JP5834622B2 - Optical system for image projection device and image projection device - Google Patents

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Description

本発明は、映像投写装置用光学系および映像投写装置に関する。 The present invention relates to an optical system for a video projection device and a video projection device.

映像表示素子の映像等を拡大して投写する映像投写装置(いわゆるプロジェクタ)は、
複数の方式が考案されており、実用化されている。例えば、光源からの光を液晶表示素子
に透過させた後、当該液晶表示素子を透過して得られた映像(光)を複数のレンズから構
成される投写光学系を介してスクリーン(投写面)上に拡大して投写する映像投写装置が
知られている(例えば、特許文献1を参照)。
An image projection device (so-called projector) that projects an image of an image display element in an enlarged manner,
Several schemes have been devised and put into practical use. For example, after light from a light source is transmitted through a liquid crystal display element, an image (light) obtained through the liquid crystal display element is screened (projection surface) via a projection optical system including a plurality of lenses. An image projection apparatus that projects an image on an enlarged scale is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−134350号公報JP 2008-134350 A

このような映像投写装置では、スクリーン(投写面)の位置も含めて全体的に小型化す
ることが望まれている。このような要求を満足するためには、スクリーンの位置を映像投
写装置自身の近くにすることが可能な、斜め投写方式を採用すると良い。しかしながら、
斜め投写方式の場合、スクリーン上に投写した像に大きな歪み(台形歪み)が発生するた
め、これを低減することが要求されている。また、上記のような斜め投写方式の場合、設
置位置に関しても制限が生じやすいので、像面の簡単な調整機構(例えば、フォーカシン
グ機構)の搭載等、使いやすさの向上も要求されている。
In such an image projection apparatus, it is desired to reduce the overall size including the position of the screen (projection surface). In order to satisfy such a requirement, it is preferable to adopt an oblique projection method that allows the screen position to be close to the image projection apparatus itself. However,
In the case of the oblique projection method, a large distortion (trapezoidal distortion) occurs in the image projected on the screen, and it is required to reduce this. Further, in the case of the oblique projection method as described above, since the installation position is likely to be limited, improvement in ease of use such as mounting a simple image plane adjustment mechanism (for example, a focusing mechanism) is also required.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成でありなが
ら、フォーカシング機能を有して、投写した像の台形歪みを良好に補正可能な映像投写装
置用光学系および、これを備えた映像投写装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and has an optical system for a video projection apparatus that has a focusing function and can satisfactorily correct trapezoidal distortion of a projected image, while having a compact configuration. An object of the present invention is to provide an image projection apparatus including the same.

このような目的達成のため、本発明を例示する態様に従えば、映像表示素子に表示された映像を拡大して所定の投写面に斜め方向から投写する映像投写装置用光学系であって、光軸に沿って前記映像表示素子側から順に並んだ、前記光軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲面レンズからなる自由曲面レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された反射面を有する自由曲面ミラーとを有し、前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、像面が前記光軸に沿って平行移動し、前記自由曲面レンズ群は、前記自由曲面ミラーに最も近いミラー側自由曲面レンズを含む3つの自由曲面レンズからなり、前記3つの自由曲面レンズは、前記映像表示素子における任意の物点から出射した光線束に対して、前記映像表示素子側から順に、正屈折力、負屈折力、および正屈折力をそれぞれ有し、前記任意の物点から出射した主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記映像表示素子側のレンズ面に入射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr1とし、前記主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記自由曲面ミラー側のレンズ面から出射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr2としたとき、前記Nr1と前記Nr2との内積が次式
0.85≦Nr1・Nr2<1.00
の条件を満足することを特徴とする映像投写装置用光学系が提供される。
また、本発明を例示する態様に従えば、映像表示素子に表示された映像を拡大して所定の投写面に斜め方向から投写する映像投写装置用光学系であって、光軸に沿って前記映像表示素子側から順に並んだ、前記光軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲面レンズからなる自由曲面レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された反射面を有する自由曲面ミラーとを有し、前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、像面が前記光軸に沿って平行移動し、前記自由曲面レンズ群は、前記自由曲面ミラーに最も近いミラー側自由曲面レンズを含む3つの自由曲面レンズからなり、前記3つの自由曲面レンズはそれぞれ、前記映像表示素子における任意の物点から出射した光線束に対して、前記映像表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状を有する前記光軸に沿った断面を有し、前記自由曲面ミラーの前記反射面は、前記映像表示素子側に凸面を向けた形状を有し、前記任意の物点から出射した主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記映像表示素子側のレンズ面に入射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr1とし、前記主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記自由曲面ミラー側のレンズ面から出射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr2としたとき、前記Nr1と前記Nr2との内積が次式
0.85≦Nr1・Nr2<1.00
の条件を満足することを特徴とする映像投写装置用光学系が提供される。
In order to achieve such an object, according to an aspect of the present invention, an optical system for an image projection apparatus that enlarges an image displayed on an image display element and projects the image on a predetermined projection surface from an oblique direction, A rotationally symmetric lens group composed of a plurality of rotationally symmetric lenses formed in rotational symmetry with respect to the optical axis , arranged in order from the image display element side along the optical axis , and non-rotationally symmetric with respect to the optical axis . A free-form surface lens group formed of a plurality of free-form surface lenses, and a free-form surface mirror having a reflection surface formed non-rotationally symmetric with respect to the optical axis , and at least two of the free-form surface lens groups When moved in parallel along the free-form surface lens, respectively the optical axis, translated along the image plane is the optical axis, the free-form surface lens group includes a mirror nearest side free curved lens in the free-form surface mirror Each of the three free-form surface lenses, with respect to a light beam emitted from an arbitrary object point in the image display element, in order from the image display element side, positive refractive power, negative refractive power, and A normal vector with respect to the lens surface at a position where the principal ray emitted from the arbitrary object point is incident on the lens surface on the image display element side in the mirror-side free-form surface lens is Nr1. When the normal vector for the lens surface at the position where the principal ray exits from the lens surface on the free-form surface mirror side of the mirror-side free-form surface lens is Nr2, the inner product of Nr1 and Nr2 is
0.85 ≦ Nr1 ・ Nr2 <1.00
An optical system for an image projection apparatus is provided that satisfies the above condition .
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical system for a video projection apparatus that enlarges an image displayed on the video display element and projects the image on a predetermined projection surface from an oblique direction, the optical system being configured along an optical axis. A rotationally symmetric lens group composed of a plurality of rotationally symmetric lenses formed in rotational symmetry with respect to the optical axis and a plurality of free lenses formed in a non-rotational symmetry with respect to the optical axis, arranged in order from the image display element side. A free-form surface lens group composed of a curved lens, and a free-form surface mirror having a reflecting surface formed non-rotationally symmetric with respect to the optical axis, and each of at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group When translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis, and the free-form surface lens group includes three free-form surface lenses including a mirror-side free-form surface lens closest to the free-form surface mirror. Each of the three free-form surface lenses is along the optical axis having a meniscus shape with a concave surface facing the image display element side with respect to a light bundle emitted from an arbitrary object point in the image display element. The reflecting surface of the free-form surface mirror has a shape with a convex surface facing the image display element side, and the principal ray emitted from the arbitrary object point is the image on the mirror-side free-form surface lens. A normal vector for the lens surface at a position incident on the lens surface on the display element side is Nr1, and the principal ray is emitted from the lens surface on the free curved mirror side of the mirror side free curved lens. When the normal vector for the surface is Nr2, the inner product of Nr1 and Nr2 is
0.85 ≦ Nr1 ・ Nr2 <1.00
An optical system for an image projection apparatus is provided that satisfies the above condition.

また、本発明を例示する態様に従えば、所定の設置面に設置された状態で使用され、前
記設置面と同じ面上または前記設置面と略平行な面上に映像を斜め方向から投写する映像
投写装置であって、前記映像投写装置を構成する光学系が本発明に係る映像投写装置用光
学系であることを特徴とする映像投写装置が提供される。
Further, according to an aspect of the present invention, the image is projected from an oblique direction on a surface that is used on a predetermined installation surface and is substantially the same as the installation surface or substantially parallel to the installation surface. There is provided an image projection apparatus, wherein the optical system constituting the image projection apparatus is the optical system for an image projection apparatus according to the present invention.

本発明によれば、コンパクトな構成でありながら、フォーカシング機能を有して、投写
した像の台形歪みを良好に補正することができる。
According to the present invention, the trapezoidal distortion of a projected image can be satisfactorily corrected while having a focusing function while having a compact configuration.

第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the reference | standard position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 1st Example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図である。FIG. 3 is an xz cross-sectional optical path diagram at a reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the first example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第1の横収差図である。FIG. 6 is a first lateral aberration diagram at the reference position of the optical system for the video projector according to the first example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第2の横収差図である。FIG. 6 is a second lateral aberration diagram at the reference position of the optical system for the video projector according to Example 1. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the intermediate position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 1st Example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is a xz section optical path figure in the middle position of the optical system for picture projection devices concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第1の横収差図である。FIG. 6 is a first lateral aberration diagram at an intermediate position of the optical system for the image projection device according to Example 1. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the middle position of the optical system for image projection devices concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the intermediate position of the optical system for video projection devices concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 1st Example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is an xz section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection devices concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第1の横収差図である。FIG. 6 is a first lateral aberration diagram at the maximum magnification position of the optical system for a video projector according to the first example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projectors concerning the 1st example. 第1実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 1st Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the reference position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is a xz section optical path figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the intermediate position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is a xz section optical path figure in the middle position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the intermediate position of the optical system for image projection apparatuses concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the middle position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the intermediate position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is an xz section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection devices concerning the 2nd example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses concerning 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses concerning 2nd Example. 第2実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for video projectors concerning the 2nd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the reference position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 3rd Example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is an xz section optical path figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the standard position of the optical system for image projection apparatuses concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the standard position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the reference position of the optical system for image projection apparatuses concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the intermediate position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 3rd Example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is a xz section optical path figure in the middle position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the middle position of the optical system for image projection apparatuses concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける第2の横収差図である。It is a 2nd lateral aberration figure in the middle position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the intermediate position of the optical system for video projectors concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図である。It is a yz cross-section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for video projectors concerning 3rd Example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。It is an xz section optical path figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第1の横収差図である。It is a 1st lateral aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses concerning 3rd Example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける第2の横収差図である。It is the 2nd lateral aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection devices concerning the 3rd example. 第3実施例に係る映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である。It is a distortion aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for image projection apparatuses which concerns on 3rd Example. 映像投写装置の斜視図である。It is a perspective view of a video projection device. 映像投写装置の内部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the inside of a video projector. ローカル座標系の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a local coordinate system.

以下、本発明の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。まず始めに、本
実施形態で用いられる「光学系の光軸」および「レンズ(群)の中心軸」の定義方法につ
いて説明する。本実施形態では、レンズ各面の位置、形状、光線の位置等の情報を代表的
な一つの座標系で表すのではなく、レンズ各面にそれぞれ固有の座標系として右手系xy
z直交座標(以下、ローカル座標系と称する:例えば図48を参照)を配置し、隣り合う
(前後の)ローカル座標系同士で前記情報を共有することにより光学系全体を表現するこ
とにしている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a definition method of “optical axis of optical system” and “center axis of lens (group)” used in the present embodiment will be described. In this embodiment, information such as the position, shape, and ray position of each lens surface is not represented by a single representative coordinate system, but the right-handed system xy is used as a coordinate system unique to each lens surface.
Z orthogonal coordinates (hereinafter referred to as a local coordinate system: see, for example, FIG. 48) are arranged, and the information is shared between adjacent (front and back) local coordinate systems to represent the entire optical system. .

「レンズ(群)の中心軸」(以下、単に中心軸と呼ぶこともある)に関しては、レンズ
(群)各面のローカル座標系の原点同士を直線で繋いだものを考え、それを「レンズ(群
)の中心軸」と定義する。本実施形態では、各座標系のz軸は中心軸に平行である。すな
わち、映像表示素子DSから自由曲面ミラーMへ向かう方向を正とする中心軸方向の座標
軸をz軸とし、自由曲面ミラーMで反射する前および反射した後の光軸を通る断面(平面
)においてz軸と垂直な座標軸をy軸とし、z軸およびy軸と垂直な座標軸をx軸としている
。しかし、必ずしもz軸は中心軸に対し平行でなければならない訳ではない。また、ミラ
ー面に関しては、この面のローカル座標系のz軸を中心軸と定義する。
Regarding the “center axis of the lens (group)” (hereinafter sometimes simply referred to as the center axis), it is considered that the origin of the local coordinate system of each surface of the lens (group) is connected by a straight line, (Group) center axis ". In this embodiment, the z axis of each coordinate system is parallel to the central axis. That is, in the cross section (plane) passing through the optical axis before and after reflection by the free-form surface mirror M, the coordinate axis in the central axis direction with the direction from the image display element DS toward the free-form surface mirror M being positive is the z-axis. The coordinate axis perpendicular to the z axis is the y axis, and the coordinate axis perpendicular to the z axis and the y axis is the x axis. However, the z axis does not necessarily have to be parallel to the central axis. As for the mirror surface, the z axis of the local coordinate system of this surface is defined as the central axis.

「光学系の光軸」(以下、単に光軸と称することもある)に関しては、物体面(映像表
示素子DSの表示面)から出て回転対称な回転対称レンズ群G1の中心軸を通り、自由曲
面ミラーMで反射(反射の法則に従う)して像面I(投写面R)に到達する、一本の直線
のことと定義する。すなわち、本実施形態では回転対称レンズ群G1の中心軸は光軸と一
致している。
With respect to the “optical axis of the optical system” (hereinafter sometimes simply referred to as the optical axis), it passes through the central axis of the rotationally symmetric lens group G1 coming out of the object plane (the display surface of the video display element DS), It is defined as a single straight line that is reflected by the free-form curved mirror M (following the law of reflection) and reaches the image plane I (projection plane R). That is, in the present embodiment, the central axis of the rotationally symmetric lens group G1 coincides with the optical axis.

なお、自由曲面レンズ群G2の中心軸に関して、本実施形態では前述のような方法で定
義しているが、各ローカル座標系の原点が同一直線上にない場合は次のように定義しても
良い。すなわち、自由曲面レンズ群G2の最前面(最も映像表示素子DS側の面)におけ
るローカル座標系の原点と自由曲面レンズ群G2の最後面(最も像側の面)におけるロー
カル座標系の原点とを直線で繋ぎ、この直線を中心軸と定義する。このとき、自由曲面レ
ンズ群G2内の各ローカル座標系のz軸は必ずしも中心軸と平行でなくとも良いものとす
る。
In this embodiment, the central axis of the free-form surface lens group G2 is defined by the method as described above. However, if the origins of the local coordinate systems are not on the same straight line, they may be defined as follows. good. That is, the origin of the local coordinate system on the foremost surface (surface closest to the image display element DS) of the free-form surface lens group G2 and the origin of the local coordinate system on the last surface (most image-side surface) of the free-form surface lens group G2. Connected with a straight line, this straight line is defined as the central axis. At this time, it is assumed that the z-axis of each local coordinate system in the free-form surface lens group G2 is not necessarily parallel to the central axis.

さて、本実施形態の映像投写装置PRJが図46および図47に示されている。なお、
図46は映像投写装置PRJの斜視図であり、図47は映像投写装置PRJの内部を示す
模式図である。図46および図47に示す映像投写装置PRJは、正面に窓部Wを有する
筒状箱形の筐体BDと、この筐体BDの内部にそれぞれ収容された、映像表示素子DSと
、映像投写装置用光学系PLとを備えて構成される。このような映像投写装置PRJは、
例えば、テーブル(もしくは机)の上面や、ホワイトボード近傍の壁面等、所定の設置面
Qに設置された状態で使用され、光源(図示せず)からの光を偏光プリズムを介して映像
表示素子DSに入射させた後、当該映像表示素子DSで反射して得られた映像(光)を、
詳細は後述する映像投写装置用光学系PLおよび窓部Wを介して、映像投写装置PRJ(
筐体BD)の設置面Qと同じ(もしくは平行な)面上に設定された投写面Rに斜め方向か
ら拡大して投写するように構成される。
Now, an image projection apparatus PRJ of this embodiment is shown in FIGS. In addition,
46 is a perspective view of the image projection device PRJ, and FIG. 47 is a schematic diagram showing the inside of the image projection device PRJ. 46 and 47, the image projection apparatus PRJ includes a cylindrical box-shaped housing BD having a window W on the front surface, an image display element DS accommodated in each of the housings BD, and an image projection. And an apparatus optical system PL. Such a video projection device PRJ
For example, it is used in a state where it is installed on a predetermined installation surface Q such as the upper surface of a table (or desk) or a wall surface in the vicinity of a whiteboard, and light from a light source (not shown) is image display element via a polarizing prism. After being incident on the DS, the image (light) obtained by being reflected by the image display element DS,
For details, the image projection device PRJ (via the image projection device optical system PL and the window W, which will be described later, is provided.
The projection screen R is configured to be enlarged and projected from an oblique direction on a projection surface R set on the same (or parallel) surface as the installation surface Q of the housing BD).

なお、光源(図示せず)として、例えば、水銀ランプやハロゲンランプ等、高輝度の白
色光を発生させるランプが用いられる。また、映像表示素子DSとして、例えば、外部の
入力装置(パーソナルコンピュータや記憶装置等)から入力される映像(または画像)を
表示する液晶表示素子が用いられる。
As the light source (not shown), for example, a lamp that generates high-intensity white light such as a mercury lamp or a halogen lamp is used. Further, as the video display element DS, for example, a liquid crystal display element that displays video (or images) input from an external input device (such as a personal computer or a storage device) is used.

映像投写装置用光学系PLは、光軸に沿って映像表示素子DS側から順に並んだ、中心
軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群G1と
、中心軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲面レンズからなる自由曲面レンズ
群G2と、中心軸に対して非回転対称に形成された反射面を有する自由曲面ミラーMとを
有して構成される。このような映像投写装置用光学系PLにおいて、映像表示素子DSか
ら出射された光は、回転対称レンズ群G1および自由曲面レンズ群G2を透過し、自由曲
面ミラーMで斜め方向に反射して投写面Rに投写される。
The optical system PL for image projection apparatus includes a rotationally symmetric lens group G1 composed of a plurality of rotationally symmetric lenses formed in a rotationally symmetric manner with respect to the central axis, arranged in order from the video display element DS side along the optical axis, A free-form surface lens group G2 composed of a plurality of free-form surface lenses formed non-rotationally symmetric with respect to the axis, and a free-form surface mirror M having a reflection surface formed non-rotationally symmetric with respect to the central axis Composed. In such an image projection apparatus optical system PL, the light emitted from the image display element DS is transmitted through the rotationally symmetric lens group G1 and the free-form surface lens group G2, reflected by the free-form surface mirror M in an oblique direction, and projected. Projected onto the surface R.

そして、本実施形態の映像投写装置用光学系PLでは、自由曲面レンズ群G2における
少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ光軸に沿って平行移動させると、像面が光軸
に沿って平行移動するようになっている。なお、自由曲面レンズ群G2における少なくと
も2つの自由曲面レンズは、図示しないフォーカシング機構を用いてそれぞれ独立に光軸
に沿って平行移動可能に構成される。
In the image projection apparatus optical system PL of the present embodiment, when at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group G2 are translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis. It is like that. Note that at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group G2 are configured to be able to translate independently along the optical axis using a focusing mechanism (not shown).

