JP2004295107A - Variable power optical system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a variable power optical system having compact constitution, where the occurrence of aberration such as hromatic aberration is restrained while obtaining a desired variable power ratio. <P>SOLUTION: The variable power optical system is constituted of an optical block R having reflection curved surfaces R1 to R3 and an optical block C arranged nearer to a reduction side than the optical block R. The optical block C has a plurality of movable lens units and performs variable power by moving a plurality of lens units. In the case of tracing a light beam from the reduction side to an enlargement side, the optical block C forms the image of a conjugate point on the reduction side nearer to the enlargement side than the optical surface (reflection surface R1) of the optical block R nearest to the reduction side. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は変倍光学系に関し、例えば、原画をスクリーン等の被投影面に変倍可能に拡大投影する変倍光学系に関するものである。   The present invention relates to a variable power optical system, and for example, relates to a variable power optical system that magnifies and projects an original image on a projection surface such as a screen so as to be variable.

近年、ノート型のパーソナルコンピュータやモバイルコンピュータ等の持ち運びが容易なコンピュータが盛んに利用されるようになったことに伴い、オフィスでの会議やプレゼンテーションにおいて、コンピュータ上で作成した画像を拡大表示するために前方投射型のフロントプロジェクタをはじめとする投射型表示装置が広く用いられている。さらに、DVD(Digital Versatile Disk)が一般市場に浸透しつつあることやデジタル放送等の映像情報配信の多様化及び高精細化に伴い、家庭でもプロジェクタを用いて大画面での画像鑑賞がされるようになってきた。   In recent years, as portable computers such as notebook-type personal computers and mobile computers have become widely used, in order to enlarge and display images created on the computer at meetings and presentations in offices. Projection display devices such as front projection type front projectors are widely used. Furthermore, as DVDs (Digital Versatile Disks) are penetrating the general market, and with the diversification and high definition of video information distribution such as digital broadcasting, images can be viewed on a large screen using a projector even at home. It has become.

従来、プロジェクタ用の投射光学系として複数のレンズで構成した屈折光学系が広く用いられてきた。この種の光学系をフロントプロジェクタのような投射型表示装置として用いる場合、観察者の視界の確保のために画面中心が光学系の光軸からずれた位置になるようにしている。これは光学系により保証された画角内でパネル面を光軸から平行偏心し、即ち有効画角の一部を用いて行っているため、画面を光軸から大きくシフトさせるためには光学系を充分に広画角にする必要がある。さらに、広画角化に伴い強く発生し易い倍率色収差をはじめとする諸収差も抑制する必要がある。又、スクリーンに対して背面からの投影を行うリアプロジェクションに関しても、装置のコンパクト化が求められるため画面を光軸からシフトさせないにしても非常に広画角であることが要求される。この場合においても画像の良し悪しを大きく左右する倍率色収差の補正を充分にしなければ成らない。   Conventionally, a refraction optical system including a plurality of lenses has been widely used as a projection optical system for a projector. When this type of optical system is used as a projection display device such as a front projector, the center of the screen is shifted from the optical axis of the optical system in order to secure the field of view of the observer. This is because the panel surface is decentered parallel to the optical axis within the angle of view guaranteed by the optical system, that is, using a part of the effective angle of view. Needs to be set to a sufficiently wide angle of view. Further, it is also necessary to suppress various aberrations, such as chromatic aberration of magnification, which are likely to occur strongly with a wide angle of view. Also, with regard to rear projection for projecting a screen from the back, a very wide angle of view is required even if the screen is not shifted from the optical axis because the size of the device is required to be reduced. Even in this case, it is necessary to sufficiently correct the chromatic aberration of magnification which largely affects the quality of the image.

このような背景において、限られた空間の多様な使用環境において大画面を鑑賞するために、投射光学系には明るく高精細でありながらもさらなるコンパクト化、広画角化、高変倍化等が求められている。   Against this background, in order to appreciate a large screen in various usage environments in a limited space, the projection optical system is bright, high-definition, yet further compact, wide-angle, high magnification, etc. Is required.

特許文献1及び特許文献2は、共軸光学系を用いて広画角を実現している。特許文献1では、前群、後群からなる構成で全系の焦点距離と前群の焦点距離の比を規制することにより群間隔、バックフォーカス、テレセントリック性を維持しながら球面収差、コマ収差の補正を行っている。これによりダイクロイックミラーを挿入可能なバックフォーカスと光学系のレイアウトによる小型化のために折り返しミラーを挿入するための群間隔を確保しながら半画角35°以上の広画角化を実現している。   Patent Documents 1 and 2 realize a wide angle of view using a coaxial optical system. In Patent Document 1, the ratio of the focal length of the entire system to the focal length of the front group is regulated by a configuration including the front group and the rear group, thereby maintaining the group spacing, the back focus, and the telecentricity, while suppressing spherical aberration and coma. Correction has been performed. This achieves a wide angle of view of at least a half-angle of view of 35 ° while securing a group distance for inserting a return mirror for a back focus in which a dichroic mirror can be inserted and for miniaturization by layout of an optical system. .

特許文献2は、5群構成のズームレンズにおいて、所定のレンズ群に回折光学素子を適切に設定し、倍率色収差を補正すると同時にレンズ系全体の小型化も図っている。これにより変倍比1.2以上でFno2程度と大口径を確保しながらも諸収差が充分に補正されており、且つバックフォーカス、テレセントリック性を維持したズームレンズを提案している。   Patent Document 2 discloses a zoom lens having a five-group configuration, in which a diffractive optical element is appropriately set in a predetermined lens group to correct chromatic aberration of magnification, and to reduce the size of the entire lens system. Thus, a zoom lens in which various aberrations are sufficiently corrected while maintaining a large aperture of about Fno2 at a zoom ratio of 1.2 or more and maintaining back focus and telecentricity has been proposed.

一方で、フロントプロジェクションにおいて観察者の視界を妨げることなく画像投影を行うためやリアプロジェクションの小型化のためにスクリーンに対して斜めに投射が可能な投射光学系の発明がなされている。しかし、スクリーンに対して斜めに投射することで、いわゆる台形歪みが生じるので、この台形歪みを補正する発明がされている。例えば特許文献3では偏心非球面を用いて台形歪みを補正している。   On the other hand, a projection optical system capable of projecting an image obliquely on a screen has been made in order to perform image projection without obstructing the field of view of an observer in front projection and to reduce the size of rear projection. However, since a so-called trapezoidal distortion is generated by projecting the screen obliquely, an invention for correcting the trapezoidal distortion has been made. For example, in Patent Document 3, trapezoidal distortion is corrected using an eccentric aspheric surface.

