JP3493305B2 - 投写用レンズ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクションテレ
ビ装置に適した投写用レンズ装置に関するものである。

【０００２】

【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
バイスである投写用レンズ装置に対する要求性能も年々
高くなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プロジェク
ションテレビ装置のフォーカス性能は、周囲の温度によ
り影響される。温度が変化すると、レンズ素子が膨張、
収縮し(かつ屈折率の温度変化により)焦点距離の変動、
いわゆるフォーカスの温度ドリフトが発生するため、フ
ォーカス性能が劣化する。

【０００４】本発明の目的は、プロジェクションテレビ
のフォーカス性能を向上させるための投写用レンズ装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明に係る投写用レンズ装置は、スクリーンから
画像発生源側にかけて順に配列された、光軸を含む中心
部分がスクリーン側に対して凸で、該中心部分から半径
方向に離れた周辺部分が、スクリーン側に対して凹の面
を有する第１のレンズと、該第１のプラスチックレンズ
の画像発生源側に位置し、光軸を含む中心部分がスクリ
ーン側に対して凹で、該中心部分から半径方向に離れた
周辺部分がスクリーン側に対して凸の面を有する第２の
レンズと、両凸形状を備えたガラス製の第３のレンズ
と、非球面を有する第４のレンズと、負の屈折力を持
ち、そのスクリーン側レンズ面が前記画像発生源を冷却
するための冷却液と接するスクリーン側に凹のメニスカ
ス形状を備えた第５のレンズと、を備え、前記第３のレ
ンズは、前記第１乃至第５のレンズの中で最も強い正の
屈折力を持ち、前記第２及び第４のレンズは、少なくと
も前記第３のレンズよりも弱い正の屈折力を持つことを
特徴とするものである。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、第１のレンズの周辺部分が
発散作用を有し、第２レンズの周辺部分が集光作用を有
しているため、温度の上昇などによりそれぞれのレンズ
の焦点距離が変動しても、その変動方向は互いに逆方向
となる。したがって、各々のレンズで生じた焦点距離の
変動分が互いにキャンセルされ、温度変化がフォーカス
性能に与える影響を小さくできる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
５及び図７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投写した場合に発生する収差は、
次の２つに大別できる。（１）図１０及び図１３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、（２）単波長
でも発生する単色収差。上記した（１）の色収差は、投
写レンズの焦点距離に比例する。この為に本特許の実施
例においては、投写レンズの焦点距離を従来の１２０ｍ
ｍ〜１００ｍｍを、例えば表１８に示すように８０ｍｍ
程度に低減することによって色収差の低減を狙ってい
る。

【０００８】次に（２）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で像画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
図７（レンズデータは表１６，表１７）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
せたものが図８のに示す実施例である。

【０００９】図８に示す実施例は、５群構成であり単色
収差の補正分担は図７に示す実施例と同様であるが、色
収差を、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、同一のブランケット１０が使用可能である。

【００１０】図５，図６に示した実施例も上記した実施
例と同様の作用をなし、それぞれ図５の実施例が図７の
実施例に対応し、図６の実施例が図８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
同一部晶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、図３，
図４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景を若
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、Ｆ
値が低い他の種類の投写レンズを使用してもよい。

【００１１】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、前述の図３，図６及び図８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、図４，図５及び図７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。図５と図６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
びプラケット１０も共用可能でありコスト・アップは生
じない。

【００１２】又、図７，図８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。

【００１３】図１，図２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。図１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。図３に示す投写レンズ
（レンズデータは表１，表２）は、図１に示した投写レ
ンズ２に対応している。同様に図４に示す投写レンズ
（レンズデータは表３，表４）は図１に示した投写レン
ズ１，３に対応している。

【００１４】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、図１０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（低アッペ数）
凹レンズと低分散（高アッペ数）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図１４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図１３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。図１５は、図４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。図２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。図
３に示す投写レンズ（レンズデータは表１，表２）は、
Ｆ値が０．９３であり、図４に示す複写レンズ（レンズ
データは表３，表４）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。図２５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Ｓ
5，とＳ5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、前述した方法と逆に、レ
ンズ面の有効径を大きくすればよい。

【００１５】次に本発明の投写レンズについて述べる。
図３，図５，図６，図７，図８は、本発明の一実施例と
しての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。

