JP3222126B2

JP3222126B2 - 投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP3222126B2
Application number: JP04538490A
Authority: JP
Inventors: 浩二平田; 博樹吉川; 隆彦吉田; 昌幸村中; 清和田; 功吉崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 2001-10-22
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JPH0367210A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、複数の画像発生源から映出される原画像
を、投写用レンズを介してスクリーン上に拡大投写する
ための投写型画像表示装置に関する。

［従来の技術］青，赤，緑それぞれのブラウン管螢光面上の画像を投
写レンズによりスクリーン上へ投写するいわゆるプロジ
ェクションテレビ装置において、そのフォーカス性能
は、近年格段の進歩がみられており、キーデバイスであ
る投写レンズに対する要求性能も年々高くなっている。
このような状況下で、一般には、画像の精細度に応じ
て、多岐にわたる種類のレンズが発表されている。又、
同一設計思想を基に設計された投写レンズにおいても、
構成レンズ枚数，レンズ面形成を異にした多くのレンズ
が設計されている。この種の投写レンズが開示された例
として特開昭62−106427号公報が挙げられる。上記した
従来技術の投写レンズは、設計波長の光に対しては、良
好な収差補正がなされ高いフォーカス性能が得られてい
る。この設計中心波長としては、緑螢光体の主波長に近
いｅ線（546.7nm）が使用される場合が多い。しかしな
がら、プロジェクションテレビ装置は、緑，青，赤のブ
ラウン管螢光面上の画像をスクリーン上へ拡大投写する
ことから、それぞれの螢光体の発光スペクトルに適した
設計とする必要がある。プロジェクションテレビ装置に
おいて３色混合した場合のフォーカス性能，明るさには
一般に次の特徴がある。

フォーカス性能は、最も輝度が高い緑色拡大像のフォ
ーカス性能により決まる。

明るさについては、青色拡大像の明るさによって決ま
る。

この為に、緑色ブラウン管用にはフォーカスの最もよ
い投写レンズを用い、青色ブラウン管用にはＦナンバー
の小さい明るい投写レンズを使用することで、フォーカ
ス性能、明るさ共に優れたプロジェクションテレビ装置
を実現できる。しかしながら、従来技術のプロジェクシ
ョンテレビでは、同一セットに複数の種類の投写レンズ
を用いることは、コストの大幅な上昇を招き得策でな
く、同一の投写レンズを用いていた。

［発明が解決しようとする課題］プロジェクションテレビ装置は、赤，青，緑のブラウ
ン管螢光面上の画像を、投写レンズによりスクリーン上
へ拡大するもので、スクリーン上の拡大像のフォーカス
性能には、次のような特徴がある。

輝度が、最も高い緑色投写像のフォーカス性能が支配
的である。この緑色投写像のフォーカス性能向上の為に
は、螢光体の主波長に対する単色収差の低減と共に、色
収差の低減も必要となってくる。以下、色収差の発生原
因について述べる。第10図は、緑色螢光体の発光スペク
トルを示すもので主波長の他に、短波長側と長波長側に
スプリアスが存在する。この為に緑投写像のみでも色収
差が発生する。

次いで、輝度の高い赤色投写像は、螢光体の発光スペ
クトルが第14図に示すように単波長である為、色収差に
よるフォーカス劣化がない。

青色螢光体の発光スペクトルは第13図に示すように発
光する光の波長が広範囲であり色収差によるフォーカス
劣化量が大きいが、輝度が３色中で最も低い為に、３色
混合した場合のフォーカス性能に与える影響は小さい。

一方、明るさについては、近年赤，青，緑それぞれの
螢光体の改良によって、大電力の入力が可能となった。
この為に、赤，緑ブラウン管については、高輝度が得ら
れるようになった。しかしながら、青色螢光体について
は、入力電力に対する出力輝度の飽和により、得られる
輝度には、限界がある。以上述べた性能上の特徴を有す
るプロジェクションテレビにおいて、従来は赤，青，緑
の投写管にそれぞれ同一の投写レンズを使用することに
より、コストの低減を狙っていた。この為に、従来技術
による投写レンズでは、上記したプロジェクションテレ
ビの性能上の特徴を考慮していなかった。そこで、本発
明の目的は、上記したプロジェクションテレビ装置の性
能上の特徴を考慮したハイフォーカスで明るい画像が得
られる投写型画像表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的のうち、フォーカス性能の向上を達成する為
には、緑色ブラウン管に対応した投写レンズを構成する
レンズの構成枚数を増やす。又、他の手段としては、緑
色ブラウン管に対応した投写レンズを構成するレンズの
有効径を小さくする。