非共軸光学系において特許文献4にその設計法や焦点距離等の近軸量の計算方法が、特許文献5、特許文献6、特許文献7にその設計例が示されるように、基準軸という概念を導入し構成面を非対称非球面にすることで、十分収差が補正された光学系が構築可能であることが明らかになってきた。こうした非共軸光学系はOff−Axial光学系(像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた時、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面(Off−Axial曲面)を含む光学系として定義される光学系で、この時、基準軸は折れ曲がった形状となる)と呼ばれる。このOff−Axial光学系は、構成面が一般には非共軸となり、反射面でもケラレが生じることがないため、反射面を使った光学系の構築がしやすい。又、光学系内で中間像を形成することにより高画角でありながらコンパクトな光学系を構成している。さらに、前絞りの光学系でありながら、光路の引き回しが比較的自由に行なえるためにコンパクトな光学系が構成できる。これ等を生かして、特許文献8および特許文献9は曲率を有する回転非対称反射面を用いて台形歪みを補正している。   In a non-coaxial optical system, a design method and a calculation method of a paraxial amount such as a focal length are described in Patent Literature 4, and a reference axis is shown in Patent Literature 5, Patent Literature 6, and Patent Literature 7 as design examples are shown in Patent Literature 7. It has become clear that by introducing the concept and making the constituent surfaces asymmetrical aspherical surfaces, it is possible to construct an optical system in which aberrations are sufficiently corrected. Such a non-coaxial optical system is an Off-Axial optical system (when considering a reference axis along a ray passing through the center of the image and the center of the pupil, a curved surface whose surface normal at the intersection with the reference axis of the constituent surface is not on the reference axis) (In this case, the optical system is defined as an optical system including an (Off-Axial curved surface), and at this time, the reference axis has a bent shape.) In this Off-Axial optical system, the constituent surface is generally non-coaxial, and there is no vignetting even on the reflecting surface. Therefore, it is easy to construct an optical system using the reflecting surface. Also, by forming an intermediate image in the optical system, a compact optical system having a high angle of view is formed. Further, a compact optical system can be configured because the optical path can be relatively freely routed even though the optical system is a front stop. Taking advantage of these facts, Patent Documents 8 and 9 correct trapezoidal distortion using a rotationally asymmetric reflective surface having a curvature.

特許文献10では、少なくとも1つの反射面を含む複数の光学作用面を有し、これら光学作用面のうち相互に隣接する光学作用面の配置方向を長手方向とする光学要素を備える光学系であって、光学要素を、光路に対して、長手方向とは異なる方向に挿脱移動させて系の近軸量を変更することを特徴とする光学系を用いている。これは、縮小側の共軸光学系の変倍機能に加え、拡大側の反射光学ブロックを焦点距離の異なるものと交換可能とし、全光学系の変倍の範囲を広げている。
特開平11−109227号公報 特開2002−182110号公報 特開平10−282451号公報 特開平09−005650号公報 特開平08−292371号公報 特開平08−292372号公報 特開平09−222561号公報 特開2001−255462号公報 特開2000−089227号公報 特開2001−264633号公報
Patent Document 10 discloses an optical system including an optical element having a plurality of optical working surfaces including at least one reflecting surface, and having a longitudinal direction in which an optical working surface adjacent to the optical working surfaces is disposed. The optical system is characterized in that the optical element is moved in and out of the optical path in a direction different from the longitudinal direction to change the paraxial amount of the system. This makes it possible to replace the magnifying-side reflecting optical block with one having a different focal length, in addition to the zooming function of the coaxial optical system on the reduction side, thereby expanding the zooming range of the entire optical system.
JP-A-11-109227 JP-A-2002-182110 JP-A-10-282451 JP 09-005650 A JP 08-292371 A JP 08-292372 A JP-A-09-222561 JP 2001-255462 A JP 2000-089227 A JP 2001-264633 A

特許文献1では、今後、半画角40°以上と広画角化が進むにつれて倍率色収差等の諸収差を補正しながら光学系をコンパクトに維持することが困難に成ることが予想される。さらに、実施例では変倍機能を有していないので、リアプロジェクションのように固定の画角で使用する場合は良いものの、フロントプロジェクションに用いるには不向きである。   According to Patent Literature 1, it is expected that it will be difficult to maintain a compact optical system while correcting various aberrations such as chromatic aberration of magnification, as the angle of view widens to a half angle of view of 40 ° or more in the future. Further, since the embodiment does not have a zooming function, it is suitable for use at a fixed angle of view as in rear projection, but unsuitable for use in front projection.

特許文献2では、回折光学素子を用いることでレンズ枚数を減らし倍率色収差も抑制しているが、変倍比が1.2に留まっており、変倍比を増大するための根本的な解決はしていないので大幅な広画角化と高変倍比化は期待できない。   In Patent Document 2, although the number of lenses is reduced and the chromatic aberration of magnification is suppressed by using a diffractive optical element, the zoom ratio remains at 1.2, and the fundamental solution for increasing the zoom ratio is as follows. Therefore, it is not possible to expect a wide angle of view and a high zoom ratio.

特許文献3は偏心非球面により台形歪みを補正しているが、画面のシフト量に限界があり、液晶パネルに対してテレセントリックでない点からもプロジェクタには不向きである。又、特許文献8および特許文献9は曲率を有する回転非対称反射面を用いて広画角の台形歪み補正を実現しているが、これらの手法においては、斜め投影をするための手法に特化したもので変倍機能を有する実施例ではない。   Patent Literature 3 corrects trapezoidal distortion using an eccentric aspherical surface. However, the amount of shift of the screen is limited, and it is not suitable for a projector because it is not telecentric with respect to a liquid crystal panel. Patent Documents 8 and 9 realize wide-angle trapezoidal distortion correction using a rotationally asymmetric reflecting surface having a curvature. However, these methods are specialized for oblique projection. This is not an embodiment having a zooming function.