【００１６】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を介してプラケット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，表２及び、表３，表４は、８．４倍であ
り、表５，表６，表７ないし表１６，表１７は、それぞ
れ９．３倍である。

【００１７】また、レンズの画角は、表１，表２及び表
３，表４の実施例で７２度、表５，表６，表７ないし表
１６、表１７で７８度あり高画角を実現しており図９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、口径に基づ
く球面収差を除く為、非球面形状となっている。また、
第１群レンズ１は、その光軸を含む中心部分の形状がス
クリーン側に凸であり、光軸から半径方向に離れた周辺
部の形状がスクリーン側に凹の形状を持つレンズ面(S1)
を有する。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。また、第２群レンズ
２は、その光軸を含む中心部分の形状がスクリーン側に
凹であり、光軸から半径方向に離れた周辺部の形状がス
クリーン 側に凸の形状を持つレンズ面(S3)を有する。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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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１８に示すように投写レンズ全系の焦点距離を８
０mm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。図１
１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。

【００２１】

【数１】 またレンズ画面の曲率半径をｒ1，ｒ2とすると

【００２２】

【数２】 又、スポット径の増加△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。

【００２３】

【数３】 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２，表７，表１０，
表１３，表１４，表１５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。

【００２４】図１２は、前途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。図１２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、図１１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，表２及び表５，表
６，表７ないし表１６，表１７に示す。次に、このレン
ズデータの読み方について、表１を基に説明する。

【００２５】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。

【００２６】次に表２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、固形状を次式で表現した時の係数である。

【００２７】

【数４】 但し、Ｚは図１６及び図１７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、Ｒ0は曲率半径を示している。従って、ＣＣ，
ＡＥ，ＡＦ，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。図１７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Ｓ3
(r)−Ａ8(r)だけ、ずれたレンズ面が得られる。又、表
１，表２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，表２に示したデータの読み方である。表３から表
１７までは、他のレンズデータの具体例を示している。
表７，表１０，表１３は、それぞれ表５，表８，表１１
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。

【００２８】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。

【００２９】図１は、表１，表２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、図２は、表３，表４
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、図７は表１６，表１７に、図８は表１４，表１
５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、図５は表５，表６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図６は表６，表７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。

【００３０】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 Ｔrans
forＦunction）によるフォーカス特性の評価結果を図１
８から図２４に示す。この時の螢光体発光スペクトル
は、図１０に示すものを用いた。

【００３１】ここで図１８は表１，表２に対応した特性
図、図１９は表３，表４に対応した特性図、図２０−３
（Ａ）は、表５，表６に、３（Ｃ）は表６，表７に対応
した特性図、図２１−４（Ａ）は、表８，表９に、４
（Ｃ）は、表９，表１０に対応した特性図、図２２−５
（Ａ）は、表１１，表１２に、５（Ｃ）は、表１２，表
１３に対応した特性図である。

【００３２】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。図１
８及び図２０から図２４まで良好なＭＴＦ特性を示して
いることが分かる。

【００３３】さらに、図２０，図２１，図２２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，表２及び、表５から表
１７に示す実施例について全系の焦点距離をｆ_０、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ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，
ｆ_４，ｆ_５，とした時、表１８に示した関係が成立して
いる。すなわち、 ０．１４＜ｆ_０／ｆ_１＜０．２２ ０．０２＜ｆ_０／ｆ_２＜０．２５ ０．６３＜ｆ_０／ｆ_３＜０．８３ ０．２１＜ｆ_０／ｆ_４＜０．３１ −０．５７＜ｆ_０／ｆ_５＜−０．５０ である。本実施例では、レンズ全系の正の屈折力の大部
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途の方法が望
ましい。

【００３４】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Ｓ5（図５、図７では、Ｓ7）及び第４群レンズの
第５群側レンズ面Ｓ9（図５、図７ではＳ8）の非球面形
状について次のことがいえる。以下図１７を用いて説明
する。

