(57)【要約】本発明は、少なくとも１つのレンズ（Ｌ１）を有しており、且つ、フラットスクリーン（ＳＣ）に発散光ビームを伝送するように構成された映写用対物レンズに関する。双曲線形状の鏡（Ｍ１）は、当該鏡の凸面上に、レンズから放射された光を受光するように配向されている。  本発明は、映写（前面投映）装置又は後面投映装置に関する。
2006527401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞りの両側に配設されていて、フラットスクリーン（ＳＣ）に発散光ビームを伝送するように構成されたレンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）及びレンズ後群（Ｇｒｒｅａｒ）を有するレンズの組合せを有する映写用対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、少なくとも１つの、双曲面鏡と呼ばれる双曲線形状の鏡（Ｍ１）を有しており、該鏡は、当該鏡の凸面上に、前記レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）から到来した光を受光し、前記ビームを前記スクリーンに伝送するように配向されていることを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
前記双曲線形状の鏡の第１の焦点（Ｆ１）は、前記レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）による前記絞りの像によって定義された、ひとみと呼ばれる領域内に配置されている請求項１記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記レンズ後群及び／又は前記レンズ前群は、少なくとも１つの幾何的な歪を補正する、円錐曲線形状の光学系（Ｌ１）を有している請求項１又は２記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記幾何的な歪を補正する光学系（Ｌ１）は、前記レンズ後群内に配置されていて、双曲線形状を有している請求項３記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記幾何的な歪を補正する光学系（Ｌ１）は、前記レンズ後群の、前記絞りから最も遠く離れた部分内に配置されている請求項４記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記対物レンズは、少なくとも１つのメニスカスレンズ（Ｌ５）を有しており、前記メニスカスレンズは、前記レンズ前群又は前記レンズ後群の、前記絞りに最も近い部分内に配置されており、前記単数又は複数のメニスカスレンズは、前記双曲線形状の鏡（Ｍ１）によって生じた非点収差による誤差を補正するように設計されている請求項１から５迄の何れか１記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記対物レンズは、物平面の周縁領域を使用し、前記双曲線形状の鏡（Ｍ１）は、前記対物レンズが像に陰を投影しないようにビームをフォールディング乃至反射する（ｆｏｌｄ）ように、双曲線の対称軸を通る平面の一方の側に完全に配置されている請求項１から６迄の何れか１記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記対物レンズは、第１のリターンミラー（Ｍ４）を有しており、前記第１のリターンミラーは、前記対物レンズによって伝送されたビームの方向に相応する第１の方向で、前記レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）の近くに配置されていて、前記ビームを第２の方向に反射し、前記双曲線形状の鏡（Ｍ１）は、第２の方向に沿って配置されていて、前記第１のリターンミラー（Ｍ４）によって反射されたビームを受光するように配向されている請求項１から７迄の何れか１記載の対物レンズ。
