CN1145057C - 投影透镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使色像差等光学特性优于现有技术的投影透镜装置。其特征在于：放大透镜由阿贝数为50～75中的某一值的玻璃材料来形成，在一组或多组屏幕一侧透镜中的由阿贝数为20～35中的某一值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数为50～60中的某一值的塑料材料来成形的透镜混合在一起，在一组或多组非屏幕一侧透镜中的由阿贝数为20～35中的某一值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数为50～60中的某一值的塑料材料来成形的透镜混合在一起。

Description

投影透镜装置

技术领域

本发明涉及投影透镜装置，特别是涉及适合应用于投影电视机用的投影透镜装置中的投影透镜装置。

背景技术

近年来，不仅是电视广播的接收图象，而且作为显示来自VTR、LD等电子图像装置的输出图像的显示装置，也广泛地利用投影电视机。为了谋求投影电视机整体的小型、重量轻、价廉，要求应用于这样的投影电视机上的投影透镜装置也小型、重量轻、价廉。还有，投影透镜装置是放大倍率相当大的装置，但是，当然也要求其各种象差小，能实现良好的光学特性。

现有的投影透镜装置由多个透镜组(例如，5个或6个透镜组)构成，以便不仅能够实现很大的所希望放大倍率，而且，能够实现良好的光学特性。而且，主要对于为了起到确保放大倍率及成像图象的亮度的作用及为了起到不使焦点发生移动的作用的放大透镜，应用了玻璃透镜；对于其它透镜，应用了由丙烯酸树脂构成的非球面塑料透镜，这种透镜易于成形、重量轻并能够有助于实现廉价，并在塑料透镜中其阿贝(Abbe)数较大(波长色散较小)。

可是，由于近年的投影机所处理的图像是彩色图像，故虽然其它象差较小是重要的，但是，色象差较小也是重要的。如上所述，由丙烯酸树脂构成的塑料透镜由于其阿贝数大，故对于色象差的抑制起到良好的作用。

但是，由于投影透镜装置由多个透镜组构成，故不能在整个屏幕的范围内大体把屏幕上的色象差完全抑制掉。特别是在要求高分辨率的高清晰度电视用的投影机中，对于这样的色象差等光学特性的要求较高，要求实现更好良好的光学特性。

因此，要求能够使色象差等光学特性优于现有的光学特性的投影透镜装置。

发明内容

为了解决这样的课题，本发明是这样一种投影透镜装置，具有：放大透镜；位于该放大透镜的接近屏幕一侧的承担象差补偿作用的一组或多组屏幕一侧的透镜；以及位于所述放大透镜的远离屏幕一侧的承担象差补偿作用的一组或多组远离屏幕一侧的透镜，这种投影透镜装置的特征在于：所述放大透镜是由阿贝数范围为50-75的一个值的玻璃材料来形成的透镜，所述一组或多组所述接近屏幕一侧的透镜由阿贝数范围为20-35的一个值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数范围为50-60的一个值的塑料材料来成形的透镜组合在一起，所述一组或多组所述远离屏幕一侧的透镜由阿贝数范围为20-35的一个值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数范围为50-60的一个值的塑料材料来成形的透镜组合在一起。

附图说明

图1为示出第1实施例的投影透镜装置的结构的说明图；

图2为示出构成第1实施例的投影透镜装置的各透镜的面的曲率半径及阿贝数等的图表；

图3为示出规定构成第1实施例的投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图4为示出第1实施例的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图5为图4的横轴的说明辅助图；

图6为示出第1实施例的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；

图7为示出现有的投影透镜装置的结构的说明图；

图8为示出构成现有的投影透镜装置的各透镜的面的曲率半程及阿贝数等的图表；

图9为示出规定构成现有的投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图10为示出现有的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图11为示出现有的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；

图12为示出第2实施例的投影透镜装置的结构的说明图；

图13为示出构成第2实施例投影透镜装置的各透镜的面的曲率半径及阿贝数等的图表；

图14为示出规定构成第2实施例的投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图15为示出第2实施例的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图16为示出第2实施例的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；

图17为示出第3实施例的投影透镜装置的结构的说明图；

图18为示出构成第3实施例的投影透镜装置的各透镜的面的曲率半径及阿贝数等的图表；

图19为示出规定构成第3实施例的投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图20为示出第3实施例的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图21为示出第3实施例的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；

图22为示出第4实施例的投影透镜装置的结构的说明图；

图23为示出构成第4实施例的投影透镜装置的各透镜的面的曲率半径及阿贝数等的图表；

图24为示出规定构成第4实施例投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图25为示出第4实施例的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图26为示出第4实施例的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；

图27为示出第5实施例的投影透镜装置中结构的说明图；

图28为示出构成第5实施例的投影透镜装置的各透镜的面的曲率半径及阿贝数等的图表；

图29为示出规定构成第5实施例投影透镜装置的各透镜的非球面的参数的图表；

图30为示出第5实施例的投影透镜装置中的有关3个波长的彗形象差的特性图；

图31为示出第5实施例的投影透镜装置中的MTF特性的特性图；以及

图32为示出根据光学用树脂的阿贝数来分组的说明图。

具体实施方式

(A)第1实施例

下面，参照附图，详细叙述本发明的投影透镜装置的第1实施例。图1为示出第1实施例的投影透镜装置1A的结构的透镜配置图。再者，图1还形象地表明了各透镜的面形状、各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔。