明るさの向上については、青色ブラウン管に対応した
投写レンズを、構成するレンズの有効径を大きくするこ
とによって達成できる。又、他の方法としては、低Ｆナ
ンバーの投写レンズを使用することによっても達成でき
る。

一方、コスト上昇を最小限とする為に、緑色ブラウン
管に対応した投写レンズの構成枚数を増やす場合に、可
能な限り共用レンズを用いるようにする。

［作用］上記手段がどのような働きをするか以下、図を用いて
説明する。第５図及び第７図は、本発明の一実施例であ
る投写レンズを示したものである。一般に、ブラウン管
螢光面Ｐ上の画像をスクリーン上へ拡大した場合に発生
する収差は、次の２つに大別できる。第10図及び第13
図に示すように、螢光体の発光スペクトルが単波長のみ
でなく、スプリアスを持つ為に、発生する色収差、単
波長でも発生する単色収差。上記したの色収差は、投
写レンズの焦点距離に比例する。この為に本発明の実施
例においては、投写レンズの焦点距離を従来の120mm〜1
00mmから80mm程度（表８）に低減することによって色収
差の低減を狙っている。次にの単色収差の補正は、全
系を５群構成とし、第１群１で球面収差。第２群２で低
次のコマ収差と非点収差。第４群４で高次のコマ収差。
第５群５で像面湾曲と軸外のサジタル収差をそれぞれ補
正し、全系でバランスよく収差補正を行っている。以上
述べた第７図（レンズデータは表７（Ａ），表７
（Ｂ））に示した実施例のフォーカス性能を向上すべく
色収差をさらに低減させたものが第８図に示す実施例で
ある。５群構成であり単色収差の補正分担は第７図に示
す実施例と同様であるが色収差を、焦点距離の短縮と同
時に、第３群３を高分散の凹レンズ3bと低分散の凸レン
ズ3aの貼合せレンズとすることにより大幅に低減してい
る。又、レンズ形状も第５群レンズを共用化しており、
同一のブラケット10が使用可能である。

第５図，第６図に示した実施例も上記した実施例と同
様の作用をなし、それぞれ第５図の実施例が第７図の実
施例に対応し、第６図の実施例が第８図の実施例と対応
する。上記実施例の投写レンズは、収差補正用の第１群
レンズ1,第２群レンズ2,第４群レンズ4,第５群レンズ５
を共用化しており鏡筒8,9及びブラケット10を同一部品
とすることができる。以上述べた投写レンズをセットに
混載することで、フォーカス性能のコスト・パフォーマ
ンスの優れたセットが実現できる。又、第３図，第４図
に示すように異種の投写レンズをセットに混載しても同
様の効果を得ることができる。以上述べたフォーカス向
上手段の他に、投写レンズにより取り込む光量を若干減
らしてフォーカスを向上させることも有効である。一
方、明るさを向上する為には、投写レンズを構成するレ
ンズのうち画面中心の明るさを規定しているレンズの有
効径を大きくすればよい。又、他の方法としては、低Ｆ
値の他の種類の投写レンズを使用してもよい。

本発明の投写レンズを用いたプロジェクションテレビ
において、例えばフォーカス重視とすれば緑色ブラウン
管用としては、前述の第３図，第６図及び第８図に示し
たような貼合せレンズを用いた投写レンズを用い、青及
び赤ブラウン管用としては、第４図，第５図及び第７図
に示すような投写レンズを用いることにより、従来技術
の、同一投写レンズ使用のプロジェクションテレビに比
べて大幅なフォーカス向上が達成できる。又、明るさを
重視する場合には、青色ブラウン管に用いる投写レンズ
のレンズ面有効径を広げる。又は、低Ｆ値の異なる種類
の投写レンズを使用することにより実現できる。以上述
べた性能面の他に本発明のレンズは、構成レンズを共用
化しコスト低減を狙っている。第５図と第６図は、第３
群レンズ３の外形々状及び他の４枚のレンズ素子を共用
としている。この為、レンズ素子のみならず鏡筒8,9及
びブラケット10も共用可能でありコスト・アップは生じ
ない。

