、１２　　画像表示素子
　　　３、１１　　プリズム
　　　４、５　　ガラスブロック
　　　６　　凹面鏡
　　　１００、２００、３００、４００、５００　　結像光学系
　　　ＡＳ１　　第１開口絞り
　　　ＡＳ２　　第２開口絞り
　　　ＦＳ１～ＦＳ５　　視野絞り
　　　ＩＭ　　中間像
　　　ＩＭ１　　第１中間像
　　　ＩＭ２　　第２中間像
　　　Ｌ１～Ｌ２７　　レンズ
　　　ＯＰ１　　第１光学系
　　　ＯＰ２　　第２光学系
　　　Ｒ１　　第１屈折系
　　　Ｒ２　　第２屈折系
　　　Ｚ　　光軸
　　　ｆ１～ｆ４　　フォーカス群
　　　ｚ１～ｚ６　　ズーム群

Claims

　縮小側共役面の像を拡大側共役面に結像する結像光学系において、
　該結像光学系は、内部に中間像を含むと共に、前記中間像を境に縮小側に第１屈折系が配置され、拡大側に第２屈折系が配置されてなる第１光学系を含み、
　前記第１屈折系は第１絞りを有し、前記第２屈折系は第２絞りを有し、
　前記第１絞りおよび第２絞りに対して、縮小側および拡大側の両側でレンズ面が隣設して配置され、
　以下の式（１）～（４）を満たしている結像光学系。
　　１．５＜Ｙ１－１　・・（１）
　　１．５＜Ｙ１－２　・・（２）
　　１．０＜Ｙ２－１　・・（３）
　　０．５＜Ｙ２－２　・・（４）
　　ただし、
　　Ｙ１－１：第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１から出射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ１－２：第１絞りの拡大側に隣設するレンズ面２へ入射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ２－１：第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３から出射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)、
　　Ｙ２－２：第２絞りの拡大側に隣設するレンズ面４へ入射する光線における、最周辺画角の主光線の光線高の絶対値(単位はｍｍ)
　前記Ｙ１－１、Ｙ１－２、Ｙ２－１、Ｙ２－２と、広角端・最至近合焦時の全系の焦点距離ｆｗとが以下の式（５）～（８）を満たしている請求項１に記載の結像光学系。
　　０．５＜Ｙ１－１／|ｆｗ| ・・（５）
　　０．５＜Ｙ１－２／|ｆｗ| ・・（６）
　　０．３＜Ｙ２－１／|ｆｗ| ・・（７）
　　０．１＜Ｙ２－２／|ｆｗ| ・・（８）
　以下の式（９）～（１２）を満たしている請求項１または２に記載の結像光学系。
　　５．０＜Ｄ１－１　・・（９）
　　５．０＜Ｄ１－２　・・（１０）
　　１．０＜Ｄ２－１　・・（１１）
　　１．０＜Ｄ２－２　・・（１２）
　　ただし、
　　Ｄ１－１：第１絞りから第１絞りの縮小側に隣設するレンズ面１までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ１－２：第１絞りから第1絞りの拡大側に隣設するレンズ面２までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ２－１：第２絞りから第２絞りの縮小側に隣設するレンズ面３までの距離(単位はｍｍ)
　　Ｄ２－２：第２絞りから第２絞りの拡大側に隣設するレンズ面４までの距離(単位はｍｍ)
　以下の式（１３）を満たしている請求項３に記載の結像光学系。
　　Ｄｓ２＜Ｄｓ１・・（１３）
　　ただし、
　　Ｄｓ１：Ｄ１－１＋Ｄ１－２
　　Ｄｓ２：Ｄ２－１＋Ｄ２－２
　以下の式（１４）～（１６）を満たしている請求項１から４のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　１．０＜ tanθ１×｜ｆｗ｜＜３．０　・・（１４）
　　２．５＜ tanθ２×｜ｆｗ｜＜６．０　・・（１５）
　　１．５＜ tanθ２ / tanθ１＜４．０　・・（１６）
　　ただし、
　　θ１：最周辺画角の主光線の、第１絞りへの入射角度、
　　θ２：最周辺画角の主光線の、第２絞りへの入射角度、
　　ｆｗ：広角端・最至近合焦時の全系の焦点距離
　以下の式（１７）を満たしている請求項５に記載の結像光学系。
　　５．０＜Ｄｓ１ × tanθ１＜２０．０　・・（１７）
　以下の式（１８）を満たしている請求項５に記載の結像光学系。
