JP2022080873A - 結像システム及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】台形ひずみ現象を改善することができる、結像システム及び投影装置の提供。【解決手段】縮小側及び拡大側を有する。ライトバルブは投影レンズアセンブリの縮小側に配置される。投影面は投影レンズアセンブリの拡大側に配置される。投影面とライトバルブの受光面との間に夾角を有する。投影レンズアセンブリはレンズ群及び凸面反射鏡を含む。レンズ群は拡大側と縮小側との間の光経路上に配置される。レンズ群は、拡大側から縮小側へ順に配列された第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズを含む。前記第１のから第７のレンズの屈折度がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正である。第３のレンズ及び第４のレンズのうちの少なくとも一つが自由曲面レンズである。凸面反射鏡はレンズ群と拡大側との間の光経路上に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は光学システム及び光学装置に関し、特に結像システム及び投影装置に関する。

プロジェクターは既に家電製品、オフィス設備、ゲーム機器等に幅広く応用されている。プロジェクターの需要は軽量小型へ進んでいる。例を挙げると、従来型光源を用いたプロジェクターに比べると、発光ダイオードを用いたポケット型プロジェクターは体積が小さく、重量が軽いため、空間の要求を下げることが可能で、携帯も便利である。

実際の応用において、プロジェクターの使用空間を縮小するには、プロジェクターの構造を変えて、従来の垂直式投影を斜め投影に変更することが必要であり、反射鏡により投影画面を屈折させ、屈折後の投影画面を必要に応じて投影面（例えば、テーブル面、地面、壁面、スクリーン等）に投射する。斜め投影構造において、プロジェクターの出射光の基準光線を投影面に対し垂直にすることができず、即ち、斜め入射（ｏｂｌｉｑｕｅ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）であるため、投影画面に台形歪み（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）が生じる原因になる。従来、台形歪みを改善するために、ソフトウェアを利用して投影画面の歪み領域をカットし、歪みのない状態を実現できるが、このソフトウェア補正方法により解像度の低下、輝度損失が発生する。また、台形歪みを改善する別の方法として、ハードウェア補正、即ち、投影レンズアセンブリを移動させる方法があるが、この方法ではプロジェクターの体積が大きくなる。

「背景技術」部分は本発明内容に対する理解を促すためにあり、「背景技術」部分で開示された内容には当業者に知られている既知技術以外の構成が含まれている可能性がある。「背景技術」部分で開示された内容は、当該内容または本発明の一つ若しくは複数の実施例が解決しようとする課題が本発明の出願前に既に当業者に把握または認識されていたことを意味するものではない。

本発明は、台形ひずみ現象を改善できる結像システムを提供する。

本発明は、台形ひずみ現象を改善できる投影装置提供する。

本発明のその他の目的と利点について、本発明が開示する技術特徴からより一層理解を深めることができる。

前記一つ、一部若しくはすべての目的、またはその他の目的を実現するために、本発明の一実施例は結像システムを提供する。本発明の結像システムはライトバルブ、投影面及び投影レンズアセンブリを含む。ライトバルブは画像光束を提供する。投影面とライトバルブの受光面との間に夾角を有する。投影レンズアセンブリは画像光束の伝達経路上に配置され、かつ縮小側と拡大側を有する。ライトバルブは投影レンズアセンブリの縮小側に配置される。投影面は投影レンズアセンブリの拡大側に配置される。投影レンズアセンブリはレンズ群及び凸面反射鏡を含む。レンズ群は拡大側と縮小側の間の光経路上に配置され、かつ、拡大側から縮小側へ順に配列された第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズを含む。第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズの屈折度（ｄｉｏｐｔｅｒ）がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正である。第３のレンズ及び第４のレンズのうちの少なくとも一つが自由曲面レンズである。凸面反射鏡はレンズ群と拡大側との間の光経路上に配置される。第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズはそれぞれ、凸面反射鏡に向けられた第１の表面及びライトバルブに向けられた第２の表面を有する。

前記一つ、一部若しくはすべての目的、またはその他の目的を実現するために、本発明の別の実施例は投影装置を提供する。本発明の投影装置は前記結像システム及び照明システムを含む。照明システムは照明光束を提供する。結像システムは照明光束の伝達経路上に配置される。結像システムのライトバルブの受光面は照明光束を受け、かつ、結像システムのライトバルブは照明光束を前記画像光束に変換する。

以上の通り、本発明の一実施例の投影装置及びその結像システムにおいて、投影レンズアセンブリの第３のレンズ及び第４のレンズのうちの少なくとも一つが自由曲面レンズである。これにより、投影レンズアセンブリ自身が台形ひずみ現象を改善することができ、ソフトウェアを用いて台形ひずみを補正する必要がなく、投影画面の輝度及び解像度を損なうことがない。

本発明の前記特徴と利点をより明確、分かりやすく示すために、以下は実施例を挙げて、かつ図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明の一実施例の投影装置の側面概略図。 図１の投影装置の結像システムを拡大した側面概略図。 図２の第１のレンズを拡大した側面概略図。 図２の第２のレンズを拡大した側面概略図。 図２の第４のレンズを拡大した側面概略図。 本発明の一実施例の画像光束が投影面上に形成した画像を概略的に示す図。 図２の投影レンズアセンブリの変調伝達関数図。 図２の投影レンズアセンブリの横色収差図。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロット。 図１の投影装置の投影面上の画像を概略的に示す図。 比較例の投影装置の投影面上の画像を概略的に示す図。

本発明の前記及びその他の技術内容、特徴と効果を明確に示すべく、以下は図面を参照しながら好ましい実施例を詳しく説明する。以下の実施例で言及びされる方向用語、例えば、上、下、左、右、前または後ろ等は図面を参照する方向のみである。従って、これらの方向用語は説明目的に用いられるものであり、本発明を制限するものではない。