又、第７図，第８図は、第５群レンズ５の形状が同一
でレンズの共用化とブラケット10の共用が可能であり、
コスト・アップを低減できる。

［実施例］以下、本発明及びその実施例について説明する。ま
ず、異種の投写レンズを混載しセットのフォーカス特
性、明るさを向上する方法について述べる。第１図，第
２図は、２種類の投写レンズをプロジェクションテレビ
装置に混載した場合の光学系を示す図である。第１図
は、緑ブラウン管に対応した投写レンズ２を貼合せ凸レ
ンズを用いた５群６枚構成レンズとし、青，赤ブラウン
管に対応した投写レンズ1,3を４群４枚構成の投写レン
ズとしている。第３図に示す投写レンズ（レンズデータ
は表１（Ａ），表１（Ｂ））は、第１図に示した投写レ
ンズ２に対応している。同様に第４図に示す投写レンズ
（レンズデータは表２（Ａ），表２（Ｂ））は第１図に
示した投写レンズ1,3に対応している。

以下、緑ブラウン管に対応した投写レンズを、貼合せ
凸レンズを用いた投写レンズ２とした理由を述べる。一
般に、プロジェクションテレビ装置のフォーカス性能
は、視感度が最も高い緑投写像のフォーカス性能に支配
される。ところが緑ブラウン管に使用されている螢光体
の発光スペクトルは、第10図に示すように主波長の他
に、スプリアスを持つ為に色収差が発生する。そこで、
この色収差を低減する為、高分散（低アッベ数）凹レン
ズと低分散（高アッベ数）凸レンズを貼合せた凸レンズ
を含むレンズ構成としている。次に赤投写像について
は、螢光体の発光スペクトルが第14図に示すように単波
長である為、色収差は、発生しない。一方、青投写像に
ついては、螢光体の発光スペクトルが第13図に示すよう
に発光する光の波長が広範囲で色収差によるフォーカス
の劣化が大きいが、輝度が３色中で最も低い為に、３色
混合した場合のフォーカス性能に与える影響は小さい。
第15図は、第４図に示した投写レンズについて、緑，
赤，青のブラウン管からの映像光による300TV本のMTF
（Modulation Transfer Function）を計算により求め、
サジタル、メリディオナルの平均を図示したものであ
り、前述した通りの傾向を示していることが判る。第２
図は、プロジェクションテレビの明るさの向上と、フォ
ーカス性能の向上を同時に達成する為に、緑ブラウン管
と青ブラウン管に対応した投写レンズ1,2を貼合せ凸レ
ンズを用いた５群６枚構成レンズとし、赤ブラウン管に
対応した投写レンズ３を４群４枚構成の投写レンズとし
ている。一般に投写レンズは、構成枚数を増すことで低
Ｆ値の明るいレンズとすることができる。第３図に示す
投写レンズ（レンズデータは表１（Ａ），表１（Ｂ））
は、Ｆ値が0.93であり、第４図に示す投写レンズ（レン
ズデータは表２（Ａ），表２（Ｂ））のＦ値1,0に比べ
て15％明るくなる。又、フォーカス性能、明るさを改善
する他の方法について以下に述べる。第25図は、本発明
の実施例の側断面図であり画面中心の明るさを決める光
線が、各構成レンズにおいて通過する位置を光線追跡に
よって求め図示したものである。フォーカスを向上させ
るには、像の明るさを規定している第３群レンズ３のレ
ンズ面S₅とS₆の有効径を小さくすればよい。以上で述べ
たように、本実施例においては第３群レンズ３のレンズ
有効径を小さくしたが、レンズ構成によっては画面中心
の明るさを決めるレンズ面が異なる。この場合には、他
の（例えば第２群レンズのS₄面）レンズ有効径を小さく
することにより同様の効果が得られることは言うまでも
ない。一方、明るさの改善は、前述した方法とは逆に、
レンズ面の有効径を大きくすればよい。

次に本発明の投写レンズについて述べる。第３図，第
５図，第６図，第７図，第８図は、本発明の一実施例と
してプロジェクションテレビ用光学系のレンズ主要部を
示す断面図である。