又、撮像系において、特許文献7では、互いに偏心した表面鏡を有する一体成形の光学素子と共軸の屈折面で構成された光学素子を用い、少なくとも2つの素子の相対的位置を変化させることで変倍を行っている。しかし、撮像素子側からの光線トレースをすると、共軸光学系は反射光学系との間に広角端で略等倍結像をしており、望遠端ではさらに反射光学系の担う倍率が高くなっている。このため、変倍機能を有する共軸光学系で発生する諸収差が反射光学系で拡大されてしまい、諸収差を補正しきれなくなる。又、共軸光学系は反射光学系との間で一度結像し、その像を反射光学系で拡大しているので、反射光学系による収差の拡大を抑えるために共軸光学系の倍率の分担を高くしても光学系の小型化には不向きである。   Further, in the imaging system, Patent Document 7 discloses that an optical element formed of a coaxial refracting surface and an integrally formed optical element having surface mirrors decentered from each other are used, and the relative positions of at least two elements are changed. Is changing the magnification. However, when tracing light rays from the image sensor side, the coaxial optical system forms an image at approximately the same magnification at the wide-angle end with the reflective optical system, and the magnification of the reflective optical system further increases at the telephoto end. ing. For this reason, various aberrations generated in the coaxial optical system having the variable power function are enlarged in the reflection optical system, and it becomes impossible to correct various aberrations. Also, since the coaxial optical system forms an image once with the reflective optical system, and the image is enlarged by the reflective optical system, the magnification of the coaxial optical system is reduced in order to suppress the expansion of aberration by the reflective optical system. Even if the share is increased, it is not suitable for downsizing the optical system.

また、特許文献10において、実施例中の共軸光学系の撮像素子を物体面として見た倍率は広角端−0.59、中間−0.87、望遠端−1.23となっており、特に広角端では反射光学ブロックの担う倍率が高くなっているので、これも収差を拡大しやすい光学系となっている。   Further, in Patent Document 10, magnifications of the image sensor of the coaxial optical system in the examples as an object plane are −0.59 at the wide-angle end, −0.87 at the middle, and −1.23 at the telephoto end. Particularly at the wide-angle end, since the reflection optical block has a higher magnification, this is also an optical system in which the aberration is easily enlarged.

本発明は、以上の点を鑑み、所望の変倍比を得つつ、倍率色収差等の諸収差の発生を抑制しコンパクトな構成の変倍光学系を提案することを目的とする。   In view of the above, it is an object of the present invention to provide a variable power optical system having a compact configuration while suppressing the occurrence of various aberrations such as chromatic aberration of magnification while obtaining a desired variable power ratio.

上記の課題を解決するために、本願発明の一例としての変倍光学系は、縮小側の像を拡大側の所定像面に拡大投影、又は拡大側の像を縮小側の所定像面に縮小投影する変倍光学系である。この変倍光学系は、第1光学成分と、第1光学成分よりも縮小側に配置された第2光学成分とを有する。第1光学成分は反射曲面を備える。第2光学成分は移動可能な複数のレンズユニットを有し、複数のレンズユニットの移動により変倍を行う。そして、縮小側から拡大側へ光線をトレースするとき、第2光学成分は第1光学成分の最も縮小側の光学面より拡大側に縮小側共役点の像を形成する。   In order to solve the above problems, a variable power optical system as an example of the present invention is configured to enlarge an image on a reduction side onto a predetermined image plane on an enlargement side or reduce an image on the enlargement side to a predetermined image plane on a reduction side. This is a variable power optical system for projecting. This variable power optical system has a first optical component and a second optical component arranged on the reduction side with respect to the first optical component. The first optical component has a reflection curved surface. The second optical component has a plurality of movable lens units, and performs zooming by moving the plurality of lens units. Then, when tracing a light ray from the reduction side to the enlargement side, the second optical component forms an image of a reduction side conjugate point on the enlargement side from the optical surface of the first optical component on the most reduction side.

本発明によれば、広画角、高変倍比でありながら、明るく倍率色収差の発生を抑制したコンパクトな構成の変倍光学系が実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a variable-magnification optical system having a wide field angle and a high zoom ratio, and having a compact configuration that is bright and suppresses the occurrence of chromatic aberration of magnification.

実施例の説明に入る前に、実施例の構成諸元の表し方及び実施例全体の共通事項について説明する。図9は光学系の構成データを定義する座標系の説明図である。本実施例では縮小側から拡大側の像面に進む1つの光線(図9中の一点鎖線で示すもので基準軸光線と呼ぶ)に沿ってi番目の面を第i面とする。又、本説明において、像を投影する対象平面をスクリーン若しくは所定像面と表現し、投影像を像、像面、若しくは画面と表現し自由に代替可能とする。又、実施例では縮小側を物体面として拡大側の所定像面に投影する形態で説明するが、逆の光路で縮小投影しても構わない。   Before starting the description of the embodiment, a description will be given of a method of expressing the configuration data of the embodiment and common matters of the entire embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram of a coordinate system that defines the configuration data of the optical system. In this embodiment, the i-th surface is defined as the i-th surface along one light ray (shown by a dashed line in FIG. 9 and referred to as a reference axis light ray) that travels from the reduction side to the image plane on the enlargement side. In the present description, a target plane on which an image is projected is expressed as a screen or a predetermined image plane, and a projected image is expressed as an image, an image plane, or a screen, and can be freely substituted. Further, in the embodiment, a description will be given of a form in which the image is projected on a predetermined image plane on the enlargement side with the reduction side as the object plane, but the reduction projection may be performed on the opposite optical path.

図9において第1面R1は屈折面、第2面R2は第1面R1に対してチルトされた反射面、第3面R3、第4面R4は各々の前面に対してシフト、チルトされた反射面、第5面R5は第4面R4に対してシフト、チルトされた屈折面である。第1面R1から第5面R5までの各々の面はガラス、プラスチック等の媒質で構成される一つの光学素子上に構成されており、図9中では第1の光学素子Bとしている。   In FIG. 9, the first surface R1 is a refraction surface, the second surface R2 is a reflection surface tilted with respect to the first surface R1, and the third surface R3 and the fourth surface R4 are shifted and tilted with respect to each front surface. The reflecting surface and the fifth surface R5 are refracting surfaces shifted and tilted with respect to the fourth surface R4. Each surface from the first surface R1 to the fifth surface R5 is formed on one optical element made of a medium such as glass or plastic, and is referred to as a first optical element B in FIG.

従って、図9の構成では不図示の物体面から第1面R1までの媒質は空気、第1面R1から第5面R5まではある共通の媒質、第5面R5から不図示の第6面R6までの媒質は空気で構成している。   Therefore, in the configuration of FIG. 9, the medium from the object surface (not shown) to the first surface R1 is air, the common medium is from the first surface R1 to the fifth surface R5, and the sixth surface (not shown) from the fifth surface R5. The medium up to R6 is composed of air.