以下は本発明の代表的な実施例を詳細に参照し、代表的な実施例の実例を図面で説明する。図面と説明における同じまたは類似部分はなるべく同じ素子符号で示す。

図１は本発明の一実施例の投影装置の側面概略図である。図２は図１の投影装置の結像システムを拡大した側面概略図である。投影レンズアセンブリＰＬを明確に示すために、図２では図１の結像システムＩＭＳの投影面ＰＳを省略している。

図１及び図２を参照すると、図中の方向ｚは例えば投影面ＰＳに垂直な一方向であり、方向ｙは例えば投影面ＰＳに平行な一方向であり、また、方向ｘは例えば投影面ＰＳに平行であるとともに、方向ｙに垂直な一方向である。

図１を参照すると、投影装置１００は照明システムＩＬＳ及び結像システムＩＭＳを含む。照明システムＩＬＳは照明光束ＩＬＢを提供する。結像システムＩＭＳは照明光束ＩＬＢの伝達経路上に配置される。結像システムＩＭＳはライトバルブＬＶ、投影レンズアセンブリＰＬ及び投影面ＰＳを含む。投影レンズアセンブリＰＬは縮小側及び拡大側を有する。ライトバルブＬＶは投影レンズアセンブリＰＬの縮小側に配置される。投影面ＰＳは投影レンズアセンブリＰＬの拡大側に配置される。ライトバルブＬＶの受光面ＬＶａは照明システムＩＬＳの提供した照明光束ＩＬＢを受けて、かつ、ライトバルブＬＶは照明光束ＩＬＢを画像光束ＩＭＢに変換する。投影レンズアセンブリＰＬは画像光束ＩＭＢの伝達経路上に配置され、かつ、ライトバルブＬＶからの画像光束ＩＭＢを拡大側に位置する投影面ＰＳに結像させる。特に、投影面ＰＳとライトバルブＬＶの受光面ＬＶａとの間に夾角θを有する。言い換えれば、投影装置１００は傾斜投影装置である。

投影面ＰＳとライトバルブＬＶの受光面ＬＶａとの間の夾角θは０°＜θ＜９０°を満たす。例を挙げると、本実施例において、夾角θが２５°＜θ＜９０°を満すとしてもよいが、本発明はこれに限定されない。

投影面ＰＳは、その上に投影画面を形成することが可能な物体の表面を総じて言う。例を挙げると、本実施例において、投影面ＰＳはテーブルの面であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、投影面ＰＳは地面、壁面、スクリーン等であってもよい。

本実施例において、ライトバルブＬＶは反射式光変調器、例えば、デジタルマイクロミラー素子（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏ－ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、シリコン液晶パネル（ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌ－ｏｎ－ｓｉｌｉｃｏｎ ｐａｎｅｌ，ＬＣＯＳ ｐａｎｅｌ）等であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、ライトバルブＬＶは透過式光変調器、例えば、透光液晶パネル（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐａｎｅｌ）、電気光学変調器（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、磁気光学変調器（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、音響光学変調器（Ａｃｏｕｓｔｏ－Ｏｐｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，ＡＯＭ）等であってもよい。

本実施例において、結像システムＩＭＳはさらに光合成素子ＰＲを選択的に含んでもよい。照明システムＩＬＳは照明光束ＩＬＢを光合成素子ＰＲまで発し、照明光束ＩＬＢが光合成素子ＰＲを経由してライトバルブＬＶまで伝達され、ライトバルブＬＶが照明光束ＩＬＢを画像光束ＩＭＢとして反射し、画像光束ＩＭＢが光合成素子元ＰＲを経由して投影レンズアセンブリＰＬまで伝達される。例を挙げると、本実施例において、光合成素子ＰＲは全内反射プリズム（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｓｍ，ＴＩＲ Ｐｒｉｓｍ）であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、光合成素子ＰＲがビームスプリッタ（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、偏光ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、視野レンズまたはその他の光学素子であってもよく、投影装置１００に必要な分光または導光設計に基づいて決めるとし、本発明はこれについて制限しない。

本実施例において、結像システムＩＭＳはさらに保護蓋ＣＧを選択的に含むことも可能であり、保護蓋ＣＧはライトバルブＬＶの受光面ＬＶａに設置され、かつライトバルブＬＶと光合成素子ＰＲとの間に位置する。保護蓋ＣＧはライトバルブＬＶを保護する。本実施例において、保護蓋ＣＧの材質が例えばガラスであるが、本発明はこれに限定されない。

本実施例において、結像システムＩＭＳはさらにアクチュエータＡＣを選択的に含んでもよい。アクチュエータＡＣは平板ガラスを有し、かつ揺動（ｓｗｉｎｇ）技術を採用して、平板ガラスを快速に往復揺動させ、投影装置１００の投影画面の品質を高めるためのものである。

本実施例において、ライトバルブＬＶと投影レンズアセンブリＰＬとの間に配置された光学素子（例えば：光合成素子ＰＲ、アクチュエータＡＣ等）が画像光束ＩＭＢの光経路に対する影響を低減するよう、ライトバルブＬＶと投影レンズアセンブリＰＬが遠心システムであってもよいが、本発明はこれに限定されない。

投影レンズアセンブリＰＬはレンズ群ＬＧ及び凸面反射鏡Ｍを含む。レンズ群ＬＧは拡大側と縮小側との間の光経路上に配置される。凸面反射鏡Ｍはレンズ群ＬＧと拡大側との間の光経路上に配置される。凸面反射鏡Ｍは反射面Ｍａを有する。反射面Ｍａは凸面である。凸面反射鏡Ｍの屈折度は負である。例を挙げると、本実施例において、反射鏡Ｍの反射面Ｍａが非球面であってもよいが、本発明はこれに限定されない。

