WO2001006295A1 - Image-forming optical system - Google Patents

Description

明 細 書 結像光学系 技術分野

本発明は，斜め方向力ゝらの画像の読み取り，画像の投写を行うための結像光 学系に関するものである。 背景技術

斜め力もの画像取り込み，あるいは画像投写に関する結像光学系を親す る手段 (以下これらを総称して，単に斜入射結像光学系と呼ぶことにする）は， 次の 2つの方式に大別される。即ち，

(1)ディセンタ方式

(2)ティル卜

である。

図 24にディセンタ方式の基本原理を示す。この方式では，互いに 関係 にある物体面 4と像面 2とが »的に であり，結像光学系 30の光軸 3Aは， 両平面に直交している。斜入射結像光学系を実現するためには，像平面 2に ゝれた例えば画像検出領域 201を光軸 3 ゝら下方向に移動させておく。こ の操作により，物体平面 4上の対応する膨領^ 401は図の上方向に変位し， 結果として，特別な光学系を用レ、ることなく斜 AI†結像光学系が難できる。こ の^:の利点は余分な歪曲が発生しなレヽことである。欠点は光軸 3A^ら変位 させるため，結像光学系 30のイメージサークルをあらカゝじめ十分大きく取らな ければならず，収差補正が難しくなる事，及び，結像光学系 30が大型化する 傾向を有する事である。

もう一つの方式であるティルト方式の基本原理を図 25に示す。ディセンタ方 式と大きく異なる点は物体平面 4に対して，結像光学系 30の光軸 3Aが斜交し ていることである。それと同時に像平面 2も光軸 3Aと斜交している。更に，像平 面 2，物体平面 4及び結像光学系 30の主平面 3Hはそれぞれの延長線上の交 線 Aにおいて交わっており，ティルト方式の結像条件であるいわゆる Scheinmpflugの原理を満足している。この:^の長所は，結像光学系 30があま り大きくならず，觸象カも比較的良好なことである。欠点は大きな歪曲力 S新たに 発生することである。この B雜生する歪曲の典型的な例を図 26に示す。これは 図 25の結像に関する倍率の関係を考察すれば容易に纖军できる。

斜入射結像光学系は，上記 2つのレ、ずれかの方式，或レ、はその複合タイプ に分類される。結像光学系としては，大きさ，解像力，歪曲等の光学系に要求 される所定の仕様を満足しなければならない。従 術においても，上記い ずれかの方式を踏襲しながら，それらが抱える問題 ¾： ^決するために様々な 工夫を行い， 目的にあった光学系を樹共しょうと努力してきた。次にその幾つ かの具体例を見てみょう。

図 27は，特開 05— 273460号のプロジェクタの投写レンズに関する断面 図である。屈折光賴子より構成される投写レンズ 30と画像形成素子 2とをそ の光軸 3Aと垂直方向に相対的に移動させることにより，斜入射結像光学系を 難する。その際，画像形成素子 2の近傍にあるコンデンサレンズ 301まで含 めて移動することを避けるため，投写レンズ 30を移動させると同時に，投写レ ンズの光軸を傾ける。これは鉢的にディセンタ方式に分類され，補正の自由 度として，偏心を用いてレ、ると考えら 。なお，この具体例では最大画角 2 ω 力 S約 51° の投写を難している。

図 28は，米国特許第 5871266号の断面図で，本出願人によりプロジェクタ 装置として考案されたものである。光源を含む照明部 1，液晶等の画像素子を 含む画像形成部 2，結像部 3をその 成として，照明部 1と結像部 3の総合 的な纖化を図ることで，斜入射結像光学系を実現しょうとするものである。そ の具体的構成例にぉレ、て,特に結像部 3を少数の反射鏡のみにより構成した 実施例も開示されている。照明部 1からの光束は，ダイクロイツクミラー 2a， 2b で 3原色に 军され， 3枚の ¾ 画 ^^成素子 2g， 2h， 2iを照明する。各画 像形成素子で應された光束は，ダイクロイツクミラー 2a, 2bで再び合成され， 結像部 3に向力う。結像部 3は 3枚の ¾1 ， 3a, 3b, 3dで構成されており，画 像形成素子 2g， 2h， 2iからの光束を順次 Sl "る事により図示していないスク リーン 4上に結像する。この明細 #"Cは，投写装置における斜 Alt結像光学系 の意義が詳細に論じられてレ、る。また，難背面投写装置への応用例として， 最大画角 2 ωが 100度を越えるものも開示されてレ、る。この:^ 的には， ディセンタ^:に分類さ ものである。

この様な画期的な投写装置が実現可能であるにも関わらず，米国特許第 58 71266号の方式は，幾つかの欠点を有している。その 1つが，結像系に反射 鏡を使用する齢，屈折光 子に比較し高レヽ面精度が要求さ 事である。 これは，結像に寄与する光束が，反射鏡で反射される»を思い浮かべれば 容易に理解できる。例えば，画像素子から射出し，スクリーン上の一点に結像 する任意の光束が sit面上で形^- rる一定のスポット領域を考える。この領域 内で例えば λ 4の形 差があつたとすると（ Xは例えば 0.55 μ m)，反射 することにより，約えノ2の波面収差が発生する。これは結像系にとっては無 視できない解像力低下をもたらす。言い換えれば，反射光学系の場合，反射 面自体のうねり誤差に非常に弱レ、と言える。

もう一つの欠点が画像素子からの取り込み角度である。簡単な構成で斜入射 結像光学系を難するため，その請求項にも記载されている様に，角度幅が 8 度以下の発散光束を利用する。この特許の には，照明系 めて全体の ¾¾ィ匕を行うことにより，光束の利用効率を高めてレ、るが，入手できる光源の 大きさ，装置の大きさ，コスト要求等，種々の制約条件を考えた場合，その適用 範囲を狭める結果となってレ、る。

特開平 10— 206791号も，プロジェクタの投写系に関するもので，これまで の例と同様ディセンタ方式に分類されるものである。この発明では，設計の自 由度を上げるため，図 29の結像系 30に，偏心光学素子や自由曲面を採用し ており，最大画角 2 ω = 68度を越える投写系を実現している。そして，図 30の 様な斜め投写を行う結像系として利用する。この ， 2つの 面 2， 4はほ ぼ TOとなっている。しかしながら，この様な偏心光^ ¾子の採用にもかかわ らず，画角そのものはさして増加しておらず，その一 ¾Τ部品製^^糸 £ Ϊ上の 困 n$が増大する。

以上，主としてディセンタ方式に分類される幾つカゝの公知例に関する説明を 行った。次に，主としてティルト^:に基づく^!例を見てみょう。

図 31の米国特許第 5274406号も投写装置，特に背面投写型表示装置への 応用に関するものである。この例は，図 32に示す屈折光 子より構成される 対 の投写レンズ 30と，図 33 (b)に示される像面の近傍に設けられたフレ ネル状の微細な階 造を有する自由曲面ミラー 301とから構成されている。 この例では，背面投 置の奥行きを薄くするため，投写レンズ 30の光軸をス クリーン 4及び画像形成素子 2に関し，斜めに傾けるティルト： を採用してレ、 る。また，光軸を傾けることにより発生する歪曲に関しては，図 33 (a)に示す自 由曲面ミラーを使用して補正すると同時に，この様なミラーの使用により新たに 発生する結像条件の不整合の問題に関しては，ミラーをフレネル化することで 対応する。

この様な工夫により，対角 36inchの背面投 表示装置を厚さ 28cmで魏 してレヽる。背面投写装置では，表示部の対角長を "inch"で表し，それを "cm" で読み替えた数値力 つの目標数値であるが，この例では， 目標以上の薄型 化を難している。以上の;^去により， »に装置の薄型ィ匕が可能となってい るが，投写レンズ 30からフレネルミラー 301までの任意の光束に沿う «を D 1，フレネルミラーからスクリーンまでの同じ舰に沿う赚を D2とする時， D1 〉D2となるように構成されており，フレネルミラーが必然的に大型化する。結 果として， 自由曲面，且つフレネルミラーの製造は非常に難しい 1¾となって しまう。また，解像力低下を防ぐために導入したフレネル構造は，有限の段差 構造を持っため，その段差自体が解像力を 匕させる要因となってしまう。 図 34の特開平 6— 265814，及ぴ特開平 7— 151994は同じくティルト方式 に属する他の例である。これらの例では，ティルト^：を多段で用レ、ることによ り歪曲を補正しょうとするものである。例えば，図 35に 2段で構成する の模 式図を示す。 2に置かれた画像素子からの光束は第 1の結像系 3により， 4に中 間像を形成する。その中間像を，第 2の結像系 3'でスクリーン 4'上に再結像さ せる。この様な構成に関し，各光学系の設置角度，倍率，焦点距離等に一定 の条件を課することで，原 ¾0勺に歪曲をなくすことが可能となると同時に，解像 力も確保できる。この方式の場合，共通の中間像 4に対して各結像系 3及び 3' の光軸力 s所定の角度を^ て交わるため，実際の がけら; よく 3から 3，へ と伝 れる必要がある。通常，中間像が形成される位置に，図 36の様な偏心 フレネルレンズ等の瞳結合素子を置くことで，それを実現しているが，例えば 画像素子が液晶パネルなどのように最小画素構造を有する^^，フレネルの 周期構造と干渉しモアレを生じる。この公知例では，その様な瞳結合素子を中 間働もずらして置くことでこの問題を回避しょうとしてレ、る。

