JPH10282451A - 斜め投影光学系 - Google Patents

斜め投影光学系

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JPH10282451A
JPH10282451A JP8626497A JP8626497A JPH10282451A JP H10282451 A JPH10282451 A JP H10282451A JP 8626497 A JP8626497 A JP 8626497A JP 8626497 A JP8626497 A JP 8626497A JP H10282451 A JPH10282451 A JP H10282451A
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JP
Japan
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lens
image plane
medium
optical system
lens group
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Application number
JP8626497A
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English (en)
Inventor
Satoshi Osawa
聡 大澤
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高画角,高倍率で斜め投影角度が充分であり、
しかもレンズ径やレンズ群の全長を短くしてコンパクト
化を達成した斜め投影光学系を提供する。 【解決手段】投影レンズ系を構成するレンズ群が互いに
偏心して配置されており、中間実像を結像しない斜め投
影光学系であって、絞りの縮小側に隣接して負レンズが
配置され、その負レンズより縮小側に1つ以上の正レン
ズが配置され、最も縮小側にあるレンズにおいて、前後
両面とも縮小側に向かって凹面であり、前記拡大側像面
から射出する光線の内、その拡大側像面の法線方向に対
して、より大きい角度を成す光線が、前記最も縮小側に
あるレンズ媒質中の、より長い道のりを通過するように
構成した斜め投影光学系において、1次像面と2次像面
のなす角度の絶対値|θi −θo |<10゜を満足する
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像投影装置や画
像読み取り装置に使用される、1次像を斜め方向から2
次像に拡大或いは縮小して投影する投影光学系に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶ディスプレイ等に表示さ
れた画像をスクリーンに拡大投影する投影装置におい
て、スクリーンの大型化を図りながら投影装置全体をコ
ンパクトにする目的で、画像を斜め方向からスクリーン
に投影する装置が種々提案されている。これらの斜め投
影光学装置によれば、投影光学系をスクリーンから外し
て配置する事ができるので、スクリーン観察者の視野を
妨げないという利点も備えている。
【0003】但し、画像を斜め方向からスクリーンにた
だ投影するだけでは、投影画像にいわゆる台形歪が生じ
てしまうので、この台形歪を補正するための投影光学系
も種々提案されている。例えば、特開平5−11928
3号公報や特開平5−134213号公報では、投影光
学系を偏心させる事により、台形歪を補正している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来より提案されている投影光学系では、コンパクト化や
高性能化の点で充分な満足が得られなかった。本発明
は、高画角,高倍率で斜め投影角度が充分であり、しか
もレンズ径やレンズ群の全長を短くしてコンパクト化を
達成した斜め投影光学系を提供する事を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、1次像を2次像に拡大或いは縮小して
投影する投影レンズ系を有し、その投影レンズ系は、少
なくとも2つのレンズ群より構成されていて、そのレン
ズ群は、互いに偏心して配置されており、縮小側像面か
ら拡大側像面まで中間実像を結像しない斜め投影光学系
であって、絞りより縮小側に、その絞りに隣接して負レ
ンズが配置され、その負レンズより縮小側に少なくとも
1つ以上の正レンズが配置され、最も縮小側にあるレン
ズにおいて、前後両面とも縮小側に向かって凹面であ
り、前記レンズ群の偏心している平面内で、前記拡大側
像面から射出する光線の内、その拡大側像面の法線方向