【請求項９】
第２の方向は、前記第１の方向と６０°より小さい角度をなす請求項４記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記対物レンズは、前記絞りの両側に配置された２つのメニスカスレンズ（ＭＥ１，ＭＥ２）を有しており、前記両メニスカスレンズの凹面部分は、前記絞りの方に配向されている請求項１から９迄の何れか１記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記絞りは、レンズ後群の焦点面内に配置されている請求項１から１０迄の何れか１記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記対物レンズは、前記レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）に属する前記メニスカスレンズ（Ｌ５）の１つと、前記双曲線形状の鏡（Ｍ１）との間に配置されている正レンズ（Ｌ７）を有している請求項１１記載の対物レンズ。
【請求項１３】
請求項１から１２迄の何れか１記載の対物レンズを用いる映写又は後面投映装置において、前記映写又は後面投映装置は、レンズ後群の光軸の一方の側に配置されているディスプレイを有しており、変調された光ビームを、前記レンズ後群の軸（ＸＸ’）の一方の側に配置された前記レンズ後群の領域に伝送することができるようにされている請求項１から１２迄の何れか１記載の対物レンズを用いる映写又は後面投映装置。
【請求項１４】
後面投映装置は、少なくとも１つの第２のリターンミラー（Ｍ３）を有しており、該第２のリターンミラーは、前記双曲線形状の鏡（Ｍ１）によって反射された光を受光し、当該光を、前記後面投映装置のスクリーンの後面に反射する請求項１３記載の映写又は後面投映装置。
【請求項１５】
前記第２のリターンミラー（Ｍ３）は、前記スクリーン（ＳＣ）の面とゼロの角度をなす請求項１４記載の映写又は後面投映装置。
【請求項１６】
前記第２のリターンミラー（Ｍ３）は、レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）の近くに、当該レンズ前群のレンズによって伝送されたビームの方向に相応する第１の方向に沿って配置されていて、前記ビームを第２の方向に反射する第３のリターンミラー（Ｍ４）と同じ面内に位置しており、双曲線形状の鏡（Ｍ１）は、前記第２の方向に沿って配置されていて、前記第３のリターンミラー（Ｍ４）によって反射されたビームを受光するように配向されている請求項１４又は１５記載の映写又は後面投映装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．  発明の領域
本発明は、前面投映（映写）又は後面投映装置用の対物レンズに関しており、それにより、歪なく広い投映角度を得ることができる。本発明は、そのような対物レンズを前面投映（映写）又は後面投映装置に用いることに関する。
【０００２】
２．  従来技術
図１は、通常の設計のバックプロジェクタつまり後面投映装置（ｂａｃｋｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）を示す。この通常の設計では、このバックプロジェクタによって放射された照射ビームは、１つ又は２つのリターンミラーｍ１又はｍ２によって屈折される。これらのミラーは、スクリーンとほぼ３６°の角度をなす。バックプロジェクタの光学系は、１１０６ｘ６２２ミリメートルの寸法のスクリーン用で、４５センチメートル以下の厚みである。スクリーンの対角線に沿った円錐角度は、約３８°にする必要がある。許容可能な歪及び許容可能なＭＴＦ（変調伝達関数：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、適度なコストで、約１０枚のレンズからなる対物レンズを用いて得ることができる。その際、装置の厚みは、例えば、５０センチメートルである。
