光學系統、圖像投影裝置以及攝像裝置的制作方法

1.本公開涉及形成中間像的光學系統。此外，本公開涉及使用了這種光學系統的圖像投影裝置以及攝像裝置。


背景技術：

2.中間成像方式的光學系統具有短焦點且能夠實現大畫面的廣角投影的優點，但存在光學系統的全長變大的傾向。因此，光學系統變重，在將光學系統的一部分搭載于圖像投影裝置主體的殼體之外的情況下，由于作用于重心的力矩，光學系統可能相對于裝置主體傾斜，光學性能降低。
3.為了削減光學系統的重量，作為玻璃透鏡的代替，假定合成樹脂透鏡的使用。合成樹脂相比于玻璃，比重較小，但熱傳導性小，線膨脹系數大。因此，雖然可實現光學系統的輕型化，但存在產生局部的溫度上升、熱變形、光學像差特別是色差增加的傾向。這種傾向在高亮度投影的情況下特別顯著。
4.專利文獻1公開了一種廣角的成像光學系統，最接近于放大共軛點的第1透鏡l1a具有最大的口徑。第1透鏡l1a的兩面都是非球面，是非常復雜的形狀，因此推斷使用了合成樹脂透鏡。但是，這種復雜的非球面形狀對于熱變形非常敏感，預料因溫度上升引起的光學像差的劣化顯著。
5.在先技術文獻
6.專利文獻
7.專利文獻1：日本特開2019-174633號公報


技術實現要素：

[0008]-發明要解決的課題-[0009]
本公開提供一種能夠減少作用于重心的力矩的光學系統。此外，本公開提供一種使用了這種光學系統的圖像投影裝置以及攝像裝置。
[0010]-解決課題的手段-[0011]
本公開的一方式是一種光學系統，在內部具有分別與放大側的放大共軛點以及縮小側的縮小共軛點共軛的中間成像位置，所述光學系統具備：
[0012]
放大光學系統，具有多個透鏡元件，位于比所述中間成像位置更靠所述放大側的位置；和
[0013]
中繼光學系統，具有多個透鏡元件，位于比所述中間成像位置更靠所述縮小側的位置，
[0014]
在所述透鏡元件之間，存在多個空氣間隔，
[0015]
所述放大光學系統具備：位于比所述放大光學系統內沿著光軸的最長的空氣間隔更靠所述放大側的位置的放大光學系統前組、和位于比所述最長的空氣間隔更靠所述縮小側的位置的放大光學系統后組，
[0016]
所述光學系統滿足以下的條件(1)以及(2)，
[0017]
7＜|ts/fw|＜15...(1)
[0018]
2＜|tpr/fw|＜7...(2)
[0019]
這里，
[0020]
ts：所述最長的空氣間隔
[0021]
fw：廣角端的整個系統的焦距
[0022]
tpr：從所述放大光學系統后組的放大側的面到所述中間成像的距離。
[0023]
此外，本公開所涉及的圖像投影裝置具備：上述光學系統；和圖像形成元件，生成經由該光學系統而投影到屏幕的圖像。
[0024]
此外，本公開所涉及的攝像裝置具備：上述光學系統；和攝像元件，對該光學系統形成的光學像進行受光并轉換為電圖像信號。
[0025]-發明效果-[0026]
通過本公開所涉及的光學系統，能夠減少作用于重心的力矩。因此，能夠將光學系統穩定地搭載于裝置主體。
附圖說明
[0027]
圖1是表示實施例1的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0028]
圖2是實施例1的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0029]
圖3是實施例1的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0030]
圖4是表示實施例2的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0031]
圖5是實施例2的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0032]
圖6是實施例2的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0033]
圖7是表示實施例3的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0034]
圖8是實施例3的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0035]
圖9是實施例3的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0036]
圖10是表示實施例4的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0037]
圖11是實施例4的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0038]
圖12是實施例4的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0039]
圖13是表示實施例5的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0040]
圖14是實施例5的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0041]
圖15是實施例5的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0042]
圖16是表示實施例6的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0043]
圖17是實施例6的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0044]
圖18是實施例6的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0045]
圖19是表示實施例7的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。
[0046]
圖20是實施例7的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。
[0047]
圖21是實施例7的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。
[0048]
圖22是表示本公開所涉及的圖像投影裝置的一個例子的框圖。
[0049]
圖23是表示本公開所涉及的攝像裝置的一個例子的框圖。
具體實施方式
[0050]
以下，適當參照附圖，對實施方式詳細進行說明。其中，可能省略非必要詳細的說明。例如，可能省略已知事項的詳細說明、或者針對實質相同結構的重復說明。這是為了避免以下的說明變得不必要地冗余，使本領域技術人員容易理解。
[0051]
另外，申請人為了本領域技術人員充分理解本公開而提供附圖以及以下的說明，并不意圖通過這些來限定權利要求書所述的主題。
[0052]
以下，對本公開所涉及的光學系統的各實施例進行說明。在各實施例中，說明以下情況，即，光學系統被用于將基于圖像信號并通過液晶、dmd(數字微鏡器件)等的圖像形成元件來對入射光進行空間調制的原圖像s的圖像光投影到屏幕的投影儀(圖像投影裝置的一個例子)。即，本公開所涉及的光學系統能夠利用于在放大側的延長線上配置未圖示的屏幕、將被配置于縮小側的圖像形成元件上的原圖像s放大并投影到屏幕。
[0053]
此外，本公開所涉及的光學系統也能夠利用于對從位于放大側的延長線上的物體放射的光進行聚光、在被配置于縮小側的攝像元件的攝像面形成物體的光學像。
[0054]
(實施方式1)
[0055]
以下，使用圖1～圖21來說明本公開的實施方式1。這里，作為光學系統的一個例子，說明變焦透鏡系統。
[0056]
圖1、4、7、10、13、16、19是表示實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的光路的配置圖。圖2、5、8、11、14、17、20是實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的廣角端的配置圖。圖2的(a)、圖5的(a)、圖8的(a)、圖11的(a)、圖14的(a)、圖17的(a)、圖20的(a)表示變焦透鏡系統的廣角端處的透鏡配置圖。圖2的(b)、圖5的(b)、圖8的(b)、圖11的(b)、圖14的(b)、圖17的(b)、圖20的(b)表示變焦透鏡系統的中間位置處的透鏡配置圖。圖2的(c)、圖5的(c)、圖8的(c)、圖11的(c)、圖14的(c)、圖17的(c)、圖20的(c)表示變焦透鏡系統的望遠端處的透鏡配置圖。