本実施例の光学系はOff−Axial光学系であるため光学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこで、先ず第1面の中心を原点とする絶対座標系を設定する。   Since the optical system of the present embodiment is an Off-Axial optical system, each surface constituting the optical system does not have a common optical axis. Therefore, first, an absolute coordinate system having the center of the first surface as the origin is set.

そして、その原点と最終結像面の中心とを通る光線(基準軸光線)の経路を光学系の基準軸と定義している。さらに、本実施例中の基準軸は方向(向き)を持っている。その方向は基準軸光線が進行する方向である。   The path of a light ray (reference axis light ray) passing through the origin and the center of the final imaging plane is defined as a reference axis of the optical system. Further, the reference axis in the present embodiment has a direction (direction). The direction is the direction in which the reference axis ray travels.

本実施例においては、光学系の基準となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準となる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若しくは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の良い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第1面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を光学系の基準となる基準軸に設定する。   In the present embodiment, the reference axis serving as the reference of the optical system is set as described above. However, how to determine the reference axis of the optical system depends on the optical design, the arrangement of aberrations, or each surface constituting the optical system. Any axis that is convenient for expressing the shape may be used. However, in general, the path of a light ray passing through the center of the image plane and either the stop, the entrance pupil or the exit pupil, or the center of the first surface or the center of the last surface of the optical system is referred to as a reference axis serving as a reference of the optical system. Set to.

つまり、本実施例においては、基準軸は第1面の中心点を通り、最終結像面の中心へ至る光線(基準軸光線)が各屈折面及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定している。各面の順番は基準軸光線が屈折・反射を受ける順番に設定している。   That is, in this embodiment, the reference axis passes through the center point of the first surface, and the path along which the light (reference axis light) reaching the center of the final imaging plane is refracted / reflected by each refraction surface and reflection surface is referred to as the reference axis. Is set to The order of each surface is set in the order in which the reference axis rays are refracted and reflected.

従って基準軸は設定された各面の順番に沿って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化させつつ、最終的に像面の中心に到達する。又、縮小側、パネル面側、物体面側、及び拡大側、所定像面側、スクリーン側とは、基準軸の方向に沿って対象物がどちら側に存在するかを意味している。   Therefore, the reference axis finally reaches the center of the image plane while changing its direction along the set order of each surface according to the law of refraction or reflection. The terms “reduced side”, “panel surface side”, “object plane side”, and “enlarged side”, “predetermined image plane side”, and “screen side” mean on which side the object is located along the direction of the reference axis.

本発明の各実施例における光学系の絶対座標系の各軸を以下のように定める。Z軸:原点と物体面中心を通る直線。物体面から第1面R1に向かう方向を正とする
Y軸:原点を通り右手座標系の定義に従って、紙面内でZ軸に対して反時計回りに90゜をなす直線
X軸:原点を通りZ、Y各軸に垂直な直線
又、光学系を構成する第i面の面形状及びチルト角を表すには、絶対座標系にてその面の形状及びチルト角を表記するより、基準軸と第i面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定して、ローカル座標系でその面の面形状を表し、基準軸とローカル座標系の成す角でチルト角を表した方が形状を認識する上で理解し易い為、第i面の面形状を以下のローカル座標系で表す。そのためにまず基準軸上の任意の点に対して以下の基準軸上座標系を設定する。
zb軸:基準軸上の任意の点を通り、基準軸の方向を正とする。基準軸の偏向点においては入射方向を正とする
yb軸:基準軸上の任意の点を通り、右手座標系の定義に従って、紙面内でzb軸に対して反時計回りに90゜をなす直線であり、絶対座標系の原点で絶対座標系のY軸と一致し、以降、zb軸に対する回転はないものとする
xb軸:基準軸上の任意の点を通り、zb、yb各軸に垂直な直線
次にローカル座標系を設定する。
z軸:ローカル座標の原点を通る面法線
y軸:ローカル座標の原点を通り、右手座標系の定義に従って、紙面内でz方向に対し反時計方向に90゜をなす直線
x軸:ローカル座標の原点を通り、ybzb面に対し垂直な直線
従って、第i面のybzb面内でのチルト角はローカル座標系のz軸が基準軸上座標系のzb軸に対して鋭角に反時計回り方向を正とした角度θxb,i(度)、第i面のxbzb面内でのチルト角は基準軸上座標系のzb軸に対して反時計回り方向を正とした角度θyb,i(度)、第i面のxbyb面内でのチルト角は絶対座標系のyb軸に対して反時計回り方向を正とした角度θzb,i(度)で表す。ただし、通常、θzb,iは面の回転に相当するもので本発明の実施例においては存在しない。図10はこれらの絶対座標系、基準軸上座標系、ローカル座標系の相互関係を表している。
Each axis of the absolute coordinate system of the optical system in each embodiment of the present invention is determined as follows. Z axis: A straight line passing through the origin and the center of the object plane. Y-axis whose direction from the object plane toward the first surface R1 is positive Y-axis: a straight line passing through the origin and forming 90 ° counterclockwise with respect to the Z-axis in the plane of the paper according to the definition of the right-handed coordinate system X-axis: passing through the origin Straight lines perpendicular to each of the Z and Y axes. Also, to express the surface shape and tilt angle of the i-th surface that constitutes the optical system, the reference axis and the tilt axis are expressed rather than expressing the surface shape and tilt angle in an absolute coordinate system. A local coordinate system having the origin at the point where the i-th surface intersects is set, the surface shape of the surface is represented by the local coordinate system, and the tilt angle is represented by the angle formed by the reference axis and the local coordinate system. For easy understanding upon recognition, the surface shape of the i-th surface is expressed by the following local coordinate system. For that purpose, first, the following coordinate system on the reference axis is set for an arbitrary point on the reference axis.
zb axis: The direction of the reference axis passes through an arbitrary point on the reference axis and is positive. At the deflection point of the reference axis, the yb axis whose incident direction is positive: a straight line passing through any point on the reference axis and forming 90 ° counterclockwise with respect to the zb axis in the plane of the drawing according to the definition of the right-handed coordinate system Xb axis: coincides with the Y axis of the absolute coordinate system at the origin of the absolute coordinate system, and does not rotate thereafter with respect to the zb axis. Xb axis: passes through an arbitrary point on the reference axis and is perpendicular to the zb and yb axes. Next, set the local coordinate system.
z-axis: surface normal passing through the origin of local coordinates y-axis: straight line passing through the origin of local coordinates and making 90 ° counterclockwise to the z-direction in the paper according to the definition of the right-handed coordinate system x-axis: local coordinates Therefore, the tilt angle of the i-th surface in the ybzb plane is such that the z-axis of the local coordinate system is acutely counterclockwise with respect to the zb-axis of the coordinate system on the reference axis. Θxb, i (degrees), and the tilt angle of the i-th surface in the xbzb plane is the angle θyb, i (degrees) with the counterclockwise direction positive with respect to the zb axis of the coordinate system on the reference axis. The tilt angle of the i-th plane in the xbyb plane is represented by an angle θzb, i (degree) with the counterclockwise direction being positive with respect to the yb axis of the absolute coordinate system. However, θzb, i usually corresponds to the rotation of the surface and does not exist in the embodiment of the present invention. FIG. 10 shows the relationship among the absolute coordinate system, the coordinate system on the reference axis, and the local coordinate system.