この:^:の欠点としては，各光学系 3， 3'の光軸と中間像 4或いは画像素子 2 の傾きが大きく， ,的要求を満足するのが困難である場合が多い。その詳細 はここでは触れないが，図 36の瞳結合素子も最後まで問題となる TOの 1つ である。

特開平 07— 13157は，図 37に示すように，光源 laからの平行光束を画像 素子 2に導き，その反射光を第 1の放物鏡 3aにより投写レンズ 3bの瞳に集光 する。更に投写レンズ 3bを通過した光束は第 2の放物鏡 3cで反射され，スクリ ーン 4上に拡大像を形成する。この方式は，基本的にティルト方式であるが， 照明光束との力プリングに放物鏡 3aを，スクリーンに一定角度の光束として入 射させるために第 2の放物鏡 3cを勘口することで，翻の背面投 置を得よ うとするものである。明細書に具 勺構成例が記載されておらずその 性は 不明であるが， ゝに原理的な絵を描くことは可能かも知れなレヽが，この様な 構成では実際の光学的 «を満足できなレ、と居おれる。

図 38に示される特開 179064号もティルト方式に分類され，米国特 許第 5871266 特開 — 13157と同様，屈折光学素子より構成される 結像系 30と凹面 ¾fミラー 31とを組み合わせた構成を持つ。画像素子 2から の光束は，図 39の屈折光^^子 3a〜3gで構成される光学系 30を通過し，更 に凹面 Sit鏡 31で反射され，スクリーン 4に対して同じ傾きを持つ光束として 入射する。この方式は，ティルト方式の歪曲を補正するために，ァフォー力ノレ 系の特性を利用する。

図 40の様に 2つの光学系 30， 31でァフォーカル系を構成し， 2つの光学素 子の間隔が各焦点 »の和になるように設定した 良く知られてレ、るよう に，物体の位置に なく常に倍率が一定となる。この様な光学系を，屈折光 子からなる正の焦点距離の光学系 30と，同じく正の焦点距離の凹面鏡 31 により構成し，スクリーン 4に対して一定の角度で A するようにすることで，歪 曲を補正することが出来る。

この従 の ，物体面に相当するスクリーン 4の に対して，例えば 7 0度とレヽぅ急角度で入射する実施例も記載されてレ、る。更に，歪曲を小さくし， 解像力を向上するため，偏心光学素子や自由曲面を採用し自由度を確保して いる。この;^の欠点は， 2つの光学系でァフォーカル系を構成し，更に拡大 系とするため，どうしても 2つの光学系 30と 31の間隔が長くなつてしまう事であ る。即ち，投写レンズ 30から凹面鏡 31までの光束に沿う »を D1,凹面鏡 31 力 スクリーン 4までの同じ光束に沿う «を02とする時，大部分の光束に関 し D1〉D2となり，必然的に回面鏡 31が大きくなる。このため，量産性に問題 を生じる。

以上の公知例は主として投写装置に関連した技術であるが，斜入射結像光 学系の他の用途として，ヘッドマウントディスプレイ (HMD)装置の例を見てみ る。

この用途に於ける設計上重要な項目は，

•広い視野角 (大きな拡大像）

•装置が/ である

•軽いこと

等が上げら L¾。視 に関して言えば，瞳の大きさがほぼ決まっているため， 必要な視里 ½が決まれば，画像素子からの取り込み角度との関係で必要な画 像素子の大きさがほぼ決まってしまう。図 41はその標準的な;^:を示してレ、る。 画像素子 2からの光束は，リレー光学系 30により一旦中間像 4を作り，それを 凹面鏡 31で拡大し， 303に置かれた眼で観察する。凹面鏡 31は，瞳に主光 線嫌める ¾§Uも果たす。この例の場合，赫的に共軸系であるため，設計し やすい光学系である。但し，眼と凹面鏡 31との間に間隔が必要なのと，リレー 部 30を腿する空間も合わせると，力なり大きくなつてしまう。

図 42は，特開平 5— 303055記載の HMD光学系である。画像素子 2からの 光束は，結像光学系を構 するリレー系 30,凹面鏡 31を通して拡大像を作り， 301に置かれた眼で観察するものである。これも基本的に上記の構成と同じで ある力 ビームスプリッタを省き装置の薄型化を図るために偏心系を採用して いる。これは，ティルト系に分類される斜 Alt結像光学系である。

特開平 7— 191274は，特開平 5— 303055を発展させ，図 43や図 44に示 すように， 1枚の凹面鏡を複数の凸面鏡と凹面鏡で構 ることにより，収差の 補正をより確実にしょうとするものである。凸面鏡を加えることにより，像高収差 補正の自由度が大きくなり設計の幅が広がる。この場合も，眼に最も近い反射 鏡は凹面鏡となっている。また， 例の中には，リレー系 30も 鏡で構成 し，全て反射光学系で構成した例も開示されている。これは，投写装置の項で 述べた，米国特許第 5871266号の投写光学系と同様，反射鏡だけで構成で きる 示した点で類似してレ、る。

図 45に示す特開平 10— 239631は，特開平 7— 191274の反射面の組み 合わせを空間的に折り畳む事によりコンパクトにまとめた例である。小さレヽなが らも， 2つの屈折面 301, 304及び 2つの Si面 302, 303を利用し効果的に 収差補正を行っている。更に自由度を確保するため，各光学面に自由曲面が 使用される。 HMDの様に，両眼用の 2つの画像素子力 S利用でき力、つ，比較的 大きな Fno力許容される応用にぉレ、ては画期的な; ¾ ある。 以上，斜入射結像光学系の 2つの応用分野に関する従来例を見てきたが， その他にも様々な用途に於レ、て斜入射結像光学系が活用されるようになって きており，製品への応用も広がりの傾向を見せてレヽる。例えば HMD分野では， 上記の特開平 10— 239631で提案されたような現在の要求を満足する新しい 斜入射結像光学系も提案されてレ、る力 今後要求される広視 '高画質ィヒ には不十分である。特開平 7— 191274に開示される様に，反射面を増加する ことで， 自由度の不足を補うことも考えられるが，反射面を増やすことは，高い 面精度を必要とし，コストに跳ね返ってくる。この分野での更なる技術開発が要 求されている。

一方，投写装置ゃ賺系への応用の^^には，眼で観察する と り， —段と厳しレ、性能が要求さ†I¾。特に，液晶等の画像素子や CCD等の撮像素 子の小型化が進み，同時に 1画素の大きさも// mの 1桁台となっている。その 結果，光学系には高レ、解像力と同時に，明るさも要求される。反面，素子の小 型化は，光学系の小型化にとって有利な条件でもある。この応用分野におい て米国精午第 5871266号にもあるように，半画角 70° を越える画角での投写 が出来れば，従来に比べて 1/3以下の奥行きのディスプレイも可能となる。ま た，図 46の特開 6— 133311に示されるテレビ H ンステムへの応用や，投 写装置だけでなく，スキャナ等の薄型でなおかつ画像を一度に取り込める画 像読みとり装置，立体画像読みとり装置，カメラ等，様々な入出力装置への応 用展開が可能である。

従って，技循勺な纏として要求される事は，斜入射結像光学系を難す る手段を出来る限り増やすことである。残念ながら，従 ¾ί列で見てきたように， それらの光学系は，明るさ，解像力，大きさ，生産性，コスト等何らかの問題を 抱えており，広範囲な用途に適した斜 結像光学系が少なレ、のが現状であ る。本発明は，斜入射結像光学系の新たな実現手段を ¾ ^し，それが様々な 用途に応用されることを目的とするものである。また，従来技術では実際上困 難であった半画角が 70° を越えながら，歪曲の制御可能な，明るい斜入射結 像光学系の 手 樹共するものである。 発明の開示

本発明によれば，結像光学系は，共役関係にある一方の共役面 Α上におい て，結像に寄与する所定の範囲にある点における棘が，角度幅 10° 以上の 開き角を有することが最初の条件である。次の条件として，光学系の基本構成 力 複数の光 子より構成さ; h/少なくともその基職近傍にぉレ、て光束の収 束作用を有する第 1光学系と，少なくともその基準軸近傍に於レ、て光束の発散 作用を有する第 2光学系とから構成される。 *¾SA ^ら発した光束は，上記 2 つの光学系を順 由し，もう一方の 面 B上に収束する。

これらの光学系を通過する各光束に関し，一定の条件を満足するように光学 系を構成する。即ち，第 1光学系力ゝら第 2光学系迄の第 1光学系の基準軸に沿 ぅ赚を Sl，第 2光学系カも SB迄の第 2光学系の基職に沿う賺 S2と する。次に，第 1光学系を射出後の任意の光束に関し，光束の主光線を含む あらゆる光 ¾ί面内の中で，第 1光学系の に沿う が最長となる収束 点迄の應を L1,この光束断面とは異なる光束断面内において，第 1光学系 の基準軸に沿う «が最短となる収束点迄の g»を L2とする。以上の様にし て各光束に関し順次算出された «|L1の中で，第 1光学系の基 の最も近 傍から射出する光束に関する L1の値を Lll，同じく L2の中で第 1光学系の基 職の最も近傍から射出する光束に関する L2の値を L21,更に L1の中で第 1 光学系の基 «から最も »Lて射出する光束に関する値を Lln，同じく L2の 中で第 1光学系の基準軸から最も離れて射出する光束に関する値を L2nとす る。これらの謹に関し下記の各条件が成り立つ。

