JP7316616B2 - 光学系、画像投写装置および撮像装置 - Google Patents
光学系、画像投写装置および撮像装置 Download PDFInfo
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Description
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第1レンズ素子、第2レンズ素子を有し、該第2レンズ素子は、正のパワーを有し、
以下の条件(1)を満足する。
23<|f2/fw|<1000 ・・・(1)
ここで、
f2:前記第2レンズ素子の焦点距離
fw:広角端の全系の焦点距離
である。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、を備え、
前記拡大光学系は、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置に関して前記拡大側に位置する前群と、該交差位置に関して前記縮小側に位置する後群とを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から1番目に位置する球面レンズと、
前記前群に配置される第1非球面レンズと、
前記後群に配置される第2非球面レンズと、
前記リレー光学系に配置される第3非球面レンズとを含む。
以下、図1~図16を用いて本開示の実施形態1を説明する。ここでは、光学系の一例としてズームレンズ系について説明する。
図1、2、6、7、11、12に示すように、実施例1~3に係るズームレンズ系は、拡大光学系Opとリレー光学系Olとを備える。拡大光学系Opは、第1レンズ素子L1から第13レンズ素子L13で構成される。拡大光学系Opは、前群Opfと後群Oprとからなる。
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置MIより前記拡大側に位置する拡大光学系Opと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置MIより前記縮小側に位置するリレー光学系Olと、を備え、
前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第1レンズ素子L1、第2レンズ素子L2を有し、該第2レンズ素子L2は、正のパワーを有してもよい。
以下の条件(1)を満足する、光学系。
23<|f2/fw|<1000 ・・・(1)
ここで、
f2:第2レンズ素子L2の焦点距離
fw:広角端の全系の焦点距離
である。
|f2/fw|>25 ・・・(1A)
|f2/fw|<400 ・・・(1B)
0<|f1/f2|<1 ・・・(2)
ここで
f1:第1レンズ素子の焦点距離
である。
|f1/f2|>0.1 ・・・(2A)
|f1/f2|<0.8 ・・・(2B)
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置MIより前記拡大側に位置する拡大光学系Opと、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置MIより前記縮小側に位置するリレー光学系Olと、を備え、
前記拡大光学系Opは、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置Qに関して前記拡大側に位置する前群Opfと、該交差位置Qに関して前記縮小側に位置する後群Oprとを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から1番目に位置する球面レンズL1と、
前記前群Opfに配置される第1非球面レンズと、
前記後群Oprに配置される第2非球面レンズと、
前記リレー光学系Olに配置される第3非球面レンズとを含んでもよい。
0.04<D1/LT<0.15 ・・・(3)
0.04<D2/LT<0.15 ・・・(4)
0.01<D3/LT<0.20 ・・・(5)
ここで、図1と図16に示すように、
LT:前記球面レンズの前記拡大側の面から前記縮小側から1番目のレンズ素子の前記縮小側の面までの距離
D1:前記球面レンズの前記拡大側の面から前記第1非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
D2:前記中間結像位置MIから前記第2非球面レンズの前記縮小側の面までの距離
D3:前記中間結像位置MIから前記第3非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
である。
D1/LT>0.06 ・・・(3A)
D1/LT<0.12 ・・・(3B)
D2/LT>0.08 ・・・(4A)
D2/LT<0.13 ・・・(4B)
D3/LT>0.02 ・・・(5A)
D3/LT<0.07 ・・・(5B)
3<|H/h|<20 ・・・(6)
ここで、
h:レンズ面における軸上光束LAの半径
H:光軸からレンズ面における最軸外光束LFの主光線LFaまでの高さ
である。なお、図16では第1非球面レンズの一例である第4レンズ素子L4に関する半径hおよび高さHを例示する。
|H/h|>4 ・・・(6A)
|H/h|<15 ・・・(6B)
1<ff/fw<3 ・・・(7)
ここで、
ff:拡大光学系Opの焦点距離
である。
2<fr/fw<4 ・・・(8)
ここで、
fr:広角端でのリレー光学系Olの焦点距離
である。
5<fb/fw<30 ・・・(9)
ここで、
fb:全系のバックフォーカス
である。
|ω|>60 ・・・(10)
ここで、
ω:広角端の最大の半画角
である。
Z:光軸からの高さがhの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
h:光軸からの高さ、
r:頂点曲率半径、
κ:円錐定数、
An:n次の非球面係数
である。
数値実施例1(実施例1に対応)のズームレンズ系について、面データを表1に示し、各種データを表2に示し、単レンズデータを表3に示し、ズームレンズ群データを表4に示す。
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 77.34930 4.50000 1.90366 31.3
2 45.21610 15.54530
3 117.26300 6.65440 1.72342 38.0
4 358.15200 1.20000
5 72.79170 2.50000 1.80420 46.5
6 20.93300 3.69320