还有，图2为示出下述的具体值的图表，其中有：各透镜的各面r1～r12在光轴上的曲率半径R1-R12；各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔d1～d12；各透镜的折射率(在d线上的折射率)nd1、nd3。nd5、nd7、nd9～nd11；以及各透镜的阿贝数νd1、νd3、νd5、νd7、νd9～νd11。再者，在与透镜的屏幕一侧的面ri对应的行中，记载了折射率ndi及阿贝数νdi。

进而，图3为示出确定作为非球面的各透镜的各面r1～r4、r7～r10的形状用的参数K、A3～A10之值的图表。再者，确定非球面形状用的参数K、A3～A10，是与下列(1)式及(2)式有关的非球面形状确定式中的参数。即，在把光轴方向作为X轴的直角坐标系统中，当把顶点近轴曲率作为C、圆锥常数作为K、非球面系数作为A3～A10时，把各透镜的非球面设定成为处于以下列(1)式及(2)式表示的关系的旋转对称非球面。

$X=\frac{{\mathrm{C\ρ}}^2}{1+\sqrt{1-(K+1)C^2{\mathrm{\ρ}}^2}}+\underset{i=2}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{2i}{\mathrm{\ρ}}^{2i}+A_3{\mathrm{\ρ}}^3+A_5{\mathrm{\ρ}}^2+A_7{\mathrm{\ρ}}^7----\left(1\right)$

$\mathrm{\ρ}=\sqrt{Y^2+Z^2}----\left(2\right)$

图1中，第1实施例的投影透镜装置1A从屏幕一侧起依次由第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5及第5组透镜6构成。

在该第1实施例的情况下，第1组透镜2用单一的透镜来构成。第1组透镜2用光轴附近为正而周边部变负的面r1及面r2都由非球面构成的透镜来组成，以第1组透镜2为主来承担像高约0.5～0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用。再者，在本发明书中，以归一化成0.0～1.0的相对像高束表示像高。

在该第1实施例的情况下，第2组透镜3也用单一的透镜来构成。第2组透镜3用光轴附近为负而周边部变正的面r3及面r4都由非球面构成的透镜来组成，以第2组透镜3为主来承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用。

在该第1实施例的情况下，第3组透镜4也用单一的透镜来构成。第3组透镜4用面r5及面r6都由球面构成的透镜来组成，用所构成的透镜中放大率最大的正透镜来构成。即，为了达到所需的放大倍率，第3组透镜4贡献最大。

在该第1实施例的情况下，第4组透镜5也用单一的透镜来构成。第4组透镜5用面r7及面r8都为非球面的正透镜来构成，以第4组透镜5为主来承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点变动之补偿作用。

第5组透镜6构成对该投影透镜装置1A的像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元。下面，把第5组透镜6称为像场弯曲补偿单元。像场弯曲补偿单元6为第1、第2、第3透镜6A、6B、6C的紧密接触透镜。以像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A为主来承担像场弯曲之补偿作用。像场弯曲补偿单元6的第2透镜6B用充填在第1透镜6A与第3透镜6C之间的冷却用液体来构成。像场弯曲补偿单元6的第3透镜6C构成与未图示的CRT显示器的管面接合的入射部。即，将第3透镜6C的屏幕一侧的面r12形成为与未图示的CRT显示器的管面相同的面形状。

作为第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5、以及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A等的综合透镜系统，来实现抑制色像差的发生的消色差的作用。作为投影透镜装置也有6组结构的装置，但是，如果把该第1实施例那样的分组结构的装置与6组结构的装置加以比较，则由于构成的透镜个数较少，故一般地说，消色差是较难的。

在该第1实施例投影透镜装置1A中，对于难以用塑料透镜来实现的、需要大的正放大率的第3组透镜4，也应用了图2中示出了那样的折射率nd为1.517，阿贝数νd为64的玻璃(BK7玻璃)透镜。还有，由于该第3组透镜4为玻璃透镜，故考虑到批量生产性及加工性等，如上所述，应用了r5及r6这两个面都是球面的透镜。

如上所述，由于作为放大透镜(第3组透镜)4应用了球面的玻璃透镜(准确地说，其它主要原因也有影响)，故需要各种像差补偿用的透镜。而且，考虑到该投影透镜装置1A的小型、重量轻，应用了塑料透镜作为这样的各种像差补偿用的透镜。

各种像差补偿用的透镜是上述第1组透镜2、第2组透镜3、第4组透镜5以及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，因此，作为第1组透镜2、第2组透镜3、第4组透镜5以及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的这些透镜，应用了塑料透镜。这一点，与以往相同。

以往，全部像差补偿用的透镜应用了由同一种塑料材料构成的透镜。即，作为全部像差补偿用的透镜应用了由丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)构成的透镜。