S1≤L11≤S1 + S2

S1≤L21≤S1 + S2

Lll/ Lln<0. 25

I L2lZL2n I < 1. 5

更に， ：面 A上の所定の範囲から発し， *¾®B上に集光する任意の光束 に関し，第 1光学系力ゝら第 2光学系迄のこの光束に沿う »を D1,第 2光学系 力、ら 面 B迄の同じ光束に沿う «¾rD2とする時，

DKD2

を満足する。

結像光学系は，更に，第 1光学系から第 2光学系迄の第 1光学系の基準軸に 沿う «S1，第 2光学系力ち 面 B迄の第 2光学系の基準軸に沿う S«S2， 各光束断面に於ける最長収束点迄の «|L1の中で第 1光学系の基準軸の最 も近傍から射出する光束に関する距^ Lll，最短収束点迄の距 HL2の中で 第 1光学系の基 ゝら最も離れて射出する光束に関する «L2n，及び各 光束に関する S 1と L 1との比 S 1 ZL 1の最大値と最 /J との差 Δ SLについて， 下記の各条件

SlZLll〉0. 6

(Sl + S2)ZL2nく 1

A SL>0. 6

の少なくとも一つの条件を満たすのが良レ、。

結像光学系は， *¾面八の拡大像を 面 B上に形成する結像作用を有す るか，娥 ®Bの縮小像を 面 Α に形^ るレ、ずれかの結像作用を有す る。

結像光学系は，第 1光学系及び第 2光学系とが，それぞれ少なくとも 1面の非 球面，あるレヽは自由曲面を有する光精子を含むことが望ましレヽ。

結像光学系は，第 1光学系を主として屈折光 子より構 ると共に，第 2 光学系を主として 光^^子より構 ることが出来る。

結像光学系は，第 1光学系，及び第 2光学系とを，主として反射光学素子より 構 ることが出来る。

結像光学系は，第 1光学系，及び第 2光学系の少なくとも一方の光学系が， その基 に関して偏心した光^ ¾子を有しても良レ、。

結像光学系は，第 1光学系，及び第 2光学系の少なくとも一方の光学系を回 転嫩、光学素子より構 ることが出来る。

結像光学系は，第 1光学系，及び第 2光学系をそれぞれ共通の回転対称軸 を有する回転 光学素子より構成すると共に，各光学系の基準軸と共通の 回^ とを全て一致させることも出来る。

結像光学系は，共役面 Βの法線に関して，全ての光束が 45° 以上の角度と なるようにすることちでさる。

以上の内容に於いて，まず光束が 10° 以上の角度幅を持つことは，斜入射 結像光学系が一定の明るさを保っための重要な条件である。これにより，明る レヽ結像光学系が構成でき，本斜入射結像光学系の適用範囲を広げる事が可 能となる。

次に，第 1光学系と第 2光学系間の任意の光束に沿う «|D1，第 2光学系と 面 B間の同じ光束に沿う «|D2に関し， D2>D1を満たすことで，第 2 光学系に使用される各光^^子の大きさが過度に大きくなることを防ぎ，光学 系全体の大きさ，素子の髓性，コスト等，実際面での問題 ¾r ^決できる。 第 1光学系がその基準軸近傍にぉレ、て収束作用を，第 2光学系がその基準 軸近傍にぉレヽて発散作用を有する事は，その他レ、くつかの条件を 光学 系全体が大型化することを回避し，比較的簡単な構成ながら大きな画角を有 する斜 Alt結像光学系を親する条件である。また，投写装醇において長 レ、バックフォーカスが必要な にも ¾ ^である。

第 1光学系を射出する任意の光束の主光線を含むあらゆる光束断面内で， 第 1光学系の基準軸に沿う賺が最長の収束点までの «L1及び，最短の 収束点までの «L2の中で，第 1光学系の基糊に最も近レ 立動ゝら射出す る光束に関する収束点までの «をそれぞれ LI 1， L21とする時，

S1≤L11≤S1 + S2

S1≤L21≤S1 + S2

の条件を満足することで，第 2光学系の基準輸則の発散作用とのバランスを保 ち，以下の基準軸カゝら離れた光束に関する条件と併せ，大きな角度を有する 斜入射結像光学系が可能となる。上記 2つの条件は，第 1光学系の基準軸に 最も近い光束に関し，そのすベての光束断面における収束点が，第 2光学系 と *¾®Bとの間にあることを意味してレ、る。

光束断面中，第 1光学系の基準軸に沿う «Iが最長の収束点までの «L1 の中で，第 1光学系の基 «より最も »1た位 g ^ら射出する光束に関する距 離を Linとする時，その L11との比が，次の隱を満足する。

LllZLlnく 0. 25

この条件は，第 1光学系の基準軸に近レ、光束と比較し，基準軸から離れた光束 の収束点迄の «L1を第 1光学系カゝらより遠くに形成することで，第 2光学系 の基準軸より た位置での光学系の収差補正^ f牛との整合 I"生を保っための ものである。なお， LI, L2等の距離は，第 1光学系の基準軸に沿うものである 、光束断面に於ける光束が収束から発散に転じ，第 1光学系の入射側に虚

∞より更に遠レ、収朿 (赚)とし て扱う。これにより，条件式が矛盾なく構成できる。

本発明の結像光学系が »的に満たすべきもう一つの餅が， L2の中で第 1光学系の基準軸に最も近レ、位置から射出する光束に関する L21と，最も遠く から射出する光束に関する L2nとが満たすべき条件である。即ち，

I L2l/L2n | < 1. 5

を満足する。

他の条件の説明に進む前に，以上の条件に関する^:的な考え方の背景を 説明する。

実用的な斜入射結像光学系を顯するためには，光学系力 で，しかも 出来るだけ簡戦構^^ mできることが大切である。本発明の &«冓成のよ うに，基準軸近傍に於いて，それぞれ収束，及び発散作用を有する第 1，第 2 光学系を組み合わせる場合，如何にして発散作用を有する第 2光学系を小型 化し，かつ構成を簡単に出来るかがポイントとなる。 2つの光学系の猶 ijを完 全に分離できる訳ではないが，第 2光学系の主な は，各光束を *¾面8 上の目的の位置に配分することである。第²光学系を出来るだけ簡^よ構成に する ，第 2光学系の自由度の多くがこの目的のために使用される。従って， 第 1光学系の主な役割は，第 2光学系で整合の取れない光束の結像条件，及 び角度条件の整合 を図り，光学系全体のバランスを保つことである。上記の 様に，基本的な構成条件と併せ，光束の収束位置に関する⁴つの条件を満た すことにより，このような相反する条件を同時に満足し， 目的とする斜入射結像 光学系を する事が可能となる。

他の条件の説明に戻る。次の 3つの条件は，特に大きな斜 角を有する結 像光学系を構 ^ rる上で «ι〗な条件である。

S1/L11 >0. 6

(Sl + S2)ZL2nく 1

A SL>0. 6

特に，非常に近レ 立 βゝらの投写を可能とする投写装置や，極端に薄型の背 面投写装置等を する上で重要となる^ ί牛である。これらの装置を »する 上記 3条件の少なくとも 1つの^ f牛を満たすことが望ましレヽ。

本発明の結像光学系は， *¾®Αを物体面として *¾®Βに拡大像を形成 する拡大光学系として利用できる。また，光学系の構成そのものは同一である 力 物体と像

小光学系として用レ、ることもできる。

光学系の中に，少なくとも 1面の非球面あるいは自由曲面を有する光学素子 を使用することは，設計の自由度を広げると同時に，できるだけ簡単な構成で 要求される ty を満足し，各光学系の 份担を難する上で必須の条件で もある。これらの光学素子を，第 1，第 2の両方の光学系に採用することがより 効果的である。

第 1光学系を主として複数の屈折光 子より構成し，第 2光学系を主として 請光 子より構成することは，反射系の製造上の問題を回避し，親性の ある斜入射結像光学系を «する上で重要である。更に，第 2光学系を単独 の反射光学素子により構成する事で，光学系の簡 匕ができ，コスト的にも有 利である。

第 1光学系，第 2光学系の両方を主として Si光学系により構成することは， 髓性の難しさはあるものの，本発明の基本条件 用することで，より明るく， 且つ非常に薄型の斜入射光学系を することが可能となり，反射光学素子 の製造謹と 今後の ίΤ術として期待できる。

光学系の構成要素である共役面 Α，第 1光学系，第 2光学系，共役面 Βの少 なくとも 1つの構成要素及ぴ，それらを構成する各光 子に，偏心の自由度 を持たせることで，光学系全体の設計自由度を増すことができる。

逆に，第 1光学系，あるレ、は第 2光学系の少なくとも一方を，回 ^光学素 子から構成する事ができれば，従来の製 ¾ ^糸腿方法が適用でき，製造 コスト，糸 性を大幅に向上することが出来る。更に，全て共通の回転 ¾ ^軸 を有する回転対称光学素子より構成し，その軸と各光学系の基準軸を一致さ せることにより，より大きな効果が期待できる。

*¾®Βの ί ^泉に関し，すべての光束を一定の角度以上で入射させることに より，ある特定の応用分野における問題点を解決することが可能となる。例え ば，背面投写装置におけるスクリーンの問題ゃ投写装置の収糸 (^ペースの問 題等が解決できる。 図面の簡単な説明