7* 22.79520 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.29660 7.77910
9 25.32140 5.30360 1.80610 33.3
10 240.19200 1.30620
11 -87.96440 17.10360 1.61800 63.4
12 -44.73120 0.20000
13 38.40530 5.96620 1.49700 81.6
14 -37.23180 1.80010
15 -22.39680 1.00000 1.86966 20.0
16 108.17440 0.52410
17 211.75400 8.97680 1.49700 81.6
18 -20.55930 0.20000
19* -38.20200 6.10260 1.68948 31.0
20* -22.51550 4.53040
21 58.25460 12.51230 1.49700 81.6
22 -108.64700 0.20000
23 120.60710 6.61210 1.92286 20.9
24 -283.49830 0.20000
25 28.39740 8.67750 1.92286 20.9
26 47.71150 14.00170
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28 35.01350 4.32420
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30* 21.53640 32.91160
31 -115.34840 12.46100 1.83481 42.7
32 -41.15160 可変
33 162.21670 6.03940 1.80610 33.3
34 -242.79050 45.61900
35 -39.78870 1.50000 1.73800 32.3
36 71.75740 2.89480
37 89.33900 7.61360 1.55032 75.5
38 -34.19600 可変
39 26.14270 5.07360 1.59270 35.4
40 59.27580 0.20000
41 26.89050 1.50000 1.56883 56.0
42 18.73110 6.42050
43(絞り) ∞ 23.39950
44 -26.43390 1.00000 1.73800 32.3
45 124.53550 0.20000
46 99.23070 5.80920 1.43700 95.1
47 -31.39110 可変
48 47.40750 7.58560 1.49700 81.6
49 -57.64980 可変
50 33.93880 1.50000 1.73800 32.3
51 23.36300 6.83800
52 30.15310 7.95990 1.43700 95.1
53 -139.87240 12.70000
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 7.45268E-07, A6=-8.14203E-08, A8= 2.53592E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.80795E-01, A4=-7.49465E-06, A6=-1.35644E-07, A8=-7.05135E-10
A10= 2.49786E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 3.09079E-06, A6=-7.38164E-08, A8=-1.02742E-11
A10= 5.47438E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.18624E-05, A6=-4.25218E-09, A8=-1.01342E-10
A10= 4.55335E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 6.98228E-05, A6=-1.75351E-07, A8= 1.04081E-10
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 4.87896E-06, A6=-1.09352E-07, A8= 2.38951E-11
A10= 0.00000E+00
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.06986
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1306 -4.2883 -4.4191
Fナンバー -2.00008 -2.01695 -2.03294
画角 -70.0359 -69.3594 -68.7962
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 61.2937 54.2046 48.5142
d38 2.0915 9.1806 14.8710
d47 4.2756 3.4209 2.6549
d49 2.0000 2.8546 3.6206
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.0842 1.1054 1.1092
d20 4.7027 4.7126 4.7250
各種データ(物体距離2400mm)
d4 1.2951 1.2788 1.2956
d20 4.2891 4.2620 4.2688
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -129.0228
2 3 238.2406
3 5 -37.3390
4 7 -31.6403
5 9 34.7314
6 11 127.9376
7 13 39.0608
8 15 -21.2602
9 17 38.1961
10 19 68.6316
11 21 78.2491
12 23 92.4095
13 25 62.5302
14 27 -25.7222
15 29 -32.1504
16 31 71.1946
17 33 121.4439
18 35 -34.4860
19 37 45.9426
20 39 74.6552
21 41 -116.2734
22 44 -29.4638
23 46 55.3182
24 48 53.6293
25 50 -108.1016