[0057]
廣角端是整個系統具有最短的焦距fw的最短焦距狀態。中間位置是廣角端與望遠端之間的中間焦距狀態。望遠端是整個系統具有最長的焦距ft的最長焦距狀態?；趶V角端的焦距fw和望遠端的焦距ft，規定中間位置的焦距fm＝√(fw
×
ft)。
[0058]
實施例1所涉及的變焦透鏡系統包含第1透鏡組g1～第4透鏡組g4、光學元件p。第1透鏡組g1具有正的光焦度，包含第1透鏡元件l1至第15透鏡元件l15，包含面1至面30(參照后述的數值實施例)。第2透鏡組g2具有正的光焦度，包含第16透鏡元件l16至第18透鏡元件l18，包含面31至面36。第3透鏡組g3具有負的光焦度，包含第19透鏡元件l19至第22透鏡元件l22，包含面37至面45。第4透鏡組g4具有正的光焦度，包含第23透鏡元件l23至第25透鏡
元件l25，包含面46至面51。光學元件p包含面52至面53。
[0059]
實施例2所涉及的變焦透鏡系統包含第1透鏡組g1～第4透鏡組g4和光學元件p，由于與實施例1同樣，因此省略重復說明。
[0060]
實施例3所涉及的變焦透鏡系統包含第1透鏡組g1～第4透鏡組g4、光學元件p。第1透鏡組g1具有正的光焦度，包含第1透鏡元件l1至第16透鏡元件l16，包含面1至面32(參照后述的數值實施例)。第2透鏡組g2具有正的光焦度，包含第17透鏡元件l17至第19透鏡元件l19，包含面33至面38。第3透鏡組g3具有負的光焦度，包含第20透鏡元件l20至第23透鏡元件l23，包含面39至面47。第4透鏡組g4具有正的光焦度，包含第24透鏡元件l24至第26透鏡元件l26，包含面48至面53。光學元件p包含面54至面55。
[0061]
在各圖的(a)與各圖的(b)之間圖示的折線的箭頭是從圖中的上方依次將廣角端、中間位置以及望遠端的各狀態的第1透鏡組g1～第4透鏡組g4的位置連結而得到的直線。廣角端與中間位置之間、中間位置與望遠端之間單純地通過直線而連接，與實際的各透鏡組g1～g4的移動不同。此外，對各個透鏡組g1～g4的符號賦予的記號(+)、(-)表示各透鏡組g1～g4的光焦度的正負。
[0062]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以根據需要而包含：在物體距離變化時進行聚焦調整的聚焦調整透鏡組、在聚焦調整透鏡組進行了聚焦調整之后進行像面彎曲像差的修正的像面彎曲修正透鏡組。
[0063]
在各圖中，放大側的成像位置(即，放大共軛點)位于左側，縮小側的成像位置(即，縮小共軛點)位于右側。此外，各圖中，記載于最靠縮小側的直線表示原圖像s的位置，光學元件p位于原圖像s的放大側。光學元件p表示顏色分解、顏色合成用的棱鏡、光學濾波器、平行平板玻璃、晶體低通濾光器、紅外截止濾光片等光學元件。
[0064]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統在內部具有與放大側的放大共軛點以及縮小側的縮小共軛點分別共軛的中間成像位置mi。此外，各圖中，在比中間成像位置mi更靠放大側配置放大光學系統op，在比中間成像位置mi更靠縮小側配置中繼光學系統ol。
[0065]
在實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統中，在第1透鏡元件l1至第25透鏡元件l25(第26透鏡元件l26)以及光學元件p之間存在多個空氣間隔。放大光學系統op沿著放大光學系統內的光軸具有最長的空氣間隔。例如，在實施例1、2中，如圖2、圖5所示，在第10透鏡元件l10與第11透鏡元件l11之間存在最長的空氣間隔。在實施例3中，如圖8所示，在第11透鏡元件l11與第12透鏡元件l12之間存在最長的空氣間隔。放大光學系統op具備：位于比最長的空氣間隔更靠放大側的位置的前組opf、位于比最長的空氣間隔更靠縮小側的位置的后組opr。前組opf以及后組opr也可以具有單一或者多個透鏡元件。
[0066]
圖3、圖6、圖9、圖12、圖15、圖18、圖21是實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統的物體距離1066mm處的縱像差圖。各圖中的(a)、(b)、(c)表示變焦透鏡系統的廣角端、中間位置以及望遠端處的縱像差圖。
[0067]
各縱像差圖從左側起依次表示球面像差(sa(mm))、像散(ast(mm))、畸變像差(dis(％))。在球面像差圖中，縱軸表示光瞳的高度，實線是d線(d-line)，短虛線是f線(f-line)，長虛線是c線(c-line)的特性。在像散圖中，縱軸表示像高，實線是弧矢平面(圖中，由s所示)，虛線是子午平面(圖中，由m所示)的特性。在畸變像差圖中，縱軸表示像高。此外，畸變像差表示針對等距離射影的畸變像差。
[0068]
(實施例1)
[0069]
如圖1、2所示，實施例1所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0070]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有雙凹形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。
[0071]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0072]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有雙凹形狀。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第16透鏡元件l16具有雙凸形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凹形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0073]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0074]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0075]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0076]
(實施例2)
[0077]
如圖4、5所示，實施例2所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0078]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有雙凸形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面
朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有雙凸形狀。
[0079]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0080]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有雙凹形狀。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有雙凸形狀。第16透鏡元件l16具有雙凸形狀。第17透鏡元件l17具有雙凹形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。第20透鏡元件l20具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0081]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0082]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0083]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0084]