図 1は斜入射結像光学系の第 1の実施形態を表す投写装置の断面図である。 図 2は第 1の実施形態における第 1光学系射出後の収束状況を表す図であ る。

図 3は第 1の 態における第 1光学系断面図である。

図 4は斜 AI†結像光学系の第 2の 形態を表す投写装置の断面図である。 図 5は第 2の実施形態における第 1光学系射出後の収束状況を表す図であ る。

図 6は斜 Alt結像光学系の第 3の »態を表す投写装置の断面図である。 図 7は第 3の実施形態における第 1光学系射出後の収束状況を表す図であ る。

図 8は第 3の実施形態における第 1光学系断面図である。

図 9は斜入射結像光学系の第 4の実»態を表す投写装置の断面図である。 図 10は斜入射結像光学系の第 4の実施形態を表す投写装置の正面図であ る。

図 11は第 4の実施形態における第 1光学系射出後の収束状況を表す図であ る。

図 12は第 4の 形態における第 1光学系断面図である。

図 13は斜入射結像光学系の第 5の実施形態を表す背面投写装置の断面図で ある。

図 14は斜入射結像光学系の第 5の実施形態を表す背面投写装置の正面図で ある。

図 15は第 5の実施形態における第 1光学系射出後の収束状況を表す図であ る。

図 16は第 5の ¾ ^形態における第 1及び第 2光学系断面図である。

図 17は斜入射結像光学系の第 6の実施形態を表す背面投写装置の断面図で める。

図 18は斜入射結像光学系の第 6の実施形態を表す投背面 置の正面図で める。

図 19は第 6の鍾形態における第 1光学系断面図である。

図 20は第 7の実施形態を表す投写装置の断面図である。

図 21は第 7の 形態における第 1光学系断面図である。

図 22は第 8の実施形態を表す背面投写装置の断面図である。

図 23は第 9の実施形態を表す背面投写装置の断面図である。

図 24はディセンタ方式の斜入射光学系の原理図である。

図 25はティルト方式の斜入射光学系の原理図である。

図 26はティルト: ^の歪曲の!^図である。

図 27は特開^ 05— 273460号の投写レンズの断面図である。

図 28は米国特許第 5871266号の投写装置の断面図である。

図 29は特開平 10— 206791号の投写レンズの断面図である。

図 30は特開平 10— 206791号の投写の様子を示す断面図である。

図 31は米国特許第 5274406号の背面投写装置の断面図である。

図 32は米国特許第 5274406号に使用する投写レンズの断面図である。 図 33は米国特許第 5274406号に ί趟するフレネルミラーの鳥瞰図である。 図 34は特開 ¥6— 265814の投写光学系の断面図である。

図 35は多段ティルト方式を説明するための模式図である。 図 36は多 ィルト^ 使用される目離合素子の断面図である。

図 37は特開平 07— 13157の背面投写装置の断面図である。

図 38は特開 09— 179064号の投写装置の断面図である。

図 39は特開 09— 179064号の投写レンズの断面図である。

図 40はァフォーカルティル卜:^の]^ ¾を説明するための模式図である。 図 41はヘッドマウントディスプレイ装置の: β的な構成断面図である。

図 42は特開平 5— 303055の HMD装置の断面図である。

図 43は特開平 7— 191274の HMD装置の断面図である。

図 44は特開平 7— 191274の HMD装置の断面図である。

図 45は特開平 10— 239631の HMD装置の断面図である。

図 46は特開平 6— 133311のテレビ ¾| 置の ¾^図である。 発明を実施するための最良の形態

それでは，次に具体的な構成例を基にして，図面を参照しながら本発明の実 施の形態にっレ、て説明を行う。

本発明の応用例は多岐に渡り，それら全ての例を説明するのは冗長である。 ここでは，具体応用事例として，共役面 Aに置かれた画像形成素子 2の拡大像 を 面 B上に置かれたスクリーン 4上に形成する，投写装置を例にとって説 明する。また，投写装置には，本来照明部が必要であるが，本発明にとって本 質的ではなレ、ため，本発明の結像光学系の周辺に限って説明を行う。従って， 説明に棚する図面に関しても，説明に必要な部分以外は省略する。

以下に取り上げる第 1の実施形態から第 7の実施形態までは，第 1光学系及 び第 2光学系が，全て共通の回 称軸を有する光学素子より構成される事 例である。これらの例では，両光学系の基雜は，共通の雌上にあり，いわ ゆる光軸と一致している。同様に，画像形成素子 2及びスクリーン 4は，この光 軸と直交し，互いに ffiである。第 8及び第 9の実施形態では，偏心系や非回 転対称系である自由曲面を使用した例を取り上げる。この 2つの実施の形態を 通して，設計の自由度 ¾τϋやすことの効果を廳、する。

各¾»態にっレヽて順次説明を行う。

図 1は本発明の第 1の魏形態である投写装置の断面図である。 *¾面八には画像形成素子 2が置かれてレ、る。この例における画像形成素 子 2は，対角長 0.7inchの 4 : 3のアスペクト比を有する透過型の液晶素子であ る。図 1の画像形成素子 2の左側には，画像形成素子 2に光束を導く照明部 1 力 S設けられてレ、るが，前述の理由で図力 省略している。画像形成素子 2から 射出する光束は，屈折光学素子より構成される第 1光学系 30を通過し，更に 1 枚の 鏡により構成される第 2光学系 31で Siされて， 面 Bに相当する スクリーン 4上に， lOOinchの大きさの拡大像を形成する。

第 1光学系 30，及び第 2光学系 31は，それぞれ基準軸 3A及び 3Bを有して おり，無限遠方の物^ゝら入射する平行光束に関し，第 1光学系 30は基準軸 3 Aの近傍において収束作用を，第 2光学系 31は基準軸 3Bの近傍で発散作用 を有する。画像形成素子 2は，第 1光学系 30の基準軸 3Aより図中下側に » れている。スクリーン 4の下部に集光する光束 321は，第 1光学系 30の基準軸 3Aに最も近レヽ点カも射出する光束である。同じくスクリーン 4の上部に収束す る光束 328はこの断面図の中で，基 «3Αより最も遠レ、点から射出する光束 である。第 2光学系 31からスクリーン 4までの基 2p¾3Bに沿ぅ謹 S2は 2mで ある。また，光学系 30， 31から構成される結像光学系は，スクリーン 4の下側に 動ゝれており，観 則の下から上向き〖 クリーンめがけて投写する前面投写 装置である。

図 2は，第 1光学系 30を通過後の光束に関し，第 2光学系 31が作用しなレ、場 合の光束の収束具合を示す図で，図 1の断面図と同じ断面内での光束 311〜 318を併記している。図 1と異なるのは，第 2光学系 31を構成する Sit面が反 射面として機 ず，そのまま編するものして図示してレ、る点である。スクリ ーン 4は，第 2光学系 31の基 «ώ3Βから，図 1と同じ賺 2mに ®、れている。 図 2の基準軸 3Βより離れた光束ほど，第 1光学系の基準軸 ゝら離れた点よ り射出した光束に対応して 、る。更に，図中に各光束の収束点 (各光束断面で 光束径が最も小さくなる点)を示している。（△)印は，図 2の紙面内での収束点 を， （暴）印は紙面に直交する光束断面内での収束点を示している。曲線 31S 及び 31Tは，それぞれの点をつないだ曲線である。各光束に関する収束点 (·)は，その光束のあらゆる棘断面中，第 1光学系 30の ¾Wft3Aに沿う最 も赚の短レ、収束点迄の赚でもある。同様に，収束点（△)は，最も瞧の 長レ、収束点に対応する。

この図から，第 1光学系 30を通過した紙面内の光束の収束点 (△)は，第 1光 学系力もの射出位置が基' «*3A^ら遠ざ力るに従って，第 1光学系 30からよ り遠くに収束点を有するとともに，その収束点での収束角が徐々に小さくなつ てゆくことがわ力る。一方，それに直交する断面内の収束点 (秦）には，大きな «の変ィ匕が見られない。ここでの収束角とは，着目する 断面における収 束点での最大開き角として定義する。第 1光学系 30を射出後に，収束点を持 たない発散光束の齢には，発散の最大開き角として定義し，符号 とする。 従って，舰の収束角が徐々に小さくなつて更に発散に樹 ΐする も，収束 角は統一して小さくなると表現する。

なお実際の光学系では，紙面奥行き方向にもスクリーン 4が空間的に広がつ ており，そこに向力ゝぅ光 している。図 2に全ての光束を図示すると非常 に煩雑になるため，これらの光束についてはあえて図示していなレ、。これらに 関しては，本発明の成立条件をまとめた一覧表 3に，他の実施の形態と併せ， 数値データとしてまとめて記 る。この例の^，紙面内に主光線を有する 任意の光束に関し，全ての収¾ ^が，第 2光学系 31と 面 Βに相当するスク リーン 4の間に形成されている。但し，表 3に示すように，紙面外の光束で，例 えばスクリーン 4の対角に向力、う光束のように，基準軸から更に »Lた光束で はスクリーン 4を越えた位置に収束点を有する。

図 3は第 1光学系 30の断面図である。 6群 8枚の屈折光^^子から構成され， 全ての面が基準軸 3Aの回りの回転 ^形状を有している。従って，基 «3 Aは，いわゆる第 1光学系の光軸と一致している。偏心系 む一般の に は，この様な対応は成り立たない。その ，基準軸の選び方に，任意性が生 じるが，最も^ ¾的或いは便利と思われる軸を基 «に設定すれば良い。画 像形成素子 2から発する光束は，画像形成装置 2の側から， rl, r2, · · · , rl4 で示される屈折面を順 して，第 2光学系 31に ゝれる。第 1光学系射出 後の光束に関する第 1光学系 30の基準軸に沿う距離は，この例の場合， rl4 の面の頂点から，基準軸 3Aに沿った «Iとなる。本例の第 1光学系 30は，回 転対称系のため，通常の意味での焦点距離が定義でき， f= 37. lmmである。 表 1は，図 2の第 1光学系通過後の光束 311〜318に関する，主光線の射出 角を示すものである。表中，像高とは，第 1光学系の基準軸 3Aから画像形成 素子 2の光束の射出点までの距離である。射出角度の欄が実際の各主光線が 基雜 3Aとなす角，計算角度の欄が，像高を hとして， h=fXtan 0が成り立つ として Θを算出した時の計算射出角度である。この表から，基雜 3^ゝら»1 るに従って，計算角度より実際の射出角度が大きくなつている。基準軸 3Aに近 レ、部分では殆ど差が見られなレ、。

