JP3119879B2 - 投写レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高画質な投写画像を得る
のに適した投写型ディスプレー用の高精細度投写レンズ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面のテレビジョン画像を得る
方法の一つとして、プロジェクションＴＶが普及しつつ
あるが、その品質を確保する上で投写レンズの性能が重
要な役割を担っている。

【０００３】プロジェクションＴＶの投写レンズは、明
るさを確保するためＦ値が１に近い大口径比をとる必要
があり、かつ画面周辺部にいたるまで良好に収差補正さ
れなければならない。またプロジェクションＴＶは直視
管ＴＶに比較して奥行きが大きいのが一つの問題点であ
りコンパクトなセットの実現が望まれている。このため
投写距離の短い広画角投写レンズが必要となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の投写レンズは、
ガラスレンズだけで構成すると、高い結像性能，大口径
比，広画角化を実現するために、枚数を増加すると共に
口径を大きくしなければならず、コスト及び重量の点で
限界が生じるなどの問題点があった。

【０００５】また従来より非球面プラスチックレンズを
用いた例は多くあるが、その場合収差補正を強力に行う
ために非球面量を大きくする必要がある。しかしプラス
チックレンズはガラスレンズに比べ加工精度が低く、そ
の為設計性能を十分発揮できないという問題点があっ
た。特にスクリーンに近い側に非球面を設けると、光束
径が大きいため加工誤差が収差を発生させ易く、フレア
ーの発生によりコントラストが低下するという問題点が
あった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、奥行きの薄いプロジェクション
ＴＶ用として、画面全域に渡り良好なフォーカス性能を
有し、かつ加工性に優れた非球面形状のプラスチックレ
ンズを搭載した、広画角投写レンズを得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る投写レン
ズは、スクリーン側から順に正のメニスカス形状の第１
群レンズ、前記スクリーンに凸面を向けた正の第２群レ
ンズ、負のメニスカス形状の第３群レンズ、両凸の正の
第４群レンズ、この第４群レンズと近接した位置に配さ
れた正の第５群レンズ、前記スクリーンに凹面を向けた
正の第６群レンズ、前記スクリーンに凹面を向けた負の
第７レンズからなり、前記第２、第６群レンズは少なく
とも１面が非球面を有する７群７枚構成としたものであ
る。

【０００８】また本発明の投写レンズは、上記の構成に
おいて以下の条件を満たすものである。 (a) ０．０＜ｆ／ｆ１＜ ０．３ (b) −０．４＜ｆ／ｆ３＜−０．１ (c) ０．２＜ｆ／ｆ５＜ ０．６ 但し ｆ：全系の焦点距離 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ３：第２レンズの焦点距離 ｆ５：第３レンズの焦点距離

【０００９】

【作用】本発明においては、プロジェクター用投写レン
ズがスクリーン側より順に第１，第２群レンズを有する
ことにより球面収差とコマ収差の高精度な補正及び正の
集光作用を行う。また負の第３群レンズは第１，第２群
レンズと球面収差のバランスをとる作用を有する。第
４、第５群レンズは主に集光作用を有し互いに近接して
配される。第６群レンズは非点収差、歪曲収差、及びコ
マ収差を高精度に補正する機能を有する。そしてスクリ
ーン側に凹面を向けた負のレンズは、スクリーンに凹面
を向けたＣＲＴ蛍光面上に像を正しく結ぶための像面湾
曲補正の作用を行う。さらに第２、第６レンズ群は上記
の補正機能を十分果たすために非球面形状にする。また
非球面を有するレンズ材をプラスチックとすることによ
り、コストの低減及び軽量化がなされる。

【００１０】また(a) の条件は第１群レンズのパワーに
関するもので、この条件を満たすことにより特に球面収
差の補正が容易に行え、このため第２群レンズの非球面
量を小さくすることができ、製造公差が実用的となる。

【００１１】また(b) の条件は第３群レンズのパワーに
関するもので、この条件を満たすことにより第１，２群
レンズとの球面収差のバランスを容易にとることができ
る。

