JP2003015034A - 投写用レンズ装置およびこれを用いた背面投写型画像表示装置 - Google Patents
投写用レンズ装置およびこれを用いた背面投写型画像表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】背面投写型画像ディスプレイ装置に用いる投写
用レンズ装置において、大口径比(低Ｆ値)、ハイフォー
カス、高コントラスト、低歪でかつ広画角を有する投写
用レンズ装置を低コストで実現する。 【解決手段】映像発生源に表示された原画像をスクリー
ンに拡大投影する投写用レンズ装置で、スクリーン側か
ら順に、屈折力を有しその中心部分の形状がスクリーン
側に凸のメニスカスレンズを含む第１レンズ群１、中心
部分の形状が映像発生源側に凸のレンズ面を有したレン
ズを含む第２レンズ群２、正の屈折力を有する両凸のレ
ンズを含む第３レンズ群３、正の屈折力を有し中心部分
の形状が映像発生源側に凸のレンズ面を有したレンズを
含む第４レンズ群４、スクリーン側に凹のレンズ面を有
し負の屈折力を持つレンズを含む第５レンズ群５を配し
た。そして、パワーレンズ３の入出射面間に、入射瞳１
２が位置するような配置することで、歪曲収差を低減し
ている。
用レンズ装置において、大口径比(低Ｆ値)、ハイフォー
カス、高コントラスト、低歪でかつ広画角を有する投写
用レンズ装置を低コストで実現する。 【解決手段】映像発生源に表示された原画像をスクリー
ンに拡大投影する投写用レンズ装置で、スクリーン側か
ら順に、屈折力を有しその中心部分の形状がスクリーン
側に凸のメニスカスレンズを含む第１レンズ群１、中心
部分の形状が映像発生源側に凸のレンズ面を有したレン
ズを含む第２レンズ群２、正の屈折力を有する両凸のレ
ンズを含む第３レンズ群３、正の屈折力を有し中心部分
の形状が映像発生源側に凸のレンズ面を有したレンズを
含む第４レンズ群４、スクリーン側に凹のレンズ面を有
し負の屈折力を持つレンズを含む第５レンズ群５を配し
た。そして、パワーレンズ３の入出射面間に、入射瞳１
２が位置するような配置することで、歪曲収差を低減し
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＲＴ等の投写管
を用いた映像発生源の映像をスクリーンに拡大投影して
該スクリーン上に拡大映像を表示するための投写レンズ
およびそれを用いた投写型画像表示装置に関する。特
に、画面歪が少なく、フォーカス性能に優れた高コント
ラストで明るい画像が得るのに好適な投写用レンズ装置
およびこれを用いた背面投写型画像表示装置に関する。
を用いた映像発生源の映像をスクリーンに拡大投影して
該スクリーン上に拡大映像を表示するための投写レンズ
およびそれを用いた投写型画像表示装置に関する。特
に、画面歪が少なく、フォーカス性能に優れた高コント
ラストで明るい画像が得るのに好適な投写用レンズ装置
およびこれを用いた背面投写型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家庭用の画像表示装置としてのテ
レビジョンセットは、画面の横長ワイド化に伴って大画
面化が進んでいる。この家庭用の画像表示装置として
は、ブラウン管を用いた直視型と、映像発生源である５
〜７インチ程度の小型投写管(ブラウン管)上の画像を投
写用レンズ装置によりスクリーン上に背面から拡大投写
するいわゆる背面投写型の２種類がある。セットのコン
パクト性と重量、並びにコストの観点から、３７インチ
を超える画面サイズでは、背面投写型の画像表示装置が
主流となっている。
レビジョンセットは、画面の横長ワイド化に伴って大画
面化が進んでいる。この家庭用の画像表示装置として
は、ブラウン管を用いた直視型と、映像発生源である５
〜７インチ程度の小型投写管(ブラウン管)上の画像を投
写用レンズ装置によりスクリーン上に背面から拡大投写
するいわゆる背面投写型の２種類がある。セットのコン
パクト性と重量、並びにコストの観点から、３７インチ
を超える画面サイズでは、背面投写型の画像表示装置が
主流となっている。
【０００３】背面投写型画像表示装置に用いられる投写
用レンズ装置として、例えば、特開平７−１５９６８８
号公報(以下第１の従来技術と称す)に記載のもの、およ
び特開平９−１５９９１４号公報(以下第２の従来技術
と称す)に記載のものが知られている。上記第１の従来
技術は、第３レンズ群３に含まれる最も強い正の屈折力
を持つパワーレンズとして低分散、高屈折率の球面ガラ
スレンズと４枚の非球面レンズとを備えた５群５枚構成
のレンズを開示している。また、上記第２の従来技術
は、パワーレンズとして高分散、低屈折率の球面ガラス
レンズと５枚の非球面レンズとを備えた６群６枚構成の
レンズを開示している。
用レンズ装置として、例えば、特開平７−１５９６８８
号公報(以下第１の従来技術と称す)に記載のもの、およ
び特開平９−１５９９１４号公報(以下第２の従来技術
と称す)に記載のものが知られている。上記第１の従来
技術は、第３レンズ群３に含まれる最も強い正の屈折力
を持つパワーレンズとして低分散、高屈折率の球面ガラ
スレンズと４枚の非球面レンズとを備えた５群５枚構成
のレンズを開示している。また、上記第２の従来技術
は、パワーレンズとして高分散、低屈折率の球面ガラス
レンズと５枚の非球面レンズとを備えた６群６枚構成の
レンズを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、投写用レン
ズ装置は、セットのコンパクト化のために焦点距離が短
く、画面周辺部の明るさとフォーカス性能が良好であ
り、かつ低コストであることが要求される。低コスト化
のためには、その構成枚数を極力少なくし、かつ、パワ
ーレンズとして廉価な光学ガラスレンズを使用するのが
最も有効な方法である。一般に、光学ガラスの価格は屈
折率が高いほど、また分散が小さいほど高価である。
ズ装置は、セットのコンパクト化のために焦点距離が短
く、画面周辺部の明るさとフォーカス性能が良好であ
り、かつ低コストであることが要求される。低コスト化
のためには、その構成枚数を極力少なくし、かつ、パワ
ーレンズとして廉価な光学ガラスレンズを使用するのが
最も有効な方法である。一般に、光学ガラスの価格は屈
折率が高いほど、また分散が小さいほど高価である。
【０００５】上記第１の従来技術のパワーレンズに使用
されている光学ガラスは、高屈折力を持つ低分散ガラス
のＳＫ１６である。この光学ガラスの価格は、投写用レ
ンズ装置に使用される光学ガラスの代表であるＳＫ５を
基準(１.０)にするとＳＫ１６は(２.１)と２倍以上であ
る。このため、第１の従来技術では、レンズの構成枚数
を５枚とすることで低コスト化を図っている。
されている光学ガラスは、高屈折力を持つ低分散ガラス
のＳＫ１６である。この光学ガラスの価格は、投写用レ
ンズ装置に使用される光学ガラスの代表であるＳＫ５を
基準(１.０)にするとＳＫ１６は(２.１)と２倍以上であ
る。このため、第１の従来技術では、レンズの構成枚数
を５枚とすることで低コスト化を図っている。
【０００６】しかしながら、更なるコスト低減のため
に、パワーレンズとして廉価な高分散、低屈折率の球面
ガラスレンズを用いた場合、所望の屈折力を得ることが
困難となるばかりでなく、発生する収差量も増加する。
また、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレンズ
の非球面係数の次数が１０次以下であるため、取り得る
レンズ形状と構成枚数による非球面数の制約から収差の
補正能力が不足する。その結果、低コスト化を実現でき
るものの、収差を良好に補正することが困難となる。高
価な低分散、高屈折率の球面ガラスレンズを用いて低コ
ストを図ることは困難となる。
に、パワーレンズとして廉価な高分散、低屈折率の球面
ガラスレンズを用いた場合、所望の屈折力を得ることが
困難となるばかりでなく、発生する収差量も増加する。
また、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレンズ
の非球面係数の次数が１０次以下であるため、取り得る
レンズ形状と構成枚数による非球面数の制約から収差の
補正能力が不足する。その結果、低コスト化を実現でき
るものの、収差を良好に補正することが困難となる。高
価な低分散、高屈折率の球面ガラスレンズを用いて低コ
ストを図ることは困難となる。
【０００７】歪曲収差等の画像歪の発生量は、パワーレ
ンズ(ガラスレンズ)と入射瞳の位置の関係によるところ
が大きい。歪曲収差とは、光軸上(近軸)の倍率と周辺の
倍率の差により映像発生源の原画像形状がスクリーン上
に歪んだ形で投写される現象で、入射瞳がパワーレンズ
よりスクリーン側にある場合は、近軸倍率に対して周辺
倍率が高くなるため糸巻き型と呼ばれる歪みとなり、入
射瞳がパワーレンズより映像発生源側にある場合は、近
軸倍率に対して周辺倍率が低くなるため、たる型と呼ば
れる歪みとなる。すなわち、歪曲収差は、映像発生源上
の各物点から入射瞳の中心を通る主光線がパワーレンズ
の光軸から離れた位置を通過することにより周辺倍率と
近軸倍率との差が大きくなることから生じる。
ンズ(ガラスレンズ)と入射瞳の位置の関係によるところ
が大きい。歪曲収差とは、光軸上(近軸)の倍率と周辺の
倍率の差により映像発生源の原画像形状がスクリーン上
に歪んだ形で投写される現象で、入射瞳がパワーレンズ
よりスクリーン側にある場合は、近軸倍率に対して周辺
