JP4224938B2

JP4224938B2 - 斜め投影光学系

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Publication number: JP4224938B2
Application number: JP2000316218A
Authority: JP
Inventors: 聡大澤; 富栄桑
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2020-10-17
Also published as: JP2002122785A; US20020071186A1; US6690517B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は斜め投影光学系に関するものであり、例えば１次像面から２次像面への斜め方向の拡大投影を行う、画像投影装置に好適な斜め投影光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ(ＬＣＤ：liquid crystal display)等に表示された画像をスクリーンに拡大投影する画像投影装置において、スクリーンの大型化を達成しつつも投影装置全体をコンパクトにする目的で、画像を斜め方向からスクリーンに拡大投影する装置が種々提案されている。その具体的な例としては、投影光学系のすべての光学要素を反射ミラーで構成した装置(特開平１０−１１１４７４号公報)、投影光学系のすべての光学要素を屈折レンズで構成した装置(特開平１０−２８２４５１号公報)、反射ミラーと屈折レンズとが組み合わされた投影光学系を有する装置(特開平９−１７９０６４号公報)が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１１１４７４号公報で提案されているように、すべての光学要素を反射ミラーで構成すると、構成要素を少なくすることができる。しかし、反射ミラーには色収差補正の自由度がないため、多板式によるカラー化の構成では色合成用光学素子(３板式の色合成プリズム等)の配置に制約が生じてしまう。また、大径の曲面ミラーを低コストで得るためにはミラーをプラスチックで成型する必要があるが、プラスチック面上に高効率な反射コートを形成することは困難である。このため、プラスチック製のミラーを高輝度のプロジェクターに使用すると、ミラーの温度が上昇して反射面形状が変形し、収差の悪化や耐久性の低下を招くことになる。特に絞り近傍のミラーにおいては誤差感度が大きく、高輝度のプロジェクターに使用すると温度変化に伴うミラーの変形による性能劣化が課題となる。
【０００４】
特開平１０−２８２４５１号公報で提案されているように、すべての光学要素を屈折レンズで構成すると、比較的小さい面積の光学要素で斜め投影を達成することができる。しかし、偏心したレンズ群が多数必要であり、そのうちのいくつかは大きく偏心させる必要があるため、光学要素の保持が困難である。特開平９−１７９０６４号公報で提案されているように、反射ミラーと屈折レンズとを組み合わせれば、偏心したレンズ群は少なくて済み、投影光学系の構成も簡単になる。しかし、大画面への投影には、パワーを有するとともに面積の非常に大きい製造困難なミラーが必要になる。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、斜め投影角度をとることで十分な薄型化を達成した、製造容易で高性能な斜め投影光学系を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の斜め投影光学系は、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面への斜め方向の拡大投影を行う斜め投影光学系であって、１次像面側から順に、屈折レンズ群と、中折りミラーと、負パワーを有する反射面を１面以上含む群と、を備えるとともに、前記中折りミラーでの光路の折り曲げにより中折りミラー以降の光学系を略90度回転させた構成を有し、１次像面の画面中心から絞りの中心を通り２次像面の画面中心に到達する光線を画面中心光線とするとき、前記負パワーを有する反射面での画面中心光線の入射位置と前記中折りミラーでの画面中心光線の入射位置とが、２次像面の画面長辺方向には略同じであって、２次像面の画面短辺方向には２次像面の画面中心に関して同じ側にあるように、前記中折りミラーと前記負パワーを有する反射面とが配置されており、１次像面から２次像面までに中間実像を結像することなく、前記屈折レンズ群の絞りから拡大側において屈折レンズ群の各面における画面全光束を包括する円の半径が一旦広がりその後狭まり、前記中折りミラーでの反射光が前記負パワーを有する反射面に入射する前には反射されない構成になっており、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする。
0.35＜Rmin／Rmax＜0.85 …(1)
ただし、
Rmax：屈折レンズ群の各面における画面全光束を包括する円の半径のうち、絞りから拡大側で一旦広がったときの最大値、
Rmin：最大値Rmaxに対応した面から拡大側にある屈折レンズ群の面において、画面全光束を包括する円の半径の最小値、
である。
【０００７】