但是，本第1实施例投影透镜装置1A的特征是，对于第1组透镜2及第4组透镜5，应用了由同一塑料材料构成的透镜，对于第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，应用了由同一塑料材料构成的透镜，这两种塑料材料是不同的。

即，在该第1实施例的投影透镜装置1A中，如图2中所示，对于第1组透镜2及第4组透镜5，应用了由折射率nd为1.620，阿贝数为24的塑料材料构成的透镜；另一方面，也如图2中所示，对于第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，应用了由折射率nd为1.492、阿贝数为58的塑料材料构成的透镜。

具体地说，具有前者那样的光学特性的塑料材料为光学用聚酯树脂(参照特开平6-49186号公报，例如钟纺株式会社以商品名O-PET来销售)；具体地说，具有后者那样的光学特性的塑料材料是作为塑料透镜材料是最一般应用的丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)。

再者，在该第1实施例中，作为构成像场弯曲补偿单元6的第2透镜6B的冷却用液体，应用了折射率nd为1.437、阿贝数为73的乙撑二醇与丙三醇的混合液，对像场弯曲补偿单元6的第3透镜6C，应用了由折射率nd为1.562、阿贝数为56的玻璃构成的透镜。

其次，说明在第1实施例投影透镜装置1A中，对第1组透镜2及第4组透镜5不使用一般的丙烯酸树脂透镜，而应用了光学用聚酯树脂透镜的理由。

对于放大透镜(第3组透镜)4，应用了阿贝数大的(换句话说，即波长色散小的)玻璃透镜，但是，由于是正的大的透镜，故在考虑了该透镜单体的情况下，相应地产生色像差。

如上所述，其它透镜是确定了主要补偿作用的透镜，但是，除了该主要作用之外，作为投影透镜装置1A的整体，也需要承担能够消色差那样的消色差作用。

在这里，第1组透镜2和第4组透镜5特别地起到消色差的作用。即，如果把第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A与第1组透镜2及第4组透镜5加以比较，则如从图1也可明白，由于存在着厚度大致相等的部分，故不对整个像高范围的消色差起作用，而只对像高的一部分范围内的消色差起作用。因而，从消色差的观点来看，第1组透镜2及第4组透镜5变得重要。

如果以各透镜单体来考虑，则一看就会认为，从色像差补偿(消色差)的观点来看，阿贝数大的(波长色散小的)一方较好。但是，主要承担消色差作用的透镜(在该第1实施例的情况下，为第1组透镜2及第4组透镜5)，不仅承担消色差的作用，还承担其它补偿作用。

本申请的发明人发现了，为了在不影响第1组透镜2及第4组透镜所承担的主要的补偿作用的情况下使其承担消色作用，则应用阿贝数小的透镜即可。即，如果通过应用阿贝数小的透镜使其承担消色差作用，则由于消色差作用的缘故使透镜各面的形状所受影响的程度变小，故由原来的起补偿作用的面就能够确定透镜各面的形状。换句话说，如果像以往那样，用阿贝数大的透镜来完成第1组透镜2及第4组透镜5承担的主要的补偿作用及消色差作用这两种作用，则存在着这样的担心：消色差作用的实现对透镜形状也有很大影响，会影响原来的补偿作用。

另一方面，对消色差作用贡献小的第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，为了抑制色像差的发生，不如应用阿贝数大的透镜为好。例如，由于在第2组透镜3的周边部(像高较大的部分)上存在使与放大透镜(第3组透镜)4相同的色像差发生的趋向，故第2组透镜3最好应用阿贝数大的透镜。还有，由于像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的两面都是曲率半径小的折射能力大的面，故存在使色像差增大的可能性，因此，最好应用阿贝数大的透镜。

图4为对于来自轴上的入射光(图4(A))及来自最大像高的入射光(图4(B))示出该第1实施例投影透镜装置1A中的三个波长(486nm、546nm、656nm)的彗形像差的图。再者，图4中的横轴示出了把图5中所示那样的假想屏幕面上的范围HU-HL、HU’-HL’归一化成为1～-1后的情况。

还有，图6为示出该第1实施例投影透镜装置1A中的MTF(调制传递函数)特性的图。该图6示出对于每1mm并对于4.3个线对的干涉条纹的在子午面及径向面上的像高0.0～1.0的MTF。再者，对于e线进行了1.00的色权处理(用于符合视觉灵敏度的调整)。

再者，第1实施例的投影透镜装置1A的焦距为75.79mm，F数为1.00，周边光量比(＝在最大像高处的光量/在轴上的光量)为31.4％。

图7～图9为规定对全部塑料透镜应用了丙烯酸树脂透镜的现有的5组结构的投影透镜装置(对于第1实施例的比较例)1的图，分别对应于与第1实施例有关的图1～图3。还有，图10为对于来自轴上的入射光(图10(A))及来自最大像高的入射光(图10(B))示出该现有装置1中的3个波长的彗形像差的图。进而，图11为示出现有装置1中的MTF特性的图。

