JPH09304732A - Oblique projection optical system - Google Patents
Oblique projection optical systemInfo
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- JPH09304732A JPH09304732A JP11876596A JP11876596A JPH09304732A JP H09304732 A JPH09304732 A JP H09304732A JP 11876596 A JP11876596 A JP 11876596A JP 11876596 A JP11876596 A JP 11876596A JP H09304732 A JPH09304732 A JP H09304732A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、斜め投影光学系に
関するものであり、更に詳しくは、背面投射型プロジェ
クター等に用いられる斜め投影光学系に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oblique projection optical system, and more particularly to an oblique projection optical system used in a rear projection type projector or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】像面が物面に対して傾くように画像を投
影する斜め投影光学系では、像面の傾きによって発生す
る像の非対称な歪み(いわゆる台形歪み)を打ち消すため
に、いくつかの偏芯した共軸光学系が組み合わされてい
る。つまり、光軸(対称軸)が一致しない複数の共軸光学
系から成る軸非対称光学系を用いることによって、上記
台形歪みが発生しないようにしているのである。2. Description of the Related Art In an oblique projection optical system for projecting an image so that the image plane is tilted with respect to the object plane, some asymmetrical distortion of the image (so-called trapezoidal distortion) caused by the tilt of the image plane is canceled out. The decentered coaxial optical system is combined. That is, the trapezoidal distortion is prevented from occurring by using an axially asymmetric optical system including a plurality of coaxial optical systems whose optical axes (symmetry axes) do not match.
【０００３】上記軸非対称光学系においても、軸対称光
学系と同様、像面を角度一定のまま所定位置(例えば、
画像投影面の位置)に調整するフォーカス機能が必要で
ある。さらに、フォーカスにおいて上記台形歪みが生じ
ないようにする必要がある。特開平５−１１３６００号
公報では、台形歪みを生じさせることなくフォーカスを
行うために、一部のレンズ群を主光線方向に移動させ、
それに連動させて他のレンズ群を回転させる投射型表示
装置が提案されている。Also in the above-mentioned axially asymmetric optical system, as in the case of the axially symmetric optical system, the image plane is kept at a predetermined angle (for example, a predetermined position).
A focus function that adjusts to the position of the image projection surface) is required. Further, it is necessary to prevent the trapezoidal distortion from occurring in focusing. In Japanese Patent Laid-Open No. 5-113600, some lens groups are moved in the principal ray direction in order to perform focusing without causing trapezoidal distortion.
A projection type display device has been proposed in which another lens group is rotated in conjunction with it.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、フォーカスレ
ンズ群に上記のような複雑な運動をさせるためには、複
雑な機構が必要になる。フォーカスレンズ群を駆動する
機構が複雑になると、装置全体が大きくなり、コスト的
にも不利になる。However, in order to cause the focus lens group to perform the complicated movement as described above, a complicated mechanism is required. If the mechanism for driving the focus lens group becomes complicated, the entire apparatus becomes large, which is also disadvantageous in terms of cost.
【０００５】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、フォーカスにおいて像に台形歪みが
生じず、しかも簡単な機構でフォーカスを行うことがで
きる斜め投影光学系を提供することにある。The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide an oblique projection optical system which does not cause trapezoidal distortion in an image during focusing and which can be focused by a simple mechanism. Especially.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の斜め投影光学系は、少なくとも１つの
偏芯した共軸光学系を含む軸非対称光学系から成り、像
面が物面に対して傾くように画像を投影する斜め投影光
学系であって、この斜め投影光学系の一部を成すフォー
カスレンズ群を平行移動させることによって、前記像面
が前記物面に対して傾き角度一定のまま平行移動するよ
うにフォーカスを行うことを特徴とする。In order to achieve the above object, the oblique projection optical system of the first invention comprises an axially asymmetric optical system including at least one decentered coaxial optical system, and has an image plane of an object. An oblique projection optical system for projecting an image so as to be tilted with respect to a surface, and by moving a focus lens group forming a part of the oblique projection optical system in parallel, the image surface is tilted with respect to the object surface. It is characterized in that focusing is performed so as to move in parallel while keeping the angle constant.
【０００７】第２の発明の斜め投影光学系は、第１の発
明の構成において、前記フォーカスレンズ群がほぼアフ
ォーカル系を成すことを特徴とする。第３の発明の斜め
投影光学系は、第１又は第２の発明の構成において、前
記フォーカスレンズ群が最も像面側に配置されているこ
とを特徴とする。第４の発明の斜め投影光学系は、第１
又は第２の発明の構成において、前記フォーカスレンズ
群が前記共軸光学系の一部を成し、その共軸光学系の光
軸が像面に対してほぼ垂直であることを特徴とする。An oblique projection optical system of a second invention is characterized in that, in the structure of the first invention, the focus lens group substantially forms an afocal system. An oblique projection optical system of a third invention is characterized in that, in the configuration of the first or second invention, the focus lens group is disposed closest to the image plane side. The oblique projection optical system according to the fourth aspect of the present invention is the first aspect.
Alternatively, in the configuration of the second invention, the focus lens group forms a part of the coaxial optical system, and the optical axis of the coaxial optical system is substantially perpendicular to the image plane.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した斜め投影
光学系を、図面を参照しつつ説明する。図１，図３，図
６は、各実施の形態のレンズ構成図である。図１は第１
の実施の形態のＸ−Ｙ断面を示しており、図３は第２，
第３の実施の形態のＸ−Ｙ断面を示しており、図６は第
４の実施の形態のＸ−Ｙ断面を示している。各実施の形
態は軸非対称光学系から成っているので、互いに独立し
た共軸光学系を成す各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ３の光軸
(すなわち対称軸)ＡＸ１〜ＡＸ３は不一致である。な
お、各レンズ構成図において、Ｘ軸とＹ軸とは直交して
おり(Ｘ−Ｙ平面は紙面に平行である。)、第１レンズ群
Ｇｒ１の光軸ＡＸ１はＸ軸と一致している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An oblique projection optical system embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. 1, FIG. 3, and FIG. 6 are lens configuration diagrams of each embodiment. Figure 1 shows the first
FIG. 3 shows an XY cross section of the embodiment of FIG.
It shows an XY cross section of the third embodiment, and FIG. 6 shows an XY cross section of the fourth embodiment. Since each of the embodiments is composed of an axially asymmetric optical system, the optical axes of the lens groups Gr1 to Gr3 forming a coaxial optical system independent of each other.
(That is, the axis of symmetry) AX1 to AX3 do not match. In each lens configuration diagram, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other (the XY plane is parallel to the paper surface), and the optical axis AX1 of the first lens group Gr1 coincides with the X axis. .
【０００９】図２，図４，図５，図７は、第１〜第４の
実施の形態の光路をそれぞれ示している。各光路図中、
ＯＳは、映像表示素子の表示面等に相当する物面であ
り、ＩＳは、各実施の形態により形成される像面であ
る。これらの図において、(Ａ)は基準位置に像面ＩＳが
位置するフォーカス状態での各実施の形態の光路を示し
ている。また、図２，図４，図７において、(Ｂ)は近接
位置に像面ＩＳが位置するフォーカス状態での第１，第
２，第４の実施の形態の光路をそれぞれ示しており、図
５において、(Ｃ)は近接位置に像面ＩＳが位置するフォ
ーカス状態での第３の実施の形態の光路を示している。2, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 7 show the optical paths of the first to fourth embodiments, respectively. In each optical path diagram,
OS is an object surface corresponding to the display surface of the image display element, and IS is an image surface formed by each embodiment. In these figures, (A) shows the optical path of each embodiment in the focused state in which the image plane IS is located at the reference position. Further, in FIGS. 2, 4, and 7, (B) shows the optical paths of the first, second, and fourth embodiments in the focused state in which the image plane IS is located at the close position, respectively. 5C shows the optical path of the third embodiment in the focus state in which the image plane IS is located at the close position.
【００１０】各レンズ構成図中、ri(i=1,2,3,...)は物
面ＯＳ(図２，図４，図５，図７)側から数えてi番目の
面の曲率半径であり、Ｐ１〜Ｐ３は各レンズ群Ｇｒ１〜
Ｇｒ３の第１面の面頂点である。各実施の形態におい
て、第２レンズ群Ｇｒ２の面頂点Ｐ２は光軸ＡＸ１上に
位置しているが、第２〜第４の実施の形態においては、
第３レンズ群Ｇｒ３の面頂点Ｐ３は光軸ＡＸ１からＹ軸
方向に所定距離だけ離れて位置している。そして、第
２，第３レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３は、面頂点Ｐ２，Ｐ３
を中心として回転した位置に配置されている。なお、光
軸ＡＸ１に対して光軸ＡＸ２，ＡＸ３が成す傾き角度は
θ2，θ3である。In each lens configuration diagram, ri (i = 1,2,3, ...) is the curvature of the i-th surface counted from the object surface OS (FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 7) side. Radius, P1 to P3 are each lens group Gr1
It is the surface vertex of the first surface of Gr3. In each embodiment, the surface vertex P2 of the second lens group Gr2 is located on the optical axis AX1, but in the second to fourth embodiments,
The surface apex P3 of the third lens group Gr3 is located away from the optical axis AX1 by a predetermined distance in the Y-axis direction. Then, the second and third lens groups Gr2 and Gr3 have surface vertices P2 and P3.