【表 1】

次に，図 1の第 2光学系を構 る反射鏡 31は，基準軸 3Βを回転軸とする 回 形状を有する非球面である。従って，この：^も光軸と基準軸 Βがー る。この反射鏡は基職近傍において曲率判励 400mmの凸面で，入 射光束を発散させる働きを持つ。基 近傍に於ける焦点 «f =― 200mm である。

更に，本実施の形態において，光学系 30及び 31は，それぞれの基準軸が 同一,に一 BrTるように置かれており，結果として共通の光軸としての基準 軸が定義される。光軸近傍に於ける光学系 30と 31を併せた全系の焦点 = 14.7mmとなってレヽる。表 2は第 2光学系 31で反射後の各主 の光軸と のなす角度と の焦点 «¾ゝら求めた計算角度を示してレヽる。多少の差は あるもの，実際の射出角度と計算射出角度が良く一致している。本実施例の場 合， TVディストーションは 0.5%以下である。

【表 2】

共通の光軸に沿う第 1光学系 30と第 2光学系 31の«31 =280111111，第 2 光学系 31とスクリーン 4の賺 S2=2000mmである。従って，第 1光学系 30 と第 2光学系 31間の任意の光束に沿う «D1と，同じ光束の第 2光学系 31と スクリーン 4までの光束に沿う距離 D2に関し，明らカゝに D2>D1の関係が成立 している。また，第 1光学系 30は，画像形成素子 2の任意の一点から開き角 23 度 (Fno2.5)の光束を取り込んでおり，投写系にとって十分な明るさを確保し ている。画像形成素子 2とスクリーン 4は TOに動れ，共通の光軸 3A， 3Bは それらの法線ともなってレ、る。

以上，第 1の実施形態に関し，その具体 «成に関する説明を行った。最後 に，本発明の結像光学系の成立条件を見てみる。

【表 3】

表 3は，後述の各魏形態も含む，光束の収束位置に関する一覧表である。 第 1光学系と第 2光学系との第 1光学系の基準軸に沿う «S1,第 2光学系と *¾ffiBとの第 2光学系の »軸に沿う {«S2，第 1光学系の基«に沿う距 離が最長となる光束断面における収束点迄の «L1，この光束断面とは異な る光束断面内にぉレヽて，第 1光学系の基準軸に沿う距離が最短となる収束点 迄の «L2を示している。 LI, L2の値は，第 1光学系の基«の最も近傍か ら射出する Lll， L12(表 3の像高の欄力 の行)及び，第 1光学系の基職か ら最も離れて射出する光束に関する Lln， L2n (像高の欄力 ¾ιの行)のみを記 載している。この様な条件式計算に必要なデータに加えて，収束点 Ll， L2の 光束断面角度として， 面 ら射出した直後の光束断面角度を基準に示 している。反射屈折を繰り返すことで，波面形状が変化するため，この光束断 面角度はあくまでも 1つの目安である。

【表 4】

表 4は，各実施形態の条件式を ¾βするため，表 3をもとにして算出した一覧 表である。例えば，

S1≤L11≤S1 + S2

の条件式については，上記表 4の S1ZL11が 1より小さいこと，及び (S1 + S 2) ZL11がはり大きい事で薦、できる。他の条件 ϊ¾同様である。以上で第 1の実施形態に関する基本的な説明を終えるが，第 1光学系と第 2光学系の基 «成を定め，光束の収束位置 御することで，比較的簡単な構成ながら 目的の斜 AI†結像光学系を することが出来る。考え方の ¾ ^は，第 1光学 系の を，第 2光学系に関する光束の整合系と位置づけたことである。

図 4は，本発明の第 2の H»態を示す投写光学系である。 面 Aに相当 する画像形成素子 2として，翻型の 1.3inchの素子を用い， *¾®Βに相当 するスクリーン 4上に 50inchの拡大像を形成するものである。以下に第 1の実 施形態と異なる主な点について説明する。まず，基準軸 3Aを有する第 1光学 系 30は， 2¾の屈折光^^子から構成されており，画像形成素子 2側に正，第 2光学系 31側に負のパワーを有する光 子を配してレ、る。基顆 3Bを有す る第 2光学系は，職の屈折光 子 31により構成されている。第 2の光学素 子 31が屈折光学素子より構成されてレヽる点を除けば，基本的には第 1の実施 形態と類似して 、る。

図 5に，第 1の実施形態の図 2に相当する，光束の収束の様子を示す。各記 号の意味は，図 2の場合と同様である。また，実際の光束には，スクリーン 4の 対角に向カゝぅ光束等，紙面奥行き方向の光束が存在する事も図 2と同様であ る。

図の光束中，基, 3Aから最も離れた光束 319の収束点（△)が，スクリー ン 4を越えた位置にある他は，図 2の:^と同様の傾向を示してレヽる。即ち，紙 面内の収束点 (△)は，曲線 31T上にあり，基^ Ϊ3Αから »Lるに従って徐々 に第 1光学系 30の基準軸 3Aに沿ってより遠くの距離に収束する。また，収束 角も徐々に小さくなる。これに対し，紙面に垂直な断面の収束点 (秦）は，曲線 31S上にあり，第 1光学系 30により近レ 立置にある。更に，図 5及び表 3の数値 カゝらも分かる様に，収束点 (鲁）は基、職 3A ^ら離れるに従って，逆に第 1光 学系に近レヽ »に収束点を有する。図 4の第 2光学系 31からスクリーン 4迄の 基雜 3Bに沿う瞧 S2= 700腿であり，第 1光学系と第 2光学系との基準軸 3Aに沿う赚 Sl = 300mmである。また，第 1光学系 30が，画像形成素子 2 力も取り込む光束の開き角は 10度 (約 Fno5.6)である。第 1光学系の焦点距 離ま fl =61.3画で，第 1，第 2光学系を併せた合成焦点赚は f= 15.7匪 である。表 5に，第 1光学系 30から射出する光束の射出角度と，上記焦点距離 カゝら求めた計算角度を示す。

【表 5】

この例でも，計算角度より，実際の角度が大きくなつている。表 6に，第 2光学系 31を射出後の光束の射出角度と，全系の焦点距»ゝら計算した射出角度を示 す。

【表 6】

第 1の «の形態とは ¾より，実際の角度と，計算角度が大きく異なっている。 これは，光学系の周辺に於いて，近軸的な焦点距離が意味を持たない事を示 P変している。この事実にも関わらず，スクリーン 4上での画像としての歪曲は， 0. 16%以下に抑えられている。更に，ここで注目すべき事は，第 1光学系の基準 軸 3Aに関する表 5の射出角度と，それに対応する第 2光学系の基準軸 3Bに 関する表 8の射出角度が大きく異なってレ、ることである。これは，第 2光学系の 射出角度増加に果たす襟 IJカ湘対的に大きレ、ことを示してレ、る。本魏例は， ここで取り上げる 例を通じて増加の割合が比較的小さレヽ方の例である。そ れでも，射出角度の正接の比，即ち射出角の tan Θの比は，光線番号 319でも 2を越えている。

図 6は，本発明の第 3の実«態を示す投写装置の断面図である。画像形成 素子 2として，反射型の 0.9inchの素子を用い，そこからの光束を屈折型光学 素子から構成される第 1光学系 30と 1枚の Sit鎖も構成される第 2光学系 31 により，スクリーン 4上に⁶ Oinch の拡大像を形成する。途中結像には寄与しな レ、が，光路を折り畳むための平面鏡 301が設けられている。そして，投写の形 態としては，第 1及び第 2の実施形態と同様，スクリーン中心下部から上方への 投写光学系である。この例は，本発明の斜入射結像光学系を投写装置として 用レ、る の難的な例の 1つである。比較的簡単な構成ながら，投写系とし ての十分な性 t¾有してレ、る。第 2光学系 31からスクリーン 4迄の赚 S2=45 0mmである。また，第 1光学系が画像形成素子 2から取り込む光束の開き角は 14.4度 (Fno4)である。図 6の断面図中，最も大きな画角を有する光束 328が 光軸 3Aとなす角は 63度 (紙面外の光束を含む最大角度は 64. 7度)である。 この様に非常に大きな画角を持ちながら，歪曲は 0.03%と殆どない。また，第 1光学系 30力も第 2光学系 31及び，第 2光学系 31力もスクリーン 4までの光束 に沿う »D1， D2の中で，最も差が小さくなるのが光束 321であるが， Dl = 298.2， D2=520.7で，これも条件 D2〉D1を満足している。

図 7は，これまでの例と同様，各光束断面に於ける収束点の位置を示してい る。この例では，曲線 31Tで表される収束点が，スクリーン 4を越える割合が更 に増えており，光束 315以降は全て，スクリーン 4を越える位置に収束点を有 する。光束 318では収束点を持たず，ほぼ TO光となる（無謹に収束)。前 の 2つの鍾形態では，収束点 (△)は常に第 1光学系の基、職に沿って光束 の進む方向に収束点を持っていたが，本実施形態では，表 3からも分かるよう に， Linの光束の収 は負の «、あり，光束は発散光となる。