(實施例3)
[0085]
如圖7、8所示，實施例3所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第13透鏡元件l13。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0086]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第11透鏡元件l11。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有雙凹形狀。第5透鏡元件l5具有雙凸形狀。第6透鏡元件l6具有雙凹形狀。第7透鏡元件l7具有雙凸形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。
[0087]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第12透鏡元件l12至第13透鏡元件l13。第12透鏡元件l12具有雙凸形狀。第13透鏡元件l13具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0088]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第14透鏡元件l14至第26透鏡元件l26。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有雙凹形狀。第16透鏡元件l16具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凸形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凹形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有雙凸形狀。第25透鏡元件l25具有將凸面朝向放
大側的負彎月形狀。第26透鏡元件l26具有雙凸形狀。
[0089]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l14～l16)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l17～l19)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l20～l23)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l24～l26)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0090]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0091]
在第13透鏡元件l13與第14透鏡元件l14之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0092]
(實施例4)
[0093]
如圖10、11所示，實施例4所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0094]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有雙凹形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。
[0095]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0096]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有雙凹形狀。
[0097]
第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第16透鏡元件l16具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凹形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0098]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0099]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0100]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0101]
(實施例5)
[0102]
如圖13、14所示，實施例5所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0103]
放大光學系統op的前組opf的放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有雙凹形狀。第8透鏡元件l8具有雙凸形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有雙凸形狀。
[0104]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0105]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第16透鏡元件l16具有雙凸形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凹形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0106]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0107]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0108]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0109]
(實施例6)
[0110]
如圖16、17所示，實施例6所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0111]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第9
透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有雙凸形狀。
[0112]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0113]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第16透鏡元件l16具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凹形狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0114]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0115]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0116]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0117]
(實施例7)
[0118]
如圖19、20所示，實施例7所涉及的變焦透鏡系統具備放大光學系統op和中繼光學系統ol。放大光學系統op包含第1透鏡元件l1至第12透鏡元件l12。放大光學系統op包含前組opf和后組opr。
[0119]