同図において、P₁はブラウン管螢光面、７はブラウン
管パネル、６は冷却液、５は第５群レンズ、４は第４群
レンズ、３は第３群レンズ、２は第２群レンズ、１は第
１群レンズである。第１群レンズ１〜第４群レンズ４ま
でを内鏡筒８に組込み、固定ネジ11で外鏡筒９と位置決
め固定する。さらに外鏡筒９により固定板12を介してブ
ラケット10へネジ止め固定する。本実施例の光学系は、
ブラウン管螢光面P₁上で5.4インチのラスターをスクリ
ーン上へ拡大投写した場合に最良性能が得られるように
構成してある。拡大投写の際の倍率は表１（Ａ），表１
（Ｂ）及び、表２（Ａ），表２（Ｂ）は、8.4倍であ
り、表３ないし表７は、それぞれ9.3倍である。又、レ
ンズの画角は、表１及び表２の実施例で72度、表３ない
し表７で78度あり高画角を実現しており第９図に示すよ
うに折返しミラー14が一枚でも十分コンパクトなセット
が実現できる。第１群レンズ１は、口径に基ずく球面収
差を除く為、非球面形状となっている。第２群レンズ２
は、非点収差及びコマ収差を除く為に非球面形状となっ
ている。第３群レンズ３は、温度変化によるフォーカス
ドリフトを低減する為に、ガラスレンズとし、かつパワ
ーを出来るだけ大きくしている。第４群レンズ４は、高
次のコマ収差を除く為に非球面形状としパワーは出来る
だけ小さくしている。第５群レンズ５は、像面湾曲補正
用のレンズであり、軸外のサジタル収差を補正する為、
空気側界面を非球面としている。又、ブラウン管螢光面
P₁は、像面湾曲を補正する為に曲率を持たしている。特
に、高次の像面湾曲を補正する為に非球面とすれば、さ
らに優れた補正が可能となる。

一般に、ブラウン管パネル６の螢光面P₁は、プレス成
形により製作し、後加工はしない。それゆえ、成形形状
が球面であっても、非球面であっても、製法自体は変化
しない。

一方、本レンズ系のレンズは、プラスチックレンズの
パワーを極力抑えた設計とすることにより薄肉で、か
つ、中心部と周辺部の肉厚差を小さくすることにより、
成形性の向上を図っている本発明の実施例では、従来技術の投写レンズの焦点距
離が100mmから140mm程度であるのに比べ表８に示すよう
に投写レンズ全系の焦点距離を80mm程度とし色収差の低
減を実現している。短焦点化による色収差の低減につい
て以下図を用いて述べる。第11図は、本発明の軸上色収
差の低減手段を説明する為の縦断面図である。投写レン
ズを焦点距離ｆの一枚の薄肉レンズと考えると、螢光面
とレンズ間隔をａ、レンズからスクリーンまでの間隔を
ｂとおくと結像の式は次により示される。