図 8は，第 1光学系 30の断面図である。この ¾ϋ例では，画像形成装置 2とし て，反翻の液晶を使用している。一般的に反謹の素子では，照明光束を 導くための空間として，十分なバックフォーカスを要求される。本例でも，画像 形成素子 2と第 1光学系 30の最も画像形成素子側の光学素子との間に，十分 な空気間隔を確保しており，実に合成焦点 «Iの 8倍以上に達している。ちな みに，第 1光学系の焦点距離 1= 35.5mm,第 2光学系の焦点距離 2 =— 9 6mm, ^^の焦点 «Iは f= 7.9mmである。各光学系の焦点 »に比して， 非常に小さな合成焦点賺を有する。

また，本例は，下記の本発明の ¾卩 牛

S1/L11 >0. 6

(Sl + S2)/L2n< l

A SL>0. 6

を満たす最初の事例でもある。実際の数値としては，表 4から，それぞれ

S1ZL11 = 0. 69

(Sl + S2)/L2n=0. 95

△ SL=0. 87

となっており，上記全ての条件を満たしている。本実施形態のように斜 Alt角 度が大きくなると，結像特 ι·生のバランスを取るために，通常の餅に加えて，よ り厳しい条件を課することも必要になる。上記最初の条件は，第 1光学系の基 の最も近く力 射出する光束の，最も遠くにある収 を第 2光学系のより 近傍に近づける事を意味する。第 2の条件は，第 1光学系の基 «から最も離 れた位 ゝら射出する光束の，最も近くにある収束点が， 面 Βを越えた位 置で収束することを意味する。最後の条件は，第 2光学系の基準軸の最も近く カゝら射出する光束と最も て射出する光束の収束点に関し，最も遠くにある 収¾ ^の を一定以上確保することを意味してレ、る。大きな斜 Al角を実 現する各光学系の構成要素は，この様な^ f牛の少なくとも 1つを満たすような， 構造，並びに形状を有することが望ましレヽ。以下に説明する残りの 態は， 上記 3つのうち少なくとも 1つの 牛を満たす例となっている。

図 9は本発明の第 4の魏形態を示す断面図である。これまでの例と同様， 観 則からスクリーンに投写する前面投¥¾の投写装置の断面図である。これ までと歡る点は，この投 置がスクリーン 4の餓に設置されており，更に 投写する画像位置を移動する事が出来ることである。図 9はスクリーン 4の上下 2等分線 む水平面で切断した断面図である。また，図 10は図 9の装置を， 観籠から見た »を表してレ、る。

使用する画像形成素子 2は， 0. 7inchの Sl¾素子である。画像形成素子 2 カゝら射出する光束は，屈折光学素子から構成される第 1光学系 30と， 1枚の反 射^^ら構成される第 2光学系 31を通過してスクリーン 4の上に 60inchの大き さの画像 ¾r?f¾¾1"る。投写される画像は，水平方向に移動可能であり，水平方 向の端が光束 321と舰 328とで形成される 60inchの画像位 »6ら，光束 32 1，と光束 328，とで形成される同じ 60inchの大きさの画像位置へと，画面の半 分に相当する赚を移動できる様に構成されている。観察者側カゝら見ると，図 10のスクリーン 4から,嫌で示される 4，へ移 ϋΓΐ"るように見える。本例のように， 斜めからの投写が可能で，しかも投写距離が短レヽ投写装置では，映像を見る 際，投雜置自身が 1 まになることは少ない。それでも投 置の設腿所 に自由度を与える意味で，この機能は重要である。

図 11は，図 10と同じ断面内において，第 1光学系 30を射出した の収束 点を示した図である。第 1光学系 30を射出した光束は，第 2光学系 31で反射し， スクリーン 4の上に収束するが，この図は，第 2光学系 31の作用を受けず，そ のまま し，スクリーン 4に相当する位置に向力 として描いている。第 2光学 系 31とスクリーン相当面 4との ¾|S2 = 700mmである。△印は紙面内での収 束点，秦は紙面に直交する光束断面内での収束点を表す。図から明らかなよ うに，紙面内の収束点は，光束の第 1光学系における射出点が基準軸 3A¾ら »Lるに従って，第 1光学系力も遠くに収束し，光束 318，の^^は収束点を持 たなレヽ発散光になる。従って，収束角は光束 311から徐々に小さくなり，光束 3 18'では負である。紙面に直交する断面内の光束の収束点 (拿）は，紙面内の 収束点 (△)より，第 1光学系 30に近レ、側に出来ている。光束 318，ではほぼス クリーンの位置に形成される。なお，第 1光学系 30が画像形成素子 2から取り 込む魅の開き角は 14.4度 (Fno4)，歪曲は最大 0.23%である。図 12には， 第 1光学系 30の断面図を示す。

図 13は，本発明の第 5の実施形態を示す図である。これは，通常のテレビと 同様，スクリーンの背面から投写される画像をスクリーンの前面から観察する背 面投写装置である。

*¾面八に相当する画像形成装置²は ¾ii型の液晶表示装置で，そこから 発する光束は，第 1光学系を構成する 2枚の反射鏡 30aと 30b，第 2光学系を 構成する 1枚の 鏡 31，更に平面鏡 301で折り返され，もう一方の *¾®B であるスクリーン 4上に拡大像 ^ る。画像形成素子 2の大きさは 1.3inch， スクリーン上の画像の大きさは 50inchである。この様に平面鏡 301を使用し， 光束を折り畳むことで，薄型の背面投写が可能となる。この投写装置の中で， 最も厚みのある部分は，平面鏡 301とスクリーン 4の間で 280mmである（但し S2=520mm)。これは従来の約半分の厚さである。図 14はこの装置をスクリ —ンの背面から見た図である。図 15に光束の収束の様子を，図 16に結像系 部分の拡大図を示す。なお，第 1光学系 30が画像形成素子 2から取り込む光 束の開き角は 11. 5度 (Fno5)，歪曲は最大 0.57%である。

図 17は本発明の第 6の «形態を示す断面図である。これも実施の形態 5と 同様，背面投写装置である。図 17は，その上面図である。

0.7inchの画像形成装置 2から発する光束は，屈折型光精子より構成され る第 1光学系 30，平面鏡 301， 1枚の Sit も構成される第 2光学系 31，平 面 ¾鏡 302を通過して，スクリーン 4上に lOOinchの大きさの像を結ぶ。この 背面投写装置も薄型化が可能で，平面反射鏡 302とスクリーン 4の瞧が 400 匪となっている。また，投写装置の下部にある第 1光学系 30力らスクリーン 4 の下端までの高さも低く，全体的に背丈の低レヽ理想的な投写装置となってレ、る。 第 1光学系 30が，画像形成装置 2から取り込む光束の開き角は 23.1度 (Fno2. 5)である。また，歪曲は 0.06%以下である。図 18は，投写装置の全体の正面 図，図 19は第 1光学系 30の断面図である。

図 20は本発明の第 7の実施形態を示す断面図である。画像形成装置 2は， 0. 7111(^の16: 9の横長の素子でぁる。この画像形雌置 2から発する光束は，屈 折光学素子で構成される第 1光学系 30, 1枚の反射^^ら構成される第 2光学 系 31を通過して，スクリーン 4上に投写される。この形態で特徴的なのは，スク リーン下端への光束の角度とスクリーン上端への光束の角度差が小さレヽことで ある。具体的には，下端側が 63度，上纏 ljが 77度で，角度差は 14度となって いる。また投写 短く，第 2光学系の ¾Wi3Bの頂点からスクリーン 4迄の 距離 S2= 167醒である。逆に，第 1光学系 30から第 2光学系 31迄の距離の 方が長く， Sl = 300mmである。実際の応用では，ここに平面ミラーをl¾口し， 折り畳むことも自由に出来る。この様に S1〉S2であるが，実際の光束 321に 沿う距離には DKD2の条件を満たす。図 21は，第 1の光学系 30の断面図で あり，画像形成素子 2から取り込む の開き角は 23° (Fno2. 5)となってい る。

図 22は本発明の第 8の雄形態を示す断面図である。これは，第 1光学系， 第 2光学系とも全て反射鏡で構成されており，第 5の実施例に類似する背面投 写装置の例である。第 5の実施例と異なるのは，第 1の光学系が， 30a, 30b, 30cの 3枚の反射鏡で，第 2の光学系 31が 1枚の反射鏡で構成されてレヽる事 である。 0. 7inchの大きさの画像形成装置 2からの光束をスクリーン 4上に 40 inchの大きさの画像として投写する。全ての Sit鏡は，回^ を有する回 転蕭非球面で構成されているが，全ての Si鏡が偏心しており，共通の光 軸は被しなレ、。この例では，便宜的な基準軸として，各 Sit鏡の偏心を定義 するための基雜 3Aを第 1光学系，第 2光学系共通の基雜としている。この 軸には物理的な意味はなく，あくまでも便宜的なものである。画像形成装置 2 力も取り込む舰の開き角は 16. 4度 (FNo3, 5)と十分な明るさを^ ている。 また，平面鏡 301からスクリーン 4迄の投写装置としての厚さは， 160匪であ る。