又、Diは第i面と第(i+1)面とのローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量、Ndi、νdiは第i面と第(i+1)面間の媒質の屈折率とアッベ数である。   Di is a scalar representing the distance between the origins of the local coordinates between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and Ndi and νdi are the refractive index and Abbe number of the medium between the i-th and the (i + 1) -th surface. is there.

ここで、球面は以下の式で表される形状である:   Here, the spherical surface has a shape represented by the following equation:

Figure 2004295107
Figure 2004295107

又、本実施例の光学系は少なくとも回転非対称な非球面を一面以上有し、その形状は以下の式により表す:
z=C02y+C20x+C03y+C21xy+C04y+C22x+C40x+C05y+C23x2y+C41xy+C06y+C24x+C42x+C60x
上記曲面式はxに関して偶数次の項のみであるため、上記曲面式により規定される曲面はyz面を対称面とする面対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場合はxz面に対しても対称な形状を表す。
Further, the optical system of this embodiment has at least one or more rotationally asymmetric aspheric surfaces, and the shape is represented by the following equation:
z = C02y 2 + C20x 2 + C03y 3 + C21x 2 y + C04y 4 + C22x 2 y 2 + C40x 4 + C05y 5 + C23x2y 3 + C41x 4 y + C06y 6 + C24x 2 y 4 + C42x 4 y 2 + C60x 6
Since the above-mentioned curved surface expression has only even-order terms with respect to x, the curved surface defined by the above-mentioned curved surface expression has a plane-symmetric shape with the yz plane as a symmetric surface. Further, when the following condition is satisfied, the shape is symmetric with respect to the xz plane.

C03=C21=C05=C23=C41=t=0
さらに
C02=C20 C04=C40=C22/2 C06=C60=C24/3=C42/3
が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件を満たさない場合は非回転対称な形状である。
C03 = C21 = C05 = C23 = C41 = t = 0
Further, C02 = C20 C04 = C40 = C22 / 2 C06 = C60 = C24 / 3 = C42 / 3
Is satisfied, a rotationally symmetric shape is represented. If the above conditions are not satisfied, the shape is non-rotationally symmetric.

次に、本実施例の変倍光学系の構成を図1、図2、図3を用いて説明する。但し、その数値的な詳細については後に示す。図1は光学系の全体の構成図、図2は図1から拡大側の光学ブロック(第1光学成分)を除き、縮小側の光学ブロック(第2光学成分)のみによる光路を示した図、図3は図2で示した縮小側の光学ブロックの結像光路に拡大側の光学ブロックを重ねた図である。なお、図1,2において、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離、(c)は望遠端での状態を示している。   Next, the configuration of a variable power optical system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. However, the numerical details will be described later. FIG. 1 is a diagram illustrating the entire configuration of an optical system, FIG. 2 is a diagram illustrating an optical path of only a reduction-side optical block (second optical component) excluding an enlargement-side optical block (first optical component) from FIG. FIG. 3 is a diagram in which the optical block on the enlargement side is superimposed on the image forming optical path of the optical block on the reduction side shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, (a) shows the state at the wide-angle end, (b) shows the state at the intermediate focal length, and (c) shows the state at the telephoto end.

図1〜図3において、Lは照明系で、透過型液晶、反射型ドットマトリックス液晶、デジタルマイクロミラーデバイス等を用いた画像表示パネル(ライトバルブ)LVを照明する。照明系Lはランプ、コンデンサーレンズ、波長を選択するフィルター等から成り立っており、図1(b),(c)及び図2(b),(c)では省略している。Dは3板式の画像表示パネルに対応して光合成を行うダイクロイック光学素子である。このように本実施例の光学系は3板式用の光学系であるが、図1では省略して1つの画像表示パネルのみの光路図を示している。なお、以下の説明では、前述したように、画像表示パネルLV側(縮小側)から画像表示パネルLVの像が投影される不図示のスクリーン側(拡大側)に光が進行することを前提として説明を行っている。   1 to 3, L denotes an illumination system which illuminates an image display panel (light valve) LV using a transmission liquid crystal, a reflection dot matrix liquid crystal, a digital micromirror device, or the like. The illumination system L includes a lamp, a condenser lens, a filter for selecting a wavelength, and the like, and is omitted in FIGS. 1B and 1C and FIGS. 2B and 2C. D is a dichroic optical element that performs photosynthesis corresponding to a three-plate image display panel. As described above, the optical system of the present embodiment is an optical system for a three-plate system, but FIG. 1 does not show the optical path diagram of only one image display panel. In the following description, as described above, it is assumed that light travels from the image display panel LV side (reduction side) to a screen side (magnification side) (not shown) on which an image of the image display panel LV is projected. Explanation is given.