【００３５】図１７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ＲDのみの場合を
Ｓ5(r)，ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨの各非球面係数
を（１）式に代入した場合をＡ5(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Ａ9(r)とＳ8(r)の比率は、表１９に示すよ
うに −０．０８＜Ａ9／Ｓ8＜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＜Ａ5／Ｓ8＜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２０に示すように −１．２６＜Ａ9／Ｓ9＜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＜Ａ8／Ｓ8＜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２１に示すように −３．２９＜Ａ9／Ｓ8＜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＜Ａ5／Ｓ5＜０．２１ の関係が成り立っていることが分かる。

【００３６】第１群と第２群を構成するレンズの面間隔
ｌ_２３と投写レンズ全系の焦点距離ｆ0の比率は、表２
２に示すように、 ０．１５＜１_２３／ｆ_０＜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＜１_２３／ｆ_０ 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、 １_２３／ｆ_０＜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
１_２３と、第２群と第３群を構成するレンズの面間隔１
_４５の比率は表２２に示すように、 ２３．０＜１_２３／１_４５＜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、 １_２３／１_４５＜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＜１_２３／１_４５ 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ｌ010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２３に示すように、 ０．３２＜１_０１０／Ｌ_０＜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、 １_０１０／Ｌ_０＜０．３９ とすることが望ましい。さらに、前記１_０１０と、第３
群と第４群を構成するレンズの面間隔１_７８の比率は表
２３に示すように ０．３５＜１_７８／１_０１０＜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＜１_７８／１_０１０ 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１７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。

【００３７】図９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７８７．６mm及び５０インチ投写で投
写距離が７９０．０mmと十分短く図９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。

【００３８】次に、同一鏡筒で明るさを変える具体的な
手段について図２５〜図２８を用いて説明する。図２５
は、本発明の側断面を示した図であり、２本の矢印をつ
いた実線は、光軸１１‘上の物点から発した光線の上下
隅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の蛍光面側レンズ面S8の有効径によって明る
さが規定されている。

【００３９】図２６は、図２５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１
８を切り取るか、もしくは折り取る。

【００４０】図２６(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により行う。

【００４１】図２７及び図２８は、図２５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、折り取ることによってクラップ径を広
げた場合の状態を示すものである。以上のべた切り取り
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。

【００４２】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】

【表９】

【表１０】

【表１１】

【表１２】

【表１３】

【表１４】

【表１５】

【表１６】

【表１７】

【表１８】

【表１９】

【表２０】

【表２１】

【表２２】

【表２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度ドリフトを低減でき、フォーカス性能を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図２】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図３】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図４】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図５】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図６】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図７】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図８】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す図

【図９】本発明に係る投写用レンズを適用したプロジェ
クションテレビ縦断面図

【図１０】緑蛍光体の発光スペクトル特性図

【図１１】軸上色収差の低減を説明するための図

【図１２】本発明にに係る投写用レンズに適用される貼
合わせレンズの特性を示す図

【図１３】青蛍光体の発光スペクトル特性図

【図１４】赤蛍光体の発光スペクトル特性図

【図１５】図２に示した本発明に係る投写用レンズの一
実施例のＭＴＦ特性を示す図

【図１６】レンズ形状の定義の説明に用いる図

【図１７】レンズ形状の定義の説明に用いる図

【図１８】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図１９】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２０】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２１】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２２】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２３】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２４】本発明に係る投写用レンズの一実施例のＭＴ
Ｆ特性を示す図

【図２５】本発明に係る投写用レンズの一実施例を示す
図

【図２６】本発明に係る投写用レンズに適用されるレン
ズ鏡筒の断面形状を示す図

【図２７】レンズ面の有効径を変更するためのクラップ
の一具体例を示す図

【図２８】レンズ面の有効径を変更するためのクラップ
の一具体例を示す図

【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、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、１
３…外枠、１４…折返しミラー、１５…投写用レンズ、
１６…ブラウン管