斜め投写形式と自由曲面とを組み合わせることにより、斜め投写によって生じた台形歪
みを自由曲面によって補正可能であることから、光学系全体を非常にコンパクトに構成す
ることが可能となる。また、自由曲面レンズ群G2における少なくとも2つの自由曲面レ
ンズをそれぞれ光軸に沿って平行移動させることにより、光学系のサイズ拡大を行うこと
なく、良好なフォーカシング性能を得ることが可能となる。なお、上記条件を満足しない
場合、小型で良好なフォーカシング性能を有した光学系を提案することが大変困難となり
、好ましくない。
By combining the oblique projection format and the free-form surface, the trapezoidal distortion caused by the oblique projection can be corrected by the free-form surface, so that the entire optical system can be configured very compactly. Also, by moving at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group G2 along the optical axis, it is possible to obtain good focusing performance without enlarging the size of the optical system. If the above conditions are not satisfied, it becomes very difficult to propose an optical system having a small size and good focusing performance, which is not preferable.

また、自由曲面レンズ群G2における少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ光軸
に沿って平行移動させると、像面が光軸に沿って平行移動するとともに、像面の大きさが
変化する構成であってもよい。これにより、フォーカシング機能を有するだけでなく、像
面の大きさを調整することが可能である。
In addition, when at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group G2 are translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis and the size of the image plane changes. May be. Thereby, it is possible not only to have a focusing function but also to adjust the size of the image plane.

また、自由曲面レンズ群G2は、映像表示素子DSにおける任意の物点から出射した光
線束に対して、映像表示素子DS側から順に正・負・正のパワー配置となる3枚の自由曲
面レンズから構成される。これら3つの自由曲面レンズはそれぞれ、映像表示素子DSに
おける任意の物点から出射した光線束に対して、映像表示素子DS側に凹面を向けたメニ
スカス形状を有する光軸に沿った断面(例えば、光軸を含むx−z断面)を有している。な
お、本実施形態におけるx−z断面やy−z断面は、光軸にz軸を一致させた、3次元直交座
標系(xyz座標系)によって決定される断面である。
The free-form surface lens group G2 includes three free-form surface lenses that are arranged in positive, negative, and positive power in order from the image display element DS side with respect to a light beam emitted from an arbitrary object point in the image display element DS. Consists of Each of these three free-form surface lenses has a cross section along the optical axis having a meniscus shape with a concave surface facing the image display element DS with respect to a light bundle emitted from an arbitrary object point in the image display element DS (for example, X-z cross section including the optical axis). Note that the xz cross section and the yz cross section in this embodiment are cross sections determined by a three-dimensional orthogonal coordinate system (xyz coordinate system) in which the z axis coincides with the optical axis.

このような自由曲面レンズのうち自由曲面ミラーMに最も近いミラー側自由曲面レンズ
の両側のレンズ面において、(任意の物点から出射した)ある画角の主光線がミラー側自
由曲面レンズにおける映像表示素子DS側のレンズ面に入射する位置での該レンズ面に対
する法線ベクトルをNr1とし、この主光線がミラー側自由曲面レンズにおける自由曲面ミ
ラーM側のレンズ面から出射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr2とした
とき、前記Nr1と前記Nr2との内積が次式の条件式(1)を満足することが好ましい。
In such a free-form surface lens, on the lens surfaces on both sides of the mirror-side free-form surface lens closest to the free-form surface mirror M, a principal ray having a certain angle of view (emitted from an arbitrary object point) is an image on the mirror-side free-form surface lens. The normal vector for the lens surface at the position incident on the lens surface on the display element DS side is Nr1, and the lens at the position where this principal ray is emitted from the lens surface on the free-form mirror M side of the mirror-side free-form surface lens. When the normal vector to the surface is Nr2, it is preferable that the inner product of Nr1 and Nr2 satisfies the following conditional expression (1).

0.85≦Nr1・Nr2<1.00 …(1)   0.85 ≦ Nr1 · Nr2 <1.00 (1)

本実施形態の光学系では、自由曲面レンズ群の一部を光軸に沿ってそれぞれ個別に移動
させることによりフォーカシングを行っている。このとき、第1の条件として、各自由曲
面レンズのパワー配置を映像表示素子DS側から順に正・負・正のパワー配置とすれば、
例えば、真ん中の負レンズを移動させることで像の倍率を変更し、ミラー側の正レンズを
移動させることで所望の位置に像を結像させることが可能となる。
In the optical system of the present embodiment, focusing is performed by individually moving a part of the free-form surface lens group along the optical axis. At this time, as a first condition, if the power arrangement of each free-form surface lens is a positive, negative, positive power arrangement in order from the image display element DS side,
For example, the magnification of the image can be changed by moving the middle negative lens, and the image can be formed at a desired position by moving the positive lens on the mirror side.

また、第2の条件として、任意の方向での全ての自由曲面レンズの断面形状を映像表示
素子DS側に凹面を向けたメニスカス形状とし、また、その断面での自由曲面ミラーMの
形状を映像表示素子DS側に凸面を向けた凸面鏡とすれば、例えば、自由曲面レンズ群G
2と自由曲面ミラーMとの距離を変化させて倍率を変更し、さらに個々の自由曲面レンズ
をそれぞれ移動させることで、所望の位置に像を結像させることが可能となる。さらには
、上記の第1の条件と第2の条件とを組み合わせたレンズ形状(例えば、自由曲面レンズ
のある断面は第1の条件を満たす断面形状であり、他のある断面は第2の条件を満たす断
面形状であるようなもの)とすることで、より効率的にフォーカシングを行うことが可能
となり、より好ましい。
As a second condition, the cross-sectional shape of all free-form surface lenses in an arbitrary direction is a meniscus shape with the concave surface facing the image display element DS, and the shape of the free-form surface mirror M in the cross-section is an image. If a convex mirror having a convex surface facing the display element DS is used, for example, a free-form surface lens group G
By changing the magnification by changing the distance between 2 and the free-form surface mirror M, and further moving the individual free-form surface lenses, it is possible to form an image at a desired position. Furthermore, a lens shape combining the first condition and the second condition described above (for example, a cross section of a free-form surface lens is a cross-sectional shape that satisfies the first condition, and another cross section is a second condition. It is more preferable that focusing can be performed more efficiently.

また、自由曲面レンズ群G2によってフォーカシングを行う場合、これらの自由曲面レ
ンズはある程度パワーを持たなければならず、色収差の問題が無視できなくなってくる。
しかし、第1の条件のように、正・負・正のパワー配置となるレンズ構成となっていれば
、パワーを適切に配分することによりある程度の色収差補正が可能となる。また、第2の
条件のように、倍率の負荷を色収差の発生しない自由曲面ミラーMのミラー面(反射面)
に負わせ、自由曲面レンズの形状を各画角の光線に対してあまりパワーを持たないメニス
カス形状とすることで、色収差の発生を最小限に抑えることができる。
Further, when focusing is performed by the free-form surface lens group G2, these free-form surface lenses must have some power, and the problem of chromatic aberration cannot be ignored.
However, if the lens configuration has a positive, negative, and positive power arrangement as in the first condition, a certain degree of chromatic aberration correction can be achieved by appropriately distributing the power. In addition, as in the second condition, the mirror surface (reflective surface) of the free-form surface mirror M that does not generate chromatic aberration with a load of magnification.
Therefore, the occurrence of chromatic aberration can be minimized by making the shape of the free-form surface lens into a meniscus shape that does not have much power with respect to light rays of each angle of view.

上記の条件に加え、上述の条件式(1)を満足することにより、フォーカシング機能を
有しながら、台形歪みおよび光線収差を非常に良好な状態で補正することが可能となる。
自由曲面で回転非対称な台形歪みを補正する場合、自由曲面自身が回転非対称な形状にな
るために、この面で回転非対称な収差が発生する。そのため、自由曲面レンズ群G2は台
形歪み補正を行いつつ、回転非対称な収差の発生を極力抑えなければならない。上記の条
件はこれを満足するためのものである。
By satisfying conditional expression (1) above in addition to the above conditions, it becomes possible to correct trapezoidal distortion and light aberration in a very good state while having a focusing function.
When correcting a rotationally asymmetric trapezoidal distortion on a free-form surface, the free-form surface itself has a rotationally asymmetric shape, and rotationally asymmetric aberration occurs on this surface. For this reason, the free-form surface lens group G2 must suppress the generation of rotationally asymmetric aberrations as much as possible while correcting trapezoidal distortion. The above conditions are for satisfying this.

本実施形態の光学系は拡大投写であるため、映像表示素子DSの各点から出射する主光
線は、回転対称レンズ群G1とその直後にある開口絞りSを通過(透過)後に発散光線と
なる。このとき、ミラー側自由曲面レンズが条件式(1)を満足していれば、レンズ通過
前の光線角度とレンズ通過後の光線角度との差が小さくならざるを得ず(仮に、条件式(
1)の値が「1」であった場合、その主光線にとって自由曲面は平行平面板と等価となり
、平行移動はするが曲がらない)、自由曲面レンズとして部分的に大きなパワーを持つこ
とがなくなり、収差(回転非対称な成分を含む)の発生を抑えながら効率よく光線を曲げ
ることが可能となる。また、条件式(1)を満足すると、必然的にそのレンズ形状はメニ
スカス形状となるので、最初の面(レンズ前面)で発生した非回転対称な収差を次の面(
レンズ後面)ですぐにキャンセルすることができ、非回転対称な収差の発生を抑えながら
効率的に台形歪みの補正が可能になる。なお、条件式(1)を満足しない場合、自由曲面
で台形歪みの補正を行う際に非回転対称な収差が大きく発生してしまい、特に、フォーカ
シング機能を有しながら光学系の小型化を行うとき等、短い距離・多数のポジションで全
ての収差を良好に補正しなければならない場合に、収差の補正が大変困難となる。
Since the optical system of the present embodiment is an enlarged projection, the principal ray emitted from each point of the image display element DS becomes a divergent ray after passing (transmitting) through the rotationally symmetric lens group G1 and the aperture stop S immediately after it. . At this time, if the mirror-side free-form surface lens satisfies the conditional expression (1), the difference between the light beam angle before passing through the lens and the light beam angle after passing through the lens must be reduced (assuming that the conditional expression (
When the value of 1) is “1”, the free-form surface is equivalent to a parallel plane plate for the principal ray, and it moves in parallel but does not bend. Thus, it is possible to efficiently bend the light beam while suppressing the occurrence of aberrations (including rotationally asymmetric components). Further, when the conditional expression (1) is satisfied, the lens shape is inevitably a meniscus shape, so that the non-rotationally symmetric aberration generated on the first surface (lens front surface) is reduced to the next surface (
The lens can be canceled immediately at the rear surface of the lens, and the trapezoidal distortion can be corrected efficiently while suppressing the occurrence of non-rotationally symmetric aberration. If the conditional expression (1) is not satisfied, non-rotationally symmetric aberration occurs when correcting the trapezoidal distortion on the free-form surface. In particular, the optical system is downsized while having the focusing function. Sometimes, it is very difficult to correct aberrations when all aberrations must be corrected well at short distances and at many positions.

なお、上記の条件式(1)の代わりに、下記の条件式(1−1)を満足すれば、より効
率的に台形歪みおよび光線収差の補正が可能となり、フォーカシング機能との両立がさら
に容易となる。
If the following conditional expression (1-1) is satisfied instead of the above conditional expression (1), the trapezoidal distortion and the light aberration can be corrected more efficiently, and compatibility with the focusing function is further facilitated. It becomes.

0.90≦Nr1・Nr2<1.00 …(1−1)   0.90 ≦ Nr1 · Nr2 <1.00 (1-1)

また、自由曲面レンズ群G2においてフォーカシングを行う自由曲面レンズは、自由曲
面ミラーMに最も近いミラー側自由曲面レンズと、当該ミラー側自由曲面レンズの隣に配
置された素子側自由曲面レンズであることが望ましい。このように、フォーカシングを行
う部分をできる限り簡素化することで、装置の小型化、低コスト化、製造公差の緩和等に
貢献することが可能となる。
The free-form surface lens that performs focusing in the free-form surface lens group G2 is a mirror-side free-form surface lens closest to the free-form surface mirror M and an element-side free-form surface lens arranged next to the mirror-side free-form surface lens. Is desirable. As described above, by simplifying the portion to be focused as much as possible, it is possible to contribute to downsizing, cost reduction, and manufacturing tolerance reduction of the apparatus.

また、ミラー側自由曲面レンズの平行移動可能な範囲の長さ(すなわち、基準ポジショ
ン時のレンズ位置に対するミラー側自由曲面レンズの最大移動量の絶対値)をXとし、素
子側自由曲面レンズの平行移動可能な範囲の長さ(すなわち、基準ポジション時のレンズ
位置に対する、素子側自由曲面レンズの最大移動量の絶対値)をYとしたとき、次の条件
式(2)で表される条件を満足することが望ましい。なお、基準ポジションとは、像面の
大きさが最も小さいときの光学系の配置のことである。
Further, the length of the range in which the mirror-side free-form surface lens can be translated (that is, the absolute value of the maximum movement amount of the mirror-side free-form surface lens with respect to the lens position at the reference position) is X, and the element-side free-form surface lens is parallel. When the length of the movable range (that is, the absolute value of the maximum movement amount of the element-side free-form surface lens with respect to the lens position at the reference position) is Y, the condition represented by the following conditional expression (2) is satisfied. It is desirable to be satisfied. The reference position is the arrangement of the optical system when the image plane is the smallest.

7≦X/Y≦10 …(2)   7 ≦ X / Y ≦ 10 (2)

条件式(2)は、フォーカシングを行う際に、主に焦点合わせを行うミラー側自由曲面
レンズの移動量Xと、主に倍率の変更を行う素子側自由曲面レンズの移動量Yの関係を示
したものである。条件式(2)の下限値を下回る条件の場合、焦点合わせを行うレンズの
移動量が不足するため、倍率の変更を行うレンズの移動によって生じた焦点ズレや収差を
十分に補正することができず、好ましくない。一方、条件式(2)の上限値を上回る条件
の場合、倍率の変更を行うレンズの移動量に対し、焦点合わせを行うレンズの移動量が大
きすぎることになり、倍率の変更を行うレンズの移動によって生じた焦点ズレや収差の補
正が過剰となる。また、両方のレンズ同士がフォーカシングポジションによって互いに接
近しすぎるおそれがあり、製造上問題となるので好ましくない。
Conditional expression (2) shows the relationship between the amount of movement X of the mirror-side free-form surface lens that mainly performs focusing and the amount of movement Y of the element-side free-form surface lens that mainly changes the magnification when performing focusing. It is a thing. When the condition is less than the lower limit of conditional expression (2), the amount of movement of the lens that performs focusing is insufficient, so that it is possible to sufficiently correct the focus shift and aberration caused by the movement of the lens that changes the magnification. It is not preferable. On the other hand, when the condition exceeds the upper limit value of the conditional expression (2), the moving amount of the lens for focusing is too large with respect to the moving amount of the lens for changing the magnification. Correction of focus shift and aberration caused by movement becomes excessive. Further, both lenses may be too close to each other depending on the focusing position, which is not preferable because it causes a problem in manufacturing.

なお、上記の条件式(2)の代わりに、下記の条件式(2−1)を満足すれば、2つの
レンズの移動比率が最適化され、より効率的にフォーカシングを行うことが可能となる。
また、両方のレンズ同士が接触する可能性等、製造上の問題も回避できるので望ましい。
If the following conditional expression (2-1) is satisfied instead of the above conditional expression (2), the movement ratio of the two lenses is optimized, and focusing can be performed more efficiently. .
It is also desirable because it can avoid manufacturing problems such as the possibility of contact between both lenses.

7.4≦X/Y≦9.4 …(2−1)   7.4 ≦ X / Y ≦ 9.4 (2-1)

また、フォーカシングを行うと像面の大きさが変化する場合、回転対称レンズ群G1の
焦点距離をfとし、像面の大きさが変化する際の像面の最小面積に対する最大面積の面積
比をMとしたとき、次の条件式(3)で表される条件を満足することが望ましい。なお、
基準ポジション時の像面積を1としたとき、フォーカシングによる像面積の最大拡大倍率
はMとなる。
Further, when the size of the image plane changes when focusing is performed, the focal length of the rotationally symmetric lens group G1 is set to f, and the area ratio of the maximum area to the minimum area of the image plane when the size of the image plane changes is When M, it is desirable to satisfy the condition represented by the following conditional expression (3). In addition,
When the image area at the reference position is 1, the maximum magnification of the image area by focusing is M.

15≦M×f≦35 …(3)   15 ≦ M × f ≦ 35 (3)

条件式(3)は、回転対称レンズ群G1のパワーとフォーカシングによる最大拡大倍率
との間の関係を示したものである。条件式(3)の下限値を下回る条件の場合、フォーカ
シングによる像面倍率の変化量を十分に稼ぐためには焦点距離を短くする(レンズパワー
を強くする)必要があり、光学系の小型化には有利となる。ところが、これに伴う回転対
称レンズ群G1で発生する収差(非点収差等)の補正が困難となり、全体として台形歪み
の補正不足・解像性能の悪化を招くので好ましくない。一方、条件式(3)の上限値を上
回る条件の場合、回転対称レンズ群G1のパワーとフォーカシングによる拡大倍率とのバ
ランスが崩れ、特に光学系の小型化が困難となるので好ましくない。
Conditional expression (3) shows the relationship between the power of the rotationally symmetric lens group G1 and the maximum magnification by focusing. In the case of a condition that falls below the lower limit value of conditional expression (3), it is necessary to shorten the focal length (increase the lens power) in order to sufficiently obtain the amount of change in the image plane magnification due to focusing, and the size of the optical system is reduced. Is advantageous. However, it is difficult to correct the aberration (astigmatism and the like) generated in the rotationally symmetric lens group G1 associated therewith, which leads to insufficient trapezoidal distortion correction and poor resolution performance as a whole. On the other hand, the condition exceeding the upper limit value of the conditional expression (3) is not preferable because the balance between the power of the rotationally symmetric lens group G1 and the enlargement magnification due to focusing is lost, and it is particularly difficult to downsize the optical system.

なお、上記の条件式(3)の代わりに、下記の条件式(3−1)を満足すれば、回転対
称レンズ群G1のパワーとフォーカシングによる拡大倍率とのバランスを最適に保つこと
が可能となり、良好なフォーカシング性能と小型化との両立が容易となる。
If the following conditional expression (3-1) is satisfied instead of the above conditional expression (3), the balance between the power of the rotationally symmetric lens group G1 and the enlargement magnification by focusing can be kept optimal. It becomes easy to achieve both good focusing performance and downsizing.

20≦M×f≦30 …(3−1)   20 ≦ M × f ≦ 30 (3-1)

また、自由曲面レンズ群G2の光軸上の長さをLとし、ミラー側自由曲面レンズの光軸
上の厚さをFLeとし、素子側自由曲面レンズの光軸上の厚さをFLmとしたとき、次の条
件式(4)で表される条件を満足することが望ましい。なお、自由曲面レンズ群G2の光
軸上の長さLとは、自由曲面レンズ群G2における最も映像表示素子DS側のレンズ面か
ら最も自由曲面ミラーM側のレンズ面までの光軸上の距離である。
The length of the free-form surface lens group G2 on the optical axis is L, the thickness of the mirror-side free-form surface lens on the optical axis is FLe, and the thickness of the element-side free-form surface lens on the optical axis is FLm. In this case, it is desirable to satisfy the condition represented by the following conditional expression (4). The length L on the optical axis of the free-form surface lens group G2 is the distance on the optical axis from the lens surface closest to the image display element DS to the lens surface closest to the free-form surface mirror M in the free-form surface lens group G2. It is.