Cは第2光学成分に相当する縮小側の光学ブロックであり、変倍機能を有する回転対称共軸レンズにより構成される。光学ブロックCは、それを構成するレンズユニットを光軸に沿って移動させることにより広角端(短焦点距離端)から望遠端(長焦点距離端)への変倍を行う。Rは第1光学成分に相当する拡大側の光学ブロックである。光学ブロックRを構成するR1〜R3はOff−Axial反射面であり、互いに偏心して配置されている。光学ブロックRを構成する反射面R1〜R3は変倍に際し不動である。光学ブロックCの射出瞳と光学ブロックRの入射瞳とは一致しており、図中EXPは変倍光学系の瞳であり、光学ブロックCの射出瞳で且つ光学ブロックRの入射瞳に該当し、開口絞りが配置されている。すなわち、変倍光学系の瞳EXPは、光学ブロックRより縮小側で、縮小側の共役点に対応する画像表示パネルLVよりも拡大側に位置している。「光学ブロックRより縮小側」とは、「光学ブロックRの最も縮小側の光学面よりも縮小側」という意味である。   C is an optical block on the reduction side corresponding to the second optical component, and is constituted by a rotationally symmetric coaxial lens having a zooming function. The optical block C performs zooming from the wide-angle end (short focal length end) to the telephoto end (long focal length end) by moving a lens unit constituting the optical block C along the optical axis. R is an enlargement side optical block corresponding to the first optical component. R1 to R3 constituting the optical block R are Off-Axial reflecting surfaces, which are arranged eccentrically to each other. The reflecting surfaces R1 to R3 constituting the optical block R are stationary during zooming. The exit pupil of the optical block C coincides with the entrance pupil of the optical block R. In the figure, EXP is the pupil of the variable power optical system, which corresponds to the exit pupil of the optical block C and the entrance pupil of the optical block R. , An aperture stop is arranged. That is, the pupil EXP of the variable power optical system is located on the reduction side of the optical block R and on the enlargement side of the image display panel LV corresponding to the conjugate point on the reduction side. “Reduction side of the optical block R” means “reduction side of the optical surface of the optical block R closest to the reduction side”.

従来例の欄で説明した特開平9−222561号公報では、共軸光学系(本実施例の光学ブロックCに相当)と反射光学系(本実施例の光学ブロックRに相当)との間に像を形成していたが、本実施例では、縮小側の光学ブロックCによる画像表示パネルLVの像は、実像として光学ブロックCの拡大側であって、光学ブロックRの最も縮小側の光学面(反射面R1)より拡大側の光学ブロックRの光路中に形成されている。すなわち、光学ブロックRより縮小側で、画像表示パネルLVより拡大側に瞳を位置させることにより、この中間像及び像に至る光路は、拡大側の光学ブロックRの光路に一部重複し吸収されるため、光学ブロックの間に像を形成しリレーしていた従来例に比して、全光学系をコンパクトに構成することができる。また、中間像より縮小側の光学ブロックRの反射面は、光学ブロックCによる結像作用を分担することになるので、倍率色収差等の諸収差を抑制することにもなる。光線のケラレがなく配置できるので像面の周辺部に渡って明るさを損なわない。   In Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-222561 described in the section of the conventional example, a coaxial optical system (corresponding to the optical block C of the present embodiment) and a reflecting optical system (corresponding to the optical block R of the present embodiment) are provided. Although an image was formed, in this embodiment, the image of the image display panel LV by the optical block C on the reduction side is a real image on the enlargement side of the optical block C and the optical surface of the optical block R on the most reduction side. It is formed in the optical path of the optical block R on the enlargement side of the (reflection surface R1). That is, by positioning the pupil on the reduction side of the optical block R and on the enlargement side of the image display panel LV, the optical path to the intermediate image and the image partially overlaps with the optical path of the optical block R on the enlargement side and is absorbed. Therefore, the entire optical system can be made compact as compared with the conventional example in which an image is formed between optical blocks and relay is performed. Further, since the reflection surface of the optical block R on the reduction side from the intermediate image shares the image forming action of the optical block C, it also suppresses various aberrations such as chromatic aberration of magnification. Since the light can be arranged without vignetting, the brightness is not impaired over the periphery of the image plane.

次に図2を用いて縮小側の光学ブロックCの詳細な構成について説明する。図2において、L1〜L5は光学ブロックCを構成するレンズユニットであり、縮小側から順に、正のパワー(焦点距離の逆数)を有するレンズより成る固定のレンズユニットL1、負のパワーを有する貼り合せレンズより成る移動可能なレンズユニットL2、負のパワーを有する貼り合せレンズより成る移動可能なレンズユニットL3、正のパワーを有する回転対称非球面レンズより成る移動可能なレンズユニットL4、負のパワーを有する貼り合せレンズより成る移動可能なレンズユニットL5で構成され、全体として正のパワーを有している。但し、レンズユニットL1〜L5のパワーの正負に関してはこれに限るものではない。   Next, a detailed configuration of the optical block C on the reduction side will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numerals L1 to L5 denote lens units constituting the optical block C. In the order from the reduction side, a fixed lens unit L1 composed of a lens having a positive power (a reciprocal of the focal length) and a bonding unit having a negative power Movable lens unit L2 consisting of a cemented lens, movable lens unit L3 consisting of a cemented lens with negative power, movable lens unit L4 consisting of a rotationally symmetric aspheric lens with positive power, negative power , And has a positive power as a whole. However, the sign of the power of the lens units L1 to L5 is not limited to this.

図2に示すように、縮小側の光学ブロックCのみでは、画像表示パネルの像を球面SP状に形成する。そして、レンズユニットL2〜L5を移動させることにより、この球面像の拡大や縮小を行っている。この球面像は、拡大側の光学ブロックRにより所定像面(スクリーン)上に平面で結像するよう変換が行われるが、光学ブロックCが平面像を形成し、拡大側の光学ブロックRにより平面から平面へと再結像しても構わない。   As shown in FIG. 2, only the optical block C on the reduction side forms an image of the image display panel in a spherical SP shape. The spherical image is enlarged or reduced by moving the lens units L2 to L5. This spherical image is transformed by the optical block R on the enlargement side so as to form a plane image on a predetermined image plane (screen). The optical block C forms a plane image, and the optical block R on the enlargement side produces a planar image. The image may be re-imaged from to a plane.

図3は、図2で示した光学ブロックCの結像光束を図示したまま、光学ブロックRの光路を重ねた図である。光学ブロックCの射出瞳と光学ブロックRの入射瞳が一致するように、2つの光学ブロックの光路は合成される。実際には、図1で示したように、光学ブロックCによる結像光束は光学ブロックRに導光され、各反射面で折り返されている。図3に示すように、光学ブロックCの結像面を拡大側の光学ブロックRの内部に取り込む構成であるので、光学ブロックCの焦点距離を長くし、且つ絶対値の大きい倍率を持たせたとしても、光学系としてはコンパクトに構成することができる。   FIG. 3 is a diagram in which the optical paths of the optical block R are overlapped while the image forming light flux of the optical block C shown in FIG. 2 is illustrated. The optical paths of the two optical blocks are combined such that the exit pupil of the optical block C matches the entrance pupil of the optical block R. Actually, as shown in FIG. 1, the image forming light flux from the optical block C is guided to the optical block R, and is reflected at each reflecting surface. As shown in FIG. 3, since the image forming plane of the optical block C is taken into the optical block R on the enlargement side, the focal length of the optical block C is increased and a magnification having a large absolute value is provided. However, the optical system can be made compact.