倍率が高くなるため糸巻き型と呼ばれる歪みとなり、入
射瞳がパワーレンズより映像発生源側にある場合は、近
軸倍率に対して周辺倍率が低くなるため、たる型と呼ば
れる歪みとなる。すなわち、歪曲収差は、映像発生源上
の各物点から入射瞳の中心を通る主光線がパワーレンズ
の光軸から離れた位置を通過することにより周辺倍率と
近軸倍率との差が大きくなることから生じる。
【０００８】第１の従来技術では、パワーレンズのスク
リーン側に、弱い負の屈折力を有し、球面収差とコマ収
差を補正している第２群レンズが配置されている。この
ため、さらなる広画角(短投写距離)を実現しようとする
と、レンズ全系の入射瞳位置が、第３群レンズの中心か
らスクリーン側に移動する。この結果、歪曲収差が大き
くなる。上記のような非球面プラスチックレンズの収差
の補正能力では、歪曲収差を良好に補正することが困難
である。
リーン側に、弱い負の屈折力を有し、球面収差とコマ収
差を補正している第２群レンズが配置されている。この
ため、さらなる広画角(短投写距離)を実現しようとする
と、レンズ全系の入射瞳位置が、第３群レンズの中心か
らスクリーン側に移動する。この結果、歪曲収差が大き
くなる。上記のような非球面プラスチックレンズの収差
の補正能力では、歪曲収差を良好に補正することが困難
である。
【０００９】第２の従来技術は、パワーレンズとして廉
価な高分散、低屈折率の球面ガラスレンズを用いている
ため、ある程度のコスト低減が可能となる。しかしなが
ら、第２の従来技術では、高分散、低屈折率の球面ガラ
スレンズを用いることにより増加する収差を良好に補正
するために、収差補正用の非球面レンズを多く(第１の
従来技術よりも１枚多く)している。このため、結果と
して、大幅なコスト低減を実現できない。
価な高分散、低屈折率の球面ガラスレンズを用いている
ため、ある程度のコスト低減が可能となる。しかしなが
ら、第２の従来技術では、高分散、低屈折率の球面ガラ
スレンズを用いることにより増加する収差を良好に補正
するために、収差補正用の非球面レンズを多く(第１の
従来技術よりも１枚多く)している。このため、結果と
して、大幅なコスト低減を実現できない。
【００１０】また、投写用レンズ装置には、コントラス
トの向上も要求される。一般的に投写用レンズ装置のレ
ンズ性能としては、投写レンズの収差補正能力を重視す
る。しかし、背面投写型画像表示装置における画質とし
ては、画像の白黒比を示すコントラストの向上がレンズ
性能の良否を判断する上で重要な要素となる。コントラ
ストの向上を図るためには、投写用レンズ装置内の各レ
ンズ群における反射光(不要光)が原画像に戻らないよう
に出来る限り離して配置する必要がある。この結果、ほ
とんどの場合で収差の発生が増加し、この収差を良好に
補正するために要求される補正能力も高くなる。第１お
よび第２の従来技術の構成においては、これ以上の補正
能力の向上が困難であり、コントラストの向上も困難と
なる。
トの向上も要求される。一般的に投写用レンズ装置のレ
ンズ性能としては、投写レンズの収差補正能力を重視す
る。しかし、背面投写型画像表示装置における画質とし
ては、画像の白黒比を示すコントラストの向上がレンズ
性能の良否を判断する上で重要な要素となる。コントラ
ストの向上を図るためには、投写用レンズ装置内の各レ
ンズ群における反射光(不要光)が原画像に戻らないよう
に出来る限り離して配置する必要がある。この結果、ほ
とんどの場合で収差の発生が増加し、この収差を良好に
補正するために要求される補正能力も高くなる。第１お
よび第２の従来技術の構成においては、これ以上の補正
能力の向上が困難であり、コントラストの向上も困難と
なる。
【００１１】一般的に、画角が広い背面投写型画像装置
へ投写用レンズ装置を用いる場合において、所望の倍率
および性能を満足させるためには、投写用レンズ装置を
構成するレンズの中で最も大きいパワーを持つガラスレ
ンズを映像発生源側に配置する必要がある。このため、
入射瞳とパワーレンズ(ガラスレンズ)の相対的位置が変
化することにより映像発生源上の各物点からの主光線の
位置が変化し画像歪および非点収差が増加し、収差補正
が困難になる。
へ投写用レンズ装置を用いる場合において、所望の倍率
および性能を満足させるためには、投写用レンズ装置を
構成するレンズの中で最も大きいパワーを持つガラスレ
ンズを映像発生源側に配置する必要がある。このため、
入射瞳とパワーレンズ(ガラスレンズ)の相対的位置が変
化することにより映像発生源上の各物点からの主光線の
位置が変化し画像歪および非点収差が増加し、収差補正
が困難になる。
【００１２】さらに、パワーレンズを映像発生源側に配
置すると、パワーレンズよりスクリーン側に配置された
収差補正の役割を担うプラスチックレンズへ入射する光
束の幅が広がる。よって、当初の性能と同等の明るさを
得るためには、この収差補正用プラスチックレンズの口
径を大きくする必要があり、レンズの口径が大きくなる
ことにより低コスト化を困難にする要因となる。
置すると、パワーレンズよりスクリーン側に配置された
収差補正の役割を担うプラスチックレンズへ入射する光
束の幅が広がる。よって、当初の性能と同等の明るさを
得るためには、この収差補正用プラスチックレンズの口
径を大きくする必要があり、レンズの口径が大きくなる
ことにより低コスト化を困難にする要因となる。
【００１３】本発明は、上述の従来技術の課題に鑑みて
為されたものであり、その第１の目的は、コストを低減
しつつ、広い画角範囲での低減、および良好に収差補正
を行い得ることができる投写用レンズ装置およびこれを
用いた背面投写型画像表示装置を提供することにある。
為されたものであり、その第１の目的は、コストを低減
しつつ、広い画角範囲での低減、および良好に収差補正
を行い得ることができる投写用レンズ装置およびこれを
用いた背面投写型画像表示装置を提供することにある。
【００１４】また、本発明の第２の目的は、コントラス
トを向上せしめた投写用レンズ装置およびこれを用いた
背面投写型画像表示装置を提供することにある。
トを向上せしめた投写用レンズ装置およびこれを用いた
背面投写型画像表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では投写レンズ単体と、その装置への適用方
法に工夫を施した。まず、上記第１の目的を達成すべ
く、請求項１、２および２０に記載されているように、
投写用レンズ装置が備える複数のレンズ素子の中で最も
強い正の屈折力を有する(第３レンズ群３に含まれる)パ
ワーレンズの、光入射面と光出射面との間に投写用レン
ズ装置の入射瞳が位置するように構成した。これによっ
て、映像発生源上の各物点からの主光線がガラスレンズ
の入出射面で光軸近傍を通過するようにし、歪曲収差お
よび非点収差の発生を低く抑えている。そして、例えば
請求項６に記載のようなアッベ数νｄが６０以上で、か
つ屈折率(ｎｄ)が１.６００以下の廉価なガラス材をパ
ワーレンズに用いて５群５枚構成にした場合でも、歪曲
収差および非点収差の発生を低く押さえて良好な補正能
力を確保することができる。
め、本発明では投写レンズ単体と、その装置への適用方
法に工夫を施した。まず、上記第１の目的を達成すべ
く、請求項１、２および２０に記載されているように、
投写用レンズ装置が備える複数のレンズ素子の中で最も
強い正の屈折力を有する(第３レンズ群３に含まれる)パ
ワーレンズの、光入射面と光出射面との間に投写用レン
ズ装置の入射瞳が位置するように構成した。これによっ
て、映像発生源上の各物点からの主光線がガラスレンズ
の入出射面で光軸近傍を通過するようにし、歪曲収差お
よび非点収差の発生を低く抑えている。そして、例えば
請求項６に記載のようなアッベ数νｄが６０以上で、か
つ屈折率(ｎｄ)が１.６００以下の廉価なガラス材をパ
ワーレンズに用いて５群５枚構成にした場合でも、歪曲
収差および非点収差の発生を低く押さえて良好な補正能
力を確保することができる。
【００１６】このように、本発明は、画像歪の発生が充
分に抑えられるレンズの配置構成となっている。よっ
て、例えばパワーレンズに廉価な高分散、低屈折率の球
面ガラスレンズを用いた場合でも、例えば４枚の非球面
レンズで充分に収差補正が可能となる。よって、このよ
うな場合でも所望の明るさおよびフォーカス性能を得る
ことができる。すなわち本発明によれば、良好な画像の
明るさおよびフォーカス性能を備えた低コストの投写用
レンズ装置およびそれを備えた投写型画像表示装置を実
現できる。
分に抑えられるレンズの配置構成となっている。よっ
て、例えばパワーレンズに廉価な高分散、低屈折率の球
面ガラスレンズを用いた場合でも、例えば４枚の非球面
レンズで充分に収差補正が可能となる。よって、このよ
うな場合でも所望の明るさおよびフォーカス性能を得る
ことができる。すなわち本発明によれば、良好な画像の
明るさおよびフォーカス性能を備えた低コストの投写用
レンズ装置およびそれを備えた投写型画像表示装置を実
現できる。
【００１７】パワーレンズに低屈折率の廉価な光学ガラ
スを使用したことにより不足する屈折力は、ガラスレン
ズのスクリーン側に配置された球面収差とコマ収差を補
正するための非球面プラスチックレンズを含む第２レン
ズ群２に分担配分することで、所望の屈折力を得るよう
にしてもよい。
スを使用したことにより不足する屈折力は、ガラスレン
ズのスクリーン側に配置された球面収差とコマ収差を補
正するための非球面プラスチックレンズを含む第２レン