に対して、より大きい角度を成す光線が、前記最も縮小
側にあるレンズ媒質中の、より長い道のりを通過するよ
うに構成した斜め投影光学系において、以下の条件式範
囲を満足する構成とする。 |θi −θo |<10゜ 但し、 |θi −θo |:1次像面と2次像面のなす角度の絶対
値 である。
【0006】また、前記投影レンズ系において、最も拡
大側にあるレンズは、前後両面とも拡大側に向かって凸
面であり、その拡大側の面の曲率半径が縮小側の面の曲
率半径より大きく、前記レンズ群の偏心している平面内
で、前記拡大側像面から射出する光線の内、その拡大側
像面の法線方向に対して、より大きい角度を成す光線
が、前記最も拡大側にあるレンズ媒質中の、より長い道
のりを通過する構成とする。
【0007】さらに、前記投影レンズ系において、最も
拡大側にあるレンズの媒質が、以下の条件式範囲を満足
する構成とする。 Nf<1.70 νf>50 但し、 Nf:レンズの媒質のd線屈折率 νf:レンズの媒質の分散 である。
【0008】そして、前記投影レンズ系において、前記
絞りより縮小側でその絞りに隣接する前記負レンズの媒
質が、以下の条件式範囲を満足する構成とする。 Nb>1.65 νn<35 但し、 Nb:負レンズの媒質のd線屈折率 νb:負レンズの媒質の分散 である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明では、1次像を斜め方向から2次像
に拡大或いは縮小して投影する投影光学系において、互
いに偏心した2つ以上のレンズ群を備えるとともに、1
次像面から2次像面まで中間実像を結像しない構成とす
る事により、レンズ群全長をコンパクトにする事を可能
にしている。
【0010】また、絞りより縮小側に、絞りに隣接して
負レンズが配置され、その負レンズより縮小側に少なく
とも1つ以上の正レンズが配置される事が望ましい。こ
の構成をとる事で、レンズバックが長くとれ、且つ、テ
レセントリックに近くなるため、LCD(liquid cryst
al display)やCCD(charge coupled device) 等の
入出力素子に適合しやすくなる。
【0011】また、最も縮小像面側にあるレンズにおい
て、前後両面とも縮小側に向かって凹面であり、レンズ
群の偏心している平面内で拡大側像面から射出する光線
の内、その拡大側像面の法線方向に対して、より大きい
角度を成す光線が、より長い道のりのレンズ媒質中を通
過するように偏心した構成をとる、即ち、偏心によるプ
リズムのような働きを持たせる事で、偏心によって発生
する像面湾曲を補正する事ができる。さらに最も縮小像
面側にあるレンズにおいて、全体としては正のパワーを
持つ事が望ましく、正のパワーを持つ事で縮小側におい
てよりテレセントリックに近い構成をとる事ができ、L
CDやCCD等の入出力素子に適合しやすくなる。
【0012】また、以下の条件式を満たす事が望まし
い。 |θi −θo |<10゜ (1) この式において、|θi −θo |は1次像面と2次像面
のなす角度の絶対値である。この条件式の範囲を外れる
と、斜め投影により発生する台形歪量が増大するので、
それを補正するためにレンズ群の偏心量も増大させなけ
ればならず、それにより各レンズ群に入射する光線角度
が大きくなるため、他の収差(コマ収差等)の補正が困
難となる。
【0013】さらに、以下の条件式を満たす事がより望
ましい。 |θi −θo |<7゜ (2) この条件式の範囲を満たせば、1次像面と2次像面の角
度差によって生じるアナモ比を小さくできるので、投影
レンズとしてより有利になり、また、レンズ群の偏心量
をより少なくする事ができ、各レンズ群における収差補
正が容易になるため、各レンズ群を構成するために必要
なレンズの枚数を少なくする事ができ、よりコンパクト
で安価にレンズ群を構成する事が可能となる。
【0014】また、構成されるレンズエレメントの少な
くとも1つは拡大側に対して回転偏心している事が望ま
しい。一般的に、非対称な像面湾曲を発生させる能力
は、平行偏心より回転偏心の方が大きいので、斜め投影
によって発生する非対称な像面湾曲を、回転偏心によれ
ば微小な回転で補正できるのに対して、拡大側像面に平
行に偏心させる事で補正する場合、非常に大きく平行偏
心したレンズが必要となるため、レンズや鏡胴の製造が
難しくなって、コストアップとなる。
【0015】また、最も拡大側にあるレンズは、前後両
面とも拡大側に向かって凸面であり、その拡大側の面の
曲率半径が縮小側の面の曲率半径より大きく、レンズ群
の偏心している平面内で、拡大側像面から射出する光線
の内、その拡大側像面の法線方向に対して、より大きい