第２の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記中折りミラーと２次像面との間に位置する、前記負パワーを有する反射面が回転対称軸を持たないことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記屈折レンズ群が共軸系であることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記屈折レンズ群において絞りより２次像面側には、１次像面側から順に、少なくとも１枚の正レンズを含むレンズ群と、拡大側の面が拡大側に凹のレンズと、その拡大側に隣接して縮小側に凹面を持つ負レンズと、が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記屈折レンズ群の中に回転対称性を持たない面を含むことを特徴とする。
【００１１】
第６の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、さらに以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
0.70＜La／Lt＜0.93 …(2)
ただし、
La：１次像面の画面中心位置と２次像面の画面中心位置との間の、２次像面の画面短辺方向の距離、
Lt：２次像面の画面短辺の長さ、
である。
【００１２】
第７の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、さらに以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする。
0.30＜OP1／OP2＜0.45 …(3)
ただし、
OP1：画面中心光線において屈折レンズ群の最も中折りミラー寄りの面から負パワーの反射面までの光路長、
OP2：画面中心光線において負パワーの反射面から２次像面までの光路長、
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した斜め投影光学系を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図１２に、第１〜第６の実施の形態の光学構成及び投影光路を示す。図１，図３，図５，図７，図９，図１１は直交座標系(X,Y,Z)におけるXZ断面図、図２，図４，図６，図８，図１０，図１２は直交座標系(X,Y,Z)におけるYZ断面図であり、プリズム(PR)の１次像面(I1)側の面がXY平面に対して平行になっている。
【００１４】
各実施の形態は、縮小側の１次像面(I1)から拡大側の２次像面(I2)への斜め方向の拡大投影を行う、画像投影装置用の斜め投影光学系である。したがって、１次像面(I1)は２次元画像を表示する表示素子(例えばＬＣＤ)の表示面に相当し、２次像面(I2)は投影像面(つまりスクリーン面)に相当する。なお、２次像面(I2)から１次像面(I1)への斜め方向の縮小投影を行う斜め投影光学系として、各実施の形態を画像読み取り装置に用いることも可能である。その場合、１次像面(I1)は画像読み取りを行う受光素子(例えばＣＣＤ：Charge Coupled Device)の受光面に相当し、２次像面(I2)は読み取り画像面(つまりフィルム等の原稿面)に相当する。
【００１５】
各実施の形態は、１次像面(I1)側(すなわち縮小側)から順に、プリズム(PR)，屈折レンズ群(GL)，第１ミラー(M1)，第２ミラー(M2)及び第３ミラー(M3)を備えている。屈折レンズ群(GL)は、レンズ複数枚と絞り(ST)から成っている。第１，第３ミラー(M1,M3)の反射面は平面を成しており、第２ミラー(M2)の反射面は負パワーを有するとともに自由曲面を成している。いずれの実施の形態においても第１ミラー(M1)の２次像面(I2)側には、負パワーを有する反射面を１面以上含む群(GM)が位置している。群(GM)には第２，第３ミラー(M2,M3)が含まれるが、第３の実施の形態(図５)では、第１，第２ミラー(M1,M2)間に配置された１枚のレンズ(G1)も含まれる。このように１次像面(I1)から２次像面(I2)にかけて、複数の屈折レンズ面，中折り用の平面反射面，負パワーの反射面の順に光学要素を配置すると、負パワーの反射面によって投影光学系の広角化及び薄型化が可能となる。
【００１６】
第１ミラー(M1)は中折りミラーであるため、各実施の形態は第１ミラー(M1)での光路の折り曲げにより第１ミラー(M1)以降の光学系を略90度回転させた構成になっている。このように第１ミラー(M1)でそれ以降の光学系を略90度回転させると、屈折レンズ群(GL)を２次像面(I2)に対して平行に配置することができる。このため、屈折レンズ群(GL)の全長を長くしても投影光学系全体の厚みを薄くすることができる。また各実施の形態は、１次像面(I1)から２次像面(I2)までに中間実像を結像することなく、屈折レンズ群(GL)の絞り(ST)から拡大側において屈折レンズ群(GL)の各面における画面全光束を包括する円の半径が一旦広がりその後狭まる構成になっている。１次像面(I1)から２次像面(I2)までに中間実像を結像しないことで、投影光学系の全長を短くすることができる。
【００１７】
上記のように、屈折レンズ群(GL)の絞り(ST)から拡大側において屈折レンズ群(GL)の各面における画面全光束を包括する円の半径が一旦広がりその後狭まる構成にするとともに、以下の条件式(1)を満たすことが望ましい。
0.35＜Rmin／Rmax＜0.85 …(1)
ただし、
Rmax：屈折レンズ群(GL)の各面における画面全光束を包括する円の半径のうち、絞り(ST)から拡大側で一旦広がったときの最大値、