ズ群２に分担配分することで、所望の屈折力を得るよう
にしてもよい。
【００１８】非球面プラスチックレンズの屈折力を増や
した場合、温度変化や吸湿に対する性能劣化が大きくな
る。これを防止するために、請求項４または５に記載し
ているように、複数のレンズ素子の中でも最も性能への
影響度が高いガラスレンズのどちらか一方の面の曲率半
径を大きく(１６６ｍｍ以上と)している。これにより、
温度変化や吸湿で生じる鏡筒の組み立て精度の劣化によ
る偏心、傾きの感度を低くし、温度変化や吸湿に対する
性能劣化が生じないようにしている。
した場合、温度変化や吸湿に対する性能劣化が大きくな
る。これを防止するために、請求項４または５に記載し
ているように、複数のレンズ素子の中でも最も性能への
影響度が高いガラスレンズのどちらか一方の面の曲率半
径を大きく(１６６ｍｍ以上と)している。これにより、
温度変化や吸湿で生じる鏡筒の組み立て精度の劣化によ
る偏心、傾きの感度を低くし、温度変化や吸湿に対する
性能劣化が生じないようにしている。
【００１９】パワーレンズに低屈折率の廉価な光学ガラ
スを使用したことにより屈折力が不足し、球面収差が増
加する。これに対し、請求項１０、１１、１２および１
４に記載のように、投写用レンズ装置の中で収差補正の
役割を担う非球面プラスチックレンズを、非球面係数が
１４次以上で表される非球面形状のレンズとする。
スを使用したことにより屈折力が不足し、球面収差が増
加する。これに対し、請求項１０、１１、１２および１
４に記載のように、投写用レンズ装置の中で収差補正の
役割を担う非球面プラスチックレンズを、非球面係数が
１４次以上で表される非球面形状のレンズとする。
【００２０】このように、非球面量が大きく複雑な形状
の非球面形状を多用することで、映像発生源上の各物点
から入射瞳の周辺部を通る光線における収差を補正する
能力を得ることができる。
の非球面形状を多用することで、映像発生源上の各物点
から入射瞳の周辺部を通る光線における収差を補正する
能力を得ることができる。
【００２１】次に、本発明の第２の目的を達成するため
の構成について説明する。投写レンズ装置においてコン
トラストが低下する要因は、映像発生源に最も近い位置
に配置されるスクリーン側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズの空気側界面(光出射面)で生じる反射光の反射であ
る。この反射光が映像発生源の表示面に映し出される原
画像の低輝度部分に戻りコントラストを低下させてい
る。そこで、本発明では請求項８および１３に記載して
いるように、上記メニスカスレンズの光出射面と前記螢
光面ガラス入射面の距離をできる限り大きく取る。こう
することにより、メニスカスレンズの空気側界面(光出
射面)で生じ、映像発生源へ戻る反射光全体の量を減ら
すことはできないが、反射光が映像発生源へ戻るまでの
光路が長くなることにより反射光が広がり面積あたりの
強度が減らすことができる。これが、コントラストの向
上をもたらす。
の構成について説明する。投写レンズ装置においてコン
トラストが低下する要因は、映像発生源に最も近い位置
に配置されるスクリーン側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズの空気側界面(光出射面)で生じる反射光の反射であ
る。この反射光が映像発生源の表示面に映し出される原
画像の低輝度部分に戻りコントラストを低下させてい
る。そこで、本発明では請求項８および１３に記載して
いるように、上記メニスカスレンズの光出射面と前記螢
光面ガラス入射面の距離をできる限り大きく取る。こう
することにより、メニスカスレンズの空気側界面(光出
射面)で生じ、映像発生源へ戻る反射光全体の量を減ら
すことはできないが、反射光が映像発生源へ戻るまでの
光路が長くなることにより反射光が広がり面積あたりの
強度が減らすことができる。これが、コントラストの向
上をもたらす。
【００２２】さらに、請求項９に記載のように、前記メ
ニスカスレンズ、レンズおよびこのメニスカスレンズと
接触する映像発生源を冷却するための冷却液の少なくと
も一方に、原画像の主波長以外を吸収するような波長選
択性フィルターを施してもよい。これにより、反射光を
効果的に低減できると同時に色収差の発生も抑制でき
る。
ニスカスレンズ、レンズおよびこのメニスカスレンズと
接触する映像発生源を冷却するための冷却液の少なくと
も一方に、原画像の主波長以外を吸収するような波長選
択性フィルターを施してもよい。これにより、反射光を
効果的に低減できると同時に色収差の発生も抑制でき
る。
【００２３】最後に、投写用レンズの広画角化を実現す
るための課題は、前記投写用レンズの第３レンズ群３の
パワー配分を増加させることによって解決できる。こう
することで、所望の倍率を得ることはもとより、パワー
レンズよりスクリーン側に配置された収差補正の役割を
担う第１群レンズおよび第２群レンズへ入射する光束幅
の広がりを最小限に抑えることができる。これにより、
収差補正用プラスチックレンズの口径を広げることなく
広画角化に対応することができる。
るための課題は、前記投写用レンズの第３レンズ群３の
パワー配分を増加させることによって解決できる。こう
することで、所望の倍率を得ることはもとより、パワー
レンズよりスクリーン側に配置された収差補正の役割を
担う第１群レンズおよび第２群レンズへ入射する光束幅
の広がりを最小限に抑えることができる。これにより、
収差補正用プラスチックレンズの口径を広げることなく
広画角化に対応することができる。
【００２４】また、第３レンズ群のパワー配分を増加さ
せても、第３レンズ群の出射面周辺部の強い正の屈折率
と、第１レンズ群の出射面周辺部における負の屈折力お
よび非球面形状とによって、周辺における光線のメリデ
ィオナル方向の横収差をコントロールできる。このた
め、収差補正能力を良好に保ちつつ広画角化に対応する
ことができる。
せても、第３レンズ群の出射面周辺部の強い正の屈折率
と、第１レンズ群の出射面周辺部における負の屈折力お
よび非球面形状とによって、周辺における光線のメリデ
ィオナル方向の横収差をコントロールできる。このた
め、収差補正能力を良好に保ちつつ広画角化に対応する
ことができる。
【００２５】
【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。図１は本発明の一実施の形態としての投写
用レンズ装置のレンズ主要部を示す断面図である。この
図１に示された本発明に係る投写用レンズ装置の実施形
態における各レンズ群の作用について、図２を併用して
説明する。第１群レンズ１は、軸上の物点Ａから映像光
束(上限光線ＲＡＹ１)に対しては球面収差を、画面周辺
部の物点Ｈ１からの映像光束(上限光線ＲＡＹ２、下限
光線ＲＡＹ３)に対してはコマ収差を補正する。第２群
レンズ２は、非点収差とコマ収差を補正する。第３群レ
ンズ３は、温度変化によるフォーカス性能のドリフトを
低減するためにガラスとしている。この第３群レンズ
は、全系の中で最も強い正の屈折力を有しているため、
パワーレンズとも呼ばれている。また、本実施の形態で
は、投写レンズのコストを低減するため廉価な光学ガラ
スであるＳＫ５(SCHOTTガラス材カタログ名)または同等
の低屈折率で高分散材を用いている。第４群レンズ４
は、図２に示すように、画面周辺部の物点Ｈ１からの映
像光束(上限光線ＲＡＹ２、下限光線ＲＡＹ３)で発生す
る高次のコマ収差を補正する。第５群レンズ５は、投写
管(ブラウン管)の螢光面Ｐ１と共に像面湾曲の補正を行
っている。第５群レンズ５は、スクリーン側に凹面を向
けたメニスカスレンズであり、その光入射面は、投写管
を冷却するための冷却液６と結合されている。すなわ
ち、冷却液６は、第５群レンズと投写管パネル７との間
に形成した空間内に、液密に充填されるものである。ま
た、第１群レンズ１から第４群レンズ４は、内鏡筒８に
組み込まれ、内鏡筒８は外鏡筒９に固定される。さら
に、この外鏡筒９は、ブラケット１０へ固定する。そし
て、物体面である投写管螢光面Ｐ１上の画像を、スクリ
ーン１１上に拡大投写する。なお、本発明の実施の形態
において、第５群レンズの焦点距離は、投写管パネル
７、冷却液６、螢光面Ｐ1を含めて計算している。
て説明する。図１は本発明の一実施の形態としての投写
用レンズ装置のレンズ主要部を示す断面図である。この
図１に示された本発明に係る投写用レンズ装置の実施形
態における各レンズ群の作用について、図２を併用して
説明する。第１群レンズ１は、軸上の物点Ａから映像光
束(上限光線ＲＡＹ１)に対しては球面収差を、画面周辺
部の物点Ｈ１からの映像光束(上限光線ＲＡＹ２、下限
光線ＲＡＹ３)に対してはコマ収差を補正する。第２群
レンズ２は、非点収差とコマ収差を補正する。第３群レ
ンズ３は、温度変化によるフォーカス性能のドリフトを
低減するためにガラスとしている。この第３群レンズ
は、全系の中で最も強い正の屈折力を有しているため、
パワーレンズとも呼ばれている。また、本実施の形態で
は、投写レンズのコストを低減するため廉価な光学ガラ
スであるＳＫ５(SCHOTTガラス材カタログ名)または同等
の低屈折率で高分散材を用いている。第４群レンズ４
は、図２に示すように、画面周辺部の物点Ｈ１からの映
像光束(上限光線ＲＡＹ２、下限光線ＲＡＹ３)で発生す
る高次のコマ収差を補正する。第５群レンズ５は、投写
管(ブラウン管)の螢光面Ｐ１と共に像面湾曲の補正を行