【０００３】
別の設計では、図２に示されているように、スクリーンに対して平行に、相互に向き合って配置された２つのミラーｍ１、ｍ２を用いて、ビームは２回反射され、映写用対物レンズを用いて、該対物レンズの光軸に関して中心から偏移された視野となるように作用する映写用対物レンズが用いられている。
【０００４】
図３には、スクリーンの中心と、対物レンズの光軸との間の距離を決定する仕方が示されている。図２では、ミラーｍ１は、スクリーンの面内に位置している。スクリーンの表面（図２では左上）に達する必要がある光線は、先ず、ミラーｍ１の表面によって反射される必要があり、従って、スクリーンの下側に位置している点を通過する。視野の最大角度は、プロジェクタの厚みｄ、スクリーンの高さＨ、及び、対物レンズのひとみの直径ｐに依存し、以下の式に従う：
α＝ａｒｃｔａｎ［（Ｈ＋ｐ／３）／２ｄ］
光学系が２００ミリメートルの厚みを有していて、Ｈ＝６２２ｍｍ及びｐ＝４ｍｍの値のプロジェクタを製造するために、角度αは値５７．３６°で、スクリーンの中心と対物レンズの光軸との間の距離Ｄは５９１ｍｍであるようにする必要がある。このような値で正確に作動するためには、光学系は、対物レンズの側方の視野（ｌａｔｅｒａｌ  ｆｉｅｌｄ）を使う必要があり、即ち、スクリーンを照射するための像源（ｉｍａｇｅ  ｓｏｕｒｃｅ）は、対物レンズの軸に関して中心がずらされている。
【０００５】
３．  発明の要約
本発明の目的は、公知の系の場合よりも短い距離で平面像を投映するための対物レンズを製造することにある。本発明の目的は、更に、光学系が生じることがある歪を補正することができるようにすることにある。特に、本発明の目的は、この対物レンズ内に双曲面鏡を使うことができるようにすることにある。例えば、米国特許第５７１６１１８号明細書に記載されているような公知系は、双曲面鏡を使うが、使われている鏡が凹面であり、大きな像を得るためには大きくしなければならない。従って、そのような系は、そのような大きな鏡を製造するのが困難なために、産業的に成立させるのが難しい。本発明は、大きな投映像を得ることができるようにしたプロジェクタ又はバックプロジェクタを、産業的に成立させることができるような対物レンズに関している。
【０００６】
従って、本発明は、絞りの両側に配置されていて、フラットスクリーンに発散光ビームを伝送するように構成されたレンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）及びレンズ後群（Ｇｒｒｅａｒ）を有するレンズの組合せを持っていて、少なくとも１つのレンズと、少なくとも１つの双曲線形状の鏡を有していて、その凸面状面上で、前記レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）から到来した光を受光して、前記ビームを前記スクリーンに伝送する投映用対物レンズに関する。
【０００７】
有利には、双曲線形状の鏡の第１の焦点は、レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）によって形成される、絞りの像により定義される、ひとみ領域と呼ばれる領域内に位置している。１つの特定の要件によると、双曲線形状の鏡は、レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔ）に関して設計されて配置されており、その際、双曲線の第１の焦点が、ほぼ、レンズ前群のひとみの面内に位置していて、この双曲線が、レンズ前群に関して、双曲線形状の鏡とは反対側に配置されており、他方、第２の焦点は、ほぼ、レンズ前群の射出ひとみの面内に位置しているようにされる。
【０００８】