またレンズ両面の曲率半径をr₁,r₂とすると又、スポット径の増加は△ｄはレンズのＦナンバ及び
倍率Ｍを用いて次式で与えられる。

（１）〜（４）式より又Ｍ・ｆ≒ｂ …（６）すなわち色収差によるスポット径の増大△ｄは焦点距
離ｆに比例する。以上述べた色収差の低減手段の他に、
本実施例では第３群のレンズ3a,3bを貼合せレンズとし
ている。（実施例では表1,表３（Ｃ），表４（Ｃ），表
５（Ｃ），表６に対応）レンズ3bは、高分散材から成る
凹レンズであり、レンズ3aは低分散材から成る凸レンズ
で、両者を貼合せることによって色収差を低減してい
る。第12図は、前述の投写レンズにおいて発生する縦色
収差を算出したものである。同図中に示すレンズ側断面
図の座標は、レンズの光軸l,l′においてｌからｌ′に
向う方向が正方向とすると、曲率半径は中心が正の方向
にある場合正とするので、Ｂ面の曲率半径は正の符号を
持つ。第12図の横軸は貼合せ面Ｂの曲率半径の逆数であ
り、同図より縦色収差を低減する為には、Ｂ面の曲率半
径を小さくすればよいことが判る。しかしながら、Ｂ面
の曲率半径を小さくするとレンズ最外周部でのサグ量が
大きくなる。この為、レンズコバ部分を確保すると凸レ
ンズが非常に厚肉なレンズとなる。この為Ｂ面の曲率半
径はあまり小さくできない。そこでＢ面の曲率半径を固
定した場合には、第11図から明らかなように、Ａ面すな
わちブラウン管側面をブラウン管側に凸とするよりも平
面もしくはスクリーン側に凸（図示せず）とした方が凹
レンズの作用が大きくなり色収差の補正能力が大幅に向
上する。本発明の投写レンズにおいては、前述の高分散
凹レンズのブラウン管側レンズ面を平面もしくは、スク
リーン側に凸面とすることで、色収差を大幅に低減でき
る。以上述べた本発明の投写レンズの取り得る具体的な
レンズデータを表１及び表３ないし表７に示す。次に、
このレンズデータの読み方を表１（Ａ）を基に説明す
る。表１（Ａ）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ついての非球面系とにデータを分け
て示してある。先ずスクリーンは曲率半径が∞（すなわ
ち平面）であり、スクリーンから第１レンズ群１の面S₁
までの光軸上の距離（面間隔）が787.6mm、その間の媒
質の（空気の）屈折率が1.0であることが示されてい
る。又、第１レンズ群１のS₁面の曲率半径は、97.999mm
（曲率中心が螢光面側）でありレンズ面S₁とS₂の光軸上
の間隔（面間隔）が8.874mmであり、その間の媒質の屈
折率が1.49334であることが示されている。以下同様に
して最後はブラウン管パネル７の螢光面P₁の曲率半径が
341.28mm,ブラウン管パネル７の光軸上の厚みが13.4mm,
屈折率が1.53983であることが示されている。次に表１
（Ｂ）には、第１群レンズ１の面S₁,S₂、第２群レンズ
２の面S₃,S₄及び第４群レンズ４の面S₈,S₉と第５群レン
ズ５の面S₁₀と螢光面P₁について非球面係数が示されて
いる。ここで、非球面係数とは、面形状を次式で表現し
た時の係数である。

但し、Ｚは第16図及び第17図に見られる如く、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（ｒの関係）を表し、ｒは半径方向の距
離を示し、R_Dは曲率半径を示している。従って、CC,AE,
AC,AG,AH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、つまり形状が定まるわけである。第17図は
非球面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からS_S(r)−A_S(r)だけ、
ずれたレンズ面が得られる。又、表１において第５群レ
ンズ５の面S₁₁は、非球面係数が全て零であり球面であ
ることを示している。以上が表１（Ａ），（Ｂ）に示し
たデータの読み方である。表２から表７までは、他のレ
ンズデータの具体例を示している。表3,表4,表５の
（Ｃ）は、それぞれ（Ａ）に示された第３群レンズを高
分散の凹レンズと低分散の凸レンズの貼合せ凸レンズと
した場合のレンズデータを示したものである。同表から
明らかなように本発明の投写レンズは、第３群レンズの
ガラス凸レンズを凹レンズと凸レンズの貼合せ凸レンズ
に変更しても第１群，第２群，第４群及び第５群の補正
レンズの形状変更なしでハイフォーカスが達成できる。

第１図は、表１（Ａ），（Ｂ）のレンズデータに対応
した投写レンズの側断面図であり、第２図は、表２
（Ａ），（Ｂ）のレンズデータに対応した投写レンズの
側断面図である。又、第７図は表７に、第８図は表６に
対応している。両実施例において、第５群レンズ５は同
一形状のものとし構成レンズの共用化を実現している。
又、第５図は表３（Ａ），（Ｂ）のレンズデータに対応
した投写レンズの側断面図であり第６図は表３（Ｂ），
（Ｃ）のレンズデータに対応した投写レンズの側断面図
である。

次に、以上説明した本発明の投写レンズを用いて、螢
光面上の5.4インチの画像をスクリーン上に、拡大して
投写した時のMTF（Modulation Transfer Function）に
よるフォーカス特性の評価結果を第18図から第24図に示
す。この時の螢光体発光スペクトルは、第10図に示すも
のを用いた。