っている。第５群レンズ５は、スクリーン側に凹面を向
けたメニスカスレンズであり、その光入射面は、投写管
を冷却するための冷却液６と結合されている。すなわ
ち、冷却液６は、第５群レンズと投写管パネル７との間
に形成した空間内に、液密に充填されるものである。ま
た、第１群レンズ１から第４群レンズ４は、内鏡筒８に
組み込まれ、内鏡筒８は外鏡筒９に固定される。さら
に、この外鏡筒９は、ブラケット１０へ固定する。そし
て、物体面である投写管螢光面Ｐ１上の画像を、スクリ
ーン１１上に拡大投写する。なお、本発明の実施の形態
において、第５群レンズの焦点距離は、投写管パネル
７、冷却液６、螢光面Ｐ1を含めて計算している。
【００２６】このような投写用レンズ装置において、本
発明は、パワーレンズである第３レンズ群３の光入射面
と光出射面との間に当該投写用レンズ装置の入射瞳が位
置するように構成したことを特徴とするものである。以
下、この特徴的な構成について、図３を併用して詳細に
説明する。
発明は、パワーレンズである第３レンズ群３の光入射面
と光出射面との間に当該投写用レンズ装置の入射瞳が位
置するように構成したことを特徴とするものである。以
下、この特徴的な構成について、図３を併用して詳細に
説明する。
【００２７】図３は、歪曲収差の定義説明図である。歪
曲収差とは、光軸上(近軸)の倍率と周辺の倍率の差によ
り映像発生源上の原画像形状がスクリ−ン上に歪んだ形
で投写される現象で、歪曲収差の大きさを図３のように
原画像の物高さＹの物点Ｈ１が近軸倍率に等しい倍率で
像を成した像点Ｐ１を理想像高Ｙ'とし、現実の像点Ｐ
２およびＰ３の像高さＹ１，Ｙ２の大きさをＹ'と比較
して伸縮した距離の比率を百分率で表現したものであ
る。また、歪曲収差の発生量は、ガラスレンズと入射瞳
の位置の関係によるところが大きく、入射瞳がガラスレ
ンズよりスクリーン側にある場合は、近軸倍率に対して
周辺倍率が高くなるため、現実像高はＹ２側となり、糸
巻き型と呼ばれる歪みとなる。また、入射瞳がガラスレ
ンズより映像発生源側にある場合は、近軸倍率に対して
周辺倍率が低くなるため、現実像高はＹ１側となり、た
る型と呼ばれる歪みとなる。どちらの場合でも、映像発
生源上の物点Ｈ１から入射瞳の中心を通る主光線がガラ
スレンズの光軸から離れた位置を通過するほど近軸倍率
との差が大きくなる。すなわち、ガラスレンズを入射瞳
より離れた位置に配置するほどガラスレンズの周辺を主
光線が通過することから歪曲収差が増加する。
曲収差とは、光軸上(近軸)の倍率と周辺の倍率の差によ
り映像発生源上の原画像形状がスクリ−ン上に歪んだ形
で投写される現象で、歪曲収差の大きさを図３のように
原画像の物高さＹの物点Ｈ１が近軸倍率に等しい倍率で
像を成した像点Ｐ１を理想像高Ｙ'とし、現実の像点Ｐ
２およびＰ３の像高さＹ１，Ｙ２の大きさをＹ'と比較
して伸縮した距離の比率を百分率で表現したものであ
る。また、歪曲収差の発生量は、ガラスレンズと入射瞳
の位置の関係によるところが大きく、入射瞳がガラスレ
ンズよりスクリーン側にある場合は、近軸倍率に対して
周辺倍率が高くなるため、現実像高はＹ２側となり、糸
巻き型と呼ばれる歪みとなる。また、入射瞳がガラスレ
ンズより映像発生源側にある場合は、近軸倍率に対して
周辺倍率が低くなるため、現実像高はＹ１側となり、た
る型と呼ばれる歪みとなる。どちらの場合でも、映像発
生源上の物点Ｈ１から入射瞳の中心を通る主光線がガラ
スレンズの光軸から離れた位置を通過するほど近軸倍率
との差が大きくなる。すなわち、ガラスレンズを入射瞳
より離れた位置に配置するほどガラスレンズの周辺を主
光線が通過することから歪曲収差が増加する。
【００２８】本発明では、図２に示す通り、物体面であ
る投写管螢光面Ｐ１からｄの距離の位置に仮想の入射瞳
１２を置き、第３群レンズ３の出射面Ｓ５と入射面Ｓ６
をこの間に入射瞳１２が含まれるような位置に配置する
構成としている。これにより、投写管螢光面Ｐ１の光軸
からＨの高さの最大像高点Ｈ１および中間像高点Ｈ２か
らの主光線ＲＡＹ４およびＲＡＹ５が第３群レンズ３の
入射面Ｓ６と出射面Ｓ５を光軸から高さで±２０ｍｍ以
内の光軸近傍を通過するよう構成し、歪曲収差および非
点収差の発生を低く抑えている。
る投写管螢光面Ｐ１からｄの距離の位置に仮想の入射瞳
１２を置き、第３群レンズ３の出射面Ｓ５と入射面Ｓ６
をこの間に入射瞳１２が含まれるような位置に配置する
構成としている。これにより、投写管螢光面Ｐ１の光軸
からＨの高さの最大像高点Ｈ１および中間像高点Ｈ２か
らの主光線ＲＡＹ４およびＲＡＹ５が第３群レンズ３の
入射面Ｓ６と出射面Ｓ５を光軸から高さで±２０ｍｍ以
内の光軸近傍を通過するよう構成し、歪曲収差および非
点収差の発生を低く抑えている。
【００２９】図１に示した本発明に係る投写用レンズの
実施形態に対応するレンズデータを表１乃至１１に示
す。更に、表１２に、表１乃至１１の各々のレンズデー
タに対応する、投写管螢光面Ｐ1の光軸からＨの高さの
最大像高点Ｈ１と投写管螢光面Ｐ1からの距離ｄと歪曲
収差量を示す。表１２の「データＮＯ.」は、表の番号に
対応する。表１２に示すとおり、投写管螢光面Ｐ1の最
大像高点Ｈ１の光軸からの距離Ｈと投写管螢光面Ｐ1か
らの距離ｄに関して、以下の関係が成立するようにして
いる。
実施形態に対応するレンズデータを表１乃至１１に示
す。更に、表１２に、表１乃至１１の各々のレンズデー
タに対応する、投写管螢光面Ｐ1の光軸からＨの高さの
最大像高点Ｈ１と投写管螢光面Ｐ1からの距離ｄと歪曲
収差量を示す。表１２の「データＮＯ.」は、表の番号に
対応する。表１２に示すとおり、投写管螢光面Ｐ1の最
大像高点Ｈ１の光軸からの距離Ｈと投写管螢光面Ｐ1か
らの距離ｄに関して、以下の関係が成立するようにして
いる。
【００３０】０．６３５≦Ｈ/ｄ≦０.８５７
この関係の成立する範囲に設定された入射瞳を含む位置
にガラスレンズを配置することで、歪曲収差量を１.５
％から７.５％に抑えることが出来る。
にガラスレンズを配置することで、歪曲収差量を１.５
％から７.５％に抑えることが出来る。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】
【表６】
【００３７】
【表７】
【００３８】
【表８】
【００３９】
【表９】
【００４０】
【表１０】
【００４１】
【表１１】
【００４２】
【表１２】
【００４３】上記表１乃至１１に示したレンズデータの
読み方について、表１を元に図１、図２を用いて説明す
る。表１は、主に光軸近傍のレンズ領域を扱う球面系と
その外周部に付いての非球面系とにデータを分けて示し
ている。
読み方について、表１を元に図１、図２を用いて説明す
る。表１は、主に光軸近傍のレンズ領域を扱う球面系と
その外周部に付いての非球面系とにデータを分けて示し
ている。
【００４４】まず、スクリーン１１は曲率半径が無限大
(即ち平面)であり、スクリーン１１から第１群レンズ１
の面Ｓ１までの光軸上の距離(面間隔)が８６２ｍｍ、そ
の間にある媒質の屈折率が１.０であることが示されて
いる。またレンズ面Ｓ１の曲率半径が、７８.５２６ｍ
ｍ(曲率中心が、映像発生源側)であり、レンズ面Ｓ
１と、Ｓ２の光軸上の距離(面間隔)が７.３５ｍｍで、
その間にある媒質の屈折率が１.４９２４であることが
示されている。以下、同様にして最後は、投写管パネル
７の螢光面Ｐ1の曲率半径が３５０ｍｍ、投写管パネル
の光軸上の厚さが１４.１ｍｍ、屈折率が１.５６２３２
であることが示されている。第１群レンズ１の面Ｓ１、
Ｓ２、第２群レンズ２の面Ｓ３、Ｓ４、第４群レンズ４
の面Ｓ７、Ｓ ８、第５群レンズ５の面Ｓ９については非
球面係数が示してある。
(即ち平面)であり、スクリーン１１から第１群レンズ１
の面Ｓ１までの光軸上の距離(面間隔)が８６２ｍｍ、そ
の間にある媒質の屈折率が１.０であることが示されて
いる。またレンズ面Ｓ１の曲率半径が、７８.５２６ｍ
ｍ(曲率中心が、映像発生源側)であり、レンズ面Ｓ
１と、Ｓ２の光軸上の距離(面間隔)が７.３５ｍｍで、
その間にある媒質の屈折率が１.４９２４であることが
示されている。以下、同様にして最後は、投写管パネル
７の螢光面Ｐ1の曲率半径が３５０ｍｍ、投写管パネル
の光軸上の厚さが１４.１ｍｍ、屈折率が１.５６２３２
であることが示されている。第１群レンズ１の面Ｓ１、
Ｓ２、第２群レンズ２の面Ｓ３、Ｓ４、第４群レンズ４
の面Ｓ７、Ｓ ８、第５群レンズ５の面Ｓ９については非
球面係数が示してある。
【００４５】ここで、非球面係数とは、レンズ面形状を
次式で表現した時の係数である。
次式で表現した時の係数である。
【００４６】
【数１】
【００４７】但し、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ・・Ｚ
は任意の定数、ｎは任意の自然数、ＲＤは近軸曲率半径
である。
は任意の定数、ｎは任意の自然数、ＲＤは近軸曲率半径
である。
【００４８】ただし、Ｚ(ｒ)はレンズ形状の定義説明図
である図４および図５に見られる如く、スクリーンから
映像発生源に向かう光軸方向をＺ軸にとり、レンズの半
径方向をｒ軸にとった時のレンズ面の高さを表してい
る。ｒは半径方向の距離を表し、ＲＤは曲率半径を示し
ている。従って、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなどの各
係数が与えられれば、上記式に従ってレンズ面の高さ
(以下サグ量と記述)、つまり形状が定まる。