有利には、前記レンズ後群及び／又は前記レンズ前群は、少なくとも１つの幾何的な歪を補正する、円錐曲線形状の表面の光学系を有している。有利には、この幾何的な歪を補正する光学系は、前記レンズ後群内に配置されていて、双曲線形状の表面を有している。更に、この幾何的な歪を補正する光学系は、有利には、対物レンズの絞りから離れた領域内に配置されている。もっと正確には、この幾何的な歪を補正する光学系は、前記絞りから最も遠く離れたレンズ後群の部分内に配置されている。
【０００９】
双曲線形状の鏡（Ｍ１）及び幾何的な歪を補正する光学系（Ｌ’１）の各円錐定数（ｃｏｎｉｃ）は、各双曲線の各焦点位置の比にほぼ比例する比であり、即ち、Ｐ２双曲線とＰ１双曲線の各距離に比例する比である。
【００１０】
更に、対物レンズのひとみの近くに配置されたメニスカスレンズは、双曲面鏡によって生じた非点収差による欠陥を補正するために設けられている。従って、有利には、対物レンズは、絞りに最も近いレンズ前群又はレンズ後群の部分内に配置された、少なくとも１つのメニスカスレンズを有しており、双曲面鏡によって生じた非点収差による誤差を補正するように設計されている。
【００１１】
更に、本発明の対物レンズは、物平面の周縁領域を使用し、双曲面鏡は、対物レンズが像に陰を投影しないようにビームをフォールディング乃至反射するように、双曲線の対称軸を通る平面の一方の側に完全に配置されている。
【００１２】
有利には、双曲面鏡は、双曲線の対称軸を通る平面の一方の側に完全に配置されており；この対称軸は、双曲線の各焦点をつなぐ。
【００１３】
有利には、レンズの光軸は、双曲線の各焦点を通る双曲線の対称軸上に配置されている。
【００１４】
対物レンズは、一般的に、複数レンズの組合せから構成されており、従って、合成レンズを形成する。
【００１５】
択一的な実施例によると、第１の付加的なリターンミラーは、対物レンズのレンズ前群の近くに、レンズによって伝送されたビームの方向に相応する第１の方向に配置されており、第１の方向と同一直線上にない第２の方向に前記ビームを反射する。双曲面鏡は、第２の方向に沿って配置されており、第１のリターンミラーによって反射されたビームを受光するように配向されている。１実施例によると、第２の方向は、前記第一の方向と６０°より小さな角度をなす。
【００１６】
更に、対物レンズは、有利には、絞りの両側に配置された２つのメニスカスレンズを有しており、両メニスカスレンズの凹面部分は、絞りの方に配向されている。
【００１７】
１特徴要件によると、絞りは、レンズ後群の焦点面内に配置されている。
【００１８】
有利には、対物レンズは、レンズ前群に属するメニスカスレンズの１つと、双曲面鏡との間に配置されている正レンズを有している。従って、視野の光線のエンベロープは、対物レンズのサイズ全体を低減するために、平面鏡を用いて光ビームを容易に反射するように低減されている。
【００１９】
そのような対物レンズは、前面投映（映写）又は後面投映装置に用いることができる。有利には、対物レンズは、ディスプレイ、例えば、空間光変調器を有しており、このディスプレイ、例えば、空間光変調器は、このレンズ後群の光軸の一方の側に配置されており、変調された光ビームを、レンズ後群の軸ＸＸ’の一方の側に配置されたレンズ後群の領域に伝送することができる。
【００２０】
このために、ディスプレイは、少なくとも、当該ディスプレイの光学的に活性な表面は、レンズ、つまり、対物レンズの合成レンズの光軸の一方の側に完全に配置されている。このディスプレイは、それ自体公知のやり方で、変調された光ビームを、このレンズ、つまり、対物レンズ全体に伝送する。従って、対物レンズは、双曲面鏡から放射されたビーム、又は、適切な場合、付加的な鏡から放射されたビームは、対物レンズの単数または複数のレンズによって遮蔽されない。
【００２１】
付加的に、ディスプレイは、有利には、フラットな形状である。
【００２２】
本発明は、少なくとも第２のリターンミラーが、双曲面鏡によって反射された光を受光し、当該光を、後面投映装置のスクリーンの後面に反射する。
【００２３】
そのような装置で、リターンミラーは、有利には、スクリーン面とゼロでない角度、例えば、１５°をなし、それにより、プロジェクタの全容積を低減することができるようになる。