Rmin：最大値Rmaxに対応した面から拡大側にある屈折レンズ群(GL)の面において、画面全光束を包括する円の半径の最小値、
である。
【００１８】
比Rmin／Rmaxが条件式(1)の下限を下回ると、最大値Rmaxが大きくなって屈折レンズ群(GL)の途中の有効径が大きくなりすぎてしまい、レンズ鏡胴径が太くなって投影光学系の薄型化が困難になる。また、最大値Rmaxの部分まで一旦広がった光束が最小値Rminの部分まで急激に小さくなるように、光線を大きく曲げる必要があるため、像面湾曲の発生を抑えることが困難になる。逆に、比Rmin／Rmaxが条件式(1)の上限を上回ると、最小値Rminが大きくなりすぎて屈折レンズ群(GL)から射出される画面全光束の幅が太くなり、第１ミラー(M1)の平面反射面で光路を折り曲げることが困難になる。また、最大値Rmaxが小さくなりすぎて絞り(ST)より１次像面(I1)側(縮小側)のレンズで発生した色収差を絞り(ST)より２次像面(I2)側(拡大側)のレンズで補正することが困難になる。
【００１９】
各実施の形態における第２ミラー(M2)の反射面のように、負パワーを有する反射面が回転対称軸を持たないことが望ましい。中折りの第１ミラー(M1)と２次像面(I2)との間に位置する負パワーの反射面が回転対称軸を持たないことにより、歪曲補正の自由度が増し、歪曲を良好に補正することが可能となる。また、屈折レンズ群(GL)は共軸系であることが望ましい。屈折レンズ群(GL)を共軸系にすれば、屈折レンズ群(GL)の部分が従来と同様に回転対称系となるため、レンズ及び鏡胴の製造が容易になる。したがって、コストダウンを図ることができる。
【００２０】
屈折レンズ群(GL)において絞り(ST)より２次像面(I2)側には、各実施の形態のように１次像面(I1)側から順に、少なくとも１枚の正レンズを含むレンズ群と、拡大側の面が拡大側に凹のレンズと、その拡大側に隣接して縮小側に凹面を持つ負レンズと、を配置することが望ましい。一旦小さくなった画面全光束を上記２つの凹面で広げることにより、屈折レンズ群(GL)の十分な広角化と像面湾曲の補正を効果的に達成することができる。
【００２１】
屈折レンズ群(GL)の中に回転対称性を持たない面を含むことが望ましい。この構成をとることにより、画面中心像位置でのコマ収差の補正及び屈折レンズ群(GL)の枚数削減が可能となるため、投影光学系のより一層の薄型化及びコストダウンを達成することができる。屈折レンズ群(GL)の中に偏心した群を含むことが更に望ましい。この構成をとることでも、回転対称性を持たない面を含む場合と同様の効果が得られる。さらに、１次像面(I1)側(つまり縮小側)にテレセントリックな構成とすることが望ましい。縮小側にテレセントリックにすれば、ＬＣＤを１次像面(I1)に配置した場合でも、色ムラがなくコントラストの良好な投影を行うことが可能となる。
【００２２】
第１ミラー(M1)のように光路を折り曲げる中折りミラーや、その拡大側で群(GM)を構成する第２ミラー(M2)のような負パワーのミラーには、その表面に増反射コートを施すことが望ましい。また、誘電体材料の傾斜コートによって、中折りの第１ミラー(M1)の位置により厚みの変化した増反射コートを施すことが更に望ましい。位置により厚みの変化した増反射コートを施せば、屈折レンズ群(GL)からミラー反射面への光線入射角度が場所毎に異なることによって発生する分光反射率の変化を抑えることができる。したがって、色ムラの発生を防ぐとともに投影光量を増やして明るくすることが可能となる。具体的には、ミラー反射面への入射角度が大きくなるほど増反射コートの膜厚を厚くする構成が望ましい。つまり、中折りの第１ミラー(M1)については屈折レンズ群(GL)から遠ざかるほど増反射コートの膜厚を厚くし、負パワーの第２ミラー(M2)については２次像面(I2)に近づくにつれて増反射コートの膜厚を厚くする構成が好ましい。
【００２３】
屈折レンズ群(GL)と負パワーの反射面との間に配置される中折りミラー、つまり第１ミラー(M1)を角度調整が可能な構成にすることが望ましい。第１ミラー(M1)を角度調整可能にすると、屈折レンズ群(GL)や第２ミラー(M2)に対する配置の誤差を角度調整により補償することが可能となる。一方、負パワーの反射面を有するミラー、つまり第２ミラー(M2)を平行移動が可能で角度調整が可能な構成にすることが望ましい。このように構成すれば、平行移動により２次像面(I2)の位置調整を行い、角度調整によりスクリーン角度誤差等の製造要件で発生する歪曲を補正することが可能となる。
【００２４】
高い光学性能を保持しつつ投影光学系を効果的に薄型化するには、さらに以下の条件式(2)を満たすことが望ましい。
0.70＜La／Lt＜0.93 …(2)
ただし、
La：１次像面(I1)の画面中心位置と２次像面(I2)の画面中心位置との間の、２次像面(I2)の画面短辺方向の距離、
Lt：２次像面(I2)の画面短辺の長さ、
である。
【００２５】
比La／Ltが条件式(2)の下限を下回ると、屈折レンズ群(GL)が２次像面(I2)の下の部分に近づきすぎて、第１ミラー(M1)に相当する中折りミラーを配置することが困難になる。また第２ミラー(M2)の反射面に相当する、負パワーの反射面の有効面積を小さくする必要があるため、歪曲補正が困難になる。逆に、比La／Ltが条件式(2)の上限を上回ると、１次像面(I1)の画面中心から２次像面(I2)の画面中心までの長さが長くなるため、２次像面(I2)の下に大きな空間が必要になる。このため、コンパクトでなくなったり２次像面(I2)への斜め投影角度が大きくなったりするので、２次像面(I2)の短辺方向に発生する非対称な歪曲や像面の傾きの補正が困難になる。
