JP6199082B2 - Projection optical system - Google Patents

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Description

この発明は、投射光学系に関する。   The present invention relates to a projection optical system.

より詳しくは、画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系に関する。   More specifically, the present invention relates to a projection optical system used in an image display apparatus that projects an image for projection displayed on an image display surface of an image display element onto a projection surface by oblique light and displays the enlarged image.

画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置は、プロジェクタ装置等として広く普及している。   An image display device that projects an image for projection displayed on an image display surface of an image display element onto a projection surface and displays the image on an enlarged scale is widely used as a projector device or the like.

このような画像表示装置において、投射用画像を被投射面(通常はスクリーンである。)上に「投射画像」として結像させる投射光学系も種々のものが提案されている。   In such an image display apparatus, various types of projection optical systems have been proposed for forming an image for projection as a “projection image” on a projection surface (usually a screen).

投射光学系の1ジャンルとして「レンズ系と曲面ミラーを含む構成のもの」が知られている(特許文献1〜4)。   As a genre of the projection optical system, “a configuration including a lens system and a curved mirror” is known (Patent Documents 1 to 4).

これら特許文献に記載された投射光学系では、画像表示面からの光束をレンズ系に入射させ、レンズ系から射出した光束を曲面ミラーにより反射させて被投射面に導いている。   In the projection optical systems described in these patent documents, the light beam from the image display surface is incident on the lens system, and the light beam emitted from the lens system is reflected by the curved mirror and guided to the projection surface.

このような構成だと、曲面ミラーにも結像機能を分担させることが出来るので、レンズ系の設計が容易になる。   With such a configuration, the curved surface mirror can also share the imaging function, so the lens system can be easily designed.

また、鏡面面積の大きい曲面ミラーを用いることにより、無理なく投射光の画角を大きくでき、投射光学系の配置位置を被投射面に近づけることができる。   Further, by using a curved mirror having a large mirror surface area, the angle of view of the projection light can be increased without difficulty, and the arrangement position of the projection optical system can be brought close to the projection surface.

特許文献4の図12に開示された投射光学系では、レンズ系から射出した光束を「略平面状の反射面」を持つ反射鏡により反射させて凹面鏡に入射させている。   In the projection optical system disclosed in FIG. 12 of Patent Document 4, a light beam emitted from a lens system is reflected by a reflecting mirror having a “substantially planar reflecting surface” and is incident on a concave mirror.

特許文献1〜3に記載の投射光学系では、被投射面はレンズ系の光軸に直交的であるが、特許文献4の上記投射光学系では被投射面はレンズ系光軸と略平行である。   In the projection optical systems described in Patent Documents 1 to 3, the projection surface is orthogonal to the optical axis of the lens system. However, in the projection optical system of Patent Document 4, the projection surface is substantially parallel to the lens system optical axis. is there.

このため、特許文献4の上記投射光学系は、レンズ系を「被投射面により近接させて配置」できる。   For this reason, the projection optical system of Patent Document 4 can “place the lens system closer to the projection surface”.

ところで、被投射面と投射光学系とを近接させ、且つ、投射画像のサイズを大きくするには、投射光学系が広角であることが必要である。   By the way, in order to bring the projection surface close to the projection optical system and to increase the size of the projection image, the projection optical system needs to have a wide angle.

特許文献1〜4に記載の投射光学系は、広角を実現するため、レンズ系の最も曲面ミラー側のレンズ径を大きくして、該レンズから射出する光束の発散性を大きくしている。   In the projection optical systems described in Patent Documents 1 to 4, in order to realize a wide angle, the lens diameter on the most curved mirror side of the lens system is increased to increase the divergence of the light beam emitted from the lens.

また、上記レンズから射出する光束の発散性が大きいため、曲面ミラーの鏡面面積も大きくなっており、投射光学系や画像表示装置のコンパクト化を困難にしている。   Moreover, since the divergence of the light beam emitted from the lens is large, the mirror surface area of the curved mirror is also large, making it difficult to make the projection optical system and the image display device compact.

この発明は上述した事情に鑑み、レンズ系と凹面鏡を用いる投射光学系で、レンズ系の大径化と凹面鏡の鏡面の大面積化を有効に抑制できる投射光学系の実現を課題とする。   In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to realize a projection optical system that can effectively suppress an increase in the diameter of the lens system and an increase in the area of the mirror surface of the concave mirror.

この発明の投射光学系は、画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系であって、レンズ系と、凹面鏡と、略平面状の反射面を持つ反射鏡とを有し、画像表示面からの投射用光を順次、前記レンズ系、前記凹面鏡、前記反射鏡の順序で被投射面へ導光し、主として前記レンズ系と前記凹面鏡の結像作用により、被投射面上に結像させ、前記レンズ系を構成する複数のレンズのうち、拡大側から2番目と3番目のレンズが、共軸の非球面を有するレンズであり、前記2番目のレンズの拡大側の面は凹面で、かつ、前記3番目のレンズの縮小側の面は、光軸近傍が凸面で周辺部が凹面であることを特徴とする。 The projection optical system according to the present invention is a projection optical system used in an image display device that projects an image for projection displayed on an image display surface of an image display element onto a projection surface by oblique light and displays the enlarged image. A lens system, a concave mirror, and a reflecting mirror having a substantially planar reflecting surface, and sequentially projecting light from the image display surface to the projection surface in the order of the lens system, the concave mirror, and the reflecting mirror; The second and third lenses from the magnifying side among the plurality of lenses that guide the light and form an image on the projection surface mainly by the imaging action of the lens system and the concave mirror. , A lens having a coaxial aspherical surface, the enlargement-side surface of the second lens is concave, and the reduction-side surface of the third lens is convex near the optical axis and concave at the periphery and wherein the der Rukoto.

この発明の投射光学系では、レンズ系から射出する光束が先ず凹面鏡に反射されて、反射鏡に入射する。   In the projection optical system of the present invention, the light beam emitted from the lens system is first reflected by the concave mirror and enters the reflecting mirror.

このため、レンズ系と凹面鏡との間の距離を、レンズ系の光軸方向に大きく取ることができ、レンズ系から射出する光束の発散性を抑制でき、凹面鏡の大面積化も抑制できる。   For this reason, the distance between the lens system and the concave mirror can be increased in the optical axis direction of the lens system, the divergence of the light beam emitted from the lens system can be suppressed, and the increase in the area of the concave mirror can also be suppressed.

投射光学系の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of a projection optical system. 実施例1の投射光学系の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 1. FIG. 実施例1の投射光学系のスポットダイアグラムを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a spot diagram of the projection optical system of Example 1. 実施例2の投射光学系の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system of Example 2. 実施例2の投射光学系のスポットダイアグラムを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a spot diagram of the projection optical system of Example 2.

以下、発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the invention will be described below.

図1は、画像表示装置用の投射光学系の実施の1形態を説明するための図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a projection optical system for an image display apparatus.

図1において、符号10はレンズ系、符号20は凹面鏡、符号30は反射鏡を示す。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a lens system, reference numeral 20 denotes a concave mirror, and reference numeral 30 denotes a reflecting mirror.

図示されない画像表示素子は、図においてレンズ系10の左方(縮小側とも言う。)に配置され、その画像表示面はレンズ系10の光軸AXに対して図の下方へシフトしている。   An image display element (not shown) is arranged on the left side (also referred to as a reduction side) of the lens system 10 in the figure, and the image display surface is shifted downward in the figure with respect to the optical axis AX of the lens system 10.