It is placed in a position rotated around. The inclination angles of the optical axes AX2 and AX3 with respect to the optical axis AX1 are θ2 and θ3.
【００１１】また、各光路図中、ＰＯは物面ＯＳの中心
位置、ＰＩは像面ＩＳの中心位置である。第１レンズ群
Ｇｒ１の光軸ＡＸ１は、物面ＯＳに対して垂直に位置し
ており(すなわち、物面ＯＳはＹ−Ｚ平面と一致す
る。)、この物面ＯＳの画像は、像面ＩＳが物面ＯＳに
対して傾くように投影される。各光路図中のθIは、物
面ＯＳに対する像面ＩＳの傾き角度である。In each optical path diagram, PO is the center position of the object plane OS and PI is the center position of the image plane IS. The optical axis AX1 of the first lens group Gr1 is positioned perpendicular to the object plane OS (that is, the object plane OS coincides with the YZ plane), and the image of the object plane OS is the image plane. The IS is projected so as to be inclined with respect to the object surface OS. ΘI in each optical path diagram is the tilt angle of the image plane IS with respect to the object plane OS.
【００１２】第１の実施の形態は、第１レンズ群Ｇｒ１
と、絞りＳを含む第２レンズ群Ｇｒ２と、の２群から成
り、第２レンズ群Ｇｒ２が第１レンズ群Ｇｒ１に対して
傾き角度θ2だけ偏芯した構成をとっている。そして、
第２レンズ群Ｇｒ２のうち、絞りＳを除く部分がフォー
カスレンズ群ＧｒＦとして用いられる。フォーカスは、
図２に示すように、フォーカスレンズ群ＧｒＦが光軸Ａ
Ｘ２方向(矢印ｍＦ方向)に平行移動することによって行
われる。光軸ＡＸ２は像面ＩＳに対して垂直であり、像
面ＩＳは、フォーカスにおいて、(Ａ)基準位置から(Ｂ)
近接位置へと傾き角度θI一定のままフォーカスレンズ
群ＧｒＦの移動方向と同じ方向に平行移動する。In the first embodiment, the first lens group Gr1
And a second lens group Gr2 including a diaphragm S, and the second lens group Gr2 is decentered from the first lens group Gr1 by an inclination angle θ2. And
A portion of the second lens group Gr2 other than the diaphragm S is used as a focus lens group GrF. Focus is
As shown in FIG. 2, the focus lens group GrF is moved to the optical axis A.
It is performed by translating in the X2 direction (arrow mF direction). The optical axis AX2 is perpendicular to the image plane IS, and the image plane IS is in focus from (A) reference position to (B)
The focus lens group GrF is moved in parallel to the close position in the same direction as the moving direction of the focus lens group GrF while keeping the inclination angle θI constant.
【００１３】第２の実施の形態は、第１レンズ群Ｇｒ１
と、絞りＳを含む第２レンズ群Ｇｒ２と、第３レンズ群
Ｇｒ３と、の３群から成り、第２レンズ群Ｇｒ２が第１
レンズ群Ｇｒ１に対して傾き角度θ2だけ偏芯し、第３
レンズ群Ｇｒ３が第１レンズ群Ｇｒ１に対して傾き角度
θ3だけ偏芯した構成をとっている。そして、第３レン
ズ群Ｇｒ３全体がフォーカスレンズ群ＧｒＦとして用い
られる。フォーカスは、図４に示すように、フォーカス
レンズ群ＧｒＦが光軸ＡＸ３方向(矢印ｍＦ方向)に平行
移動することによって行われる。光軸ＡＸ３は像面ＩＳ
に対して垂直であり、像面ＩＳは、フォーカスにおい
て、(Ａ)基準位置から(Ｂ)近接位置へと傾き角度θI一
定のままフォーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向と逆方向
に平行移動する。In the second embodiment, the first lens group Gr1 is used.
And a second lens group Gr2 including a diaphragm S, and a third lens group Gr3. The second lens group Gr2 is the first lens group Gr2.
Decentered by an inclination angle θ2 with respect to the lens group Gr1,
The lens group Gr3 is eccentric with respect to the first lens group Gr1 by an inclination angle θ3. The entire third lens group Gr3 is used as the focus lens group GrF. Focusing is performed by moving the focus lens group GrF in parallel in the optical axis AX3 direction (arrow mF direction) as shown in FIG. The optical axis AX3 is the image plane IS
The image plane IS is perpendicular to the (A) reference position and moves to the (B) proximity position in focus in parallel while the tilt angle θI is constant, in the direction opposite to the moving direction of the focus lens group GrF.
【００１４】第３の実施の形態は、フォーカス方式以外
は上記第２の実施の形態と同じ構成をとっている。つま
り、第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳを含む第２レンズ群
Ｇｒ２と、第３レンズ群Ｇｒ３と、の３群から成り、第
２レンズ群Ｇｒ２が第１レンズ群Ｇｒ１に対して傾き角
度θ2だけ偏芯し、第３レンズ群Ｇｒ３が第１レンズ群
Ｇｒ１に対して傾き角度θ3だけ偏芯した構成をとって
いる。そして、第３レンズ群Ｇｒ３の一部を成すレンズ
Ｇ９がフォーカスレンズ群ＧｒＦとして用いられる。フ
ォーカスは、図５に示すように、フォーカスレンズ群Ｇ
ｒＦが光軸ＡＸ３方向(矢印ｍＦ方向)に平行移動するこ
とによって行われる。光軸ＡＸ３は像面ＩＳに対して垂
直であり、像面ＩＳは、フォーカスにおいて、(Ａ)基準
位置から(Ｃ)近接位置へと傾き角度θI一定のままフォ
ーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向と同じ方向に平行移動
する。The third embodiment has the same configuration as that of the second embodiment except for the focus method. That is, the first lens group Gr1, the second lens group Gr2 including the diaphragm S, and the third lens group Gr3 are composed of three groups, and the second lens group Gr2 has an inclination angle θ2 with respect to the first lens group Gr1. The third lens group Gr3 is decentered by an inclination angle θ3 with respect to the first lens group Gr1. The lens G9 forming a part of the third lens group Gr3 is used as the focus lens group GrF. As shown in FIG. 5, the focus is the focus lens group G.
This is performed by the rF translating in the optical axis AX3 direction (arrow mF direction). The optical axis AX3 is perpendicular to the image surface IS, and the image surface IS is the same as the moving direction of the focus lens group GrF in focusing from (A) reference position to (C) proximity position with a constant inclination angle θI. Translate in the direction.
【００１５】第４の実施の形態は、第１レンズ群Ｇｒ１
と、絞りＳを含む第２レンズ群Ｇｒ２と、ほぼアフォー
カル系から成る第３レンズ群Ｇｒ３と、の３群で構成さ
れており、第２レンズ群Ｇｒ２が第１レンズ群Ｇｒ１に
対して傾き角度θ2だけ偏芯し、第３レンズ群Ｇｒ３が
第１レンズ群Ｇｒ１に対して傾き角度θ3だけ偏芯した
構成をとっている。そして、第３レンズ群Ｇｒ３全体が
フォーカスレンズ群ＧｒＦとして用いられる。フォーカ
スは、図７に示すように、フォーカスレンズ群ＧｒＦが
光軸ＡＸ３方向(矢印ｍＦ方向)に平行移動することによ
って行われる。光軸ＡＸ３は像面ＩＳに対して傾いてお
り(つまり、垂直でない。)、像面ＩＳは、フォーカスに
おいて、(Ａ)基準位置から(Ｂ)近接位置へと傾き角度θ
I一定のままフォーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向と逆
方向に平行移動する。In the fourth embodiment, the first lens group Gr1 is used.
And a second lens group Gr2 including the stop S and a third lens group Gr3 that is substantially an afocal system, and the second lens group Gr2 is tilted with respect to the first lens group Gr1. The third lens group Gr3 is decentered by an angle θ2, and is decentered by an inclination angle θ3 with respect to the first lens group Gr1. The entire third lens group Gr3 is used as the focus lens group GrF. Focusing is performed by moving the focus lens group GrF in parallel in the optical axis AX3 direction (arrow mF direction) as shown in FIG. The optical axis AX3 is tilted with respect to the image plane IS (that is, it is not perpendicular), and the image plane IS is tilted at the tilt angle θ from the reference position (A) to the near position (B) during focusing.