【００２６】
１次像面(I1)の画面中心から絞り(ST)の中心を通り２次像面(I2)の画面中心に到達する光線を「画面中心光線」とするとき、さらに以下の条件式(3)を満たすことが望ましい。
0.30＜OP1／OP2＜0.45 …(3)
ただし、
OP1：画面中心光線において屈折レンズ群(GL)の最も中折りミラー{各実施の形態における第１ミラー(M1)に相当する。}寄りの面から負パワーの反射面{各実施の形態における第２ミラー(M2)の反射面に相当する。}までの光路長、
OP2：画面中心光線において負パワーの反射面{各実施の形態における第２ミラー(M2)の反射面に相当する。}から２次像面(I2)までの光路長、
である。
【００２７】
比OP1／OP2が条件式(3)の下限を下回ると、屈折レンズ群(GL)から負パワーの反射面までの距離が小さくなりすぎて、中折りミラーの配置が困難になる。逆に、比OP1／OP2が条件式(3)の上限を上回ると、投影光学系の全系を薄型化するために中折りミラーが大きくなりコストアップを招くことになる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施した斜め投影光学系を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜６は、前述した第１〜第６の実施の形態にそれぞれ対応しており、各実施の形態を表す図(図１〜図１２)は、対応する各実施例の光路等をそれぞれ示している。
【００２９】
各実施例のコンストラクションデータでは、縮小側の１次像面(I1；拡大投影における物面に相当する。)から拡大側の２次像面(I2；拡大投影における像面に相当する。)までを含めた系において、縮小側から数えてi番目の面がsi(i=0,1,2,3,...)であり、ri(i=0,1,2,3,...)が面siの曲率半径(mm)である。また、di(i=0,1,2,3,...)は縮小側から数えてi番目の軸上面間隔(mm，偏心面間隔は偏心データとして記載する。)を示しており、Ni(i=1,2,3,...),νi(i=1,2,3,...)は縮小側から数えてi番目の光学素子のｄ線に対する屈折率(Ｎd),アッベ数(νd)をそれぞれ示している。
【００３０】
縮小側直前に位置する面に対して偏心した面については、偏心データをグローバルな直交座標系(X,Y,Z)に基づいて示す。直交座標系(X,Y,Z)においては、XY平面に対して平行な第１面(s1)の中心位置を原点(0,0,0)とする面頂点座標(XDE,YDE,ZDE)={X軸方向の平行偏心位置(mm)，Y軸方向の平行偏心位置(mm)，Z軸方向の平行偏心位置(mm)}で、平行偏心した面の位置を表すとともに、その面の面頂点を中心とするX,Y,Zの各方向の軸周りの回転角ADE,BDE,CDE(°)で面の傾き(回転偏心位置)を表す。ただし、偏心の順序はXDE,YDE,ZDE,ADE,BDE,CDEである。
【００３１】
*印が付された面siは軸対称な非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(ASP)で定義される。また、$印が付された面siは自由曲面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(XYP)で定義される。非球面データ及び自由曲面データを他のデータと併せて示す。
【００３２】
z＝(c・h²)／[1+√{1-(1+K)・c²・h²}]＋(A・h⁴+B・h⁶+C・h⁸+D・h¹⁰+E・h¹²+F・h¹⁴)…(ASP)
【数１】

【００３３】
ただし、
z：高さhの位置でのz軸方向の基準面からの変位量、
h：z軸に対して垂直な方向の高さ(h²=x²+y²)、
c：近軸曲率(=1／曲率半径)、
A,B,C,D,E,F：非球面係数、
K：コーニック定数、
C(m,n)：自由曲面係数(m,n=0,1,2,...)、
である。
【００３４】
各実施例の光学性能を歪曲図(図１３〜図１８)とスポットダイアグラム(図１９)で示す。歪曲図は１次像面(I1)での長方形状網目に対応する２次像面(I2)での光線位置(mm)を示しており、実線が実施例の歪曲格子であり、点線がアナモ比を考慮した理想像点の格子(歪曲無し)である。またスポットダイアグラムは、２次像面(I2)での結像特性(mm)をｄ線，ｇ線及びｃ線の３波長について示している。
【００３５】
１次像面(I1)の画面長辺方向(X軸と同方向)にx軸をとり、１次像面(I1)の画面短辺方向(Y軸と同方向)にy軸をとった場合、各フィールドポジション(FIELD POSITION)に対応する物高(mm)は１次像面(I1)の画面中心を原点とするローカルな直交座標(x,y)で表される。また、２次像面(I2)の画面長辺方向にx'軸をとり、２次像面(I2)の画面短辺方向にy'軸をとった場合、各像高(mm)は２次像面(I2)の画面中心を原点とするローカルな直交座標(x',y')で表される。したがって、各歪曲図はx'-y'平面に対して垂直方向から見た２次像面(I2)上での実際の像の歪曲状態(ただしx'の負側のみ)を示していることになる。平面反射面を有する中折りの第１ミラー(M1)を除けば、いずれの実施例もYZ平面に関して対称になっているので、スポットや歪曲の評価物点はYZ平面に対して画面片側についてのみ表示している。ただし、光路図や条件式(1)の関連データ(Rmax,Rmin)はYZ平面に関して対称な評価物点を含む光束で図示及び計算している。各フィールドポジションに対応する評価物点(x,y)を１次像面(I1)側の物高(mm)で示し、表１に各実施例の条件式対応値及び関連データを示す。