画像表示素子としては、1枚または3枚の液晶パネルを有する液晶ライトバルブや、DMD(デジタル・ミラー・デバイス)等を適宜に用いることができる。   As the image display element, a liquid crystal light valve having one or three liquid crystal panels, a DMD (digital mirror device), or the like can be used as appropriate.

投射用画像は、上記画像表示面に表示される。例えばDMDの場合には、2次元配列した微小ミラーが投射用画像に応じて傾けられることにより表示される。   The projection image is displayed on the image display surface. For example, in the case of DMD, the two-dimensionally arranged micromirrors are displayed by being tilted according to the projection image.

画像表示面からの投射用光を「投射光束」と呼ぶ。   The projection light from the image display surface is called “projection light beam”.

投射光束は、図1に示すように、その主光線がレンズ系光軸AXに対して「右斜め上がりの斜光線」となっている。   As shown in FIG. 1, the principal light beam of the projected light beam is “an oblique light beam that rises diagonally to the right” with respect to the lens system optical axis AX.

投射光束は、レンズ系10から光軸AXに対して「右上がりの発散性の光束」となって射出し、先ず、凹面鏡20に入射する。   The projected light beam exits from the lens system 10 as a “right-up divergent light beam” with respect to the optical axis AX, and first enters the concave mirror 20.

図において光束FL1、FL2は、スクリーン上の投射画像の両端に結像する光束であり、符号:θは、光束FL1、FL2のなす角で「投射光束の発散角」である。   In the figure, light fluxes FL1 and FL2 are light fluxes formed at both ends of the projected image on the screen, and the symbol: θ is an angle formed by the light fluxes FL1 and FL2 and is a “divergence angle of the projected light flux”.

凹面鏡20により反射された投射光束は、凹面鏡20の正のパワーにより集束されつつ反射鏡30の反射面に入射する。   The projected light beam reflected by the concave mirror 20 enters the reflecting surface of the reflecting mirror 30 while being focused by the positive power of the concave mirror 20.

そして、図の上方へ反射されて図示されない被投射面であるスクリーンへ向かい、投射用画像を投射画像として拡大表示する。   Then, the light is reflected upward in the figure and directed to a screen which is a projection surface (not shown), and the projection image is enlarged and displayed as a projection image.

即ち、投射用光である投射光束は、レンズ系10、凹面鏡20、反射鏡30により、この順序で順次にスクリーン側へ導光される。   That is, the projection light beam that is the projection light is sequentially guided to the screen side in this order by the lens system 10, the concave mirror 20, and the reflecting mirror 30.

説明中の実施の形態にいて、反射鏡30は「平面鏡」であって、反射面の形状は「実質的な平面」である。   In the embodiment being described, the reflecting mirror 30 is a “plane mirror”, and the shape of the reflecting surface is “substantially plane”.

従って、スクリーン上に投射される投射画像は「レンズ系10と凹面鏡20とによる結像作用」によって結像する。   Therefore, the projected image projected on the screen is imaged by “imaging action by the lens system 10 and the concave mirror 20”.

図の如く、レンズ系10の最も拡大側(図の右方)の投射光束の射出面から、凹面鏡20までの光軸AX上の距離をL1とする。   As shown in the figure, the distance on the optical axis AX from the exit surface of the projection light beam on the most magnified side (right side in the figure) of the lens system 10 to the concave mirror 20 is L1.

また、凹面鏡20の「光軸AXに直交する方向のサイズ」を図の如くL2とする。また、反射鏡30の光軸AX方向の長さをL3とする。   Further, the “size in the direction orthogonal to the optical axis AX” of the concave mirror 20 is L2 as shown in the figure. The length of the reflecting mirror 30 in the optical axis AX direction is L3.

これら長さの次元を持つ3つの量:L1、L2、L3について考察する。   Consider three quantities with these length dimensions: L1, L2, L3.

図1に示された投射光学系の、図の上下方向(光軸AXに直交する方向)におけるサイズを決定するものは凹面鏡20のサイズ:L2である。   What determines the size of the projection optical system shown in FIG. 1 in the vertical direction (direction perpendicular to the optical axis AX) in the drawing is the size of the concave mirror 20: L2.

また、投射光学系の光軸AX方向のサイズを決定するものは、上記距離:L1である。   Also, what determines the size of the projection optical system in the optical axis AX direction is the distance: L1.

これら両方向のサイズを小さくして投射光学系をコンパクトにすることを考えると、距離:L1、サイズ:L2を共に小さくすることが考えられる。   Considering making the projection optical system compact by reducing the size in both directions, it is conceivable to reduce both the distance L1 and the size L2.

先ず、距離:L1を小さくすることを考えると、この場合、凹面鏡20がレンズ系10に近づくことになる。   First, considering that the distance L1 is reduced, the concave mirror 20 approaches the lens system 10 in this case.

この状況で、レンズ系10から射出する投射光束の発散角:θを変えないとすれば、凹面鏡20に該投射光束が入射する部分も小さくなる。   In this situation, if the divergence angle: θ of the projection light beam emitted from the lens system 10 is not changed, the portion where the projection light beam enters the concave mirror 20 is also reduced.

従って、凹面鏡20の鏡面面積のサイズ:L2も小さくすることができ、投射光学系はコンパクトになる。   Accordingly, the size L2 of the mirror surface area of the concave mirror 20 can be reduced, and the projection optical system becomes compact.

しかし、その場合、投射光学系に要求される「広角性」を確保しようとすれば、凹面鏡20に課せられる「投射光学系の広角性を確保する光学機能」が厳しいものになる。   However, in that case, if the “wide angle property” required for the projection optical system is to be ensured, the “optical function for ensuring the wide angle property of the projection optical system” imposed on the concave mirror 20 becomes severe.

このため、凹面鏡20の鏡面形状が複雑になり、この複雑な鏡面形状を小さい鏡面面積で実現するのは極めて困難となりやすい。   For this reason, the mirror surface shape of the concave mirror 20 becomes complicated, and it is very difficult to realize this complicated mirror surface shape with a small mirror surface area.

これを避ける方策としては、凹面鏡20のサイズ:L2は小さくせず、レンズ系10から射出する投射光束の発散角:θを大きくすることが考えられる。   As a measure to avoid this, it is conceivable to increase the divergence angle: θ of the projection light beam emitted from the lens system 10 without reducing the size L2 of the concave mirror 20.

しかし、このようにすると、レンズ系10に「広角化の機能」を付与する必要があり、レンズ系10の拡大側のレンズのレンズ径が大きくなり易い。   However, if this is done, it is necessary to provide the lens system 10 with a “widening function”, and the lens diameter of the lens on the enlargement side of the lens system 10 tends to increase.

距離:L1を「ある程度大きく設定」することにより、発散角:θの増大を押さえ、凹面鏡20に課される光学機能の複雑化も抑えることができる。   By setting the distance: L1 “large to some extent”, an increase in the divergence angle: θ can be suppressed, and the complexity of the optical function imposed on the concave mirror 20 can also be suppressed.

また、距離:L1が「ある程度大きい」ことにより、反射鏡30の配置も容易になる。   In addition, since the distance L1 is “somewhat large”, the arrangement of the reflecting mirror 30 is facilitated.

発散角:θの増大が抑制されることにより、レンズ系10の設計条件も緩やかになる。   By suppressing the increase in the divergence angle: θ, the design conditions of the lens system 10 are also relaxed.

特許文献1〜4に記載された投射光学系では、曲面ミラーに反射された投射光束がそのままスクリーンに向かっており、曲面ミラーとスクリーンとの距離が大きい。   In the projection optical systems described in Patent Documents 1 to 4, the projection light beam reflected by the curved mirror is directed toward the screen as it is, and the distance between the curved mirror and the screen is large.