26 52 57.5831
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 15.88381
2 33 188.92723
3 39 -232.06443
4 48 53.62930
5 50 110.51762
数値実施例2(実施例2に対応)のズームレンズ系について、面データを表5に示し、各種データを表6に示し、単レンズデータを表7に示し、ズームレンズ群データを表8に示す。
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 104.62700 4.50000 1.90366 31.3
2 42.94220 10.76880
3 73.20870 9.34340 1.91000 31.0
4 249.15800 1.20000
5 74.07370 2.50000 1.80420 46.5
6 21.44620 3.15100
7* 22.57270 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.63680 8.53740
9 23.88100 5.59080 1.74324 28.7
10 197.87540 1.33860
11 -87.55730 16.53660 1.61800 63.4
12 -57.90270 0.20000
13 39.99140 5.56540 1.49700 81.6
14 -33.38760 1.67580
15 -22.44700 1.00000 1.86966 20.0
16 145.35580 0.44940
17 233.67590 9.79910 1.49700 81.6
18 -21.10770 0.20000
19* -34.27240 5.43300 1.68948 31.0
20* -21.87580 5.17070
21 65.38090 12.13310 1.49700 81.6
22 -116.34960 0.20000
23 127.74670 7.38890 1.92286 20.9
24 -203.51090 0.20000
25 27.53100 9.16490 1.92286 20.9
26 43.24100 14.18910
27 -55.73370 3.50000 1.80809 22.8
28 31.01800 3.96970
29* 800.00000 3.00000 1.68948 31.0
30* 21.75780 32.92920
31 -101.54270 12.73510 1.83481 42.7
32 -39.86050 可変
33 145.65950 5.94140 1.80610 33.3
34 -300.90060 44.74300
35 -40.90780 1.50000 1.73731 32.8
36 64.75400 2.95170
37 80.00680 7.79350 1.55032 75.5
38 -34.48870 可変
39 26.28390 5.03280 1.59270 35.4
40 60.40660 0.20000
41 27.34770 1.50000 1.56780 61.0
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54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 3.30314E-06, A6=-7.32079E-08, A8= 1.39601E-11
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.65051E-01, A4= 4.05865E-06, A6=-1.41033E-07, A8=-6.94927E-10
A10= 2.19005E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 7.31016E-06, A6=-7.89825E-08, A8=-8.76342E-12
A10= 3.54858E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.21846E-05, A6= 1.25182E-09, A8=-1.22389E-10
A10= 4.47265E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.02002E-05, A6=-1.52154E-07, A8= 6.11032E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 7.16074E-06, A6=-1.07200E-07, A8= 1.68867E-11
A10= 0.00000E+00
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.07013
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1301 -4.2892 -4.4197
Fナンバー -2.00011 -2.01616 -2.03116
画角 -70.2197 -69.5177 -68.9444
像高 11.6200 11.6200 11.6200
d32 63.7179 56.5359 50.8358
d38 2.0025 9.1845 14.8846
d47 4.2386 3.4151 2.6847
d49 2.0000 2.8234 3.5538
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1309 1.1831 1.1942
d20 5.3409 5.3943 5.4157
各種データ(物体距離900mm)
d4 1.2278 1.2158 1.2155
d20 4.9028 4.8750 4.8713
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -83.4933
2 3 111.1111
3 5 -38.3471
4 7 -34.1857
5 9 36.0472
6 11 228.0626
7 13 37.5579
8 15 -22.2966
9 17 39.4558
10 19 74.4086
11 21 86.1328
12 23 85.9627
13 25 64.1505
14 27 -24.2233
15 29 -32.4902
16 31 71.8541
17 33 122.4841