放大光學系統op的前組opf從放大側向縮小側，依次包含第1透鏡元件l1至第10透鏡元件l10。第1透鏡元件l1具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第2透鏡元件l2具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第3透鏡元件l3具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第4透鏡元件l4具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第5透鏡元件l5具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第6透鏡元件l6具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第7透鏡元件l7具有雙凹形狀。第8透鏡元件l8具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第9透鏡元件l9具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第10透鏡元件l10具有雙凸形狀。
[0120]
放大光學系統op的后組opr從放大側向縮小側，依次包含第11透鏡元件l11至第12透鏡元件l12。第11透鏡元件l11具有雙凸形狀。第12透鏡元件l12具有將凸面朝向放大側的正彎月形狀。
[0121]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含第13透鏡元件l13至第25透鏡元件l25。第13透鏡元件l13具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第14透鏡元件l14具有雙凹形狀。第15透鏡元件l15具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第16透鏡元件l16具有將凸面朝向縮小側的正彎月形狀。第17透鏡元件l17具有將凸面朝向縮小側的負彎月形狀。第18透鏡元件l18具有雙凸形狀。第19透鏡元件l19具有雙凸形狀。第20透鏡元件l20具有雙凹形
狀。第21透鏡元件l21具有雙凹形狀。第22透鏡元件l22具有雙凸形狀。第23透鏡元件l23具有雙凸形狀。第24透鏡元件l24具有將凸面朝向放大側的負彎月形狀。第25透鏡元件l25具有雙凸形狀。
[0122]
中繼光學系統ol從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組(l13～l15)、具有正的光焦度的第2透鏡組(l16～l18)、具有負的光焦度的第3透鏡組(l19～l22)、以及具有正的光焦度的第4透鏡組(l23～l25)。在變焦時，第1透鏡組以及第3透鏡組被固定，第2透鏡組以及第4透鏡組沿著光軸位移。
[0123]
作為一個例子，第1透鏡元件l1與權利要求書中的第1透鏡元件對應。
[0124]
在第12透鏡元件l12與第13透鏡元件l13之間具有中間成像位置mi。此外，在第19透鏡元件l19與第20透鏡元件l20之間配置光圈a。在中繼光學系統ol的縮小側，配置光焦度為零的光學元件p。
[0125]
另外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統不僅包含具有光焦度的透鏡元件，也可以包含光焦度為零或者實質為零的元件、例如反光鏡、光圈、掩膜、玻璃罩、濾光器、棱鏡、波長板、偏振光元件等光學要素等。
[0126]
接下來，對本實施方式所涉及的變焦透鏡系統能夠滿足的條件進行說明。另外，對各實施例所涉及的變焦透鏡系統規定了多個條件，但可以滿足這些多個條件全部，或者通過滿足個別的條件，也可得到分別對應的效果。
[0127]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統在內部具有與放大側的放大共軛點以及縮小側的縮小共軛點分別共軛的中間成像位置，所述光學系統具備：
[0128]
放大光學系統，具有多個透鏡元件，位于比所述中間成像位置更靠所述放大側的位置；和
[0129]
中繼光學系統，具有多個透鏡元件，位于比所述中間成像位置更靠所述縮小側的位置，
[0130]
在所述透鏡元件間，存在多個空氣間隔，
[0131]
所述放大光學系統具備：位于比沿著所述放大光學系統內的光軸的最長的空氣間隔更靠所述放大側的位置的放大光學系統前組、和位于比所述最長的空氣間隔更靠所述縮小側的位置的放大光學系統后組，
[0132]
所述光學系統滿足以下的條件(1)以及(2)。
[0133]
7＜|ts/fw|＜15...(1)
[0134]
2＜|tpr/fw|＜7...(2)
[0135]
這里，
[0136]
ts：所述最長的空氣間隔
[0137]
fw：廣角端的整個系統的焦距
[0138]
tpr：從所述放大光學系統后組的放大側的面到所述中間成像的距離。
[0139]
條件(1)是對最長的空氣間隔與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。通過滿足條件(1)，能夠使光學系統廣角化。若低于條件(1)的下限，則放大光學系統前組的透鏡變重。若高于條件(1)的上限，則光學系統整體的重心向放大側移動。此外，條件(2)是對從放大光學系統后組的放大側的面到中間成像的距離與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。通過滿足條件(2)，能夠發揮條件(1)的效果。
[0140]
另外，除了條件(1)(2)，通過還滿足以下的條件(1a)以及(2a)的至少一個，可得到更加有利的效果。
[0141]
7＜|ts/fw|＜12...(1a)
[0142]
4＜|tpr/fw|＜6...(2a)
[0143]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(3)。
[0144]
0.8＜tp/tr＜1.3...(3)
[0145]
這里，
[0146]
tp：從所述放大光學系統的最靠放大側的面到所述中間成像位置的距離
[0147]
tr：從廣角端處的所述中間成像位置到所述中繼光學系統的最靠縮小側的面的距離。
[0148]
條件(3)是對從放大光學系統的最靠放大側的面到中間成像位置的距離與從廣角端處的中間成像位置到中繼光學系統的最靠縮小側的面的距離的關系進行規定的條件式。若高于條件(3)的上限，則難以修正像面彎曲。若低于條件(3)的下限，則重心向放大側移動。
[0149]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(4)。
[0150]
0.3＜fp/fr＜1.1...(4)
[0151]
這里，
[0152]
fp：所述放大光學系統的焦距
[0153]
fr：廣角端處的所述中繼光學系統的焦距。
[0154]
條件(4)是用于對放大光學系統與中繼光學系統的合成焦距的關系進行規定的條件式。通過滿足該條件，能夠實現廣角且透鏡直徑小的光學系統。若低于條件式(4)的下限值，則處于比中間成像位置更靠放大側、距中間成像位置最近的正光焦度的透鏡元件的有效直徑變得過大，透鏡變重。相反地若超過上限值，則處于最靠放大側的透鏡的有效直徑變得過大，透鏡變重。
[0155]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(5)。
[0156]
2＜|fpr/fw|＜10...(5)
[0157]
這里，
[0158]
fpr：所述放大光學系統后組的焦距。
[0159]
條件(5)是對放大光學系統后組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(5)的上限，則放大光學系統后組的口徑變得過大，透鏡變重。若低于條件(5)的下限，則放大光學系統前組的口徑變得過大，透鏡變重。
[0160]
另外，通過除了條件(5)，還滿足以下的條件(5a)，則可得到更有利的效果。
[0161]
|fpr/fw|＜9...(5a)
[0162]
實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(6)。
[0163]
2＜|fpf/fw|＜5...(6)
[0164]
這里，
[0165]
fpf：所述放大光學系統前組的焦距。
[0166]