【００３６】

【００３７】
[第８面(s8)の非球面データ]
K= 0.0000,
A= 0.323962×10^-5 ,B= 0.661895×10^-8 ,C=-0.204368×10^-10,
D= 0.348804×10^-12,E=-0.149873×10^-14,F= 0.292638×10^-17
【００３８】
[第２５面(s25)の非球面データ]
K= 0.0000,
A=-0.156512×10^-5 ,B=-0.202291×10^-8 ,C= 0.394682×10^-11,
D=-0.124846×10^-13,E= 0.186023×10^-16,F=-0.110946×10^-19
【００３９】
[第２７面(s27)の自由曲面データ]
K= 0.0000,
C(0,1)=-9.4352×10^-3 ,C(2,0)=-2.6872×10^-3 ,C(0,2)=-2.3468×10^-3 ,
C(2,1)= 9.5042×10^-6 ,C(0,3)=-5.1030×10^-6 ,C(4,0)= 1.8218×10^-7 ,
C(2,2)=-9.2302×10^-8 ,C(0,4)= 1.8903×10^-7 ,C(4,1)=-3.4450×10^-9 ,
C(2,3)= 8.9824×10^-9 ,C(0,5)= 9.3692×10^-10,C(6,0)=-1.5958×10^-11,
C(4,2)= 8.7755×10^-11,C(2,4)=-1.7774×10^-10,C(0,6)=-4.4660×10^-11,
C(6,1)= 4.1808×10^-13,C(4,3)=-2.4108×10^-12,C(2,5)= 1.6975×10^-12,
C(0,7)= 3.9188×10^-13,C(8,0)= 7.5582×10^-16,C(6,2)=-5.5138×10^-15,
C(4,4)= 3.6069×10^-14,C(2,6)=-1.0551×10^-14,C(0,8)=-5.6557×10^-16,
C(8,1)=-2.1197×10^-17,C(6,3)= 5.0871×10^-17,C(4,5)=-2.6528×10^-16,
C(2,7)= 5.2233×10^-17,C(0,9)=-1.0050×10^-17,C(10,0)= 5.3335×10^-21,
C(8,2)= 1.3706×10^-19,C(6,4)=-2.2646×10^-19,C(4,6)= 7.7225×10^-19,
C(2,8)=-1.4943×10^-19,C(0,10)= 4.4049×10^-20
【００４０】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.800),P3:( 0.000,-4.800),
P4:( 4.250, 4.800),P5:( 4.250, 0.000),P6:( 4.250,-4.800),
P7:( 8.500, 4.800),P8:( 8.500, 0.000),P9:( 8.500,-4.800)
【００４１】

【００４２】
[第２９面(s29)の自由曲面データ]
K=-1.3269,
C(0,1)=-3.5062×10^-1 ,C(2,0)= 6.2489×10^-3 ,C(0,2)= 6.3717×10^-3 ,
C(2,1)=-2.2344×10^-7 ,C(0,3)=-1.9720×10^-5 ,C(4,0)=-1.0124×10^-7 ,
C(2,2)=-4.4762×10^-7 ,C(0,4)= 5.6942×10^-8 ,C(4,1)=-2.2517×10^-10,
C(2,3)= 5.1671×10^-9 ,C(0,5)=-4.2388×10^-10,C(6,0)=-3.1929×10^-13,
C(4,2)= 2.0656×10^-11,C(2,4)=-3.2830×10^-11,C(0,6)= 7.2846×10^-12,
C(6,1)= 6.4603×10^-15,C(4,3)=-1.7559×10^-13,C(2,5)= 6.9835×10^-14,
C(0,7)=-7.3114×10^-14,C(8,0)= 1.4713×10^-16,C(6,2)=-9.8759×10^-17,
C(4,4)= 4.7420×10^-16,C(2,6)= 2.0744×10^-16,C(0,8)= 2.5502×10^-16
【００４３】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.458),P3:( 0.000,-4.458),
P4:( 3.923, 4.458),P5:( 3.923, 0.000),P6:( 3.923,-4.458),
P7:( 7.845, 4.458),P8:( 7.845, 0.000),P9:( 7.845,-4.458)
【００４４】

【００４５】
[第２３面(s23)の非球面データ]
K= 0.000000,
A= 0.214465×10^-5 ,B= 0.671861×10^-9 ,C= 0.432050×10^-12
【００４６】
[第２６面(s26)の非球面データ]
K= 0.000000,
A= 0.127518×10^-5 ,B=-0.167103×10^-9 ,C= 0.261979×10^-13
【００４７】
[第２７面(s27)の自由曲面データ]
K=-1.0724,