The focus lens group GrF is moved in parallel in the direction opposite to the moving direction of the focus lens group GrF while maintaining a constant I.
【００１６】上記のように、第１〜第４の実施の形態に
係る斜め投影光学系は、少なくとも１つの偏芯した共軸
光学系を含む軸非対称光学系から成っており、像面ＩＳ
が物面ＯＳに対して傾くように画像の投影を行う。そし
て、これらの実施の形態の特徴は、フォーカスレンズ群
ＧｒＦを平行移動させることによって、像面ＩＳが物面
ＯＳに対して傾き角度θI一定のまま平行移動するよう
にフォーカスを行う点にある。As described above, the oblique projection optical system according to the first to fourth embodiments is composed of an axially asymmetric optical system including at least one decentered coaxial optical system, and the image plane IS.
The image is projected so that the object tilts with respect to the object surface OS. A feature of these embodiments is that the focus lens group GrF is moved in parallel to perform the focus so that the image surface IS moves in parallel with the object surface OS with a constant inclination angle θI.
【００１７】上記のように、フォーカスにおいて像面Ｉ
Ｓが物面ＯＳに対して傾き角度θI一定のまま平行移動
するため、フォーカスレンズ群ＧｒＦの移動によって像
の台形歪みが発生することはない。これを、第２の実施
の形態を例に挙げて更に詳しく説明する。第２の実施の
形態では、フォーカスレンズ群ＧｒＦの前方に位置する
第１，第２レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ２によって、台形歪み
のない中間像面が形成される。フォーカスレンズ群Ｇｒ
Ｆを平行移動させると、像面ＩＳの傾き角度θIは上記
中間像面の傾き角度のまま一定に保たれた状態で、像面
ＩＳの位置のみが変化することになる。つまり、フォー
カスレンズ群ＧｒＦは、上記中間像面を物面とし、それ
に対応する像面を最終像面ＩＳとする、共軸のリレー系
として機能することになる。従って、フォーカスレンズ
群ＧｒＦを平行移動させても、像に台形歪みが生じない
のである。As described above, the image plane I in focus is
Since S moves in parallel with the object surface OS while keeping the inclination angle θI constant, the trapezoidal distortion of the image does not occur due to the movement of the focus lens group GrF. This will be described in more detail by taking the second embodiment as an example. In the second embodiment, an intermediate image plane having no trapezoidal distortion is formed by the first and second lens groups Gr1 and Gr2 located in front of the focus lens group GrF. Focus lens group Gr
When F is moved in parallel, only the position of the image plane IS changes while the inclination angle θI of the image plane IS is kept constant at the inclination angle of the intermediate image plane. That is, the focus lens group GrF functions as a coaxial relay system in which the intermediate image plane is the object plane and the corresponding image plane is the final image plane IS. Therefore, even if the focus lens group GrF is moved in parallel, no trapezoidal distortion occurs in the image.
【００１８】また、各実施の形態において、フォーカス
はフォーカスレンズ群ＧｒＦの平行移動によって行われ
るため、フォーカスレンズ群ＧｒＦの駆動に複雑な機構
を要しない。つまり、回転移動等を含む複雑な運動をフ
ォーカスレンズ群ＧｒＦにさせるための駆動機構が不要
である。このように簡単な機構でフォーカスを行うこと
ができるため、装置全体のコンパクト化及び低コスト化
を図ることができる。Further, in each of the embodiments, focusing is performed by the parallel movement of the focus lens group GrF, so that a complicated mechanism is not required for driving the focus lens group GrF. That is, there is no need for a drive mechanism for causing the focus lens group GrF to perform complicated motion including rotational movement. Since focusing can be performed by such a simple mechanism, the overall size of the device can be reduced and the cost can be reduced.
【００１９】第４の実施の形態のように、フォーカスレ
ンズ群ＧｒＦ(第３レンズ群Ｇｒ３)がほぼアフォーカル
系を成している場合には、第１，第２レンズ群Ｇｒ１，
Ｇｒ２で形成される中間像面に対してアフォーカル系の
光軸ＡＸ３が傾いていても(つまり垂直でなくても)、そ
の中間像面に台形歪みがなければ、対応する最終像面Ｉ
Ｓにも台形歪みが生じない。このように、アフォーカル
系がリレー系として機能することによって、フォーカス
に伴う台形歪みの発生はより効果的に抑えられる。これ
を更に詳しく説明する。When the focus lens group GrF (third lens group Gr3) substantially forms an afocal system as in the fourth embodiment, the first and second lens groups Gr1,
Even if the optical axis AX3 of the afocal system is tilted with respect to the intermediate image plane formed by Gr2 (that is, it is not perpendicular), if there is no trapezoidal distortion in the intermediate image plane, the corresponding final image plane I
Trapezoidal distortion does not occur in S as well. In this way, the afocal system functions as a relay system, so that the occurrence of trapezoidal distortion due to focusing can be suppressed more effectively. This will be described in more detail.
【００２０】フォーカスレンズ群ＧｒＦがアフォーカル
系を成している場合、アフォーカル系に入射する入力像
面(前記中間像面に相当する。)とアフォーカル系から出
射される出力像面(前記最終像面ＩＳに相当する。)とが
成す角度は、アフォーカル系への入力像面とアフォーカ
ル系の光軸(第４の実施の形態における光軸ＡＸ３に相
当する。)とが成す角度、及びアフォーカル系の倍率で
決定される。従って、アフォーカル系への入力像面とア
フォーカル系の光軸とが成す角度を一定に保ちながらア
フォーカル系を平行移動させると、アフォーカル系から
の出力像面は、傾き角度一定のまま位置だけが変化する
ことになる。アフォーカル系から成るフォーカスレンズ
群ＧｒＦを平行移動させるだけで、最終像面ＩＳを平行
移動させることができるのはこのためである。When the focus lens group GrF constitutes an afocal system, an input image plane incident on the afocal system (corresponding to the intermediate image plane) and an output image plane emitted from the afocal system (above mentioned). The angle formed by the input image plane to the afocal system and the optical axis of the afocal system (corresponding to the optical axis AX3 in the fourth embodiment). , And the magnification of the afocal system. Therefore, if the afocal system is translated while keeping the angle between the input image plane to the afocal system and the optical axis of the afocal system constant, the output image plane from the afocal system will remain at the same tilt angle. Only the position will change. It is for this reason that the final image plane IS can be translated only by translating the focus lens group GrF composed of an afocal system.
【００２１】さらに、アフォーカル系を入力像面に対し
て適当な角度に傾ければ、出力像面ＩＳの傾きやアナモ
比を補正することが可能である。また、第４の実施の形
態のように、アフォーカル系を用いたフォーカスにおい
ては像面ＩＳ位置が変化しても像倍率は変化しない。従
って、アフォーカル系をフォーカスレンズ群ＧｒＦとし
て用いる構成は、背面投射型プロジェクター等のように
像倍率一定のまま像面ＩＳ位置の調整が必要となる装置
に好適である。Further, if the afocal system is tilted at an appropriate angle with respect to the input image plane, the tilt of the output image plane IS and the anamorphic ratio can be corrected. Further, in the focusing using the afocal system as in the fourth embodiment, the image magnification does not change even if the image plane IS position changes. Therefore, the configuration in which the afocal system is used as the focus lens group GrF is suitable for a device such as a rear projection type projector that requires adjustment of the image plane IS position while keeping the image magnification constant.
【００２２】第１，第２，第４の実施の形態のように、
フォーカスレンズ群ＧｒＦが最も像面ＩＳ側に配置され
ていることが望ましい。フォーカスレンズ群ＧｒＦを最
も像面ＩＳ側に配置すれば、フォーカスレンズ群ＧｒＦ
の後方には台形歪みの発生原因となるレンズ群は存在し
ない。従って、フォーカスレンズ群ＧｒＦの前方に位置
する光学系で像の台形歪みを補正するようにし、これと
は独立にフォーカス専用のレンズ群としてフォーカスレ
ンズ群ＧｒＦを設計することができる。As in the first, second, and fourth embodiments,
It is desirable that the focus lens group GrF be arranged closest to the image plane IS. If the focus lens group GrF is disposed closest to the image plane IS side, the focus lens group GrF
There is no lens group behind the trap that causes trapezoidal distortion. Therefore, the trapezoidal distortion of the image is corrected by the optical system located in front of the focus lens group GrF, and the focus lens group GrF can be designed as a lens group dedicated to focusing independently of this.