【００１２】また(c) の条件は第５群レンズのパワーに
関するもので、この条件を満たすことにより第４群レン
ズのパワーを大きくする必要がなく、従ってコマ収差の
補正を容易に行うことができ、かつ周辺光量を容易に確
保できる。

【００１３】

【実施例】本発明による投写レンズの一実施例を以下に
示す。図１〜４は本発明の第１〜第４の実施例による投
写レンズの光路図、図５〜８は第１〜第４の実施例によ
る投写レンズの収差図である。第１〜第４の実施例の投
写レンズは各々図に示すようにスクリーン側から順に正
のメニスカス形状の第１レンズＬ１、スクリーンに凸面
を向けた正の第２レンズＬ２、負のメニスカス形状の第
３レンズＬ３、両凸の正の第４レンズＬ４と第４群レン
ズと近接した位置に配された正の第５レンズＬ５、スク
リーンに凹面を向けた正の第６レンズＬ６、スクリーン
に強い凹面を向けた負の第７レンズＬ７からなる。

【００１４】各実施例において、前記第２，６レンズＬ
２，Ｌ６は両面に非球面を有する。このうち第２レンズ
は両面共変曲点を有さない。第２レンズＬ２は光束径の
大きな光束が透過するが変曲点を有さないので、設計ど
うりの形状加工が容易であり加工誤差による球面収差の
発生はほとんどない。また集光作用を行うレンズを第
４，５レンズＬ４，Ｌ５の２枚で構成したため、軸外収
差の発生を小さく抑えることができ、第６レンズＬ６の
非球面量も小さくできる。

【００１５】以下に示す実施例の各表において、Ｒは曲
率半径、Ｄは面間隔、Ｎは５４３ｎｍの屈折率、ｖはア
ッベ数、ｓｉはスクリーン側からｉ番目の面番号であ
る。また、非球面形状は光軸をｘ、光軸に直交方向を
ｐ、非球面係数をｃｃ、Ａｊ（ｊ＝４，６，８，１０）
とする時次式で表される。

【００１６】

【数１】

【００１７】またｆを全系の焦点距離，ｆ１を第１群レ
ンズの焦点距離とする時、第１群レンズのパワーに関す
るｆ／ｆ１が０．０以下または０．３以上になると特に
球面収差の補正が困難となり第２群レンズの非球面量を
大きくしなければならないので、０．０＜ｆ／ｆ１＜
０．３となるように設定する。

【００１８】またｆを全系の焦点距離，ｆ３を第２群レ
ンズの焦点距離とする時、第３群レンズのパワーに関す
るｆ／ｆ３が−０．４以下または−０．１以上になる
と、第１，第２群レンズとの球面収差のバランスをとる
のが困難となるので、−０．４＜ｆ／ｆ３＜−０．１と
なるように設定する。

【００１９】さらにｆを全系の焦点距離，ｆ５を第３群
レンズの焦点距離とする時、第５群レンズのパワーに関
するｆ／ｆ５が０．２以下となると第４群レンズのパワ
ーを大きくしなければならずコマ収差の補正が困難とな
り、また０．６以上となると周辺光量を確保することが
困難となるので、０．２＜ｆ／ｆ５＜０．６となるよう
に設定する。

【００２０】第１の実施例の構成を表１に、光路図を図
１、収差図を図５に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】第２の実施例の構成を表２に、光路図を図
２、収差図を図６に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】第３の実施例の構成を表３に、光路図を図
３、収差図を図７に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】第４の実施例の構成を表４に、光路図を図
４、収差図を図８に示す。