ここで第18図は表１（Ａ），（Ｂ）に対応した特性
図、第19図は表２（Ａ），（Ｂ）に対応した特性図、第
20図３（Ａ）は、表３（Ａ），（Ｂ）に、３（Ｃ）は表
３（Ｂ），（Ｃ）に対応した特性図、第21図４（Ａ）
は、表４（Ａ），（Ｂ）に、４（Ｃ）は、表４（Ｂ），
（Ｃ）に対応した特性図、第22図５（Ａ）は、表５
（Ａ），（Ｂ）に、５（Ｃ）は、表５（Ｂ），（Ｃ）に
対応した特性図である。尚、スクリーン上での白，黒の
縞信号として300TV本を取った場合について示してい
る。第18図及び第20図から第24図まで良好なMTF特性を
示していることが分かる。

さらに、第20図，第21図，第22図において各図中の
（Ａ）と（Ｃ）を比較することで高分散の凹レンズと低
分散の凸レンズの貼合せ凸レンズによるフォーカス改善
の効果が判かる。表１及び、表３から表７に示す実施例
について全系の焦点距離をf₀、第１群レンズ，第２群レ
ンズ，第３群レンズ，第４群レンズ，第５群レンズの焦
点距離をf₁,f₂,f₃,f₄,f₅とした時、表８に示した関係が
成立している。すなわち、 0.14＜f₀/f₁＜0.22 0.02＜f₀/f₂＜0.25 0.63＜f₀/f₃＜0.83 0.21＜f₀/f₄＜0.31 −0.57＜f₀/f₅＜−0.50 である。本実施例では、レンズ全系の方の屈折力の大部
分をガラスレンズである第３群レンズによって分担する
ことで、フォーカスの温度ドリフトを低減している。
又、他のレンズの共用化を考えた場合も前述の方法が望
ましい。

次にレンズ面の形状について説明する。第１群レンズ
のスクリーン側レンズ面S₁、第２群側レンズS₂、第２群
レンズの第１群側レンズ面S₃、第２群レンズの第３群側
レンズ面S₄、第４群レンズの第３群側レンズ面S₈（第５
図、第７図では、S₇）及び第４群レンズの第５群側レン
ズ面S₉（第５図、第７図ではS₈）の非球面形状について
次のことがいえる。以下第17図を用いて説明する。

第17図は非球面レンズ形状を示す説明図である。光軸
方向をＺ軸にとりレンズの半径方向に取った時のレンズ
面の高さが球面系すなわちR_Dのみの場合をS_S(r),CC,AE,
AF,AG,AHの各非球面係数を（１）式に代入した場合をA
_S(r)とすると、ｒにクラップ半径を代入すれば、第１群
レンズのスクリーン側レンズ面の上記A_S(r)とS_S(r)の比
率は、表９に示すように −0.08＜A_S/S_S＜0.05 の関係が成り立っており、同様に第１群レンズの第２群
側レンズ面においては、 0.20＜A_S/S_S＜0.52 の関係が成り立っている。

第２群レンズの第１群側レンズ面においては、表10に
示すように −1.26＜A_S/S_S＜0.06 の関係が成り立っている。同様に、第２群レンズの第３
群側レンズ面においては、 −0.07＜A_S/S_S＜1.16 の関係が成り立っている。さらに、第４群レンズの第３群側レンズ面においては、表11に
示すように −3.29＜A_S/S_S＜5.19 の関係が成り立っている。同様に、第４群レンズの第５
群側レンズ面においては、 −1.58＜A_S/S_S＜0.21 の関係が成り立っていることが分かる。