図１及び図２を参照すると、レンズ群ＬＧは、拡大側から縮小側へ向かって順に配列された第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４、第５のレンズＬ５、第６のレンズＬ６及び第７のレンズＬ７を含む。レンズ群ＬＧ全体の屈折度は負である。第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４、第５のレンズＬ５、第６のレンズＬ６及び第７のレンズＬ７の屈折度がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正である。第１のレンズＬ１は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ１１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ１２（図２が示す）を有する。第２のレンズＬ２は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ２１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ２２（図２が示す）を有する。第３のレンズＬ３は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ３１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ３２（図２が示す）を有する。第４のレンズＬ４は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ４１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ４２（図２が示す）を有する。第５のレンズＬ５は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ５１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ５２（図２が示す）を有する。第６のレンズＬ６は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ６１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ６２（図２が示す）を有する。第７のレンズＬ７は、凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ７１（図２が示す）及びライトバルブＬＶに向けられた第２の表面Ｌ７２（図２が示す）を有する。本実施例において、投影レンズアセンブリＰＬはさらに、第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２との間に配置された開口絞りＡＳを含む。

なお、第３のレンズＬ３及び第４のレンズＬ４のうちの少なくとも一つが自由曲面レンズである。これにより、投影レンズアセンブリＰＬは台形ひずみ（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）現象を改善することができる。

本実施例において、第３のレンズＬ３が自由曲面レンズであってもよい。例を挙げると、本実施例において、第３のレンズＬ３の凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ３１が自由曲面であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、自由曲面を第３のレンズＬ３の第２の表面Ｌ３２に設計してもよい。

本実施例において、第４のレンズＬ４が自由曲面レンズであってもよい。例を挙げると、本実施例において、第４のレンズＬ４の凸面反射鏡Ｍに向けられた第１の表面Ｌ４１が自由曲面であってもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、第４のレンズＬ４の第２の表面Ｌ４２を自由曲面に設計してもよい。

本実施例において、第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４の何れも自由曲面レンズである。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、第３のレンズＬ３が自由曲面レンズであり、第４のレンズＬ４が自由曲面レンズではなくてもよい。さらに別の実施例において、第４のレンズＬ４が自由曲面レンズであり、第３のレンズＬ３が自由曲面レンズではなくてもよい。

図３は図２の第１のレンズを拡大した側面概略図である。図２及び図３を参照すると、本実施例において、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１及び第２の表面Ｌ１２のうちの一つがレンズ群ＬＧの光軸Ｏと第１の交点Ｃ１１において交差し、第１の接平面Ｐ１１が第１の交点Ｃ１１を通るとともに、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１及び第２の表面Ｌ１２のうちの前記一つと接し、かつ、第１の接平面Ｐ１１の第１の法線ベクトルＮ１１とレンズ群ＬＧの光軸Ｏとの間に夾角αを有する。

図４は図２の第２のレンズを拡大した側面概略図である。図２及び図４を参照すると、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１及び第２の表面Ｌ２２のうちの一つがレンズ群ＬＧの光軸Ｏと第２の交点Ｃ２１において交差し、第２の接平面Ｐ２１が第２の交点Ｃ２１を通るとともに、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１及び第２の表面Ｌ２２のうちの前記一つと接し、かつ、第２の接平面Ｐ２１の第２の法線ベクトルＮ２１とレンズ群ＬＧの光軸Ｏとの間に夾角βを有する。

図５は図２の第４のレンズを拡大した側面概略図である。図２及び図５を参照すると、第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１及び第２の表面Ｌ４２のうちの一つがレンズ群ＬＧの光軸Ｏと第３の交点Ｃ４１において交差し、第３の接平面Ｐ４１が第３の交点Ｃ４１を通るとともに、第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１及び第２の表面Ｌ４２のうちの前記一つと接し、かつ、第３の接平面Ｐ４１の第３の法線ベクトルＮ４１とレンズ群ＬＧの光軸Ｏとが夾角γを有する。

図２、図３、図４及び図５を参照すると、本実施例において、夾角α、夾角β、夾角γのうちの少なくとも二つが０°ではなく、前記少なくとも二つのうちの一つが正の角であり、前記少なくとも二つのうちのもう一つが負の角であり、かつ、前記正の角及び前記負の角の絶対値がそれぞれ０°より大きく、かつ２０°以下である。言い換えれば、第１のレンズＬ１の一表面、第２のレンズＬ２の一表面及び第４のレンズＬ４の一表面のうちの少なくとも二つがレンズ群ＬＧの光軸Ｏに対し傾斜し、前記少なくとも二つの傾斜方向が逆であり、前記少なくとも二つの傾斜角度の絶対値が０°より大きく、かつ２０°以下である。これにより、投影レンズアセンブリＰＬは台形ひずみ現象を一層改善することができる。

図２、図３及び図４を参照し、例を挙げると、本実施例において、第１のレンズＬ１の一表面及び第２のレンズＬ２の一表面が光軸Ｏに対し傾斜し、第１のレンズＬ１の前記表面及び第２のレンズＬ２の前記表面の傾斜方向が逆であり、かつ、第１のレンズＬ１の前記表面及び第２のレンズＬ２の前記表面の傾斜角度の絶対値が０°より大きく、かつ２０°以下である。

図２及び図３を参照し、具体的に言うと、本実施例において、第１の接平面Ｐ１１の第１の法線ベクトルＮ１１がレンズ群ＬＧの光軸Ｏに対し傾斜し、即ち、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１が光軸Ｏに対し傾斜している。本実施例において、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１は凸面反射鏡Ｍから離れる方向へ傾斜し、第１の法線ベクトルＮ１１が光軸Ｏの上方に向かっているため、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１の傾斜角度（即ち、夾角α）が正の角になり、かつ｜α｜≦２０°である。図２及び図４を参照すると、第２の接平面Ｐ２１の第２の法線ベクトルＮ２１はレンズ群ＬＧの光軸Ｏに対し傾斜し、即ち、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１が光軸Ｏに対し傾斜している。本実施例において、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１が凸面反射鏡Ｍに近づく方向に傾斜し、第２の法線ベクトルＮ２１が光軸Ｏの下方に向かっているため、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１の傾斜角度（即ち、夾角β）が負の角になり、かつ｜β｜≦２０°である。