18 35 -33.7982
19 37 44.8766
20 39 74.4197
21 41 -116.2808
22 44 -29.2830
23 46 54.4556
24 48 54.4356
25 50 -104.0087
26 52 56.3193
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.29395
2 33 190.19837
3 39 -237.18972
4 48 54.43561
5 50 110.84756
数値実施例3(実施例3に対応)のズームレンズ系について、面データを表9に示し、各種データを表10に示し、単レンズデータを表11に示し、ズームレンズ群データを表12に示す。
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 67.72900 4.50000 1.90766 33.4
2 48.23100 20.26560
3 296.96530 3.79420 1.48700 70.4
4 757.84560 1.20000
5 80.37910 2.50000 1.65513 56.5
6 22.89090 3.81410
7* 23.36160 3.20000 1.80835 40.5
8* 11.47250 9.79350
9 25.46550 6.81650 1.68610 32.8
10 -492.65840 1.17330
11 -65.83780 15.61150 1.61800 63.4
12 -50.50900 0.23400
13 44.60560 6.55580 1.49700 81.6
14 -33.48910 1.09440
15 -25.11970 1.00000 1.86966 20.0
16 74.55790 0.20000
17 73.09310 10.65550 1.49700 81.6
18 -23.21680 0.20000
19* -30.94380 4.62730 1.68948 31.0
20* -21.78970 6.40270
21 114.84090 10.75840 1.49700 81.6
22 -72.59060 0.33060
23 63.48110 8.80510 1.92286 20.9
24 2710.37010 0.20000
25 29.39080 8.69560 1.92286 20.9
26 49.24280 13.60360
27 -54.07920 3.49830 1.80809 22.8
28 36.31770 3.20610
29* -158.35800 3.00000 1.68948 31.0
30* 22.61390 32.52010
31 -96.73840 12.74580 1.83481 42.7
32 -39.32820 可変
33 141.22990 5.96250 1.80610 33.3
34 -295.75400 43.37880
35 -40.43550 1.50000 1.73605 34.3
36 57.39630 3.04090
37 71.05550 7.85480 1.55032 75.5
38 -33.58810 可変
39 26.37530 4.84900 1.59270 35.4
40 64.56880 0.20050
41 27.89350 1.50000 1.56386 64.2
42 18.83680 5.08030
43(絞り) ∞ 23.71790
44 -25.78560 1.00000 1.73800 32.3
45 128.94460 0.20040
46 116.78010 7.15730 1.43700 95.1
47 -28.60800 可変
48 46.85870 7.72160 1.49700 81.6
49 -58.83810 可変
50 35.69560 1.50000 1.73800 32.3
51 23.31630 3.70470
52 27.53510 8.42930 1.43700 95.1
53 -183.47360 12.73480
54 ∞ 25.00000 1.58913 61.3
55 ∞ 1.00000
56 ∞ 3.00000 1.50847 61.2
57 ∞ 1.00000
像面 ∞
非球面データ
第7面
K= 0.00000E+00, A4= 5.19763E-06, A6=-6.75733E-08, A8= 4.18012E-12
A10= 0.00000E+00
第8面
K=-7.63598E-01, A4= 1.18447E-05, A6=-1.39962E-07, A8=-7.13018E-10
A10= 1.87538E-12
第19面
K= 0.00000E+00, A4= 1.08134E-05, A6=-7.71514E-08, A8=-2.05883E-11
A10= 3.01391E-13
第20面
K= 0.00000E+00, A4= 2.44198E-05, A6= 3.33154E-09, A8=-1.31420E-10
A10= 4.31940E-13
第29面
K= 0.00000E+00, A4= 7.19251E-05, A6=-1.28530E-07, A8= 3.19380E-11
A10= 0.00000E+00
第30面
K= 0.00000E+00, A4= 1.13193E-05, A6=-1.01109E-07, A8= 2.22287E-11
A10= 0.00000E+00
各種データ(物体距離900mm)
ズーム比 1.06981
広角 中間 望遠
焦点距離 -4.1464 -4.3013 -4.4358
Fナンバー -2.00007 -2.01408 -2.02811
画角 -69.9871 -69.3158 -68.7296
像高 11.6200 11.6200 11.6200
レンズ全長 440.0169 440.0221 440.0227
d32 61.2214 54.2023 48.2602
d38 2.0006 9.0197 14.9618
d47 4.2432 3.4482 2.6979
d49 2.0000 2.7948 3.5452
各種データ(物体距離600mm)
d4 1.1118 1.2004 1.3824
d20 6.6151 6.6280 6.6634
各種データ(物体距離2400mm)
d4 0.8516 1.1077 1.2447
d20 6.0465 6.0915 6.1161
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -207.3515