【００２４】
本発明の択一的な実施例によると、第２のミラーは、前記第１のリターンミラーと同じ面内に位置している。
【００２５】
有利には、対物レンズは、支持部材によって第１のミラーに機械的に結合されている。
【００２６】
４．  図面のリスト
図１〜３は、上述の公知技術の後面投映系を示す図、
図４ａ〜４ｃは、本発明の対物レンズの実施例を示す図、
図５は、本発明の後面投映装置の実施例を示す図、
図６は、本発明の後面投映装置の別の実施例を示す図、
図７ａ及び７ｂは、光線が伝搬される仕方を詳細に示した図、
図８〜１０は、本発明の説明の中で使われる鏡の種々の位置及び配向を示す図、
図１１は、本発明を前面投映（映写）装置に用いた実施例を示す図、
図１２ａ及び１２ｂは、本発明の対物レンズの択一的な実施例を示す図、
図１３ａ，１３ｂ及び１４は、歪及び非点収差補正について説明するためのダイアグラム、
図１５は、本発明の対物レンズの実施例を示す図
である。
【００２７】
５．  本発明の詳細な説明
以下、図４ａに図示した本発明の対物レンズの実施例について説明する。この対物レンズは、実際には、各レンズの組合せから形成されたレンズ、つまり、合成レンズであるレンズＬ’１を有している。双曲線形状ＨＹＰの鏡Ｍ１は、対物レンズの外側に配置されており、双曲線の各焦点を通る双曲線の軸が、レンズＬ’１の光軸ＸＸ’と一致するようにされている。
【００２８】
レンズによって伝送された光は、双曲面鏡によって反射され、対物レンズのひとみの共役点である点ｐ’から到来するように見える（レンズ前群によって形成された絞りの像）。
【００２９】
図４ａに示されているように、双曲面鏡は、ビームが一層発散して反射されるようにビームを形成する。更に、双曲面鏡によって反射されたビームがレンズＬ’１によって妨害されないようにするために、双曲線の対称軸を通る平面の片側に位置している双曲線形状の部分Ｍ１だけが使われるように構成されている。この軸は、双曲線の各焦点を通る。従って、使用することができるレンズＬ’１から放射された光は、対物レンズの光軸を通る平面の片側に位置している光である。従って、光源によって照射され、スクリーンに投映される像は、対物レンズの軸に関して軸外し状態である。
【００３０】
そのような装置構成により、所定の場合には、歪及び劣化をＭＴＦ（変調伝達関数：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）内で生じることがあり、即ち、光学系の空間周波数応答での劣化を生じる。これらの欠陥は、双曲面鏡を対物レンズから離したり、レンズＬ９を、対物レンズと双曲面鏡との間に挿入したりして補正され、このレンズにより、前記レンズの絞りの両側で、光パワーのバランスをとることができ、双曲面鏡でのビーム光線の入射角を低減することができ、特に、双曲線の軸から最も遠く離れた光線の入射角を低減することができるようになる。そのような装置構成は、図４ｂに示されている。従って、双曲面鏡が対物レンズから更にずっと離されると、対物レンズが作用する視野は一層狭くなる。
【００３１】
本発明は、双曲面鏡によって生じることがある非点収差を補正することを目的とする。このために、１つ又は２つのメニスカス形状のプレートＭＥ１及びＭＥ２が設けられており、これらのプレートは、レンズＬ’１によって形成された対物レンズのひとみＰＵの近くに配置されている。２つのメニスカスレンズの場合、２つのメニスカスレンズは、対物レンズの絞りＰＵの両側に配置されている。図４ｃに示されているように、メニスカスレンズは、当該メニスカスレンズの凹面が相互に対向し合うように配置されており、つまり、メニスカスレンズの中心Ｃ１及びＣ２は、２つの凹面間の距離が、２つの凹面の半径の和よりも小さいように、絞りＰＵの両側に配置されている。等価な口径の２つのメニスカスレンズを設けるようにすると有利である。
【００３２】
図５には、本発明の対物レンズを用いた後面投映装置の実施例が示されており、以下、説明する。