从图4与图10的比较可知，与现有装置1相比，第1实施例投影透镜装置1A的色像差变小。

从图6可知，在子午面及径向面这两个面上，在像高的整个范围内，在最低点上第1实施例的投影透镜装置1A的MTF都约为0.6，故第1实施例投影透镜装置1A的分辨率是良好的，换句话说，很好地补偿了包含色像差在内的各种像差。再者，正如从图11可知的那样，在现有的装置1中，大量地存在MTF在0.6以下的像高部分。即，与现有装置1相比，第1实施例的投影透镜装置1A的MTF特性显著地改善了。实际上，即使在处理高清晰度电视图像的情况下，第1实施例投影透镜装置1A的MTF特性也是足够的。

再者，现有的投影透镜装置的焦距为75.89mm，F数为1.00，周边光量比为30.6％。即，如上所述，第1实施例投影透镜装置1A的这些光学特性与现有的装置相同。

如上所述，根据第1实施例的投影透镜装置，由于对于承担像高约0.5-0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用的第1组透镜以及承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿的第4组透镜，应用了由阿贝数小的光学用聚酯树脂构成的透镜，同时，对于承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用的第2组透镜及对于像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元的第1透镜，应用了由阿贝数大的丙烯酸树脂构成的透镜，对于作为放大透镜的第3组透镜，应用了玻璃透镜，故可实现消色差等光学特性良好的装置。

还有，与迄今应用的丙烯酸树脂相比，光学用聚酯树脂的折射率较大。因此，能使第1组透镜及第4组透镜小型化，其结果也很有助于整个投影透镜装置的小型化。

再者，即使把第1组透镜及第4组透镜作成由光学用聚酯树脂构成的透镜，在应用了塑料透镜的这一点上也与现有情况相同，不影响投影透镜装置的小型、轻量化。

(B)第2实施例

其次，参照附图，详细叙述本发明的投影透镜装置的第2实施例。

图12为示出第2实施例的投影透镜装置1B的结构的透镜配置图，对于与上述第1实施例有关的图1相同及对应的部分附以相同的符号来示出。还有，图13为示出第2实施例的投影透镜装置1B中的各透镜的各面在光轴上的曲率半径、各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔、各透镜的折射率(在d线上的折射率)以及各透镜的阿贝数之具体值的图表。进而，图14为示出确定作为非球面的各透镜的各面的形状用的参数值的图表。

如图12中所示，第2实施例的投影透镜装置1B从屏幕一侧起依次由第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5及第5组透镜(像场弯曲补偿单元)6构成，各组透镜的主要的作用分别与第1实施例相同。

即，以第1组透镜2为主来承担像高约0.5～0.8的球面差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用，以第2组透镜了为主来承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用，以第3组透镜4为主作为放大透镜而起作用，以第4组透镜5为主来承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿，以像场弯曲补偿单元6为主来承担对于该投影透镜装置1B的像场弯曲的大部分进行补偿的作用。

该第2实施例的投影透镜装置1B与上述第1实施例投影透镜装置1A之不同点是，对于在消色差方面最起作用的第1组透镜2和第4组透镜5，如图13中所示，应用了由折射率nd为1.593、阿贝数为30的塑料材料构成的透镜。具体地说，具有这样的光学特性的塑料材料为聚苯乙烯(PS)。

再者，在该第2实施例的投影透镜装置1B中，对于第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，也应用了由丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA)构成的透镜。

即，第1组透镜2及第4组透镜5的材料与第1实施例不同，但是，在对于第1组透镜2及第4组透镜5应用了比第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的阿贝数小很多的材料一点上，与第1实施例是相同的，其理由也与第1实施例相同。

如上所述，即使通过把第1组透镜2及第4组透镜5的材料变更为第1实施例的材料从而承担了与第1实施例相同的作用，各透镜的各面的形状也与第1实施例多少有些不同。

图15为对于来自轴上的入射光(图15(A))及来自最大像高的入射光(图15(B))示出第2实施例的投影透镜装置1B中的三个波长的彗形像差的图。从该图15与上述的与现有技术有关的图10的比较可知，与现有装置相比，第2实施例的投影透镜装置1B的色像差变小。

图16为示出该第2实施例投影透镜装置1B中的MTF特性的图。从该图16可知，在子午面及径向面这两个面上，在像高的整个范围内，在最低点上第2实施例投影透镜装置1B的MTF都约为0.6，故第2实施例投影透镜装置1B的分辨率是良好的，换句话说，很好地补偿了包含色像差在内的各种像差。还有，从与图11的比较可知，与现有装置1相比，第2实施例的投影透镜装置1B的MTF特性显著地改善了。

再者，第2实施例的投影透镜装置1B的焦距为75.82mm，F数为1.00，周边光量比为31.1％，与第1实施例投影透镜装置1A或现有投影透镜装置相比为同等程度。

如上所述，根据第2实施例的投影透镜装置，由于对于承担像高约0.5-0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用的第1组透镜以及承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿的第4组透镜，应用了由阿贝数小的聚苯乙烯树脂构成的透镜，同时，对于承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用的第2组透镜及对于像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元的第1透镜，应用了由阿贝数大的丙烯酸树脂构成的透镜，对于作为放大透镜的第3组透镜，应用了玻璃透镜，故可实现消色差等光学特性良好的装置。