2 3 999.9999
3 5 -49.7098
4 7 -31.7019
5 9 35.4819
6 11 252.7247
7 13 39.5907
8 15 -21.5049
9 17 36.8050
10 19 88.5596
11 21 91.2297
12 23 70.3248
13 25 65.2752
14 27 -26.4295
15 29 -28.5072
16 31 72.0998
17 33 119.3042
18 35 -32.0219
19 37 42.5776
20 39 71.8364
21 41 -109.4228
22 44 -29.0375
23 46 53.3821
24 48 53.7893
25 50 -96.0423
26 52 55.4607
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 16.40449
2 33 184.46354
3 39 -256.09602
4 48 53.78933
5 50 122.88119
以下、図17を用いて本開示の実施形態2を説明する。図17は、本開示に係る画像投写装置の一例を示すブロック図である。画像投写装置100は、実施形態1で開示した光学系1と、画像形成素子101と、光源102と、制御部110などを備える。画像形成素子101は、液晶、DMDなどで構成され、光学系1を経由してスクリーンSRに投写する画像を生成する。光源102は、LED(発光ダイオード)、レーザなどで構成され、画像形成素子101に光を供給する。制御部110は、CPUまたはMPUなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系1は、画像投写装置100に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、画像投写装置100から光学系1を取り外した装置が本体装置の一例である。
以下、図18を用いて本開示の実施形態3を説明する。図18は、本開示に係る撮像装置の一例を示すブロック図である。撮像装置200は、実施形態1で開示した光学系1と、撮像素子201と、制御部210などを備える。撮像素子201は、CCD(電荷結合素子)イメージセンサ、CMOSイメージセンサなどで構成され、光学系1が形成する物体OBJの光学像を受光して電気的な画像信号に変換する。制御部110は、CPUまたはMPUなどで構成され、装置全体および各コンポーネントを制御する。光学系1は、撮像装置200に対して着脱自在に取付け可能な交換レンズとして構成してもよい。この場合、撮像装置200から光学系1を取り外した装置が本体装置の一例である。
Claims (10)
- 拡大側の拡大共役点及び縮小側の縮小共役点とそれぞれ共役である中間結像位置を内部に有する光学系であって、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記拡大側に位置する拡大光学系と、
複数のレンズ素子を有し、前記中間結像位置より前記縮小側に位置するリレー光学系と、から構成され、
前記拡大光学系は、最軸外光束の主光線が光軸と交わる交差位置に関して前記拡大側に位置する前群と、該交差位置に関して前記縮小側に位置する後群とを含み、
前記拡大光学系の前記拡大側から1番目に位置する球面レンズと、
前記前群に配置される第1非球面レンズと、
前記後群に配置される第2非球面レンズと、
前記リレー光学系に配置される第3非球面レンズとを含み、
以下の条件(3)、(4)および(5)を満足する、光学系。
0.04<D1/LT<0.15 ・・・(3)
0.04<D2/LT<0.15 ・・・(4)
0.01<D3/LT<0.20 ・・・(5)
ここで、
LT:前記球面レンズの前記拡大側の面から前記縮小側から1番目のレンズ素子の前記縮小側の面までの距離
D1:前記球面レンズの前記拡大側の面から前記第1非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
D2:前記中間結像位置から前記第2非球面レンズの前記縮小側の面までの距離
D3:前記中間結像位置から前記第3非球面レンズの前記拡大側の面までの距離
である。 - 前記第1非球面レンズ、前記第2非球面レンズおよび前記第3非球面レンズの少なくとも1つのレンズ面は、以下の条件(6)を満足する、請求項1に記載の光学系。
3<|H/h|<20 ・・・(6)
ここで、
h:前記レンズ面における軸上光束の半径
H:前記光軸から前記レンズ面における最軸外光束の主光線までの高さ
である。 - 以下の条件(7)を満足する、請求項1に記載の光学系。
1<ff/fw<3 ・・・(7)
ここで、
ff:前記拡大光学系の焦点距離
fw:広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件(8)を満足する、請求項1に記載の光学系。
2<fr/fw<4 ・・・(8)
ここで、
fr:広角端での前記リレー光学系の焦点距離
fw:広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件(9)を満足する、請求項1に記載の光学系。
5<fb/fw<30 ・・・(9)
ここで、
fb:全系のバックフォーカス
fw:広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件(10)を満足する、請求項1に記載の光学系。
|ω|>60 ・・・(10)
ここで、
ω:広角端の最大の半画角
である。 - 前記拡大光学系は、前記拡大側から順に第1レンズ素子、第2レンズ素子を有し、該第2レンズ素子は、正のパワーを有し、
以下の条件(1)を満足する、請求項1に記載の光学系。
23<|f2/fw|<1000 ・・・(1)
ここで、
f2:前記第2レンズ素子の焦点距離
fw:広角端の全系の焦点距離
である。 - 以下の条件(2)を満足する、請求項7に記載の光学系。
0<|f1/f2|<1 ・・・(2)
ここで
f1:前記第1レンズ素子の焦点距離
である。 - 請求項1から8のいずれかに記載の光学系と、
該光学系を経由してスクリーンに投写する画像を生成する画像形成素子と、を備える画像投写装置。 - 請求項1から8のいずれかに記載の光学系と、
該光学系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子と、を備える撮像装置。
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