　　８．０＜Ｄｓ２ × tanθ２＜３０．０　　・・（１８）
　以下の式（１９）および（２０）を満たしている請求項１から７のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　０．９ ≦ φs１－１／φs１　＜２．０　・・（１９）
　　０．９ ≦ φs１－２／φs１　＜２．０　・・（２０）
　　ただし、
　　φs１：第１絞りの開口径
　　φs１－１：第１絞りに縮小側で隣設するレンズの有効径
　　φs１－２：第１絞りに拡大側で隣設するレンズの有効径
　以下の式（２１）および（２２）を満たしている請求項８に記載の結像光学系。
　　０．８ ≦ φs２－１／φs２　＜２．５　・・（２１）
　　０．８ ≦ φs２－２／φs２　＜２．５　・・（２２）
　　ただし、
　　φs２：第２絞りの開口径
　　φs２－１：第２絞りに縮小側で隣設するレンズの有効径
　　φs２－２：第２絞りに拡大側で隣設するレンズの有効径
　以下の式（２３）を満たしている請求項１から９のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　０．５＜Ｙ２－２ × tanθ２　・・（２３）
　以下の式（２４）を満たしている請求項１から９のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　０．５＜Ｄ２－２ / Ｙ２－２　・・（２４）
　絞りに隣設する第１隣設レンズ、および、第１隣設レンズと絞りから離れる方向で隣設する第２隣設レンズは接合レンズを含まない請求項１から１１のいずれか１項に記載の結像光学系。
　結像光学系全体に接合レンズを含まない請求項１２に記載の結像光学系。
　前記第１絞りに縮小側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの縮小側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ１とし、
　前記第１絞りに拡大側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの拡大側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ２とし、
　前記第２絞りに縮小側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの縮小側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ３とし、
　前記第２絞りに拡大側で隣設する第１隣設レンズ、および該第１隣設レンズの拡大側に隣設する第２隣設レンズからなる二枚のレンズをグループ４としたとき、
　グループ１、２、３、４に含まれるレンズが以下の式（２５）または（２６）を満たしている請求項１から１３のいずれか１項に記載の結像光学系。
　４０≦νｄかつ０．９７＜τ420 　・・・（２５）
　νｄ＜４０かつ０．９０＜τ420 　・・・（２６）
ただし
　　νｄ：レンズを構成する光学材料のアッベ数
　　τ420：厚さ１０．０ｍｍの光学材料の波長４２０ｎｍにおける内部透過率
　前記式（２６）を満たしている場合に、下記式（２７）を満たしている請求項１４に記載の結像光学系。
　　νｄ＜４０かつ０．９３＜τ420 　・・・（２７）
　前記光学材料の相対屈折率の温度係数をｄｎ/ｄｔとしたとき、
　全てのレンズグループのレンズは　|ｄｎ/ｄｔ| ＜６．５　・・・（２８）
を満たしている請求項１４または１５に記載の結像光学系。
　前記第１絞りよりも縮小側に配置される正レンズのうち、少なくとも一枚は下記の式（２９）を満たしている請求項１から１６のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　６５．０＜νｄかつ０．００５＜θg,Ｆ・・・（２９）
　　ただし、
　　νｄ：正レンズの光学材料のｄ線(５８７．６ｎｍ)におけるアッベ数
　　θg,Ｆ：正レンズの光学材料の異常分散性
　前記第１絞りよりも拡大側に配置される正レンズのうち、少なくとも一枚は下記の式（３０）を満たしている請求項１から１７のいずれか１項に記載の結像光学系。
　　６５．０＜νｄかつ０．００５＜θg,Ｆ・・・（３０）
　　ただし、
　　νｄ：正レンズの光学材料のｄ線(波長５８７．６ｎｍ)におけるアッベ数
　　θg,Ｆ：正レンズの光学材料の異常分散性