この発明の投射光学系では、凹面鏡20に反射された投射光束が反射鏡30を介して、スクリーンに向かう。   In the projection optical system of the present invention, the projected light beam reflected by the concave mirror 20 goes to the screen via the reflecting mirror 30.

このため、凹面鏡20とスクリーンとの間の距離を「投射光学系の内部で稼ぐ」ことができ、投射光学系の「スクリーンからの設置距離」を小さくすることが可能である。   For this reason, the distance between the concave mirror 20 and the screen can be “gained inside the projection optical system”, and “the installation distance from the screen” of the projection optical system can be reduced.

図1の例においては、反射鏡30は前述の如く平面鏡であるが、これに限らず、反射鏡30の鏡面形状を「略平面状の曲面」としても良い。   In the example of FIG. 1, the reflecting mirror 30 is a plane mirror as described above, but is not limited thereto, and the mirror surface shape of the reflecting mirror 30 may be a “substantially planar curved surface”.

このようにすると、反射鏡30にも、弱いながらパワーが生じるが、この弱いパワーを投射光学系全体の結像機能に対して補助的もしくは補正的に利用することができる。   In this way, although power is generated in the reflecting mirror 30 even though it is weak, this weak power can be used in an auxiliary or correction manner for the imaging function of the entire projection optical system.

即ち、反射鏡30に弱いパワーを付与して、結像倍率の調整や、各種収差の補正に供することができる。必要とあれば、反射鏡30の面形状を非球面や自由曲面としてもよい。   That is, it is possible to apply weak power to the reflecting mirror 30 to adjust the imaging magnification and correct various aberrations. If necessary, the surface shape of the reflecting mirror 30 may be an aspherical surface or a free curved surface.

反射鏡30は、図の例では、反射面を「レンズ系10の光軸AXと平行」にして配置されている。   In the example shown in the figure, the reflecting mirror 30 is arranged with the reflecting surface "parallel to the optical axis AX of the lens system 10".

反射鏡30の配置は、このような配置態位に限定されるものではないが「レンズ系10の光軸AXと略平行もしくは平行に近い状態」は、位置調整も容易で好ましい。   The arrangement of the reflecting mirror 30 is not limited to such an arrangement state, but the “state substantially parallel or nearly parallel to the optical axis AX of the lens system 10” is preferable because the position adjustment is easy.

また、図の例では、スクリーンとレンズ系10の光軸AXが互いに平行となる場合を想定しているが、これに限定されるものではない。   In the example shown in the figure, it is assumed that the optical axes AX of the screen and the lens system 10 are parallel to each other, but the present invention is not limited to this.

レンズ系10と凹面鏡20と反射鏡30との配置を調整することにより、レンズ系10の光軸AXとスクリーンとの成す角は、適宜に設定できる。   By adjusting the arrangement of the lens system 10, the concave mirror 20, and the reflecting mirror 30, the angle formed by the optical axis AX of the lens system 10 and the screen can be set as appropriate.

しかし、スクリーンとレンズ系10の光軸AXが互いに平行となるようにすると、投射光学系をスクリーンに近接させて設置することが出来好ましい。   However, it is preferable that the optical axis AX of the screen and the lens system 10 be parallel to each other because the projection optical system can be installed close to the screen.

図示の例では、反射鏡30は、反射面をレンズ系10の光軸AXに合致させて配置されている。反射鏡30の配置は勿論、これに限らない。   In the example shown in the drawing, the reflecting mirror 30 is disposed with its reflecting surface aligned with the optical axis AX of the lens system 10. Of course, the arrangement of the reflecting mirror 30 is not limited to this.

反射鏡30は、反射面を光軸AXに平行とする場合、図の位置より下方もしくは上方へシフトさせた位置に配置することができる。   When the reflecting surface is parallel to the optical axis AX, the reflecting mirror 30 can be arranged at a position shifted downward or upward from the position shown in the figure.

反射鏡30を、図1の位置よりも上方へシフトさせる場合は、反射鏡30により光束FL2が「ケラれない」ようにしなければ成らない。   When the reflecting mirror 30 is shifted upward from the position shown in FIG. 1, it is necessary to prevent the luminous flux FL <b> 2 from being vignetted by the reflecting mirror 30.

反射鏡30は、凹面鏡20により反射された光束FL1、FL2が交差する位置に配置するとき、その長さ:L3を最も小さくできる。   When the reflecting mirror 30 is arranged at a position where the light beams FL1 and FL2 reflected by the concave mirror 20 intersect, the length L3 can be minimized.

反射鏡30を、図1の位置より下方へシフトさせ、長さ:L3を小さくできるが、シフト量が大きくなると、投射光学系のサイズが図の上下方向において増大する虞がある。   The reflector 30 can be shifted downward from the position shown in FIG. 1 to reduce the length L3. However, if the shift amount increases, the size of the projection optical system may increase in the vertical direction of the figure.

従って、反射鏡30の配置位置は、長さ:L3の短縮と、投射光学系全体のサイズ増大とをバランスさせて設定するのがよい。   Therefore, the arrangement position of the reflecting mirror 30 is preferably set by balancing the shortening of the length L3 and the increase in the size of the entire projection optical system.

図に示した、レンズ系10の光軸AXに反射面を一致させる配置態位は、組み付け位置の精度を出しやすい点で好適である。   The arrangement position shown in the drawing in which the reflecting surface is made to coincide with the optical axis AX of the lens system 10 is preferable in that the accuracy of the assembly position can be easily obtained.

レンズ系10から射出する投射光束の発散角:θの増大を抑制するのに、図1の実施の形態では以下のようにしている。   In order to suppress the increase in the divergence angle: θ of the projection light beam emitted from the lens system 10, the embodiment of FIG.

即ち、レンズ系10の最も拡大側のレンズを「凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズ」とし、レンズ系10から射出する投射光束の発散性を抑制している。   That is, the lens on the most magnifying side of the lens system 10 is a “positive meniscus lens with the concave surface facing the magnifying side”, and the divergence of the projected light beam emitted from the lens system 10 is suppressed.

凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズは、両面とも、透過する光線を光軸AX側へ屈折させる機能をもち、この機能により発散角:θの増大が抑制される。   A positive meniscus lens having a concave surface directed toward the enlargement side has a function of refracting transmitted light toward the optical axis AX, and this function suppresses an increase in the divergence angle: θ.

「実施例」
以下、図1に即して説明した投射光学系の具体的な実施例を2例挙げる。
"Example"
Two specific examples of the projection optical system described with reference to FIG. 1 will be given below.

レンズ系10は何れも複数のレンズで構成される。   The lens system 10 is composed of a plurality of lenses.

即ち、具体的には、図示のように、レンズ系10は、12枚のレンズにより構成されている。
これらの12枚のレンズを縮小側から数えて、第1レンズ、第2レンズ、・・第12レンズとする。
Specifically, as shown in the drawing, the lens system 10 is composed of 12 lenses.
These twelve lenses are counted from the reduction side to form a first lens, a second lens,.

第2レンズ(両凸レンズ)と第3レンズ(両凹レンズ)は互いに接合され、第4レンズと第5レンズも互いに接合されている。   The second lens (biconvex lens) and the third lens (biconcave lens) are cemented with each other, and the fourth lens and the fifth lens are also cemented with each other.

また、第5レンズと第6レンズとの間に開口絞りが配置されている。   An aperture stop is disposed between the fifth lens and the sixth lens.