図 23は本発明の第 9の実施形態を示す断面図である。これは，第 8実施例と »†冓成は殆ど同じであるが，更に薄くするために，第 1光学系 30構成する 3 枚の ¾f鏡を自由曲面ィヒした例である。同 C40inchの投写画像に対して，平 面鏡 301からスクリーン 4迄の厚さは鶴ゝ 125mmである。これは対角の 25% とレヽぅ画期的な厚みである。自由曲面化には様々な定義式が使用可能である 力，この例では Zernike多項式を採用している。また，偏心量も大きく第 1光学 系 30の第 3^lt鏡 30cは 35° 近レヽ回 心を有してレ、る。この様な光学系で は，近軸的な考え方はもはや成り立たなレ、。例えば，近軸量から計算した第 1 光学系の焦点距離 1 =— 5. 49mm,全系の焦点距离 If =— 1. 34mm等を見 ても明らかである。但し，基準軸近傍で第 1光学系が収束系，第 2光学系が発 散系とレヽぅ基本的性質はもちろん成立してレ、る。画像形成装置 2から取り込む 光束の開き角は 14. 4度 (FNo4)である。

以上，各魏の形態にっレ、て，投写装置の例を中心に説明した。重要なこと は，基本的条件を満足することで，屈折系'反射系等の具体的な光学系の構 成要素に関わらず，斜入射光学系が構成できることである。これは，その時の 技術レベルや製造コストに合わせ，斜入射光学系を実現する具体的手段の選 択の幅を広げる事につながる。

最後に，各麵の形態に対応する魏例を，具励な数値例として示す。

の形態 1に対応する第 1の数値例を表 7に示す。表 7の左端の番号 1〜1 4は，第 1光学系 30を表す図 3の 1〜： L4の各記号に対応する。特に図示はして いないが，屈折率，分散も各面の値に対応している。番号 0は，画像形成素子 2に相当し， dOは画像形成素子 2から第 1光学系の最初の面である rl迄の光 軸に沿う距^ある。

【表 7】

表 ₇の番号の欄に *印を付してある面は，その面が非球面であることを示し ている。以下の第 1〜第 8実施例迄は，光学系設計の自由度を確保するため の非球面として，次の非球面式を採用している。これ以外の定義式を採用する ことももちろん可能であり，選択は，通常よく使用されるという便宜的な理由に 過ぎない。 z =

ここで Zは，各非球面の頂点を通る基準平面力ちの光軸方向の深さである。 また， cは面の曲率^ Rの逆数， hは面の光軸からの賺を表している。 kは 円錐定数， A₄〜A₂₆は非球面補正係数である。それぞれの 、数の儘ま，表 8に与えられる。

【表 8】

次数 擁 ； 非球面 14 ！ 非球面 15

K 0.439： 248.749： -7.2690E4O0

A4 1.3862Ε- 6; 74830Ε-07; -16430E-O8

A6 3.0821 E-10! -3.290ΟΕ-Ο9: 5.1019E-13

A8 -10760E-11； 15662Ε-11！ -8.4150E-18

A10 6.9165E-14i -6.260Ε-14; 3.6849E-23

A12 1.0057E-16; 1.3482^16； 一 17400E-28

A14 - 1.2250E-18; -11350E-19i 5.3673E-33

A16 -9.6450E-22； -21580E-22; -3.2500E-38

A18 9.6730E-24: 67512E-25I 1.3007E-42

A20 2.4747E-26i -12460E-28i 1.151 & -45

A22 -1.0400 -28: -3.7560E-31 i -3.61

A24 -θ.1410Ε-33ί -4.071 OE-33; 一 1.6490E-55

A26 17644Ε-34; 6.5807E-36: -2.0690 59 表 7の番号 15に相当する面は，第 2光学系 31を構 る Si面に関するデ ータである。この面も，同じ^ rC表される非球面である。 dl4は，第 1光学系の _r 14から第 2光学系 31迄の光軸に沿う隱， dl 5は第 2光学系力 スクリーン 4 迄の光軸に沿う瞧を表してレ、る。番号 16はスクリーンである。

第 2の^形態に対応する数値例を，表 9及び表 10に示す。

【表 9】

L0]

^痛 3 \ ^醜 4 \ 辦面 5 ！ m ) 非球 17 非球面 8

K -0.967 ！ -3.427 ！ -0961 ！ 38.098： -4.661 ； -137.657

A4 -4.7621 E-08i -2.1521 E-08I -3.9210^07 ! - 4.6976E-09 i -1 9806E-07 i -3.2553E-08

A6 -1.1887^13； ^.3560^12 : 6.2030^-12 ; -1 .2979^12： 1 .0092Μ 1！ 3.6760E-13

A8 -1.9196W5; 2.4159E-15: -2.0548^15； -2.7614E-15i -5.3323^16 : -2.1936E-18

A10 -1.6656E-19 ! -θ.8558^19 : -δ.7797Ε-18: 3.3560E-19 ! 8.8135E-21 I 5.1099E-24 番号 3， 4が図 4の第 1光学系 30を構成する画像形成素子 2側の凸レンズの 面データ，番号 5， 6が同じく第 1光学系 30のスクリーン側の凹レンズの面デー タに対応している。番号 7， 8は第 2光学系 31を構成する光学素子の面データ である。番^ 0が画像形成素子 2に，番号 9力 Sスクリーン 4に相当する。なお，番 号 1， 2は色合^ fflプリズムに相当する。

第 3の¾»態に対応する数値例を，表 11及び表 12に示す。番号 1〜11が， 図 8の rl〜rllに対応する。また，番号 0が画像形成素子 2,番号 12が折り返 し用平面ミラー，番号 13が第 2光学系を構成する非球面ミラー 31にそれぞれ 対応している。番号 14； ^スクリーンに対応する。

【表 11】 "^ 曲军半怪 R j 屈 Ϊ斤军 Γ rn 一

0 0.00； 64.00 i

1 58.19； 11.00： 1.60300！ 65.50

2 -273.18！ 32.30！

≠Q 75.74： 9.00 i 1.60300！ 65.50

4 -33.90； 1.80 i 1.74000： 31.70

5 228.46； 67.00 i

6 1929./3： 6.00 i 1.80400： 46.60

7 -78.35 i 18.60！

Q

O (=; in： I .U I l fin lf

9 34.61 ； 15.80 i

*10 -22.93； 3.∞； 1.60311 ： 60.70

11 -83.73！ 100.00：

12 0.00！ -200.00！ MIRROR!

*13 -191.801 450.00 i MIRROR;

14 0.00！ 0.00！

【表 12】

次^! 非球面 3 ― i 非球面 10 I 非球面 13

K -2.5781 -0.228； -7.226

A4 - 1.0273E-06; 1.5697Β 6; 4.5923E-09

A6 -6.6235E-10; -2.2420E-09i -7.5917E-14

A8 -7.2979E-13 2.3452^11： 8.6846 E-19

A10 -6.8308E-15I -4.6973E-14; -5.1711E-24

A12 4.2929E-17I 3.5456 E-18 i -1.6600E-30

A14 - 10068E-19I 1.7720E-19! 1.9636E-34

A16 7.3009E-23I -2.0286 E-22i -7.4399E^0

第 4の 形態に対応する数値例を，表 13及び表 14に示す。

番号 1〜13迄が，図 12の rl〜！ :13に対応している。 rl4が第 2光学系を構成 する 面 31に対応する面データである。この光学系は，像の移動を考慮し て，より広い範囲の像高に対し収差補正を行っている。番^ 0が画像形成素子, 番号 15がスクリーンにそれぞれ対応する。

【表 13】

ffl 牛俊 間隔 d i 屈折率 π I ,j

0 0.00 ί 61 .24 1.00000

1 51 .50 14.00 1 .62000 i 62.20

2 8402.87 i 29.53 1 .00000 i

*3 76.31 j_ 1 1 .00 1 .62000 62.20

4 -30.99 i 2.00 i 1 .7棚： 31 .70

5 237.26 i 61 .38 i 1.00000

6 358.55 i 16.40 1 .69350 i 53.30

7 -68.17 5.23 1 .00000 i

8 59.70 22.00 1 .61310 44.40

9 2509.25 1 70 1 .00000

1 0 -254.23 I 3.00 1 53256 45.90

1 o. J / 1 o.yy I uuuuu

fi no .UU 1 I R OcnUCUU) '■ 52.20

13 -139.86 OUU.UU .UUUUU

* 205.53 -7ΠΩ ΩΠ MIRROR-

15 0.00 0.00

【表 14】

数 非球面 3 \ 非球面 12 ； 非球面 14—

K -6.351 -0.088 -7.181

A4 ^.5222E-07 ; 9.8683Ε-07 ί -5.1802Ε-0Θ

A6 -1 .3212E-09 : -1 41 19F 9 i 9.4568E-14

A8 -8.3071 E-13 1 .9531 E-1 1 -1 .1 176E-18

A10 ^.8053E-15i -3.9940E-14! 6.5972E-24

A12 3.2936E-17 ; 2.8893E-1 ; 3.3104E-31

A14 -8.1805E-20; 3.8128E-20; -2.0325E-34

鳩 7.4349E-23; -3.7771 &-23 7.1276E-^0

第 5の実施形態に対応する数値例を，表 15及び表 16に示す。

これは，結像系が全て Sit鏡より構成される背面投写装置の数値例である。 表 15の番号 3及び 4が，図 16の反射鏡 30a及び 30bにそれぞれ対応する面 データである。また，表 15の番号 5が，第 2光学系 31を構成する反射鏡 31の 面データに対応する。面データ 0が画慨成素子 2，面データ 6が平面 鏡 301，面番号 1 2は色合成用プリズムである。