【００２３】さらに、第４の実施の形態のように、アフ
ォーカル系の光軸ＡＸ３が像面ＩＳに対して傾いている
場合でも、フォーカスレンズ群ＧｒＦの前方に位置する
光学系によって台形歪みが補正されていれば、最も像面
ＩＳ側に配置されているフォーカスレンズ群ＧｒＦを平
行移動させるだけで、像の台形歪みを発生させることな
く像面ＩＳを平行移動させることができる。また、フォ
ーカスレンズ群ＧｒＦが最も像面ＩＳ側に配置されてい
れば、前述した出力像面ＩＳの傾きやアナモ比の調整を
より簡単に行うことができる。Further, even when the optical axis AX3 of the afocal system is tilted with respect to the image plane IS as in the fourth embodiment, trapezoidal distortion is caused by the optical system located in front of the focus lens group GrF. If corrected, the image plane IS can be translated without causing trapezoidal distortion of the image only by translating the focus lens group GrF arranged closest to the image plane IS. Further, if the focus lens group GrF is disposed closest to the image plane IS side, it is possible to more easily adjust the inclination of the output image plane IS and the anamorphic ratio described above.
【００２４】フォーカスにおいて、フォーカスレンズ群
ＧｒＦの移動量が少なくても像面ＩＳの移動量が充分大
きくなるようにするためには、フォーカスレンズ群Ｇｒ
Ｆにある程度のパワーを与えることによって像倍率を大
きくする必要がある。フォーカスレンズ群ＧｒＦにパワ
ーを与えることで像倍率を大きくし、かつ、フォーカス
レンズ群ＧｒＦの移動に伴って像に台形歪みの変化が生
じないためには、第１，第２の実施の形態のように、フ
ォーカスレンズ群ＧｒＦの前方に位置する光学系で像の
台形歪みをほぼ補正しておき、かつ、フォーカスレンズ
群ＧｒＦが像面ＩＳに正対するように構成することによ
って、フォーカスレンズ群ＧｒＦに対する物面(入力像
面)と像面(出力像面)との関係をほぼ共軸関係とする(つ
まり、フォーカスレンズ群ＧｒＦの光軸に対して入・出
力像面を垂直にする)ことが望ましい。これにより、フ
ォーカスレンズ群ＧｒＦの移動に伴う像の台形歪みの変
化を抑制することができる。In focusing, in order to make the movement amount of the image plane IS sufficiently large even if the movement amount of the focus lens group GrF is small, the focus lens group Gr is required.
It is necessary to increase the image magnification by giving F a certain amount of power. In order to increase the image magnification by applying power to the focus lens group GrF, and to prevent the change in the trapezoidal distortion in the image due to the movement of the focus lens group GrF, there is no difference from the first and second embodiments. As described above, the trapezoidal distortion of the image is substantially corrected by the optical system located in front of the focus lens group GrF, and the focus lens group GrF is configured to directly face the image plane IS. To make the relationship between the object plane (input image plane) and the image plane (output image plane) substantially coaxial with each other (that is, make the input and output image planes perpendicular to the optical axis of the focus lens group GrF). Is desirable. Accordingly, it is possible to suppress the change in the trapezoidal distortion of the image due to the movement of the focus lens group GrF.
【００２５】第１，第２の実施の形態のようにパワーを
持ったフォーカスレンズ群ＧｒＦが最も像面ＩＳ側に配
置されている場合だけでなく、第３の実施の形態のよう
にフォーカスレンズ群ＧｒＦであるレンズＧ９が第３レ
ンズ群Ｇｒ３の一部を成し、その第３レンズ群Ｇｒ３の
光軸ＡＸ３が像面ＩＳに対してほぼ垂直になっている場
合(つまり、フォーカスレンズ群ＧｒＦの後方にフォー
カスレンズ群ＧｒＦと共軸の光学系を配置した場合)に
ついても、上述したように、フォーカスレンズ群ＧｒＦ
に対する物面(入力像面)と像面(出力像面)との関係がほ
ぼ共軸関係となる。従って、フォーカスレンズ群ＧｒＦ
の後方に像の台形歪みを発生させる要因がないことか
ら、フォーカスにおける像の台形歪みの変動をより簡単
に補正することができるのである。Not only in the case where the focus lens group GrF having power is arranged closest to the image plane IS side as in the first and second embodiments, but also in the focus lens group as in the third embodiment. The lens G9 that is the group GrF forms a part of the third lens group Gr3, and the optical axis AX3 of the third lens group Gr3 is substantially perpendicular to the image plane IS (that is, the focus lens group GrF). (When an optical system coaxial with the focus lens group GrF is disposed behind the focus lens group GrF), as described above,
The relationship between the object plane (input image plane) and the image plane (output image plane) with respect to is almost coaxial. Therefore, the focus lens group GrF
Since there is no factor that causes the trapezoidal distortion of the image in the rear of the, it is possible to more easily correct the fluctuation of the trapezoidal distortion of the image at the focus.
【００２６】第１〜第３の実施の形態のように、フォー
カスレンズ群ＧｒＦの移動方向がフォーカスレンズ群Ｇ
ｒＦの光軸(対称軸)方向であることが望ましい。フォー
カスレンズ群ＧｒＦをその光軸に沿って移動させた場
合、フォーカスレンズ群ＧｒＦの平行偏芯に起因する軸
外のコマ収差の発生が抑えられる。従って、フォーカス
を行っても高い光学性能を保持することができる。As in the first to third embodiments, the moving direction of the focus lens group GrF is the focus lens group G.
It is desirable that the direction is the optical axis (axis of symmetry) of rF. When the focus lens group GrF is moved along its optical axis, off-axis coma aberration caused by parallel decentering of the focus lens group GrF is suppressed. Therefore, high optical performance can be maintained even when focusing is performed.
【００２７】また、第１の実施の形態のように、最も像
面ＩＳ側に位置する第２レンズ群Ｇｒ２でフォーカスを
行い、かつ、ほぼ平行光(無限物点)がフォーカスレンズ
群ＧｒＦの物面ＯＳ側に入射する場合には、フォーカス
において像面ＩＳ位置が変化しても像倍率は変化しな
い。従って、この構成は、背面投影型プロジェクター等
のように像倍率一定のまま像面ＩＳ位置の調整が必要と
なる装置に好適である。Further, as in the first embodiment, focusing is performed by the second lens group Gr2 located closest to the image plane IS, and substantially parallel light (infinite object point) is obtained by the focus lens group GrF. When incident on the surface OS side, the image magnification does not change even if the image plane IS position changes during focusing. Therefore, this configuration is suitable for a device such as a rear projection type projector that requires adjustment of the image plane IS position while keeping the image magnification constant.
【００２８】以上、スクリーンに画像を投影する拡大投
影系として各実施の形態を説明したが、本発明は縮小投
影系(例えば、フィルムに画像を投影する撮影系，ＣＣ
Ｄ等に画像を投影する画像入力系)にも適用可能であ
る。つまり、各実施の形態において、像面ＩＳを物面Ｏ
Ｓに、物面ＯＳを像面ＩＳに置き換えた場合でも、同じ
構成でフォーカス機能を実現することができる。Although each embodiment has been described as an enlarged projection system for projecting an image on a screen, the present invention is a reduction projection system (for example, a photographing system for projecting an image on film, a CC
It is also applicable to an image input system for projecting an image on D or the like). That is, in each of the embodiments, the image plane IS is changed to the object plane O.
Even if the object surface OS is replaced by the image surface IS for S, the focus function can be realized with the same configuration.
【００２９】また、ＨＭＤ(head mounted display)，Ｈ
ＵＤ(headup display)等に用いられる投影光学系には、
視野の広画角化を図るために偏芯ミラーが用いられてい
るが、その偏芯ミラーが像の台形歪みを発生させる原因
となる場合がある。そこで、上述した各実施の形態をＨ
ＭＤ，ＨＵＤ用の投影光学系に応用すれば、像の台形歪
みを発生させることなくフォーカスを行うことができ
る。In addition, HMD (head mounted display), H
The projection optical system used for UD (head up display), etc.,
An eccentric mirror is used to achieve a wider field of view, but the eccentric mirror may cause trapezoidal distortion of an image. Therefore, each embodiment described above is
When applied to a projection optical system for MD and HUD, focusing can be performed without causing trapezoidal distortion of an image.