以下、縮小側から数えて第i番目の面(開口絞りの面および凹面鏡20の面を含む)の曲率半径をRi、第i番目と第i+1番目の面との光軸上の面間隔をDiとする。
また、縮小側から数えて第j番目(j=1〜12)のレンズの材質の屈折率およびアッベ数を、それぞれNj、νjとする。
Hereinafter, the radius of curvature of the i-th surface (including the surface of the aperture stop and the surface of the concave mirror 20) counted from the reduction side is Ri, and the surface interval on the optical axis between the i-th and i + 1-th surfaces is Di. And
Further, the refractive index and Abbe number of the material of the jth lens (j = 1 to 12) counted from the reduction side are Nj and νj, respectively.

なお、レンズ系10を構成する12枚のレンズには非球面レンズが含まれ、凹面鏡20の鏡面形状は「自由曲面」であるが、簡単のため以下では「近軸曲率半径」のみを示す。   The twelve lenses constituting the lens system 10 include an aspheric lens, and the mirror surface shape of the concave mirror 20 is a “free-form surface”, but only “paraxial curvature radius” is shown below for simplicity.

また、投射光学系の焦点距離をf(mm)、半画角をω(度)、FナンバをFで示す。   The focal length of the projection optical system is indicated by f (mm), the half angle of view is indicated by ω (degrees), and the F number is indicated by F.

「実施例1」
実施例1の投射光学系の構成を図2に示す。各部の符号の意味は、図1に示したものと同じである。
"Example 1"
The configuration of the projection optical system of Example 1 is shown in FIG. The meanings of the reference numerals of the respective parts are the same as those shown in FIG.

f=17.28 、F=2.27 、ω=67.8
実施例1のデータを以下に示す。
f = 17.28, F = 2.27, ω = 67.8
The data of Example 1 is shown below.

i j Ri Di Nj νj
1* 1 193.59 4.87 1.739 49.0
2* −24.92 0.2
3 2 17.09 6.91 1.497 81.5
4 3 −24.87 0.97 1.904 31.3
5 24.76 0.3
6 4 12.51 5.79 1.497 81.5
7 −33.64 0.2
8 5 −80.25 5.47 1.847 23.8
9 6 −13.23 2.97 1.881 40.1
10 39.92 2.42
11 ∞ 1.89
12* 7 −66.87 3.26 1.739 49.0
13* −22.17 3.99
14 8 57.9 0.80 1.689 31.1
15 22.85 0.34
16 9 26.92 4.07 1.583 46.4
17 −17.81 2.37
18* 10 34.98 2.41 1.530 55.9
19* 26.05 1.70
20* 11 −33.93 2.20 1.530 55.7
21* 12.93 1.54
22 12 26.74 3.03 1.487 70.2
23 279.94 70.39
24† 72.15 −577.17
25 ∞
「非球面データ」
上記のデータにおいて「*印」を付した面は、非球面形状である。
i j Ri Di Nj νj
1 * 1 193.59 4.87 1.739 49.0
2 * -24.92 0.2
3 2 17.09 6.91 1.497 81.5
4 3-24.87 0.97 1.904 31.3
5 24.76 0.3
6 4 12.51 5.79 1.497 81.5
7 -33.64 0.2
8 5-80.25 5.47 1.847 23.8
9 6-13.23 2.97 1.881 40.1
10 39.92 2.42
11 ∞ 1.89
12 * 7-66.87 3.26 1.739 49.0
13 * -22.17 3.99
14 8 57.9 0.80 1.689 31.1
15 22.85 0.34
16 9 26.92 4.07 1.583 46.4
17-17.81 2.37
18 * 10 34.98 2.41 1.530 55.9
19 * 26.05 1.70
20 * 11 -33.93 2.20 1.530 55.7
21 * 12.93 1.54
22 12 26.74 3.03 1.487 70.2
23 279.94 70.39
24 † 72.15-577.17
25 ∞
"Aspherical data"
In the above data, the surface marked with “*” has an aspherical shape.

非球面形状は、周知の次式でするものとする。   The aspheric shape is assumed to be a well-known expression.

Z=(H/R)/[1+√{1−(1+k)(H/R)}]
+Σ(A2m2m)(m=2〜9) 。
Z = (H 2 / R) / [1 + √ {1- (1 + k) (H / R) 2 }]
+ Σ (A 2m H 2m) (m = 2~9).

この式において、Zは非球面の面形状である。   In this equation, Z is an aspheric surface shape.

Hは光軸からの距離、Rは近軸曲率半径、kは円錐定数、A2mは、2m次の非球面係数であり、和は「mについて1〜9まで」取る。 H is a distance from the optical axis, R is a paraxial radius of curvature, k is a conic constant, A 2m is a 2m-order aspherical coefficient, and the sum takes “from 1 to 9 for m”.

従って、非球面形状は上記K、A、R(第i番目のレンズ面の近軸曲率半径)を与えて特定する。   Therefore, the aspherical shape is specified by giving the above K, A, and R (paraxial curvature radius of the i-th lens surface).

上記近軸曲率半径:R、円錐定数:k、非球面係数:A2mの表記において、レンズ面の番号(「*印」を付した面の番号)をiとしてRi、ki、Aiを用いる。 In the notation of the paraxial radius of curvature: R, conic constant: k, and aspherical coefficient: A 2m , Ri, ki, and Ai are used, where i is the number of the lens surface (the number of the surface marked with “*”).

非球面のデータを以下に示す。   Aspherical data are shown below.

「第1面」
k1=0
A1=1.021313×10−5
A1=−1.777040×10−7
A1=1.346978×10−10
A110=−7.970685×10−12
A112=−1.883968×10−15
A114=2.566833×10−16
A116=−5.376428×10−19
A118=0 。
"First side"
k1 = 0
A1 4 = 1.021313 × 10 −5
A1 6 = −1.777040 × 10 −7
A1 8 = 1.346978 × 10 −10
A1 10 = −7.970685 × 10 −12
A1 12 = −1.883968 × 10 −15
A1 14 = 2.566833 × 10 −16
A1 16 = −5.376428 × 10 −19
A1 18 = 0.

「第2面」
k2=0
A2=1.332956×10−5
A2=−7.345798×10−8
A2=−7.054116×10−10
A210=−1.228184×10−12
A212=−4.075513×10−16
A214=8.570573×10−17
A216=−2.288666×10−19
A218=0 。
"Second side"
k2 = 0
A2 4 = 1.332956 × 10 −5
A2 6 = −7.3345798 × 10 −8
A2 8 = −7.054116 × 10 −10
A2 10 = −1.2228184 × 10 −12
A2 12 = −4.075513 × 10 −16
A2 14 = 8.5570573 × 10 −17
A2 16 = −2.288666 × 10 −19
A2 18 = 0.

「第12面」
k12=0
A12=−3.544941×10−4
A12=−7.777481×10−6
A12=4.777114×10−8
A1210=−4.037179×10−8
A1212=1.395533×10−9
A1214=−2.058120×10−11
A1216=0
A1218=0 。
"Twelfth surface"
k12 = 0
A12 4 = −3.544941 × 10 −4
A12 6 = −7.777781 × 10 −6
A12 8 = 4.777114 × 10 −8
A12 10 = −4.037179 × 10 −8
A12 12 = 1.395533 × 10 −9
A12 14 = −2.058120 × 10 −11
A12 16 = 0
A12 18 = 0.