條件(6)是對放大光學系統前組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(6)的上限，則放大光學系統前組的口徑變得過大，透鏡變重。若低
于條件(6)的下限，則放大光學系統后組的口徑變得過大，透鏡變重。
[0167]
另外，通過除了條件(6)，還滿足以下的條件(6a)，可得到更有利的效果。
[0168]
|fpf/fw|＜4...(6a)
[0169]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以在變焦時所述放大光學系統被固定，所述中繼光學系統的透鏡元件的一部分或者全部沿著光軸位移。
[0170]
通過這種結構，通過將變焦機構配置于比中間成像位置更靠縮小側的位置，能夠將變焦作動機構、例如凸輪、馬達等安裝于縮小側。因此，能夠使鏡筒的重心靠近縮小側。
[0171]
此外，在實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統中，所述中繼光學系統從放大側向縮小側，依次包含：具有負的光焦度的第1透鏡組、具有正的光焦度的第2透鏡組、具有負的光焦度的第3透鏡組、以及具有正的光焦度的第4透鏡組，
[0172]
在所述變焦時，也可以所述第1透鏡組以及所述第3透鏡組被固定，所述第2透鏡組以及所述第4透鏡組沿著光軸位移。
[0173]
通過這種結構，能夠遍及變焦全域維持高光學性能，并且縮小中繼光學系統的透鏡口徑，減輕中繼光學系統的重量。
[0174]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(7)。
[0175]
3＜|t12/fw|＜10...(7)
[0176]
這里，
[0177]
t12：所述第1透鏡組與所述第2透鏡組的廣角端處的空氣間隔。
[0178]
條件(7)是對第1透鏡組與第2透鏡組的廣角端處的空氣間隔和廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(7)的上限，則放大光學系統后組的口徑變得過大，透鏡變重。若低于條件(7)的下限，則難以修正像面彎曲。
[0179]
另外，通過除了條件(7)，還滿足以下的條件(7a)，能夠得到更加有利的效果。
[0180]
4＜|t12/fw|...(7a)
[0181]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(8)。
[0182]
10＜fr1/fw＜30...(8)
[0183]
這里，
[0184]
fr1：所述第1透鏡組的焦距。
[0185]
條件(8)是對第1透鏡組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(8)的上限，則第1透鏡組的口徑變得過大，透鏡變重。若低于條件(8)的下限，則放大光學系統后組的口徑變得過大，透鏡變重。
[0186]
另外，通過除了條件(8)，還滿足以下的條件(8a)，能夠得到更加有利的效果。
[0187]
14＜fr1/fw＜26...(8a)
[0188]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(9)。
[0189]
5＜|fr2/fw|＜30...(9)
[0190]
這里，
[0191]
fr2：所述第2透鏡組的焦距。
[0192]
條件(9)是對第2透鏡組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(9)的上限，則變焦時軸上色差的變動變大，在變焦全域難以良好地修正軸上色差。若低于條件(9)的下限，則像差相對于偏心的靈敏度變高，制造變得困難。
[0193]
另外，通過除了條件(9)，還滿足以下的條件(9a)，可得到更加有利的效果。
[0194]
11＜|fr2/fw|＜15...(9a)
[0195]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(10)。
[0196]
5＜fr3/fw＜50...(10)
[0197]
這里，
[0198]
fr3：所述第3透鏡組的焦距。
[0199]
條件(10)是對第3透鏡組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(10)的上限，則第3透鏡組的口徑變得過大，透鏡變重。若低于條件(10)的下限，則第4透鏡組的口徑變得過大，透鏡變重。
[0200]
另外，通過除了條件(10)，還滿足以下的條件(10a)，可得到更加有利的效果。
[0201]
10＜fr3/fw＜15...(10a)
[0202]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(11)。
[0203]
3＜|fr4/fw|＜9...(11)
[0204]
這里，
[0205]
fr4：所述第4透鏡組的焦距。
[0206]
條件(11)是對第3透鏡組的焦距與廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(11)的上限，則變焦時像面彎曲的變動變大，難以在變焦全域良好地修正像面彎曲。若低于條件(11)的下限，則相差相對于偏心的靈敏度變高，制造變得困難。
[0207]
另外，通過除了條件(11)，還滿足以下的條件(11a)，可得到更加有利的效果。
[0208]
6＜|fr4/fw|＜7...(11a)
[0209]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以從所述放大光學系統的放大側向縮小側依次配置第1透鏡元件以及第2透鏡元件，滿足以下的條件式(12)。
[0210]
1＜|t1/fw|＜6...(12)
[0211]
這里，
[0212]
t1：所述第1透鏡元件與所述第2透鏡元件之間的空氣間隔。
[0213]
條件(12)是對第1透鏡元件與第2透鏡元件之間的空氣間隔和廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(12)的上限，則第1透鏡元件變得過重，光學系統整體的重量增加。若低于條件(12)的下限，則第2透鏡元件變得過重，光學系統整體的重量增加。
[0214]
另外，通過除了條件(12)，還滿足以下的條件(12a)，可得到更加有利的效果。
[0215]
|t1/fw|＜4...(12a)
[0216]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(13)。
[0217]
1＜|tm/fw|＜9...(13)
[0218]
這里，
[0219]
tm：從所述放大光學系統的縮小側的面到所述中繼光學系統的放大側的面的間隔。
[0220]
條件(13)是對從放大光學系統的縮小側的面到中繼光學系統的放大側的面的間隔和廣角端的整個系統的焦距的關系進行規定的條件式。若超過條件(13)的上限，則光學系統的全長變長，重心向放大側移動。若低于條件(13)的下限，則若異物附著于中間成像附
近的透鏡，則向像的映入容易明顯。
[0221]
另外，通過除了條件(13)，還滿足以下的條件(13a)，可得到更加有利的效果。
[0222]
2＜|tm/fw|＜5...(13a)
[0223]
此外，在實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統中，也可以在所述放大光學系統的最靠放大側配置第1透鏡元件，所述第1透鏡元件具有朝向所述放大側的非球面的第1透鏡放大側面、以及朝向所述縮小側的非球面的第1透鏡縮小側面，
[0224]
所述第1透鏡放大側面以及所述第1透鏡縮小側面在從r＞0到有效直徑內，滿足以下的條件(14)。
[0225]
dz(r)/dr＞0...(14)
[0226]
這里，
[0227]
r：沿著相對于光學系統的光軸垂直的面的面的距頂點的距離(r＞0)
[0228]
z(r)：面的下垂量(在頂點(r＝0)設為z＝0，將相對于頂點縮小側位移設為符號+，將放大側位移設為符號-)。
[0229]
條件(14)是對面的下垂量z(r)的1次微分dz(r)/dr為正進行規定的條件式。若滿足條件(14)，則即使在第1透鏡元件產生局部熱的情況下，基于熱膨脹的形狀變化也變化為第1透鏡的放大側面以及縮小側面相同。其結果，能夠抑制像面彎曲、像散的發生。
[0230]