【００３０】[0030]
【実施例】以下、本発明を実施した斜め投影光学系の構
成を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的
に説明する。ここで例として挙げる実施例１〜実施例４
は、前述した第１〜第４の実施の形態(図１，図２；図
３，図４；図３，図５；図６，図７)にそれぞれ対応す
る実施例である。そして、各実施例のコンストラクショ
ンデータにおいて、ri(i=1,2,3,...)は物面ＯＳ側から
数えてi番目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物面Ｏ
Ｓ側から数えてi番目の軸上面間隔を示しており、Ni(i=
1,2,3,...)は物面ＯＳ側から数えてi番目のレンズのｄ
線に対する屈折率(Ｎｄ)を示している。EXAMPLES The configuration of the oblique projection optical system embodying the present invention will be described more specifically below with reference to construction data and the like. Examples 1 to 4 given here as examples
Are examples corresponding to the above-described first to fourth embodiments (FIG. 1, FIG. 2; FIG. 3, FIG. 3, FIG. 3, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7), respectively. In the construction data of each example, ri (i = 1,2,3, ...) is the radius of curvature of the i-th surface counted from the object surface OS side, and di (i = 1,2,3, ... ...) is the object O
It shows the i-th axial upper surface distance counted from the S side, and Ni (i =
1,2,3, ...) is the d of the i-th lens counted from the object surface OS side.
The refractive index (Nd) for the line is shown.
【００３１】各実施例のコンストラクションにおける位
置は、絶対座標系(X,Y,Z)で表されており、各レンズ構
成図に示すようにＸ軸とＹ軸とは直交し(Ｘ−Ｙ平面は
紙面に平行である。)、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直方向
にＺ軸がとられている。前述したように、各レンズ群Ｇ
ｒ１〜Ｇｒ３は互いに独立した共軸光学系を成してお
り、各レンズ構成図中、ＡＸ１は第１レンズ群Ｇｒ１の
光軸(Ｘ軸と一致している。)であり、ＡＸ２は第２レン
ズ群Ｇｒ２の光軸であり、ＡＸ３は第３レンズ群Ｇｒ３
の光軸である。The position in the construction of each embodiment is represented by an absolute coordinate system (X, Y, Z), and as shown in each lens configuration diagram, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other (the XY plane). Is parallel to the paper surface), and the Z axis is taken in the direction perpendicular to the X axis and the Y axis. As described above, each lens group G
r1 to Gr3 form mutually independent coaxial optical systems, and in each lens configuration diagram, AX1 is the optical axis of the first lens group Gr1 (matches the X axis), and AX2 is the second. It is the optical axis of the lens group Gr2, and AX3 is the third lens group Gr3.
The optical axis of
【００３２】また、Ｐ１は第１レンズ群Ｇｒ１の第１面
(曲率半径r1の面)の面頂点であり、Ｐ２は第２レンズ群
Ｇｒ２の第１面(曲率半径r7の面)の面頂点であり、Ｐ３
は第３レンズ群Ｇｒ３の第１面(曲率半径r16の面)の面
頂点である。そして、面頂点Ｐ１の座標(X,Y,Z)=(X1,Y
1,Z1)であり、面頂点Ｐ２の座標(X,Y,Z)=(X2,Y2,Z2)で
あり、面頂点Ｐ３の座標(X,Y,Z)=(X3,Y3,Z3)である。な
お、面頂点Ｐ１は絶対座標系の原点になっており、面頂
点Ｐ１の座標(X1,Y1,Z1)=(0.000,0.000,0.000)である。P1 is the first surface of the first lens group Gr1.
P2 is the surface apex of (the surface having the radius of curvature r1), P2 is the surface apex of the first surface (the surface having the radius of curvature r7) of the second lens group Gr2, and P3
Is a surface apex of the first surface (surface having a radius of curvature r16) of the third lens group Gr3. Then, the coordinates (X, Y, Z) of the surface vertex P1 = (X1, Y
1, Z1), the coordinates (X, Y, Z) of the surface vertex P2 = (X2, Y2, Z2), and the coordinates (X, Y, Z) = (X3, Y3, Z3) of the surface vertex P3. Is. The surface apex P1 is the origin of the absolute coordinate system, and the coordinates (X1, Y1, Z1) of the surface apex P1 are (0.000, 0.000, 0.000).
【００３３】前述したように、光軸ＡＸ１はＸ軸と一致
しているので、第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ
３の光軸ＡＸ２，ＡＸ３の傾きは、第１レンズ群Ｇｒ１
の光軸ＡＸ１に対する傾き角度θ2，θ3で表されてい
る。つまり、光軸ＡＸ２，ＡＸ３の傾き角度θ2，θ3
(°)は、光軸ＡＸ１の傾き角度θ1(=0.000)に対する、
面頂点Ｐ２，Ｐ３を中心としたＺ軸回りの回転角度(時
計回りを正とする。)で表されている。As described above, since the optical axis AX1 coincides with the X axis, the second lens group Gr2 and the third lens group Gr are used.
The inclinations of the optical axes AX2 and AX3 of
Of the optical axis AX1 with respect to the optical axis AX1. That is, the tilt angles θ2 and θ3 of the optical axes AX2 and AX3
(°) is relative to the tilt angle θ1 (= 0.000) of the optical axis AX1,
It is represented by a rotation angle about the Z-axis (clockwise is positive) about the surface vertices P2 and P3.
【００３４】前述したように、各光路図中、ＰＯは物面
ＯＳの中心位置であり、ＰＩは像面ＩＳの中心位置であ
る。中心位置ＰＯの座標(X,Y,Z)=(XO,YO,ZO)であり、中
心位置ＰＩの座標(X,Y,Z)=(XI,YI,ZI)である。物面ＯＳ
は映像表示素子の表示面等に相当するので、そのサイズ
を座標で表す必要がある。そこで、物面ＯＳでの映像表
示素子のＹ軸方向の最大座標をYmaxとし、物面ＯＳでの
映像表示素子のＹ軸方向の最小座標をYminとする。ま
た、物面ＯＳでの映像表示素子のＺ軸方向の最大座標を
Zmaxとし、物面ＯＳでの映像表示素子のＺ軸方向の最小
座標をZminとする。As described above, in each optical path diagram, PO is the center position of the object plane OS and PI is the center position of the image plane IS. The coordinates (X, Y, Z) of the center position PO = (XO, YO, ZO), and the coordinates (X, Y, Z) of the center position PI = (XI, YI, ZI). Object OS
Corresponds to the display surface or the like of the image display element, and therefore its size needs to be represented by coordinates. Therefore, the maximum coordinate in the Y-axis direction of the image display element on the object surface OS is Ymax, and the minimum coordinate in the Y-axis direction of the image display element on the object surface OS is Ymin. In addition, the maximum coordinate in the Z-axis direction of the image display element on the object surface OS is
Let Zmax be the minimum coordinate of the image display element in the Z-axis direction on the object surface OS be Zmin.
【００３５】また、前述したように光軸ＡＸ１は物面Ｏ
Ｓに対して垂直に位置している(すなわち、物面ＯＳは
Ｙ−Ｚ平面と一致する。)ので、像面ＩＳの傾きは物面
ＯＳに対する傾き角度で表されている。つまり、像面Ｉ
Ｓの傾き角度θI(°)は、物面ＯＳの傾き角度θO(=0.00
0)に対する、中心位置ＰＩを中心としたＺ軸回りの回転
角度(時計回りを正とする。)で表されている。Further, as described above, the optical axis AX1 is the object plane O.
Since it is positioned perpendicular to S (that is, the object plane OS coincides with the YZ plane), the tilt of the image plane IS is represented by the tilt angle with respect to the object plane OS. That is, the image plane I
The tilt angle θI (°) of S is the tilt angle θO (= 0.00 of the object surface OS.
It is represented by a rotation angle around the Z-axis (clockwise is positive) about the center position PI with respect to 0).
【００３６】各実施例のコンストラクションデータにお
いて、フォーカスレンズ群ＧｒＦの移動に伴って変化す
る、軸上面間隔，レンズ群の位置，像面の位置に関する
データについては、各実施例の光路図におけるフォーカ
ス状態と対応させて示す。つまり、各実施例において、
像面ＩＳが基準位置に位置するフォーカス状態でのデー
タの末尾に(Ａ)を付し、像面ＩＳが近接位置に位置する
フォーカス状態でのデータの末尾に(Ｂ)，(Ｃ)を付して
示す。In the construction data of each embodiment, regarding the data relating to the axial upper surface spacing, the lens group position, and the image plane position, which change with the movement of the focus lens group GrF, the focus state in the optical path diagram of each embodiment is shown. It is shown in correspondence with. That is, in each example,
(A) is added to the end of the data in the focus state where the image surface IS is located at the reference position, and (B) and (C) is added to the end of the data in the focus state where the image surface IS is located at the close position. And show it.