角度を成す光線が、より長い道のりのレンズ媒質中を通
過するように偏心した構成をとる事で、全体としては負
のパワーを持つため、以下に続くレンズへの入射角度を
小さくする事ができ、収差補正が容易になるとともに、
レトロフォーカスなパワー配置となってレンズバックを
長くとる事が可能となる。
【0016】そして、偏心によってプリズムのような働
きを併せ持たせる事で、光線が縮小側像面に対して垂直
に近づくように曲げる事により、縮小側像面に当たる光
線をより垂直に近づける事ができるので、LCDやCC
Dがより使用しやすくなる。さらに、最も拡大側にある
レンズには、非球面を用いる事がより望ましく、これに
より、レンズ周辺を通過する光線に発生する像面湾曲と
コマ収差を偏心により補正する事が容易となる。
【0017】また、最も拡大側にあるレンズの媒質が、
以下の条件を満たす事が望ましい。 Nf<1.70 (3) νf>50 (4) 但し、 Nf:レンズの媒質のd線屈折率 νf:レンズの媒質の分散 である。最も拡大側にあるレンズは、負レンズの役割を
持ち、軸から離れた所を光線が通過するので、式(4)
の条件を外れると、このレンズで発生する倍率色収差を
他のレンズで補正する事が困難になり、式(3)の条件
を外れると、像面湾曲補正が困難になる。
【0018】さらに、絞りより縮小側で絞りに隣接する
負レンズの媒質が、以下の条件を満たす事が望ましい。 Nb>1.65 (5) νn<35 (6) 但し、 Nb:負レンズの媒質のd線屈折率 νb:負レンズの媒質の分散 である。式(5)の条件を外れると、負レンズに必要な
パワーを得るための曲率が強くなりすぎるため、球面収
差に対応する縦収差と軸外のコマ収差補正が困難にな
り、式(6)の条件を外れると、縮小像面側に続く正レ
ンズで発生する色収差を補正する事が困難になる。
【0019】また、レンズの各面を、球面又は回転対称
軸を持つ非球面、或いは球面又は回転対称軸を持つ非球
面の一部から構成する事が望ましい。このような構成を
とる事で、レンズの製造時に回転加工によりレンズ面を
形成する事ができるため、優れた量産性と低コストを実
現する事ができる。
【0020】《第1の実施形態》上記のような条件を満
たしたより具体的な実施の形態を以下に示す。図1は、
本発明の第1の実施形態の光学系を示す模式図である。
同図に示すように、2次像面(像面)2の画像光は、投
影レンズ群3aによって、1次像面(物体面)1に斜め
に拡大投影される。この場合、逆方向に縮小投影される
と考えても良い。図2は、投影レンズ群3a周辺の光路
をX−Y面で描いた光路図である。
【0021】投影レンズ群3aは、図3に示すように、
拡大側より、2面とも拡大側に凸の形状であり、拡大側
の曲率半径が縮小側の曲率半径より大きく、互いに偏心
した軸対称非球面からなる第1レンズ群(grp1),
1枚の片面非球面の正レンズからなる第2レンズ群(g
rp2),1枚の片面非球面の正レンズからなる第3レ
ンズ群(grp3),絞り(grps),1枚の片面非
球面の負レンズからなる第4レンズ群(grp4),1
枚の正レンズからなる第5レンズ群(grp5),1枚
の正レンズからなる第6レンズ群(grp6),1枚の
両面非球面の正レンズからなる第7レンズ群(grp
7)より構成されている。
【0022】また、光学系の構成要素の位置関係は、紙
面に平行で互いに直角をなすX軸,Y軸及び紙面に垂直
なZ軸が示す3次元座標により表される。尚、同図のm
記号群は、各レンズの曲面を表している。また、回転角
は時計回りを正とし、特にレンズの場合は第1面の面頂
点を中心として回転している。これらの具体的なコンス
トラクションデータを以下に示す。
【0023】 〈物面OBJ〉(1次像面1) 中心位置…XO=-1160 YO=0.00000 ZO=0.00000 回転角…θO=30 エリアサイズ…Ymax=400, Ymin=-400 Zmax=400, Zmin=-400 〈像面IMG〉(2次像面2) 中心位置…XI=99.1377 YI=-55.4967 ZI=0.00000 回転角…θI=21.8812
【0024】 〈grp1_1〉 第1面面頂点…X1_1=-59.7486 Y1_1=51.2852 Z1_1=0.00000 回転角…θ1_1=25.7746 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_1 399.481 0.00000 1.48749 70.4400
【0025】 〈grp1_2〉 第1面面頂点…X1_2=-54.1053 Y1_2=61.4611 Z1_2=0.00000 回転角…θ1_2=25.6877 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_2 47.7885 0.00000 1.00000