{L−(FLe+FLm)}/L≦0.6 …(4)   {L- (FLe + FLm)} / L ≦ 0.6 (4)

条件式(4)は、フォーカシングを行う際に移動する2つの自由曲面レンズで発生する
収差量を抑えることにより、フォーカシング時の結像性能劣化を最小限にするためのもの
である。光学系がこの条件式(4)を満足することによって、フォーカシング時に移動す
る自由曲面レンズの厚さが十分に確保されるために、光線を緩やかに曲げることが可能と
なる。そのため、色収差をはじめとする諸収差の発生量が抑えられ、そのコントロールが
容易になることから、これらのレンズにフォーカシングレンズとして十分な性能を与える
ことができる。なお、条件式(4)の上限値を上回る条件の場合、フォーカシング時に移
動する自由曲面レンズの厚さが十分に確保されず、各レンズ面で急激に光線を曲げる必要
が生じる。そのため、収差が大きく発生してしまい、そのコントロールも困難になること
から、フォーカシングレンズとして好ましくない。特に、光学系の小型化を行う際に問題
となる。
Conditional expression (4) is for minimizing the deterioration in image forming performance during focusing by suppressing the amount of aberration generated by the two free-form surface lenses that move during focusing. When the optical system satisfies the conditional expression (4), the thickness of the free-form surface lens that moves during focusing is sufficiently secured, so that the light beam can be bent gently. Therefore, the generation amount of various aberrations including chromatic aberration is suppressed, and the control thereof is facilitated. Therefore, these lenses can be provided with sufficient performance as a focusing lens. When the condition exceeds the upper limit value of conditional expression (4), the thickness of the free-form surface lens that moves during focusing is not sufficiently secured, and it is necessary to bend the light beam suddenly at each lens surface. For this reason, a large amount of aberration occurs and it is difficult to control the aberration, which is not preferable as a focusing lens. This is particularly a problem when the optical system is downsized.

なお、上記の条件式(4)の代わりに、下記の条件式(4−1)を満足すれば、フォー
カシング時に移動する自由曲面レンズの厚さが最適な値となり、これらのレンズがフォー
カシングレンズとしてより良い性能を獲得できるので、望ましい。
If the following conditional expression (4-1) is satisfied instead of the above conditional expression (4), the thickness of the free-form surface lens that moves during focusing becomes an optimum value, and these lenses serve as focusing lenses. This is desirable because it provides better performance.

0.45≦{L−(FLe+FLm)}/L≦0.55 …(4−1)   0.45 ≦ {L− (FLe + FLm)} / L ≦ 0.55 (4-1)

また、回転対称レンズ群G1の焦点距離をfとし、映像投写装置用光学系PLの全長を
TLとしたとき、如何なるフォーカシングポジションにおいても、次の条件式(5)で表
される条件を満足することが望ましい。なお、映像投写装置用光学系PLの全長TLとは
、映像表示素子面から像面(結像面)までの光軸上の距離のことである。
Further, when the focal length of the rotationally symmetric lens group G1 is f and the total length of the image projection apparatus optical system PL is TL, the condition expressed by the following conditional expression (5) is satisfied at any focusing position. It is desirable. Note that the total length TL of the optical system PL for the video projection apparatus is a distance on the optical axis from the video display element surface to the image plane (imaging plane).

19≦TL/f≦28 …(5)   19 ≦ TL / f ≦ 28 (5)

条件式(5)は、光学系の大きさと回転対称レンズ群G1のパワーとのバランスを適切
にするためのものである。条件式(5)の下限値を下回る条件の場合、回転対称レンズ群
G1の焦点距離が長くなることで回転対称レンズ群G1の性質が望遠タイプになり、主光
線の最大画角が小さくなる。そのため、光学系全体のx−y断面でのコンパクト化には有利
となるが、回転対称レンズ群G1のパワー不足により各フォーカシングポジションにおい
てバックフォーカスが伸びてしまう。これを縮めるために、自由曲面レンズ群G2が正の
パワーを大きく持たなければならず、これによって余分に発生する非対称収差の補正を自
由曲面レンズ群G2自身で行うことになり(回転対称レンズ群G1では、画角による非対
称収差の補正ができない)、負担が増大する。このため、台形歪み補正と収差補正を同時
に行うことが困難となるので好ましくない。
Conditional expression (5) is for making an appropriate balance between the size of the optical system and the power of the rotationally symmetric lens group G1. When the condition is less than the lower limit value of the conditional expression (5), the focal length of the rotationally symmetric lens group G1 becomes longer, so that the property of the rotationally symmetric lens group G1 becomes a telephoto type, and the maximum field angle of the principal ray becomes smaller. This is advantageous for making the entire optical system compact in the xy section, but the back focus is extended at each focusing position due to insufficient power of the rotationally symmetric lens group G1. In order to reduce this, the free-form surface lens group G2 must have a large positive power, and the asymmetrical aberration generated due to this is corrected by the free-form surface lens group G2 itself (the rotationally symmetric lens group). In G1, asymmetrical aberration cannot be corrected by the angle of view), and the burden increases. For this reason, it is difficult to simultaneously perform trapezoidal distortion correction and aberration correction, which is not preferable.

一方、条件式(5)の上限値を上回る条件の場合、回転対称レンズ群G1の焦点距離が
短くなることで回転対称レンズ群G1の性質が広角タイプとなり、主光線の最大画角が大
きくなる。そのため、光学系のx−y断面積が増大し、装置の大型化を招くので好ましくな
い。これに加え、各フォーカシングポジションにおいてバックフォーカスが短くなりすぎ
るため、これを伸ばすために自由曲面レンズ群が負のパワーを大きく持たなければならず
、上記の場合と同様に、台形歪み補正と収差補正を同時に行うことが困難になるので避け
るべきである。
On the other hand, when the condition exceeds the upper limit value of the conditional expression (5), the focal length of the rotationally symmetric lens group G1 is shortened so that the property of the rotationally symmetric lens group G1 becomes a wide-angle type, and the maximum angle of view of the principal ray increases. . For this reason, the xy cross-sectional area of the optical system increases, leading to an increase in the size of the apparatus, which is not preferable. In addition to this, the back focus becomes too short at each focusing position, so the free-form surface lens group must have a large negative power to extend it, and as in the case above, trapezoidal distortion correction and aberration correction Should be avoided as it becomes difficult to do at the same time.

なお、上記の条件式(5)の代わりに、下記の条件式(5−1)を満足すれば、光学系
の大きさと回転対称レンズ群G1のパワーとのバランスをより適切なバランスに近づける
ことが可能となり、光学系の小型化と光学系の結像性能を両立することが容易となる。
If the following conditional expression (5-1) is satisfied instead of the conditional expression (5), the balance between the size of the optical system and the power of the rotationally symmetric lens group G1 is made closer to an appropriate balance. Therefore, it becomes easy to achieve both the miniaturization of the optical system and the imaging performance of the optical system.

20≦TL/f≦27.5 …(5−1)   20 ≦ TL / f ≦ 27.5 (5-1)

以上で説明したように、本実施形態によれば、コンパクトな構成でありながら、フォー
カシング機能を有して、投写した像の台形歪みを良好に補正可能な映像投写装置用光学系
PLおよび、これを備えた映像投写装置PRJを得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the optical system PL for an image projection apparatus that has a focusing function and can satisfactorily correct trapezoidal distortion of a projected image, and a compact configuration thereof, and this Can be obtained.

なお、上述の条件式(1)において、自由曲面を与える関数がz=f(x,y)で表され、そ
こに組み込まれている曲率cの値が全て0(零)であったとすると、その曲面上における
任意の点P(a,b)での法線ベクトルNは、次式(6)で与えられる。
In the above conditional expression (1), if the function that gives a free-form surface is represented by z = f (x, y) and the values of curvature c incorporated therein are all 0 (zero), A normal vector N at an arbitrary point P (a, b) on the curved surface is given by the following equation (6).

Figure 0005834622
Figure 0005834622

また、上式(6)中のφは、ベクトルを単位規格化するためのもので、次式(7)で与
えられる。
Also, φ in the above equation (6) is for normalizing the vector and is given by the following equation (7).

Figure 0005834622
Figure 0005834622

以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。各実施例では、光軸(中心軸)
に対して回転対称な非球面と、中心軸に対して非回転対称な自由曲面が用いられている。
そこでまず、各実施例の説明を行う前に、これらの定義式について述べておく。
Embodiments of the present application will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the optical axis (center axis)
And a free-form surface that is rotationally symmetric with respect to the central axis.
Therefore, before describing each embodiment, these defining formulas will be described.

まず、光軸(中心軸)に対し回転対称な非球面に関しては、次の式(8)で定義される
。なお、次の式(8)において、Zは光軸に平行な面のサグ量であり、cは面頂点(光軸
上)での曲率であり、kはコーニック定数であり、hは光軸からのこれに垂直な距離であ
り、A〜Jはhの各冪級数項に係る係数である。
First, an aspherical surface that is rotationally symmetric with respect to the optical axis (center axis) is defined by the following equation (8). In the following equation (8), Z is the sag amount of the surface parallel to the optical axis, c is the curvature at the surface vertex (on the optical axis), k is the conic constant, and h is the optical axis. Is a distance perpendicular to this, and A to J are coefficients for each power series term of h.

Figure 0005834622
Figure 0005834622

次に、中心軸に対し非回転対称な自由曲面に関しては、次の式(9)で定義される。な
お、次の式(9)において、Zは中心軸に平行な面のサグ量であり、cは面頂点(原点)
での曲率であり、kはコーニック定数であり、hは中心軸上の原点においてこれと垂直に
交わる平面内での原点からの距離であり、Cjはxy多項式の係数である。また、次の式
(9)においては、各面において中心軸上に原点があり、中心軸と座標軸の一つ(例えば
z軸)を一致させた3次元座標系(例えばxyz座標系としたローカル座標系)上でそれ
ぞれ展開している。
Next, a free-form surface that is not rotationally symmetric with respect to the central axis is defined by the following equation (9). In the following equation (9), Z is the sag amount of the surface parallel to the central axis, and c is the surface vertex (origin).
K is the conic constant, h is the distance from the origin in the plane perpendicular to this at the origin on the central axis, and Cj is the coefficient of the xy polynomial. Further, in the following equation (9), a three-dimensional coordinate system (for example, an xyz coordinate system) having an origin on the central axis in each plane and matching the central axis and one of the coordinate axes (for example, the z axis) is used. Each of them is expanded on the coordinate system.

Figure 0005834622
Figure 0005834622

ここで、式(9)中のj,m,nの間には、次の式(10)および式(11)で表わさ
れる関係が成立している。
Here, the relationship represented by the following equations (10) and (11) is established between j, m, and n in equation (9).

Figure 0005834622
Figure 0005834622

Figure 0005834622
Figure 0005834622

(第1実施例)
本願の第1実施例について、図1〜図15および表1〜表7を用いて説明する。図1は
第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路図であり
、図2は映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図である。なお、
以下の各実施例において、像面の大きさが最も小さいときの光学系の配置を基準ポジショ
ンと称し、像面の大きさが最も大きいときの光学系の配置を最拡大ポジションと称し、基
準ポジションと最拡大ポジションの中間の光学系の配置を中間ポジションと称することに
する。また、図6は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図であ
り、図7は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。また
、図11は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図であり、図
12は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。
(First embodiment)
1st Example of this application is described using FIGS. 1-15 and Table 1-Table 7. FIG. FIG. 1 is a yz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is an xz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus. In addition,
In each of the following embodiments, the arrangement of the optical system when the size of the image plane is the smallest is referred to as the reference position, and the arrangement of the optical system when the size of the image plane is the largest is referred to as the maximum magnification position. The arrangement of the optical system in the middle of the maximum magnification position is referred to as an intermediate position. FIG. 6 is a yz sectional optical path diagram at an intermediate position of the optical system for an image projection apparatus, and FIG. 7 is an xz sectional optical path diagram at an intermediate position of the optical system for an image projection apparatus. FIG. 11 is a yz sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus, and FIG. 12 is an xz sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus.

第1実施例に係る映像投写装置用光学系PLは、光軸に沿って映像表示素子DS側から
順に並んだ、中心軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズL11〜L14
からなる回転対称レンズ群G1と、中心軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲
面レンズL21〜L23からなる自由曲面レンズ群G2と、中心軸に対して非回転対称に
形成された反射面を有する自由曲面ミラーMとを有して構成される。なお、映像表示素子
DSの表示面(素子面)と回転対称レンズ群G1との間に2枚の平行平面板が配置されて
いるが、この平行平面板は、映像表示素子DS側が映像表示素子DSのカバーガラスCV
であり、像側がS偏光を反射しP偏光を透過するプリズムP(PBS:偏光ビームスプリ
ッター)である。また、回転対称レンズ群G1と自由曲面レンズ群G2との間に絞りSが
配置されている。
The optical system PL for image projection apparatus according to the first example is arranged in order from the image display element DS side along the optical axis, and a plurality of rotationally symmetric lenses L11 to L14 formed in rotational symmetry with respect to the central axis.
A rotationally symmetric lens group G1, and a free-form surface lens group G2 composed of a plurality of free-form surface lenses L21 to L23 formed in a non-rotationally symmetric manner with respect to the center axis, and formed in a non-rotationally symmetric manner with respect to the center axis. And a free-form surface mirror M having a reflecting surface. Two parallel flat plates are arranged between the display surface (element surface) of the video display element DS and the rotationally symmetric lens group G1, and this parallel flat plate has a video display element on the video display element DS side. DS cover glass CV
The image side is a prism P (PBS: polarization beam splitter) that reflects S-polarized light and transmits P-polarized light. A stop S is disposed between the rotationally symmetric lens group G1 and the free-form surface lens group G2.

回転対称レンズ群G1は、光軸に沿って映像表示素子DS側から順に並んだ、両凸形状
の第1回転対称レンズL11と、素子側に凸面を向けた第2回転対称レンズL12と、像
側に凹面を向けた第3回転対称レンズL13と、像側に凸面を向けたメニスカスレンズで
ある第4回転対称レンズL14とから構成される。なお、第2回転対称レンズL12にお
ける素子側のレンズ面と、第3回転対称レンズL13における像側のレンズ面と、第4回
転対称レンズL14における像側のレンズ面が非球面となっている。また、第2回転対称
レンズL12と第3回転対称レンズL13が貼り合わせレンズとなっている。
The rotationally symmetric lens group G1 is arranged in order from the image display element DS side along the optical axis, a biconvex first rotationally symmetric lens L11, a second rotationally symmetric lens L12 having a convex surface facing the element side, and an image. The lens includes a third rotationally symmetric lens L13 having a concave surface on the side, and a fourth rotationally symmetric lens L14 that is a meniscus lens having a convex surface on the image side. The element-side lens surface of the second rotationally symmetric lens L12, the image-side lens surface of the third rotationally symmetric lens L13, and the image-side lens surface of the fourth rotationally symmetric lens L14 are aspherical surfaces. Further, the second rotationally symmetric lens L12 and the third rotationally symmetric lens L13 are bonded lenses.

自由曲面レンズ群G2は、映像表示素子DS側から順に並んだ、第1自由曲面レンズL
21と、第2自由曲面レンズL22と、第3自由曲面レンズL23とから構成される。
第2自由曲面レンズL22および第3自由曲面レンズL23におけるy−z断面およびx−z
断面が素子側に凹面を向けたメニスカス形状を有している。
The free-form surface lens group G2 is a first free-form surface lens L arranged in order from the image display element DS side.
21, a second free-form surface lens L22, and a third free-form surface lens L23.
The yz section and xz in the second free-form surface lens L22 and the third free-form surface lens L23
The cross section has a meniscus shape with a concave surface facing the element side.

自由曲面ミラーMに関しては、自由曲面ミラーMにおけるローカル座標系(xyz座標
系)のz軸が、光軸に対して、座標原点を中心にy−z平面内で+34度だけ傾いている。
また、像面Iのz軸(法線)が、自由曲面ミラーMで反射した光軸に対して、同じく−5
8度だけ傾けて設置されているため、光学系は全体として像面Iに対して10度だけ傾い
ている。なお、以下の各実施例において、各ローカル座標系のz軸が光軸と平行であると
きを0度とし、反時計回りを正と定義する。
Regarding the free-form surface mirror M, the z-axis of the local coordinate system (xyz coordinate system) in the free-form surface mirror M is inclined by +34 degrees in the yz plane with the coordinate origin as the center with respect to the optical axis.
Similarly, the z axis (normal line) of the image plane I is −5 with respect to the optical axis reflected by the free-form surface mirror M.
Since the optical system is inclined by 8 degrees, the optical system is inclined by 10 degrees with respect to the image plane I as a whole. In each of the following embodiments, when the z axis of each local coordinate system is parallel to the optical axis, it is defined as 0 degree, and the counterclockwise direction is defined as positive.

このような第1実施例に係る映像投写装置用光学系PLでは、物体側(素子側)開口数
が0.2174であり、映像表示素子DSのサイズが7.52mm×5.64mmであり、投
写サイズがA4サイズ(297mm×210mm)〜A3サイズ(420mm×297mm)であ
り、拡大倍率が約37倍〜約52倍であり、像面積比MがM=(A3サイズの面積/A4
サイズの面積)=2となっている。なお、回転対称レンズ群G1全体の焦点距離fは、1
4.509mmである。
In the optical system PL for image projection apparatus according to the first embodiment, the object side (element side) numerical aperture is 0.2174, and the size of the image display element DS is 7.52 mm × 5.64 mm. The projection size is A4 size (297 mm × 210 mm) to A3 size (420 mm × 297 mm), the enlargement magnification is about 37 times to about 52 times, and the image area ratio M is M = (A3 size area / A4
Size area) = 2. The focal length f of the entire rotationally symmetric lens group G1 is 1
4.509 mm.

下の表1に、第1実施例に係る映像投写装置用光学系PLの数値データを示す。なお、
以下の各実施例で示す表(光学系の数値データ)において、この中で表記されている「*a
」はその面が回転対称な非球面であることを表し、「*f」はその面が非回転対称な自由曲
面であることを表している。また、表1中の面間隔D1〜D4は、フォーカシング時に変
化する面間隔である。
Table 1 below shows numerical data of the optical system PL for image projection apparatus according to the first example. In addition,
In the tables (numerical data of optical systems) shown in the following examples, “* a” described therein is used.
"Represents that the surface is a rotationally symmetric aspheric surface, and" * f "represents that the surface is a non-rotationally symmetric free-form surface. Further, the surface intervals D1 to D4 in Table 1 are the surface intervals that change during focusing.

