JP4933566B2

JP4933566B2 - デジタル映画投影用の光学系

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Description

本発明は、投影レンズおよびデジタル画像データ投影用の投影レンズを備える光学系に関する。

この種類の投影レンズは主に、映画、宣伝またはプレゼンテーションにおけるデジタル記録画像の投影のためのデジタルビデオ技術において使用される。しかし、本発明の用途の主要な分野はデジタル映画投影である。

映画投影においては通常２つのフォーマットで投影される。すなわち、第１のデジタルワイドスクリーンフォーマットは、画像の高さ（Ｈ）に対する画像の幅（Ｗ）の割合Ｗ：Ｈ＝１．８９６：１を有し、２，０４８×１，０８０正方画素を有するＤＭＤ（以下を参照）により表示される。デジタルワイドスクリーンフォーマットはしばしば１．９：１フォーマットとも称される。第２は、フォーマット２．３７：１を有する、デジタルシネマスコープフォーマットで投影される。この場合、縦横比は、幅において、デジタル投影で要求される（アナモルフィック）値に１．２５倍を乗算して増加され、すなわち１．８９６＊１．２５＝２．３７である。

シネマスコープフォーマットでは、画像は記録レンズにより記録している間に幅方向に圧縮される。記録された画像は１．９：１の幅と高さの比を有する。投影中の修正は、アナモルフィック光学系を用いて、スクリーン上にフォーマット２．３７：１に幅方向に拡大された画像を再構成する、投影レンズにより実行される。
ワイドスクリーンフォーマットでは、画像は一般にフォーマット１．９：１ですでに記録されている。記録画像は投影中に変更されない。

デジタル映像投影技術では、デジタル画像電気信号は光情報に変換され、投影壁に投影される。デジタル映像投影技術の２つの重要な例は、液晶技術（液晶ディスプレイ、ＬＣＤ）といわゆるＤＬＰ技術（デジタルライトプロセシング）とである。ＤＬＰ技術は、微小電気機械ミラーシステム（デジタルミラーデバイス、ＤＭＤ）のマトリックスを使用し、投影レンズによりマトリックスの個々のミラー素子の位置に応じて、投影壁への入射光を遮るかまたは投影する。フルカラー画像情報もまた、例えば、３つの異なるＤＭＤマトリックス上に導かれた三原色の赤、緑および青により表わされる。これらの３つのＤＭＤマトリックスは電子的に駆動され、いずれの場合にも、個々の原色に対する３つのカラーチャネルから画像を生成する。ビーム結合器により、これらの個々に生成された画像は再度組み合わされて、投影レンズにより拡大して投影壁またはスクリーン上に再生される。映画投影に対して現在使用されているＤＭＤは通常、２０４８＊１０８０正方画素に対応してフォーマット１．９：１を有する。

ビーム結合器に面する側は以下、物体側と称される。従来の投影技術では、これはレンズのフィルム側に対応する。
デジタル投影では、例えばビーム結合器といった大きなスペースを取る光学部品は、画像情報源（例えば、ＤＭＤ）と投影レンズとの間に組み込まれているため、デジタル投影用の投影レンズは高い頂点焦点距離を有さなければならない。この場合には、頂点焦点距離は、物体側の最後のレンズ面と物体側の焦点面との間の距離として定義される。

デジタル投影デバイスの使用は、主に公共設備において、および宣伝および映画においても常に増加し、使用のこれらの目的に対して画像品質を向上するために、マイクロミラーのサイズが減少しているため、この場合には使用される投影レンズのより一層の高い分解能を必要とする。
この投影方法において十分な高コントラスト画像を得るために、したがって、この目的に対して使用される投影レンズについては、高い変調伝達関数（ＭＴＦ）を有することが必要である。

さらに、横色収差は可能な限り小さくなければならず、すなわち、種々の色の点が投影レンズにより可能な限り同一形体で投影されなければならない。
さらに、デジタル投影用の投影レンズは十分なテレセントリックビーム経路を有していなければならない。これは、ビーム結合器が特定の限界角未満の光のみレンズに供給できるという事実のためである。
テレセントリシティは、入射瞳孔が実質的に無限遠であることを意味する。言い換えれば、物体の点から生じる主光線（すなわち、入射瞳孔の中心を通る光線）は光軸と平行に延び、すなわち特定の許容範囲角度を超えない。

通常、前述した２つのフォーマットのみ、すなわち、１．９：１フォーマット（ワイドスクリーンフォーマット）およびシネマスコープフォーマット２．３７：１が映画における（デジタル）画像投影に採用される。個々の映画は、（アナモルフィックシステムを用いる、または用いない）ワイドスクリーンフォーマットとシネマスコープフォーマットとの間の切り換えのためにそれぞれに装備されている。画像の高さを維持し、画像の幅を広げる映画もあれば、画像の幅を維持し、画像の高さを変更する映画もある。映画スクリーン上で画像の高さを一定に維持することは、フィルムフォーマットがワイドスクリーンからシネマスコープに変更される場合、カーテンがより広く開けられることを意味する。一定の画像幅では、スクリーンは、この場合には、上部および底部からカーテンにより減少され、これにより可視の画像高さは減少する。

両方の映写装置の変形形態（スクリーン上の一定の画像高さまたは一定の画像幅）では、ワイドスクリーンフォーマット１．９：１の投影の間、このフォーマットはＤＭＤ上に表示され（図１Ａ）、変更されない幅と高さの比により所定の焦点距離で投影レンズによりスクリーン上に投影される。

（アナモルフィックシステムを用いて）ワイドスクリーンからシネマスコープに切り換える場合、カーテンは映画のスクリーン上で一定の画像高さを備える映画においてはより幅広く開けられる（図１Ｂ）。高さが変化しないため、レンズの焦点距離は変化しない。