还有，与迄今应用的丙烯酸树脂相比，聚苯乙烯树脂的折射率较大。因此，能使第1组透镜及第4组透镜小型化，其结果也有助于整个投影透镜装置的小型化。

再者，即使把第1组透镜及第4组透镜作成由聚苯乙烯树脂构成的透镜，在应用了塑料透镜的这一点上也与现有情况相同，不影响投影透镜装置的小型、轻量化。

(C)第3实施例

其次，参照附图，详细叙述本发明的投影透镜装置的第3实施例。

图17为示出第3实施例的投影透镜装置1C的结构的透镜配置图，对于与上述第1实施例有关的图1相同及对应的部分附以相同的符号来示出。还有，图18为示出第3实施例的投影透镜装置1C中的各透镜的各面在光轴上的曲率半径、各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔、各透镜的折射率(在d线上的折射率)以及各透镜的阿贝数之具体值的图表。进而，图19为示出确定作为非球面的各透镜的各面的形状用的参数值的图表。

如图17中所示，第3实施例的投影透镜装置1C从屏幕一侧起依次由第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5及第5组透镜(像场弯曲补偿单元)6构成，各组透镜的主要的作用分别与第1实施例相同。

即，以第1组透镜2为主来承担像高约0.5～0.8的球面差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用，以第2组透镜了为主来承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用，以第3组透镜4为主作为放大透镜而起作用，以第4组透镜5为主来承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿，以像场弯曲补偿单元6为主来承担对于该投影透镜装置1C的像场弯曲的大部分进行补偿的作用。

该第3实施例的投影透镜装置1C与上述第1及第2实施例投影透镜装置1A及1B之不同点是，对于在消色差方面最起作用的第1组透镜2和第4组透镜5，如图18中所示，应用了由折射率nd为1.585、阿贝数为30的塑料材料构成的透镜。具体地说，具有这样的光学特性的塑料材料为聚碳酸酯(PC)。

再者，在该第3实施例的投影透镜装置1C中，对于第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，也应用了由丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA)构成的透镜。

即，第1组透镜2及第4组透镜5的材料与第1或第2实施例不同，但是，在对于第1组透镜2及第4组透镜5应用了比第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的阿贝数小很多的材料一点上，与第1实施例是相同的，其理由也与第1实施例相同。

如上所述，即使通过把第1组透镜2及第4组透镜5的材料变更为第1实施例的材料从而承担了与第1或第2实施例相同的作用，各透镜的各面的形状也与第1或第2实施例多少有些不同。

图20为对于来自轴上的入射光(图20(A))及来自最大像高的入射光(图20(B))示出第3实施例的投影透镜装置1C中的三个波长的彗形像差的图。从该图20与上述的与现有技术有关的图10的比较可知，与现有装置相比，第3实施例的投影透镜装置1C的色像差变小。

图21为示出该第3实施例投影透镜装置1C中的MTF特性的图。从该图21可知，在子午面及径向面这两个面上，在像高的整个范围内，在最低点上第3实施例投影透镜装置1C的MTF都约为0.6，故第3实施例投影透镜装置1C的分辨率是良好的，换句话说，很好地补偿了包含色像差在内的各种像差。还有，从与图11的比较可知，与现有装置1相比，第3实施例的投影透镜装置1B的MTF特性显著地改善了.

再者，第3实施例的投影透镜装置1C的焦距为75.83mm，F数为1.00，周边光量比为31.1％，与第1实施例投影透镜装置1A或第2实施例投影透镜装置1B或现有投影透镜装置相比为同等程度。

如上所述，根据第3实施例的投影透镜装置，由于对于承担像高约0.5-0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用的第1组透镜以及承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿的第4组透镜，应用了由阿贝数小的聚碳酸酯树脂构成的透镜，同时，对于承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用的第2组透镜及对于像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元的第1透镜，应用了由阿贝数大的丙烯酸树脂构成的透镜，对于作为放大透镜的第3组透镜，应用了玻璃透镜，故可实现消色差等光学特性良好的装置。

还有，与迄今应用的丙烯酸树脂相比，聚碳酸酯树脂的折射率较大。因此，能使第1组透镜及第4组透镜小型化，其结果也有助于整个投影透镜装置的小型化。

再者，即使把第1组透镜及第4组透镜作成由聚碳酸酯树脂构成的透镜，在应用了塑料透镜的这一点上也与现有情况相同，不影响投影透镜装置的小型、轻量化。

(D)第4实施例

其次，参照附图，详细叙述本发明的投影透镜装置的第4实施例。

图22为示出第4实施例的投影透镜装置1C的结构的透镜配置图，对于与上述第1实施例有关的图1相同及对应的部分附以相同的符号来示出。还有，图23为示出第4实施例的投影透镜装置1D中的各透镜的各面在光轴上的曲率半径、各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔、各透镜的折射率(在d线上的折射率)以及各透镜的阿贝数之具体值的图表。进而，图24为示出确定至少一个面为非球面的各透镜的各面的形状用的参数值的图表。