(表1)
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率/νd
素子面 平面 1.00000
1 平面 0.70000 1.51680/64.2
2 平面 12.00000 1.51680/64.2
3 平面 2.78289
4 10.26354 5.23663 1.48563/85.2
5 -35.89695 0.95928
6*a 8.82752 4.25466 1.77200/50.0
7 -1298.50570 2.00001 1.72250/29.2
8*a 4.65625 2.72881
9 -8.97081 2.61795 1.59170/60.7
10*a -5.35597 0.20000
11(絞り) 平面 2.02048
12*f xy多項式面 2.50000 1.53113/55.7
13*f xy多項式面 (D1)
14*f xy多項式面 5.99389 1.53113/55.7
15*f xy多項式面 (D2)
16*f xy多項式面 6.50000 1.53113/55.7
17*f xy多項式面 (D3)
18*f xy多項式面 (D4) 反射
像面 平面
(Table 1)
Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index / νd
Element plane Plane 1.00000
1 plane 0.70000 1.51680 / 64.2
2 Plane 12.00000 1.51680 / 64.2
3 Plane 2.78289
4 10.26354 5.23663 1.48563 / 85.2
5 -35.89695 0.95928
6 * a 8.82752 4.25466 1.77200 / 50.0
7 -1298.50570 2.00001 1.72250 / 29.2
8 * a 4.65625 2.72881
9 -8.97081 2.61795 1.59170 / 60.7
10 * a -5.35597 0.20000
11 (Aperture) Plane 2.02048
12 * f xy polynomial surface 2.50000 1.53113 / 55.7
13 * f xy polynomial surface (D1)
14 * f xy polynomial surface 5.99389 1.53113 / 55.7
15 * f xy polynomial surface (D2)
16 * f xy polynomial surface 6.50000 1.53113 / 55.7
17 * f xy polynomial surface (D3)
18 * f xy polynomial surface (D4) Reflection Image plane Plane

表1において、第4面〜第10面は回転対称な回転対称レンズ群G1のレンズ面であり
、その中で、第6面、第8面、および第10面は回転対称な非球面である。下の表2に、
第6面、第8面、および第10面の非球面係数をそれぞれ示す。
In Table 1, the fourth surface to the tenth surface are lens surfaces of the rotationally symmetric rotationally symmetric lens group G1, and among them, the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface are rotationally symmetric aspheric surfaces. . In Table 2 below,
The aspherical coefficients of the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface are respectively shown.

(表2)
項 第6面係数 第8面係数
r(曲率半径) 8.8275240 4.6562474
k -0.6794540 0
A(4次) -1.6580140E-04 4.3157337E-05
B(6次) -3.0761392E-06 -8.6364580E-06
C(8次) -2.1198967E-07 -2.6557814E-06
D(10次) 4.5478226E-09 2.3527679E-07
E(12次) -9.5013552E-11 0

項 第10面係数
r(曲率半径) -5.3559736
k 0
A(4次) 8.6067885E-04
B(6次) -2.2156964E-05
C(8次) 1.8705602E-07
D(10次) -1.2930366E-08
E(12次) -1.5886018E-09
(Table 2)
Term 6th surface coefficient 8th surface coefficient
r (curvature radius) 8.8275240 4.6562474
k -0.6794540 0
A (4th) -1.6580140E-04 4.3157337E-05
B (6th) -3.0761392E-06 -8.6364580E-06
C (8th) -2.1198967E-07 -2.6557814E-06
D (10th) 4.5478226E-09 2.3527679E-07
E (12th order) -9.5013552E-11 0

Term 10th surface coefficient
r (radius of curvature) -5.3559736
k 0
A (4th) 8.6067885E-04
B (6th) -2.2156964E-05
C (8th) 1.8705602E-07
D (10th) -1.2930366E-08
E (12th) -1.5886018E-09

また、表1において、第12面〜第18面は非回転対称な自由曲面である。なお、本実
施例では、第18面が自由曲面ミラーMの反射面となっている。下の表3〜表5に、これ
ら自由曲面の各項係数を示す。
In Table 1, the 12th to 18th surfaces are non-rotationally symmetric free-form surfaces. In this embodiment, the eighteenth surface is the reflecting surface of the free-form curved mirror M. Tables 3 to 5 below show the term coefficients of these free-form surfaces.

(表3)
項 第12面係数 第13面係数 第14面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 0.0000000E+00 0.0000000E+00 -1.1878133E-02
C4(x2) -4.8753129E-02 -7.2284799E-02 -3.5983529E-02
C6(y2) -1.5323795E-02 -5.8699828E-02 -2.1855722E-02
C8(x2y) 1.9519724E-03 1.3932029E-03 -6.5060134E-03
C10(y3) 2.2597778E-03 1.2125649E-03 -8.4754865E-03
C11(x4) 1.1500387E-03 2.2216942E-04 4.2882514E-05
C13(x2y2) 2.2451110E-03 5.6664028E-04 1.5173686E-04
C15(y4) 1.2747926E-03 4.7315215E-04 -3.2018351E-04
C17(x4y) 2.0655009E-05 -5.3111911E-06 -3.6186400E-05
C19(x2y3) 9.4122315E-05 1.4650238E-04 3.1670389E-04
C21(y5) 5.2184171E-05 9.9698153E-05 2.4879271E-04
C22(x6) -5.1965636E-05 -1.3881796E-05 8.1207661E-06
C24(x4y2) -1.4972992E-04 -5.2654793E-05 -1.5352041E-05
C26(x2y4) -1.4325986E-04 -5.2636673E-05 -1.9595555E-05
C28(y6) -4.6021350E-05 -2.2076244E-05 -1.2619721E-05
C30(x6y) 2.7978958E-06 2.0410529E-06 9.6052038E-07
C32(x4y3) 6.2109480E-06 4.4767377E-06 -3.0913650E-06
C34(x2y5) 8.5178641E-06 3.5384629E-06 -1.3226712E-05
C36(y7) 2.6942811E-06 4.2871783E-07 -8.7554738E-06
C37(x8) 1.2360133E-06 5.5563947E-07 2.2953209E-07
C39(x6y2) 5.0140563E-06 2.1988374E-06 5.5619869E-07
C41(x4y4) 7.1581722E-06 2.7028827E-06 3.6574280E-07
C43(x2y6) 5.8020347E-06 2.8427366E-06 -1.5965125E-07
C45(y8) 1.0368509E-06 4.5550188E-07 -8.2971928E-07
C47(x8y) -1.2743765E-07 -4.9957062E-08 9.8043753E-10
C49(x6y3) 1.2572352E-07 2.4687834E-08 -3.5038922E-08
C51(x4y5) 6.3445722E-07 4.2636935E-07 1.8691555E-07
C53(x2y7) 3.2752800E-07 4.0760185E-07 6.0548650E-07
C55(y9) 6.6879906E-08 6.6935075E-08 1.8532687E-07
C56(x10) -5.1330500E-09 -4.7074519E-09 -7.3337126E-09
C58(x8y2) -1.7023850E-07 -1.0311878E-07 -2.7797573E-08
C60(x6y4) -4.2317903E-07 -2.3031545E-07 -4.4827024E-08
C62(x4y6) -4.8504868E-07 -2.1339742E-07 6.7198700E-09
C64(x2y8) -2.8016277E-07 -1.1109973E-07 8.5254261E-08
C66(y10) -4.2546887E-08 -1.6275011E-08 4.0461349E-08
(Table 3)
Term 12th surface coefficient 13th surface coefficient 14th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 0.0000000E + 00 0.0000000E + 00 -1.1878133E-02
C4 (x 2 ) -4.8753129E-02 -7.2284799E-02 -3.5983529E-02
C6 (y 2 ) -1.5323795E-02 -5.8699828E-02 -2.1855722E-02
C8 (x 2 y) 1.9519724E-03 1.3932029E-03 -6.5060134E-03
C10 (y 3 ) 2.2597778E-03 1.2125649E-03 -8.4754865E-03
C11 (x 4 ) 1.1500387E-03 2.2216942E-04 4.2882514E-05
C13 (x 2 y 2 ) 2.2451110E-03 5.6664028E-04 1.5173686E-04
C15 (y 4 ) 1.2747926E-03 4.7315215E-04 -3.2018351E-04
C17 (x 4 y) 2.0655009E-05 -5.3111911E-06 -3.6186400E-05
C19 (x 2 y 3 ) 9.4122315E-05 1.4650238E-04 3.1670389E-04
C21 (y 5 ) 5.2184171E-05 9.9698153E-05 2.4879271E-04
C22 (x 6 ) -5.1965636E-05 -1.3881796E-05 8.1207661E-06
C24 (x 4 y 2 ) -1.4972992E-04 -5.2654793E-05 -1.5352041E-05
C26 (x 2 y 4 ) -1.4325986E-04 -5.2636673E-05 -1.9595555E-05
C28 (y 6 ) -4.6021350E-05 -2.2076244E-05 -1.2619721E-05
C30 (x 6 y) 2.7978958E-06 2.0410529E-06 9.6052038E-07
C32 (x 4 y 3 ) 6.2109480E-06 4.4767377E-06 -3.0913650E-06
C34 (x 2 y 5 ) 8.5178641E-06 3.5384629E-06 -1.3226712E-05
C36 (y 7 ) 2.6942811E-06 4.2871783E-07 -8.7554738E-06
C37 (x 8 ) 1.2360133E-06 5.5563947E-07 2.2953209E-07
C39 (x 6 y 2 ) 5.0140563E-06 2.1988374E-06 5.5619869E-07
C41 (x 4 y 4 ) 7.1581722E-06 2.7028827E-06 3.6574280E-07
C43 (x 2 y 6 ) 5.8020347E-06 2.8427366E-06 -1.5965125E-07
C45 (y 8 ) 1.0368509E-06 4.5550188E-07 -8.2971928E-07
C47 (x 8 y) -1.2743765E-07 -4.9957062E-08 9.8043753E-10
C49 (x 6 y 3 ) 1.2572352E-07 2.4687834E-08 -3.5038922E-08
C51 (x 4 y 5 ) 6.3445722E-07 4.2636935E-07 1.8691555E-07
C53 (x 2 y 7 ) 3.2752800E-07 4.0760185E-07 6.0548650E-07
C55 (y 9 ) 6.6879906E-08 6.6935075E-08 1.8532687E-07
C56 (x 10 ) -5.1330500E-09 -4.7074519E-09 -7.3337126E-09
C58 (x 8 y 2 ) -1.7023850E-07 -1.0311878E-07 -2.7797573E-08
C60 (x 6 y 4 ) -4.2317903E-07 -2.3031545E-07 -4.4827024E-08
C62 (x 4 y 6 ) -4.8504868E-07 -2.1339742E-07 6.7198700E-09
C64 (x 2 y 8 ) -2.8016277E-07 -1.1109973E-07 8.5254261E-08
C66 (y 10 ) -4.2546887E-08 -1.6275011E-08 4.0461349E-08

(表4)
項 第15面係数 第16面係数 第17面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 1.3841104E-01 1.7604824E-01 2.9956361E-02
C4(x2) -9.4152682E-03 -2.2201665E-02 -2.2646548E-02
C6(y2) 6.0772699E-02 -2.8650816E-02 -3.4948327E-02
C8(x2y) -8.3653728E-03 -6.3257036E-04 -5.1117325E-04
C10(y3) -1.2476190E-02 3.5102441E-04 -1.0112292E-04
C11(x4) -8.7357536E-05 -1.0610384E-04 -3.3800888E-05
C13(x2y2) 2.4756423E-04 -3.4562884E-04 -1.8823876E-04
C15(y4) -1.2955250E-07 -3.6840282E-04 -2.0398511E-04
C17(x4y) 6.7388562E-06 1.1598170E-05 8.7307215E-06
C19(x2y3) 2.7358081E-04 6.6588726E-06 5.6750988E-06
C21(y5) 3.1283799E-04 -1.6628244E-05 -5.6404389E-06
C22(x6) 4.6128899E-06 -3.0150163E-07 -2.8179218E-07
C24(x4y2) -5.3077923E-06 1.3779940E-06 7.3148655E-07
C26(x2y4) -4.0446447E-05 6.7039471E-06 1.7840331E-06
C28(y6) -3.7005306E-05 3.1818828E-06 5.0161332E-07
C30(x6y) -7.7569868E-07 4.5883534E-08 -1.1681552E-08
C32(x4y3) -1.6141580E-06 -4.1334998E-08 -1.3672298E-08
C34(x2y5) -6.7458114E-06 5.8865611E-07 5.8515653E-08
C36(y7) -4.5485562E-06 1.5937924E-07 1.3081597E-08
C37(x8) -2.9162307E-09 1.2671378E-08 2.8800579E-09
C39(x6y2) -9.5142253E-08 -4.7386079E-08 -1.0455710E-08
C41(x4y4) 4.4825183E-07 2.9556988E-08 5.3327450E-09
C43(x2y6) 1.3201514E-06 -7.9806604E-08 -1.3308572E-08
C45(y8) 9.1629603E-07 -2.2799249E-08 -4.5262777E-09
C47(x8y) 1.4012508E-08 -1.3269142E-09 -1.2160493E-10
C49(x6y3) 3.3552688E-08 2.2198651E-10 1.1636528E-10
C51(x4y5) 3.9883675E-08 2.6570502E-09 2.1286789E-09
C53(x2y7) 9.3311671E-08 -6.3675373E-09 1.1409162E-09
C55(y9) 2.5577149E-08 9.1627034E-10 2.2983182E-10
C56(x10) -5.4484795E-10 -1.4465686E-10 -1.5438612E-11
C58(x8y2) -1.3405979E-09 3.4824620E-10 2.4534853E-11
C60(x6y4) -4.6377423E-09 1.2386226E-10 1.5057373E-11
C62(x4y6) -8.5483241E-09 -6.9555901E-11 7.3774865E-11
C64(x2y8) -1.6763430E-08 1.0083004E-09 1.7214332E-10
C66(y10) -7.2446753E-09 -4.6093983E-11 1.3276968E-11
(Table 4)
Term 15th surface coefficient 16th surface coefficient 17th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 1.3841104E-01 1.7604824E-01 2.9956361E-02
C4 (x 2 ) -9.4152682E-03 -2.2201665E-02 -2.2646548E-02
C6 (y 2 ) 6.0772699E-02 -2.8650816E-02 -3.4948327E-02
C8 (x 2 y) -8.3653728E-03 -6.3257036E-04 -5.1117325E-04
C10 (y 3 ) -1.2476190E-02 3.5102441E-04 -1.0112292E-04
C11 (x 4 ) -8.7357536E-05 -1.0610384E-04 -3.3800888E-05
C13 (x 2 y 2 ) 2.4756423E-04 -3.4562884E-04 -1.8823876E-04
C15 (y 4 ) -1.2955250E-07 -3.6840282E-04 -2.0398511E-04
C17 (x 4 y) 6.7388562E-06 1.1598170E-05 8.7307215E-06
C19 (x 2 y 3 ) 2.7358081E-04 6.6588726E-06 5.6750988E-06
C21 (y 5 ) 3.1283799E-04 -1.6628244E-05 -5.6404389E-06
C22 (x 6 ) 4.6128899E-06 -3.0150163E-07 -2.8179218E-07
C24 (x 4 y 2 ) -5.3077923E-06 1.3779940E-06 7.3148655E-07
C26 (x 2 y 4 ) -4.0446447E-05 6.7039471E-06 1.7840331E-06
C28 (y 6 ) -3.7005306E-05 3.1818828E-06 5.0161332E-07
C30 (x 6 y) -7.7569868E-07 4.5883534E-08 -1.1681552E-08
C32 (x 4 y 3 ) -1.6141580E-06 -4.1334998E-08 -1.3672298E-08
C34 (x 2 y 5 ) -6.7458114E-06 5.8865611E-07 5.8515653E-08
C36 (y 7 ) -4.5485562E-06 1.5937924E-07 1.3081597E-08
C37 (x 8 ) -2.9162307E-09 1.2671378E-08 2.8800579E-09
C39 (x 6 y 2 ) -9.5142253E-08 -4.7386079E-08 -1.0455710E-08
C41 (x 4 y 4 ) 4.4825183E-07 2.9556988E-08 5.3327450E-09
C43 (x 2 y 6 ) 1.3201514E-06 -7.9806604E-08 -1.3308572E-08
C45 (y 8 ) 9.1629603E-07 -2.2799249E-08 -4.5262777E-09
C47 (x 8 y) 1.4012508E-08 -1.3269142E-09 -1.2160493E-10
C49 (x 6 y 3 ) 3.3552688E-08 2.2198651E-10 1.1636528E-10
C51 (x 4 y 5 ) 3.9883675E-08 2.6570502E-09 2.1286789E-09
C53 (x 2 y 7 ) 9.3311671E-08 -6.3675373E-09 1.1409162E-09
C55 (y 9 ) 2.5577149E-08 9.1627034E-10 2.2983182E-10
C56 (x 10 ) -5.4484795E-10 -1.4465686E-10 -1.5438612E-11
C58 (x 8 y 2 ) -1.3405979E-09 3.4824620E-10 2.4534853E-11
C60 (x 6 y 4 ) -4.6377423E-09 1.2386226E-10 1.5057373E-11
C62 (x 4 y 6 ) -8.5483241E-09 -6.9555901E-11 7.3774865E-11
C64 (x 2 y 8 ) -1.6763430E-08 1.0083004E-09 1.7214332E-10
C66 (y 10 ) -7.2446753E-09 -4.6093983E-11 1.3276968E-11

(表5)
項 第18面係数
c(曲率) 0
C1(k) 0
C3(y) 0.0000000E+00
C4(x2) 1.0712469E-02
C6(y2) 3.3187726E-05
C8(x2y) 5.1197132E-04
C10(y3) 9.0670917E-05
C11(x4) -5.2484767E-06
C13(x2y2) 2.0439416E-05
C15(y4) 5.0161336E-06
C17(x4y) -5.7531968E-07
C19(x2y3) 7.0753457E-07
C21(y5) 2.2056979E-07
C22(x6) 1.0549107E-08
C24(x4y2) -4.2888123E-08
C26(x2y4) 1.3316517E-08
C28(y6) 5.1714369E-09
C30(x6y) 1.0070162E-09
C32(x4y3) -2.3017330E-09
C34(x2y5) -3.8275997E-10
C36(y7) -3.3181345E-11
C37(x8) -1.7492155E-11
C39(x6y2) 9.1998574E-11
C41(x4y4) -1.0920736E-10
C43(x2y6) -2.9272082E-11
C45(y8) -7.5519009E-12
C47(x8y) -5.4570412E-13
C49(x6y3) 4.1683053E-12
C51(x4y5) -3.8127362E-12
C53(x2y7) -4.7449678E-13
C55(y9) -2.4858820E-13
C56(x10) 9.0568802E-15
C58(x8y2) -1.5496994E-14
C60(x6y4) 7.4715548E-14
C62(x4y6) -6.0451838E-14
C64(x2y8) 8.2423031E-16
C66(y10) -2.8104474E-15
(Table 5)
Term 18th surface coefficient c (curvature) 0
C1 (k) 0
C3 (y) 0.0000000E + 00
C4 (x 2 ) 1.0712469E-02
C6 (y 2 ) 3.3187726E-05
C8 (x 2 y) 5.1197132E-04
C10 (y 3 ) 9.0670917E-05
C11 (x 4 ) -5.2484767E-06
C13 (x 2 y 2 ) 2.0439416E-05
C15 (y 4 ) 5.0161336E-06
C17 (x 4 y) -5.7531968E-07
C19 (x 2 y 3 ) 7.0753457E-07
C21 (y 5 ) 2.2056979E-07
C22 (x 6 ) 1.0549107E-08
C24 (x 4 y 2 ) -4.2888123E-08
C26 (x 2 y 4 ) 1.3316517E-08
C28 (y 6 ) 5.1714369E-09
C30 (x 6 y) 1.0070162E-09
C32 (x 4 y 3 ) -2.3017330E-09
C34 (x 2 y 5 ) -3.8275997E-10
C36 (y 7 ) -3.3181345E-11
C37 (x 8 ) -1.7492155E-11
C39 (x 6 y 2 ) 9.1998574E-11
C41 (x 4 y 4 ) -1.0920736E-10
C43 (x 2 y 6 ) -2.9272082E-11
C45 (y 8 ) -7.5519009E-12
C47 (x 8 y) -5.4570412E-13
C49 (x 6 y 3 ) 4.1683053E-12
C51 (x 4 y 5 ) -3.8127362E-12
C53 (x 2 y 7 ) -4.7449678E-13
C55 (y 9 ) -2.4858820E-13
C56 (x 10 ) 9.0568802E-15
C58 (x 8 y 2 ) -1.5496994E-14
C60 (x 6 y 4 ) 7.4715548E-14
C62 (x 4 y 6 ) -6.0451838E-14
C64 (x 2 y 8 ) 8.2423031E-16
C66 (y 10 ) -2.8104474E-15

また、下の表6に、フォーカシングによる面間隔D1〜D4の変化を示す。なお、面間
隔D4は、光学系のバックフォーカス(Bf)に相当する。
Table 6 below shows changes in the surface distances D1 to D4 due to focusing. The surface distance D4 corresponds to the back focus (Bf) of the optical system.