【表 15】

1

32

【表 16】

次数 非球面 3 ！ 非球面 4 i 非球面 5

κ -0.069 16.832； -10.626

Α4 121 8Ε-10! -1.040Ε-Ώ7! ^.6180E-09

Α6 -1.2979Ε-12Ι 1637E-11； 5.7203E-14

Α8 -6.9055^17： 5.9316 E- 15: •4.1342 E— 19

Α10 8.8408Ε-20: -1.2979E-18; 1.2505E-24

第 6の実施形態に対応する数値例を，表 17及び表 18に示す。番号 1〜14が， 図 19の第 1光学系断面図 rl〜rl4に対応する。番号 15が 90° 折り曲げ平面 ミラー，番号 16が第 2光学系を構成する非球面反射鏡 31，番号 17が折り返し 用平面反射鏡 301にそれぞれ対応している。番^ 0が画像形成装置 2,番号 1 8がスクリーン 4である。

【表 17】

【表 18】

次数 非球 ®5 i 非 面 14 \ 非球面 16

0.419 ι 8.885 -676

M 17575 & -06 0485E-07^; 51 24E-09

A6 35104E-0 ^; -1 1450E-09 -81620F-14

A8 -3.5400 E-11 i 10964E-11 8.1952E-19

A10 1.5737E-13 -59200E-14i - .0570E-24

A12 -1.4420^171 1.5071E-16: 8.0087B-30

A14 - 1.3420^18 -1.1300E-19I -18850E-34

A16 -5.2260E-22 -25080E-22i 2.0596E-39

A18 1.255E-23! 56635E-25: 17805 ^5

A20 1.3186E-27i -2.9910E-28: 1.2608E-50

A22 -2.1590E-29i -5.5790E-32; -7.9730E-55

A24 -1.9490E-31 -2.8470E-35! -5.7130E-60

A26 3.7569E-34; 78403E-38; 66673E-65

第 7の雄形態に対応する数値例を，表 19及び表 20に示す。番号 1 17が, 図 21の第 1光学系断面図 rl rl7に対応する。番号 18が第 2光学系を構成す る非球面反射鏡 31にそれぞれ対応している。番^ 0が画像形雌置 2，番号 1 9がスクリーン 4である。なお，図 21には，画像形雌置 2に難して，色 军 用プリズムがあるが表では空気■長として示してレ、る。

【表 19】

【表 20】

第 8の実施形態に対応する数値例を，表 21，表 22及び表 23に示す。表 21 の番号 3， 4， 5が，図 22の第 1光学系を構成する反射鏡 30a, 30b, 30cにそ れぞれ対応する面データである。また，表 21の番号 6が，第 2光学系 31を構 成する反射鏡 31の面データに対応する。面データ 0が画像形成素子 2，面デ ータ 7が平面蘭鏡 301,面データ 8がスクリーン 4である。面番号 1， 2はカバ 一硝子である。表 23には，それぞれの反射鏡の偏心量を示している。 Yデイセ ンタが紙面上方向への移動， X軸回転が紙面内時計回りの回転がそれぞれの 偏心の正の向きである。

【表 21】

【表 22】

【表 23】

第 9の実施形態に対応する数値例を，表 24，表 25，表 26及び表 27に示す。 »的な説明は第 8の実施形態の数値例と同じである。 よる点は，非球面を 自由曲面に拡張するための係数表 27が ϋ¾口されてレヽることである。これは，非 球面式に加えて， 自由曲面を表現するために新たに付加した Zernikeの多項 式の係数を示している。この選択も，非球面の定義式の選択と同様に便宜的な もので，他の定義式を採用することも可能である。餅、数に対応する多項式の 形は，表 27の後に記している。

【表 24】

【表 25】

【表 26】

【表 27】

以下に， Zernikeの付加項の中で，上記表 27のゼロでない項だけを取って， その具体的な式の形を順に列挙する。左側の数字が表 27の次数に対応して いる。

14 => V10 ?⁴ cos4

17 => /Ϊ2(10 ?⁵ -12 ³ +3?)sin<?)

21 V12 ⁵ sin

22 > 7(20yO⁶ - 30？⁴ + 12 >² - 1)

28=> V14 ?⁶ cos 6^? 以上，各実施の形態に対応する，具御勺な数値データを示した。これらのデ ータの中で，第 2光学系を全て 1枚の Si鏡あるレ、は 1枚の屈嫌子で構成し た例のみを取り上げたが，第 2光学系は構成上比較的大きくなるため，複数の 構成にする^^，製 勺'コスト的に種々の問題を生じる。この理由から，本実 施例では全て単一の素子から構成した例のみを取り上げた。これらを複数の 枚数で構 ることにより，自由度を増 ^ ^ることは言うまでもない。また，第 2 光学系に全て回^] ^素子を使用した例のみを載せたのも，同様の理由によ る。これを自由曲面とすることでも，設計の自由度は増加する。 産業上の利用可能性

本発明により，斜入射結像光学系の応用分野において，特に実像を形成す る分野，例えば，投雜置，画像読み取り装置，カメラ等に応用が可能である。 特に，従来では困 ITCあった，半画角 60° を越える斜 Λ#結像光学系が^ ¾ できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1.共役面 A上の所定の範囲にある任意の点から角度幅 10° 以上の発散角を て発する光束が，その基準軸近傍に於レ、て光束の収束作用を有する第 1 光学系と，その基準軸近傍に於いて光束の発散作用を有する第 2光学系とを 順次通過し，もう一方の共役面 B上の所定の範囲に，前記共役面 A上の所定 の範囲の略相似な拡大像 成する結像光学系にぉレ、て，廳己第 1光学系か ら前記第 2光学系迄の 己第 1光学系の基 に沿う «を31，前記第 2光 学系力も tilt己 *¾®B迄の tiff己第 2光学系の基準軸に沿う ¾を S2， it己第 1光学系を射出後の任意の光束に関し，その主光線を含むあらゆる光束断面 内の l己第 1光学系の基 »ώに沿う «が最長となる収束点迄の «を LI， 肅己光束断面とは異なる ¾断面内にぉレ、て，廳己第 1光学系の »軸に沿 う が最短となる収束点迄の atを L2，前記最長収束点迄の «L1の中 で歯己第 1光学系の基 »ώの最も近傍から射出する光束に関する値を L11, 前言 短収束点迄の距翔 IL2の中で前記第 1光学系の基準軸の最も近傍から 射出する光束に関する値を L21，前言 Β¾長収束点迄の距 !Llの中で前記第 1光学系の基準軸から最も離れて射出する光束に関する値を Lin,前記最短 収束点迄の «L2の中で前記第 1光学系の基準軸から最も離れて射出する 光束に関する値を L2n,前記共役面 A上の所定の範囲から発する任意の光束 に関し， tiHE第 1光学系力も 己第 2光学系迄の任意の光束に沿う »を D1, 嫌己第 2光学系力ゝら廳己 面 B迄の前記光束に沿う賺を D2とする時，下 記の各雜，

S1≤L11≤S1 + S2

S1≤L21≤S1 + S2

LllZLlnく 0. 25

I L21/L2n |く 1. 5

DKD2

を満たすことを赚とする結像光学系。

2.前記第 1光学系力 嫌己第 2光学系迄の廳己第 1光学系の基 «に沿う距 離 Sl，前記第 2光学系から前記共役面 B迄の前記第 2光学系の基準軸に沿う »S2，前記最長収束点迄の距 1の中で前記第 1光学系の基準軸の最も 近傍から射出する光束に関する «L11, ftlf 短収束点迄の ¾»L2の中 で前記第 1光学系の基準軸から最も離れて射出する光束に関する «!L2n, 及び tin己 面 ら射出する任意の光束に関する藤己賺 SIと嫌己謹 L1との比 S1ZL1の最大値と最小値との差 ASLとに関し，下記の各条件

SlZLll〉0. 6

(Sl + S2)ZL2n< l

A SL>0. 6

の少なくとも一つの条件を満たすことを特徴とする請求項 1記載の結像光学 系。

3.前記結像光学系が，前記共役面 Aの拡大像を前記共役面 B上に形成する 結像作用を有する，もしくは共役面 Bの縮小像を *¾面 上に形成するレ、ず れかの結像作用を有する事を特徴とする請求項 1 ,または 2記載の結像光学 系。

4.觸己第 1光学系及び歯己第 2光学系とが，それぞ; 少なくとも 1面の非球面， あるレヽは自由曲面を有する光 子 むことを赚とする請求項 3記載の結 像光学系。

5.廳己第 1光学系が主として屈折光 «子より構成されると共に，嫌己第 2光 学系が主として反射光学素子より構成される事を とする請求項 3記載の結 像光学系。

6.廳己第 1光学系及び膽己第 2光学系とが，主として反射光^^子より構成さ れることを赚とする請求項 3記載の結像光学系。

7.前記第 1光学系，及び前記第 2光学系の少なくとも一方の光学系が，それ ぞれの基準軸に関して偏心した光 子を有する事を特徴とする請求項 3記 載の結像光学系。

8.前記第 1光学系，及び前記第 2光学系の少なくとも一方の光学系が，回転 光 子より構成さ; X¾*¾ ! とする請求項 3記載の結像光学系。

9.前記第 1光学系，及び前記第 2光学系がそれぞれ共通の回転 、軸を有 する回転対称光学素子より構成されると共に，前記光学系の各基準軸と肅己 共通の回^] とが全て一致してレ、ることを赚とする請求項 3記載の結像 光学系。

10.前記共役面 Bの法線に関して，全ての光束が 45° 以上の角度を有する »¾赚とする請求項 3記載の結像光学系。