【００３７】《実施例１》 << Example 1 >>
【００３８】《実施例２，３》 〈物面ＯＳ〉 ＰＯ…XO=-129.700 YO=0.000 ZO=0.000 θO=0.000 Ymax=20.000，Ymin=-20.000 Zmax=20.000，Zmin=-20.000 〈Ｇｒ１〉 Ｐ１…X1=0.000 Y1=0.000 Z1=0.000 θ1=0.000 [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] r1= 80.622 d1= 12.702 N1= 1.76500 r2= -207.716 d2= 0.544 r3= 57.486 d3= 9.073 N2= 1.76500 r4= 137.219 d4= 4.536 r5= -227.078 d5= 7.349 N3= 1.51100 r6= 33.679 〈Ｇｒ２〉 Ｐ２…X2=77.754 Y2=0.000 Z2=0.000 θ2=-20.000 [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] r7= ∞(絞りＳ，絞り半径=10.000) d7= 39.982 r8= -90.695 d8= 9.796 N4= 1.75600 r9= -82.199 d9= 6.357 r10= -77.101 d10= 9.596 N5= 1.75600 r11= -469.473 d11= 4.878 r12= -415.372 d12=20.991 N6= 1.75600 r13= -107.691 d13= 1.639 r14= 2557.741 d14=18.752 N7= 1.75600 r15= -349.002 〈Ｇｒ３〉 Ｐ３…X3=214.009(Ａ)〜232.803(Ｂ),〜214.009(Ｃ) Y3= 4.593(Ａ)〜 11.433(Ｂ),〜 4.593(Ｃ) Z3= 0.000(Ａ)〜 0.000(Ｂ),〜 0.000(Ｃ) θ3=-20.000 [曲率半径] [軸上面間隔] [屈折率] r16= -905.289 d16=20.000 N8= 1.70000 r17= 404.173 d17=50.000(Ａ)〜50.000(Ｂ),〜40.000(Ｃ) r18= 381.401 d18=35.000 N9= 1.70000 r19= 5254.50 d19=40.000(Ａ)〜40.000(Ｂ),〜50.000(Ｃ) r20=-12228.736 d20=50.000 N10=1.70000 r21= 2421.366 〈像面ＩＳ〉 ＰＩ…XI=1277.750(Ａ)〜1218.040(Ｂ),〜1263.260(Ｃ) YI= 166.647(Ａ)〜 153.767(Ｂ),〜 161.213(Ｃ) ZI= 0.000(Ａ)〜 0.000(Ｂ),〜 0.000(Ｃ) θI=-20.000<Examples 2 and 3> <Material OS> PO ... XO = -129.700 YO = 0.000 ZO = 0.000 θO = 0.000 Ymax = 20.000, Ymin = -20.000 Zmax = 20.000, Zmin = -20.000 <Gr1> P1 … X1 = 0.000 Y1 = 0.000 Z1 = 0.000 θ1 = 0.000 [Radius of curvature] [Axis upper surface spacing] [Refractive index] r1 = 80.622 d1 = 12.702 N1 = 1.76500 r2 = -207.716 d2 = 0.544 r3 = 57.486 d3 = 9.073 N2 = 1.76500 r4 = 137.219 d4 = 4.536 r5 = -227.078 d5 = 7.349 N3 = 1.51100 r6 = 33.679 <Gr2> P2 ... X2 = 77.754 Y2 = 0.000 Z2 = 0.000 θ2 = -20.000 [radius of curvature] [upper surface spacing] [refractive index] ] r7 = ∞ (aperture S, aperture radius = 10.000) d7 = 39.982 r8 = -90.695 d8 = 9.796 N4 = 1.75600 r9 = -82.199 d9 = 6.357 r10 = -77.101 d10 = 9.596 N5 = 1.75600 r11 = -469.473 d11 = 4.878 r12 = -415.372 d12 = 20.991 N6 = 1.75600 r13 = -107.691 d13 = 1.639 r14 = 2557.741 d14 = 18.752 N7 = 1.75600 r15 = -349.002 <Gr3> P3 ... X3 = 214.009 (A) to 232.803 (B), ~ 214.009 ( C) Y3 = 4.593 (A) ~ 11.433 (B), ~ 4.593 (C) Z3 = 0.000 (A) ~ 0.000 (B), ~ 0.000 (C) θ3 = -20.000 [Song Radius] [Axis upper surface spacing] [Refractive index] r16 = -905.289 d16 = 20.000 N8 = 1.70000 r17 = 404.173 d17 = 50.000 (A) ~ 50.000 (B), ~ 40.000 (C) r18 = 381.401 d18 = 35.000 N9 = 1.70000 r19 = 5254.50 d19 = 40.000 (A) to 40.000 (B), to 50.000 (C) r20 = -12228.736 d20 = 50.000 N10 = 1.70000 r21 = 2421.366 <Image plane IS> PI ... XI = 1277.750 (A) to 1218.040 (B) ), ~ 1263.260 (C) YI = 166.647 (A) ~ 153.767 (B), ~ 161.213 (C) ZI = 0.000 (A) ~ 0.000 (B), ~ 0.000 (C) θI = -20.000
【００３９】《実施例４》 Example 4
【００４０】実施例１におけるフォーカスは、図２に示
すように、第２レンズ群Ｇｒ２の一部を成すフォーカス
レンズ群ＧｒＦ(第２レンズ群Ｇｒ２のうち絞りＳを除
く部分)が、矢印ｍＦ方向(光軸ＡＸ２方向)へ移動する
ことによって行われる。フォーカスにおける(Ａ)基準位
置から(Ｂ)近接位置への像面ＩＳの移動量は９．１８９
ｍｍであり、移動方向はフォーカスレンズ群ＧｒＦの移
動方向(矢印ｍＦ)と同方向である。As shown in FIG. 2, the focus in the first embodiment is such that the focus lens group GrF (a part of the second lens group Gr2 excluding the diaphragm S) forming a part of the second lens group Gr2 is in the direction of the arrow mF. This is performed by moving in the (optical axis AX2 direction). The amount of movement of the image plane IS from the (A) reference position to the (B) proximity position in focus is 9.189.
mm, and the movement direction is the same as the movement direction (arrow mF) of the focus lens group GrF.
【００４１】実施例２におけるフォーカスは、図４に示
すように、最も像面ＩＳ側に位置する第３レンズ群Ｇｒ
３全体が、フォーカスレンズ群ＧｒＦとして矢印ｍＦ方
向(光軸ＡＸ３方向)へ移動することによって行われる。
フォーカスにおける(Ａ)基準位置から(Ｂ)近接位置への
像面ＩＳの移動量は６０．５１４ｍｍであり、移動方向
はフォーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向(矢印ｍＦ)と逆
方向である。As shown in FIG. 4, the focus in Example 2 is the third lens group Gr located closest to the image plane IS.
The whole 3 is moved by moving in the direction of the arrow mF (direction of the optical axis AX3) as the focus lens group GrF.
The amount of movement of the image plane IS from the (A) reference position to the (B) proximity position in focusing is 60.514 mm, and the moving direction is opposite to the moving direction (arrow mF) of the focus lens group GrF.
【００４２】実施例３におけるフォーカスは、図５に示
すように、第３レンズ群Ｇｒ３の一部を成すレンズＧ９
が、フォーカスレンズ群ＧｒＦとして矢印ｍＦ方向(光
軸ＡＸ３方向)へ移動することによって行われる。フォ
ーカスにおける(Ａ)基準位置から(Ｃ)近接位置への像面
ＩＳの移動量は１５．４７５ｍｍであり、移動方向はフ
ォーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向(矢印ｍＦ)と同方向
である。Focusing in the third embodiment is performed by a lens G9 which is a part of the third lens group Gr3, as shown in FIG.
The focus lens group GrF is moved in the arrow mF direction (optical axis AX3 direction). The amount of movement of the image plane IS from the (A) reference position to the (C) proximity position in focusing is 15.475 mm, and the moving direction is the same as the moving direction (arrow mF) of the focus lens group GrF.
【００４３】実施例４におけるフォーカスは、図７に示
すように、最も像面ＩＳ側に位置する第３レンズ群Ｇｒ
３全体が、フォーカスレンズ群ＧｒＦとして矢印ｍＦ方
向(光軸ＡＸ３方向)へ移動することによって行われる。
フォーカスにおける(Ａ)基準位置から(Ｂ)近接位置への
像面ＩＳの移動量は３１．６５４ｍｍであり、移動方向
はフォーカスレンズ群ＧｒＦの移動方向(矢印ｍＦ)と逆
方向である。As shown in FIG. 7, the focus in Embodiment 4 is the third lens group Gr located closest to the image plane IS.
The whole 3 is moved by moving in the direction of the arrow mF (direction of the optical axis AX3) as the focus lens group GrF.
The amount of movement of the image plane IS from the (A) reference position to the (B) proximity position in focusing is 31.654 mm, and the moving direction is opposite to the moving direction (arrow mF) of the focus lens group GrF.