如图22中所示，第4实施例的投影透镜装置1D从屏幕一侧起依次由第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5及第5组透镜(像场弯曲补偿单元)6构成，各组透镜的主要的作用分别与第1实施例相同。

即，以第1组透镜2为主来承担像高约0.5～0.8的球面差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用，以第2组透镜了为主来承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用，以第3组透镜4为主作为放大透镜而起作用，以第4组透镜5为主来承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿，以像场弯曲补偿单元6为主来承担对于该投影透镜装置1D的像场弯曲的大部分进行补偿的作用。

该第4实施例的投影透镜装置1D的各透镜的材料，与上述第1实施例投影透镜装置1A是相同的。即，在第4实施例投影透镜装置1D中，在对于第1组透镜2及第4组透镜5应用了比第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的阿贝数小很多的材料一点上，也与第1实施例是相同的，其理由也与第1实施例相同。

第4实施例投影透镜装置1D与第1实施例投影透镜装置1A之主要的不同点是像场弯曲补偿单元6的具体结构。

(A)在第4实施例投影透镜装置1D中，不把像场弯曲补偿单元6的第2透镜6B与第3透镜6C的边界面r11作成第1实施例那样的平面，而是如图22及图23中所示，将其作成与作为未图示的CRT显示器的管面接合的入射面的r12大致相同的球面。(B)还有，从图24可知，在第4实施例投影透镜装置1D中，对于像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A与第2透镜6B的边界面r10，与第1实施例投影透镜装置1A不同，应用了球面。

不同点(A)考虑到下面的情况。像场弯曲补偿单元6的第2透镜6B为填充冷却用液体而构成的透镜，但是，如果第3透镜6C的厚度不相等，则来自CRT显示器的热传导在轴上的与在最大像高一侧是不同的，其结果，产生了构成第2透镜6B的冷却用液体在第2透镜6B内部进行对流的情况，其影响在光学特性上有一些表现，考虑到防止这种情况，把面r11作成球面，把像场弯曲补偿单元6的第3透镜6C作成厚度大致相等。再者，从制造方面来看，将面r11作成平面的方法具有金属模容易制造等优点。

不同点(B)是考虑到制造方面。即，球面的金属模的制造比非球面容易，其结果，可谋求制造成本的降低。面r10虽然以非球面为好，但是，如果把面r10与在该第4实施例的投影透镜装置1D中也采用了非球面的面r1-r4、r7-r9相比，则面r10对整个光学特性产生的影响较小，如下所述，即使将其变更成球面也能够实现与上述第1实施例的投影透镜装置1A同等程度的光学特性。

如上所述，在该第4实施例投影透镜装置1D中，即使各透镜承担与第1实施例相同的作用，但由于把第1实施例中为平面的1个面(r11)变更成为球面、把第1实施例中为非球面的1个面(r10)变更成为球面，故其它各面的形状也与第1实施例多少有些不同。

图25为对于来自轴上的入射光(图25(A))及来自最大像高的入射光(图25(B))示出第4实施例的投影透镜装置1D中的三个波长的彗形像差的图。从该图25与上述的与现有技术有关的图10的比较可知，与现有装置相比，第4实施例的投影透镜装置1D的色像差变小。

图26为示出该第4实施例投影透镜装置1D中的MTF特性的图。从该图26可知，在子午面及径向面这两个面上，在像高的整个范围内，在最低点上第4实施例投影透镜装置1D的MTF都约为0.53，故第4实施例投影透镜装置1D的分辨率是良好的，换句话说，很好地补偿了包含色像差在内的各种像差。还有，从与图11的比较可知，与现有装置1相比，第4实施例的投影透镜装置1D的MTF特性显著地改善了。

再者，第4实施例的投影透镜装置1D的焦距为80.00mm，F数为1.00，周边光量比为29.4％，焦距多少要长一点，但其它值与第1实施例投影透镜装置1A、或第2实施例投影透镜装置1B、或第3实施例投影透镜装置1C、或现有投影透镜装置相比为同等程度。

如上所述，根据第3实施例的投影透镜装置，由于对于承担像高约0.5-0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用的第1组透镜以及承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿的第4组透镜，应用了由阿贝数小的光学用聚酯树脂构成的透镜，同时，对于承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用的第2组透镜及对于像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元的第1透镜，应用了由阿贝数大的丙烯酸树脂构成的透镜，对于作为放大透镜的第3组透镜，应用了玻璃透镜，故也可实现消色差等光学特性良好的装置。

还有，与迄今应用的丙烯酸树脂相比，光学用聚酯树脂的折射率较大。因此，能使第1组透镜及第4组透镜小型化，其结果也有助于整个投影透镜装置的小型化。

再者，即使把第1组透镜及第4组透镜作成由聚碳酸酯树脂构成的透镜，在应用了塑料透镜的这一点上也与现有情况相同，不影响投影透镜装置的小型、轻量化。

进而，根据第4实施例投影透镜装置，由于在像场弯曲补偿单元6中的多个透镜面上的非球面个数比已叙述的实施例的投影透镜装置少，故可预期简化制造及实现廉价，同时，还预期可减小产品的离散性。