図２、図４及び図５を参照し、例を挙げて言うと、本実施例において、第４のレンズＬ４の一表面及び第２のレンズＬ２の一表面が光軸Ｏに対し傾斜し、第４のレンズＬ４の前記表面及び第２のレンズＬ２の前記表面の傾斜方向が逆であり、かつ、第４のレンズＬ４の前記表面及び第２のレンズＬ２の前記表面の傾斜角度の絶対値が０°より大きく、かつ２０°以下である。

図２及び図５を参照し、具体的に言うと、本実施例において、第３の接平面Ｐ４１の第３の法線ベクトルＮ４１がレンズ群ＬＧの光軸Ｏに対し傾斜し、即ち、第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１が光軸Ｏに対し傾斜している。本実施例において、第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１が凸面反射鏡Ｍから離れる方向へ傾斜し、第３の法線ベクトルＮ４１が光軸Ｏの上方に向かっているため、第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１の傾斜角度（即ち、夾角γ）が正の角になり、かｔ｜γ｜≦２０°である。図２及び図４を参照すると、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１が光軸Ｏに対し傾斜し、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１が凸面反射鏡Ｍに近づく方向へ傾斜し、第２の法線ベクトルＮ２１が光軸Ｏの下方に向かっているため、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１の傾斜角度（即ち、夾角β）が負の角になり、かつ｜β｜≦２０°である。

図１及び図２を参照すると、ライトバルブＬＶの受光面ＬＶａは照明光束ＩＬＢを受けて、かつ照明光束ＩＬＢがライトバルブＬＶの受光面ＬＶａにおいて照明範囲ＩＬＲ（図２が示す）を形成する。特に、本実施例において、ライトバルブＬＶの受光面ＬＶａとレンズ群ＬＧの光軸Ｏが第４の交点ＣＬＶを有し（図２が示す）、かつ、照明範囲ＩＬＲの中心ＩＬＲｃ（図２が示す）と第４の交点ＣＬＶと間にオフセット量δを有する（図２が示す）。言い換えれば、本実施例の投影装置１０はオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）設計を採用し、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１と凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａが光軸Ｏにおける距離Ｄを一層縮小するものである。また、開口絞りＡＳをなるべく第１のレンズＬ１に近づけること（例えば、開口絞りＡＳを第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２の間に配置する）も距離Ｄの縮小に有利である。

図１及び図２を参照し、凸面反射鏡Ｍの代わりに平面反射鏡を用いて画像光束ＩＭＢを屈折させた場合、画像光束ＩＭＢが平面反射鏡に反射されて投影レンズアセンブリＰＬに戻され易いため、干渉を引き起こす。干渉を防ぐために、前記平面反射鏡と第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１が光軸Ｏにおける距離を大きくする必要があり、投影レンズアセンブリＰＬの長さＬを縮減することができない。本実施例の投影装置１００は凸面反射鏡Ｍを用いて画像光束ＩＭＢを投影面ＰＳまで屈折させ、凸面反射鏡Ｍは負の屈折度を有し、画像光束ＩＭＢが凸面反射鏡Ｍに反射された後、レンズ群ＬＧまで戻されて干渉を起こし難い。これにより、凸面反射鏡Ｍと第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１が光軸Ｏにおける距離Ｄを縮減することができるため、投影レンズアセンブリＰＬの長さＬを縮小することができる。投影レンズアセンブリＰＬの長さＬとは、凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａと第７のレンズＬ７の第２の表面Ｌ７２が光軸Ｏにおける距離を言う。例を挙げると、本実施例において、投影レンズアセンブリＰＬの長さＬが４２ｍｍ未満としてもよい。

本実施例において、凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａは曲率半径Ｒを有し、曲率半径Ｒが５０ｍｍ＜Ｒ＜１１０ｍｍを満たすとしてもよい。これにより、凸面反射鏡Ｍのサイズを小さくすることができ、投影レンズアセンブリＰＬが占める空間を縮小することができる。また、本実施例において、光軸Ｏに垂直な方向における凸面反射鏡Ｍの光学有効径Ｍ１及び照明範囲ＩＬＲが高さ（画像源の高さを指すことも）が２＜（光軸Ｏに垂直な方向におけるＭ１／ＩＬＲの高さ）＜３を満たすとしてもよい。

光軸Ｏにおける凸面反射鏡Ｍと第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１との距離Ｄが大きすぎる場合、凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａ上に出る光点が大き過ぎて、投影レンズアセンブリＰＬが占める空間を縮小するには不利である。逆に、光軸Ｏにおける凸面反射鏡Ｍと第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１との距離Ｄが小さすぎる場合、画像光束ＩＭＢが凸面反射鏡Ｍに反射されて投影レンズアセンブリＰＬに戻され易くなり、干渉を引き起こす。画像光束ＩＭＢが凸面反射鏡Ｍの反射でレンズ群ＬＧに戻されないことを前提とすると、本実施例において、光軸Ｏにおける第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１と凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａとの距離Ｄが１．５ｍｍ＜Ｄ＜５ｍｍを満たすとしてもよい。