映画のスクリーン上で一定の画像幅を備える映画では、（アナモルフィックシステムを用いて）ワイドスクリーンからシネマスコープに切り換える場合、スクリーンの可視の高さは上部からおよび底部からカーテンにより減少される（図１Ｃ）。このレンズの焦点距離は、スクリーン上の減少された画像高さを実現するために増加される。

レターボックスサイズの場合（図１Ｄ）、ＤＭＤ上の画像はフォーマット２．３７：１ですでに表示されている。この場合、ＤＭＤの上部および底部の縁部において未使用領域が存在する。ワイドスクリーンからシネマスコープに投影を切り換える場合、アナモルフィックシステムは必要とされない。画像は変化しない幅と高さの比によりスクリーンに投影される。

レターボックスサイズの場合（図１Ｄ）、映画のスクリーン上で一定の画像高さを備える映画では、（アナモルフィックシステムを用いずに）ワイドスクリーンからシネマスコープに切り換える場合、カーテンはより広く開けられる。この場合、レンズの焦点距離は、より大きな画像幅を得るために減少される。

レターボックスサイズの場合（図１Ｄ）、映画のスクリーン上で一定の画像幅を備える映画では、ワイドスクリーンからシネマスコープに切り換える場合、スクリーンの可視の高さは上部および底部からカーテンにより減少される（図１Ｄ）。この場合、レンズの焦点距離は変化しない。

投影レンズの焦点距離に関して、表１１に提示されている４つの適用状態はワイドスクリーンフォーマットからシネマスコープに切り換えるために生じる。

フォーマットを切り換えるために、映写装置は通常、特定の変形対象に対して固定され、すなわち、スクリーン上の一定の画像高さまたは画像幅のいずれかを維持する。この結果として、２つの特定の焦点距離のいずれかの投影レンズの焦点距離の切り換えのみが必要である。

必要な焦点距離の切り換えは通常、ズームレンズにより実現される。しかし、ズームレンズでは、頂点焦点距離、変調伝達関数、横色収差、およびすべての焦点距離設定に対するテレセントリシティからなる必要条件に適合することは極めて困難である。これに加えて、ワイドスクリーンまたはシネマスコープフォーマットの投影では、従来通りのズームレンズは、限定焦点距離の領域を主に利用するという事実がある。既知のとおり、ズームレンズは、特にこれらの焦点距離領域において最も有利性の少ない結像特性を示す。
米国特許第６，１８８，５２３号

以前のズームレンズの欠点を回避する投影レンズを明示することが本発明の目的である。

この目的は、独立の請求項の特徴を備える本発明により達成される。本発明の有利な実現形態は、従属の請求項において特徴付けられている。すべての請求項の用語は参照により本開示に組み込まれるものとする。本発明はまた、すべての手段および詳細には独立および／または従属の請求項の前述した組み合わせのすべてを包含する。

映画のデジタル画像投影において、通常、前述した２つのフォーマットのみ、すなわち１．９：１フォーマット（ワイドスクリーンフォーマット）およびシネマスコープフォーマット２．３７：１が採用されるという事実から、これらの２つのフォーマットも２つの異なる焦点距離をそれぞれ有する投影レンズを必要とするだけである。したがって、固定焦点距離を有するレンズを使用することが提案される。これらは前述したズームレンズより優れた特性を有する。
したがって、光学系は、固定焦点距離を有するデジタル画像データの投影用の投影レンズを備えること、および、要求される２つの焦点距離の間を切り換えるために投影レンズに挿入される焦点距離エクステンダを備えることが提案される。

焦点距離エクステンダを回転させて投影レンズ内に挿入することにより、投影レンズの焦点距離は１．２５倍に増加する。結果的に、投影画像の係数１．２５の縮小が達成される。しかし、この場合、頂点焦点距離は変化しない。逆に、所定の焦点距離は焦点距離エクステンダを取り外すことにより短くなる。

焦点距離エクステンダの使用により、固定焦点距離投影レンズを有する映画投影器は、ワイドスクリーンおよびシネマスコープフィルムの両方を投影することができ、それらレンズがレターボックスサイズに対して設計されている場合であっても、正確に投影できる。この場合、ワイドスクリーンおよびシネマスコープ投影を実行するために映画館において可能な様々な状況は表１２に示されている。

焦点距離エクステンダは、タレットの原理に従って、投影レンズのレンズ配列の所定の位置において絞り空間内に回転して挿入されるか、または再度取り外されるように構成されている。しかし、焦点距離エクステンダを押し込むためにボルトとして構成することもできる。挿入される焦点距離エクステンダの位置の正確性に対する許容差は最大２０μｍである。

焦点距離エクステンダ（「領域エクステンダ」とも称される）は有利には、投影壁から見て、指定された順番で、
ａ）第１負レンズと、
ｂ）第２正レンズと、
少なくとも３つの別のレンズと、を構成部品として有する。

１つの有利な構成では、少なくとも３つの別のレンズは投影壁から見て、指定された順番で、
ｃ）第３負レンズと、
ｄ）第４正レンズと、
ｅ）第５負レンズと、を構成部品として組み込む。
この焦点距離エクステンダは、詳細には、４０〜５０ｍｍの間の焦点距離を有する投影レンズに適する。

別の有利な構成では、少なくとも３つの別のレンズは投影壁から見て、指定された順番で、
ｃ）第３正レンズと、
ｄ）第４負レンズと、
ｅ）第５負レンズと、を構成部品として組み込む。
この焦点距離エクステンダは、詳細には、５０〜１００ｍｍの間の焦点距離を有する投影レンズに適する。

デジタル画像データ投影用の投影レンズは有利には、投影壁から見て、指定された順番で、
ａ）第１負レンズと、
ｂ）第２負レンズと、
ｃ）第３負レンズと、
ｄ）第４の正の光学アセンブリと、
ｅ）第５正レンズと、
ｆ）第６負レンズと、
ｇ）一般に正である、第７レンズと、
ｈ）一般に負である、第８レンズと、
ｉ）第９負レンズと、
ｊ）第１０正レンズと、
ｋ）第１１正レンズと、を有する構成部品として有する。