である図４および図５に見られる如く、スクリーンから
映像発生源に向かう光軸方向をＺ軸にとり、レンズの半
径方向をｒ軸にとった時のレンズ面の高さを表してい
る。ｒは半径方向の距離を表し、ＲＤは曲率半径を示し
ている。従って、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなどの各
係数が与えられれば、上記式に従ってレンズ面の高さ
(以下サグ量と記述)、つまり形状が定まる。
【００４９】図５は、非球面ＡＳ(ｒ)の説明図で、上記
非球面の項にそれぞれの値を代入すれば、球面系のみの
レンズ面ＳＳ(ｒ)から(ＡＳ(ｒ)−ＳＳ(ｒ))だけずれた
レンズ面が得られる。またこの比率(ＡＳ(ｒ)／Ｓ
Ｓ(ｒ))の絶対値が小さいほど非球面の程度が強い。さ
らに上記非球面式における２次微分値が０となる任意の
ｒ位置において面の傾斜方向が変化する変曲点が存在
し、この変曲点が多いほど複雑な非球面形状であること
を示している。以上が表１乃至１１に示したデータの読
み方である。
非球面の項にそれぞれの値を代入すれば、球面系のみの
レンズ面ＳＳ(ｒ)から(ＡＳ(ｒ)−ＳＳ(ｒ))だけずれた
レンズ面が得られる。またこの比率(ＡＳ(ｒ)／Ｓ
Ｓ(ｒ))の絶対値が小さいほど非球面の程度が強い。さ
らに上記非球面式における２次微分値が０となる任意の
ｒ位置において面の傾斜方向が変化する変曲点が存在
し、この変曲点が多いほど複雑な非球面形状であること
を示している。以上が表１乃至１１に示したデータの読
み方である。
【００５０】また、本発明に係る投写レンズ装置の実施
形態においては、投写管螢光面Ｐ１上に５.３９インチ
のラスターを表示し、スクリーン上に５４インチもしく
は６４インチのどちらか一方に拡大投写した場合に最良
の性能が得られるように構成している。投写用レンズ装
置は、５４インチでは投写距離８６２ｍｍ、および６４
インチでは投写距離１０１３ｍｍの短投写を実現してお
り、図１１に示すように折り返しミラー１６が１枚の背
面投写型画像表示装置においても、充分コンパクトなセ
ットが実現できる。なお、図１１については後述する。
形態においては、投写管螢光面Ｐ１上に５.３９インチ
のラスターを表示し、スクリーン上に５４インチもしく
は６４インチのどちらか一方に拡大投写した場合に最良
の性能が得られるように構成している。投写用レンズ装
置は、５４インチでは投写距離８６２ｍｍ、および６４
インチでは投写距離１０１３ｍｍの短投写を実現してお
り、図１１に示すように折り返しミラー１６が１枚の背
面投写型画像表示装置においても、充分コンパクトなセ
ットが実現できる。なお、図１１については後述する。
【００５１】本発明の実施形態においては、第３群レン
ズ３の入射面Ｓ６と出射面Ｓ５のそれぞれの曲率半径Ｒ
Ｓ６、ＲＳ５を −１０５７９６.５２３≦ＲＳ６≦８４４８４３.８２９ ５３.２０３≦ＲＳ５≦９７.７５１ の範囲に設定することで第３群レンズ３での色収差およ
び球面収差をバランス良く補正出来る。
ズ３の入射面Ｓ６と出射面Ｓ５のそれぞれの曲率半径Ｒ
Ｓ６、ＲＳ５を −１０５７９６.５２３≦ＲＳ６≦８４４８４３.８２９ ５３.２０３≦ＲＳ５≦９７.７５１ の範囲に設定することで第３群レンズ３での色収差およ
び球面収差をバランス良く補正出来る。
【００５２】つぎに、図６を用いてコントラストを劣化
させる要因について説明する。図６は、図１に示した構
成の投写管から第５群レンズ５までを詳細に示した図で
ある。図６において、第５群レンズ５は距離Ｔの位置で
ブラケット１０に固定されている構成となっている。図
１に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
させる要因について説明する。図６は、図１に示した構
成の投写管から第５群レンズ５までを詳細に示した図で
ある。図６において、第５群レンズ５は距離Ｔの位置で
ブラケット１０に固定されている構成となっている。図
１に同一な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】このような構成においては、投写管(ブラ
ウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の高輝度点Ｈ
１、Ｈ２、Ａの各点からの光束ＲＡＹ６、ＲＡＹ７、Ｒ
ＡＹ８が、第５レンズ群５の出射面Ｓ９で反射する。こ
の反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、ＲＡＹ８は、投写管
(ブラウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の低輝度
部分に戻りコントラストを低下させている。コントラス
トは、投写管(ブラウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原
画像の高輝度部と低輝度部の比率で表されるもので、前
述の反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、ＲＡＹ８'のエネル
ギーが強ければ強いほど低輝度部分の輝度が上がるため
コントラストが低下することとなる。
ウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の高輝度点Ｈ
１、Ｈ２、Ａの各点からの光束ＲＡＹ６、ＲＡＹ７、Ｒ
ＡＹ８が、第５レンズ群５の出射面Ｓ９で反射する。こ
の反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、ＲＡＹ８は、投写管
(ブラウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の低輝度
部分に戻りコントラストを低下させている。コントラス
トは、投写管(ブラウン管)螢光面Ｐ1に写し出された原
画像の高輝度部と低輝度部の比率で表されるもので、前
述の反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、ＲＡＹ８'のエネル
ギーが強ければ強いほど低輝度部分の輝度が上がるため
コントラストが低下することとなる。
【００５４】本発明の構成においては、投写管パネル７
と第５群レンズ５は距離Ｔを従来技術の構成より広げる
構成としたことで、反射光のＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、Ｒ
ＡＹ８'強度を小さくし、高コントラストを実現してい
る。
と第５群レンズ５は距離Ｔを従来技術の構成より広げる
構成としたことで、反射光のＲＡＹ６'、ＲＡＹ７'、Ｒ
ＡＹ８'強度を小さくし、高コントラストを実現してい
る。
【００５５】つぎに、コントラスト改善の実現を、従来
技術の構成より距離Ｔを広げる構成としたことでなぜ可
能となるのかについて、図７及び８を用いて視覚的に説
明する。図７は、従来技術について表した図であり、図
８は、本発明の構成図について表したである。図７およ
び図８の構成については、図６と同様のため説明を省略
する。
技術の構成より距離Ｔを広げる構成としたことでなぜ可
能となるのかについて、図７及び８を用いて視覚的に説
明する。図７は、従来技術について表した図であり、図
８は、本発明の構成図について表したである。図７およ
び図８の構成については、図６と同様のため説明を省略
する。
【００５６】図７および図８において、投写管(ブラウ
ン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の高輝度点Ｈ３お
よびＨ４からの光束ＲＡＹ９、ＲＡＹ１０、ＲＡＹ１
１、ＲＡＹ１２、前記構成における第５レンズ群５の出
射面Ｓ９で反射する。この反射光ＲＡＹ９'、ＲＡＹ１
０'、ＲＡＹ１１'、ＲＡＹ１２'が投写管(ブラウン管)
螢光面Ｐ1に写し出された原画像の低輝度部分に戻りコ
ントラストを低下させている。
ン管)螢光面Ｐ1に写し出された原画像の高輝度点Ｈ３お
よびＨ４からの光束ＲＡＹ９、ＲＡＹ１０、ＲＡＹ１
１、ＲＡＹ１２、前記構成における第５レンズ群５の出
射面Ｓ９で反射する。この反射光ＲＡＹ９'、ＲＡＹ１
０'、ＲＡＹ１１'、ＲＡＹ１２'が投写管(ブラウン管)
螢光面Ｐ1に写し出された原画像の低輝度部分に戻りコ
ントラストを低下させている。
【００５７】ここで、光束ＲＡＹ９とＲＡＹ１０、ＲＡ
Ｙ１１とＲＡＹ１２の間の光束についても考慮すると、
前記低輝度部分にもどる反射光は戻り幅Ｇ、Ｇ'を持
ち、前記距離Ｔを広げる構成をとることにより、前記戻
り幅Ｇが広くなる。この前記戻り幅Ｇが広くなること
で、前記低輝度部分にもどる反射光の面積あたりのエネ
ルギーが弱くなり、コントラストの低下を防ぐことがで
きる。
Ｙ１１とＲＡＹ１２の間の光束についても考慮すると、
前記低輝度部分にもどる反射光は戻り幅Ｇ、Ｇ'を持
ち、前記距離Ｔを広げる構成をとることにより、前記戻
り幅Ｇが広くなる。この前記戻り幅Ｇが広くなること
で、前記低輝度部分にもどる反射光の面積あたりのエネ
ルギーが弱くなり、コントラストの低下を防ぐことがで
きる。
【００５８】第２の従来技術と本発明の形態について比
較すると、第２の従来技術の距離Ｔ'が１４.５ｍｍに対
し、本発明の形態の距離Ｔでは、２.６ｍｍ広げて１７.
１ｍｍとした。その結果、前記戻り幅Ｇが１.２倍に広
げることが出来た。
較すると、第２の従来技術の距離Ｔ'が１４.５ｍｍに対
し、本発明の形態の距離Ｔでは、２.６ｍｍ広げて１７.