【００４４】実施例１の結像特性を、像面ＩＳが(Ａ)基
準位置にあるとき{図２(Ａ)}、(Ｂ)近接位置にあるとき
{図２(Ｂ)}、のそれぞれについて図８のスポットダイア
グラムに示す。実施例２の結像特性を、像面ＩＳが(Ａ)
基準位置にあるとき{図４(Ａ)}、(Ｂ)近接位置にあると
き{図４(Ｂ)}、のそれぞれについて図１０のスポットダ
イアグラムに示す。実施例３の結像特性を、像面ＩＳが
(Ａ)基準位置にあるとき{図５(Ａ)}、(Ｃ)近接位置にあ
るとき{図５(Ｃ)}、のそれぞれについて図１０のスポッ
トダイアグラムに示す。実施例４の結像特性を、像面Ｉ
Ｓが(Ａ)基準位置にあるとき{図７(Ａ)}、(Ｂ)近接位置
にあるとき{図７(Ｂ)}、のそれぞれについて図１２のス
ポットダイアグラムに示す。なお、各スポットダイアグ
ラムは、物高(Y,Z)=(-20,0),(0,0),(20,0),(-20,20),
(0,20),(20,20)に対応するものである。The image forming characteristics of the first embodiment are shown when the image plane IS is at the (A) reference position {FIG. 2 (A)} and at the (B) proximity position.
Each of {Fig. 2 (B)} is shown in the spot diagram of Fig. 8. The image forming characteristics of the second embodiment are as follows:
The spot diagram of FIG. 10 shows each of the case of the reference position {FIG. 4A} and the case of the close position {FIG. 4B}. The image plane IS has the image forming characteristics of the third embodiment.
The spot diagram of FIG. 10 shows each of (A) the reference position {FIG. 5A} and (C) the proximity position {FIG. 5C}. The image forming characteristic of the fourth embodiment is changed to the image plane I.
The spot diagram of FIG. 12 shows S when (A) is in the reference position {FIG. 7 (A)} and (B) is in the close position {FIG. 7 (B)}. In addition, each spot diagram, height (Y, Z) = (-20,0), (0,0), (20,0), (-20,20),
It corresponds to (0,20) and (20,20).
【００４５】実施例１の歪曲を、像面ＩＳが(Ａ)基準位
置にあるとき{図２(Ａ)}、(Ｂ)近接位置にあるとき{図
２(Ｂ)}、のそれぞれについて図９に実線で示す。物面
ＯＳに位置する映像表示素子は４０ｍｍ角であり、破線
は歪みの無い理想像を示している。理想像面サイズは、
像面ＩＳが(Ａ)基準位置にあるとき160.1×163.4mm、
(Ｂ)近接位置にあるとき160.3×163.6mmである。The distortion of the first embodiment is shown in FIG. 2 (A) when the image plane IS is in the (A) reference position and in FIG. 2 (B) when it is in the (B) close position. The solid line is shown in FIG. The image display element located on the object surface OS is 40 mm square, and the broken line shows an ideal image without distortion. The ideal image plane size is
160.1 × 163.4 mm when the image plane IS is at the (A) reference position,
(B) It is 160.3 x 163.6 mm when in the close position.
【００４６】実施例２の歪曲を、像面ＩＳが(Ａ)基準位
置にあるとき{図４(Ａ)}、(Ｂ)近接位置にあるとき{図
４(Ｂ)}、のそれぞれについて図１１に実線で示す。物
面ＯＳに位置する映像表示素子は４０ｍｍ角であり、破
線は歪みの無い理想像を示している。理想像面サイズ
は、像面ＩＳが(Ａ)基準位置にあるとき325.7×334.4m
m、(Ｂ)近接位置にあるとき312.9×321.3mmである。The distortion of the second embodiment is shown in FIG. 4 (A) when the image plane IS is at the (A) reference position, and in FIG. 4 (B) when it is at the (B) close position. The solid line is shown in FIG. The image display element located on the object surface OS is 40 mm square, and the broken line shows an ideal image without distortion. The ideal image plane size is 325.7 x 334.4 m when the image plane IS is at the (A) reference position.
m, (B) 312.9 × 321.3 mm at the close position.
【００４７】実施例３の歪曲を、像面ＩＳが(Ａ)基準位
置にあるとき{図５(Ａ)}、(Ｃ)近接位置にあるとき{図
５(Ｃ)}、のそれぞれについて図１１に実線で示す。物
面ＯＳに位置する映像表示素子は４０ｍｍ角であり、破
線は歪みの無い理想像を示している。理想像面サイズ
は、像面ＩＳが(Ａ)基準位置にあるときは実施例２と同
じであり、(Ｃ)近接位置にあるときは327.5×335.2mmで
ある。The distortion of the third embodiment is shown in FIG. 5 (A) when the image plane IS is at the (A) reference position and in FIG. 5 (C) when it is at the (C) close position. The solid line is shown in FIG. The image display element located on the object surface OS is 40 mm square, and the broken line shows an ideal image without distortion. The ideal image plane size is the same as that in the second embodiment when the image plane IS is at the reference position (A), and is 327.5 × 335.2 mm when it is at the close position (C).
【００４８】実施例４の歪曲を、像面ＩＳが(Ａ)基準位
置にあるとき{図７(Ａ)}、(Ｂ)近接位置にあるとき{図
７(Ｂ)}、のそれぞれについて図１３に実線で示す。物
面ＯＳに位置する映像表示素子は２０ｍｍ角であり、破
線は歪みの無い理想像を示している。理想像面サイズ
は、像面ＩＳが(Ａ)基準位置にあるとき269.2×266.7m
m、(Ｂ)近接位置にあるとき269.2×266.8mmである。The distortion of the fourth embodiment is shown in FIG. 7 (A) when the image plane IS is at the (A) reference position, and in FIG. 7 (B) when it is at the (B) close position. The solid line is shown at 13. The image display element located on the object surface OS is a 20 mm square, and the broken line shows an ideal image without distortion. The ideal image plane size is 269.2 x 266.7 m when the image plane IS is at the (A) reference position.
m, (B) 269.2 x 266.8 mm when in the close position.
【００４９】次に、各実施例の歪曲率を説明する。物面
ＯＳはＹ−Ｚ平面上にあるので、物高は物面ＯＳの中心
位置ＰＯから座標(Y,Z)までの距離で表される。これに
対し、像面ＩＳは物面ＯＳに対してＺ軸回りにθIだけ
傾いているので、像高は像面ＩＳ上の座標で表される。
そこで、Ｚ軸と同方向にｚ軸をとり、ｚ軸に対して垂直
で、かつ、像面ＩＳに対して平行な方向にｙ軸をとり、
像面ＩＳの中心位置ＰＩを原点とすることによって、像
面ＩＳ上の座標(y,z)で像高を表す。Next, the distortion curvature of each embodiment will be described. Since the object surface OS is on the YZ plane, the object height is represented by the distance from the center position PO of the object surface OS to the coordinates (Y, Z). On the other hand, since the image surface IS is tilted by θI about the Z axis with respect to the object surface OS, the image height is represented by coordinates on the image surface IS.
Therefore, the z axis is taken in the same direction as the Z axis, and the y axis is taken in a direction perpendicular to the z axis and parallel to the image plane IS,
By setting the center position PI of the image plane IS as the origin, the image height is represented by the coordinates (y, z) on the image plane IS.
【００５０】物高の座標(Y',Z')と対応する理想像高の
座標を(y',z')とすれば、像面ＩＳ上での実際の像高の
座標は(y'+dy,z'+dz)で表される(ここで、+dy：ｙ軸方
向に発生した歪曲，+dz：ｚ軸方向に発生した歪曲であ
る。)。理想像高は像面ＩＳの中心位置ＰＩから座標
(y',z')までの距離で表されるので、理想像高Rは式：R=
(y'2+z'2)1/2で表される。そこで、ｙ軸方向の歪曲率を
dy/Rで定義し、ｚ軸方向の歪曲率をdz/Rで定義する。表
１〜表３に、各実施例の歪曲率を示す。If the coordinates of the ideal image height corresponding to the coordinates of the object height (Y ', Z') are (y ', z'), the actual coordinates of the image height on the image plane IS are (y ' + dy, z '+ dz) (here, + dy: distortion generated in the y-axis direction, + dz: distortion generated in the z-axis direction). The ideal image height is a coordinate from the center position PI of the image plane IS.
Since it is represented by the distance to (y ', z'), the ideal image height R is calculated by the formula: R =
It is represented by (y ' 2 + z' 2 ) 1/2 . Therefore, the strain curvature in the y-axis direction
It is defined by dy / R, and the distortion curvature in the z-axis direction is defined by dz / R. Tables 1 to 3 show the distortion curvature of each example.