本実施例において、凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａの曲率半径Ｒが５０ｍｍ＜Ｒ＜１１０ｍｍを満たし、かつ、光軸Ｏにおける第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１と凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａとの距離Ｄが１．５ｍｍ＜Ｄ＜５ｍｍを満たす場合、投影レンズアセンブリＰＬの最大高さＨを１３．５ｍｍ未満にすることができる。レンズ群ＬＧ中の直径が最大の一つのレンズのエッジ部（例えば：第７のレンズＬ７のエッジ部Ｌ７ｅ）と凸面反射鏡Ｍの一端点Ｍｔはそれぞれ光軸Ｏの両側に位置する。投影レンズアセンブリＰＬの最大高さＨとは、光軸Ｏに垂直な的方向における、レンズ群ＬＧ中の直径が最大の一つのレンズのエッジ部（例えば：第７のレンズＬ７のエッジ部Ｌ７ｅ）と凸面反射鏡Ｍの端点Ｍｔとの距離としてもよい。

図６は本発明の一実施例の画像光束が投影面において形成する画像を概略的に示す図である。図１及び図６を参照すると、本実施例において、ライトバルブＬＶの受光面ＬＶａが照明光束ＩＬＢを受けて、照明光束ＩＬＢを画像光束ＩＭＢに変換する。画像光束ＩＭＢはレンズ群ＬＧを順に透過し、かつ凸面反射鏡Ｍによって投影面ＰＳまで反射される。画像光束ＩＭＢは投影面ＰＳ（即ち、図６の紙面）において画像ＩＭを形成する。画像ＩＭの対向する両側の第１のエッジ部光線ＩＭＢ１及び第２のエッジ部光線ＩＭＢ２が互いに略平行であり、かつ、方向ｘにおいてそれぞれ長さＡ及び長さＢを有する。画像ＩＭは方向ｘにおいて最大幅Ｗを有し、［（Ｂ－Ａ）／Ｗ］・１００％＝Ｔ、かつ｜Ｔ｜＜０．５％である。簡単に言うと、本実施例において、画像ＩＭの台形ひずみが０．５％未満である。

以下は結像システムＩＭＳの一実施例を挙げて説明する。なお、以下の表一ないし表四で示すデータ資料は本発明を限定するものではなく、当業者が本発明を参照したうえ、そのパラメータまたは設定を適宜変更することが可能であり、その変更も本発明の範囲に属する。

表一は本発明の一実施例の結像システムＩＭＳの各パラメータを示している。図２及び表一を参照すると、表一の間隔とは、隣接する二つの表面が光軸Ｏにおける直線距離を意味する。例を挙げると、表面Ｍａの間隔は、光軸Ｏにおける表面Ｍａと表面Ｌ１１との間の直線距離である。表一の各表面／素子に対応する曲率半径、間隔、屈折率及びアッベ数について、同列に記載の曲率半径、間隔、屈折率及びアッベ数に対応する数値を参照する。また、表一において、Ｍａは反射鏡Ｍの反射面であり、Ｌ１１は第１のレンズＬ１における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ１２は第１のレンズＬ１におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、ＡＳａは開口絞りＡＳの光通過断面であり、Ｌ２１は第２のレンズＬ２における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ２２は第２のレンズＬ２におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、Ｌ３１は第３のレンズＬ３における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ３２は第３のレンズＬ３におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、Ｌ４１は第４のレンズＬ４における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ４２は第４のレンズＬ４におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、Ｌ５１は第５のレンズＬ５における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ６１は第６のレンズＬ６における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ６２は第６のレンズＬ６におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、Ｌ７１は第７のレンズＬ７における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、Ｌ７２は第７のレンズＬ７におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、ＡＣ１はアクチュエータＡＣにおける凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、ＡＣ２はアクチュエータＡＣにおけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、ＰＲ１は光合成素子ＰＲにおける凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、ＰＲ２は光合成素子ＰＲにおけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、ＣＧ１は保護蓋ＣＧにおける凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面であり、ＣＧ２は保護蓋ＣＧにおけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面であり、かつ、ＬＶａはライトバルブＬＶの受光面である。

図２及び表一を参照すると、本実施例において、凸面反射鏡Ｍの反射面Ｍａが非球面であってもよい。本実施例において、第１のレンズＬ１が非球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第１のレンズＬ１における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ１１及びライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ１２が全て非球面であってもよい。本実施例において、第２のレンズＬ２が球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第２のレンズＬ２における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ２１及びライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ２２が全て球面であってもよい。

本実施例において、第３のレンズＬ３が自由曲面レンズであってもよい。詳しく言うと、第３のレンズＬ３における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ３１が自由曲面であり、かつ、第３のレンズＬ３におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ３２が非球面であってもよい。本実施例において、第４のレンズＬ４が自由曲面レンズであってもよい。詳しく言うと、第４のレンズＬ４における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ４１が自由曲面であり、かつ第４のレンズＬ４におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ４２が非球面であってもよい。

本実施例において、第５のレンズＬ５が球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第５のレンズＬ５における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ５１及びライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ５２が全て球面であってもよい。本実施例において、第６のレンズＬ６が球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第６のレンズＬ６における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ６１及びライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ６２が全て球面であってもよい。また、本実施例において、第５のレンズＬ５の第２の表面Ｌ５２と第６のレンズＬ６の第１の表面Ｌ６１を貼り合わせて、第５のレンズＬ５と第６のレンズＬ６が複合レンズを形成してもよい。第５のレンズＬ５と第６のレンズＬ６によって形成された複合レンズの屈折度が負であってもよい。本実施例において、第７のレンズＬ７が非球面レンズであってもよい。詳しく言うと、第７のレンズＬ７における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ７１及びライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ７２が全て非球面であってもよい。

前記反射鏡Ｍの反射面Ｍａ、第１のレンズＬ１における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ１１、第１のレンズＬ１におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ１２、第３のレンズＬ３におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ３２及び第４のレンズＬ４におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ４２が偶数次非球面であり、偶数次非球面を下記式で示すことができる：