【0026】 〈grp2〉 第1面面頂点…X2=-37.5566 Y2=22.9885 Z2=0.00000 回転角…θ2=6.00492 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m2_1 -158.305 16.6567 1.84666 23.8200 m2_2 -73.7782 0.00000 1.00000
【0027】 〈grp3〉 第1面面頂点…X3=13.0631 Y3=16.3008 Z3=0.00000 回転角…θ3=57.8801 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m3_1 -198.734 11.2111 1.74950 50.0000 m3_2 -177.440 0.00000 1.00000
【0028】 〈grps〉(絞りapr) 中心位置…XS=23 YS=0.00000 ZS=0.00000 回転角…θS=0.00000 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔絞り半径〕 (絞りapr) ∞ 8.74961 0.00000 1.00000
【0029】 〈grp4〉 第1面面頂点…X4=27.2377 Y4=-2.29788 Z4=0.00000 回転角…θ4=20.9200 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m4_1 -28.7924 3.68200 1.79504 28.4000 m4_2 429.261 2.00000 1.00000
【0030】 〈grp5〉 第1面面頂点…X5=33.0144 Y5=-4.91204 Z5=0.00000 回転角…θ5=24.0712 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m5_1 -74.5811 4.38758 1.48749 70.4400 m5_2 -28.6282 0.00000 1.00000
【0031】 〈grp6〉 第1面面頂点…X6=38.1066 Y6=-5.48701 Z6=0.00000 回転角…θ6=18.9532 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m6_1 -6204.22 7.20000 1.51821 65.1600 m6_2 -24.2770 0.00000 1.00000
【0032】 〈grp7〉 第1面面頂点…X7=49.0423 Y7=7.04436 Z7=0.00000 回転角…θ7=19.7831 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m7_1 48.2372 7.02884 1.74950 50.0000 m7_2 64.9145 0.00000 1.00000
【0033】 〔面係数〕 a4 a6 a8 a10 非球面m1_1 1.62665E-06 -2.56008E-10 -1.88562E-15 1.09405E-17 非球面m1_2 8.49078E-08 -4.35520E-10 4.88129E-13 -1.70444E-16 非球面m2_1 -1.70323E-06 3.16992E-10 -1.66917E-13 9.56467E-17 非球面m3_1 -6.36014E-08 8.37176E-11 -4.92968E-14 1.48230E-17 非球面m4_1 -1.34575E-05 -1.31158E-08 -1.33412E-10 -7.70981E-14 非球面m7_1 -1.09605E-06 2.43506E-10 -6.81077E-13 -2.46167E-16 非球面m7_2 -1.28095E-06 3.89689E-10 -1.11860E-12 9.00515E-17
【0034】上記コンストラクションデータより、1次
像面と2次像面のなす角度の絶対値は、 |θi −θo |=8.11 であり、上記条件式(1)を満たしている事が分かる。
また、 Nf=1.487,νf=70.44 Nb=1.795,νn=28.40 であり、上記条件式(3)〜(6)を満たしている事が
分かる。さらに、アナモ比は0.897である。尚、上
述の非球面を表す式を以下に示す。
【0035】 x=f(y,z)=cr2/{1+(1−εc221/2} +a44+a66+a88+a1010 (7)