【００２７】

【表４】

【００２８】このように本実施例においては、いずれも
第２，６レンズは両面に非球面を有しているが、第２レ
ンズは変曲点を持たないため設計どうりの形状加工が容
易であり、また第６レンズは、第４，５の２枚のレンズ
が集光作用を行い軸外収差の発生を小さく抑えるため、
その非球面量を小さくでき加工性がよくなる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、スクリー
ン側より順に、球面収差とコマ収差の高精度な補正及び
正の集光作用を行う第１，第２群レンズ、第１，第２群
レンズと球面収差のバランスをとる負の第３群レンズ、
集光作用を有し互いに近接して配される第４、第５群レ
ンズ、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を高精度に補
正する機能を有する第６群レンズ、そしてスクリーンに
凹面を向けたＣＲＴ蛍光面上に像を正しく結ぶための像
面湾曲補正の作用を行う負の第７群レンズにより構成さ
れており、さらに第２、第６レンズ群は上記の補正機能
を十分果たすことができるように両面に非球面を有して
いるので、口径比が１．０５と大口径比で、なおかつ半
画角が３５度程度と広いにもかかわらず、結像性能が良
好な投写レンズを得ることができる効果がある。しかも
第２，６レンズは両面に非球面を有しているが、第２レ
ンズは変曲点を持たないため設計どうりの形状加工が容
易であり、また第６レンズは、第４，５の２枚のレンズ
が集光作用を行い軸外収差の発生を小さく抑えるため、
その非球面量を小さくできるので、コストの低減及び軽
量化を図るためプラスチックレンズを用いても、加工性
に優れたものとなる。従って、本発明の投写レンズは生
産性に優れた高性能投写レンズであり、これを用いるこ
とでコンパクトで薄型の投写型ＴＶを実現できる効果が
ある。

【００３０】また、０．０＜ｆ／ｆ１＜０．３（ｆ：全
系の焦点距離，ｆ１：第１群レンズの焦点距離）とした
ので、球面収差の補正が容易に行え、この為第２群レン
ズの非球面量を小さくでき、製造公差が実用的となる効
果がある。

【００３１】また、−０．４＜ｆ／ｆ３＜−０．１
（ｆ：全系の焦点距離，ｆ３：第２群レンズの焦点距
離）としたので、第３群レンズは第１，２群レンズとの
球面収差のバランスを容易にとることができる効果があ
る。

【００３２】また、０．２＜ｆ／ｆ５＜０．６（ｆ：全
系の焦点距離，ｆ５：第３群レンズの焦点距離）とした
ので、第４群レンズのパワーを大きくする必要がなく従
ってコマ収差の補正を容易に行うことができ、しかも周
辺光量を容易に確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による投写レンズの光路
図である。

【図２】本発明の第２の実施例による投写レンズの光路
図である。

【図３】本発明の第３の実施例による投写レンズの光路
図である。

【図４】本発明の第４の実施例による投写レンズの光路
図である。

【図５】本発明の第１の実施例による投写レンズの収差
図である。

【図６】本発明の第２の実施例による投写レンズの収差
図である。

【図７】本発明の第３の実施例による投写レンズの収差
図である。

【図８】本発明の第４の実施例による投写レンズの収差
図である。

【符号の説明】

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群 Ｌ６ 第６レンズ群 Ｌ７ 第７レンズ群

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投写型ディスプレイ用の投写レンズにお
   いて、スクリーン側から順に正のメニスカス形状の第１
   群レンズ、前記スクリーンに凸面を向けた正の第２群レ
   ンズ、負のメニスカス形状の第３群レンズ、両凸の正の
   第４群レンズ、この第４群レンズと近接した位置に配さ
   れた正の第５群レンズ、前記スクリーンに凹面を向けた
   正の第６群レンズ、前記スクリーンに凹面を向けた負の
   第７レンズからなり、次の(a) 〜(c) の条件を満足する
   と共に、前記第２，第６群レンズは少なくとも１面が非
   球面を有することを特徴とする投写レンズ。(a) ０．０＜ｆ／ｆ１＜ ０．３ (b) −０．４＜ｆ／ｆ３＜−０．１ (c) ０．２＜ｆ／ｆ５＜ ０．６ 但し、 ｆ ：全系の焦点距離 ｆ１：第１群レンズの焦点距離 ｆ３：第２群レンズの焦点距離 ｆ５：第３群レンズの焦点距離