第１群と第２群を構成するレンズの面間隔l₂₃と投写
レンズ全系の焦点距離f₀の比率は、表12に示すように、 0.15＜l₂₃/f₀＜0.25 の関係が成り立っている。フォーカス性能を保って、周
辺光量比を確保するには、 0.15＜l₂₃/f₀ とする必要がある。一方この比率が大きくなるほど、画
面中域の光量は減る方向にあるため望ましくは、 l₂₃/f₀＜0.25 とする。又、第１群と第２群を構成するレンズの面間隔
l₂₃と、第２群と第３群を構成するレンズの面間隔l₄₅の
比率は表12に示すように、 23.0＜l₂₃/l₄₅＜40.0 の関係が成り立っている。第２群レンズの第１群側レン
ズ面のサグ量を押えてレンズのコバ厚を確保する為に望
ましくは、 l₂₃/l₄₅＜40.0 とする必要がある。一方、画面中心の明るさを確保し
て、上記値を小さくすると、第２群レンズの有効径を広
げる必要がある。この為、望ましくは 23.0＜l₂₃/l₄₅ とするとよい。又、第４群と第５群を構成するレンズの
面間隔l₉₁₀と、螢光面と第３群を構成するレンズの面間
隔L₀の比率は、表13に示すように、 0.32＜l₉₁₀/L₀＜0.39 の関係が成り立っている。フォーカス性能を保って画面
周辺の光量を増すには、 l₉₁₀/L₀＜0.39 とすることが望ましい。さらに、前記l₉₁₀と、第３群と
第４群を構成するレンズの面間隔l₇₈の比率は表13に示
すように 0.35＜l₇₈/l₉₁₀＜0.79 の関係を満足している。フォーカス向上の為には、 0.35＜l₇₈/l₉₁₀ が望ましいが、上記比率が0.79を超えると周辺光量が少
なくなり好ましくない。

次に螢光面形状については、表１から表７に示したよ
うに非球面形状でありその曲率中心は、スクリーン側に
存在し中心部より周辺部に行くにしたがって曲率半径が
大となる面形状である。

第９図は投写形テレビの一般的な光学部品の配置を示
す図であり、光学部品はそれぞれ折り返しミラー14,投
写レンズ15,ブラウン管16であるスクリーン13、であ
る。

本発明の投写レンズは、45インチ投写で投写距離が78
7.6mm及び50インチ投写で投写距離が790.0mmと十分短く
第９図に示すように折り返しミラー１枚でセットのコン
パクト化が達成できる。

以上、本発明のレンズデータをもとにその特徴を述べ
た。

次に、同一鏡筒で明るさを変える具体的な手段につい
て第25図，第26図，第27図，第28図を用いて説明する。
第25図は、本発明の一実施例の側断面を示した図であ
り、２本の矢印の付いた実線は、光線ll′上の物点から
発した光線の上下限光線が各構成レンズを通過する高さ
を光線追跡によって求め図示したものである。本実施例
においては、第３群レンズ３の螢光面側レンズ面S₆の有
効径によって明るさが規定されている。

第26図は、第25図のＡ部を拡大したものである、レン
ズ有効径を変更する為に、クラップ18に溝19を設けてお
き有効径を広げる場合には、クラップ18を切り取るか、
もしくは折り取る。

第26図（ａ）はクラップの一部分を切り取るもので残
った部分で第３群レンズ３を保持、固定する。（ｂ）は
クラップ全部を切り取るもので第３群レンズ３の固定は
鏡筒の溝20により行なう。