提示されている光学系は固定焦点距離を有する投影レンズを備える。これは、デジタル投影レンズの必要条件を満たすことを可能にする。このレンズは、分解能および高い頂点焦点距離に関して優れた特性を有する。本発明による投影レンズは、ＤＭＤ側で２μｍ未満の最小の横色収差を有する。さらに、レンズは、高いテレセントリシティおよび極めて小さい歪みを有する。これは、固定焦点距離を有するレンズの使用により可能である。このようなレンズは、これらの光学的特性の点からはズームレンズを上回ることができる。詳細には、顕著な横色収差といった限定焦点距離におけるズームレンズの欠点は存在しない。

提示されている投影レンズは、従来のズーム投影レンズより小さい容積および重量を有する。デジタル画像データの投影において、レンズの直径が従来のズームレンズより小さいため、著しく小さく、かつより低コストのアナモルフィックシステムが使用できる。また、ズームレンズより低コストで製造できる。

１つの有利な実施形態では、投影レンズは、第４の正の光学アセンブリが２つのレンズを有するように構成される。この構成では、投影レンズは詳細には４０〜５０ｍｍの間の焦点距離によく適している。

本発明の１つの有利な実施形態では、焦点距離エクステンダは、投影レンズの第６負レンズと第７正レンズと間に配置される。第４の正の光学アセンブリはこの実施形態では２つのレンズを有する。

別の有利な実施形態では、投影レンズの第４の正の光学アセンブリは１つだけの正レンズを有する。この構成では、投影レンズは詳細には５０〜１００ｍｍの間の焦点距離によく適している。
絞りは有利には投影レンズの第６負レンズと第７正レンズとの間に配列される。本発明の１つの有利な実施形態では、絞りは、Ｆ番号２．５の固定絞りである。絞りは、ＤＭＤの個々のミラーの放射角または最大傾斜に適用される。

絞りの前部の少なくとも１つの負レンズは有利には、フッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２（フッ化カルシウム）から形成され、絞りの後部には、少なくとも１つの正レンズが同様に前述した材料から形成される。レンズの焦点距離が短いほど、前述した材料からより多くのレンズが形成される。６０ｍｍを超える焦点距離では、絞りの前部の負レンズに対して他の材料を使用することが可能である。

このように、本発明による投影レンズは、赤色ＤＭＤが緑色ＤＭＤより４５μｍレンズから離れて配列され、青色ＤＭＤが緑色ＤＭＤから１５μｍ離れて配置されるため、適切に決定される縦色収差を有する。
最初にレンズ内に存在する絞り（固定絞り）は回転して外側に出され、代わりにそれ自体の絞りを有する焦点距離エクステンダが回転して内側に挿入される。絞りは発生している散乱光を低減する。焦点距離エクステンダが内側に回転される結果として、レンズのＦ値は同様に係数１．２５で増加するが、画像はそれに応じて縮小される。したがって、焦点距離エクステンダを利用することにより、スクリーン上の輝度は、焦点距離エクステンダを用いない輝度と比較して同一輝度を維持する。これは従来のズームレンズより優れた、提示されている固定焦点距離投影レンズの利点である。

映写オペレータは必ずしも焦点距離エクステンダを使用する必要はない。焦点距離エクステンダの代わりに、レターボックスサイズをデジタル投影機において代わりに設定できる。このとき、焦点距離は特定の構成（表１２参照）において変化しないように維持でき、その結果焦点距離エクステンダを用いずに作業することができる。
したがって、本発明はさらに、いずれの場合にも、固定焦点距離を有するデジタル画像データ投影用の様々な投影レンズを含む。

第１に、これは、デジタル画像データ投影用の投影レンズであり、投影壁から見て、指定された順番で、
ａ）第１負レンズと、
ｂ）第２負レンズと、
ｃ）第３負レンズと、
ｄ）２つのレンズを有する第４の正の光学アセンブリと、
ｅ）第５正レンズと、
ｆ）第６負レンズと、
ｇ）第７レンズと、
ｈ）第８レンズと、
ｉ）第９負レンズと、
ｊ）第１０正レンズと、
ｋ）第１１正レンズと、を構成部品として有する。

有利には、この投影レンズは第６負レンズと第７正レンズとの間に絞りを有する。絞りの前部の少なくとも１つの負レンズは、フッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成される。さらに、絞りの後部の少なくとも１つの正レンズはフッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成される。

第２に、本発明はデジタル画像データ投影用の投影レンズに関し、投影壁から見て、指定された順番で、
ａ）第１負レンズと、
ｂ）第２負レンズと、
ｃ）第３負レンズと、
ｄ）第４正レンズと、
ｅ）第５正レンズと、
ｆ）第６負レンズと、
ｇ）絞りと、
ｈ）第７レンズと、
ｉ）第８レンズと、
ｊ）第９負レンズと、
ｋ）第１０正レンズと、
ｌ）第１１正レンズと、を構成部品として有する。
ここで、絞りの前部の少なくとも１つの負レンズはフッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成され、絞りの後部の少なくとも１つの正レンズはフッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成される。

部分的に一致する特徴を有する投影レンズが、米国特許第６，１８８，５２３号で見られる。
さらなる詳細および特徴は、従属の請求項と併せて好ましい例示的な実施形態の以下の説明から理解される。この場合、それぞれの特徴はそれら自体によってまたは複数の相互の組み合わせとして実現できる。目的を達成する可能性は例示的な実施形態に限定されない。このように、例えば、範囲の表記は常に、すべての言及されていない中間値およびすべての予測される部分区間を含む。

例示的な実施形態は図に概略的に示されている。この場合、個々の図における同一の参照符号は、同一または機能的に同一である、またはこれらの機能に関して互いに対応している、構成部品を指す。