【００３３】
有利には平面のディスプレイ装置ＳＬＭ、例えば、空間光変調器は、空間変調により、少なくとも１つの像を伝搬するビームを伝送するのに使われる。このビームは、レンズＬ’１（合成レンズ）によって双曲面鏡Ｍ１に伝送され、双曲面鏡は、光を、有利にはスクリーンＳＣの平面内に位置している平面鏡Ｍ２に反射する。ビームは、鏡Ｍ２によって、第２の平面鏡Ｍ３に反射され、この第２の平面鏡は、光を後面投映スクリーンＳＣの後面に反射する。
【００３４】
ディスプレイ装置ＳＬＭは、双曲線の軸を通る平面の片側に位置している当該双曲線ＨＹＰの部分だけを専有する双曲面鏡Ｍ１だけを照射するように、レンズＬ’１の光軸ＸＸ’を通る平面の片側に配置されている。
【００３５】
従って、スクリーン上での所与の像寸法では（及び、従って、スクリーン寸法では）、光後面投映系の厚みは、図５の技術を使うことによって更に低減される。
【００３６】
図６は、本発明のバックプロジェクタの別の実施例を示す。有利には平面の鏡Ｍ４が、レンズの出口と双曲面鏡との間に設けられている。この装置構成により、ビームの視野角を低減するように、双曲面鏡を、レンズから更に遠く離すことができるようになる。従って、このようなバックプロジェクタの装置構成は、図４ｂに関連して説明した対物レンズを用いる。従って、図６には、対物レンズの視野角を低減するために、レンズＬ９が示されている。
【００３７】
図７ａには、図５の構成でのビームの伝搬について非常に詳細に示されている。
【００３８】
図７ｂには、鏡Ｍ２によって「フォールディング乃至反射された」（ｆｏｌｄｅｄ）ビームを、「フォールディング乃至反射させない」（ｕｉｎｆｏｌｄｉｎｇ）ようにして示すことによって、双曲面鏡を用いたビーム発散による利点について一層明瞭に示されている。双曲面鏡と組み合わせて反射することにより、バックプロジェクタの光学系の厚みを低減することができるという利点が得られ、２回反射させることにより、なおさらｆｏｒｔｉｏｒｉこの厚みを一層低減することができるようになる。
【００３９】
ビーム及びコンポーネントが相互にオーバラップされない限りで、種々の角度が可能である：
大きな鏡Ｍ３の場合には、角度を、ほぼ０〜１２°変えてもよく；
小さな鏡Ｍ４の場合には、角度を、ほぼ１２〜３５°変えてもよい。
【００４０】
例は、図８及び９に示されている。
【００４１】
図８は、鏡Ｍ４がスクリーンの平面に対して含まれている例を示す。
【００４２】
図９は、鏡Ｍ３がスクリーンの平面に対して含まれている例を示す。
【００４３】
図１０は、スクリーンと大きな鏡Ｍ３との間の距離が低減されていて、双曲面鏡Ｍ１と大きな鏡Ｍ３との距離が増大されている択一的な例を示す。光軸から一層離れた周縁視野が使われている。従って、スクリーンに関して一層平坦で、受容可能なベースを有しているプロジェクタが得られる。
【００４４】
図１１は、プロジェクタがスクリーン上に配置されている前面投映（映写）装置を示す。例えば、この投映装置は、部屋の壁に投映するために、天井に取り付けられている。
【００４５】
本発明の後面投映系では、約１１００ｘ６２０ｍｍ（スクリーンの対角線は、約１２８０ｍｍ）のスクリーンでは、２０ｃｍより小さな値に厚みを低減することができるスクリーンを得ることができる。こうすることにより、壁に取り付けることができるスクリーンを有することができるようになる。
【００４６】
図１２ａ及び１２ｂは、後面投映系に用いることができる本発明の対物レンズの択一的な実施例を示す。この実施例では、対物レンズＬ’１は、鏡Ｍ１と物理的に結合されており、鏡Ｍ４は、鏡Ｍ３とほぼ同じ平面内に位置している。１実施例では、鏡Ｍ４及びＭ３は、１つの同じ鏡を構成している。
【００４７】
図１２ｂに示されているように、対物レンズＬ’１は、ほぼ双曲線形状の取り付け支持部材Ｓ１の開口Ｏ１内に取り付けられている。開口Ｏ１の近くに、支持部材Ｓ１は、鏡Ｍ１を構成する反射表面を有している。１実施例では、開口Ｏ１は、支持部材Ｓ１の双曲線形状の軸ＹＹ’上に配置されている。