式中、Ｚは光軸Ｏ方向の偏移（オフセット）量（ｓａｇ）であり、ｃは接触球面（ｏｓｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｐｈｅｒｅ）の半径の逆数、つまり光軸Ｏに接近した曲率半径（表一内の曲率半径）の逆数である。ｋは円錐定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、ｒは非球面の高さであり、即ち、凸面反射鏡の中心／レンズの中心から凸面反射鏡／レンズのエッジ部までの高さであり、Ａ_２、Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０、Ａ_１２、Ａ_１４・・・は非球面係数（ａｓｐｈｅｒｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。表二は反射鏡Ｍの反射面Ｍａ、第１のレンズＬ１における凸面反射鏡Ｍ向きの第１の表面Ｌ１１、第１のレンズＬ１におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ１２、第３のレンズＬ３におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ３２及び第４のレンズＬ４におけるライトバルブＬＶ向きの第２の表面Ｌ４２の二次曲面係数及び各非球面係数を示している。

図２を参照すると、本実施例において、第３のレンズＬ３の第１の表面Ｌ３１及び第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１が自由曲面であり、自由曲面を下記式で示すことができる：

式中、Ｚは光軸Ｏ方向の偏移量（ｓａｇ）であり、ｃは頂点曲率（ｖｅｒｔｅｘ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ；ＣＵＹ）であり、ｋは円錐定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、ｒは自由曲面の高さであり、即ち、自由曲面の中心から自由曲面のエッジ部までの高さであり、Ｃ_ｊは単項式ｘ^ｍｙ^ｎの係数（ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｏｍｉａｌ ｘ^ｍｙ^ｎ）である。表三は第３のレンズＬ３の第１の表面Ｌ３１及び第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１の各単項式ｘ^ｍｙ^ｎの係数を示している。

図２を参照すると、本実施例において、第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１及び第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１がレンズ群ＬＧの光軸Ｏに対し傾斜している。表四は第１のレンズＬ１の第１の表面Ｌ１１、第２のレンズＬ２の第１の表面Ｌ２１及び第４のレンズＬ４の第１の表面Ｌ４１の傾斜角度（即ち、夾角α、夾角β及び夾角γ）を示している。

また、図２及び表一を参照すると、本実施例において、第１のレンズＬ１は凹面が縮小側向きの凸凹レンズであり、第２のレンズＬ２は凸面が縮小側向きの凸凹レンズであり、第３のレンズＬ３は凹面が縮小側向きの凹凸レンズであり、第４のレンズＬ４は凸面が縮小側向きの凹凸レンズであり、第５のレンズＬ５は両凹レンズであり、第６のレンズＬ６は両凸レンズ、また、第７のレンズＬ７は凸面が縮小側向きの凹凸レンズであってもよい。

また、本実施例において、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４、第５のレンズＬ５、第６のレンズＬ６及び第７のレンズＬ７の材質はそれぞれプラスチック、ガラス、ガラス、ガラス、ガラス、ガラス及びガラスである、本発明はこれに限定されない。

本実施例において、投影レンズアセンブリＰＬは固定焦点レンズアセンブリ（ｐｒｉｍｅ ｌｅｎｓ）であり、可変焦点レンズアセンブリ（ｚｏｏｍ ｌｅｎｓ）に比較すると、構造が簡単で、組立てし易く、かつ、製造時間が短い。本実施例において、投影レンズアセンブリＰＬは大きな半画角（ｈａｌｆ ｆｉｅｌｄ ａｎｇｌｅ）有し、つまり、投影レンズアセンブリＰＬは小さい投影比（ｔｈｒｏｗ ｒａｔｉｏ）を有し、短い投影距離内に広い投影画面を投射することができる。例を挙げると、本実施例において、投影レンズアセンブリＰＬの半画角が４５°より大きいとしてもよいが、本発明はこれに限定されない。

図７は図２の投影レンズアセンブリの変調伝達関数図である。図７を参照すると、図７は投影レンズアセンブリＰＬの異なる像高における変調伝達関数図（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＭＴＦ）であり、横軸が焦点移動量（ｆｏｃｕｓ ｓｈｉｆｔ）であり、縦軸が光学伝達関数の係数（ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であり、Ｔが子午方向（ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の曲線を示し、Ｓが矢状方向（ｓａｇｉｔｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の曲線を示し、“ＴＳ”に付けた数値が像高を意味する。

図８は図２の投影レンズアセンブリの横収差図であり、これは波長４６２ナノメートル（ｎｍ）、５２５ナノメートル、６１５ナノメートルの光を用いて作成されたシミュレーションデータ図であり、その縦座標が正規化された像高である。

図９Ａないし図９Ｉは図２の投影レンズアセンブリのレイファンプロットである。図９Ａないし図９Ｉを参照すると、図９Ａないし図９Ｉは投影レンズアセンブリＰＬ在が異なる像高におけるレイファンプロット（ｒａｙ ｆａｎ ｐｌｏｔ）であり、Ｅｘ軸及びＥｙ軸の最大目盛りと最小目盛りがそれぞれ＋１０マイクロメートル（μｍ）と－１０マイクロメートルであるが、Ｐｘ軸及びＰｙ軸が既に正規化されているため、此Ｐｘ及びＰｙ軸の最大目盛りと最小目盛りがそれぞれ１と－１になっている。