【0036】この式において、 r=(y2 +z21/2 ε:2次曲面パラメータ(本発明においては全ての実施
形態について1.0) c:曲率(曲率半径crの逆数) a:非球面の面係数 である。コンストラクションデータに示された面係数を
この式に代入する事により、軸対称非球面が得られる。
【0037】図4は、本実施形態の光学系により得られ
る各評価ポイントでのd,g,c線のスポットダイアグ
ラムである。図5は、同じく歪曲図であって、同図の実
線はアナモ比を考慮した理想像位置であり、破線は実際
の光線位置である。これらの図によると、点像の分布の
ばらつきも少なく、また、概ね理想に近い形状で投影さ
れる事が示されており、実用性は充分である事が分か
る。
【0038】《第2の実施形態》図6は、本発明の第2
の実施形態の光学系の内、投影レンズ群3b周辺の光路
をX−Y面で描いた光路図である。同図に示すように、
2次像面(像面)2の画像光は、投影レンズ群3bによ
って、図示しない1次像面(物面)1に斜めに拡大投影
される。この場合、逆方向に縮小投影されると考えても
良い。
【0039】投影レンズ群3bは、図7に示すように、
拡大側より、レンズが2面とも拡大側に凸の形状であ
り、拡大側の曲率半径が縮小側の曲率半径より大きく、
互いに偏心した軸対称非球面からなる第1レンズ群(g
rp1),1枚の片面非球面の正レンズからなる第2レ
ンズ群(grp2),1枚の片面非球面の正レンズから
なる第3レンズ群(grp3),絞り(grps),1
枚の片面非球面の負レンズからなる第4レンズ群(gr
p4),1枚の正レンズからなる第5レンズ群(grp
5),1枚の正レンズからなる第6レンズ群(grp
6),1枚の両面非球面の正レンズからなる第7レンズ
群(grp7)より構成されている。
【0040】また、光学系の構成要素の位置関係は、紙
面に平行で互いに直角をなすX軸,Y軸及び紙面に垂直
なZ軸が示す3次元座標により表される。尚、同図のm
記号群は、各レンズの曲面を表している。また、回転角
は時計回りを正とし、特にレンズの場合は第1面の面頂
点を中心として回転している。これらの具体的なコンス
トラクションデータを以下に示す。
【0041】 〈物面OBJ〉(1次像面1) 中心位置…XO=-1160 YO=0.00000 ZO=0.00000 回転角…θO=30 エリアサイズ…Ymax=400, Ymin=-400 Zmax=400, Zmin=-400 〈像面IMG〉(2次像面2) 中心位置…XI=84.0146 YI=-30.9784 ZI=0.00000 回転角…θI=35.7660
【0042】 〈grp1_1〉 第1面面頂点…X1_1=-103.479 Y1_1=59.7904 Z1_1=0.00000 回転角…θ1_1=19.2058 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_1 162.318 0.0
0000 1.48749 70.4400
【0043】 〈grp1_2〉 第1面面頂点…X1_2=−103.438 Y1_2=58.3648 Z1_2=0.00000 回転角…θ1_2=19.6135 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_2 41.9275 0.00000 1.00000
【0044】 〈grp2〉 第1面面頂点…X2=-65.9359 Y2=20.6381 Z2=0.00000 回転角…θ2=15.6342 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m2_1 227.839 4.37658 1.84666 23.8200 m2_2 -548.330 0.00000 1.00000
【0045】 〈grp3〉 第1面面頂点…X3=-45.9122 Y3=18.3993 Z3=0.00000 回転角…θ3=50.9297 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m3_1 -144.881 17.2675 1.72000 52.1400 m3_2 -124.099 0.00000 1.00000
【0046】 〈grps〉(絞りapr) 中心位置…XS=-5 YS=0.00000 ZS=0.00000 回転角…θS=0.00000 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔絞り半径〕 (絞りapr) ∞ 9.96046 0.00000 1.00000