【００４８】
図１３ａは、鏡Ｍ３及びＭ４を有している系が同様の構成を有しているが、鏡Ｍ３及びＭ４を有していない本発明の系の詳細な実施例を示す。
【００４９】
対物レンズの屈折部は、４つのレンズＬ１〜Ｌ４から構成されたレンズ後群Ｇｒｒｅａｒと、３つのレンズＬ５〜Ｌ７から構成されたレンズ前群Ｇｒｆｒｏｎｔとからなる。前群は、物体乃至ディスプレイ装置ＳＬＭの像がスクリーンＳＣ上に投映される必要がある物体乃至ディスプレイ装置ＳＬＭからの光を受光する。物体乃至ディスプレイ装置ＳＬＭは、例えば、空間光変調器である。前群Ｇｒｆｒｏｎｔは、Ｇｒｆｒｏｎｔから受光したビームを用いて双曲面鏡Ｍ１を照射するのに使われる。
【００５０】
本発明によると、双曲面鏡Ｍ１は、レンズ前群Ｇｒｆｒｏｎｔに対して、双曲面鏡Ｍ１の各焦点が、レンズ前群Ｇｒｆｒｏｎｔの射出ひとみＰ２の平面内に位置しているように配置されている。他方、虚焦点Ｆ１は、系の虚射出ひとみＰ１の平面内に位置している。従って、本発明によると、双曲面鏡は、ひとみＰ１及びＰ２を共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）し、視野を大きくするという利点を有しており、従って、系の大きさが大きくなるという利点を有している。
【００５１】
一般的には、ひとみは、離散しておらず、収差の作用を受けている。従って、群Ｇｒｆｒｏｎｔの射出ひとみＰ２は、非離散の瞳孔領域（ｐｕｐｉｌｌａｒｙ  ｚｏｎｅ）Ｚ２を定義する。定義上、この瞳孔領域Ｚ２は、レンズ前群Ｇｒｆｒｏｎｔによって形成された絞りの像である。上述のように、凸状の双曲面鏡は、２つの焦点、即ち、第１の、虚焦点Ｆ１及び実焦点Ｆ２を有している。双曲面鏡Ｍ１の実焦点Ｆ２は、有利には、前群の射出瞳孔領域（ｅｘｉｔ  ｐｕｐｉｌｌａｒｙ  ｚｏｎｅ）Ｚ２内に配置されている。このようにして、焦点Ｆ１は、前群Ｇｒｆｒｏｎｔと双曲面鏡Ｍ１との組合せに相応する系の射出ひとみＰ１に相応する瞳孔領域内に配置されている。
【００５２】
実焦点Ｆ２は、瞳孔領域Ｚ２内に配置されており、スクリーンＳＣに相応する像平面に投映された像の質は最適化されている。
【００５３】
更に、前記メニスカスレンズＬ５と双曲面鏡Ｍ１との間に配置された正レンズＬ７は、視野の光線のエンベロープを低減するように設けられており、それにより、光ビームを平面鏡を用いて容易にフォールディング乃至反射するようにして、対物レンズの全サイズを小さくすることができる。
【００５４】
しかし、双曲面鏡は、幾何的な歪を導入してしまい、図１４ａに示されているような物体から、図１４ｂに示されているような歪を持った像が形成されてしまう。
【００５５】
この歪を補正するために、本発明によると、レンズ後群Ｇｒｒｅａｒ内に、円錐曲線形状の表面を持ったレンズＬ１が設けられている。有利には、この円錐曲線は、幾何的な歪を殆ど完全に補正するために、鏡Ｍ１の形状と同じ型の円錐曲線である。有利には、従って、この円錐曲線は、双曲線である。
【００５６】
有利には、各円錐定数（双曲面鏡Ｍ１と後レンズＬ１）の比は、各双曲線の各焦点の各位置の比にほぼ比例し、即ち、Ｐ２双曲線とＰ１双曲線との距離にほぼ比例する。
【００５７】
例えば、等価な後レンズＧｒｒｅａｒの焦点距離が設定され、このレンズの焦点にひとみが配置され、各双曲線は、「所定の距離隔てて」配置されている。この距離により、焦点距離を使う必要があり、スクリーン上の所定の倍率（例えば、６４倍）を得るために、各双曲線用の円錐定数が必要である。各レンズ又はレンズ群の円錐曲線面の形状は、対物レンズを補正するために、この円錐定数と、双曲面鏡の円錐定数との比が、Ｌ１、Ｌ２で、各双曲線の、当該双曲線の主断面からの距離を示した場合の比Ｌ１／Ｌ２にほぼ比例するようにしなければならない。これらの距離、殊に、Ｐ２に相応する距離が、レンズ前群（Ｇｒｆｒｏｎｔを通る各双曲線から見て等価な距離である。
【００５８】