(表6)
基準ポジション 中間ポジション 最拡大ポジション
D1 2.99949 2.85926 2.75950
D2 8.50683 7.39500 6.57001
D3 28.50000 29.75117 30.67505
D4 199.60000 249.60000 299.60000
(Table 6)
Reference position Intermediate position Maximum position D1 2.99949 2.85926 2.75950
D2 8.50683 7.39500 6.57001
D3 28.50000 29.75117 30.67505
D4 199.60000 249.60000 299.60000

下の表7に、条件式(1)に対する対応値を示す。表7は、物体面全面において計35
点での計算結果である。なお、x−z断面に関しては、自由曲面がz軸に対して軸対称であ
るので、x座標の負の領域については記載を省略している。
Table 7 below shows corresponding values for conditional expression (1). Table 7 shows that total 35
It is a calculation result at a point. Regarding the xz cross section, since the free-form surface is axisymmetric with respect to the z axis, the description of the negative region of the x coordinate is omitted.

(表7)
物点x座標 物点y座標 Nr1・Nr2
0.00 0.00 0.98752
0.00 0.94 0.99594
0.94 0.94 0.99581
0.94 0.00 0.98740
0.94 -0.94 0.97405
0.00 -0.94 0.97402
0.00 1.88 0.99989
0.94 1.88 0.99989
1.88 1.88 0.99917
1.88 0.94 0.99547
1.88 0.00 0.98718
1.88 -0.94 0.97433
1.88 -1.88 0.95711
0.94 -1.88 0.95538
0.00 -1.88 0.95484
0.00 2.82 0.99778
0.94 2.82 0.99753
1.88 2.82 0.99677
2.82 2.82 0.99548
2.82 1.88 0.99824
2.82 0.94 0.99501
2.82 0.00 0.98712
2.82 -0.94 0.97521
2.82 -1.88 0.96011
2.82 -2.82 0.94653
1.82 -2.82 0.94161
0.94 -2.82 0.93853
0.00 -2.82 0.93748
3.76 2.82 0.99358
3.76 1.88 0.99685
3.76 0.94 0.99445
3.76 0.00 0.98739
3.76 -0.94 0.97680
3.76 -1.88 0.96422
3.76 -2.82 0.95301
(Table 7)
Object point x coordinate Object point y coordinate Nr1, Nr2
0.00 0.00 0.98752
0.00 0.94 0.99594
0.94 0.94 0.99581
0.94 0.00 0.98740
0.94 -0.94 0.97405
0.00 -0.94 0.97402
0.00 1.88 0.99989
0.94 1.88 0.99989
1.88 1.88 0.99917
1.88 0.94 0.99547
1.88 0.00 0.98718
1.88 -0.94 0.97433
1.88 -1.88 0.95711
0.94 -1.88 0.95538
0.00 -1.88 0.95484
0.00 2.82 0.99778
0.94 2.82 0.99753
1.88 2.82 0.99677
2.82 2.82 0.99548
2.82 1.88 0.99824
2.82 0.94 0.99501
2.82 0.00 0.98712
2.82 -0.94 0.97521
2.82 -1.88 0.96011
2.82 -2.82 0.94653
1.82 -2.82 0.94161
0.94 -2.82 0.93853
0.00 -2.82 0.93748
3.76 2.82 0.99358
3.76 1.88 0.99685
3.76 0.94 0.99445
3.76 0.00 0.98739
3.76 -0.94 0.97680
3.76 -1.88 0.96422
3.76 -2.82 0.95301

以下に、条件式(2)〜(5)に対する対応値を示す。   The corresponding values for conditional expressions (2) to (5) are shown below.

条件式(2) X/Y=2.17505/0.23999≒9.06
条件式(3) M×f=2×14.5086≒29.02
条件式(4) {L−(FLe+FLm)}/L=(26.5002−12.4939)/26.5002≒0.53
条件式(5)
基準ポジション:TL/f=291.10091/14.5086≒20.06
中間ポジション:TL/f=341.10091/14.5086≒23.51
最拡大ポジション:TL/f=391.10091/14.5086≒26.96
Conditional expression (2) X / Y = 2.15505 / 0.23999 ≒ 9.06
Conditional expression (3) M × f = 2 × 14.5086 ≒ 29.02
Conditional expression (4) {L- (FLe + FLm)} / L = (26.5002-12.4939) /26.5002≈0.53
Conditional expression (5)
Reference position: TL / f = 291.10091 / 14.5086 ≒ 20.06
Intermediate position: TL / f = 341.10091 / 14.5086 ≒ 23.51
Maximum expansion position: TL / f = 391.10091 / 14.5086 ≒ 26.96

このように本実施例では、上記条件式(1)〜(5)が全て満たされていることが分か
る。
Thus, in this embodiment, it can be seen that all the conditional expressions (1) to (5) are satisfied.

図3〜図4は第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける横収差
図であり、図8〜図9は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける横収差図であり
、図13〜図14は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける横収差図である。
また、図5は第1実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける歪曲収差
図であり、図10は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差図であり、
図15は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である。横収差図
において、CはC線(λ=656.3nm)、eはe線(λ=546.1nm)、gはg
線(λ=435.8nm)における収差をそれぞれ示す。なお、横収差図の説明は、以降
の他の実施例においても同様とし説明を省略する。そして、各収差図より、第1実施例で
は、各点(物点)における横収差および歪曲収差が良好に補正され、優れた光学性能を有
していることがわかる。
3 to 4 are lateral aberration diagrams at the reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the first example, and FIGS. 8 to 9 are lateral aberration diagrams at the intermediate position of the optical system for the image projection apparatus. 13 to 14 are lateral aberration diagrams at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus.
5 is a distortion diagram at the reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the first embodiment, and FIG. 10 is a distortion diagram at an intermediate position of the optical system for the image projection apparatus.
FIG. 15 is a distortion diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus. In the lateral aberration diagram, C is C line (λ = 656.3 nm), e is e line (λ = 546.1 nm), g is g
The aberrations at the line (λ = 435.8 nm) are shown. The explanation of the lateral aberration diagram is the same in the other examples, and the explanation is omitted. From the aberration diagrams, it can be seen that in the first example, the lateral aberration and distortion at each point (object point) are corrected well, and the optical performance is excellent.

(第2実施例)
本願の第2実施例について、図16〜図30および表8〜表14を用いて説明する。図
16は第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路図
であり、図17は映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図である
。また、図21は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図であり
、図22は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。また
、図26は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図であり、図
27は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。なお、
第2実施例の映像投写装置用光学系は、第1実施例の映像投写装置用光学系と同様の構成
であり、各部に第1実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present application will be described with reference to FIGS. 16 to 30 and Tables 8 to 14. FIG. FIG. 16 is a yz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus according to the second embodiment, and FIG. 17 is an xz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus. FIG. 21 is a yz sectional optical path diagram at an intermediate position of the optical system for an image projection apparatus, and FIG. 22 is an xz sectional optical path diagram at an intermediate position of the optical system for an image projection apparatus. FIG. 26 is a yz sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus, and FIG. 27 is an xz sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the image projection apparatus optical system. In addition,
The optical system for the image projection apparatus of the second embodiment has the same configuration as the optical system for the image projection apparatus of the first embodiment, and the same reference numerals as those in the case of the first embodiment are assigned to the respective parts. Is omitted.

第2実施例に係る映像投写装置用光学系PLでは、物体側(素子側)開口数が0.21
74であり、映像表示素子DSのサイズが7.52mm×5.64mmであり、投写サイズが
A4サイズ(297mm×210mm)〜A4×1.4倍のサイズであり、拡大倍率が約37
倍〜約44倍であり、像面積比MがM=1.4となっている。なお、回転対称レンズ群G
1全体の焦点距離fは、14.547mmである。
In the optical system PL for image projection apparatus according to the second example, the object side (element side) numerical aperture is 0.21.
74, the size of the video display element DS is 7.52 mm × 5.64 mm, the projection size is A4 size (297 mm × 210 mm) to A4 × 1.4 times, and the enlargement magnification is about 37.
The image area ratio M is M = 1.4. The rotationally symmetric lens group G
The focal length f of one whole is 14.547 mm.

下の表8に、第2実施例に係る映像投写装置用光学系PLの数値データを示す。   Table 8 below shows numerical data of the optical system PL for the image projection apparatus according to the second example.

(表8)
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率/νd
素子面 平面 1.00000
1 平面 0.70000 1.51680/64.2
2 平面 12.00000 1.51680/64.2
3 平面 2.41398
4 10.99531 5.12192 1.48563/85.2
5 -30.05457 1.22080
6*a 8.67468 4.21782 1.77200/50.0
7 558.15901 2.00000 1.72250/29.2
8*a 4.54141 2.76157
9 -10.05410 2.63471 1.59170/60.7
10*a -5.60858 0.20000
11(絞り) 平面 2.02722
12*f xy多項式面 2.50000 1.53113/55.7
13*f xy多項式面 (D1)
14*f xy多項式面 6.00000 1.53113/55.7
15*f xy多項式面 (D2)
16*f xy多項式面 6.50000 1.53113/55.7
17*f xy多項式面 (D3)
18*f xy多項式面 (D4) 反射
像面 平面
(Table 8)
Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index / νd
Element plane Plane 1.00000
1 plane 0.70000 1.51680 / 64.2
2 Plane 12.00000 1.51680 / 64.2
3 Plane 2.41398
4 10.99531 5.12192 1.48563 / 85.2
5 -30.05457 1.22080
6 * a 8.67468 4.21782 1.77200 / 50.0
7 558.15901 2.00000 1.72250 / 29.2
8 * a 4.54141 2.76157
9 -10.05410 2.63471 1.59170 / 60.7
10 * a -5.60858 0.20000
11 (aperture) plane 2.02722
12 * f xy polynomial surface 2.50000 1.53113 / 55.7
13 * f xy polynomial surface (D1)
14 * f xy polynomial surface 6.00000 1.53113 / 55.7
15 * f xy polynomial surface (D2)
16 * f xy polynomial surface 6.50000 1.53113 / 55.7
17 * f xy polynomial surface (D3)
18 * f xy polynomial surface (D4) Reflection Image plane Plane

表8において、第4面〜第10面は回転対称な回転対称レンズ群G1のレンズ面であり
、その中で、第6面、第8面、および第10面は回転対称な非球面である。下の表9に、
第6面、第8面、および第10面の非球面係数をそれぞれ示す。
In Table 8, the fourth surface to the tenth surface are the lens surfaces of the rotationally symmetric rotationally symmetric lens group G1, and among them, the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface are rotationally symmetric aspherical surfaces. . In Table 9 below,
The aspherical coefficients of the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface are respectively shown.

(表9)
項 第6面係数 第8面係数
r(曲率半径) 8.6746823 4.5414080
k -0.6008124 0
A(4次) -1.4828948E-04 1.2959109E-04
B(6次) -2.6497453E-06 -1.1102148E-05
C(8次) -2.1757627E-07 -1.9497066E-06
D(10次) 5.2425200E-09 1.7227296E-07
E(12次) -1.1061821E-10 0

項 第10面係数
r(曲率半径) -5.6085776
k 0
A(4次) 6.7842606E-04
B(6次) -2.0988949E-05
C(8次) -1.3110211E-08
D(10次) -1.7297194E-08
E(12次) -1.7248861E-09
(Table 9)
Term 6th surface coefficient 8th surface coefficient
r (radius of curvature) 8.6746823 4.5414080
k -0.6008124 0
A (4th) -1.4828948E-04 1.2959109E-04
B (6th) -2.6497453E-06 -1.1102148E-05
C (8th) -2.1757627E-07 -1.9497066E-06
D (10th order) 5.2425200E-09 1.7227296E-07
E (12th order) -1.1061821E-10 0

Term 10th surface coefficient
r (radius of curvature) -5.6085776
k 0
A (4th) 6.7842606E-04
B (6th) -2.0988949E-05
C (8th) -1.3110211E-08
D (10th order) -1.7297194E-08
E (12th) -1.7248861E-09

また、表8において、第12面〜第18面は非回転対称な自由曲面である。なお、本実
施例では、第18面が自由曲面ミラーMの反射面となっている。下の表10〜表12に、
これら自由曲面の各項係数を示す。
In Table 8, the 12th to 18th surfaces are non-rotationally symmetric free-form surfaces. In this embodiment, the eighteenth surface is the reflecting surface of the free-form curved mirror M. In Tables 10 to 12 below,
Each term coefficient of these free-form surfaces is shown.

(表10)
項 第12面係数 第13面係数 第14面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 0.0000000E+00 0.0000000E+00 -9.2357736E-03
C4(x2) -5.1113659E-02 -7.0504603E-02 -2.5946152E-02
C6(y2) -1.9953139E-02 -5.5610615E-02 -5.4355341E-03
C8(x2y) 2.2966659E-03 1.5013555E-03 -6.8618402E-03
C10(y3) 2.0744394E-03 8.9896322E-04 -8.6545133E-03
C11(x4) 1.1896044E-03 3.0139028E-04 1.9808596E-05
C13(x2y2) 2.3163335E-03 6.3484682E-04 -1.3015077E-04
C15(y4) 1.2557804E-03 3.9222389E-04 -5.5444344E-04
C17(x4y) 1.5571116E-05 3.0824203E-07 -1.9865355E-05
C19(x2y3) 1.1692070E-04 1.9653691E-04 3.3816503E-04
C21(y5) 7.6889912E-05 1.4479429E-04 2.6134041E-04
C22(x6) -3.4055720E-05 -7.2244090E-06 6.6488030E-06
C24(x4y2) -9.5404492E-05 -2.5656130E-05 -8.1518374E-06
C26(x2y4) -8.9388093E-05 -1.7709593E-05 6.6331064E-06
C28(y6) -3.3843957E-05 -1.0524020E-05 2.8108419E-06
C30(x6y) 2.7178442E-06 2.3939439E-06 6.2524550E-07
C32(x4y3) 8.9221766E-06 7.0927988E-06 -2.1953991E-06
C34(x2y5) 1.0671022E-05 4.7150241E-06 -9.9471960E-06
C36(y7) 2.6584955E-06 1.9266023E-07 -6.5544832E-06
C37(x8) 8.5577616E-07 5.1106459E-07 9.7704241E-08
C39(x6y2) 3.0073129E-06 1.7098666E-06 1.3287027E-07
C41(x4y4) 3.1477638E-06 1.5809061E-06 -4.9445153E-07
C43(x2y6) 3.9571971E-06 2.3090866E-06 -1.3631042E-06
C45(y8) 1.1483685E-06 6.8743269E-07 -9.0546779E-07
C47(x8y) -1.2229136E-07 -6.7200197E-08 -6.7299894E-09
C49(x6y3) -4.4600914E-08 -1.0565916E-07 -9.4568518E-08
C51(x4y5) 3.6194097E-07 3.2466371E-07 7.2101927E-08
C53(x2y7) 2.7715642E-07 5.0171962E-07 4.1291818E-07
C55(y9) 9.7065198E-08 1.3179638E-07 1.5100958E-07
C56(x10) -9.1624614E-09 -8.3203934E-09 -3.9564890E-09
C58(x8y2) -1.4643487E-07 -1.0079784E-07 -1.8544132E-08
C60(x6y4) -2.3272439E-07 -1.6082283E-07 -2.8609936E-08
C62(x4y6) -2.9047970E-07 -1.2920168E-07 2.9081871E-08
C64(x2y8) -2.3603245E-07 -6.9584718E-08 9.3593250E-08
C66(y10) -5.3603414E-08 -1.8582724E-08 2.8480596E-08
(Table 10)
Term 12th surface coefficient 13th surface coefficient 14th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 0.0000000E + 00 0.0000000E + 00 -9.2357736E-03
C4 (x 2 ) -5.1113659E-02 -7.0504603E-02 -2.5946152E-02
C6 (y 2 ) -1.9953139E-02 -5.5610615E-02 -5.4355341E-03
C8 (x 2 y) 2.2966659E-03 1.5013555E-03 -6.8618402E-03
C10 (y 3 ) 2.0744394E-03 8.9896322E-04 -8.6545133E-03
C11 (x 4 ) 1.1896044E-03 3.0139028E-04 1.9808596E-05
C13 (x 2 y 2 ) 2.3163335E-03 6.3484682E-04 -1.3015077E-04
C15 (y 4 ) 1.2557804E-03 3.9222389E-04 -5.5444344E-04
C17 (x 4 y) 1.5571116E-05 3.0824203E-07 -1.9865355E-05
C19 (x 2 y 3 ) 1.1692070E-04 1.9653691E-04 3.3816503E-04
C21 (y 5 ) 7.6889912E-05 1.4479429E-04 2.6134041E-04
C22 (x 6 ) -3.4055720E-05 -7.2244090E-06 6.6488030E-06
C24 (x 4 y 2 ) -9.5404492E-05 -2.5656130E-05 -8.1518374E-06
C26 (x 2 y 4 ) -8.9388093E-05 -1.7709593E-05 6.6331064E-06
C28 (y 6 ) -3.3843957E-05 -1.0524020E-05 2.8108419E-06
C30 (x 6 y) 2.7178442E-06 2.3939439E-06 6.2524550E-07
C32 (x 4 y 3 ) 8.9221766E-06 7.0927988E-06 -2.1953991E-06
C34 (x 2 y 5 ) 1.0671022E-05 4.7150241E-06 -9.9471960E-06
C36 (y 7 ) 2.6584955E-06 1.9266023E-07 -6.5544832E-06
C37 (x 8 ) 8.5577616E-07 5.1106459E-07 9.7704241E-08
C39 (x 6 y 2 ) 3.0073129E-06 1.7098666E-06 1.3287027E-07
C41 (x 4 y 4 ) 3.1477638E-06 1.5809061E-06 -4.9445153E-07
C43 (x 2 y 6 ) 3.9571971E-06 2.3090866E-06 -1.3631042E-06
C45 (y 8 ) 1.1483685E-06 6.8743269E-07 -9.0546779E-07
C47 (x 8 y) -1.2229136E-07 -6.7200197E-08 -6.7299894E-09
C49 (x 6 y 3 ) -4.4600914E-08 -1.0565916E-07 -9.4568518E-08
C51 (x 4 y 5 ) 3.6194097E-07 3.2466371E-07 7.2101927E-08
C53 (x 2 y 7 ) 2.7715642E-07 5.0171962E-07 4.1291818E-07
C55 (y 9 ) 9.7065198E-08 1.3179638E-07 1.5100958E-07
C56 (x 10 ) -9.1624614E-09 -8.3203934E-09 -3.9564890E-09
C58 (x 8 y 2 ) -1.4643487E-07 -1.0079784E-07 -1.8544132E-08
C60 (x 6 y 4 ) -2.3272439E-07 -1.6082283E-07 -2.8609936E-08
C62 (x 4 y 6 ) -2.9047970E-07 -1.2920168E-07 2.9081871E-08
C64 (x 2 y 8 ) -2.3603245E-07 -6.9584718E-08 9.3593250E-08
C66 (y 10 ) -5.3603414E-08 -1.8582724E-08 2.8480596E-08