───────────────────────────────────────────────────── 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 式会社日立製作所横浜工場内 (56)参考文献 特開 平３−67210（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像発生源から映出された画像をスクリー
   ン上に拡大投写するための複数のレンズ素子が、その光
   軸に沿って配列された投写用レンズ装置において、前記
   複数のレンズ素子は、前記スクリーンから画像発生源側
   にかけて順に配列された、 （ａ）光軸を含む中心部分がスクリーン側に対して凸
   で、該中心部分から半径方向に離れた周辺部分が、スク
   リーン側に対して凹の面を有する第１のレンズ、 （ｂ）該第１のプラスチックレンズの画像発生源側に位
   置し、光軸を含む中心部分がスクリーン側に対して凹
   で、該中心部分から半径方向に離れた周辺部分がスクリ
   ーン側に対して凸の面を有する第２のレンズ、 （ｃ）両凸形状を備えたガラス製の第３のレンズ、 （ｄ）非球面を有する第４のレンズ、 （ｅ）負の屈折力を持ち、そのスクリーン側レンズ面が
   前記画像発生源を冷却するための冷却液と接するスクリ
   ーン側に凹のメニスカス形状を備えた第５のレンズ、 を備え、前記第３のレンズは、前記第１乃至第５のレン
   ズの中で最も強い正の屈折力を持ち、前記第２及び第４
   のレンズは、少なくとも前記第３のレンズよりも弱い正
   の屈折力を持つことを特徴とする投写用レンズ装置。
2. 【請求項２】前記第３のレンズは、アッベ数が５５以上
   の低分散材からなり、その画像発生源側レンズ面にアッ
   ベ数が４５以下の高分散材からなる凹レンズが接合され
   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。
3. 【請求項３】前記第１のレンズの、スクリーン側レンズ
   面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを特徴と
   する請求項１または２に記載の投写用レンズ装置。 −０．１＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
4. 【請求項４】前記第１のレンズの、前記第２のレンズ側
   レンズ面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを
   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。 ０．２＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
5. 【請求項５】前記第２のレンズの、前記第１のレンズ側
   レンズ面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを
   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。 −１．３＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
6. 【請求項６】前記第２のレンズの、前記第３レンズ側レ
   ンズ面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の投写用レンズ装置。 −０．１＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
7. 【請求項７】前記第４のレンズの、前記第３レンズ側レ
   ンズ面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の投写用レンズ装置。 −３．３＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
8. 【請求項８】前記第４のレンズの、前記第５レンズ側レ
   ンズ面の非球面量Ａa／Ｓsが次の関係を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の投写用レンズ装置。 −１．６＜Ａa／Ｓs ただし、Ａa：非球面サグ量 Ｓs：球面サグ量
9. 【請求項９】前記第１のレンズと第２レンズとの面間隔
   ｌ_２３が、全レンズ系の焦点距離ｆ_０に対して次の関係
   を有す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。 ０．１５＜ｌ_２３／ｆ_０
10. 【請求項１０】前記第の１レンズと第２のレンズとの面
    間隔ｌ_２３と、前記第２のレンズと第３のレンズとの面
    間隔ｌ_４５との比ｌ_２３／ｌ_４５が次の関係を有するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の投写用レンズ装置。 ２０＜ｌ_２３／ｌ_４５
11. 【請求項１１】前記画像発生源の画像射出面である螢光
    面と前記第３のレンズに接合される凹レンズとの面間隔
    Ｌ_０と、前記第４レンズと第５レンズとの面間隔ｌ
    _９１０との比ｌ_９１０／Ｌ_０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。 ｌ_９１０／Ｌ_０＜０．４０
12. 【請求項１２】前記第３レンズに接合される凹レンズと
    群と第４レンズとの面間隔ｌ_７６と、前記第４レンズと
    第５レンズとの面間隔ｌ_９１０との比ｌ_７６／ｌ_９１０
    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。 ０．３＜ｌ_７６／ｌ_９１０
13. 【請求項１３】請求項１に記載の前記投写用レンズ装置
    において、該投写用レンズ装置全系の焦点距離をｆ_０、
    前記第１のレンズの焦点距離をｆ_１、前記第２のレンズ
    の焦点距離をｆ_２、前記第３のレンズの焦点距離を
    ｆ_３、前記第４のレンズの焦点距離をｆ_４、前記第５の
    レンズの焦点距離をｆ_５としたとき、下記の条件を満足
    することを特徴とする投写用レンズ装置。 ０．１４＜ｆ_０／ｆ_１＜０．２２ ０．０２＜ｆ_０／ｆ_２＜０．２５ ０．６３＜ｆ_０／ｆ_３＜０．８３ ０．２１＜ｆ_０／ｆ_４＜０．３１ −０．５７＜ｆ_０／ｆ_５＜−０．５０