　結像光学系は、変倍時に移動するズーム群を一つ以上含み、
　前記第１屈折系の絞りより縮小側のズーム群のうち、レンズ枚数最大のズーム群である第１ズーム群は正の焦点距離を持ち、
　前記第１ズーム群は、第１絞りよりも拡大側のレンズを含まず、縮小側のレンズを含む、
　請求項１から１８のいずれか１項に記載の結像光学系。
　結像光学系の最も縮小側に、変倍時に移動しない正の焦点距離を持つ固定群１が配置されている、
　請求項１９に記載の結像光学系。
　前記固定群１は、少なくとも一枚の負レンズを含む、
　請求項２０に記載の結像光学系。
　前記第１絞りに拡大側で隣設する第２ズーム群を有し、
　該第２ズーム群は、正レンズからなる、
　請求項１９から２１のいずれか１項に記載の結像光学系。
　前記第２ズーム群を構成する正レンズは、像側凹面の正のメニスカスからなる、
　請求項２２に記載の結像光学系。
　第１ズーム群および第２ズーム群は、ズーミング時独立して移動する、
　請求項２２または２３に記載の結像光学系。
　ズーム群内において最も拡大側のズーム群である最終ズーム群は負レンズを含む、
　請求項１９から２４のいずれか１項に記載の結像光学系。
　前記負レンズは、最終ズーム群の最も拡大側に配置されている、
　請求項２５に記載の結像光学系。
　最終ズーム群は、負レンズのみからなる
　請求項２６に記載の結像光学系。
　最終ズーム群の拡大側には、固定群２が隣設して配置されている、
　請求項２７に記載の結像光学系。
　前記固定群２は、負メニスカスの非球面レンズを含む、
　請求項２８に記載の結像光学系。
　前記第１屈折系に含まれる負メニスカスレンズは、中心と周辺のレンズ肉厚比(偏肉比)が１．５以上である、
　請求項２９に記載の結像光学系。
　結像光学系は、合焦時に移動するフォーカス群を少なくとも一群以上有し、
　少なくとも一つのフォーカス群は、前記第１屈折系に配置される縮小側フォーカス群を含む、
　請求項１から３０のいずれか１項に記載の結像光学系。
　少なくとも一つのフォーカス群が、前記第２屈折系に配置される拡大側フォーカス群を含む、
　請求項３１に記載の結像光学系。
　少なくとも一つのフォーカス群が、前記第１屈折系の最も拡大側のレンズと、前記第２屈折系の最も縮小側のレンズとを含む中間フォーカス群を含み、
　前記中間フォーカス群の内部に中間像が形成される、
　請求項３１または３２に記載の結像光学系。
　前記中間フォーカス群は、
　拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズが中間像より縮小側に配置され、
　縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズが中間像より拡大側に配置されている、
　請求項３３に記載の結像光学系。
　前記中間フォーカス群は、拡大側に凸面を向けたメニスカスレンズと中間像との間に負メニスカスレンズがさらに配置されている、
　請求項３４に記載の結像光学系。
　最も拡大側に配置される最終フォーカス群は、第２絞りの縮小側に隣設して配置されている、
　請求項３１から３５のいずれか１項に記載の結像光学系。
　前記最終フォーカス群は、正負正の三枚構成からなる、
　請求項３６に記載の結像光学系。
　前記第２絞りより拡大側のレンズ群は、ズーミング、フォーカシングの際に移動しない、固定群３からなる、
　請求項３１から３７のいずれか１項に記載の結像光学系。
　結像光学系は、前記第１光学系の拡大側に反射光学素子を含む第２光学系が配置されてなる、
　請求項１から３８のいずれか１項に記載の結像光学系。
　前記第２光学系は凹面鏡を含み、
　該凹面鏡は、前記第１光学系の結像作用により形成される第２中間像よりも拡大側に配置されている、
　請求項３９に記載の結像光学系。
　前記反射光学素子は中実構造で内部全反射面を有するプリズムを含み、
　該プリズムは二面の反射面を持ち、入射した全光束はいずれの面においても、全反射により次の面へ伝達され、
　前記プリズムは前記第１光学系と凹面鏡との間に配置されている、
　請求項４０に記載の結像光学系。
　請求項１から４１のいずれか１項に記載の結像光学系と、
　該結像光学系の縮小側共役面位置に配置された画像表示素子と、
　を有する投射装置。
　請求項１から４１のいずれか１項に記載の結像光学系と、
　該結像光学系の縮小側共役面位置に配置された撮像素子と、
　を有する撮像装置。