【0047】 〈grp4〉 第1面面頂点…X4=0.566515 Y4=-2.33161 Z4=0.00000 回転角…θ4=24.2725 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m4_1 -33.8089 1.89998 1.73300 28.2400 m4_2 120.430 2.00000 1.00000
【0048】 〈grp5〉 第1面面頂点…X5=3.55479 Y5=-2.85140 Z5=0.00000 回転角…θ5=24.9736 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m5_1 343.033 10.0715 1.62041 60.2900 m5_2 -40.3070 0.00000 1.00000
【0049】 〈grp6〉 第1面面頂点…X6=14.0744 Y6=-7.81086 Z6=0.00000 回転角…θ6=23.6965 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m6_1 -300.805 7.00000 1.62041 60.2900 m6_2 -32.3919 0.00000 1.00000
【0050】 〈grp7〉 第1面面頂点…X7=39.9628 Y7=12.9572 Z7=0.00000 回転角…θ7=63.0969 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m7_1 34.4571 13.2270 1.48479 70.4400 m7_2 38.2662 0.00000 1.00000
【0051】 〔面係数〕 a4
a6 a8 a10 非球面m1_1 3.40434E−06 −1.06193E−09
−1.19672E−13 2.58291E−18 非球面m1_2 4.22352E-06 -1.14637E-09 9.03502E-13 -4.28219E-16 非球面m2_1 1.92590E-07 -2.36251E-10 2.05654E-13 -7.48644E-17 非球面m3_1 -5.23005E-07 1.01631E-09 -1.33050E-12 9.61069E-16 非球面m4_1 -8.48016E-06 -6.91491E-09 -2.80318E-11 6.95203E-14 非球面m7_1 3.25227E-07 -8.98208E-11 5.81389E-14 9.47093E-17 非球面m7_2 3.62810E-07 -2.38756E-10 1.89569E-13 -3.94822E-16
【0052】上記コンストラクションデータより、1次
像面と2次像面のなす角度の絶対値は、 |θi −θo |=5.77 であり、上記条件式(2)を満たしている事が分かる。
また、 Nf=1.487,νf=70.44 Nb=1.733,νn=28.24 であり、上記条件式(3)〜(6)を満たしている事が
分かる。さらに、アナモ比は1.000である。
【0053】図8は、本実施形態の光学系により得られ
る各評価ポイントでのd,g,c線のスポットダイアグ
ラムである。図9は、同じく歪曲図であって、同図の実
線はアナモ比を考慮した理想像位置であり、破線は実際
の光線位置である。これらの図によると、点像の分布の
ばらつきも少なく、また、概ね理想に近い形状で投影さ
れる事が示されており、実用性は充分である事が分か
る。
【0054】《第3の実施形態》図10は、本発明の第
3の実施形態の光学系の内、投影レンズ群3c周辺の光
路をX−Y面で描いた光路図である。同図に示すよう
に、2次像面(像面)2の画像光は、投影レンズ群3c
によって、図示しない1次像面(物面)1に斜めに拡大
投影される。この場合、逆方向に縮小投影されると考え
ても良い。
【0055】投影レンズ群3cは、図11に示すよう
に、拡大側より、レンズが2面とも拡大側に凸の形状で
あり、拡大側の曲率半径が縮小側の曲率半径より大き
く、互いに偏心した軸対称非球面からなる第1レンズ群
(grp1),1枚の片面非球面の正レンズからなる第
2レンズ群(grp2),絞り(grps),1枚の片
面非球面の負レンズからなる第3レンズ群(grp
3),1枚の正レンズからなる第4レンズ群(grp
4),1枚の正レンズからなる第5レンズ群(grp
5),1枚の両面非球面の正レンズからなる第6レンズ
群(grp6)より構成されている。
【0056】また、光学系の構成要素の位置関係は、紙
面に平行で互いに直角をなすX軸,Y軸及び紙面に垂直
なZ軸が示す3次元座標により表される。尚、同図のm
記号群は、各レンズの曲面を表している。また、回転角
は時計回りを正とし、特にレンズの場合は第1面の面頂
点を中心として回転している。これらの具体的なコンス