(表11)
項 第15面係数 第16面係数 第17面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 1.6415646E-01 2.2102161E-01 4.5486999E-02
C4(x2) -6.1235883E-03 -2.1075100E-02 -2.1182760E-02
C6(y2) 6.4305689E-02 -3.4175543E-02 -3.6803105E-02
C8(x2y) -8.8287325E-03 -5.2391039E-04 -5.3653001E-04
C10(y3) -1.3135331E-02 5.3444278E-04 -1.5958015E-04
C11(x4) -8.2334143E-05 -9.9618997E-05 -3.5368539E-05
C13(x2y2) 2.0999696E-04 -3.1637536E-04 -1.7629467E-04
C15(y4) 2.2787132E-06 -4.0490002E-04 -2.1773046E-04
C17(x4y) 1.2664868E-05 1.0570257E-05 8.0599375E-06
C19(x2y3) 2.9590300E-04 9.9428258E-06 7.6001846E-06
C21(y5) 3.2571465E-04 -1.1679266E-05 -4.3185828E-06
C22(x6) 4.0176250E-06 -3.8356867E-07 -2.5390033E-07
C24(x4y2) -7.1758035E-06 1.8621180E-07 6.0707440E-07
C26(x2y4) -4.1691178E-05 5.0561167E-06 1.7035210E-06
C28(y6) -3.7808288E-05 3.7599906E-06 6.2353164E-07
C30(x6y) -7.9532133E-07 1.3348038E-07 2.4872136E-09
C32(x4y3) -1.1377716E-06 2.3744185E-07 2.7004318E-08
C34(x2y5) -6.1208196E-06 5.2276312E-07 3.0273316E-08
C36(y7) -4.0517021E-06 -1.7746845E-07 -6.9644320E-09
C37(x8) -3.9447431E-09 8.3567044E-09 1.5434574E-09
C39(x6y2) -9.3633775E-08 -5.1605801E-08 -1.1813073E-08
C41(x4y4) 4.6723520E-07 8.1112703E-08 8.0444833E-09
C43(x2y6) 1.2523632E-06 -3.0626144E-08 -1.6658596E-08
C45(y8) 8.3752541E-07 -1.5488626E-08 -7.5046614E-09
C47(x8y) 1.1853379E-08 -2.6972061E-09 -2.4905499E-10
C49(x6y3) 2.2060761E-08 -1.1173618E-09 1.5914662E-11
C51(x4y5) 2.7666665E-10 -4.3043689E-09 2.1794070E-09
C53(x2y7) 4.5460619E-08 -7.3225646E-09 1.3225503E-09
C55(y9) 1.5920667E-08 2.2726059E-09 3.4156342E-12
C56(x10) -3.9631701E-10 -5.4189456E-11 -2.3960824E-12
C58(x8y2) -8.7779042E-10 5.5285802E-10 4.2668576E-11
C60(x6y4) -3.3853107E-09 -3.8440982E-11 2.6136137E-11
C62(x4y6) -4.0718059E-09 2.0794724E-10 1.5297180E-10
C64(x2y8) -9.8564134E-09 8.3854352E-10 2.4689494E-10
C66(y10) -5.6764319E-09 -8.2065308E-11 2.8817235E-11
(Table 11)
Term 15th surface coefficient 16th surface coefficient 17th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 1.6415646E-01 2.2102161E-01 4.5486999E-02
C4 (x 2 ) -6.1235883E-03 -2.1075100E-02 -2.1182760E-02
C6 (y 2 ) 6.4305689E-02 -3.4175543E-02 -3.6803105E-02
C8 (x 2 y) -8.8287325E-03 -5.2391039E-04 -5.3653001E-04
C10 (y 3 ) -1.3135331E-02 5.3444278E-04 -1.5958015E-04
C11 (x 4 ) -8.2334143E-05 -9.9618997E-05 -3.5368539E-05
C13 (x 2 y 2 ) 2.0999696E-04 -3.1637536E-04 -1.7629467E-04
C15 (y 4 ) 2.2787132E-06 -4.0490002E-04 -2.1773046E-04
C17 (x 4 y) 1.2664868E-05 1.0570257E-05 8.0599375E-06
C19 (x 2 y 3 ) 2.9590300E-04 9.9428258E-06 7.6001846E-06
C21 (y 5 ) 3.2571465E-04 -1.1679266E-05 -4.3185828E-06
C22 (x 6 ) 4.0176250E-06 -3.8356867E-07 -2.5390033E-07
C24 (x 4 y 2 ) -7.1758035E-06 1.8621180E-07 6.0707440E-07
C26 (x 2 y 4 ) -4.1691178E-05 5.0561167E-06 1.7035210E-06
C28 (y 6 ) -3.7808288E-05 3.7599906E-06 6.2353164E-07
C30 (x 6 y) -7.9532133E-07 1.3348038E-07 2.4872136E-09
C32 (x 4 y 3 ) -1.1377716E-06 2.3744185E-07 2.7004318E-08
C34 (x 2 y 5 ) -6.1208196E-06 5.2276312E-07 3.0273316E-08
C36 (y 7 ) -4.0517021E-06 -1.7746845E-07 -6.9644320E-09
C37 (x 8 ) -3.9447431E-09 8.3567044E-09 1.5434574E-09
C39 (x 6 y 2 ) -9.3633775E-08 -5.1605801E-08 -1.1813073E-08
C41 (x 4 y 4 ) 4.6723520E-07 8.1112703E-08 8.0444833E-09
C43 (x 2 y 6 ) 1.2523632E-06 -3.0626144E-08 -1.6658596E-08
C45 (y 8 ) 8.3752541E-07 -1.5488626E-08 -7.5046614E-09
C47 (x 8 y) 1.1853379E-08 -2.6972061E-09 -2.4905499E-10
C49 (x 6 y 3 ) 2.2060761E-08 -1.1173618E-09 1.5914662E-11
C51 (x 4 y 5 ) 2.7666665E-10 -4.3043689E-09 2.1794070E-09
C53 (x 2 y 7 ) 4.5460619E-08 -7.3225646E-09 1.3225503E-09
C55 (y 9 ) 1.5920667E-08 2.2726059E-09 3.4156342E-12
C56 (x 10 ) -3.9631701E-10 -5.4189456E-11 -2.3960824E-12
C58 (x 8 y 2 ) -8.7779042E-10 5.5285802E-10 4.2668576E-11
C60 (x 6 y 4 ) -3.3853107E-09 -3.8440982E-11 2.6136137E-11
C62 (x 4 y 6 ) -4.0718059E-09 2.0794724E-10 1.5297180E-10
C64 (x 2 y 8 ) -9.8564134E-09 8.3854352E-10 2.4689494E-10
C66 (y 10 ) -5.6764319E-09 -8.2065308E-11 2.8817235E-11

(表12)
項 第18面係数
c(曲率) 0
C1(k) 0
C3(y) 0.0000000E+00
C4(x2) 1.0679176E-02
C6(y2) -5.0547536E-05
C8(x2y) 5.2795696E-04
C10(y3) 9.3452749E-05
C11(x4) -4.8705006E-06
C13(x2y2) 2.1539501E-05
C15(y4) 5.3470192E-06
C17(x4y) -5.6592698E-07
C19(x2y3) 7.1284942E-07
C21(y5) 2.2557111E-07
C22(x6) 9.5759026E-09
C24(x4y2) -4.7266486E-08
C26(x2y4) 1.1199479E-08
C28(y6) 4.9126122E-09
C30(x6y) 9.1434430E-10
C32(x4y3) -2.6242517E-09
C34(x2y5) -4.4437238E-10
C36(y7) -4.7928797E-11
C37(x8) -1.2925262E-11
C39(x6y2) 9.2366163E-11
C41(x4y4) -1.1716910E-10
C43(x2y6) -2.8578363E-11
C45(y8) -7.9425002E-12
C47(x8y) -3.8216010E-13
C49(x6y3) 4.3020004E-12
C51(x4y5) -3.7634386E-12
C53(x2y7) -4.6915215E-13
C55(y9) -2.4810915E-13
C56(x10) -1.6650928E-15
C58(x8y2) -5.4341127E-15
C60(x6y4) 7.4058369E-14
C62(x4y6) -5.6208467E-14
C64(x2y8) -2.4979218E-16
C66(y10) -2.6696366E-15
(Table 12)
Term 18th surface coefficient c (curvature) 0
C1 (k) 0
C3 (y) 0.0000000E + 00
C4 (x 2 ) 1.0679176E-02
C6 (y 2 ) -5.0547536E-05
C8 (x 2 y) 5.2795696E-04
C10 (y 3 ) 9.3452749E-05
C11 (x 4 ) -4.8705006E-06
C13 (x 2 y 2 ) 2.1539501E-05
C15 (y 4 ) 5.3470192E-06
C17 (x 4 y) -5.6592698E-07
C19 (x 2 y 3 ) 7.1284942E-07
C21 (y 5 ) 2.2557111E-07
C22 (x 6 ) 9.5759026E-09
C24 (x 4 y 2 ) -4.7266486E-08
C26 (x 2 y 4 ) 1.1199479E-08
C28 (y 6 ) 4.9126122E-09
C30 (x 6 y) 9.1434430E-10
C32 (x 4 y 3 ) -2.6242517E-09
C34 (x 2 y 5 ) -4.4437238E-10
C36 (y 7 ) -4.7928797E-11
C37 (x 8 ) -1.2925262E-11
C39 (x 6 y 2 ) 9.2366163E-11
C41 (x 4 y 4 ) -1.1716910E-10
C43 (x 2 y 6 ) -2.8578363E-11
C45 (y 8 ) -7.9425002E-12
C47 (x 8 y) -3.8216010E-13
C49 (x 6 y 3 ) 4.3020004E-12
C51 (x 4 y 5 ) -3.7634386E-12
C53 (x 2 y 7 ) -4.6915215E-13
C55 (y 9 ) -2.4810915E-13
C56 (x 10 ) -1.6650928E-15
C58 (x 8 y 2 ) -5.4341127E-15
C60 (x 6 y 4 ) 7.4058369E-14
C62 (x 4 y 6 ) -5.6208467E-14
C64 (x 2 y 8 ) -2.4979218E-16
C66 (y 10 ) -2.6696366E-15

また、下の表13に、フォーカシングによる面間隔D1〜D4の変化を示す。なお、面
間隔D4は、光学系のバックフォーカス(Bf)に相当する。
Table 13 below shows changes in the surface distances D1 to D4 due to focusing. The surface distance D4 corresponds to the back focus (Bf) of the optical system.

(表13)
基準ポジション 中間ポジション 最拡大ポジション
D1 3.46796 3.36136 3.29444
D2 8.23458 7.58884 7.10884
D3 28.50000 29.25178 29.79823
D4 199.60000 224.60000 244.00000
(Table 13)
Reference position Intermediate position Maximum position D1 3.46796 3.36136 3.29444
D2 8.23458 7.58884 7.10884
D3 28.50000 29.25178 29.79823
D4 199.60000 224.60000 244.00000

下の表14に、条件式(1)に対する対応値を示す。表14は、物体面全面において計
35点での計算結果である。なお、x−z断面に関しては、自由曲面がz軸に対して軸対称
であるので、x座標の負の領域については記載を省略している。
Table 14 below shows corresponding values for conditional expression (1). Table 14 shows the calculation results for a total of 35 points on the entire object surface. Regarding the xz cross section, since the free-form surface is axisymmetric with respect to the z axis, the description of the negative region of the x coordinate is omitted.

(表14)
物点x座標 物点y座標 Nr1・Nr2
0.00 0.00 0.98364
0.00 0.94 0.99296
0.94 0.94 0.99286
0.94 0.00 0.98354
0.94 -0.94 0.96941
0.00 -0.94 0.96936
0.00 1.88 0.99876
0.94 1.88 0.99864
1.88 1.88 0.99831
1.88 0.94 0.99264
1.88 0.00 0.98331
1.88 -0.94 0.96973
1.88 -1.88 0.95203
0.94 -1.88 0.95026
0.00 -1.88 0.94969
0.00 2.82 0.99966
0.94 2.82 0.99949
1.88 2.82 0.99893
2.82 2.82 0.99793
2.82 1.88 0.99769
2.82 0.94 0.99235
2.82 0.00 0.98325
2.82 -0.94 0.97063
2.82 -1.88 0.95515
2.82 -2.82 0.94199
1.82 -2.82 0.93722
0.94 -2.82 0.93432
0.00 -2.82 0.93334
3.76 2.82 0.99634
3.76 1.88 0.99666
3.76 0.94 0.99202
3.76 0.00 0.98354
3.76 -0.94 0.97228
3.76 -1.88 0.95948
3.76 -2.82 0.94857
(Table 14)
Object point x coordinate Object point y coordinate Nr1, Nr2
0.00 0.00 0.98364
0.00 0.94 0.99296
0.94 0.94 0.99286
0.94 0.00 0.98354
0.94 -0.94 0.96941
0.00 -0.94 0.96936
0.00 1.88 0.99876
0.94 1.88 0.99864
1.88 1.88 0.99831
1.88 0.94 0.99264
1.88 0.00 0.98331
1.88 -0.94 0.96973
1.88 -1.88 0.95203
0.94 -1.88 0.95026
0.00 -1.88 0.94969
0.00 2.82 0.99966
0.94 2.82 0.99949
1.88 2.82 0.99893
2.82 2.82 0.99793
2.82 1.88 0.99769
2.82 0.94 0.99235
2.82 0.00 0.98325
2.82 -0.94 0.97063
2.82 -1.88 0.95515
2.82 -2.82 0.94199
1.82 -2.82 0.93722
0.94 -2.82 0.93432
0.00 -2.82 0.93334
3.76 2.82 0.99634
3.76 1.88 0.99666
3.76 0.94 0.99202
3.76 0.00 0.98354
3.76 -0.94 0.97228
3.76 -1.88 0.95948
3.76 -2.82 0.94857

以下に、条件式(2)〜(5)に対する対応値を示す。   The corresponding values for conditional expressions (2) to (5) are shown below.

条件式(2) X/Y=1.29823/0.17353≒7.48
条件式(3) M×f=1.4×14.5468≒20.37
条件式(4) {L−(FLe+FLm)}/L=(26.7025−12.5000)/26.7025≒0.53
条件式(5)
基準ポジション:TL/f=291.10057/14.5468≒20.01
中間ポジション:TL/f=316.10057/14.5468≒21.73
最拡大ポジション:TL/f=335.50057/14.5468≒23.06
Conditional expression (2) X / Y = 1.29823 / 0.17353 ≒ 7.48
Conditional expression (3) M × f = 1.4 × 14.5468 ≒ 20.37
Conditional expression (4) {L- (FLe + FLm)} / L = (26.7025-12.5000) /26.7025≒0.53
Conditional expression (5)
Reference position: TL / f = 291.10057 / 14.5468 ≒ 20.01
Intermediate position: TL / f = 316.10057 / 14.5468 ≒ 21.73
Maximum expansion position: TL / f = 335.50057 / 14.5468 ≒ 23.06

このように本実施例では、上記条件式(1)〜(5)が全て満たされていることが分か
る。
Thus, in this embodiment, it can be seen that all the conditional expressions (1) to (5) are satisfied.

図18〜図19は第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける横
収差図であり、図23〜図24は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける横収差
図であり、図28〜図29は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける横収差図
である。また、図20は第2実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけ
る歪曲収差図であり、図25は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差
図であり、図30は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である
。そして、各収差図より、第2実施例では、各点(物点)における横収差および歪曲収差
が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
18 to 19 are lateral aberration diagrams at the reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the second example, and FIGS. 23 to 24 are lateral aberration diagrams at the intermediate position of the optical system for the image projection apparatus. 28 to 29 are lateral aberration diagrams at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus. 20 is a distortion diagram at the reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the second embodiment, FIG. 25 is a distortion diagram at an intermediate position of the optical system for the image projection apparatus, and FIG. It is a distortion aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for projection apparatuses. From the respective aberration diagrams, it can be seen that in the second example, the lateral aberration and distortion at each point (object point) are corrected well, and the optical performance is excellent.

(第3実施例)
本願の第3実施例について、図31〜図45および表15〜表21を用いて説明する。
図31は第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるy−z断面光路
図であり、図32は映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけるx−z断面光路図であ
る。また、図36は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるy−z断面光路図であ
り、図37は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおけるx−z断面光路図である。ま
た、図41は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるy−z断面光路図であり、
図42は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおけるx−z断面光路図である。なお
、第3実施例の映像投写装置用光学系は、第1実施例の映像投写装置用光学系と同様の構
成であり、各部に第1実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present application will be described with reference to FIGS. 31 to 45 and Tables 15 to 21. FIG.
FIG. 31 is a yz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus according to the third embodiment, and FIG. 32 is an xz sectional optical path diagram at the reference position of the optical system for image projection apparatus. FIG. 36 is a y-z cross-sectional optical path diagram at an intermediate position of the image projection apparatus optical system, and FIG. 37 is an x-z cross-section optical path diagram at an intermediate position of the image projection apparatus optical system. FIG. 41 is a y-z cross-sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus.
FIG. 42 is an xz cross-sectional optical path diagram at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus. The optical system for the image projection apparatus of the third embodiment has the same configuration as the optical system for the image projection apparatus of the first embodiment, and the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned to the respective parts. The detailed explanation is omitted.

第3実施例に係る映像投写装置用光学系PLでは、物体側(素子側)開口数が0.21
74であり、映像表示素子DSのサイズが7.52mm×5.64mmであり、投写サイズが
A4サイズ(297mm×210mm)〜A4×1.7倍のサイズであり、拡大倍率が約37
倍〜約48倍であり、像面積比MがM=1.7となっている。なお、回転対称レンズ群G
1全体の焦点距離fは、14.249mmである。
In the optical system PL for image projection apparatus according to the third example, the object side (element side) numerical aperture is 0.21.
74, the size of the image display element DS is 7.52 mm × 5.64 mm, the projection size is A4 size (297 mm × 210 mm) to A4 × 1.7 times, and the enlargement magnification is about 37
Times to about 48 times, and the image area ratio M is M = 1.7. The rotationally symmetric lens group G
The focal length f of the whole 1 is 14.249 mm.