例示的な実施形態１および２
例示的な実施形態１および２は、そのレンズ配列が図２および図７に示され、レンズが同一基本構成を有するが焦点距離に関して異なる例を表している。
図２に示された第１の例示的な実施形態は焦点距離４４ｍｍおよび絞り値２．５を有する投影レンズに関する。図７に示された構成による投影レンズは焦点距離４８ｍｍおよび絞り値２．５を有する。

図２および図７による実施例では、いずれの場合にも、投影壁または拡大画像は左に位置し、物体またはデジタル画像媒体は右に位置する。２つの例示的な実施形態では、投影レンズは、スクリーンからＤＭＤへの順番で、すなわち左から右に、
ａ）第１負メニスカスレンズ２１０と７１０、投影壁から離れている凹面２１２と７１２、
ｂ）第２負メニスカスレンズ２１６と７１６、投影壁から離れている凹面２１８と７１８、
ｃ）第３負両凹レンズ２２２と７２２、投影壁に面するより平らな凹面２２０と７２０、
ｄ）第１正メニスカスレンズ２３２と７３２、および第２メニスカスレンズ２３８と７３８を有する、第４の正の光学アセンブリ２２８と７２８であって、この場合、正の光学アセンブリ２２８と７２８の第１正メニスカスレンズ２３２と７３２の凸面２３０と７３０は投影壁から離れる一方、正の光学アセンブリ２２８と７２８の第２メニスカスレンズ２３８と７３８の凸面２３６と７３６は投影壁に面し、
ｅ）第５正メニスカスレンズ２４４と７４４、投影壁に面する凸面２４２と７４２、
ｆ）第６負メニスカスレンズ２５０と７５０であって、これらレンズの凹面２５２および７５２は非球面形で構成され、投影壁から離れ、投影壁に面する表面２４８と７４８も非球面として選択でき、１つの変形形態も非球面を不要にし、
ｇ）絞り２５４と７５４、
ｈ）第７正両凸レンズ２５８と７５８、投影壁に面する平坦面２５６と７５６、
ｉ）第８負メニスカスレンズ２６２と７６２、投影壁に面する凹面２６０と７６０、
ｊ）第９負両凹レンズ２６８と７６８、および投影壁に面するより平坦な凹面２６６と７６６、
ｋ）第１０負両凸レンズ２７４と７７４、投影壁に面するより大きく曲がった面２７２と７７２、および
ｌ）第１１正両凸レンズ２８０と７８０、投影壁に面するより大きく曲がった面２７８と７８８、を構成部品として有する。

レンズ２５８と２６２、およびレンズ７５８と７６２は、一体に接着され、ダブレットを形成する。
投影壁から見て投影レンズの後部には、光軸２９０と７９０を有するビーム結合器２８６と７８６の光学的に等しいモデルが続く。ビーム結合器は、セグメント２８８と７８８と、セグメント２９２と７９２とを備える。これに加えて、第１面２９４と７９４を有し、さらに、２つのセグメント間の境界面２９６と７９６、さらに第２面２９８と７９８を有する。ビーム結合器内の光経路長はレンズの光学的特性の計算において考慮に入れなければならない。この理由は、空気中の頂点焦点距離とビーム結合器を含む頂点焦点距離との間には相違が存在するからである。

図２および図７による２つの例示的な実施形態の光学部品の個々の表面に対する精密な仕様が、それぞれに関連付けられた参照符号と併せて表１および表３で見られる。
図２および図７による投影レンズのレンズ面２５２と７５２のそれぞれの非球面係数は、表２および表４に記載されている。非球面レンズの表面は一般に以下の式により表すことができる。

ここで、
−ｚは軸方向に垂直な平面に対する矢（ｍｍ）、すなわち平面から光軸に対して垂直に離れる方向、すなわち光軸の方向に対する矢を示す。
−Ｃはいわゆる頂点の曲率を示す。凸レンズ面または凹レンズ面の曲率を表すのに役立ち、半径の逆数から計算される。
−ｙは光軸からの距離（ｍｍ）を示す。ｙは半径方向の座標である。
−Ｋはいわゆる円錐係数を示す。
−Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはいわゆる非球面係数を表し、これらは非球面の面を表すための関数の多項式展開の係数である。

第１の２つの例示的な実施形態による投影レンズのいくつかの特徴パラメータが、図３〜図６および図８〜図１１にグラフで示されている。
図３および図８のそれぞれは、第１の２つの例示的な実施形態による投影レンズについての、中心と比較して拡大された画像の相対図を示す。ｘ軸は拡大される画像の中心からの相対偏差を示している。

図４および図９のそれぞれは、理想的な画像サイズからの偏差の百分率（％）で、図１および図６の例示的な実施形態による投影レンズについての歪みを示す。
図５および図１０のそれぞれは、波長の関数として、図２および図７の例示的な実施形態による投影レンズについての透過率のプロファイルを百分率（％）でグラフ表示する。
図６および図１１のそれぞれは、図２および図７のそれぞれから投影レンズの分解能（変調度）を示す。分解能は緑色チャネルにおいて計算される。波長の以下の重み付けはこの場合、５４０ｎｍで２５％、４９０ｎｍで１０％、５００ｎｍで１５％、５２０ｎｍで２５％、５５０ｎｍで１５％および５６０ｎｍで１０％を使用した。

３つの例が計算された。すなわち、上部の２つの曲線はｍｍ当たり１８ラインペア（ＬＰ／ｍｍ）の空間周波数を用いる例に関連し、中間の２つの曲線は３６ＬＰ／ｍｍに関連し、下部の２つの曲線は７２ＬＰ／ｍｍに関連している。それぞれの場合における実線は半径方向のラインペアの分解能を示し、点線は接線方向のラインペアの分解能である。ｘ軸は、ＤＭＤの中心からの相対偏差を示している。２．５の絞り値ｋに対する変調伝達関数はｙ軸に表わされている。ある位置における変調Ｍは以下の式で計算される。