トラクションデータを以下に示す。
【0057】 〈物面OBJ〉(1次像面1) 中心位置…XO=-1160 YO=0.00000 ZO=0.00000 回転角…θO=30 エリアサイズ…Ymax=400, Ymin=-400 Zmax=400, Zmin=-400 〈像面IMG〉(2次像面2) 中心位置…XI=84.2741 YI=-41.5221 ZI=0.00000 回転角…θI=32.4562
【0058】 〈grp1_1〉 第1面面頂点…X1_1=−94.9023 Y1_1=46.1706 Z1_1=0.00000 回転角…θ1_1=21.7834 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_1 180.350 0.00000 1.64000 58.6100
【0059】 〈grp1_2〉 第1面面頂点…X1_2=-88.7229 Y1_2=43.6865 Z1_2=0.00000 回転角…θ1_2=20.4102 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m1_2 45.5627 0.00000 1.00000
【0060】 〈grp2〉 第1面面頂点…X2=-34.9300 Y2=6.33503 Z2=0.00000 回転角…θ2=8.64336 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m2_1 163.924 6.48271 1.84666 23.8200 m2_2 −253.062 0.0
0000 1.00000
【0061】 〈grps〉(絞りapr) 中心位置…XS=0.00000 YS=0.00000 ZS=0.00000 回転角…θS=0.00000 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔絞り半径〕 (絞りapr) ∞ 9.37033 0.00000 1.00000
【0062】 〈grp3〉 第1面面頂点…X3=3.98614 Y3=-2.43622 Z3=0.00000 回転角…θ3=17.9215 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m3_1 -42.9306 7.38698 1.84666 24.5100 m3_2 112.103 0.00000 1.00000
【0063】 〈grp4〉 第1面面頂点…X4=10.8266 Y4=-8.99673 Z4=0.00000 回転角…θ4=19.1922 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m4_1 348.555 10.3189 1.62041 60.2900 m4_2 -45.3048 0.00000 1.00000
【0064】 〈grp5〉 第1面面頂点…X5=23.0614 Y5=-5.73616 Z5=0.00000 回転角…θ5=15.5245 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m5_1 -3272.68 7.00000 1.62041 60.2900 m5_2 -37.1363 0.00000 1.00000
【0065】 〈grp6〉 第1面面頂点…X6=44.7786 Y6=15.6405 Z6=0.00000 回転角…θ6=52.7078 〔曲面の記号〕〔曲率半径cr〕〔面間隔t〕〔d線屈折率Nd〕〔分散νd〕 m6_1 38.9681 10.4222 1.74950 50.0000 m6_2 38.9478 0.00000 1.00000
【0066】 〔面係数〕 a4 a6 a8 a10 非球面m1_1 3.02129E-06 -1.08565E-09 2.10924E-13 -1.59424E-17 非球面m1_2 3.48356E−06 3.71028E−10
−8.88328E−13 2.99176E−16 非球面m2_1 −6.40672E−07 7.25692E−10
−9.25753E−13 4.49748E−16 非球面m3_1 -4.21130E-06 -2.04360E-08 1.72658E-10 -4.83368E-13 非球面m6_1 9.85175E-07 -1.67872E-09 1.39183E-12 -3.84829E-16 非球面m6_2 1.85686E-07 -1.45423E-09 2.07828E-12 -1.16074E-15
【0067】上記コンストラクションデータより、1次
像面と2次像面のなす角度の絶対値は、 |θi −θo |=2.46 であり、上記条件式(2)を満たしている事が分かる。