进而，根据第4实施例的投影透镜装置，由于把像场弯曲补偿单元6中的第3透镜6C作成厚度大致相等，故CRT显示器中的发热大致均匀地传导到像场弯曲补偿单元6的各像高上，可预期防止因热传导不均匀引起的光学特性变坏。

(E)第5实施例

其次，参照附图，详细叙述本发明的投影透镜装置的第5实施例。

图27为示出第5实施例的投影透镜装置1E的结构的透镜配置图，对于与上述第1实施例有关的图1相同及对应的部分附以相同的符号来示出。还有，图28为示出第5实施例的投影透镜装置1E中的各透镜的各面在光轴上的曲率半径、各透镜在光轴上的厚度及相邻透镜之间的间隔、各透镜的折射率(在d线上的折射率)以及各透镜的阿贝数之具体值的图表。进而，图29为示出确定至少一个面为非球面的各透镜的各面的形状用的参数值的图表。

如图27中所示，第5实施例的投影透镜装置1E从屏幕一侧起依次由第1组透镜2、第2组透镜3、第3组透镜4、第4组透镜5及第5组透镜(像场弯曲补偿单元)6构成，各组透镜的主要的作用分别与第1实施例相同。

即，以第1组透镜2为主来承担像高约0.5～0.8的球面差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用，以第2组透镜了为主来承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用，以第3组透镜4为主作为放大透镜而起作用，以第4组透镜5为主来承担轴外光的上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿，以像场弯曲补偿单元6为主来承担对于该投影透镜装置1E的像场弯曲的大部分进行补偿的作用。

该第5实施例投影透镜装置1E的各透镜的材料也与上述第1实施例的投影透镜装置1A是相同的。即，在第5实施例的投影透镜装置1E中，在对第1组透镜2及第4组透镜5应用了比第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A的阿贝数小很多的材料这一点上，也与第1实施例是相同的，其理由也与第1实施例相同。

与上述第1～第4实施例的投影透镜装置1A～1D相比，第5实施例的投影透镜装置1E使受光量增大。因此，从该第5实施例的投影透镜装置1E的图26与上述第1～第4实施例的投影透镜装置1A～1D的对应于图26的图1、图12、图17、图22的比较可知：关于第1组透镜2～第4组透镜5的直径，第5实施例的投影透镜装置1E中的直径较大，还有，关于像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，也是第5实施例的投影透镜装置1E中的直径较大。

再者，如图29中所示，在该第5实施例的投影透镜装置1E中，也对像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A与第2透镜6B的边界面r10应用了球面，在这一点上，与第1实施例的投影透镜装置1A不同，但是，其理由已在第4实施例中作了叙述。

如上所述，在该第5实施例的投影透镜装置1E中，即使各透镜承担与第1实施例相同的作用，由于希望光量增大，故各透镜的各面的形状也与第1实施例多少有些不同。

图30为对于来自轴上的入射光(图30(A))及来自最大像高的入射光(图30(B))示出第2实施例的投影透镜装置1E中的三个波长的彗形像差的图。从该图30与上述的与现有技术有关的图10的比较可知，与现有装置相比，第5实施例的投影透镜装置1E的色像差变小。

图31为示出该第5实施例投影透镜装置1E中的MTF特性的图。从该图31可知，在子午面及径向面这两个面上，在像高的整个范围内，在最低点上第5实施例投影透镜装置1E的MTF都约为0.55，故第5实施例投影透镜装置1E的分辨率是良好的，换句话说，很好地补偿了包含色像差在内的各种像差。还有，从与图11的比较可知，与现有装置1相比，第5实施例的投影透镜装置1E的MTF特性显著地改善了。

再者，第5实施例的投影透镜装置1E的焦距为88.13mm，F数为0.94，周边光量比为51.2％如上所述，由于第1～第4实施例投影透镜装置1A～1D的焦距约为75mm(第4实施例为80mm)，F数约为1.00，周边光量比约为30％，故可知，正如所希望的那样，第5实施例的投影透镜装置1E可使屏幕面上的光量比已叙述的实施例大。

如上所述，根据第5实施例的投影透镜装置，由于对于承担像高约0.5-0.8的球面像差及轴外光的下线的彗形像差之补偿作用的第1组透镜以及承担轴外光上线的彗形像差之补偿作用和对于温度变化的后焦点之变动补偿的第4组透镜，应用了由阿贝数小的光学用聚酯树脂构成的透镜，同时，对于承担像高1.0附近的球面像差之补偿作用的第2组透镜及对像场弯曲的大部分进行补偿的像场弯曲补偿单元的第1透镜，应用了由阿贝数大的丙烯酸树脂构成的透镜，对于作为放大透镜的第3组透镜应用了玻璃透镜，故也可实现消色差等光学特性良好的装置。

还有，与迄今应用的丙烯酸树脂相比，光学用聚酯树脂的折射率较大。因此，能使第1组透镜及第4组透镜小型化，其结果也能有助于整个投影透镜装置的小型化。

再者，即使把第1组透镜及第4组透镜作成由光学用聚酯树脂构成的透镜，在应用了塑料透镜的这一点上也与现有情况相同，不影响投影装置的小型、轻量化。

进而，根据第5实施例投影透镜装置，可使屏幕面上的光量比已叙述的实施例大。

还有，根据第5实施例投影透镜装置，由于像场弯曲补偿单元6中的多个透镜面上的非球面个数比叙述的实施例投影透镜装置少，故可预期简化制造及实现廉价，同时，还预期可减小产品的离散性。