ここで、Ｉ_max およびＩ_min はそれぞれ最大および最小におけるラインペアの画像の光強度である。１５ｍが撮像距離として表わされた。第１の２つの例示的な実施形態による投影レンズの分解能は極めて高性能の投影レンズの分解能に相当する。

例示的な実施形態３
図１２に示される第３の例示的な実施形態は、焦点距離６０ｍｍおよび絞り値２．５を有する投影レンズに関する。図１２によるこの例示的な実施形態では、投影レンズは第１の２つの例示的な実施形態に比べて変更された構成を有する。

第３の有利な例示的な実施形態では、投影レンズは、拡大された画像から物体への順番で、すなわち左から右に、
ａ）凹面１２１２が投影壁から離れている、第１負メニスカスレンズ１２１０、
ｂ）凹面１２１８が投影壁から離れている、第２負メニスカスレンズ１２１６、
ｃ）凹面１２２０が投影壁に面する、第３負メニスカスレンズ１２２２、
ｄ）この例示的な実施形態では正両凸レンズ１２３２のみを有する、第４の正の光学アセンブリ１２２８、この場合、より平坦な凸面１２３０が投影壁に面し、
ｅ）凸面１２３６が投影壁に面する、第５正メニスカスレンズ１２３８、
ｆ）凹面１２４６が非球面形で構成され、投影壁から離れている、第６負メニスカスレンズ１２４４であって、投影壁に面する表面１２４２も非球面としても選択でき、１つの変形形態も非球面を不要にし、
ｇ）絞り１２３４、
ｈ）凹面１２５６が投影壁に面する、第７正メニスカスレンズ１２５８、
ｉ）凹面１２６０が投影壁に面する、第８負メニスカスレンズ１２６２、
ｊ）平坦な凹面１２６６が投影壁に面する、第９負両凹レンズ１２６８、
ｋ）より大きく曲がった面１２７２が投影壁に面する、第１０正両凸レンズ１２７４、および
ｌ）より大きく曲がった面１２７８が投影壁に面する、第１１正両凸レンズ１２８０、を構成部品として有する。

レンズ１２５８および１２６２は、一体に接着され、ダブレットを形成する。
投影壁から見て投影レンズの後部には、光軸１２９０を有するビーム結合器１２８６の光学的に等しいモデルが続く。ビーム結合器は、セグメント１２８８と１２９２とを備える。これに加えて、第１面１２９４を有し、さらに、２つのセグメント間の境界面１２９６、さらに第２面１２９８を有する。

図１２による例示的な実施形態の光学部品の個々の表面に対する精密な仕様が、それぞれに関連付けられた参照符号と併せて表５で見られる。
図１２による投影レンズのレンズ面１２４６の非球面係数は、表６に記載されている。
図８〜図１１に対応する図１３〜図１６は、相対照度（図１３）、歪み（図１４）、透過度プロファイル（図１５）および分解能（変調、図１６）といった、第３の例示的な実施形態（図１２）による６０ｍｍ投影レンズについてのいくつかの特徴パラメータをグラフ表示している。

例示的な実施形態４
図１７に示される第４の例示的な実施形態は、図７による第２の例示的な実施形態と類似の投影レンズに関するが、この投影レンズはさらに、レンズ７５０または１７５０とレンズ７５８または１７８０との間に挿入された焦点距離エクステンダを装備している。

この例示的な実施形態における投影レンズは有利には、拡大された画像からＤＭＤへの順番で、すなわち左から右に以下の構成部品を有する。
ａ）図７による投影レンズの第１の７つのレンズと同一の第１の７つのレンズ、および
ｂ）焦点距離エクステンダ１７５５であって、このエクステンダは、
−絞り１７５４と、
−第１負レンズ１７５８、好ましくは両凹レンズ（このレンズのより大きく凹んだ面１７６０は好ましくは投影壁から離れている）と、
−第２正両凸レンズ１７６４（このレンズのより大きく曲がった面１７６２は投影壁に面する）と、
−第３負両凹レンズ１７７０（このレンズのより平坦面１７６８は投影壁に面する）と、
−第４正両凸レンズ１７７６（このレンズのより平坦な凸面１７７４は投影壁に面する）と、
−第５負メニスカスレンズ１７８０（このレンズの凹面１７７８は投影壁に面する）と、を有する。
ｃ）前述したように、別のレンズは、図７による第２の例示的な実施形態の対応するレンズと同一である。ビーム結合器１７１１０にも同じことが適用される。

図１７による例示的な実施形態の光学部品の個々の表面に対する精密な仕様が、それぞれに関連付けられた参照符号と併せて表７で見られる。レンズ面１７５２の非球面係数は表８に記載されている。これら係数は図７または表４による第２の例示的な実施形態の係数と同一である。

図８〜図１１に対応する図１８〜図２１は、相対照度（図１８）、歪み（図１９）、透過率プロファイル（図２０）および分解能（変調、図２１）といった、第４の例示的な実施形態（図１７）による投影レンズについてのいくつかの特徴パラメータをグラフ表示している。

例示的な実施形態５
図２２に示される第５の例示的な実施形態は、図１２による第３の例示的な実施形態と類似の投影レンズに関するが、この投影レンズはさらに、レンズ１２４４または２２４４とレンズ１２５８または２２８０との間に挿入された焦点距離エクステンダを装備している。

この例示的な実施形態の投影レンズは有利には、拡大された画像からＤＭＤへの順番で、すなわち左から右に以下の構成部品を有する。
ａ）図１２による投影レンズの第１の６つのレンズと同一の第１の６つのレンズ、および
ｂ）焦点距離エクステンダ２２４７であって、このエクステンダは、
−第１負両凹レンズ２２５０（このレンズのより大きく曲がった凹面２２５２は投影壁から離れ、投影壁に面する凹面２２４８は非球面フォーマットで構成されている）と、
−第２正両凸レンズ２２５６（このレンズのより大きく曲がった凸面２２５４は投影壁に面する）と、
−絞り２２６０と、
−第３正メニスカスレンズ２２６４（このレンズの凸面２２６２は投影壁に面する）と、
−第４負メニスカスレンズ２２６８（このレンズの凸面２２６６は投影壁に面する）と、
−第５負両凹レンズ２２７４（このレンズのより大きく曲がった凹面２２７２は投影壁に面する）と、を有する。
ｃ）前述したように、別のレンズは、図１２による第３の例示的な実施形態の対応するレンズと同一である。ビーム結合器２２１０６にも同じことが適用される。