また、 Nf=1.640,νf=58.61 Nb=1.847,νn=24.51 であり、上記条件式(3)〜(6)を満たしている事が
分かる。さらに、アナモ比は1.000である。
【0068】図12は、本実施形態の光学系により得ら
れる各評価ポイントでのd,g,c線のスポットダイア
グラムである。図13は、同じく歪曲図であって、同図
の実線はアナモ比を考慮した理想像位置であり、破線は
実際の光線位置である。これらの図によると、点像の分
布のばらつきも少なく、また、概ね理想に近い形状で投
影される事が示されており、実用性は充分である事が分
かる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高画角,高倍率で斜め投影角度が充分であり、しかもレ
ンズ径やレンズ群の全長を短くしてコンパクト化を達成
した斜め投影光学系を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の光学系を示す模式
図。
【図2】本発明の第1の実施形態の投影レンズ群周辺を
描いた光路図。
【図3】本発明の第1の実施形態の投影レンズ群を示す
模式図。
【図4】本発明の第1の実施形態の光学系のスポットダ
イアグラム。
【図5】本発明の第1の実施形態の光学系の歪曲図。
【図6】本発明の第2の実施形態の投影レンズ群周辺を
描いた光路図。
【図7】本発明の第2の実施形態の投影レンズ群を示す
模式図。
【図8】本発明の第2の実施形態の光学系のスポットダ
イアグラム。
【図9】本発明の第2の実施形態の光学系の歪曲図。
【図10】本発明の第3の実施形態の投影レンズ群周辺
を描いた光路図。
【図11】本発明の第3の実施形態の投影レンズ群を示
す模式図。
【図12】本発明の第3の実施形態の光学系のスポット
ダイアグラム。
【図13】本発明の第3の実施形態の光学系の歪曲図。
【符号の説明】
1 1次像面 2 2次像面 3a〜3c 投影レンズ群

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次像を2次像に拡大或いは縮小して投
    影する投影レンズ系を有し、該投影レンズ系は、少なく
    とも2つのレンズ群より構成されていて、該レンズ群
    は、互いに偏心して配置されており、縮小側像面から拡
    大側像面まで中間実像を結像しない斜め投影光学系であ
    って、 絞りより縮小側に、該絞りに隣接して負レンズが配置さ
    れ、該負レンズより縮小側に少なくとも1つ以上の正レ
    ンズが配置され、最も縮小側にあるレンズにおいて、前
    後両面とも縮小側に向かって凹面であり、 前記レンズ群の偏心している平面内で、前記拡大側像面
    から射出する光線の内、該拡大側像面の法線方向に対し
    て、より大きい角度を成す光線が、前記最も縮小側にあ
    るレンズ媒質中の、より長い道のりを通過するように構
    成した斜め投影光学系において、以下の条件式範囲を満
    足する事を特徴とする斜め投影光学系、 |θi −θo |<10゜ 但し、 |θi −θo |:1次像面と2次像面のなす角度の絶対
    値 である。
  2. 【請求項2】 前記投影レンズ系において、最も拡大側
    にあるレンズは、前後両面とも拡大側に向かって凸面で
    あり、その拡大側の面の曲率半径が縮小側の面の曲率半
    径より大きく、前記レンズ群の偏心している平面内で、
    前記拡大側像面から射出する光線の内、該拡大側像面の
    法線方向に対して、より大きい角度を成す光線が、前記
    最も拡大側にあるレンズ媒質中の、より長い道のりを通
    過する事を特徴とする請求項1に記載の斜め投影光学
    系。
  3. 【請求項3】 前記投影レンズ系において、最も拡大側
    にあるレンズの媒質が、以下の条件式範囲を満足する事
    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、 Nf<1.70 νf>50 但し、 Nf:レンズの媒質のd線屈折率 νf:レンズの媒質の分散 である。
  4. 【請求項4】 前記投影レンズ系において、前記絞りよ
    り縮小側で該絞りに隣接する前記負レンズの媒質が、以
    下の条件式範囲を満足する事を特徴とする請求項1乃至
    請求項3のいずれかに記載の斜め投影光学系、 Nb>1.65 νn<35 但し、 Nb:負レンズの媒質のd線屈折率 νb:負レンズの媒質の分散 である。
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