また、拡大側の光学ブロックRを構成する反射面R1〜R3は本実施例では空気中に配置されているので色収差は発生しない。拡大側の光学ブロックRをガラス又はプラスチック等の光学材料で満たしたとしても、特開平09−222563号公報及び特開平10−221604号公報に記載されているように色収差を抑制することが可能である。   Further, since the reflecting surfaces R1 to R3 constituting the optical block R on the enlargement side are arranged in the air in this embodiment, chromatic aberration does not occur. Even if the enlargement side optical block R is filled with an optical material such as glass or plastic, chromatic aberration can be suppressed as described in JP-A-09-222563 and JP-A-10-221604. is there.

図4は本実施例の変倍光学系の各変倍位置における投影の様子を示しており、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離、(c)は望遠端での状態である。   FIGS. 4A and 4B show the state of projection at each zooming position of the zooming optical system of this embodiment. FIG. 4A shows the state at the wide angle end, FIG. 4B shows the intermediate focal length, and FIG. 4C shows the state at the telephoto end. is there.

図4中、Pは本実施例の変倍光学系、Eはスクリーン(所定像面)、Sは像面(画面)を示している。画像表示パネルLVの大きさは縦横比3:4の0.7インチ(10.668×14.224mm)であり、変倍光学系Pから像面Sまでの基準軸に沿った投射距離(Pの射出瞳中心からSの中心までの距離)はおよそ1700mmでワイド端70インチ(1422.4×1066.8 mm)からテレ端35インチ(711.2×533.4mm)の2倍ズーム光学系となっている。本実施例の変倍光学系は、画像表示パネル側でテレセントリックになっている。   In FIG. 4, P denotes a variable power optical system of the present embodiment, E denotes a screen (predetermined image plane), and S denotes an image plane (screen). The size of the image display panel LV is 0.7 inches (10.668 × 14.224 mm) with an aspect ratio of 3: 4, and the projection distance (P) from the variable power optical system P to the image plane S along the reference axis is P. The distance from the center of the exit pupil to the center of S is approximately 1700 mm, and is a 2 × zoom optical system from the wide-angle end of 70 inches (1422.4 × 1066.8 mm) to the telephoto end of 35 inches (711.2 × 533.4 mm). It has become. The variable power optical system of this embodiment is telecentric on the image display panel side.

このとき、縮小側の光学ブロックC’の焦点距離は広角端から46.87mm〜92.85mmであり、倍率の値は、−4.08、−3.07、−2.05(広角端、中間、望遠端)である。すなわち、縮小側から拡大側へ光線をトレースしたときの光学ブロックCの倍率をb1とするとき、
b1<−1
なる条件を満足している。このように縮小側の光学ブロックCに−1より小さい倍率(絶対値としては大きい倍率)を分担させることで、拡大側の光学ブロックRでの収差の拡大を抑制することができる。光学ブロックCの倍率が−1よりも大きく0よりも小さい場合、光学ブロックCで発生した諸収差を非常に大きな倍率で拡大側の光学ブロックが拡大することになり、収差の発生を抑制する上で好ましくない。なお、本実施例中、説明なく倍率が高い(大きい)又は低い(小さい)という表現を用いている場合は、絶対値が大きい又は小さいことを意味する。
At this time, the focal length of the optical block C ′ on the reduction side is 46.87 mm to 92.85 mm from the wide-angle end, and the magnification values are −4.08, −3.07, −2.05 (at the wide-angle end, Middle, telephoto end). That is, when the magnification of the optical block C when tracing the light beam from the reduction side to the enlargement side is b1,
b1 <-1
Satisfies the following conditions. In this way, by making the optical block C on the reduction side share a magnification smaller than −1 (larger in absolute value), it is possible to suppress the expansion of aberration in the optical block R on the enlargement side. When the magnification of the optical block C is larger than -1 and smaller than 0, the optical block on the enlargement side enlarges various aberrations generated in the optical block C with a very large magnification, and the occurrence of aberration is suppressed. Is not preferred. In the present embodiment, when the expression that the magnification is high (large) or low (small) is used without explanation, it means that the absolute value is large or small.

以下、本実施例の変倍光学系の構成データを示す。   Hereinafter, configuration data of the variable power optical system of the present embodiment will be shown.

Figure 2004295107
Figure 2004295107

Figure 2004295107
Figure 2004295107

Figure 2004295107
Figure 2004295107

Figure 2004295107
Figure 2004295107

Figure 2004295107
Figure 2004295107

本実施例の変倍光学系におけるワイド端、ミドル、テレ端でのディストーションの様子を図5(a),(b),(c)にそれぞれ示す。また、図11の(1)〜(5)の評価位置におけるワイド端、ミドル、テレ端での横収差図を図6、図7、図8にそれぞれ示す。図5を見れば分かるとおり、大きなディストーションはなく、非対称なディストーションも少ない。図6、図7、図8の横収差図の軸の定義は、横軸を瞳面上でのx或いはy軸とし、縦軸はスクリーン上での収差量を意味している。それぞれ良好に結像していることが分かる。   FIGS. 5A, 5B, and 5C show distortion at the wide-angle end, the middle end, and the telephoto end in the variable power optical system of the present embodiment. FIGS. 6, 7, and 8 show lateral aberration diagrams at the wide-angle end, the middle position, and the telephoto end at the evaluation positions (1) to (5) in FIG. As can be seen from FIG. 5, there is no large distortion and there is little asymmetric distortion. The axes of the lateral aberration diagrams in FIGS. 6, 7, and 8 are defined such that the horizontal axis is the x or y axis on the pupil plane, and the vertical axis is the amount of aberration on the screen. It can be seen that the images are formed well.

このように本実施例で開示した変倍光学系では、変倍機能を縮小側の屈折系(光学ブロックC)で行うことにより、レンズの移動という簡単な手法で変倍が可能であり、さらに拡大側の反射系(光学ブロックR)で倍率を稼ぐことができるので、縮小側の光学ブロックとしては、比較的容易に高変倍比を実現しながらコンパクトで高性能な変倍光学ブロックを達成できる。さらに、拡大側の光学ブロックとして反射系を用いることで、全体として高倍率な光学系であっても従来の屈折系で発生しやすい倍率色収差を抑制することができる。   As described above, in the variable power optical system disclosed in this embodiment, by performing the variable power function by the refraction system (optical block C) on the reduction side, variable power can be achieved by a simple method of moving the lens. Since magnification can be gained by the magnifying-side reflecting system (optical block R), a compact and high-performance zooming optical block can be achieved relatively easily as the reducing-side optical block while achieving a high zooming ratio. it can. Further, by using a reflection system as the optical block on the enlargement side, it is possible to suppress chromatic aberration of magnification that is likely to occur in a conventional refraction system even in an optical system having a high magnification as a whole.