C(2,0)= 1.9959×10^-3 ,C(0,2)= 2.4902×10^-3 ,C(2,1)= 9.8790×10^-6 ,
C(0,3)= 6.5829×10^-6 ,C(4,0)= 4.9089×10^-8 ,C(2,2)= 8.3849×10^-9 ,
C(0,4)= 9.2711×10^-9 ,C(4,1)=-5.8570×10^-10,C(2,3)=-2.5838×10^-10,
C(0,5)=-7.7201×10^-11,C(6,0)=-2.8209×10^-12,C(4,2)= 2.4518×10^-12,
C(2,4)=-5.1310×10^-12,C(0,6)=-3.9190×10^-12,C(6,1)= 2.7897×10^-14,
C(4,3)=-4.5394×10^-14,C(2,5)= 6.7944×10^-14,C(0,7)= 2.0762×10^-14,
C(8,0)= 8.9760×10^-17,C(4,4)= 4.3965×10^-16,C(0,8)= 8.2880×10^-17
【００４８】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.800),P3:( 0.000,-4.800),
P4:( 4.250, 4.800),P5:( 4.250, 0.000),P6:( 4.250,-4.800),
P7:( 8.500, 4.800),P8:( 8.500, 0.000),P9:( 8.500,-4.800)
【００４９】

【００５０】
[第２３面(s23)の非球面データ]
K= 0.000000,
A= 0.480604×10^-5 ,B= 0.191320×10^-8
【００５１】
[第２５面(s25)の非球面データ]
K= 0.000000,
A=-0.518080×10^-5 ,B= 0.499961×10^-9
【００５２】
[第２７面(s27)の自由曲面データ]
K=-1.1662,
C(2,0)= 2.5207×10^-3 ,C(0,2)=-1.8136×10^-3 ,C(2,1)=-2.3329×10^-5 ,
C(0,3)= 9.0655×10^-5 ,C(4,0)= 3.3581×10^-7 ,C(2,2)= 4.2322×10^-7 ,
C(0,4)=-1.4625×10^-6 ,C(4,1)=-2.6190×10^-9 ,C(2,3)= 5.9888×10^-10,
C(0,5)= 1.4008×10^-8 ,C(6,0)=-3.8774×10^-11,C(4,2)= 3.7303×10^-12,
C(2,4)=-2.0503×10^-11,C(0,6)=-5.9655×10^-11,C(6,1)= 5.4681×10^-13,
C(4,3)=-2.6378×10^-13,C(2,5)=-4.7324×10^-14,C(0,7)= 2.9438×10^-14,
C(8,0)= 8.7080×10^-16,C(6,2)=-3.7447×10^-15,C(4,4)= 3.3758×10^-15,
C(2,6)= 6.5795×10^-16,C(0,8)= 3.3328×10^-16,C(6,3)= 1.0859×10^-17,
C(4,5)=-8.9597×10^-18,C(4,6)=-1.7692×10^-20
【００５３】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.800),P3:( 0.000,-4.800),
P4:( 4.250, 4.800),P5:( 4.250, 0.000),P6:( 4.250,-4.800),
P7:( 8.500, 4.800),P8:( 8.500, 0.000),P9:( 8.500,-4.800)
【００５４】

【００５５】
[第８面(s8)の非球面データ]
K= 0.000000,
A= 0.100629×10^-4 ,B= 0.254692×10^-7 ,C=-0.251005×10^-10,
D= 0.153156×10^-11,E=-0.826340×10^-14,F= 0.212717×10^-16
【００５６】
[第２２面(s22)の自由曲面データ]
K= 0.0000,
C(0,1)=-1.6293×10^-3 ,C(2,0)= 1.4426×10^-3 ,C(0,2)= 1.4218×10^-3 ,
C(2,1)=-4.2540×10^-7 ,C(0,3)=-1.0891×10^-6 ,C(4,0)=-2.2369×10^-6 ,
C(2,2)=-3.8695×10^-6 ,C(0,4)=-1.9139×10^-6 ,C(4,1)=-9.8458×10^-9 ,
C(2,3)=-1.8038×10^-8 ,C(0,5)=-1.7215×10^-8 ,C(6,0)=-4.3124×10^-10,
C(4,2)=-5.3673×10^-9 ,C(2,4)=-8.7969×10^-9 ,C(0,6)=-1.1734×10^-9 ,
C(6,1)= 2.5255×10^-11,C(4,3)= 4.5351×10^-10,C(2,5)= 5.6502×10^-10,
C(0,7)= 5.4844×10^-11,C(8,0)=-6.7494×10^-13,C(6,2)= 3.0994×10^-12,
C(4,4)=-1.3060×10^-11,C(2,6)=-9.2514×10^-12,C(0,8)=-5.0474×10^-13
【００５７】
[第２４面(s24)の自由曲面データ]
K=-8.6243×10^-1
C(0,1)= 4.7937×10^-2 ,C(2,0)=-8.2792×10^-4 ,C(0,2)=-6.5377×10^-4 ,