「第13面」
k13=0
A13=−2.309137×10−4
A13=−4.312556×10−6
A13=1.665018×10−7
A1310=−8.778110×10−9
A1312=1.971569×10−10
A1314=−1.922258×10−12
A1316=0 。
"13th page"
k13 = 0
A13 4 = −2.309137 × 10 −4
A13 6 = −4.312556 × 10 −6
A13 8 = 1.665018 × 10 −7
A13 10 = −8.77710 × 10 −9
A13 12 = 1.997169 × 10 −10
A13 14 = -1.922258 × 10 −12
A13 16 = 0.

A1318=0
「第18面」
k18=0
A18=−6.242124×10−4
A18=−1.804883×10−6
A18=2.478679×10−8
A1810=8.231628×10−10
A1812=−4.414106×10−11
A1814=9.157316×10−13
A1816=−7.473187×10−15
A1818=1.965664×10−17
A13 18 = 0
"18th page"
k18 = 0
A18 4 = −6.224124 × 10 −4
A18 6 = -1.8048483 × 10 −6
A18 8 = 2.4786679 × 10 −8
A18 10 = 8.231628 × 10 −10
A18 12 = −4.414106 × 10 −11
A18 14 = 9.157316 × 10 −13
A18 16 = −7.473187 × 10 −15
A18 < 18 > = 1.965664 * 10 < -17 >.

「第19面」
k19=0
A19=−6.967452×10−4
A19=2.037914×10−6
A19=−1.972424×10−8
A1910=7.754886×10−10
A1912=−3.876020×10−12
A1914=−1.659231×10−13
A1916=3.437787×10−15
A1918=−1.892756×10−17
"19th page"
k19 = 0
A19 4 = −6.967451 × 10 −4
A19 6 = 2.037914 × 10 −6
A19 8 = -1.972424 × 10 −8
A19 10 = 7.754886 × 10 −10
A19 12 = −3.876020 × 10 −12
A19 14 = −1.659231 × 10 −13
A19 16 = 3.4377787 × 10 −15
A19 18 = −1.892756 × 10 −17 .

「第20面」
k20=0
A20=1.405532×10−4
A20=−1.970503×10−6
A20=5.243846×10−9
A2010=1.288428×10−10
A2012=1.653534×10−12
A2014=−2.701872×10−14
A2016=1.166830×10−16
A2018=−4.427992×10−19
"20th page"
k20 = 0
A20 4 = 1.405532 × 10 −4 ,
A20 6 = -1.970503 × 10 −6
A20 8 = 5.243846 × 10 −9
A20 10 = 1.288428 × 10 −10
A20 12 = 1.653534 × 10 −12
A20 14 = −2.701872 × 10 −14
A20 16 = 1.166830 × 10 −16
A20 < 18 > = -4.427992 * 10 < -19 >.

「第21面」
k21=0
A21=−6.208192×10−5
A21=−1.222986×10−6
A21=6.125845×10−9
A2110=6.132913×10−12
A2112=−3.740183×10−13
A2114=2.414910×10−15
A2116=4.361710×10−18
A2118=−9.100180×10−20
"21st page"
k21 = 0
A21 4 = −6.208192 × 10 −5
A21 6 = −1.222986 × 10 −6
A21 8 = 6.125845 × 10 −9
A21 10 = 6.132913 × 10 −12
A21 12 = −3.774013 × 10 −13
A21 14 = 2.414910 × 10 −15
A21 16 = 4.361710 × 10 −18
A21 < 18 > = -9.100180 * 10 < -20 >.

「自由曲面形状のデータ」
「†印」を付した面は、自由曲面であり、以下の式で形状を表現する。
"Free-form surface data"
The surface marked with “†” is a free-form surface, and the shape is expressed by the following equation.

Z={(x+y)/R}/[1+√{1−(1+k)(x+y)/R}]
+Σ(Am,n・x・y) (m=1〜10、n=1〜10)
Zは自由曲面の形状、x、yは原点からの座標、Rは原点近傍の曲率半径、kは円錐定数、Am,nは(x・y)の係数である。
Z = {(x 2 + y 2 ) / R} / [1 + √ {1- (1 + k) (x 2 + y 2 ) / R 2 }]
+ Σ (A m, n · x m · y n ) (m = 1 to 10, n = 1 to 10)
Z is a free-form surface, x, y coordinates from the origin, R represents the radius of curvature near the origin, k is a conic constant, A m, n are the coefficients of (x m · y n).

従って、これらR、k、Am,nを与えて形状を特定する。 Therefore, the shape is specified by giving these R, k, Am, and n .

実施例1においては第24面(i=24)が自由曲面形状であるので、k、Am,nを、k24、A24m,nと表記する。 Since in Example 1 24th surface (i = 24) is a free-form surface, k, A m, a n, k24, A24 m, denoted as n.

自由面形状のデータを以下に示す。   The free surface shape data is shown below.

k24=0
A241,0=0
A240,1=0
A242,0=−1.877791×10−2
A241,1=0
A240,2=−1.580502×10−2
A243,0=0
A242,1=1.277255×10−4
A241,2=0
A240,3=7.653722×10−5
A244,0=−5.139766×10−7
A243,1=0
A242,2=−3.922181×10−6
A241,3=0
A240,4=−2.279286×10−6
A245,0=0
A244,1=−1.775925×10−8
A243,2=0
A242,3=3.258345×10−8
A241,4=0
A240,5=4.019291×10−8
A246,0=−5.594684×10−10
A245,1=0
A244,2=9.074996×10−10
A243,3=0
A242,4=3.231729×10−9
A241,5=0
A240,6=−5.618965×10−10
A247,0=0
A246,1=1.626391×10−11
A245,2=0
A244,3=−2.586640×10−11
A243,4=0
A242,5=−1.697428×10−10
A241,6=0
A240,7=−1.520897×10−11
A248,0=4.538138×10−13
A247,1=0
A246,2=−7.849576×10−13
A245,3=0
A244,4=−2.518447×10−12
A243,5=0
A242,6=−6.313761×10−12
A241,7=0
A240,8=5.249754×10−12
A249,0=0
A248,1=−3.913047×10−15
A247,2=0
A246,3=2.099527×10−14
A245,4=0
A244,5=2.177817×10−13
A243,6=0
A242,7=5.768204×10−13
A241,8=0
A240,9=−3.354014×10−13
A2410,0=−2.361854×10−16
A249,1=0
A248,2=1.523443×10−16
A247,3=0
A246,4=−2.66621438087972×10−16
A245,5=0
A244,6=−4.674086×10−15
A243,7=0
A242,8=−9.979307×10−15
A241,9=0
A240,10=6.238107×10−15
k24 = 0
A24 1,0 = 0
A24 0,1 = 0
A24 2,0 = -1.8777791 × 10 −2
A24 1,1 = 0
A24 0,2 = −1.580502 × 10 −2
A24 3,0 = 0
A24 2,1 = 1.277255 × 10 −4
A24 1, 2 = 0
A24 0,3 = 7.653722 × 10 −5
A24 4,0 = -5.139766 × 10 −7
A24 3,1 = 0
A24 2,2 = -3.921281 × 10 −6
A24 1,3 = 0
A24 0,4 = −2.279286 × 10 −6
A24 5,0 = 0
A24 4,1 = −1.775925 × 10 −8
A24 3,2 = 0
A24 2,3 = 3.258345 × 10 −8
A24 1,4 = 0
A24 0,5 = 4.019291 × 10 −8
A24 6,0 = −5.594684 × 10 −10
A24 5,1 = 0
A24 4,2 = 9.074996 × 10 −10
A24 3,3 = 0
A24 2,4 = 3.2231729 × 10 −9
A24 1,5 = 0
A24 0,6 = −5.618965 × 10 −10
A24 7,0 = 0
A24 6,1 = 1.626391 × 10 -11
A24 5,2 = 0
A24 4,3 = −2.586640 × 10 −11
A24 3,4 = 0
A24 2,5 = −1.697428 × 10 −10
A24 1,6 = 0
A24 0,7 = −1.520897 × 10 −11
A24 8,0 = 4.538138 × 10 −13
A24 7,1 = 0
A24 6,2 = −7.849576 × 10 −13
A24 5,3 = 0
A24 4,4 = −2.518447 × 10 −12
A24 3,5 = 0
A24 2,6 = −6.333761 × 10 −12
A24 1,7 = 0
A24 0,8 = 5.249754 × 10 −12
A24 9,0 = 0
A24 8,1 = -3.913047 × 10 −15
A24 7,2 = 0
A24 6,3 = 2.099527 × 10 −14
A24 5,4 = 0
A24 4,5 = 2.177817 × 10 −13
A24 3,6 = 0
A24 2,7 = 5.768204 × 10 −13
A24 1,8 = 0
A24 0,9 = −3.354014 × 10 −13
A24 10,0 = -2.361854 × 10 −16
A24 9,1 = 0
A24 8,2 = 1.523443 × 10 -16
A24 7,3 = 0
A24 6,4 = −2.66661438087972 × 10 −16
A24 5,5 = 0
A24 4,6 = -4.6774086 × 10 −15
A24 3,7 = 0
A24 2,8 = −9.979307 × 10 −15
A24 1,9 = 0
A24 0,10 = 6.238107 × 10 −15 .