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】[0052]
【表２】 [Table 2]
【００５３】[0053]
【表３】 [Table 3]
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように第１〜第４の発明に
よれば、フォーカスレンズ群の平行移動によって、像面
が物面に対して傾き角度一定のまま平行移動するように
フォーカスが行われるため、フォーカスにおいて像に台
形歪みが生じず、しかも簡単な機構でフォーカスを行う
ことができる。そして、フォーカスレンズ群を駆動する
機構が簡単になるため、装置全体のコンパクト化及び低
コスト化を達成することができる。As described above, according to the first to fourth inventions, the focus lens group is moved in parallel so that the image surface moves in parallel with the object surface at a constant inclination angle. Therefore, trapezoidal distortion does not occur in the image during focusing, and the focusing can be performed with a simple mechanism. Since the mechanism for driving the focus lens group is simple, the overall size of the device and the cost reduction can be achieved.
【００５５】第２の発明によれば、フォーカスレンズ群
の光軸が像面に対して傾いていても、像の台形歪みの発
生をより効果的に抑えながらフォーカスを行うことがで
きる。第３の発明によれば、フォーカスレンズ群を独立
に設計することができる。さらに、フォーカスレンズ群
としてアフォーカル系を用いた場合には、フォーカスレ
ンズ群の光軸が像面に対して傾いていても、フォーカス
レンズ群の前方に位置する光学系によって台形歪みが補
正されていれば、フォーカスレンズ群を平行移動させる
だけで、像の台形歪みを発生させることなくフォーカス
を行うことができる。第４の発明によれば、フォーカス
レンズ群の後方に像の台形歪みを発生させる要因がない
ため、フォーカスにおける像の台形歪みの変動をより簡
単に補正することができる。According to the second invention, even if the optical axis of the focus lens group is tilted with respect to the image plane, it is possible to focus while effectively suppressing the occurrence of trapezoidal distortion of the image. According to the third aspect, the focus lens groups can be designed independently. Furthermore, when an afocal system is used as the focus lens group, even if the optical axis of the focus lens group is tilted with respect to the image plane, the trapezoidal distortion is corrected by the optical system located in front of the focus lens group. In this case, it is possible to perform focusing without causing trapezoidal distortion of the image simply by moving the focus lens group in parallel. According to the fourth aspect, since there is no factor that causes the trapezoidal distortion of the image behind the focus lens group, it is possible to more easily correct the fluctuation of the trapezoidal distortion of the image during focusing.
【図１】第１の実施の形態(実施例１)を示すレンズ構成
図。FIG. 1 is a lens configuration diagram showing a first embodiment (Example 1).
【図２】第１の実施の形態(実施例１)において基準位
置，近接位置に像面が位置する各フォーカス状態での光
路図。FIG. 2 is an optical path diagram in each focus state in which an image plane is located at a reference position and a proximity position in the first embodiment (Example 1).
【図３】第２，第３の実施の形態(実施例２，３)を示す
レンズ構成図。FIG. 3 is a lens configuration diagram showing second and third embodiments (Examples 2 and 3).
【図４】第２の実施の形態(実施例２)において基準位
置，近接位置に像面が位置する各フォーカス状態での光
路図。FIG. 4 is an optical path diagram in each focus state in which an image plane is located at a reference position and a proximity position in the second embodiment (Example 2).
【図５】第３の実施の形態(実施例３)において基準位
置，近接位置に像面が位置する各フォーカス状態での光
路図。FIG. 5 is an optical path diagram in each focus state in which an image plane is located at a reference position and a proximity position in the third embodiment (Example 3).
【図６】第４の実施の形態(実施例４)を示すレンズ構成
図。FIG. 6 is a lens configuration diagram showing a fourth embodiment (Example 4).
【図７】第４の実施の形態(実施例４)において基準位
置，近接位置に像面が位置する各フォーカス状態での光
路図。FIG. 7 is an optical path diagram in each focus state in which an image plane is located at a reference position and a proximity position in the fourth embodiment (Example 4).
【図８】実施例１において基準位置，近接位置に像面が
位置する各フォーカス状態でのスポットダイアグラム。FIG. 8 is a spot diagram in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the close position in the first embodiment.
【図９】実施例１において基準位置，近接位置に像面が
位置する各フォーカス状態での歪曲を示す図。FIG. 9 is a diagram showing distortion in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the proximity position in the first embodiment.
【図１０】実施例２，３において基準位置，近接位置に
像面が位置する各フォーカス状態でのスポットダイアグ
ラム。FIG. 10 is a spot diagram in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the proximity position in the second and third embodiments.
【図１１】実施例２，３において基準位置，近接位置に
像面が位置する各フォーカス状態での歪曲を示す図。FIG. 11 is a diagram showing distortion in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the proximity position in the second and third embodiments.
【図１２】実施例４において基準位置，近接位置に像面
が位置する各フォーカス状態でのスポットダイアグラ
ム。FIG. 12 is a spot diagram in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the proximity position in the fourth embodiment.
【図１３】実施例４において基準位置，近接位置に像面
が位置する各フォーカス状態での歪曲を示す図。FIG. 13 is a diagram showing distortion in each focus state in which the image plane is located at the reference position and the proximity position in the fourth embodiment.
Ｇｒ１ …第１レンズ群 Ｇｒ２ …第２レンズ群 Ｇｒ３ …第３レンズ群 ＡＸ１ …第１レンズ群の光軸(対称軸) ＡＸ２ …第２レンズ群の光軸(対称軸) ＡＸ３ …第２レンズ群の光軸(対称軸) Ｐ１ …第１レンズ群の第１面の面頂点 Ｐ２ …第２レンズ群の第１面の面頂点 Ｐ３ …第３レンズ群の第１面の面頂点 Ｓ …絞り ＯＳ …物面 ＩＳ …像面 θ2 …第２レンズ群の傾き角度 θ3 …第３レンズ群の傾き角度 θI …像面の傾き角度 ｍＦ …フォーカスレンズ群の移動方向 Gr1 ... 1st lens group Gr2 ... 2nd lens group Gr3 ... 3rd lens group AX1 ... 1st lens group optical axis (symmetry axis) AX2 ... 2nd lens group optical axis (symmetry axis) AX3 ... 2nd lens group Optical axis (symmetry axis) P1 ... Surface vertex of the first surface of the first lens group P2 ... Surface vertex of the first surface of the second lens group P3 ... Surface vertex of the first surface of the third lens group S ... Aperture OS ... Object surface IS ... Image surface θ2 ... Inclination angle of second lens group θ3 ... Inclination angle of third lens group θI ... Inclination angle of image plane mF ... Moving direction of focus lens group
Claims (4)
含む軸非対称光学系から成り、像面が物面に対して傾く
ように画像を投影する斜め投影光学系であって、 この斜め投影光学系の一部を成すフォーカスレンズ群を
平行移動させることによって、前記像面が前記物面に対
して傾き角度一定のまま平行移動するようにフォーカス
を行うことを特徴とする斜め投影光学系。1. An oblique projection optical system, comprising an axially asymmetric optical system including at least one decentered coaxial optical system, for projecting an image so that an image plane is tilted with respect to an object plane. An oblique projection optical system, wherein a focusing lens group forming a part of an optical system is moved in parallel so that focusing is performed so that the image surface moves in parallel with respect to the object surface with a constant inclination angle.
カル系を成すことを特徴とする請求項１に記載の斜め投
影光学系。2. The oblique projection optical system according to claim 1, wherein the focus lens group substantially forms an afocal system.
配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の斜め投影光学系。3. The focus lens group is disposed closest to the image plane side, according to claim 1 or 2.
The oblique projection optical system described in.
系の一部を成し、その共軸光学系の光軸が像面に対して
ほぼ垂直であることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の斜め投影光学系。4. The focus lens group forms a part of the coaxial optical system, and the optical axis of the coaxial optical system is substantially perpendicular to the image plane. Item 2
The oblique projection optical system described in.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11876596A JP3412396B2 (en) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Oblique projection optical system |
| US08/847,894 US6123425A (en) | 1996-04-26 | 1997-04-28 | Projecting optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11876596A JP3412396B2 (en) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Oblique projection optical system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304732A true JPH09304732A (en) | 1997-11-28 |
| JP3412396B2 JP3412396B2 (en) | 2003-06-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11876596A Expired - Fee Related JP3412396B2 (en) | 1996-04-26 | 1996-05-14 | Oblique projection optical system |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030018740A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | 삼성전자주식회사 | Projection apparatus |
| US7009776B2 (en) | 2001-11-05 | 2006-03-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and projection apparatus using the same |
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1996
- 1996-05-14 JP JP11876596A patent/JP3412396B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030018740A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | 삼성전자주식회사 | Projection apparatus |
| US7009776B2 (en) | 2001-11-05 | 2006-03-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system and projection apparatus using the same |
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| JP3412396B2 (en) | 2003-06-03 |
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