C(2,1)= 9.6203×10^-6 ,C(0,3)=-8.2822×10^-8 ,C(4,0)= 1.6468×10^-7 ,
C(2,2)= 1.6006×10^-7 ,C(0,4)= 4.6783×10^-7 ,C(4,1)=-1.8822×10^-9 ,
C(2,3)= 6.9203×10^-10,C(0,5)=-1.0444×10^-8 ,C(6,0)=-2.1145×10^-11,
C(4,2)= 3.6043×10^-12,C(2,4)=-5.7242×10^-11,C(0,6)= 1.5134×10^-10,
C(6,1)= 3.6092×10^-13,C(4,3)=-3.1945×10^-14,C(2,5)= 6.4981×10^-13,
C(0,7)=-1.3725×10^-12,C(8,0)= 3.1830×10^-15,C(6,2)=-3.9355×10^-15,
C(4,4)=-1.1713×10^-15,C(2,6)=-2.2471×10^-15,C(0,8)= 5.6943×10^-15,
C(8,1)=-3.6162×10^-17,C(6,3)= 1.3316×10^-17,C(4,5)= 6.1204×10^-17,
C(2,7)=-2.0287×10^-17,C(0,9)= 7.4268×10^-18,C(10,0)=-2.4438×10^-19,
C(8,2)= 5.3480×10^-19,C(6,4)=-2.4708×10^-19,C(4,6)=-3.6337×10^-19,
C(2,8)= 1.7291×10^-19,C(0,10)=-1.0876×10^-19
【００５８】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.800),P3:( 0.000,-4.800),
P4:( 4.250, 4.800),P5:( 4.250, 0.000),P6:( 4.250,-4.800),
P7:( 8.500, 4.800),P8:( 8.500, 0.000),P9:( 8.500,-4.800)
【００５９】

【００６０】
[第２３面(s23)の自由曲面データ]
K= 0.0000,
C(0,1)= 3.9445×10^-3 ,C(2,0)=-1.3570×10^-5 ,C(0,2)=-3.4941×10^-5 ,
C(2,1)= 6.5031×10^-6 ,C(0,3)= 1.2844×10^-5 ,C(4,0)= 3.1301×10^-7 ,
C(2,2)= 1.7452×10^-7 ,C(0,4)=-8.4504×10^-7 ,C(4,1)=-2.9251×10^-9 ,
C(2,3)= 3.8928×10^-9 ,C(0,5)= 5.7690×10^-8 ,C(6,0)= 1.8827×10^-10,
C(4,2)= 1.2048×10^-9 ,C(2,4)= 8.7235×10^-10,C(0,6)=-1.6052×10^-9 ,
C(6,1)=-5.1612×10^-12,C(4,3)=-2.2463×10^-11,C(2,5)=-7.4469×10^-12,
C(0,7)= 3.1560×10^-11,C(8,0)= 9.5453×10^-15,C(6,2)=-7.0506×10^-14,
C(4,4)= 2.4618×10^-14,C(2,6)=-9.6357×10^-14,C(0,8)=-2.6819×10^-13
【００６１】
[第２６面(s26)の自由曲面データ]
K=-1.0702
C(0,1)=-1.8285×10^-1 ,C(2,0)= 1.3106×10^-2 ,C(0,2)= 1.2815×10^-2 ,
C(2,1)= 5.0938×10^-6 ,C(0,3)= 7.8850×10^-6 ,C(4,0)=-7.8339×10^-8 ,
C(2,2)=-3.2166×10^-7 ,C(0,4)=-2.8413×10^-7 ,C(4,1)=-2.2027×10^-9 ,
C(2,3)=-1.0281×10^-9 ,C(0,5)= 1.7065×10^-9 ,C(6,0)=-5.0398×10^-12,
C(4,2)= 3.0970×10^-11,C(2,4)= 1.7380×10^-11,C(0,6)=-1.5040×10^-11,
C(6,1)= 1.1312×10^-13,C(4,3)=-1.2207×10^-13,C(2,5)=-2.7224×10^-14,
C(0,7)= 1.0179×10^-13,C(8,0)= 1.3590×10^-16,C(6,2)=-6.0907×10^-16,
C(4,4)= 1.3192×10^-16,C(2,6)=-8.7560×10^-17,C(0,8)=-2.6275×10^-16
【００６２】
[評価物点(x,y)…１次像面(I1)側の物高(mm)]
P1:( 0.000, 0.000),P2:( 0.000, 4.458),P3:( 0.000,-4.458),
P4:( 3.923, 4.458),P5:( 3.923, 0.000),P6:( 3.923,-4.458),
P7:( 7.845, 4.458),P8:( 7.845, 0.000),P9:( 7.845,-4.458)
【００６３】
【表１】