レンズ２２６４と２２６８は、一体に接着され、ダブレットを形成する。
図２２による例示的な実施形態の光学部品の個々の表面に対する精密な仕様が、それぞれに関連付けられた参照符号と併せて表９で見られる。レンズ面２２４８の非球面係数は表１０に記載されている。レンズ面２２４６の非球面係数は表６の係数に一致する。

図８〜図１１に対応する図２３〜図２６は、相対照度（図２３）、歪み（図２４）、透過率プロファイル（図２５）および分解能（変調、図２６）といった、第５の例示的な実施形態（図２２）による投影レンズについてのいくつかの特徴パラメータをグラフ表示している。

前述したように、図に示された投影レンズの技術データは、表１〜表１０に記載されている。各表の詳細は以下の通りである。

表１は、図２に示された投影レンズの半径、厚みまたは空間距離、屈折率およびアッベ数の一覧を示す。

表２は、図２に示された投影レンズの非球面係数の一覧を示す。

表３は、図７に示された投影レンズの半径、厚みまたは空間距離、屈折率およびアッベ数の一覧を示す。

表４は、図７に示された投影レンズの非球面係数の一覧を示す。

表５は、図１２に示された投影レンズの半径、厚みまたは空間距離、屈折率およびアッベ数の一覧を示す。

表６は、図１２に示された投影レンズの非球面係数の一覧を示す。

表７は、図１７に示された投影レンズの半径、厚みまたは空間距離、屈折率およびアッベ数の一覧を示す。

表８は、図１７に示された投影レンズの非球面係数の一覧を示す。

表９は、図２２に示された投影レンズの半径、厚みまたは空間距離、屈折率およびアッベ数の一覧を示す。

表１０は、図２２に示された投影レンズの非球面係数の一覧を示す。

フォーマット１．９：１の概略図を示す。一定の画像高さを備える映画スクリーン上のフォーマット２．３７：１の概略図を示す。一定の画像幅を備える映画スクリーン上のフォーマット２．３７：１の概略図を示す。レターボックスサイズの場合におけるＤＭＤ上のフォーマット１．９：１および２．３７：１の概略図を示す。第１の例示的な実施形態として、焦点距離４４ｍｍを有する投影レンズのレンズ配列を示す。図２による投影レンズの相対的な照度を示す。図２による投影レンズの歪みを示す。図２による投影レンズの透過率を示す。ミリメートル当たりの１８、３６および７２ラインペアに対する緑色チャネルにおける図２による構成の変調伝達関数を示す。第２の例示的な実施形態として、焦点距離４８ｍｍを有する投影レンズのレンズ配列を示す。図７による投影レンズの相対的な照度を示す。図７による投影レンズの歪みを示す。図７による投影レンズの透過率を示す。ミリメートル当たりの１８、３６および７２ラインペアに対する緑色チャネルにおける図７による構成の変調伝達関数を示す。第３の例示的な実施形態として、焦点距離６０ｍｍを有する投影レンズのレンズ配列を示す。図１２による投影レンズの相対的な照度を示す。図１２による投影レンズの歪みを示す。図１２による投影レンズの透過率を示す。ミリメートル当たりの１８、３６および７２ラインペアに対する緑色チャネルにおける図１２による構成の変調伝達関数を示す。第４の例示的な実施形態として、焦点距離４８ｍｍおよび焦点距離エクステンダを有する投影レンズのレンズ配列を示す。図１７による投影レンズの相対的な照度を示す。図１７による投影レンズの歪みを示す。図１７による投影レンズの透過率を示す。ミリメートル当たりの１８、３６および７２ラインペアに対する緑色チャネルにおける図１７による構成の変調伝達関数を示す。第５の例示的な実施形態として、焦点距離６０ｍｍおよび焦点距離エクステンダを有する投影レンズのレンズ配列を示す。図２２による投影レンズの相対的な照度を示す。図２２による投影レンズの歪みを示す。図２２による投影レンズの透過率を示す。ミリメートル当たりの１８、３６および７２ラインペアに対する緑色チャネルにおける図２２による構成の変調伝達関数を示す。