第27図及び第28図は、第25図のbb′断面を矢印方向か
ら見た場合の鏡筒断面図である。（ａ）は、クラップを
切り取る又は、折り取る前のものであり（ｂ）は切り取
る又は、下り取ることによりクラップ径を広げた場合の
状態を示すものである。以上述べた切り取り又は折り取
り可能なクラップにより鏡筒の形状を変更せずに、明る
さを変えることができる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、投写像のフォー
カス性能及び明るさが従来技術に比べて大幅に改善で
き、コスト・パフォーマンスの優れたプロジェクション
テレビが実現できる。又、表3,表4,表５に示した実施例
のごとく、第３群を構成するレンズのうち最も大きな屈
折力を有するレンズを、単一材料の凸レンズから屈折率
がほぼ等しく分散の異なる両凸レンズと凹レンズから成
る貼合せ凸レンズ（表Ｃ）に変更することにより、残り
の構成レンズを共有し、同一鏡筒及び同一ブラケットを
使用することでコスト上昇を最小限として、フォーカス
の大幅改善が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図及び第25図は本発明の一実施例を示す
図、第９図は本発明の投写レンズを用いたプロジェクシ
ョンテレビ装置の縦断面図、第10図は緑螢光体の発光ス
ペクトル特性図、第11図，第12図は本発明を説明する際
に用いる説明図、第13図は青螢光体の発光スペクトル特
性図、第14図は赤螢光体の発光スペクトル特性図、第15
図は、第２図及び表２に示す投写レンズのMTF特性を示
す特性図、第16図及び第17図はレンズ形状の定義の説明
に用いる説明図、第18図〜第24図は本発明の実施例とし
て示した投写レンズのMTF特性を示す特性図、第26図，
第27図及び第28図は本発明のレンズ鏡筒のレンズ固定部
を示す図である。符号の説明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、
P₁……螢光面、６……冷却液、７……ブラウン管パネ
ル、８……内鏡筒、９……外鏡筒、10……ブラケット、
11……固定ネジ、12……固定板、13……外枠、14……折
返しミラー、15……投写レンズ、16……ブラウン管、18
……レンズクラップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田隆彦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家電研究所内 (72)発明者村中昌幸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家電研究所内 (72)発明者和田清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家電研究所内 (72)発明者吉崎功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家電研究所内 (56)参考文献特開昭61−189514（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−179501（ＪＰ，Ｕ) 「画像工学ハンドブック」（株）朝倉書店1986年５月20日発行、294〜297頁「応用光学」久保田広著（株）岩波書店1976年５月10日発行、14〜18頁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】赤、青、緑の原色画像をそれぞれ映出する
第１、第２及び第３の画像発生源と、該第１、第２及び
第３の画像発生源にそれぞれ対応して設けられ、その光
軸に沿って配列された複数のレンズ素子を持つ第１、第
２及び第３の投写用レンズとを備え、前記第１乃至第３
の画像発生源から映出される原色画像を、各々対応する
前記第１乃至第３の投写用レンズを介してスクリーン上
に拡大投写するように構成された投写型画像表示装置に
おいて、前記第２の投写用レンズの、画面中心からの映像光束が
最も広がる位置に配置した特定レンズ素子のレンズ面の
有効径を、他の投写用レンズにおける特定レンズ素子の
レンズ面の有効径よりも大きくしたことを特徴とする投
写型画像表示装置。
【請求項２】赤、青、緑の原色画像をそれぞれ映出する
第１、第２及び第３の画像発生源と、該第１、第２及び
第３の画像発生源にそれぞれ対応して設けられ、その光
軸に沿って配列された複数のレンズ素子を持つ第１、第
２及び第３の投写用レンズとを備え、前記第１乃至第３
の画像発生源から映出される原色画像を、各々対応する
前記第１乃至第３の投写用レンズを介してスクリーン上
に拡大投写するように構成された投写型画像表示装置に
おいて、前記第３の投写用レンズの、画面中心からの映像光束が
最も広がる位置に配置した特定レンズ素子のレンズ面の
有効径を、他の投写用レンズにおける特定レンズ素子の
レンズ面の有効径よりも小さくしたことを特徴とする投
写型画像表示装置。
【請求項３】前記特定レンズ素子は、当該投写用レンズ
が持つ複数のレンズ素子の中で、最も強い正の屈折力を
持つ凸レンズであることを特徴とする請求項１または２
に記載の投写型画像表示装置。
【請求項４】前記凸レンズは、両凸形状のガラスレンズ
を含むことを特徴とする請求項３に記載の投写型画像表
示装置。
【請求項５】前記凸レンズは、低分散の両凸レンズの画
像発生源側レンズ面に、スクリーン側に凹面を向けた高
分散の凹レンズを接合した貼り合わせレンズであること
を特徴とする請求項３に記載の投写型画像表示装置。
【請求項６】赤、青、緑の原色画像をそれぞれ映出する
第１、第２及び第３の画像発生源と、該第１、第２及び
第３の画像発生源にそれぞれ対応して設けられ、その光
軸に沿って配列された複数のレンズ素子を持つ第１、第
２及び第３の投写用レンズとを備え、前記第１乃至第３
の画像発生源から映出される原色画像を、各々対応する
前記第１乃至第３の投写用レンズを介してスクリーン上
に拡大投写するように構成された投写型画像表示装置に
おいて、前記第３の投写用レンズにおける収差補正を行うための
収差補正レンズの枚数を、少なくとも前記第１の投写用
レンズにおける収差補正レンズの枚数よりも多くしたこ
とを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項７】前記第３の投写用レンズにおける少なくと
も収差補正を行うための収差補正レンズは、少なくとも
正の屈折力を持つ低分散の両凸レンズと、スクリーン側
に凹面を向けた高分散の凹レンズとを互いに接合した色
収差補正用の貼り合わせ凸レンズを含むことを特徴とす
る請求項６に記載の投写型画像表示装置。