また、縮小側の光学ブロックの倍率を変倍中常に−1より小さくすることで、拡大側の光学ブロックの倍率が高くなるのを防ぎ、収差の拡大を抑制できる。   Further, by always making the magnification of the optical block on the reduction side smaller than −1 during zooming, it is possible to prevent the magnification of the optical block on the enlargement side from becoming high and to suppress the enlargement of aberration.

また、拡大側の光学ブロックをOff−Axial反射光学系とすれば、系の非対称性を発生させて所定像面に斜めに投射して結像することができるので、光学的に保証された画角の一部を用いて投影する従来の方式よりも小体積の光学系が達成できる。又、フロントプロジェクションにおいては、観察者の視界の確保や投射装置の設置位置の自由度向上に有効であり、リアプロジェクションにおいては、光学系のレイアウトの自由度が増えるので小型化に有効である。   Further, if the optical block on the enlargement side is an Off-Axial reflection optical system, an asymmetry of the system can be generated and the image can be projected obliquely on a predetermined image plane to form an image. An optical system having a smaller volume than the conventional method of projecting using a part of the corner can be achieved. Also, front projection is effective in securing the field of view of the observer and improving the degree of freedom of the installation position of the projection device. In rear projection, the degree of freedom in the layout of the optical system is increased, which is effective in miniaturization.

本実施例の変倍光学系の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a variable power optical system according to the present embodiment. 図1に示した変倍光学系の縮小側の光学ブロックの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an optical block on a reduction side of the variable power optical system shown in FIG. 1. 図2で示した縮小側の光学ブロックの結像光路に拡大側の光学ブロックを重ねた図である。FIG. 3 is a diagram in which an optical block on the enlargement side is superimposed on an image forming optical path of the optical block on the reduction side shown in FIG. 本実施例の変倍光学系の各変倍位置における投影の様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state of projection at each variable power position of the variable power optical system of the present embodiment. 本実施例の変倍光学系のディストーションを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating distortion of the variable power optical system of the present example. 本実施例の変倍光学系のワイド端での横収差を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating lateral aberration at the wide end of the variable power optical system according to the present embodiment. 本実施例の変倍光学系のミドル位置での横収差を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating lateral aberrations at a middle position of the variable power optical system of the present example. 本実施例の変倍光学系のテレ端での横収差を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing lateral aberrations at the telephoto end of the variable power optical system of the present example. 座標系の説明図である。It is an explanatory view of a coordinate system. 絶対座標系、基準軸上座標系、ローカル座標系の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an absolute coordinate system, a coordinate system on a reference axis, and a local coordinate system. 横収差の評価位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the evaluation position of a lateral aberration.

符号の説明Explanation of reference numerals

P 変倍光学系
B 光学素子
L 照明系
LV ライトバルブ(画像表示パネル)
C 共軸回転対称光学ブロック
D ダイクロイック光学素子
R 曲率をもつ反射面を構成要素とする光学ブロック
Ri i番目のOff−Axial反射自由曲面
E 投射有効領域(拡張スクリーン)
S 画像表示面
Si 画像表示位置
EXP 縮小側の光学ブロックの射出瞳
b1 縮小側の光学ブロックの倍率(i=1、2、‥‥)
P Variable power optical system B Optical element L Illumination system LV Light valve (image display panel)
C Coaxial rotationally symmetric optical block D Dichroic optical element R Optical block having a reflective surface with curvature as a component Ri i-th Off-axial reflective free-form surface E Projection effective area (extended screen)
S Image display surface Si Image display position EXP Exit pupil of optical block on reduction side b1 Magnification of optical block on reduction side (i = 1, 2, ‥‥)

Claims (6)

縮小側の物体を拡大側の像面に拡大投影する、又は拡大側の物体を縮小側の像面に縮小投影する変倍光学系において、反射曲面を備える第1光学成分と、移動可能な複数のレンズユニットを備え、該複数のレンズユニットの移動により変倍を行う、該第1光学成分よりも縮小側に配置された第2光学成分とを有し、縮小側から拡大側へ光線をトレースするとき、前記第2光学成分は、前記第1光学成分の最も縮小側の光学面よりも拡大側に縮小側共役点の像を形成することを特徴とする変倍光学系。   A first optical component having a reflection curved surface; a movable plurality of movable optical systems; a first optical component having a reflective curved surface; And a second optical component disposed on a reduction side with respect to the first optical component, wherein the second optical component is disposed on the reduction side with respect to the first optical component. The variable power optical system, wherein the second optical component forms an image of a conjugate point on the reduction side on the enlargement side of the optical surface on the reduction side of the first optical component. 縮小側から拡大側へ光線をトレースするとき、前記第2光学成分は、前記第1光学成分の中に縮小側共役点の像を形成することを特徴とする請求項1記載の変倍光学系。   2. The variable power optical system according to claim 1, wherein when tracing a ray from a reduction side to an enlargement side, the second optical component forms an image of a reduction side conjugate point in the first optical component. . 前記変倍光学系の瞳は、前記第1光学成分より縮小側であって、縮小側共役点より拡大側に位置することを特徴とする請求項1又は2記載の変倍光学系。   3. The variable power optical system according to claim 1, wherein a pupil of the variable power optical system is located on a reduction side of the first optical component and on an enlargement side of a reduction side conjugate point. 4. 前記変倍光学系の瞳は、前記第1光学成分と前記第2光学成分の間に位置することを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の変倍光学系。   The variable power optical system according to claim 1, wherein a pupil of the variable power optical system is located between the first optical component and the second optical component. 縮小側から拡大側へ光線をトレースするとき、前記第2光学成分の倍率b1は、
b1<−1
なる条件を任意の変倍位置で満足することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項の変倍光学系。
When tracing a light beam from the reduction side to the enlargement side, the magnification b1 of the second optical component is:
b1 <-1
5. The variable power optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied at an arbitrary variable power position.
画像表示ユニットと、該画像表示ユニットの像を投影する請求項1〜5いずれかに記載の変倍光学系とを有することを特徴とするプロジェクタ。
A projector comprising: an image display unit; and the variable power optical system according to claim 1 for projecting an image of the image display unit.
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