此外，在實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統中，所述第1透鏡元件也可以是合成樹脂制。
[0231]
通過這種結構，第1透鏡元件容易大口徑化，因此通過設為合成樹脂制能夠使透鏡輕型化。
[0232]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以所述多個透鏡元件之中、滿足條件(15)的全部透鏡元件滿足條件(16)，也可以所述多個透鏡元件之中的一片透鏡元件不滿足條件(15)(16)這兩者。
[0233]
|ym/(fw
·
tan(ωm))|＜3.0...(15)
[0234]
tg＞300℃...(16)
[0235]
這里，
[0236]
ωm：廣角端處的最大的半視場角
[0237]
ym：望遠端處的最軸外的主光線穿過透鏡面的高度
[0238]
tg：透鏡材料的玻璃轉化點。
[0239]
條件(15)是對望遠端處的最軸外的主光線穿過透鏡面的高度、廣角端的整個系統的焦距、以及廣角端處的最大的半視場角的關系進行規定的條件式。條件(16)是對透鏡材料的玻璃轉化點進行規定的條件式。通過滿足條件(15)(16)這兩者，能夠在高強度的光穿過透鏡的情況下，防止透鏡的劣化。另外，ym是在穿過透鏡的放大側和縮小側的面的高度較低的面進行計算的。
[0240]
此外，實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統也可以滿足以下的條件式(17)。
[0241]
ωm＞65
°
...(17)
[0242]
這里，
[0243]
ωm：廣角端處的最大的半視場角。
[0244]
條件(17)是對廣角端處的最大的半視場角進行規定的條件式。通過滿足條件
(17)，能夠縮短工作距離(動作距離)。
[0245]
如以上那樣，作為本技術中公開的技術示例，說明了幾個實施例。但是，本公開中的技術并不局限于此，也能夠應用于適當地進行了變更、置換、附加、省略等的實施方式。
[0246]
以下，對實施例1～7所涉及的變焦透鏡系統的數值實施例進行說明。另外，在各數值實施例中，表中的長度的單位全部是“mm”，視場角的單位全部是
“°”
。此外，在各數值實施例中，r是曲率半徑，d是面間隔，nd是相對于d線的折射率，vd是相對于d線的阿貝數。此外，在各數值實施例中，賦予＊記號的面是非球面，非球面形狀通過下式定義。
[0247]
[式1]
[0248][0249]
這里，
[0250]
z：從距光軸的高度為h的非球面上的點到非球面頂點的切平面的距離，
[0251]
h：距光軸的高度，
[0252]
r：頂點曲率半徑，
[0253]
κ：圓錐常量，
[0254]
an：n次的非球面系數。
[0255]
(數值實施例1)
[0256]
關于數值實施例1(對應于實施例1)的變焦透鏡系統，表1中表示面數據1，表2中表示各種數據，表3中表示單透鏡數據，表4中表示變焦透鏡組數據(單位是mm)。
[0257]
[表1]
[0258]
面數據
[0259]
[0260]
[0261][0262]
非球面數據
[0263]
第1面
[0264]
k＝0.00000e+00，a3＝-7.25014e-06，a4＝-1.15220e-06，a5＝2.72823e-08
[0265]
a6＝-4.98172e-11，a7＝-3.06439e-12，a8＝5.81613e-15，a9＝4.07487e-16
[0266]
a10＝-2.69504e-18
[0267]
第2面
[0268]
k＝-1.22715e+00，a3＝1.40108e-05，a4＝-2.62157e-06，a5＝7.38521e-09
[0269]
a6＝2.80400e-10，a7＝2.43598e-14，a8＝-1.40378e-14，a9＝-2.03884e-16
[0270]
a10＝1.80622e-18
[0271]
第9面
[0272]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.14919e-05，a5＝0.00000e+00
[0273]
a6＝2.07809e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝-7.30054e-10，a9＝0.00000e+00
[0274]
a10＝8.85358e-13
[0275]
第10面
[0276]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.81203e-05，a5＝0.00000e+00
[0277]
a6＝1.62721e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝0.00000e+00，a9＝0.00000e+00
[0278]
a10＝0.00000e+00
[0279]
[表2]
[0280]
各種數據
[0281][0282]
[表3]
[0283]
單透鏡數據
[0284]
[0285][0286]
[表4]
[0287]
變焦透鏡組數據
[0288][0289]
變焦透鏡組倍率
[0290][0291]
(數值實施例2)
[0292]
關于數值實施例2(與實施例2對應)的變焦透鏡系統，表5中表示面數據，表6中表示各種數據，表7中表示單透鏡數據，表8中表示變焦透鏡組數據(單位是mm)。
[0293]
[表5]
[0294]
面數據
[0295]
[0296]
[0297][0298]
非球面數據
[0299]
第1面
[0300]
k＝0.00000e+00，a3＝-2.65067e-06，a4＝4.62668e-07，a5＝1.02356e-09 a6＝-5.81330e-11，a7＝8.20273e-14，a8＝6.76604e-15，a9＝2.18048e-17 a10＝-5.71783e-19
[0301]
第2面
[0302]
k＝-9.55907e-01，a3＝0.00000e+00，a4＝-1.80425e-06，a5＝0.00000e+00
[0303]
a6＝9.34430e-11，a7＝0.00000e+00，a8＝9.19265e-15，a9＝0.00000e+00
[0304]
a10＝-1.18438e-18
[0305]
第9面
[0306]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝4.18656e-06，a5＝0.00000e+00
[0307]
a6＝4.74295e-08，a7＝0.00000e+00，a8＝-1.07013e-09，a9＝0.00000e+00
[0308]
a10＝0.00000e+00
[0309]
第10面
[0310]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.35037e-05，a5＝0.00000e+00
[0311]
a6＝7.58692e-08，a7＝0.00000e+00，a8＝-4.25680e-10，a9＝0.00000e+00
[0312]
a10＝0.00000e+00
[0313]
第33面
[0314]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝9.60708e-06，a5＝0.00000e+00
[0315]
a6＝-8.51152e-09，a7＝0.00000e+00，a8＝4.75793e-12，a9＝0.00000e+00
[0316]
a10＝0.00000e+00
[0317]
第34面
[0318]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝9.30721e-06，a5＝0.00000e+00
[0319]
a6＝-5.66264e-09，a7＝0.00000e+00，a8＝2.36850e-12，a9＝0.00000e+00
[0320]
a10＝0.00000e+00
[0321]
[表6]
[0322]
各種數據
[0323][0324][0325]
[表7]
[0326]
單透鏡數據
[0327][0328]
[表8]
[0329]
變焦透鏡組數據
[0330][0331]
變焦透鏡組倍率