１ｍｍとした。その結果、前記戻り幅Ｇが１.２倍に広
げることが出来た。
【００５９】図９は、実験により距離Ｔとコントラスト
の関係を求めた結果である。この結果から、距離Ｔを１
５ｍｍ以上に設定することで、従来技術で得られる以上
の高コントラストを実現している。本発明の実施の形態
では、１７.１ｍｍと設定したことで、従来技術のコン
トラスト７０であったのに対してコントラスト８０で従
来比１５％向上した結果を得た。
の関係を求めた結果である。この結果から、距離Ｔを１
５ｍｍ以上に設定することで、従来技術で得られる以上
の高コントラストを実現している。本発明の実施の形態
では、１７.１ｍｍと設定したことで、従来技術のコン
トラスト７０であったのに対してコントラスト８０で従
来比１５％向上した結果を得た。
【００６０】また、距離Ｔを広げることにより良好な収
差補正が格段に困難となるが、収差補正の役割を担う非
球面プラスチックレンズの形状を後述する構成とするこ
とで、補正能力を上げ、良好な収差補正を実現してい
る。
差補正が格段に困難となるが、収差補正の役割を担う非
球面プラスチックレンズの形状を後述する構成とするこ
とで、補正能力を上げ、良好な収差補正を実現してい
る。
【００６１】さらに、本実施の形態では、第５群レンズ
５において、第５群レンズ５に原画像からの光束ＲＡＹ
６、ＲＡＹ７、ＲＡＹ８の主波長以外を吸収するような
波長選択性フィルターを施し、画質に不要なスペクトル
を吸収させてしまうことで、反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ
７'、ＲＡＹ８'の強度を効果的に低減していると同時に
色収差の発生も抑制している。尚、上記従来比１５％の
コントラストの向上には、波長選択性フィルターの効果
も含まれている。
５において、第５群レンズ５に原画像からの光束ＲＡＹ
６、ＲＡＹ７、ＲＡＹ８の主波長以外を吸収するような
波長選択性フィルターを施し、画質に不要なスペクトル
を吸収させてしまうことで、反射光ＲＡＹ６'、ＲＡＹ
７'、ＲＡＹ８'の強度を効果的に低減していると同時に
色収差の発生も抑制している。尚、上記従来比１５％の
コントラストの向上には、波長選択性フィルターの効果
も含まれている。
【００６２】次に、収差補正の役割を担う非球面プラス
チックレンズの形状について説明する。本発明において
は、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレンズの
非球面形状を１４次係数以上で表される非球面で構成し
ている。
チックレンズの形状について説明する。本発明において
は、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレンズの
非球面形状を１４次係数以上で表される非球面で構成し
ている。
【００６３】表１３乃至１９に、各レンズ群構成に対応
して既に述べたように、非球面の程度(Ａsn／Ｓsnの絶
対値。ｎは非球面を持つレンズ面の番号で、本実施形態
では、ｎ＝１，２，３，４，７，８，９である)と変曲
点数を示した表である。表１３に第１群レンズ１の出射
面Ｓ1、表１４に第１群レンズ１の入射面Ｓ２、表１５
に第２群レンズ２の出射面Ｓ３、表１６に第２群レンズ
２の入射面Ｓ４、表１７に第４群レンズ４の出射面Ｓ
７、表１８に第４群レンズ４の入射面Ｓ８、表１９に第
５群レンズ５の出射面Ｓ９を示したものである。
して既に述べたように、非球面の程度(Ａsn／Ｓsnの絶
対値。ｎは非球面を持つレンズ面の番号で、本実施形態
では、ｎ＝１，２，３，４，７，８，９である)と変曲
点数を示した表である。表１３に第１群レンズ１の出射
面Ｓ1、表１４に第１群レンズ１の入射面Ｓ２、表１５
に第２群レンズ２の出射面Ｓ３、表１６に第２群レンズ
２の入射面Ｓ４、表１７に第４群レンズ４の出射面Ｓ
７、表１８に第４群レンズ４の入射面Ｓ８、表１９に第
５群レンズ５の出射面Ｓ９を示したものである。
【００６４】
【表１３】
【００６５】
【表１４】
【００６６】
【表１５】
【００６７】
【表１６】
【００６８】
【表１７】
【００６９】
【表１８】
【００７０】
【表１９】
【００７１】表１３乃至１９に示すように、投写レンズ
装置を構成するレンズ群において、少なくとも一面以上
に、各レンズ面の有効半径内に２個所以上の変曲点を有
した非球面とし、かつ、非球面の程度を示すＡＳｎ／Ｓ
Ｓｎの絶対値においては、下記の関係が成り立ってい
る。
装置を構成するレンズ群において、少なくとも一面以上
に、各レンズ面の有効半径内に２個所以上の変曲点を有
した非球面とし、かつ、非球面の程度を示すＡＳｎ／Ｓ
Ｓｎの絶対値においては、下記の関係が成り立ってい
る。
【００７２】
Ｓ１： ０.０２５ ≦ＡＳ１／ＳＳ１≦０.４６２
Ｓ２： ０.８０６ ≦ＡＳ２／ＳＳ２≦２.１９４
Ｓ３： −７８.０３６≦ＡＳ３／ＳＳ３≦８４.６６７
Ｓ４： −０.５４９ ≦ＡＳ４／ＳＳ４≦０.９１１
Ｓ７： −３２.７５６≦ＡＳ７／ＳＳ７≦７４.２５６
Ｓ８： −１.７２９ ≦ＡＳ８／ＳＳ８≦１.２１６
Ｓ９： ０.８４２ ≦ＡＳ９／ＳＳ９≦１.４６６
上記のような構成によれば、投写レンズ装置の収差補正
の役割を担う非球面プラスチックレンズにおいて十分な
収差補正能力を得ることができる。尚、表１３乃至１９
は、あくまでも本実施形態の代表的なデータを記述した
ものであり、上記の非球面量の範囲を示す条件式の上限
値或いは下限値が必ずしも示されていないが、当然なが
ら、この条件式の範囲内であればどの値をとってもよ
い。
の役割を担う非球面プラスチックレンズにおいて十分な
収差補正能力を得ることができる。尚、表１３乃至１９
は、あくまでも本実施形態の代表的なデータを記述した
ものであり、上記の非球面量の範囲を示す条件式の上限
値或いは下限値が必ずしも示されていないが、当然なが
ら、この条件式の範囲内であればどの値をとってもよ
い。
【００７３】また、表１から表１１に示した本発明の実
施の形態において、投写用レンズ装置全系の焦点距離を
ｆ０、第１群レンズ１、第２群レンズ２、第３群レンズ
３、第４群レンズ４、第５群レンズ５の、それぞれの焦
点距離を、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、とした時、
表２０に示した関係が成立している。
施の形態において、投写用レンズ装置全系の焦点距離を
ｆ０、第１群レンズ１、第２群レンズ２、第３群レンズ
３、第４群レンズ４、第５群レンズ５の、それぞれの焦
点距離を、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、とした時、
表２０に示した関係が成立している。
【００７４】
【表２０】
【００７５】すなわち、本発明における投写用レンズ装
置の各レンズ群の焦点距離とレンズ全系の焦点距離との
関係(すなわち各レンズ群のパワー配分)は以下の条件式
を満たしている。
置の各レンズ群の焦点距離とレンズ全系の焦点距離との
関係(すなわち各レンズ群のパワー配分)は以下の条件式
を満たしている。
【００７６】
０.１１２≦ｆ０／ｆ１≦ ０.３２９
−０.０２８≦ｆ０／ｆ２≦ ０.５０５
０.６１３≦ｆ０／ｆ３≦ ０.８３３
０.００４≦ｆ０／ｆ４≦ ０.４２０
−０.９０５≦ｆ０／ｆ５≦−０.１３５
このように、本実施の形態では、投写用レンズ装置全系
の正屈折力の一部分を、ガラスレンズ以外のスクリーン
側に配置された球面収差とコマ収差を補正するための非
球面プラスチックレンズを含む第２群レンズに分担配分
した構成としている。このようにすることで、低屈折率
の廉価な光学ガラスを使用することにより不足する屈折
力を補い、所定の屈折力を得られる構成としている。
の正屈折力の一部分を、ガラスレンズ以外のスクリーン
側に配置された球面収差とコマ収差を補正するための非
球面プラスチックレンズを含む第２群レンズに分担配分
した構成としている。このようにすることで、低屈折率
の廉価な光学ガラスを使用することにより不足する屈折
力を補い、所定の屈折力を得られる構成としている。
【００７７】さらに、本実施形態では、投写用レンズ装
置を保持している内鏡筒８の基準面となるレンズ群の中
で最も性能への影響度が高いパワーレンズのどちらか一
方の面の曲率半径を１６６ｍｍ以上と大きくしている。
これにより、組み立て精度誤差による偏心、傾きへの感
度を低くすることで、温度変化や吸湿に対する性能劣化
を防止している。
置を保持している内鏡筒８の基準面となるレンズ群の中
で最も性能への影響度が高いパワーレンズのどちらか一
方の面の曲率半径を１６６ｍｍ以上と大きくしている。
これにより、組み立て精度誤差による偏心、傾きへの感
度を低くすることで、温度変化や吸湿に対する性能劣化
を防止している。
【００７８】次に、以上説明した本発明に係る投写用レ
ンズ装置を用いて投写管螢光面上に５.３９インチのラ
スターを映しだし、スクリーン上に拡大投写(５４イン
チ)した場合のＭＴＦ(Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎ
ｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)によるフォーカス性能の
評価結果を図１０に示す。
ンズ装置を用いて投写管螢光面上に５.３９インチのラ
スターを映しだし、スクリーン上に拡大投写(５４イン
チ)した場合のＭＴＦ(Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎ
ｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)によるフォーカス性能の
評価結果を図１０に示す。
【００７９】ここで、図１０において、特性Ａは、表１
に対応しており、特性Ｂ２は表２に対応している。さら
に特性Ｃ３は表３のデータと対応している。尚、評価周
波数としては、スクリーン上で白、黒の縞信号として３
００ＴＶ本を取った場合について示している。表４乃至
１１に示したそのレンズデータにおいても、本構成によ
れば、図１０と同様に良好なＭＴＦ特性が得られる。
に対応しており、特性Ｂ２は表２に対応している。さら
に特性Ｃ３は表３のデータと対応している。尚、評価周
波数としては、スクリーン上で白、黒の縞信号として３
００ＴＶ本を取った場合について示している。表４乃至
１１に示したそのレンズデータにおいても、本構成によ
れば、図１０と同様に良好なＭＴＦ特性が得られる。
【００８０】図１１は、本発明による投写用レンズ装置
を適用した背面投写型画像表示装置の主要部を示す画面
垂直方向断面図である。図１１において、１１はスクリ
−ン、１３は折り返しミラ−、１４は投写用レンズ装
置、１６は映像発生源である投写管(ブラウン管)、１５
は投写用レンズ装置１４を投写管１６に固定するための