符号の説明

２０８レンズ２１０の第１表面
２１０負メニスカスレンズ
２１２レンズ２１０の第２表面
２１４レンズ２１６の第１表面
２１６負メニスカスレンズ
２１８レンズ２１６の第２表面
２２０レンズ２２２の第１表面
２２２負両凹レンズ
２２４レンズ２２２の第２表面
２２８正の光学アセンブリ
２３０レンズ２３２の第１表面
２３２正メニスカスレンズ
２３４レンズ２３２の第２表面
２３６レンズ２３８の第１表面
２３８メニスカスレンズ
２４０レンズ２３８の第２表面
２４２レンズ２４４の第１表面
２４４正メニスカスレンズ
２４６レンズ２４４の第２表面
２４８レンズ２５０の第１表面
２５０負メニスカスレンズ
２５２レンズ２５０の第２表面
２５４絞り
２５６レンズ２５８の第１表面
２５８正両凸レンズ
２６０レンズ２５８の第２表面／レンズ２６２の第１表面
２６２負メニスカスレンズ
２６４レンズ２６２の第２表面
２６６レンズ２６８の第１表面
２６８負両凹レンズ
２７０レンズ２６８の第２表面
２７２レンズ２７４の第１表面
２７４正両凸レンズ
２７６レンズ２７４の第２表面
２７８レンズ２８０の第１表面
２８０正両凸レンズ
２８２レンズ２８０の第２表面
２８６ビーム結合器
２８８ビーム結合器の第１セグメント
２９０ビーム結合器の光軸
２９２ビーム結合器の第２セグメント
２９４ビーム結合器の第１表面
２９６ビーム結合器の境界面
２９８ビーム結合器の第２表面
７０８レンズ７１０の第１表面
７１０負メニスカスレンズ
７１２レンズ７１０の第２表面
７１４レンズ７１６の第１表面
７１６負メニスカスレンズ
７１８レンズ７１６の第２表面
７２０レンズ７２２の第１表面
７２２負両凹レンズ
７２４レンズ７２２の第２表面
７２８正の光学アセンブリ
７３０レンズ７３２の第１表面
７３２正メニスカスレンズ
７３４レンズ７３２の第２表面
７３６レンズ７３８の第１表面
７３８メニスカスレンズ
７４０レンズ７３８の第２表面
７４２レンズ７４４の第１表面
７４４正メニスカスレンズ
７４６レンズ７４４の第２表面
７４８レンズ７５０の第１表面
７５０負メニスカスレンズ
７５２レンズ７５０の第２表面
７５４絞り
７５６レンズ７５８の第１表面
７５８正両凸レンズ
７６０レンズ７５８の第２表面／レンズ７６２の第１表面
７６２負メニスカスレンズ
７６４レンズ７６２の第２表面
７６６レンズ７６８の第１表面
７６８負両凹レンズ
７７０レンズ７６８の第２表面
７７２レンズ７７４の第１表面
７７４正両凸レンズ
７７６レンズ７７４の第２表面
７７８レンズ７８０の第１表面
７８０正両凸レンズ
７８２レンズ７８０の第２表面
７８６ビーム結合器
７８８ビーム結合器の第１セグメント
７９０ビーム結合器の光軸
７９２ビーム結合器の第２セグメント
７９４ビーム結合器の第１表面
７９６ビーム結合器の境界面
７９８ビーム結合器の第２表面
１２０８レンズ１２１０の第１表面
１２１０負メニスカスレンズ
１２１２レンズ１２１０の第２表面
１２１４レンズ１２１６の第１表面
１２１６負メニスカスレンズ
１２１８レンズ１２１６の第２表面
１２２０レンズ１２２２の第１表面
１２２２負メニスカスレンズ
１２２４レンズ１２２２の第２表面
１２２８正の光学アセンブリ
１２３０レンズ１２３２の第１表面
１２３２正両凸レンズ
１２３４レンズ１２３２の第２表面
１２３６レンズ１２３８の第１表面
１２３８正メニスカスレンズ
１２４０レンズ１２３８の第２表面
１２４２レンズ１２４４の第１表面
１２４４負メニスカスレンズ
１２４６レンズ１２４４の第２表面
１２５４絞り
１２５６レンズ１２５８の第１表面
１２５８正メニスカスレンズ
１２６０レンズ１２５８の第２表面／レンズ１２６２の第１表面
１２６２負メニスカスレンズ
１２６４レンズ１２６２の第２表面
１２６６レンズ１２６６の第１表面
１２６８負両凹レンズ
１２７０レンズ１２６６の第２表面
１２７２レンズ１２７４の第１表面
１２７４正両凸レンズ
１２７６レンズ１２７４の第２表面
１２７８レンズ１２８０の第１表面
１２８０正両凸レンズ
１２８２レンズ１２８０の第２表面
１２８６ビーム結合器
１２８８ビーム結合器の第１セグメント
１２９０ビーム結合器の光軸
１２９２ビーム結合器の第２セグメント
１２９４ビーム結合器の第１表面
１２９６ビーム結合器の境界面
１２９８ビーム結合器の第２表面
１７０８レンズ１７１０の第１表面
１７１０負メニスカスレンズ
１７１２レンズ１７１０の第２表面
１７１４レンズ１７１６の第１表面
１７１６負メニスカスレンズ
１７１８レンズ１７１６の第２表面
１７２０レンズ１７２２の第１表面
１７２２負両凹レンズ
１７２４レンズ１７２２の第２表面
１７２８正の光学アセンブリ
１７３０レンズ１７３２の第１表面
１７３２正メニスカスレンズ
１７３４レンズ１７３２の第２表面
１７３６レンズ１７３８の第１表面
１７３８正メニスカスレンズ
１７４０レンズ１７３８の第２表面
１７４２レンズ１７４４の第１表面
１７４４正メニスカスレンズ
１７４６レンズ１７４４の第２表面
１７４８レンズ１７５０の第１表面
１７５０負メニスカスレンズ
１７５２レンズ１７５０の第２表面
１７５４絞り
１７５５焦点距離エクステンダ
１７５６レンズ１７５８の第１表面
１７５８負メニスカスレンズ
１７６０レンズ１７５８の第２表面
１７６２レンズ１７６４の第１表面
１７６４正両凸レンズ
１７６６レンズ１７６４の第２表面
１７６８レンズ１７７０の第１表面
１７７０負両凹レンズ
１７７２レンズ１７７０の第２表面
１７７４レンズ１７７４の第１表面
１７７６正両凸レンズ
１７７８レンズ１７７４の第２表面／レンズ１７８０の第１表面
１７８０負メニスカスレンズ
１７８２レンズ１７８０の第２表面
１７８４レンズ１７８６の第１表面
１７８６正両凸レンズ
１７８８レンズ１７８６の第２表面／レンズ１７９０の第１表面
１７９０負メニスカスレンズ
１７９２レンズ１７６２の第２表面
１７９４レンズ１７９６の第１表面
１７９６負両凹レンズ
１７９８レンズ１７９６の第２表面
１７１００レンズ１７１０２の第１表面
１７１０２正両凸レンズ
１７１０３レンズ１７１０２の第２表面
１７１０４レンズ１７１０６の第１表面
１７１０６正両凸レンズ
１７１０８レンズ１７１０６の第２表面
１７１１０ビーム結合器
１７１１２ビーム結合器の光軸
１７１１４ビーム結合器の第１セグメント
１７１１６ビーム結合器の第２セグメント
１７１１８ビーム結合器の第１表面
１７１２０ビーム結合器の境界面
１７１２２ビーム結合器の第２表面
２２０８レンズ２２１０の第１表面
２２１０負メニスカスレンズ
２２１２レンズ２２１０の第２表面
２２１４レンズ２２１６の第１表面
２２１６負メニスカスレンズ
２２１８レンズ２２１６の第２表面
２２２０レンズ２２２２の第１表面
２２２２負メニスカスレンズ
２２２４レンズ２２２２の第２表面
２２２８正の光学アセンブリ
２２３０レンズ２２３２の第１表面
２２３２正両凸レンズ
２２３４レンズ２２３２の第２表面
２２３６レンズ２２３８の第１表面
２２３８正メニスカスレンズ
２２４０レンズ２２３８の第２表面
２２４２レンズ２２４４の第１表面
２２４４負メニスカスレンズ
２２４６レンズ２２４４の第２表面
２２４７焦点距離エクステンダ
２２４８レンズ２２５０の第１表面
２２５０負両凹レンズ
２２５２レンズ２２５０の第２表面
２２５４レンズ２２５６の第１表面
２２５６正両凸レンズ
２２５８レンズ２２５６の第２表面
２２６０絞り
２２６２レンズ２２６４の第１表面
２２６４正メニスカスレンズ
２２６６レンズ２２６４の第２表面／レンズ２２６８の第１表面
２２６８負メニスカスレンズ
２２７０レンズ２２６８の第２表面
２２７２レンズ２２７４の第１表面
２２７４負両凹レンズ
２２７６レンズ２２７４の第２表面
２２７８レンズ２２８０の第１表面
２２８０正メニスカスレンズ
２２８２レンズ２２８０の第２表面／レンズ２２８４の第１表面
２２８４負メニスカスレンズ
２２８６レンズ２２８４の第２表面
２２８８レンズ２２９０の第１表面
２２９０負両凹レンズ
２２９２レンズ２２９０の第２表面
２２９４レンズ２２９６の第１表面
２２９６正両凸レンズ
２２９８レンズ２２９６の第２表面
２２１００レンズ２２１０２の第１表面
２２１０２正両凸レンズ
２２１０４レンズ２２１０２の第２表面
２２１０６ビーム結合器
２２１０８ビーム結合器の第１セグメント
２２１１０ビーム結合器の光軸
２２１１２ビーム結合器の第２セグメント
２２１１４ビーム結合器の第１表面
２２１１６ビーム結合器の境界面
２２１１８ビーム結合器の第２表面