下の表15に、第3実施例に係る映像投写装置用光学系PLの数値データを示す。   Table 15 below shows numerical data of the optical system PL for image projection apparatus according to the third example.

(表15)
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率/νd
素子面 平面 1.00000
1 平面 0.70000 1.51680/64.2
2 平面 12.00000 1.51680/64.2
3 平面 2.75267
4 10.66974 5.22425 1.48563/85.2
5 -32.35107 0.92664
6*a 8.48251 4.14061 1.77200/50.0
7 1034.60239 2.00000 1.72250/29.2
8*a 4.56228 2.76063
9 -9.18306 2.57476 1.59170/60.7
10*a -5.43098 0.20000
11(絞り) 平面 2.01049
12*f xy多項式面 3.00000 1.53113/55.7
13*f xy多項式面 (D1)
14*f xy多項式面 6.10686 1.53113/55.7
15*f xy多項式面 (D2)
16*f xy多項式面 7.28657 1.53113/55.7
17*f xy多項式面 (D3)
18*f xy多項式面 (D4) 反射
像面 平面
(Table 15)
Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index / νd
Element plane Plane 1.00000
1 plane 0.70000 1.51680 / 64.2
2 Plane 12.00000 1.51680 / 64.2
3 Plane 2.75267
4 10.66974 5.22425 1.48563 / 85.2
5 -32.35107 0.92664
6 * a 8.48251 4.14061 1.77200 / 50.0
7 1034.60239 2.00000 1.72250 / 29.2
8 * a 4.56228 2.76063
9 -9.18306 2.57476 1.59170 / 60.7
10 * a -5.43098 0.20000
11 (aperture) plane 2.01049
12 * f xy polynomial surface 3.00000 1.53113 / 55.7
13 * f xy polynomial surface (D1)
14 * f xy polynomial surface 6.10686 1.53113 / 55.7
15 * f xy polynomial surface (D2)
16 * f xy polynomial surface 7.28657 1.53113 / 55.7
17 * f xy polynomial surface (D3)
18 * f xy polynomial surface (D4) Reflection Image plane Plane

表15において、第4面〜第10面は回転対称な回転対称レンズ群G1のレンズ面であ
り、その中で、第6面、第8面、および第10面は回転対称な非球面である。下の表16
に、第6面、第8面、および第10面の非球面係数をそれぞれ示す。
In Table 15, the fourth surface to the tenth surface are lens surfaces of the rotationally symmetric rotationally symmetric lens group G1, and among them, the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface are rotationally symmetric aspheric surfaces. . Table 16 below
Shows the aspherical coefficients of the sixth surface, the eighth surface, and the tenth surface, respectively.

(表16)
項 第6面係数 第8面係数
r(曲率半径) 8.4825102 4.5622806
k -0.5800101 0
A(4次) -1.4275972E-04 1.0894794E-04
B(6次) -2.4964144E-06 -9.4707615E-06
C(8次) -2.1003651E-07 -2.1002589E-06
D(10次) 4.9092727E-09 1.8437220E-07
E(12次) -1.0536137E-10 0

項 第10面係数
r(曲率半径) -5.4309758
k 0
A(4次) 8.5771456E-04
B(6次) -2.3080187E-05
C(8次) 1.6498133E-07
D(10次) -2.7388097E-08
E(12次) -1.0064713E-09
(Table 16)
Term 6th surface coefficient 8th surface coefficient
r (radius of curvature) 8.4825102 4.5622806
k -0.5800101 0
A (4th) -1.4275972E-04 1.0894794E-04
B (6th) -2.4964144E-06 -9.4707615E-06
C (8th) -2.1003651E-07 -2.1002589E-06
D (10th) 4.9092727E-09 1.8437220E-07
E (12th order) -1.0536137E-10 0

Term 10th surface coefficient
r (radius of curvature) -5.4309758
k 0
A (4th) 8.5771456E-04
B (6th) -2.3080187E-05
C (8th) 1.6498133E-07
D (10th) -2.7388097E-08
E (12th) -1.0064713E-09

また、表15において、第12面〜第18面は非回転対称な自由曲面である。なお、本
実施例では、第18面が自由曲面ミラーMの反射面となっている。下の表17〜表19に
、これら自由曲面の各項係数を示す。
In Table 15, the 12th to 18th surfaces are non-rotationally symmetric free-form surfaces. In this embodiment, the eighteenth surface is the reflecting surface of the free-form curved mirror M. Tables 17 to 19 below show the term coefficients of these free-form surfaces.

(表17)
項 第12面係数 第13面係数 第14面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 0.0000000E+00 0.0000000E+00 -4.1523143E-02
C4(x2) -4.9695904E-02 -7.2370923E-02 -3.3428254E-02
C6(y2) -1.4820859E-02 -5.6846856E-02 -1.9178502E-02
C8(x2y) 2.1065182E-03 1.5437012E-03 -6.1997772E-03
C10(y3) 2.3096591E-03 1.1549874E-03 -8.6525821E-03
C11(x4) 1.1882164E-03 2.4820486E-04 8.6290923E-05
C13(x2y2) 2.3322939E-03 5.1110436E-04 -4.4298048E-05
C15(y4) 1.2639874E-03 3.1029959E-04 -5.7359837E-04
C17(x4y) 1.3870729E-05 -1.8146579E-05 -5.0089272E-05
C19(x2y3) 7.1401209E-05 1.2505544E-04 2.8736815E-04
C21(y5) 5.0541477E-05 1.1193359E-04 2.6626295E-04
C22(x6) -4.9395565E-05 -1.1723734E-05 6.9575061E-06
C24(x4y2) -1.4176396E-04 -4.4297148E-05 -1.6372457E-05
C26(x2y4) -1.3287266E-04 -3.3325267E-05 -3.2341747E-06
C28(y6) -4.4910994E-05 -1.4237892E-05 -1.6531776E-06
C30(x6y) 2.5331457E-06 2.4351045E-06 1.8912372E-06
C32(x4y3) 5.9198911E-06 4.8926323E-06 -1.1869155E-06
C34(x2y5) 8.9036006E-06 3.8390190E-06 -1.0119813E-05
C36(y7) 2.7115185E-06 -6.8364672E-08 -8.1056020E-06
C37(x8) 1.3065296E-06 5.6398830E-07 1.6864007E-07
C39(x6y2) 4.7584862E-06 1.9561843E-06 5.9261211E-07
C41(x4y4) 6.0275099E-06 1.8067217E-06 5.1818751E-08
C43(x2y6) 5.4519492E-06 2.0830061E-06 -7.6800065E-07
C45(y8) 1.2600446E-06 4.5139936E-07 -1.0237634E-06
C47(x8y) -9.7324527E-08 -4.7966864E-08 -2.0304747E-08
C49(x6y3) 9.0762650E-08 -5.9867854E-08 -1.0502197E-07
C51(x4y5) 4.1032849E-07 2.1664193E-07 6.4002719E-08
C53(x2y7) 1.8422278E-07 3.3790107E-07 5.4622285E-07
C55(y9) 5.1430120E-08 7.7731850E-08 1.9115617E-07
C56(x10) -1.7312122E-08 -1.0071233E-08 -6.1645192E-09
C58(x8y2) -1.8305352E-07 -9.7284499E-08 -2.9696234E-08
C60(x6y4) -3.2513537E-07 -1.6099041E-07 -4.8393446E-08
C62(x4y6) -3.7429905E-07 -1.2765889E-07 1.4283328E-08
C64(x2y8) -2.6143979E-07 -6.0469348E-08 1.0414332E-07
C66(y10) -4.8148129E-08 -1.2138504E-08 4.0835070E-08
(Table 17)
Term 12th surface coefficient 13th surface coefficient 14th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 0.0000000E + 00 0.0000000E + 00 -4.1523143E-02
C4 (x 2 ) -4.9695904E-02 -7.2370923E-02 -3.3428254E-02
C6 (y 2 ) -1.4820859E-02 -5.6846856E-02 -1.9178502E-02
C8 (x 2 y) 2.1065182E-03 1.5437012E-03 -6.1997772E-03
C10 (y 3 ) 2.3096591E-03 1.1549874E-03 -8.6525821E-03
C11 (x 4 ) 1.1882164E-03 2.4820486E-04 8.6290923E-05
C13 (x 2 y 2 ) 2.3322939E-03 5.1110436E-04 -4.4298048E-05
C15 (y 4 ) 1.2639874E-03 3.1029959E-04 -5.7359837E-04
C17 (x 4 y) 1.3870729E-05 -1.8146579E-05 -5.0089272E-05
C19 (x 2 y 3 ) 7.1401209E-05 1.2505544E-04 2.8736815E-04
C21 (y 5 ) 5.0541477E-05 1.1193359E-04 2.6626295E-04
C22 (x 6 ) -4.9395565E-05 -1.1723734E-05 6.9575061E-06
C24 (x 4 y 2 ) -1.4176396E-04 -4.4297148E-05 -1.6372457E-05
C26 (x 2 y 4 ) -1.3287266E-04 -3.3325267E-05 -3.2341747E-06
C28 (y 6 ) -4.4910994E-05 -1.4237892E-05 -1.6531776E-06
C30 (x 6 y) 2.5331457E-06 2.4351045E-06 1.8912372E-06
C32 (x 4 y 3 ) 5.9198911E-06 4.8926323E-06 -1.1869155E-06
C34 (x 2 y 5 ) 8.9036006E-06 3.8390190E-06 -1.0119813E-05
C36 (y 7 ) 2.7115185E-06 -6.8364672E-08 -8.1056020E-06
C37 (x 8 ) 1.3065296E-06 5.6398830E-07 1.6864007E-07
C39 (x 6 y 2 ) 4.7584862E-06 1.9561843E-06 5.9261211E-07
C41 (x 4 y 4 ) 6.0275099E-06 1.8067217E-06 5.1818751E-08
C43 (x 2 y 6 ) 5.4519492E-06 2.0830061E-06 -7.6800065E-07
C45 (y 8 ) 1.2600446E-06 4.5139936E-07 -1.0237634E-06
C47 (x 8 y) -9.7324527E-08 -4.7966864E-08 -2.0304747E-08
C49 (x 6 y 3 ) 9.0762650E-08 -5.9867854E-08 -1.0502197E-07
C51 (x 4 y 5 ) 4.1032849E-07 2.1664193E-07 6.4002719E-08
C53 (x 2 y 7 ) 1.8422278E-07 3.3790107E-07 5.4622285E-07
C55 (y 9 ) 5.1430120E-08 7.7731850E-08 1.9115617E-07
C56 (x 10 ) -1.7312122E-08 -1.0071233E-08 -6.1645192E-09
C58 (x 8 y 2 ) -1.8305352E-07 -9.7284499E-08 -2.9696234E-08
C60 (x 6 y 4 ) -3.2513537E-07 -1.6099041E-07 -4.8393446E-08
C62 (x 4 y 6 ) -3.7429905E-07 -1.2765889E-07 1.4283328E-08
C64 (x 2 y 8 ) -2.6143979E-07 -6.0469348E-08 1.0414332E-07
C66 (y 10 ) -4.8148129E-08 -1.2138504E-08 4.0835070E-08

(表18)
項 第15面係数 第16面係数 第17面係数
c(曲率) 0 0 0
C1(k) 0 0 0
C3(y) 1.3661614E-01 2.1101062E-01 3.0932936E-02
C4(x2) -6.2254231E-03 -2.0077891E-02 -2.0862817E-02
C6(y2) 6.5479594E-02 -2.8897199E-02 -3.4825421E-02
C8(x2y) -8.4440389E-03 -5.3593145E-04 -4.5412349E-04
C10(y3) -1.3024528E-02 6.3831197E-04 -2.7991535E-05
C11(x4) -7.7430279E-05 -1.1114784E-04 -3.6720191E-05
C13(x2y2) 1.5200792E-04 -3.0960985E-04 -1.5840170E-04
C15(y4) -1.0301055E-04 -3.9144686E-04 -1.9420219E-04
C17(x4y) 3.1109828E-06 8.8257556E-06 7.0410636E-06
C19(x2y3) 2.8218191E-04 1.0959497E-05 6.5249848E-06
C21(y5) 3.5003846E-04 -1.4910972E-05 -5.2686065E-06
C22(x6) 4.6028947E-06 -2.2751319E-07 -2.1485846E-07
C24(x4y2) -5.0839387E-06 1.6844856E-07 4.7520540E-07
C26(x2y4) -3.7758291E-05 5.2803778E-06 1.3742850E-06
C28(y6) -3.7091626E-05 3.8474273E-06 5.2579407E-07
C30(x6y) -5.5328142E-07 1.3264689E-07 -2.9501617E-09
C32(x4y3) -1.0358579E-06 1.5351398E-07 1.9371420E-08
C34(x2y5) -6.5675949E-06 5.6292167E-07 4.5071792E-08
C36(y7) -5.0856627E-06 1.1253811E-07 2.6869354E-08
C37(x8) -7.4736243E-09 9.5198825E-09 1.5249172E-09
C39(x6y2) -1.4862989E-07 -4.6570790E-08 -9.1856518E-09
C41(x4y4) 4.0948745E-07 8.4053851E-08 8.7788956E-09
C43(x2y6) 1.2354547E-06 -6.0194023E-08 -1.0627187E-08
C45(y8) 9.3814167E-07 -2.8544071E-08 -6.0404839E-09
C47(x8y) 1.1290276E-08 -2.3565839E-09 -1.1137258E-10
C49(x6y3) 2.4705630E-08 5.9955445E-10 1.5692667E-10
C51(x4y5) 2.1668391E-09 -5.3767229E-09 1.7651208E-09
C53(x2y7) 7.6777885E-08 -5.9169370E-09 1.1446173E-09
C55(y9) 2.4217797E-08 -2.4194993E-11 -1.0433703E-11
C56(x10) -5.1035147E-10 -7.8568971E-11 -3.2668760E-12
C58(x8y2) -4.3332272E-10 5.0378017E-10 3.1549902E-11
C60(x6y4) -3.5051635E-09 -3.1288345E-10 6.9367831E-12
C62(x4y6) -3.3071469E-09 1.9607866E-10 7.3464755E-11
C64(x2y8) -1.4409152E-08 8.4089578E-10 1.5626206E-10
C66(y10) -6.9444227E-09 7.7732921E-11 2.6275706E-11
(Table 18)
Term 15th surface coefficient 16th surface coefficient 17th surface coefficient c (curvature) 0 0 0
C1 (k) 0 0 0
C3 (y) 1.3661614E-01 2.1101062E-01 3.0932936E-02
C4 (x 2 ) -6.2254231E-03 -2.0077891E-02 -2.0862817E-02
C6 (y 2 ) 6.5479594E-02 -2.8897199E-02 -3.4825421E-02
C8 (x 2 y) -8.4440389E-03 -5.3593145E-04 -4.5412349E-04
C10 (y 3 ) -1.3024528E-02 6.3831197E-04 -2.7991535E-05
C11 (x 4 ) -7.7430279E-05 -1.1114784E-04 -3.6720191E-05
C13 (x 2 y 2 ) 1.5200792E-04 -3.0960985E-04 -1.5840170E-04
C15 (y 4 ) -1.0301055E-04 -3.9144686E-04 -1.9420219E-04
C17 (x 4 y) 3.1109828E-06 8.8257556E-06 7.0410636E-06
C19 (x 2 y 3 ) 2.8218191E-04 1.0959497E-05 6.5249848E-06
C21 (y 5 ) 3.5003846E-04 -1.4910972E-05 -5.2686065E-06
C22 (x 6 ) 4.6028947E-06 -2.2751319E-07 -2.1485846E-07
C24 (x 4 y 2 ) -5.0839387E-06 1.6844856E-07 4.7520540E-07
C26 (x 2 y 4 ) -3.7758291E-05 5.2803778E-06 1.3742850E-06
C28 (y 6 ) -3.7091626E-05 3.8474273E-06 5.2579407E-07
C30 (x 6 y) -5.5328142E-07 1.3264689E-07 -2.9501617E-09
C32 (x 4 y 3 ) -1.0358579E-06 1.5351398E-07 1.9371420E-08
C34 (x 2 y 5 ) -6.5675949E-06 5.6292167E-07 4.5071792E-08
C36 (y 7 ) -5.0856627E-06 1.1253811E-07 2.6869354E-08
C37 (x 8 ) -7.4736243E-09 9.5198825E-09 1.5249172E-09
C39 (x 6 y 2 ) -1.4862989E-07 -4.6570790E-08 -9.1856518E-09
C41 (x 4 y 4 ) 4.0948745E-07 8.4053851E-08 8.7788956E-09
C43 (x 2 y 6 ) 1.2354547E-06 -6.0194023E-08 -1.0627187E-08
C45 (y 8 ) 9.3814167E-07 -2.8544071E-08 -6.0404839E-09
C47 (x 8 y) 1.1290276E-08 -2.3565839E-09 -1.1137258E-10
C49 (x 6 y 3 ) 2.4705630E-08 5.9955445E-10 1.5692667E-10
C51 (x 4 y 5 ) 2.1668391E-09 -5.3767229E-09 1.7651208E-09
C53 (x 2 y 7 ) 7.6777885E-08 -5.9169370E-09 1.1446173E-09
C55 (y 9 ) 2.4217797E-08 -2.4194993E-11 -1.0433703E-11
C56 (x 10 ) -5.1035147E-10 -7.8568971E-11 -3.2668760E-12
C58 (x 8 y 2 ) -4.3332272E-10 5.0378017E-10 3.1549902E-11
C60 (x 6 y 4 ) -3.5051635E-09 -3.1288345E-10 6.9367831E-12
C62 (x 4 y 6 ) -3.3071469E-09 1.9607866E-10 7.3464755E-11
C64 (x 2 y 8 ) -1.4409152E-08 8.4089578E-10 1.5626206E-10
C66 (y 10 ) -6.9444227E-09 7.7732921E-11 2.6275706E-11

(表19)
項 第18面係数
c(曲率) 0
C1(k) 0
C3(y) 0.0000000E+00
C4(x2) 1.0633387E-02
C6(y2) -2.6252661E-05
C8(x2y) 5.1540406E-04
C10(y3) 8.9798891E-05
C11(x4) -4.7422886E-06
C13(x2y2) 2.0411220E-05
C15(y4) 5.0043320E-06
C17(x4y) -5.6768646E-07
C19(x2y3) 6.8536430E-07
C21(y5) 2.1921238E-07
C22(x6) 7.9973832E-09
C24(x4y2) -4.4183307E-08
C26(x2y4) 1.2318775E-08
C28(y6) 5.1914661E-09
C30(x6y) 9.5326758E-10
C32(x4y3) -2.4246884E-09
C34(x2y5) -3.8238914E-10
C36(y7) -2.9586201E-11
C37(x8) -8.8084630E-12
C39(x6y2) 8.9390156E-11
C41(x4y4) -1.1138032E-10
C43(x2y6) -2.8770097E-11
C45(y8) -7.5172893E-12
C47(x8y) -4.4869053E-13
C49(x6y3) 4.1449487E-12
C51(x4y5) -3.7431360E-12
C53(x2y7) -4.8969649E-13
C55(y9) -2.5394523E-13
C56(x10) -3.9329363E-15
C58(x8y2) -5.9092158E-15
C60(x6y4) 7.0428459E-14
C62(x4y6) -5.7295348E-14
C64(x2y8) 1.5121098E-16
C66(y10) -2.9818795E-15
(Table 19)
Term 18th surface coefficient c (curvature) 0
C1 (k) 0
C3 (y) 0.0000000E + 00
C4 (x 2 ) 1.0633387E-02
C6 (y 2 ) -2.6252661E-05
C8 (x 2 y) 5.1540406E-04
C10 (y 3 ) 8.9798891E-05
C11 (x 4 ) -4.7422886E-06
C13 (x 2 y 2 ) 2.0411220E-05
C15 (y 4 ) 5.0043320E-06
C17 (x 4 y) -5.6768646E-07
C19 (x 2 y 3 ) 6.8536430E-07
C21 (y 5 ) 2.1921238E-07
C22 (x 6 ) 7.9973832E-09
C24 (x 4 y 2 ) -4.4183307E-08
C26 (x 2 y 4 ) 1.2318775E-08
C28 (y 6 ) 5.1914661E-09
C30 (x 6 y) 9.5326758E-10
C32 (x 4 y 3 ) -2.4246884E-09
C34 (x 2 y 5 ) -3.8238914E-10
C36 (y 7 ) -2.9586201E-11
C37 (x 8 ) -8.8084630E-12
C39 (x 6 y 2 ) 8.9390156E-11
C41 (x 4 y 4 ) -1.1138032E-10
C43 (x 2 y 6 ) -2.8770097E-11
C45 (y 8 ) -7.5172893E-12
C47 (x 8 y) -4.4869053E-13
C49 (x 6 y 3 ) 4.1449487E-12
C51 (x 4 y 5 ) -3.7431360E-12
C53 (x 2 y 7 ) -4.8969649E-13
C55 (y 9 ) -2.5394523E-13
C56 (x 10 ) -3.9329363E-15
C58 (x 8 y 2 ) -5.9092158E-15
C60 (x 6 y 4 ) 7.0428459E-14
C62 (x 4 y 6 ) -5.7295348E-14
C64 (x 2 y 8 ) 1.5121098E-16
C66 (y 10 ) -2.9818795E-15

また、下の表20に、フォーカシングによる面間隔D1〜D4の変化を示す。なお、面
間隔D4は、光学系のバックフォーカス(Bf)に相当する。
Table 20 below shows changes in the surface distances D1 to D4 due to focusing. The surface distance D4 corresponds to the back focus (Bf) of the optical system.