ブラケット、１８は背面投写型画像表示装置の筐体、１
７は投写用レンズ装置１４からの映像光束である。
を適用した背面投写型画像表示装置の主要部を示す画面
垂直方向断面図である。図１１において、１１はスクリ
−ン、１３は折り返しミラ−、１４は投写用レンズ装
置、１６は映像発生源である投写管(ブラウン管)、１５
は投写用レンズ装置１４を投写管１６に固定するための
ブラケット、１８は背面投写型画像表示装置の筐体、１
７は投写用レンズ装置１４からの映像光束である。
【００８１】図１１で、投写管１６からの映像光は投写
用レンズ装置１４で拡大して投写され、投写された映像
光束１７は、折り返しミラ−１３で折り返されて、背面
から投写され、スクリ−ン１１に画像歪の少ない映像を
写し出すことができる。
用レンズ装置１４で拡大して投写され、投写された映像
光束１７は、折り返しミラ−１３で折り返されて、背面
から投写され、スクリ−ン１１に画像歪の少ない映像を
写し出すことができる。
【００８２】以上、述べたように、本発明の実施形態に
よれば、次の作用効果が得られる。 (１)ガラスレンズを、入射瞳がそのガラスレンズの入出
射面間に含まれるような位置に配置することで、映像発
生源上の各物点からの主光線がガラスレンズの入出射面
で光軸近傍を通過するため、歪曲収差および非点収差の
発生を低く抑えることができる。 (２)ガラスレンズのスクリーン側に配置された非球面プ
ラスチックレンズにガラスレンズの屈折力を分担配分す
ることで、廉価な低屈折率の光学ガラスの使用を実現で
きる。 (３)投写用レンズ装置を保持している鏡筒の基準面とな
るレンズ群の中で最も性能への影響度が高いガラスレン
ズのどちらか一方の面の曲率半径を大きくすることで、
温度変化や吸湿に対する性能劣化を防止できる。 (４)映像発生源と映像発生源に最も近く配置されたレン
ズエレメント間の距離を離し、さらに、レンズエレメン
トに波長選択性フィルターを施すことで、レンズエレメ
ントからの反射光の強度が低減できる。その結果、コン
トラストを従来比で１５％向上している。 (５)また、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレ
ンズにおいて非球面形状を非球面量が大きく複雑な形状
の非球面形状を多用できる１４次以上の係数で表される
非球面とすることで十分な収差補正能力を得ることがで
きる。
よれば、次の作用効果が得られる。 (１)ガラスレンズを、入射瞳がそのガラスレンズの入出
射面間に含まれるような位置に配置することで、映像発
生源上の各物点からの主光線がガラスレンズの入出射面
で光軸近傍を通過するため、歪曲収差および非点収差の
発生を低く抑えることができる。 (２)ガラスレンズのスクリーン側に配置された非球面プ
ラスチックレンズにガラスレンズの屈折力を分担配分す
ることで、廉価な低屈折率の光学ガラスの使用を実現で
きる。 (３)投写用レンズ装置を保持している鏡筒の基準面とな
るレンズ群の中で最も性能への影響度が高いガラスレン
ズのどちらか一方の面の曲率半径を大きくすることで、
温度変化や吸湿に対する性能劣化を防止できる。 (４)映像発生源と映像発生源に最も近く配置されたレン
ズエレメント間の距離を離し、さらに、レンズエレメン
トに波長選択性フィルターを施すことで、レンズエレメ
ントからの反射光の強度が低減できる。その結果、コン
トラストを従来比で１５％向上している。 (５)また、収差補正の役割を担う非球面プラスチックレ
ンズにおいて非球面形状を非球面量が大きく複雑な形状
の非球面形状を多用できる１４次以上の係数で表される
非球面とすることで十分な収差補正能力を得ることがで
きる。
【００８３】このように、本発明に係る投写用レンズ装
置をもちいれば、画面の全領域にわたって明るく、高コ
ントラストでハイフォーカス、広画角、低歪な画像を得
られコンパクトな背面投写型画像表示装置が実現でき
る。さらに、５群５枚構成においても従来の６群６枚構
成のフォーカス性能を劣化させることなく安価なガラス
レンズを使用できることからコスト低減も実現できる。
置をもちいれば、画面の全領域にわたって明るく、高コ
ントラストでハイフォーカス、広画角、低歪な画像を得
られコンパクトな背面投写型画像表示装置が実現でき
る。さらに、５群５枚構成においても従来の６群６枚構
成のフォーカス性能を劣化させることなく安価なガラス
レンズを使用できることからコスト低減も実現できる。
【００８４】本発明の投写用レンズ装置を適用すれば、
第１群レンズ１の最もスクリーン側に位置するレンズの
スクリーン側レンズ面先端から、透過型スクリーン(４
９インチから７１インチ)までの距離(投写距離)Ｌ(ｍ
ｍ)と透過型スクリーンの対角有効サイズＭ(インチ)の
間には、次の関係が成り立ちコンパクトなセットを実現
できる。
第１群レンズ１の最もスクリーン側に位置するレンズの
スクリーン側レンズ面先端から、透過型スクリーン(４
９インチから７１インチ)までの距離(投写距離)Ｌ(ｍ
ｍ)と透過型スクリーンの対角有効サイズＭ(インチ)の
間には、次の関係が成り立ちコンパクトなセットを実現
できる。
【００８５】１４.０＜(Ｌ／Ｍ)＜１７.９
表１から表１１に示した本発明の実施の形態において、
映像発生源から第３レンズ群３のうち最も映像発生源側
に位置するレンズ面に至るまでの距離Ａ(ｍｍ)、第３レ
ンズ群３のレンズのうち最もスクリーン側に位置するレ
ンズ面からスクリーンに至るまでの距離Ｂ(ｍｍ)、これ
らの比率(Ｂ／Ａ)をＭａとし、またスクリーンの有効対
角長Ｍ(インチ)、映像発生源の有効対角長ｍ(インチ)、
これらの比率(Ｍ／ｍ)をＭｂとした時、表２１に示した
関係が成立している。
映像発生源から第３レンズ群３のうち最も映像発生源側
に位置するレンズ面に至るまでの距離Ａ(ｍｍ)、第３レ
ンズ群３のレンズのうち最もスクリーン側に位置するレ
ンズ面からスクリーンに至るまでの距離Ｂ(ｍｍ)、これ
らの比率(Ｂ／Ａ)をＭａとし、またスクリーンの有効対
角長Ｍ(インチ)、映像発生源の有効対角長ｍ(インチ)、
これらの比率(Ｍ／ｍ)をＭｂとした時、表２１に示した
関係が成立している。
【００８６】
【表２１】
【００８７】表２１より、本発明における投写用レンズ
装置は、ガラスレンズの配置位置、および画角(倍率)と
の間に以下の関係式が成立している。
装置は、ガラスレンズの配置位置、および画角(倍率)と
の間に以下の関係式が成立している。
【００８８】１０.６＜ Ｍａ ＜１３.７
１.０１＜(Ｍａ／Ｍｂ)＜１.１６
上記のような関係が成立する範囲に、前記パワー配分の
第３レンズ群３(パワーレンズ)を配置することで、４１
“〜７１”までの広い画角を持ち、良好な収差補正と画
像歪を７.５％以下に抑えることができる投写レンズを
得ることができる。
第３レンズ群３(パワーレンズ)を配置することで、４１
“〜７１”までの広い画角を持ち、良好な収差補正と画
像歪を７.５％以下に抑えることができる投写レンズを
得ることができる。
【００８９】また、広い画角を持ちながら第３レンズ群
３の出射面において光束幅を必要以上に広げないので、
第３レンズ群３よりスクリーン側に配置された収差補正
用プラスチックレンズの口径を大きくする必要がないこ
とから、この投写レンズを安価に実現することを可能に
する。
３の出射面において光束幅を必要以上に広げないので、
第３レンズ群３よりスクリーン側に配置された収差補正
用プラスチックレンズの口径を大きくする必要がないこ
とから、この投写レンズを安価に実現することを可能に
する。
【００９０】尚、表１乃至１１に示した本発明の実施形
態に係るレンズデータおよび表１２乃至２１は、本発明
を実施するのに好適である代表的データを示しており、
必ずしもこの実施の形態の中で説明した各条件式の範囲
(ｄ／Ｈの範囲、各非球面レンズ面の非球面の範囲、各
レンズ群のパワー配分範囲、第３レンズ群３の配置範
囲)の上限値および下限値は示されていないが、当然な
がら、この条件式の範囲内であればどの値をとってもよ
く、上限値および下限値もしくはその近傍でも上述した
効果を奏し得ることは言うまでもない。
態に係るレンズデータおよび表１２乃至２１は、本発明
を実施するのに好適である代表的データを示しており、
必ずしもこの実施の形態の中で説明した各条件式の範囲
(ｄ／Ｈの範囲、各非球面レンズ面の非球面の範囲、各
レンズ群のパワー配分範囲、第３レンズ群３の配置範
囲)の上限値および下限値は示されていないが、当然な
がら、この条件式の範囲内であればどの値をとってもよ
く、上限値および下限値もしくはその近傍でも上述した
効果を奏し得ることは言うまでもない。
【００９１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、画
像歪を低減して良好に収差補正を行える。また、コント
ラスト性能も向上させることができる。
像歪を低減して良好に収差補正を行える。また、コント
ラスト性能も向上させることができる。
【図１】本発明に係る投写用レンズ装置の一実施形態を
示す断面図
示す断面図
【図２】本発明の投写用レンズ装置の光線追跡結果、お
よび入射瞳の位置を説明するための図
よび入射瞳の位置を説明するための図
【図３】歪曲収差の定義説明図
【図４】レンズ形状の定義を説明するために用いる説明
図
図
【図５】レンズ形状の定義を説明するために用いる説明
図
図
【図６】コントラストの劣化原因を説明するために用い
る説明図
る説明図
【図７】従来技術の構成によるコントラストの劣化原因
を説明するために用いる説明図
を説明するために用いる説明図
【図８】本発明の構成によるコントラストの改善結果を
説明するために用いる説明図
説明するために用いる説明図
【図９】画像表示部と最も近くに配置されたレンズエレ
メント間の距離とコントラストの実験に基づいた相関図
メント間の距離とコントラストの実験に基づいた相関図
【図１０】本発明の投写用レンズ装置のＭＴＦ特性図
【図１１】本発明による投写用レンズ装置を適用した背
面投写型画像表示装置の主要部を示す画面垂直方向断面
図
面投写型画像表示装置の主要部を示す画面垂直方向断面
図
１…第１群レンズ、２…第２群レンズ、３…第３群レン
ズ、４…第４群レンズ、５…第５群レンズ、６…冷却
液、７…投写管パネル、８…内鏡筒、９…外鏡筒、１１
…スクリーン、１２…入射瞳(仮想)１３…折り返しミラ
ー、１４…投写用レンズ装置、１５…ブラケット、１６
…ＣＲＴ、Ｐ1…螢光面。
ズ、４…第４群レンズ、５…第５群レンズ、６…冷却
液、７…投写管パネル、８…内鏡筒、９…外鏡筒、１１
…スクリーン、１２…入射瞳(仮想)１３…折り返しミラ
ー、１４…投写用レンズ装置、１５…ブラケット、１６
…ＣＲＴ、Ｐ1…螢光面。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ
(72)発明者 小倉 直之
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
(72)発明者 中川 一成
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
(72)発明者 平田 浩二
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
(72)発明者 池田 英博
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
(72)発明者 加藤 修二
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
Ｆターム(参考） 2H087 KA06 KA07 PA05 PA17 PB05
QA07 QA12 QA21 QA25 QA37
QA41 QA45 RA05 RA12 RA13
UA01
5C058 BA08 BA23 EA02 EA12
Claims (22)
- 【請求項１】映像発生源に表示された原画像をスクリー
ンに拡大投影するための、複数のレンズ素子を備えた投
写用レンズ装置であって、前記複数のレンズ素子は、該
複数のレンズ素子の中で最も強い正の屈折力を有するパ
ワーレンズを含み、該投写用レンズ装置の入射瞳が、該
パワーレンズの光入射面と光出射面との間に位置する構
成としたことを特徴とする投写用レンズ装置。 - 【請求項２】映像発生源に表示された原画像をスクリー
ンに拡大投影するための、複数のレンズ素子を備えた投
写用レンズ装置であって、前記複数のレンズ素子は、前
記スクリーン側から前記映像発生源にかけて順に、その
中心部分の形状がスクリーン側に凸のメニスカスレンズ
を含む第１レンズ群、その中心部分の形状が映像発生源
側に凸のレンズ面を有したレンズを含む第２レンズ群、
前記複数のレンズ素子の中で最も強い正の屈折力を有す
るパワーレンズを含む第３レンズ群、正の屈折力を有し
中心部分の形状が映像発生源側に凸のレンズ面を持つレ
ンズを含む第４レンズ群、及びスクリーン側に凹のレン
ズ面を有し負の屈折力を持つレンズを含む第５レンズ群
を配し、該投写用レンズ装置の入射瞳が、前記パワーレ
ンズの光入射面と光出射面との間に位置する構成とした
ことを特徴とする投写用レンズ装置。 - 【請求項３】前記映像発生源に表示された原画像の最大
像高さＨ、前記と映像発生源から前記パワーレンズ内に
位置する入射瞳までの光軸上の距離をｄとしたとき、次
の条件を満足するように構成したことを特徴とする請求
項１または２に記載の投写用レンズ装置。 ０.６３５≦Ｈ/ｄ≦０.８５７ - 【請求項４】前記パワーレンズの光出射面の曲率半径を
ＲＳ５、および光入射面の曲率半径をＲＳ６としたと
き、次の条件を満足することを特徴とする請求項１また
は２に記載の投写用レンズ装置。 −１０５７９６.５２３≦ＲＳ６≦８４４８４３.８２９ ５３.２０３≦ＲＳ５≦９７.７５１ - 【請求項５】前記パワーレンズの光入射面ＲＳ６もしく
は出射面Ｓ５のうちどちらか一方の面における曲率半径
の絶対値を１６６ｍｍ以上にしたことを特徴とする請求
項１または２に記載の投写用レンズ装置。 - 【請求項６】前記パワーレンズの硝材のアッベ数νｄを
６０以上で、かつ屈折率(ｎｄ)を１.６００以下とした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の投写用レン
ズ装置。 - 【請求項７】前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記
第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦
点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、前
記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、前記投写用レンズ装
置全系の焦点距離をｆ０としたとき、次の条件を満足す
ることを特徴とする請求項２に記載の投写用レンズ装
置。 ０.１１２≦ｆ０／ｆ１≦ ０.３２９ −０.０２８≦ｆ０／ｆ２≦ ０.５０５ ０.６１３≦ｆ０／ｆ３≦ ０.８３３ ０.００４≦ｆ０／ｆ４≦ ０.４２０ −０.９０５≦ｆ０／ｆ５≦−０.１３５ - 【請求項８】前記映像発生源として投写管を用い、前記
第５レンズ群は、スクリーンに対して凹面を向けたレン
ズ面を有する負の屈折力を持つメニスカスレンズと、前
記投写管の螢光面ガラスと、前記メニスカスレンズと前
記螢光面ガラスからとの間に封入された、前記投写管を
冷却するための冷却液を備え、前記メニスカスレンズの
光出射面と前記螢光面ガラス出射面の距離Ｔを Ｔ≧１５ｍｍ と設定したことを特徴とする請求項２または７に記載の
投写用レンズ装置。 - 【請求項９】前記メニスカスレンズおよび前記冷却液の
少なくとも一方に、波長選択性フィルターを施したこと
を特徴とする前記請求項８に記載の投写用レンズ装置。 - 【請求項１０】前記第１レンズ群、第２レンズ群、第４
レンズ群、第５レンズ群を構成するレンズの少なくとも
一面は、その非球面係数が１４次以上の非球面形状をな
すことを特徴とする請求項２に記載の投写用レンズ装
置。ただし、ここでいう非球面係数は、面形状を数１で
表現した時の各係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ・・Ｚ
を示し、１４次の係数はＦに対応する。また、ｎは任意
の自然数、ＲＤは近軸曲率半径である。 【数１】 - 【請求項１１】前記第１レンズ群、第２レンズ群、第４
レンズ群、第５レンズ群を構成するレンズの少なくとも
一面が、有効半径内に２個所以上の変曲点を持つ非球面
形状をなすことを特徴とする請求項２に記載の投写用レ
ンズ装置。 - 【請求項１２】前記第１レンズ群の光出射面の球面量Ｓ
Ｓ１に対する非球面量ＡＳ１、該第１レンズ群１の光入
射面の球面量ＳＳ２に対する非球面量ＡＳ２、前記第２
レンズ群の光出射面の球面量ＳＳ３に対する非球面量Ａ
Ｓ３、該第２レンズ群の光入射面の球面量ＳＳ４に対す
る非球面量ＡＳ４、前記第４レンズ群の光出射面の球面
量ＳＳ７に対する非球面量ＡＳ７、該第４レンズ群の光
入射面の球面量ＳＳ８に対する非球面量ＡＳ８、前記第
５レンズ群の光出射面の球面量ＳＳ９に対する非球面量
ＡＳ９としたとき、各々次の条件を満足することを特徴
とする請求項２、７、１０または１１に記載の投写用レ
ンズ装置。 Ｓ１： ０.０２５≦ＡＳ１／ＳＳ１≦ ０.４６２ Ｓ２： ０.８０６≦ＡＳ２／ＳＳ２≦ ２.１９４ Ｓ３： −７８.０３６≦ＡＳ３／ＳＳ３≦８４.６６７ Ｓ４： −０.５４９≦ＡＳ４／ＳＳ４≦ ０.９１１ Ｓ７： −３２.７５６≦ＡＳ７／ＳＳ７≦７４.２５６ Ｓ８： −１.７２９≦ＡＳ８／ＳＳ８≦ １.２１６ Ｓ９： ０.８４２≦ＡＳ９／ＳＳ９≦ １.４６６ - 【請求項１３】投写管に表示された原画像をスクリーン
に拡大投影するための、複数のレンズ素子を備えた投写
用レンズ装置であって、 前記複数のレンズ素子は、前記投写管映像発生源の最も
近い位置に配置され、その光入射面が前記投写管を冷却
するための冷却液と接触し、かつ負の屈折力を持つメニ
スカスレンズを含み、該メニスカスレンズの光出射面と
前記螢光面ガラス出射面との距離Ｔを Ｔ≧１５ｍｍ としたことを特徴とする投写用レンズ装置。 - 【請求項１４】映像発生源に表示された原画像をスクリ
ーンに拡大投影するための、複数のレンズ素子を備えた
投写用レンズ装置であって、 前記複数のレンズ素子は、該複数のレンズ素子の中で最
も強い正の屈折力を有するパワーレンズと、複数の収差
補正レンズを含み、該収差補正レンズの少なくとも１つ
の、少なくとも１つの面は、非球面係数が少なくとも１
４次以上の非球面形状をなすことを特徴とする投写用レ
ンズ装置。 - 【請求項１５】前記収差補正レンズの少なくとも１つ
の、少なくとも１つの面は、有効半径内に２個所以上の
変曲点を持つことを特徴とする請求項１４に記載の投写
用レンズ装置。 - 【請求項１６】前記パワーレンズの光入射面と光出射面
との間に入射瞳が位置するように構成したことを特徴と
する請求項１４または１５に記載の投写用レンズ装置。 - 【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれかに記載の投
写用レンズ装置を、前記映像発生源の前方に配置し、該
投写用レンズ装置の前方の結像面に、前記スクリーンを
配置して構成したことを特徴とする背面投写型画像表示
装置。 - 【請求項１８】前記投写用レンズ装置を有する第１レン
ズ群１の光出射面から前記透過型スクリーンに至るまで
の距離Ｌ(ｍｍ)と、前記スクリーンの有効対角長Ｍ(イ
ンチ)の間に下記の関係が成り立つようにしたことを特
徴とする請求項１７に記載の背面投写型画像表示装置。 １４.０＜(Ｌ／Ｍ)＜１７.９ - 【請求項１９】前記スクリーンの対角長Ｍは、４９〜７
１インチであることを特徴とする請求項１７または１８
に記載の背面投写型画像表示装置。 - 【請求項２０】映像発生源と、スクリーンと、前記映像
発生源に表示された原画像を前記スクリーンに拡大投影
するための複数のレンズ素子を備えた投写用レンズ装置
とを有する背面投写型画像表示装置であって、前記投写
用レンズ装置の複数のレンズ素子は、該複数のレンズ素
子の中で最も強い正の屈折力を有するパワーレンズを含
み、該パワーレンズの光入射面と光出射面との間に入射
瞳が位置するように構成したことを特徴とする背面投写
型画像表示装置。 - 【請求項２１】前記映像発生源から前記投写用レンズ装
置を構成する第３レンズ群のレンズ面のうち最も映像発
生源側に位置するレンズ面に至るまでの距離Ａ(ｍｍ)と
前記第３レンズ群のレンズ面のうち最もスクリーン側に
位置するレンズ面から前記透過型スクリーン(４９イン
チから７１インチ)に至るまでの距離Ｂ(ｍｍ)との間
に、下記の関係が成り立つようにしたことを特徴とする
請求項１７に記載の背面投写型画像表示装置。 １０.６＜(Ｂ／Ａ)＜１３.７ - 【請求項２２】前記映像発生源から前記第３レンズ群３
の光入射面までの距離Ａ(ｍｍ)、前記第３レンズ群３の
光出射面から前記スクリーンまでの距離Ｂ(ｍｍ)、これ
らの比率(Ｂ／Ａ)をＭａとし、また前記スクリーンの有
効対角長Ｍ(インチ)、前記映像発生源の有効対角長ｍ
(インチ)、これらの比率(Ｍ／ｍ)をＭｂとしたき、前記
Ｍａと前記Ｍｂの間に下記の関係が成り立つようにした
ことを特徴とする請求項１７に記載の背面投写型画像表
示装置。 １.０１＜(Ｍａ／Ｍｂ)＜１.１６
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