図７、図８及び図９Ａないし図９Ｉが示す図形は何れも標準範囲内にある。これにより、本実施例の投影レンズアセンブリＰＬが良好な結像効果を有することが検証された。

図１０は図１の投影装置の投影面における画像を概略的に示す図である。図１１は比較例の投影装置の投影面における画像を概略的に示す図である。図１１に対応する比較例の投影装置（図示せず）と図１０に対応する本発明一実施例の投影装置１００は類似するが、両者の相違点は、図１１に対応する比較例の投影装置において、第３のレンズ（投影レンズアセンブリの拡大側から縮小側へ順に配列された第３の個のレンズを指す）の第１の表面（第３のレンズにおける凸面反射鏡向きの表面を指す）及び第４のレンズ（投影レンズアセンブリの拡大側から縮小側へ順に配列された第４の個のレンズを指す）の第１の表面（第４のレンズにおける凸面反射鏡向きの表面）が非自由曲面であり、かつ、第１のレンズ（投影レンズアセンブリの拡大側から縮小側へ順に配列された第１の個のレンズを指す）の第１の表面（第１のレンズにおける凸面反射鏡向きの表面を指す）、第２のレンズ（投影レンズアセンブリの拡大側から縮小側へ順に配列された第２の個のレンズを指す）の第１の表面（第２のレンズの凸面反射鏡向きの表面を指す）及び第４のレンズ（投影レンズアセンブリの拡大側から縮小側へ順に配列された第４の個のレンズを指す）の第１の表面（第４のレンズにおける凸面反射鏡向きの表面を指す）がレンズ群の光軸に対し傾斜してない。図１０及び図１１を比較すると、投影レンズアセンブリＰＬの第３のレンズＬ３及び第４のレンズＬ４のうちの少なくとも一つを自由曲面レンズとし、及び／または第１のレンズＬ１の一表面、第２のレンズＬ２の一表面及び第４のレンズＬ４の一表面のうちの少なくとも二つを光軸Ｏに対し傾斜させ、かつ、前記少なくとも二つの傾斜方向を逆にすることで、確実に台形ひずみ現象を有効に改善できることが検証された。

以上を纏めると、本発明の一実施例の投影装置及びその結像システムは、拡大側及び縮小側を有する投影レンズアセンブリを含む。投影レンズアセンブリは、拡大側と縮小側との間の光経路上に配置されたレンズ群、及びレンズ群と拡大側との間の光経路上に配置された凸面反射鏡を含む。レンズ群は、拡大側から縮小側へ順に配列された第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズを含み、かつ、第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズの屈折度がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正である。特に、第３のレンズ及び第４のレンズのうちの少なくとも一つが自由曲面レンズである。これにより、投影レンズアセンブリ自身が台形ひずみ現象を改善することができ、ソフトウェアを利用して台形ひずみを補正する必要がなく、投影画面の輝度及び解像度を損なうことが起きない。

まあ、本発明の一実施例において、第１のレンズの一表面、第２のレンズの一表面及び第４のレンズの一表面のうちの少なくとも二つがレンズ群の光軸に対し傾斜し、前記少なくとも二つの傾斜方向が逆であり、前記少なくとも二つの傾斜角度の絶対値が０°より大きく、かつ２０°以下である。これにより、台形ひずみ現象を一層改善することができる。

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を制限するものではない。本発明の請求の範囲及び発明内容を基に行われた簡単、等価の変更と修正はすべて本発明の範囲内に属する。また、本発明の任意の実施例または請求項は、必ずしも本発明のすべての目的または利点または特徴を達成するものとは限らない。さらに、要約書と発明の名称は特許検索に利用されるものであり、本発明の権利範囲を制限するものではない。また、請求の範囲で言及される「第１の」、「第２の」等の用語は素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）の名称を示し、または異なる実施例及び範囲を区別するものであり、素子の数の上限または下限を制限するものではない。

１００ 投影装置
Ａ、Ｂ 長さ
ＡＣ１、ＣＧ１、Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１、Ｌ５１、Ｌ６１、Ｌ７１、ＰＲ１ 第１の表面
ＡＣ２、ＣＧ２、Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２、Ｌ５２、Ｌ６２、Ｌ７２、ＰＲ２ 第２の表面
ＡＣ アクチュエータ
ＡＳ 開口絞り
Ａｓａ 通光断面
ＣＧ 保護蓋
Ｃ１１ 第１の交点
Ｃ２１ 第２の交点
Ｃ４１ 第３の交点
ＣＬＶ 第４の交点
Ｄ 距離
Ｈ 最大高さ
Ｈ１、Ｈ２ 最大距離
ＩＭ 画像
ＩＭＢ 画像光束
ＩＭＢ１ 第１のエッジ部光線
ＩＭＢ２ 第２のエッジ部光線
ＩＭＳ 結像システム
ＩＬＢ 照明光束
ＩＬＳ 照明システム
ＩＬＲ 照明範囲
ＩＬＲｃ 中心
ＬＧ レンズ群
ＬＶ ライトバルブ
ＬＶａ 受光面
Ｌ１ 第１のレンズ
Ｌ２ 第２のレンズ
Ｌ３ 第３のレンズ
Ｌ４ 第４のレンズ
Ｌ５ 第５のレンズ
Ｌ６ 第６のレンズ
Ｌ７ 第７のレンズ
Ｌ７ｅ エッジ部
Ｌ 長さ
Ｍ 反射鏡
Ｍａ 反射面
Ｍｔ 端点
Ｍ１ 光学有効径
Ｎ１１ 第１の法線ベクトル
Ｎ２１ 第２の法線ベクトル
Ｎ４１ 第３の法線ベクトル
Ｏ 光軸
ＰＬ 投影レンズアセンブリ
ＰＲ 光合成素子
ＰＳ 投影面
Ｐ１１ 第１の接平面
Ｐ２１ 第２の接平面
Ｐ４１ 第３の接平面
Ｗ 最大幅
ｘ、ｙ、ｚ 方向
θ 夾角
α、β、γ 夾角
δ 偏移量

Claims (20)