Claims

光学系であって、
ａ）固定焦点距離を有するデジタル画像データ投影用の投影レンズであって、
投影壁から見て、指定された順番で、
ａ１）第１負レンズ（２１０；７１０；１２１０）と、
ａ２）第２負レンズ（２１５；７１６；１２１６）と、
ａ３）第３負レンズ（２２２；７２２；１２２２）と、
ａ４）第４の正の光学アセンブリ（２２８；７２８；１２２８）と、
ａ５）第５正レンズ（２４４；７４４；１２３８）と、
ａ６）第６負レンズ（２５０；７５０；１２４４）と、
ａ７）開口絞り（２５４；７５４；１２５４）と、
ａ８）第７レンズ（２５８；７５８；１２５８）と、
ａ９）第８レンズ（２６２；７６２；１２６２）と、
ａ１０）第９負レンズ（２６８；７６８；１２６８）と、
ａ１１）第１０正レンズ（２７４；７７４；１２７４）と、
ａ１２）第１１正レンズ（２８０；７８０；１２８０）と、を構成部品として有する投影レンズと、
ｂ）領域エクステンダ（１７５５；２２４７）であって、
前記投影レンズに挿入し、前記投影レンズの焦点距離を延長でき、
ここにおいて、
ｃ）前記投影レンズのレンズ配列内の前記開口絞りの空間に挿入でき、かつ、
ｄ）領域エクステンダ（１７５５；２２４７）は投影壁から見て、指定された順番で、
ｄ１）第１負レンズ（１７５８）と、
ｄ２）第２正レンズ（１７６４）と、
ｄ３）少なくとも３つの別のレンズと、を構成部品として有する領域エクステンダ（１７５５；２２４７）と、
を有する光学系。
請求項１記載の光学系において、
前記領域エクステンダ（１７５５）の少なくとも３つの別のレンズは、投影壁から見て、指定された順番で、
ｃ）第３負レンズ（１７７０）と、
ｄ）第４正レンズ（１７７６）と、
ｅ）第５負レンズ（１７８０）と、
を構成部品として組み込む光学系。
請求項１記載の光学系において、
前記領域エクステンダ（２２４７）の少なくとも３つの別のレンズは、投影壁から見て、指定された順番で、
ｃ）第３正レンズ（２２６４）と、
ｄ）第４負レンズ（２２６８）と、
ｅ）第５負レンズ（２２７４）と、
を構成部品として組み込む光学系。
請求項１記載の光学系において、
前記投影レンズの第４の正の光学アセンブリ（２２８；７２８）は、２つのレンズ（２３２，２３８；７３２，７３８）を有する光学系。
請求項１記載の光学系であって、
前記投影レンズの第４の正の光学アセンブリ（１２２８）は、１つの正レンズ（１２３２）だけを有する光学系。
請求項１〜５のいずれか記載の光学系において、
前記投影レンズにおいて、前記開口絞り（２５４；７５４；１２５４）の前部の少なくとも１つの負レンズは、フッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成され、
前記投影レンズにおいて、前記開口絞り（２５４；７５４；１２５４）の後部の少なくとも１つの正レンズは、フッ化クラウンまたは高屈折率の重フリントまたはＣａＦ２から形成される光学系。