しかし、双曲線形状のレンズＬ１は、図１３ａの場合、対物レンズの絞りΦから離隔している必要があり、その結果、拡張されたビームで、歪の予備補正を行うことができる。
【００５９】
従って、このように設計されたレンズＬ１は、幾何的な歪を補正するのみならず、視野の曲率も補正する点に注目されたい。
【００６０】
更に、系によって導入された非点収差による誤差は、幾何的な歪と同じ法則に従わない。この系によって導入された非点収差による誤差は、上述の手段によって補正されない。この理由は、Ｌ５のような少なくとも１つのメニスカスレンズが、系によって導入された非点収差による誤差を補正するために用いられているからである。
【００６１】
図１３ｂは、本発明の対物レンズの近軸状態の図が示されており、物体から放射された光線の主経路が示されている。
【００６２】
この図１３ｂには、図１３ａのレンズ後群Ｇｒｒｅａｒが、レンズｌ１によってシンボルで示されており、レンズ前群Ｇｒｆｒｏｎｔ）が、レンズ１２によってシンボルで示されている。
【００６３】
図１３ｂに示されているように、系は、テレセントリック系である。光学系に関して投映されるべき物体とは反対側のひとみは、系の焦点面内に位置している（焦点距離ｆ０）：
α＝ａｒｃｔａｎ（ｈ０／ｆ０）
レンズ１２は、双曲面鏡の表面を介してスクリーン上に鮮明な像を形成するように設計されており、この条件により、この双曲面鏡はパワー（集光力）αとなる。
【００６４】
以下の式が書ける：
双曲面鏡のパワー（集光力）がＡで低いということが許容される場合、
φｌ２＝１／（ｆ１−ｌ＋ｚｐ）
が成立する。
【００６５】
ｈ０から放射された光線の新たな出口角は：
α１＝α−ｋφ２＝ａｒｃｔａｎ（ｈ０／ｆ０）−（ｌ．ｈ０／ｆ０）．φｌ２
であり、双曲面鏡の作用である。
【００６６】
この系内で、双曲面鏡は、各ひとみを共役するのに使われる。
【００６７】
ｆ１及びｆ２を、各双曲面鏡の各焦点の位置とし、ｈｍを、入射角の高さ
とすると：
ｈｍ＝ｆ１．ｔａｎα１
α１＝ａｒｃｔａｎ（ｆ１ｔａｎα２／ｆ２）
が成立する。
【００６８】
この式から、物体Ｈ０の高さを像Ｈｉの高さに結合する式が導出される：
Ｈｉ＝Ｚｐｔａｎα２’
Ｈｉ＝Ｚｐ．ｔａｎ（ａｒｃｔａｎ（ｆ１．ｔａｎ（ａｒｃｔａｎ（ｈ０／ｆ０）−（ｌ．ｈ０／ｆ０）．φｌ２））／ｆ２）
図１５は、本発明の対物レンズの実施例を示す。この対物レンズの種々の要素の特性は、以下の表に要約される：
【００６９】
【数１】
2006527401.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】公知技術の後面投映系を示す図
【図２】公知技術の後面投映系を示す図
【図３】公知技術の後面投映系を示す図
【図４】ａ〜４ｃは、本発明の対物レンズの実施例を示す図
【図５】本発明の後面投映装置の実施例を示す図
【図６】本発明の後面投映装置の別の実施例を示す図
【図７】ａ及びｂは、光線が伝搬される仕方を詳細に示した図
【図８】本発明の説明の中で使われる鏡の種々の位置及び配向を示す図
【図９】本発明の説明の中で使われる鏡の種々の位置及び配向を示す図
【図１０】本発明の説明の中で使われる鏡の種々の位置及び配向を示す図
【図１１】本発明を前面投映（映写）装置に用いた実施例を示す図
【図１２】ａ及びｂは、本発明の対物レンズの択一的な実施例を示す図
【図１３】ａ，ｂは、歪及び非点収差補正について説明するためのダイアグラム
【図１４】歪及び非点収差補正について説明するためのダイアグラム
【図１５】本発明の対物レンズの実施例を示す図
【図１】
2006527401.tif 000004
【図２】
2006527401.tif 000005
【図３】
2006527401.tif 000006
2006527401.tif 000007
【図５】
2006527401.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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