実施例1の投射光学系のスポットダイアグラムを図3に示す。この図は、スクリーン上に表示される拡大画像の中央部から片側の部分のスポットダイアグラムを示している。   A spot diagram of the projection optical system of Example 1 is shown in FIG. This figure shows a spot diagram of a portion on one side from the center of the enlarged image displayed on the screen.

図の上下は、拡大画像の上下に対応し、右側の端部のスポット列が左右方向の中央部のスポット列である。   The top and bottom in the figure correspond to the top and bottom of the enlarged image, and the spot row at the right end is the spot row at the center in the left-right direction.

「実施例2」
実施例2の投射光学系の構成を図4に示す。各部の符号の意味は、図1に示したものと同じである。
"Example 2"
The structure of the projection optical system of Example 2 is shown in FIG. The meanings of the reference numerals of the respective parts are the same as those shown in FIG.

f=17.61 、F=2.27 、ω=69.5
実施例2のデータを以下に示す。
f = 17.61, F = 2.27, ω = 69.5
The data of Example 2 is shown below.

i j Ri Di Nj νj
1* 1 34.90 4.93 1.670 55.4
2* −38.29 0.2
3 2 15.60 4.93 1.497 81.5
4 3 272.60 1.03 1.904 31.3
5 4 13.03 5.71 1.497 81.5
6 −32.65 1.07
7 5 29.62 4.02 1.805 25.4
8 6 −14.55 2.71 1.834 37.2
9 11.31 4.27
10 ∞ 0.72
11* 7 51.31 2.64 1.542 62.9
12* −17.71 4.25
13 8 31.97 0.75 1.847 23.8
14 16.12 0.73
15 9 27.43 3.27 1.596 39.2
16 −21.97 5.67
17* 10 53.01 2.20 1.530 55.9
18* 19.24 5.06
19* 11 46.95 2.2 1.530 55.9
20* 14.66 2.3
21 12 42.74 2.13 1.740 28.3
22 159.33 67.26
23† 149.23 529.95
24 ∞ 。
i j Ri Di Nj νj
1 * 1 34.90 4.93 1.670 55.4
2 * -38.29 0.2
3 2 15.60 4.93 1.497 81.5
4 3 272.60 1.03 1.904 31.3
5 4 13.03 5.71 1.497 81.5
6-32.65 1.07
7 5 29.62 4.02 1.805 25.4
8 6 -14.55 2.71 1.834 37.2
9 11.31 4.27
10 ∞ 0.72
11 * 7 51.31 2.64 1.542 62.9
12 * -17.71 4.25
13 8 31.97 0.75 1.847 23.8
14 16.12 0.73
15 9 27.43 3.27 1.596 39.2
16-21.97 5.67
17 * 10 53.01 2.20 1.530 55.9
18 * 19.24 5.06
19 * 11 46.95 2.2 1.530 55.9
20 * 14.66 2.3
21 12 42.74 2.13 1.740 28.3
22 159.33 67.26
23 † 149.23 529.95
24 ∞.

「非球面データ」
非球面のデータを以下に示す。
"Aspherical data"
Aspherical data are shown below.

「第1面」
k1=−10.394056
A1=7.598164×10−6
A1=−1.108165×10−7
A1=1.290063×10−10
A110=−7.348591×10−13
A112=7.173937×10−15
A114=1.161755×10−16
A116=−2.117537×10−19
A118=0 。
"First side"
k1 = −10.394056
A1 4 = 7.598164 × 10 −6
A1 6 = −1.108165 × 10 −7
A1 8 = 1.290063 × 10 −10
A1 10 = −7.348591 × 10 −13
A1 12 = 7.173937 × 10 −15
A1 14 = 1.161755 × 10 −16
A1 16 = −2.117537 × 10 −19
A1 18 = 0.

「第2面」
k2=0.670158
A2=8.937161×10−6
A2=−1.093306×10−8
A2=−4.010256×10−10
A210=5.637324×10−13
A212=2.957128×10−14
A214=−1.461469×10−16
A216=5.821829×10−19
A218=0 。
"Second side"
k2 = 0.670158
A2 4 = 8.9337161 × 10 −6
A2 6 = −1.093306 × 10 −8
A2 8 = −4.010256 × 10 −10
A2 10 = 5.637324 × 10 −13
A2 12 = 2.957128 × 10 −14
A2 14 = −1.461469 × 10 −16
A2 16 = 5.821829 × 10 −19
A2 18 = 0.

「第11面」
k11=−21.960736
A11=−1.117763×10−4
A11=−5.173838×10−6
A11=3.989827×10−7
A1110=−3.804510×10−8
A1112=1.431401×10−9
A1114=−2.271013×10−11
A1116=0
A1118=0 。
"Eleventh side"
k11 = -21.996036
A11 4 = −1.117763 × 10 −4
A11 6 = −5.17338 × 10 −6
A11 8 = 3.989827 × 10 −7
A11 10 = −3.804510 × 10 −8
A11 12 = 1.431401 × 10 −9
A11 14 = −2.271013 × 10 −11
A11 16 = 0
A11 18 = 0.

「第12面」
k12=1.923841
A12=−9.344718×10−5
A12=−7.496360×10−6
A12=5.714604×10−7
A1210=−3.757877×10−8
A1212=1.099761×10−9
A1214=−1.392181×10−11
A1216=0
A1218=0 。
"Twelfth surface"
k12 = 1.923841
A12 4 = −9.334418 × 10 −5
A12 6 = −7.496360 × 10 −6
A12 8 = 5.77144 × 10 −7
A12 10 = −3.757877 × 10 −8
A12 12 = 1.099761 × 10 −9
A12 14 = −1.392181 × 10 −11
A12 16 = 0
A12 18 = 0.

「第17面」
k17=6.440728
A17=−5.5116689139259×10−4
A17=5.008806×10−6
A17=−7.87933408608656×10−8
A1710=2.069271×10−9
A1712=−4.817845×10−11
A1714=6.952967×10−13
A1716=−5.685057×10−15
A1718=1.996563×10−17
“Seventeenth”
k17 = 6.4440728
A17 4 = −5.5116689139259 × 10 −4
A17 6 = 5.008006 × 10 −6
A17 8 = −7.883733408608656 × 10 −8
A17 10 = 2.069271 × 10 −9
A17 12 = −4.881745 × 10 −11
A17 14 = 6.952967 × 10 −13
A17 16 = −5.685057 × 10 −15
A17 < 18 > = 1.9965633 * 10 < -17 >.