[0332][0333]
(數值實施例3)
[0334]
關于數值實施例3(與實施例3對應)的變焦透鏡系統，表9中表示面數據，表10中表示各種數據，表11中表示單透鏡數據，表12中表示變焦透鏡組數據(單位是mm)。
[0335]
[表9]
[0336]
面數據
[0337]
[0338]
[0339][0340]
非球面數據
[0341]
第1面
[0342]
k＝0.00000e+00，a3＝-4.98082e-05，a4＝1.02415e-06，a5＝-2.94689e-08
[0343]
a6＝7.04235e-10，a7＝-6.53517e-12，a8＝-1.32511e-14，a9＝4.97035e-16
[0344]
a10＝-1.16266e-18，a11＝1.10076e-22，a12＝-1.04222e-23，a13＝-7.34121e-26
[0345]
a14＝-1.19521e-26，a15＝5.84967e-29，a16＝-1.36553e-32，a17＝-1.81844e-33
[0346]
a18＝-1.06538e-35，a19＝-2.13620e-37，a20＝-9.95976e-39
[0347]
第2面
[0348]
k＝-9.54170e-01，a3＝-1.48327e-05，a4＝-2.41212e-06，a5＝-5.68248e-10
[0349]
a6＝1.08199e-10，a7＝-3.03274e-13，a8＝3.45630e-15，a9＝9.09825e-17
[0350]
a10＝4.23242e-18，a11＝-4.76060e-21，a12＝-5.81989e-22，a13＝-8.46992e-24
[0351]
a14＝8.97671e-26，a15＝-4.55046e-28，a16＝-3.81800e-30，a17＝1.48597e-32
[0352]
a18＝1.41251e-33，a19＝3.80980e-35，a20＝-4.85676e-37
[0353]
[表10]
[0354]
各種數據
[0355][0356]
[表11]
[0357]
單透鏡數據
[0358]
[0359][0360]
[表12]
[0361]
變焦透鏡組數據
[0362][0363]
變焦透鏡組倍率
[0364][0365]
(數值實施例4)
[0366]
關于數值實施例4(與實施例4對應)的變焦透鏡系統，將面數據表示于表13，將各種數據表示于表14，將單透鏡數據表示于表15，將變焦透鏡組數據表示于表16(單位是mm)。
[0367]
[表13]
[0368]
面數據
[0369]
[0370]
[0371][0372]
非球面數據
[0373]
第1面
[0374]
k＝0.00000e+00，a3＝-5.32341e-06，a4＝-1.08236e-06，a5＝2.61031e-08
[0375]
a6＝-4.27853e-11，a7＝-3.00834e-12，a8＝5.23078e-15，a9＝4.08999e-16
[0376]
a10＝-2.64786e-18
[0377]
第2面
[0378]
k＝-1.22711e+00，a3＝1.51511e-05，a4＝-2.64143e-06，a5＝7.26941e-09
[0379]
a6＝2.79585e-10，a7＝3.15970e-14，a8＝-1.39833e-14，a9＝-1.99424e-16
[0380]
a10＝1.77284e-18
[0381]
第9面
[0382]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝1.92717e-05，a5＝0.00000e+00
[0383]
a6＝1.99778e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝-7.68502e-10，a9＝0.00000e+00
[0384]
a10＝-1.41298e-13
[0385]
第10面
[0386]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.60433e-05，a5＝0.00000e+00
[0387]
a6＝1.52935e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝0.00000e+00，a9＝0.00000e+00
[0388]
a10＝0.00000e+00
[0389]
[表14]
[0390]
各種數據
[0391][0392]
[表15]
[0393]
單透鏡數據
[0394]
[0395][0396]
[表16]
[0397]
變焦透鏡組數據
[0398][0399]
變焦透鏡組倍率
[0400][0401]
[0402]
(數值實施例5)
[0403]
關于數值實施例5(與實施例5對應)的變焦透鏡系統，將面數據表示于表17，將各種數據表示于表18，將單透鏡數據表示于表19，將變焦透鏡組數據表示于表20(單位是mm)。
[0404]
[表17]
[0405]
面數據
[0406]
[0407]
[0408][0409]
非球面數據
[0410]
第1面
[0411]
k＝0.00000e+00，a3＝-1.80686e-05，a4＝-1.24260e-06，a5＝2.82728e-08
[0412]
a6＝-4.68886e-11，a7＝-3.14281e-12，a8＝3.69704e-15，a9＝4.05487e-16
[0413]
a10＝-2.70992e-18
[0414]
第2面
[0415]
k＝-1.29848e+00，a3＝9.60558e-06，a4＝-2.58551e-06，a5＝8.15356e-09
[0416]
a6＝2.89291e-10，a7＝7.31407e-14，a8＝-1.40654e-14，a9＝-2.05740e-16
[0417]
a10＝1.87867e-18
[0418]
第9面
[0419]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.17129e-05，a5＝0.00000e+00
[0420]
a6＝2.20039e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝-6.23863e-10，a9＝0.00000e+00
[0421]
a10＝1.23212e-12
[0422]
第10面
[0423]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.79313e-05，a5＝0.00000e+00
[0424]
a6＝1.44206e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝0.00000e+00，a9＝0.00000e+00
[0425]
a10＝0.00000e+00
[0426]
[表18]
[0427]
各種數據
[0428]
[0429][0430]
[表19]
[0431]
單透鏡數據
[0432]
[0433][0434]
[表20]
[0435]
變焦透鏡組數據
[0436][0437]
變焦透鏡組倍率
[0438][0439]
(數值實施例6)
[0440]
關于數值實施例6(與實施例6對應)的變焦透鏡系統，將面數據表示于表21，將各種數據表示于表22，將單透鏡數據表示于表23，將變焦透鏡組數據表示于表24(單位是mm)。
[0441]
[表21]
[0442]
面數據
[0443]
[0444][0445]
非球面數據
[0446]
第1面
[0447]
k＝0.00000e+00，a3＝-1.74067e-05，a4＝-8.55706e-07，a5＝2.47548e-08 a6
＝-5.71120e-11，a7＝-2.95249e-12，a8＝6.30469e-15，a9＝4.04186e-16 a10＝-2.73602e-18
[0448]
第2面
[0449]
k＝-1.29979e+00，a3＝3.56842e-06，a4＝-2.46793e-06，a5＝9.34818e-09
[0450]
a6＝2.89223e-10，a7＝-1.38298e-13，a8＝-1.85781e-14，a9＝-2.48923e-16