(表20)
基準ポジション 中間ポジション 最拡大ポジション
D1 2.91016 2.76597 2.70973
D2 7.40713 6.40354 5.98327
D3 28.50000 29.64702 30.12286
D4 199.60000 248.00000 273.00000
(Table 20)
Standard position Intermediate position Maximum position D1 2.91016 2.76597 2.70973
D2 7.40713 6.40354 5.98327
D3 28.50000 29.64702 30.12286
D4 199.60000 248.00000 273.00000

下の表21に、条件式(1)に対する対応値を示す。表21は、物体面全面において計
35点での計算結果である。なお、x−z断面に関しては、自由曲面がz軸に対して軸対称
であるので、x座標の負の領域については記載を省略している。
Table 21 below shows corresponding values for conditional expression (1). Table 21 shows the calculation results for a total of 35 points over the entire object surface. Regarding the xz cross section, since the free-form surface is axisymmetric with respect to the z axis, the description of the negative region of the x coordinate is omitted.

(表21)
物点x座標 物点y座標 Nr1・Nr2
0.00 0.00 0.98109
0.00 0.94 0.99262
0.94 0.94 0.99248
0.94 0.00 0.98097
0.94 -0.94 0.96365
0.00 -0.94 0.96357
0.00 1.88 0.99918
0.94 1.88 0.99900
1.88 1.88 0.99844
1.88 0.94 0.99214
1.88 0.00 0.98073
1.88 -0.94 0.96407
1.88 -1.88 0.94237
0.94 -1.88 0.94019
0.00 -1.88 0.93951
0.00 2.82 0.99883
0.94 2.82 0.99855
1.88 2.82 0.99771
2.82 2.82 0.99621
2.82 1.88 0.99746
2.82 0.94 0.99164
2.82 0.00 0.98064
2.82 -0.94 0.96519
2.82 -1.88 0.94614
2.82 -2.82 0.92913
1.88 -2.82 0.92207
0.94 -2.82 0.91920
0.00 -2.82 0.91793
3.76 2.82 0.99384
3.76 1.88 0.99586
3.76 0.94 0.99100
3.76 0.00 0.98091
3.76 -0.94 0.96717
3.76 -1.88 0.95136
3.76 -2.82 0.93744
(Table 21)
Object point x coordinate Object point y coordinate Nr1, Nr2
0.00 0.00 0.98109
0.00 0.94 0.99262
0.94 0.94 0.99248
0.94 0.00 0.98097
0.94 -0.94 0.96365
0.00 -0.94 0.96357
0.00 1.88 0.99918
0.94 1.88 0.99900
1.88 1.88 0.99844
1.88 0.94 0.99214
1.88 0.00 0.98073
1.88 -0.94 0.96407
1.88 -1.88 0.94237
0.94 -1.88 0.94019
0.00 -1.88 0.93951
0.00 2.82 0.99883
0.94 2.82 0.99855
1.88 2.82 0.99771
2.82 2.82 0.99621
2.82 1.88 0.99746
2.82 0.94 0.99164
2.82 0.00 0.98064
2.82 -0.94 0.96519
2.82 -1.88 0.94614
2.82 -2.82 0.92913
1.88 -2.82 0.92207
0.94 -2.82 0.91920
0.00 -2.82 0.91793
3.76 2.82 0.99384
3.76 1.88 0.99586
3.76 0.94 0.99100
3.76 0.00 0.98091
3.76 -0.94 0.96717
3.76 -1.88 0.95136
3.76 -2.82 0.93744

以下に、条件式(2)〜(5)に対する対応値を示す。   The corresponding values for conditional expressions (2) to (5) are shown below.

条件式(2) X/Y=1.62286/0.17353≒8.10
条件式(3) M×f=1.7×14.2485≒24.22
条件式(4) {L−(FLe+FLm)}/L=(26.7107−13.3934)/26.7107≒0.50
条件式(5)
基準ポジション:TL/f=291.10077/14.2485≒20.43
中間ポジション:TL/f=339.50077/14.2485≒23.83
最拡大ポジション:TL/f=364.50077/14.2485≒25.58
Conditional expression (2) X / Y = 1.622286 / 0.17353 ≒ 8.10
Conditional expression (3) M × f = 1.7 × 14.2485 ≒ 24.22
Conditional expression (4) {L- (FLe + FLm)} / L = (26.7107-13.3934) /26.7107≈0.50
Conditional expression (5)
Reference position: TL / f = 291.10077 / 14.2485 ≒ 20.43
Intermediate position: TL / f = 339.50077 / 14.2485 ≒ 23.83
Maximum expansion position: TL / f = 364.50077 / 14.2485 ≒ 25.58

このように本実施例では、上記条件式(1)〜(5)が全て満たされていることが分か
る。
Thus, in this embodiment, it can be seen that all the conditional expressions (1) to (5) are satisfied.

図33〜図34は第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおける横
収差図であり、図38〜図39は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける横収差
図であり、図43〜図44は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける横収差図
である。また、図35は第3実施例に係る映像投写装置用光学系の基準ポジションにおけ
る歪曲収差図であり、図40は映像投写装置用光学系の中間ポジションにおける歪曲収差
図であり、図45は映像投写装置用光学系の最拡大ポジションにおける歪曲収差図である
。そして、各収差図より、第3実施例では、各点(物点)における横収差および歪曲収差
が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
33 to 34 are lateral aberration diagrams at the reference position of the optical system for the image projection apparatus according to the third example, and FIGS. 38 to 39 are lateral aberration diagrams at the intermediate position of the optical system for the image projection apparatus. 43 to 44 are lateral aberration diagrams at the maximum magnification position of the optical system for the image projection apparatus. FIG. 35 is a distortion diagram at the reference position of the optical system for the video projector according to the third embodiment, FIG. 40 is a distortion diagram at the intermediate position of the optical system for the video projector, and FIG. It is a distortion aberration figure in the maximum expansion position of the optical system for projection apparatuses. From the aberration diagrams, it can be seen that in the third example, the lateral aberration and distortion at each point (object point) are corrected well, and the optical performance is excellent.

以上、各実施例によれば、コンパクトな構成でありながら、フォーカシング機能を有し
て、投写した像の台形歪みを良好に補正可能な映像投写装置用光学系PLおよび、これを
備えた映像投写装置PRJを実現することができる。
As described above, according to each embodiment, the optical system PL for an image projection apparatus that has a focusing function and can correct the trapezoidal distortion of a projected image satisfactorily while having a compact configuration, and an image projection provided with the optical system PL The device PRJ can be realized.

なお、上述の実施形態において、投写面R(像面I)が映像投写装置PRJ(筐体BD
)の設置面Qと同じ面上に設定されているが、これに限られるものではなく、フォーカシ
ング機能により、当該設置面Qと平行な面上に設定することが可能である。
In the above-described embodiment, the projection surface R (image surface I) is the image projection device PRJ (housing BD).
) Is set on the same plane as the installation plane Q, but is not limited to this, and can be set on a plane parallel to the installation plane Q by a focusing function.

PRJ 映像投写装置
DS 映像表示素子
PL 映像投写装置用光学系
G1 回転対称レンズ群
L11 第1回転対称レンズ L12 第2回転対称レンズ
L13 第3回転対称レンズ L14 第4回転対称レンズ
G2 自由曲面レンズ群
L21 第1自由曲面レンズ
L22 第2自由曲面レンズ(素子側自由曲面レンズ)
L23 第3自由曲面レンズ(ミラー側自由曲面レンズ)
M 自由曲面ミラー I 像面
Q 設置面 R 投写面
PRJ image projection device DS image display element PL optical system for image projection device G1 rotationally symmetric lens group L11 first rotationally symmetric lens L12 second rotationally symmetric lens L13 third rotationally symmetric lens L14 fourth rotationally symmetric lens G2 free-form surface lens group L21 First free-form surface lens L22 Second free-form surface lens (element-side free-form surface lens)
L23 Third free-form surface lens (mirror-side free-form surface lens)
M Free-form surface mirror I Image surface Q Installation surface R Projection surface

Claims (9)

映像表示素子に表示された映像を拡大して所定の投写面に斜め方向から投写する映像投写装置用光学系であって、
光軸に沿って前記映像表示素子側から順に並んだ、前記光軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲面レンズからなる自由曲面レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された反射面を有する自由曲面ミラーとを有し、
前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、像面が前記光軸に沿って平行移動し、
前記自由曲面レンズ群は、前記自由曲面ミラーに最も近いミラー側自由曲面レンズを含む3つの自由曲面レンズからなり、
前記3つの自由曲面レンズは、前記映像表示素子における任意の物点から出射した光線束に対して、前記映像表示素子側から順に、正屈折力、負屈折力、および正屈折力をそれぞれ有し、
前記任意の物点から出射した主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記映像表示素子側のレンズ面に入射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr1とし、前記主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記自由曲面ミラー側のレンズ面から出射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr2としたとき、前記Nr1と前記Nr2との内積が次式
0.85≦Nr1・Nr2<1.00
の条件を満足することを特徴とする映像投写装置用光学系。
An optical system for an image projection apparatus that enlarges an image displayed on an image display element and projects the image on a predetermined projection surface from an oblique direction,
A rotationally symmetric lens group composed of a plurality of rotationally symmetric lenses formed in rotational symmetry with respect to the optical axis , arranged in order from the image display element side along the optical axis , and non-rotationally symmetric with respect to the optical axis . A free-form surface lens group including a plurality of free-form surface lenses formed, and a free-form surface mirror having a reflection surface formed non-rotationally symmetric with respect to the optical axis ,
Wherein when the translating respectively along the optical axis at least two free-form surface lens in the free-form surface lens group moves in parallel along the image plane is the optical axis,
The free-form surface lens group includes three free-form surface lenses including a mirror-side free-form surface lens closest to the free-form surface mirror,
The three free-form surface lenses have a positive refracting power, a negative refracting power, and a positive refracting power in order from the image display element side with respect to a light beam emitted from an arbitrary object point in the image display element. ,
A normal vector with respect to the lens surface at a position where the principal ray emitted from the arbitrary object point is incident on the lens surface on the image display element side of the mirror-side free-form surface is Nr1, and the principal ray is on the mirror side. When a normal vector with respect to the lens surface at the position of exiting from the lens surface on the free-form surface mirror side in the free-form surface lens is Nr2, the inner product of Nr1 and Nr2 is
0.85 ≦ Nr1 ・ Nr2 <1.00
An optical system for an image projection apparatus, characterized by satisfying the following conditions .
映像表示素子に表示された映像を拡大して所定の投写面に斜め方向から投写する映像投写装置用光学系であって、An optical system for an image projection apparatus that enlarges an image displayed on an image display element and projects the image on a predetermined projection surface from an oblique direction,
光軸に沿って前記映像表示素子側から順に並んだ、前記光軸に対して回転対称に形成された複数の回転対称レンズからなる回転対称レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された複数の自由曲面レンズからなる自由曲面レンズ群と、前記光軸に対して非回転対称に形成された反射面を有する自由曲面ミラーとを有し、A rotationally symmetric lens group composed of a plurality of rotationally symmetric lenses formed in rotational symmetry with respect to the optical axis, arranged in order from the image display element side along the optical axis, and non-rotationally symmetric with respect to the optical axis. A free-form surface lens group including a plurality of free-form surface lenses formed, and a free-form surface mirror having a reflection surface formed non-rotationally symmetric with respect to the optical axis,
前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、像面が前記光軸に沿って平行移動し、When at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group are translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis,
前記自由曲面レンズ群は、前記自由曲面ミラーに最も近いミラー側自由曲面レンズを含む3つの自由曲面レンズからなり、The free-form surface lens group includes three free-form surface lenses including a mirror-side free-form surface lens closest to the free-form surface mirror,
前記3つの自由曲面レンズはそれぞれ、前記映像表示素子における任意の物点から出射した光線束に対して、前記映像表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状を有する前記光軸に沿った断面を有し、Each of the three free-form surface lenses has a cross section along the optical axis having a meniscus shape with a concave surface facing the image display element side with respect to a light bundle emitted from an arbitrary object point in the image display element. And
前記自由曲面ミラーの前記反射面は、前記映像表示素子側に凸面を向けた形状を有し、The reflection surface of the free-form curved mirror has a shape with a convex surface facing the image display element side,
前記任意の物点から出射した主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記映像表示素子側のレンズ面に入射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr1とし、前記主光線が前記ミラー側自由曲面レンズにおける前記自由曲面ミラー側のレンズ面から出射する位置での該レンズ面に対する法線ベクトルをNr2としたとき、前記Nr1と前記Nr2との内積が次式A normal vector with respect to the lens surface at a position where the principal ray emitted from the arbitrary object point is incident on the lens surface on the image display element side of the mirror-side free-form surface is Nr1, and the principal ray is on the mirror side. When a normal vector with respect to the lens surface at the position of exiting from the lens surface on the free-form surface mirror side in the free-form surface lens is Nr2, the inner product of Nr1 and Nr2 is
0.85≦Nr1・Nr2<1.000.85 ≦ Nr1 ・ Nr2 <1.00
の条件を満足することを特徴とする映像投写装置用光学系。An optical system for an image projection apparatus, characterized by satisfying the following conditions.
前記少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、前記像面が前記光軸に沿って平行移動するとともに、前記像面の大きさが変化することを特徴とする請求項1または2に記載の映像投写装置用光学系。When the at least two free-form surface lenses are translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis, and the size of the image plane changes. Item 3. The optical system for an image projection apparatus according to Item 1 or 2. 前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズは、前記ミラー側自由曲面レンズと、前記ミラー側自由曲面レンズの隣に配置された素子側自由曲面レンズであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の映像投写装置用光学系。The at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group are the mirror-side free-form surface lens and an element-side free-form surface lens arranged next to the mirror-side free-form surface lens. 4. The optical system for a video projection device according to any one of 3 above. 前記ミラー側自由曲面レンズの前記平行移動可能な範囲の長さをXとし、前記素子側自由曲面レンズの前記平行移動可能な範囲の長さをYとしたとき、次式When the length of the movable range of the mirror-side free curved lens is X and the length of the movable range of the element-side free curved lens is Y, the following formula
7≦X/Y≦107 ≦ X / Y ≦ 10
の条件を満足することを特徴とする請求項4に記載の映像投写装置用光学系。The optical system for an image projection apparatus according to claim 4, wherein the following condition is satisfied.
前記少なくとも2つの自由曲面レンズをそれぞれ前記光軸に沿って平行移動させると、前記像面が前記光軸に沿って平行移動するとともに、前記像面の大きさが変化し、When the at least two free-form surface lenses are translated along the optical axis, the image plane translates along the optical axis, and the size of the image plane changes.
前記回転対称レンズ群の焦点距離をfとし、前記像面の大きさが変化する際の前記像面の最小面積に対する最大面積の面積比をMとしたとき、次式When the focal length of the rotationally symmetric lens group is f and the area ratio of the maximum area to the minimum area of the image plane when the size of the image plane changes is M,
15[mm]≦M×f≦35[mm]15 [mm] ≦ M × f ≦ 35 [mm]
の条件を満足することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の映像投写装置用光学系。The optical system for a video projection apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記自由曲面レンズ群における少なくとも2つの自由曲面レンズは、前記ミラー側自由曲面レンズと、前記ミラー側自由曲面レンズの隣に配置された素子側自由曲面レンズであり、The at least two free-form surface lenses in the free-form surface lens group are the mirror-side free-form surface lens and the element-side free-form surface lens arranged next to the mirror-side free-form surface lens,
前記自由曲面レンズ群の光軸上の長さをLとし、前記ミラー側自由曲面レンズの光軸上の厚さをFLeとし、前記素子側自由曲面レンズの光軸上の厚さをFLmとしたとき、次式The length on the optical axis of the free-form surface lens group is L, the thickness on the optical axis of the mirror-side free-form surface lens is FLe, and the thickness on the optical axis of the element-side free-form surface lens is FLm. When
{L−(FLe+FLm)}/L≦0.6{L- (FLe + FLm)} / L ≦ 0.6
の条件を満足することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の映像投写装置用光学系。The optical system for an image projection apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記回転対称レンズ群の焦点距離をfとし、前記映像投写装置用光学系の全長をTLとしたとき、次式When the focal length of the rotationally symmetric lens group is f and the total length of the optical system for the image projection apparatus is TL, the following formula
19≦TL/f≦2819 ≦ TL / f ≦ 28
の条件を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の映像投写装置用光学系。The optical system for a video projection apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
所定の設置面に設置された状態で使用され、前記設置面と同じ面上または前記設置面と略平行な面上に映像を斜め方向から投写する映像投写装置であって、前記映像投写装置を構成する光学系が請求項1から8のいずれか一項に記載の映像投写装置用光学系であることを特徴とする映像投写装置。An image projection device that is used in a state where it is installed on a predetermined installation surface and projects an image from an oblique direction on the same surface as the installation surface or a surface substantially parallel to the installation surface, the image projection device 9. An image projection apparatus, wherein the optical system constituting the image projection apparatus is an optical system for an image projection apparatus according to any one of claims 1 to 8.
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