「第18面」
k18=−0.091885
A18=−6.49319164416247×10−4
A18=5.815737×10−6
A18=−6.421628×10−8
A1810=3.674345×10−10
A1812=3.734873×10−12
A1814=−1.139610×10−13
A1816=9.819580×10−16
A1818=−3.02214211631982×10−18
"18th page"
k18 = −0.091885
A18 4 = −6.493919164416247 × 10 −4
A18 6 = 5.815737 × 10 −6
A18 8 = −6.421628 × 10 −8
A18 10 = 3.674345 × 10 −10
A18 12 = 3.734873 × 10 −12
A18 14 = −1.139610 × 10 −13
A18 16 = 9.819580 × 10 −16
A18 < 18 > = -3.02211411631982 * 10 < -18 >.

「第19面」
k19=11.503806
A19=1.129629×10−5
A19=−1.609669×10−6
A19=1.537380×10−8
A1910=−5.652252×10−11
A1912=−3.951371×10−13
A1914=1.565348×10−15
A1916=2.922001×10−17
A1918=−1.684395×10−19
"19th page"
k19 = 11.5503806
A19 4 = 1.129629 × 10 −5
A19 6 = −1.609669 × 10 −6
A19 8 = 1.537380 × 10 −8
A19 10 = −5.652252 × 10 −11
A19 12 = -3.951371 × 10 −13
A19 14 = 1.565348 × 10 −15
A19 16 = 2.922001 × 10 −17
A19 < 18 > = -1.684395 * 10 < -19 >.

「第20面」
k20=0.316724
A20=−7.599634×10−5
A20=−7.895312×10−7
A20=5.862468×10−9
A2010=−1.475999×10−12
A2012=−3.019701×10−13
A2014=−1.820263×10−15
A2016=3.912666×10−17
A2018=−1.498600×10−19
"20th page"
k20 = 0.316724
A20 4 = −7.599634 × 10 −5
A20 6 = −7.889512 × 10 −7
A20 8 = 5.882468 × 10 −9
A20 10 = −1.475999 × 10 −12
A20 12 = −3.019701 × 10 −13
A20 14 = −1.820263 × 10 −15
A20 16 = 3.912666 × 10 −17
A20 < 18 > = -1.498600 * 10 < -19 >.

「自由曲面形状のデータ」
実施例2では、第23面(i=23)が自由曲面であるので、k、Am,nを、k23、A23m,nと表記する。
"Free-form surface data"
In Example 2, since the surface No. 23 (i = 23) is a free-form surface, k, A m, and n, denoted as k23, A23 m, n.

自由面形状のデータを以下に示す。   The free surface shape data is shown below.

k23=0、
A231,0=0
A230,1=0
A232,0=−1.546445×10−2
A231,1=0
A230,2=−1.187789×10−2
A233,0=0
A232,1=1.486013×10−4
A231,2=0
A230,3=8.229945×10−5
A234,0=−1.039594×10−7
A233,1=0
A232,2=−3.531029×10−6
A231,3=0
A230,4=−1.845310×10−6
A235,0=0
A234,1=−2.768693×10−8
A233,2=0
A232,3=3.024866×10−8
A231,4=0
A230,5=1.970592×10−8
A236,0=−5.598675×10−10
A235,1=0
A234,2=5.696489×10−10
A233,3=0
A232,4=1.048641×10−9
A231,5=0
A230,6=−4.389021×10−10
A237,0=0
A236,1=2.348942×10−11
A235,2=0
A234,3=1.645431×10−11
A233,4=0
A232,5=−3.415468×10−11
A231,6=0
A230,7=3.936681×10−11
A238,0=3.970472×10−13
A237,1=0
A236,2=2.18397778710646×10−14
A235,3=0
A234,4=−1.312998×10−12
A233,5=0
A232,6=−2.159948×10−12
A231,7=0
A230,8=5.558045×10−13
A239,0=0
A238,1=−6.309278×10−15
A237,2=0
A236,3=−8.965238×10−15
A235,4=0
A234,5=4.713489×10−15
A233,6=0
A232,7=1.609646×10−13
A231,8=0
A230,9=−1.231889×10−13
A2310,0=−1.488532×10−16
A239,1=0
A238,2=−3.357219×10−16
A237,3=0
A236,4=3.364255×10−16
A235,5=0
A234,6=6.554601×10−16
A233,7=0
A232,8=−3.051072×10−15
A231,9=0
A230,10=2.662806×10−15
k23 = 0,
A23 1,0 = 0
A23 0,1 = 0
A23 2,0 = −1.546445 × 10 −2
A23 1,1 = 0
A23 0,2 = -1.187789 × 10 −2
A23 3,0 = 0
A23 2,1 = 1.486013 × 10 −4
A23 1, 2 = 0
A23 0,3 = 8.229945 × 10 −5
A23 4,0 = −1.039594 × 10 −7
A23 3,1 = 0
A23 2,2 = −3.531029 × 10 −6
A23 1,3 = 0
A23 0,4 = −1.84545 × 10 −6
A23 5,0 = 0
A23 4,1 = −2.768693 × 10 −8
A23 3,2 = 0
A23 2,3 = 3.024866 × 10 −8
A23 1,4 = 0
A23 0,5 = 1.997092 × 10 −8
A23 6,0 = −5.598675 × 10 −10
A23 5,1 = 0
A23 4,2 = 5.669689 × 10 −10
A23 3,3 = 0
A23 2,4 = 1.048641 × 10 −9
A23 1,5 = 0
A23 0,6 = −4.389021 × 10 −10
A23 7,0 = 0
A23 6,1 = 2.3488942 × 10 −11
A23 5,2 = 0
A23 4,3 = 1.645431 × 10 −11
A23 3,4 == 0
A23 2,5 = −3.415468 × 10 −11
A23 1,6 = 0
A23 0,7 = 3.993681 × 10 −11
A23 8,0 = 3.970472 × 10 −13
A23 7,1 = 0
A23 6,2 = 2.1839777787646 × 10 −14
A23 5,3 = 0
A23 4,4 = -1.312998 × 10 −12
A23 3,5 = 0
A23 2,6 = -2.159948 × 10 −12
A23 1,7 = 0
A23 0,8 = 5.558045 × 10 −13
A23 9,0 = 0
A23 8,1 = −6.309278 × 10 −15
A23 7,2 = 0
A23 6,3 = −8.9965238 × 10 −15
A23 5,4 = 0
A23 4,5 = 4.713489 × 10 −15
A23 3,6 = 0
A23 2,7 = 1.609646 × 10 −13
A23 1,8 = 0
A23 0,9 = −1.231889 × 10 −13
A23 10,0 = −1.488532 × 10 −16
A23 9,1 = 0
A23 8,2 = -3.357219 × 10 -16
A23 7,3 = 0
A23 6,4 = 3.364255 × 10 −16
A23 5,5 = 0
A23 4,6 = 6.555401 × 10 −16
A23 3,7 = 0
A23 2,8 = −3.051072 × 10 −15
A23 1,9 = 0
A23 0,10 = 2.662806 × 10 −15 .