[0451]
a10＝2.68573e-18
[0452]
第9面
[0453]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.51303e-05，a5＝0.00000e+00
[0454]
a6＝1.94136e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝-4.58227e-10，a9＝0.00000e+00
[0455]
a10＝4.69317e-13
[0456]
第10面
[0457]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.81131e-05，a5＝0.00000e+00
[0458]
a6＝1.45179e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝0.00000e+00，a9＝0.00000e+00
[0459]
a10＝0.00000e+00
[0460]
[表22]
[0461]
各種數據
[0462][0463][0464]
[表23]
[0465]
單透鏡數據
[0466][0467][0468]
[表24]
[0469]
變焦透鏡組數據
[0470][0471]
變焦透鏡組倍率
[0472][0473]
(數值實施例7)
[0474]
關于數值實施例7(與實施例7對應)的變焦透鏡系統，將面數據表示于表25，將各種數據表示于表26，將單透鏡數據表示于表27，將變焦透鏡組數據表示于表28(單位是mm)。
[0475]
[表25]
[0476]
面數據
[0477]
[0478]
[0479][0480]
非球面數據
[0481]
第1面
[0482]
k＝0.00000e+00，a3＝-1.52651e-05，a4＝-9.94232e-07，a5＝2.44429e-08
[0483]
a6＝-1.95730e-11，a7＝-3.08842e-12，a8＝2.25161e-15，a9＝4.13973e-16
[0484]
a10＝-2.55437e-18
[0485]
第2面
[0486]
k＝-1.34729e+00，a3＝9.87687e-06，a4＝-2.47222e-06，a5＝9.33782e-09
[0487]
a6＝2.90162e-10，a7＝-1.04007e-13，a8＝-1.82010e-14，a9＝-2.48249e-16
[0488]
a10＝2.59959e-18
[0489]
第9面
[0490]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.53409e-05，a5＝0.00000e+00
[0491]
a6＝2.16366e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝-3.24181e-10，a9＝0.00000e+00
[0492]
a10＝1.24182e-13
[0493]
第10面
[0494]
k＝0.00000e+00，a3＝0.00000e+00，a4＝2.70872e-05，a5＝0.00000e+00
[0495]
a6＝1.50922e-07，a7＝0.00000e+00，a8＝0.00000e+00，a9＝0.00000e+00
[0496]
a10＝0.00000e+00
[0497]
[表26]
[0498]
各種數據
[0499][0500][0501]
[表27]
[0502]
單透鏡數據
[0503][0504][0505]
[表28]
[0506]
變焦透鏡組數據
[0507][0508]
變焦透鏡組倍率
[0509][0510]
以下的表29中，表示各數值實施例中的各條件式(1)～(17)的對應值。
[0511]
[表29]
[0512][0513]
以下的表30中，表示各數值實施例中的各條件式(1)～(17)的變量的值。
[0514]
[表30]
[0515][0516]
ts：最長的空氣間隔
[0517]
tp：從放大光學系統的最靠放大側的面到中間成像位置的距離
[0518]
tr：從廣角端處的中間成像位置到中繼光學系統的最靠縮小側的面的距離
[0519]
tpr：從放大光學系統后組的放大側的面到中間成像的距離
[0520]
t12：第1透鏡組與第2透鏡組的廣角端處的空氣間隔
[0521]
t1：第1透鏡元件與第2透鏡元件之間的空氣間隔
[0522]
tm：從放大光學系統的縮小側的面到中繼光學系統的放大側的面的間隔
[0523]
fw：廣角端的整個系統的焦距
[0524]
fp：放大光學系統的焦距
[0525]
fr：廣角端處的中繼光學系統的焦距
[0526]
fpr：放大光學系統后組的焦距
[0527]
fpf：放大光學系統前組的焦距
[0528]
fr1：第1透鏡組的焦距
[0529]
fr2：第2透鏡組的焦距
[0530]
fr3：第3透鏡組的焦距
[0531]
fr4：第4透鏡組的焦距
[0532]
ωm：廣角端處的最大的半視場角
[0533]
ym：穿過望遠端處的面的最軸外的主光線穿過透鏡面的高度
[0534]
以下的表31和表32中，表示各數值實施例中的條件式(15)的|ym/(fw
·
tan(ωm))|以及條件式(16)的tg的值。另外，透鏡材料z330r是環烯烴聚合物(cop)(zeon公司)的產品名。透鏡元件l1能夠通過各種合成樹脂來制作，由此可實現輕型化。關于剩余的透鏡元件l2～l26也通過各種合成樹脂來制作，從而可實現輕型化。
[0535]
[表31]
[0536][0537]
[表32]
[0538][0539]
(實施方式2)
[0540]
以下，使用圖22來對本公開的實施方式2進行說明。圖22是表示本公開所涉及的圖像投影裝置的一個例子的框圖。圖像投影裝置100具備：實施方式1中公開的光學系統1、圖像形成元件101、光源102、控制部110等。圖像形成元件101包含液晶、dmd等，生成經由光學系統1而投影到屏幕sr的圖像。光源102包含led(發光二極管)、激光器等，向圖像形成元件101提供光?？刂撇?10包含cpu或者mpu等，對裝置整體以及各組件進行控制。光學系統1也可以構成為相對于圖像投影裝置100能夠自由裝卸地安裝的交換透鏡。該情況下，從圖像投影裝置100取下光學系統1的裝置是主體裝置的一個例子。
[0541]
以上的圖像投影裝置100通過實施方式1所涉及的光學系統1，能夠減少作用于光學系統1的重心的力矩，能夠減輕熱量的影響，并且實現廣角的變焦功能。
[0542]
(實施方式3)
[0543]
以下，使用圖23來對本公開的實施方式3進行說明。圖23是表示本公開所涉及的攝像裝置的一個例子的框圖。攝像裝置200具備：實施方式1中公開的光學系統1、攝像元件201、控制部210等。攝像元件201包含ccd(電荷耦合元件)圖像傳感器、cmos圖像傳感器等，對光學系統1形成的物體obj的光學像進行受光并轉換為電圖像信號?？刂撇?10包含cpu或
者mpu等，對裝置整體以及各組件進行控制。光學系統1也可以構成為相對于攝像裝置200可自由裝卸地安裝的交換透鏡。該情況下，從攝像裝置200取下光學系統1的裝置是主體裝置的一個例子。
[0544]
以上的攝像裝置200通過實施方式1所涉及的光學系統1，能夠減少作用于光學系統1的重心的力矩，能夠減輕熱量的影響，并且實現廣角的變焦功能。
[0545]
如以上那樣，作為本公開中的技術公開，說明了實施方式。為此提供了附圖以及詳細的說明。
[0546]
因此，在附圖以及詳細的說明所述的結構要素中，不僅包含為了課題解決所必須的結構要素，為了示例上述技術也可能包含并非為了課題解決所必須的結構要素。因此，這些非必須的結構要素被記載于附圖或者詳細的說明，但不應直接認定為這些非必須的結構要素是必須的。
[0547]
此外，上述的實施方式用于示例本公開中的技術，因此在權利要求書或者其等同的范圍內，能夠進行各種變更、置換、附加、省略等。
[0548]
產業上的可利用性
[0549]
本公開能夠應用于投影儀、平視顯示器等圖像投影裝置以及數碼照相機、數字攝影機、監視系統中的監視相機、web相機、車載相機等攝像裝置。特別地，本公開能夠應用于投影儀、數碼照相機系統、數字攝影機系統這種要求高畫質的光學系統。