【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、斜め投影角度をとることで十分な薄型化を達成した、製造容易で高性能な斜め投影光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図２】第１の実施の形態(実施例１)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図３】第２の実施の形態(実施例２)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図４】第２の実施の形態(実施例２)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図５】第３の実施の形態(実施例３)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図６】第３の実施の形態(実施例３)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図７】第４の実施の形態(実施例４)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図８】第４の実施の形態(実施例４)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図９】第５の実施の形態(実施例５)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図１０】第５の実施の形態(実施例５)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図１１】第６の実施の形態(実施例６)の光学構成及び投影光路を示すXZ断面図。
【図１２】第６の実施の形態(実施例６)の光学構成及び投影光路を示すYZ断面図。
【図１３】実施例１の歪曲図。
【図１４】実施例２の歪曲図。
【図１５】実施例３の歪曲図。
【図１６】実施例４の歪曲図。
【図１７】実施例５の歪曲図。
【図１８】実施例６の歪曲図。
【図１９】各実施例のスポットダイアグラム。
【符号の説明】
I1 …１次像面
PR …プリズム
GL …屈折レンズ群
ST …絞り
GM …群(負パワーを有する反射面を１面以上含む群)
M1 …第１ミラー(中折りミラー)
M2 …第２ミラー(負パワーを有する反射面)
M3 …第３ミラー
I2 …２次像面

Claims

縮小側の１次像面から拡大側の２次像面への斜め方向の拡大投影を行う斜め投影光学系であって、１次像面側から順に、屈折レンズ群と、中折りミラーと、負パワーを有する反射面を１面以上含む群と、を備えるとともに、前記中折りミラーでの光路の折り曲げにより中折りミラー以降の光学系を略90度回転させた構成を有し、１次像面の画面中心から絞りの中心を通り２次像面の画面中心に到達する光線を画面中心光線とするとき、前記負パワーを有する反射面での画面中心光線の入射位置と前記中折りミラーでの画面中心光線の入射位置とが、２次像面の画面長辺方向には略同じであって、２次像面の画面短辺方向には２次像面の画面中心に関して同じ側にあるように、前記中折りミラーと前記負パワーを有する反射面とが配置されており、１次像面から２次像面までに中間実像を結像することなく、前記屈折レンズ群の絞りから拡大側において屈折レンズ群の各面における画面全光束を包括する円の半径が一旦広がりその後狭まり、前記中折りミラーでの反射光が前記負パワーを有する反射面に入射する前には反射されない構成になっており、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする斜め投影光学系；
0.35＜Rmin／Rmax＜0.85 …(1)
ただし、
Rmax：屈折レンズ群の各面における画面全光束を包括する円の半径のうち、絞りから拡大側で一旦広がったときの最大値、
Rmin：最大値Rmaxに対応した面から拡大側にある屈折レンズ群の面において、画面全光束を包括する円の半径の最小値、
である。
前記中折りミラーと２次像面との間に位置する、前記負パワーを有する反射面が回転対称軸を持たないことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系。
前記屈折レンズ群が共軸系であることを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系。
前記屈折レンズ群において絞りより２次像面側には、１次像面側から順に、少なくとも１枚の正レンズを含むレンズ群と、拡大側の面が拡大側に凹のレンズと、その拡大側に隣接して縮小側に凹面を持つ負レンズと、が配置されていることを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系。
前記屈折レンズ群の中に回転対称性を持たない面を含むことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系。
さらに以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系；
0.70＜La／Lt＜0.93 …(2)
ただし、
La：１次像面の画面中心位置と２次像面の画面中心位置との間の、２次像面の画面短辺方向の距離、
Lt：２次像面の画面短辺の長さ、
である。
さらに以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系；
0.30＜OP1／OP2＜0.45 …(3)
ただし、
OP1：画面中心光線において屈折レンズ群の最も中折りミラー寄りの面から負パワーの反射面までの光路長、
OP2：画面中心光線において負パワーの反射面から２次像面までの光路長、
である。