実施例2の投射光学系のスポットダイアグラムを図5に示す。この図は、スクリーン上に表示される拡大画像の中央部から片側の部分のスポットダイアグラムを示している。   A spot diagram of the projection optical system of Example 2 is shown in FIG. This figure shows a spot diagram of a portion on one side from the center of the enlarged image displayed on the screen.

図の上下は、拡大画像の上下に対応し、右側の端部のスポット列が左右方向の中央部のスポット列である。   The top and bottom in the figure correspond to the top and bottom of the enlarged image, and the spot row at the right end is the spot row at the center in the left-right direction.

図1に示した距離:L1、L2、L3および投射光束の発散角:θの値は、実施例1、2に対して以下の通りである。   The distances shown in FIG. 1: L1, L2, L3 and the divergence angle of the projected light beam: θ are as follows with respect to Examples 1 and 2.

実施例1 L1=75mm、L2=40mm、L3=21mm、θ=21.3度
実施例2 L1=73mm、L2=41mm、L3=25mm、θ=23.3度
また、レンズ系における第12レンズのレンズ径は、実施例1において23mm、実施例2において25mmである。
Example 1 L1 = 75 mm, L2 = 40 mm, L3 = 21 mm, θ = 21.3 degrees Example 2 L1 = 73 mm, L2 = 41 mm, L3 = 25 mm, θ = 23.3 degrees Further, the twelfth lens in the lens system The lens diameter is 23 mm in Example 1 and 25 mm in Example 2.

実施例1、2とも、反射鏡30は「平面鏡」である。   In both the first and second embodiments, the reflecting mirror 30 is a “plane mirror”.

反射鏡30は、前記自由曲面形状を持つ凹面鏡(実施例1でi=24の面、実施例2においてi=23の面)とスクリーンとの間の光路上に配置されている。   The reflecting mirror 30 is disposed on the optical path between the concave mirror having the free curved surface shape (i = 24 surface in the first embodiment, i = 23 surface in the second embodiment) and the screen.

反射鏡30は、反射面をレンズ系の光軸に合致させて、スクリーンに対向するように配置されている。   The reflecting mirror 30 is disposed so as to face the screen with the reflecting surface matching the optical axis of the lens system.

このようにして、L1、L2、L3、θの関係がよくバランスし「レンズ系の大径化と凹面鏡の鏡面の大面積化が有効に抑制された投射光学系」を実現できた。   In this manner, the relationship among L1, L2, L3, and θ was well balanced, and a “projection optical system in which the increase in the diameter of the lens system and the increase in the area of the mirror surface of the concave mirror were effectively suppressed” was realized.

レンズ系における拡大側から3番目のレンズである第10レンズと、拡大側から第2番目のレンズである第11レンズは「共軸の非球面」を有するレンズである。   The tenth lens which is the third lens from the magnification side in the lens system and the eleventh lens which is the second lens from the magnification side are lenses having a “coaxial aspheric surface”.

第11レンズは拡大側が凹面である。
第10レンズの縮小側の面は「光軸近傍が凸面で、周辺部は凹面」となっている。
The eleventh lens is concave on the magnification side.
The surface on the reduction side of the tenth lens is “a convex surface near the optical axis and a concave surface in the periphery”.

また、最も拡大側に配される第12レンズは「凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズ」である。   The twelfth lens arranged on the most enlargement side is a “positive meniscus lens having a concave surface directed toward the enlargement side”.

第10レンズ〜第12レンズの形状を上記の如くすることにより、第10レンズ、第11レンズで投射光束の発散性を高めつつ、第12レンズで発散角:θを抑制している。   By making the shapes of the tenth lens to the twelfth lens as described above, the divergence angle: θ is suppressed by the twelfth lens while improving the divergence of the projected light flux by the tenth lens and the eleventh lens.

また、第10、第11レンズの上記形状は「ディストーションを良好にする」ことに寄与している。   Further, the above-described shapes of the tenth and eleventh lenses contribute to “enhance distortion”.

レンズ系に含まれる非球面レンズ、凹面鏡の自由曲面形状は、上記データに示すように最適化されている。   The free-form surface shape of the aspherical lens and concave mirror included in the lens system is optimized as shown in the above data.

そして、図3、図5に示すスポットダイアグラムに示すように、実施例1、2とも良好な性能を実現している。   As shown in the spot diagrams shown in FIGS. 3 and 5, both Examples 1 and 2 achieve good performance.

10 レンズ系
20 凹面鏡
30 反射鏡
10 Lens system 20 Concave mirror
30 Reflector

特開2009−134254号公報JP 2009-134254 A 特開2010−181672号公報JP 2010-181672 A 特開2011− 33737号公報JP 2011-33737 A 特開2004−258620号公報JP 2004-258620 A

Claims (5)

画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系であって、
レンズ系と、凹面鏡と、略平面状の反射面を持つ反射鏡とを有し、
画像表示面からの投射用光を順次、前記レンズ系、前記凹面鏡、前記反射鏡の順序で被投射面へ導光し、主として前記レンズ系と前記凹面鏡の結像作用により、被投射面上に結像させ、
前記レンズ系を構成する複数のレンズのうち、拡大側から2番目と3番目のレンズが、共軸の非球面を有するレンズであり、前記2番目のレンズの拡大側の面は凹面で、かつ、前記3番目のレンズの縮小側の面は、光軸近傍が凸面で周辺部が凹面であることを特徴とする投射光学系。
A projection optical system used in an image display device for projecting an image for projection displayed on an image display surface of an image display element onto a projection surface by oblique light and displaying the enlarged image,
A lens system, a concave mirror, and a reflecting mirror having a substantially planar reflecting surface;
The projection light from the image display surface is sequentially guided to the projection surface in the order of the lens system, the concave mirror, and the reflection mirror, and mainly on the projection surface by the imaging action of the lens system and the concave mirror. Image ,
Of the plurality of lenses constituting the lens system, the second and third lenses from the magnification side are lenses having a coaxial aspheric surface, and the magnification side surface of the second lens is a concave surface, and , reduction side surface of the third lens, the projection optical system near the optical axis to the peripheral portion by a convex surface and said concave der Rukoto.
請求項1記載の投射光学系において、
略平面状の反射面を持つ反射鏡の反射面が平面であることを特徴とする投射光学系。
The projection optical system according to claim 1,
A projection optical system characterized in that a reflecting surface of a reflecting mirror having a substantially planar reflecting surface is a flat surface.
請求項1または2記載の投射光学系において、
反射鏡が、反射面を、レンズ系の光軸と平行もしくは平行に近い状態として配置されていることを特徴とする投射光学系。
The projection optical system according to claim 1 or 2,
A projection optical system, characterized in that the reflecting mirror is arranged with a reflecting surface parallel or nearly parallel to the optical axis of the lens system.
請求項1または2または3記載の投射光学系において、
被投射面が、レンズ系の光軸と略平行となるように、前記レンズ系、凹面鏡、反射鏡の配置が定められていることを特徴とする投射光学系。
In the projection optical system according to claim 1, 2 or 3,
A projection optical system, wherein an arrangement of the lens system, the concave mirror, and the reflecting mirror is determined so that a projection surface is substantially parallel to an optical axis of the lens system.
請求項1〜4の任意の1に記載の投射光学系において、
レンズ系を構成する複数のレンズのうち、最も拡大側のレンズが、凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズであり、前記レンズ系から射出する投射光束の発散性を抑制することを特徴とする投射光学系。
In the projection optical system according to any one of claims 1 to 4,
Among the plurality of lenses constituting the lens system, the most magnified lens is a positive meniscus lens having a concave surface facing the magnified side, and suppresses the divergence of the projected light beam emitted from the lens system. Projection optical system.
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