1. 結像システムであって、
   前記結像システムはライトバルブ、投影面及び投影レンズアセンブリを含み、
   前記ライトバルブは画像光束を提供し、
   前記投影面と前記ライトバルブの受光面との間に夾角を有し、
   前記投影レンズアセンブリは前記画像光束の伝達経路上に配置され、かつ縮小側及び拡大側を有し、前記ライトバルブが前記投影レンズアセンブリの前記縮小側に配置され、前記投影面が前記投影レンズアセンブリの前記拡大側に配置され、
   前記投影レンズアセンブリはレンズ群と凸面反射鏡を含み
   レンズ群は、前記拡大側と前記縮小側との間の光経路上に配置され、かつ前記拡大側から前記縮小側への順に配列された第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズを含み、前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ、前記第６のレンズ及び前記第７のレンズの屈折度がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正であり、前記第３のレンズ及び前記第４のレンズのうち少なくとも一つが自由曲面レンズであり、
   前記凸面反射鏡は前記レンズ群と前記拡大側との間の光経路上に配置され、
   前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ、前記第６のレンズ及び前記第７のレンズの何れも前記凸面反射鏡に向けられた第１の表面、及び前記ライトバルブに向けられた第２の表面を有することを特徴とする、結像システム。
2. 前記第３のレンズの第１の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
3. 前記第４のレンズの第１の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
4. 前記第１のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第１の交点において交差し、
   第１の接平面は前記第１の交点を通り、かつ前記第１のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
   前記第１の接平面の第１の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
5. 前記第２のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第２の交点において交差し、
   第２の接平面は前記第２の交点を通り、かつ前記第２のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
   前記第２の接平面の第２の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
6. 前記第４のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第３の交点において交差し、
   第３の接平面は前記第３の交点を通り、かつ前記第４のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
   前記第３の接平面の第３の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
7. 前記ライトバルブの前記受光面が照明光束を受け、前記照明光束が前記ライトバルブの前記受光面において照明範囲を形成し、
   前記ライトバルブの前記受光面と前記レンズ群の光軸が第４の交点を有し、かつ、前記照明範囲の中心と前記第４の交点の間に偏移量を有することを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
8. 前記第１のレンズの第１の表面と前記凸面反射鏡の反射面が前記レンズ群の光軸において距離Ｄを有し、かつ１．５ｍｍ＜Ｄ＜５ｍｍであことを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
9. 前記凸面反射鏡の反射面が曲率半径Ｒを有し、かつ５０ｍｍ＜Ｒ＜１１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
10. 前記投影レンズアセンブリは、前記レンズ群に垂直な光軸の方向において最大高さＨを有し、かつＨ＜１３．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
11. 前記夾角の角度がθであり、かつ２５°＜θ＜９０°であることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
12. 前記ライトバルブの前記受光面が照明光束を受けて、前記照明光束を前記画像光束に変換し、
    前記画像光束が前記レンズ群を順に通り、かつ前記凸面反射鏡によって前記投影面まで反射され、
    前記画像光束が前記投影面において画像を形成し、
    前記画像の対向する両辺が互いに略平行であり、かつ、一方向においてそれぞれ長さＡ及び長さＢを有し、
    前記画像が前記一方向において最大幅Ｗを有し、［（Ｂ－Ａ）／Ｗ］・１００％＝Ｔ、かつ｜Ｔ｜＜０．５％であることを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
13. 前記投影レンズアセンブリはさらに、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に設置された開口絞りを有することを特徴とする、請求項１に記載の結像システム。
14. 投影装置であって、
    前記投影装置は照明システム及び結像システムを含み、
    前記照明システムは照明光束を提供し、
    前記結像システムは前記照明光束の伝達経路上に配置され、かつ、前記結像システムはライトバルブ、投影面及び投影レンズアセンブリを含み、
    前記ライトバルブの受光面が前記照明光束を受け、かつ前記ライトバルブが前記照明光束を画像光束に変換し、
    前記投影面と前記ライトバルブの前記受光面との間に夾角を有し、
    前記投影レンズアセンブリは前記画像光束の伝達経路上に配置され、かつ縮小側及び拡大側を有し、前記ライトバルブが前記投影レンズアセンブリの前記縮小側に配置され、前記投影面が前記投影レンズアセンブリの前記拡大側に配置され、
    前記投影レンズアセンブリはレンズ群と凸面反射鏡を含み、
    前記レンズ群は、前記拡大側と前記縮小側との間の光経路上に配置され、かつ、前記拡大側から前記縮小側へ順に配列された第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ、第４のレンズ、第５のレンズ、第６のレンズ及び第７のレンズを含み、前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ、前記第６のレンズ及び前記第７のレンズの屈折度がそれぞれ負、負、正、正、負、正及び正であり、前記第３のレンズ及び前記第４のレンズのうちの少なくとも一つが自由曲面レンズであり、
    前記凸面反射鏡は前記レンズ群と前記拡大側との間の光経路上に配置され、
    前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ、前記第６のレンズ及び前記第７のレンズの何れも前記凸面反射鏡に向けられた第１の表面、及び前記ライトバルブに向けられた第２の表面を有することを特徴とする、投影装置。
15. 前記第３のレンズの第１の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
16. 前記第４のレンズの第１の表面が自由曲面であることを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
17. 前記第１のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第１の交点において交差し、
    第１の接平面は前記第１の交点を通り、かつ前記第１のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
    前記第１の接平面の第１の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
18. 前記第２のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第２の交点において交差し、
    第２の接平面は前記第２の交点を通り、かつ前記第２のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
    前記第２の接平面の第２の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
19. 前記第４のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの一つが前記レンズ群の光軸と第３の交点において交差し、
    第３の接平面は前記第３の交点を通り、かつ前記第４のレンズの第１の表面及び第２の表面のうちの前記一つと接し、
    前記第３の接平面の第３の法線ベクトルが前記レンズ群の前記光軸に対し傾斜することを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
20. 前記照明光束は前記ライトバルブの前記受光面において照明範囲を形成し、前記ライトバルブの前記受光面と前記レンズ群の光軸が第４の交点を有し、
    前記照明範囲の中心と前記第４の交点の間に偏移量を有することを特徴とする、請求項１４に記載の投影装置。
    

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