JP2005070374A - 投写用レンズ装置及びこれを用いた背面投写型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パワーレンズ3に高屈折率(1.63〜1.70)、アッベ数50以上の硝材を用い、パワーレンズの入出射形状を最適化することで、焦点距離を短くしても良好な収差補正を実現でき、フォーカス性能が向上できる。また、前期の高屈折率パワーレンズにより、充分なパワーが得られる為、コントラスト向上の為にバックフォーカスを長くしてもプラスチックレンズの非球面量を最適化することで良好な収差補正を実現できる。
【選択図】 図1
Description
ただし、P2=((1/R3)−(1/R4))
R4:前記パワーレンズの光入射面の曲率半径
R3:前記パワーレンズの光出射面の曲率半径
その結果、本発明の実施に係る投写用レンズ装置の実施形態においては、投写管蛍光面P1上5インチのラスターを、スクリーン上に53インチに拡大投影する場合、投写距離823mmと短い投写距離でも良好なフォーカス性能を実現している。この結果、図17に示すように折り返しミラー12が1枚の背面投写型画像表示装置においても、十分コンパクトなセットが実現できる。尚、図17についての詳細な説明は後述する。
0.85<(f0/f2)<0.95
0.30<(f0/f3)<0.45
−0.75<(f0/f4)<−0.50
次に、収差補正の役割を担う非球面レンズの形状について説明する。図7は、非球面As(r)の説明図で、前記非球面式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)/Ss(r))の絶対値が小さいほど非球面の程度が強い。さらに前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き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。
0.470<(AS2/SS2)<0.75
−79.65<(AS5/SS5)<63.75
0.10 <(AS6/SS6)<1.35
0.90 <(AS7/SS7)<1.35
上記の様な構成によれば、投写レンズ装置の収差補正の役割を担う非球面レンズにおいて、十分な収差補正能力を得ることが出来る。
以上述べたように、本発明によれば次の効果を得ることが出来る。
(1)最も屈折力の強いパワーレンズに屈折率が約1.63〜約1.70の硝材を用いることで焦点距離を短くでき、セットのコンパクト化を実現できる。
(2)最も屈折力の強いパワーレンズにアッベ数50以上の硝材を用いることで、色収差を低減でき、フォーカス性能の劣化を低減できる。
(3)最も屈折力の強いパワーレンズの形状を最適化することで、球面収差とコマ収差のバランスを取る事が出来、良好な収差補正が実現できる。
(4)プラスチックレンズの非球面の程度および変曲点数を最適化することで、良好な収差補正を実現できる。
(5)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の光出射面を映像発生源から遠ざけ、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エネルギー強度を低減でき、高コントラスト化を実現できる。
5…冷却液、6…投写管パネル、7…内鏡筒、8…外鏡筒、 9…固定板、
10…ブラケット、11…スクリーン、12…折り返しミラー、
13…投写用レンズ装置、14…ブラケット、15…投写管、20…映像光束、
21…筐体、P1…螢光面、A…光軸上の物点、B、C…軸外の物点、
RAY1〜7…光線経路、RAY1',RAY2',RAY5',RAY6',RAY7'…反射光線経路
Claims (15)
- 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為の複数のレンズ素子を備えた投写用レンズ装置において、
前記スクリーン側から前記映像発生源側に掛けて順に配置された、
正の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レンズ群と、
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2レンズ群と、
第3レンズ群と、
スクリーン側に凹のレンズ面を有し負の屈折力を持つ第4レンズ群と、を有し、
前記第2レンズ群に含まれるパワーレンズの屈折率が、約1.63〜約1.70であることを特徴とする投写用レンズ装置。 - 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為の複数のレンズ素子を備えた投写用レンズ装置において、
前記スクリーン側から前記映像発生源側に掛けて順に配置された、
正の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レンズ群と、
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2レンズ群と、
光軸近傍が両凸で正の屈折力を有し、かつ周辺部が映像発生源側に凹メニスカス形状を有したレンズを含む第3レンズ群と、
スクリーン側に凹のレンズ面を有し負の屈折力を含む第4レンズ群と、を有し、
次の条件を有することを特徴とする投写用レンズ装置。
49 < (1/P2 )< 57
ただし、P2=((1/R3)−(1/R4))
R4:前記パワーレンズの光入射面の曲率半径
R3:前記パワーレンズの光出射面の曲率半径 - 前記パワーレンズの硝材の屈折率ndが約1.70以下であ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。
- 前記パワーレンズの硝材の屈折率ndが約1.63〜約1.70であ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。
- 前記パワーレンズの硝材のアッベ数νdが50以上であ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。
- 請求項2に記載の投写用レンズ装置において、更に以下の条件を満たすことを特徴とする投写用レンズ装置。
0.01<(f0/f1)<0.15
0.85<(f0/f2)<0.95
0.30<(f0/f3)<0.45
−0.75<(f0/f4)<−0.50
ただし、f0:投写用レンズ装置全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
f3:第3レンズ群の焦点距離
f4:第4レンズ群の焦点距離 - 前記第1レンズ群の光出射面の球面量SS1に対する非球面量AS1、該第1レンズ群の光入射面の球面量SS2に対する非球面量AS2、前記第3レンズ群の光出射面の球面量SS5に対する非球面量AS5、該第3レンズ群の光入射面の球面量SS6に対する非球面量AS6、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が次の関係を有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。
0.15 <(AS1/SS1)<0.35
0.470<(AS2/SS2)<0.75
−79.65<(AS5/SS5)<63.75
0.10 <(AS6/SS6)<1.35
0.90 <(AS7/SS7)<1.35 - 前記複数のレンズ素子のうち、少なくとも一つの面が非球面で、その非球面係数が14次以上であ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。
- 前記複数のレンズ素子のうち、少なくとも一つの面に変曲点が2ヶ所以上あ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。
- 前記複数のレンズ素子のうち、少なくとも一つのレンズ素子に波長選択性フィルター施した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1乃至10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、フレネルシートを含む透過型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射型画像表示装置。
- 前記パワーレンズの屈折率が、約1.635〜約1.660であることを特徴とする請求項1に記載の投写用レンズ装置。
- 前記パワーレンズの屈折率が、約1.638〜約1.639であることを特徴とする請求項1に記載の投写用レンズ装置。
- 背面投射型画像表示装置において、
映像発生源と、スクリーンと、該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為の複数のレンズ素子を備えた投写用レンズ装置とを備え、前記投写用レンズ装置は、前記スクリーン側から前記映像発生源側に掛けて順に配置された、
正の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レンズ群と、
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2レンズ群と、
第3レンズ群と、
スクリーン側に凹のレンズ面を有し負の屈折力を持つ第4レンズ群と、を有し、
前記第2レンズ群に含まれるパワーレンズの屈折率が、約1.63〜約1.70であることを特徴とする背面投射型画像表示装置。 - 前記映像発生源がCRTであることを特徴とする請求項14に記載の背面投射型画像表示装置。
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