(F)其他实施例

各组透镜的材料不限定于上述各实施例的材料。图32为示出光学用树脂的阿贝数及折射率的图。在目前情况下，可应用于塑料透镜中的光学材料用树脂约有5、6种。如图32中所示，可以把这些树脂分成两组：第1组是阿贝数为50～60的PMMA或聚烯烃树脂(AP)等第2组是阿贝数为20～35的PC或PS、或聚酯树脂(PET)等。

在对于作为放大透镜的第3组透镜4应用了作为光学玻璃是一般的阿贝数为50～75范围内的材料的情况下，对于第1组透镜2及第4组透镜5，应用了属于上述第2组的塑料透镜，对于第2组透镜3及像场弯曲补偿单元6的第1透镜6A，应用了属于上述第1组的塑料透镜即可，其具体的塑料材料或树脂材料不限定于上述各实施例的材料。还有，例如，第1组透镜2及第4组透镜5由属于第2组的塑料透镜构成，但是，也可以由属于第2组的不同的塑料透镜构成。

在上述各实施例中，示出了第1组、第2组、第4组透镜的各组透镜用1个透镜来构成的情况，但是，也可以是用多个透镜来承担所需作用的透镜组。例如，可以把第4组透镜作成2个透镜的结构。

再者，在上述各实施例中，示出了把本发明应用于5组结构的投影透镜装置中的情况，但是，本发明不限于此，也可将其应用于4组、6组、7组等的结构的投影透镜装置中。总之，在由玻璃透镜构成的放大透镜的屏幕一侧具有2个以上(组的数目也可为1组)塑料透镜以及在放大透镜的非屏幕一侧具有2个以上的塑料透镜的投影透镜装置中，使属于上述第1组的塑料透镜与属于上述第2组的塑料透镜在屏幕一侧或非屏幕一侧混合在一起，以便能保持各组透镜像差补偿作用的原有状态，并使色像差也减小。

上述各实施例打算用于要求高分辨率的高清晰度电视用的投影机的投影透镜装置，但是，本发明当然可应用于通常电视用的投影机的投影系统装置中。

如上所述，根据本发明，由于在投影透镜装置中，放大透镜是由阿贝数为50～75中的某一值的玻璃材料来形成的，在位于放大透镜的屏幕一侧的1组或多组屏幕一侧的透镜中，由阿贝数为20～35中的某一值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数为50～60的某一值的塑料材料来成形的透镜混合在一起，在位于放大透镜的非屏幕一侧的1组或多组非屏幕一侧的透镜中，由阿贝数为20～35中的某一值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数为50～60中的某一值的塑料材料来成形的透镜混合在一起，故可使色像差等光学特性优于现有技术的光学特性。

Claims (4)

1.一种投影透镜装置，具有：放大透镜；位于该放大透镜的接近屏幕一侧的承担象差补偿作用的一组或多组屏幕一侧的透镜；以及位于所述放大透镜的远离屏幕一侧的承担象差补偿作用的一组或多组远离屏幕一例的透镜，这种投影透镜装置的特征在于：

所述放大透镜是由阿贝数范围为50-75的一个值的玻璃材料来形成的透镜，

所述一组或多组所述接近屏幕一侧的透镜由阿贝数范围为20-35的一个值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数范围为50-60的一个值的塑料材料来成形的透镜组合在一起，

所述一组或多组所述远离屏幕一侧的透镜由阿贝数范围为20-35的一个值的塑料材料来成形的透镜与由阿贝数范围为50-60的一个值的塑料材料来成形的透镜组合在一起。

2.根据权利要求1所述的投影透镜装置，其特征在于：

从屏幕一侧起，具有：承担在中间像高上的球面象差之补偿作用及轴外光的下边缘光线的彗形象差之补偿作用的第一组透镜、承担最大像高附近的球面象差之补偿作用的第二组透镜、作为放大透镜的第三组透镜、承担轴外光的上边缘光线的彗形象差之补偿作用和对于因温度变化的后焦点变动之补偿作用的第四组透镜以及承担像场弯曲之补偿作用的第五组透镜，

所述第三组透镜是由阿贝数范围为50-75的一个值的玻璃材料形成的透镜，

所述第一组透镜及所述第四组透镜是由阿贝数范围为20-35的一个值的塑料材料成形的透镜，

所述第二组透镜及所述第五组透镜中的塑料透镜是由阿贝数范围为50-60的一个值的塑料材料成形的透镜。

3.根据权利要求2所述的投影透镜装置，其特征在于：所述第一组透镜及所述第四组透镜分别是由聚酯树脂构成的透镜。

4.根据权利要求2或3所述的投影透镜装置，其特征在于：所述第二组透镜及所述第五组透镜中的塑料透镜分别是由丙烯酸树脂构成的透镜。

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