JPH0315166B2 - - Google Patents

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JPH0315166B2
JPH0315166B2 JP55179460A JP17946080A JPH0315166B2 JP H0315166 B2 JPH0315166 B2 JP H0315166B2 JP 55179460 A JP55179460 A JP 55179460A JP 17946080 A JP17946080 A JP 17946080A JP H0315166 B2 JPH0315166 B2 JP H0315166B2
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JP
Japan
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lens
picture tube
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angle
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Yoshito Myatake
Yoshitomi Nagaoka
Yasuo Nakajima
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は投写型テレビジヨン受像装置に好適な
画像拡大投写用レンズ装置に関するものであり、
さらに詳細には口径比がF1.3程度で、バツクフオ
ーカスが焦点距離の1.3倍程度で、映像管に映出
される画像をスクリーン上に拡大投写するのに有
効なレンズ装置を提供するものである。
以下、本発明について説明するが、その前に本
発明のレンズ装置が使用される投写型テレビジヨ
ン受像装置の例について説明しておく。第1図は
その構成を示したものである。同図において、緑
の映像管1Gを中心として、赤の映像管1Rおよ
び青の映像管1Bが、それらのフエイスプレート
が隣接するようにT字状に交叉して配置されてい
る。3本の映像管1R,1G,1Bのフエイスプ
レートに囲まれる直方体状の空間には、赤反射用
ダイクロイツクミラー2Rおよび青反射用ダイク
ロイツクミラー2Bが互いに中央で交叉するよう
に配置されている。緑の映像管1Gの光軸上には
レンズ装置3が配置されている。2枚のダイクロ
イツクミラー2R,2Bにより、3本の映像管1
R,1G,1Bに映出されるそれぞれの単色画像
がカラー画像に合成され、このカラー画像がレン
ズ装置3によりスクリーン4上に拡大投写される
ことになる。
第1図に示したような構成で、セツト全体をコ
ンパクトにまとめるためにレンズ装置3とスクリ
ーン4の間隔を非常に短かくしたい場合がある。
この場合、レンズ装置3の焦点距離を短かくし、
画角を大きくすればよいが、レンズ装置3と映像
管1R,1G,1Bの間に2枚のダイクロイツク
ミラー2R,2Bを入れる必要があるので、レン
ズ装置3のバツクフオーカス比(バツクフオーカ
スと焦点距離の比)を大きくする必要がある。一
般にバツクフオーカス比を大きくするためには、
前群に発散レンズ群、後群に収束レンズ群を配置
する、いわゆるレトロフオーカス型を採用するの
が有利である。レトロフオーカス型レンズは一眼
レフ用広角レンズとして多用されているが、投写
型テレビジヨン受像装置用レトロフオーカス型レ
ンズの例は見当らない。また写真用レンズと投写
型テレビジヨン受像装置用レンズとでは要求性能
が全く異なり、一眼レフ用広角レンズを投写型テ
レビジヨン受像装置の画像拡大投写用レンズとし
て使うことはできない。投写型テレビジヨン受像
装置用レンズの場合、走査線が分離できるだけの
解像度であればよいが、映像管から発せられる光
を有効に利用するために大口径比であることが要
求され、さらにレンズ重量が大きいために高コス
トになりがちであるので、できるだけ構成枚数を
減らし、各群のレンズの体積を小さくし、安価な
ガラスを使用することが望まれる。
本発明に係るレンズ装置は歪曲収差に関して独
特の考え方をしており、このことについて次に説
明する。なお、以降の説明においては、光線の進
む方向を実際とは逆方向、つまりスクリーン側か
ら映像管側に向かうものとする。
本発明のように、例えば5群5枚という簡単な
構成でバツクフオーカスが焦点距離の1.3倍程度、
口径比がF1.3程度のものを実現しようとすると、
一般には諸収差をバランス良く小さな値に補正す
ることが困難となる。特にレトロフオーカス型レ
ンズでは、非対称構成であることにより負の歪曲
収差および倍率色収差の補正が非常に困難であ
る。
そこで、本発明では補正困難な負の歪曲収差の
発生をある程度許すことにし、その分だけ他の諸
収差の改善を図つている。そして、このレンズで
発生する歪曲収差は映像管に映出される画像をあ
らかじめ逆方向に歪曲させることで解決するよう
にしている。
このように負の歪曲収差を導入すると、第1図
に例示した投写型テレビジヨン受像装置の場合に
は、さらに次の2つの点で有利になることがあ
る。
その第1の利点は次のような理由によりスクリ
ーン上の輝度を改善できることである。すなわち
投写型テレビジヨン受像装置においては、スクリ
ーン上の画像を4隅に丸みを持たない長方形にす
るのが違和感を生じないので望ましい。レンズの
光軸に対して垂直に配置されたスクリーン上に長
方形画像を映出する場合、レンズに歪曲収差がな
いものとすれば、映像管上に長方形画像を映出す
る必要がある。ところが、一般に映像管は強度上
の観点からフエイスプレートの4隅を丸くしてい
るので、蛍光体面は4隅の丸い長方形状であり、
そこに映像管に最大に広がる長方形画像を映出し
た場合、螢光体面の上下端および左右端に有効に
利用されない領域が生じる。そこで、映像管上に
負に歪曲した樽型画像を映出し、レンズにはこの
負の歪曲を打消すような歪曲収差を持たせ、スク
リーン上では長方形画像になるようにする。この
ようにして4隅の丸い長方形の蛍光体面に最大に
広がる画像を映出すると、映像管上の画像が長方
形の場合に比べて映像管上の画像面積を大きくす
ることができるのでスクリーン上の輝度を高める
ことができる。一般にレトロフオーカス型レンズ
の場合、収束レンズ群の側から見て負の歪曲収差
を発生する傾向があり、画像拡大投写用レンズを
レトロフオーカス型にすると映像管の蛍光体面を
有効に使えるようになる。
第2の利点は次のようなことである。すなわ
ち、第1図に示すような方式の投写型テレビジヨ
ン受像装置ではスクリーンの上下端または左右端
で色がずれる、いわゆるカラーシエーデイング現
象が見られる。この現象はダイクロイツクミラー
のカツトオフ波長が入射角によつて異なるために
生じ、レンズが大口径になるにしたがつて、また
画角が大きくなるにしたがつて顕著に発生する。
この場合、スクリーン側での画角は大きくし、映
像管側での画角を小さくすることができれば、ダ
イクロイツクミラーへの入射角の範囲が狭くなる
ことから、カラーシエーデイングを軽減すること
ができる。一般にレトロフオーカス型レンズは負
の歪曲収差を発生しやすいが、この原因はレンズ
の周辺部ほど屈折効果が大きく、発散レンズ群へ
の入射光線の画角が大きくなつても、それに比例
して発散レンズ群からの出射光線の画角が大きく
ならないことにある。収束レンズ群でも同じ方向
の作用を生じる。つまり、スクリーン側での画角
は大きく、映像管側での画角は小さくなるように
すると、両者の差が大きくなるほど負の歪曲収差
が大きくなる。したがつて、大きな負の歪曲収差
を導入すれば映像管側の画角を小さくすることが
でき、これによつてカラーシエーデイングを軽減
することができる。
上述した2つの効果を有効に得るためには、レ
ンズ装置の最大面角における歪曲収差をD〔%〕
として、 −20%<D<−5% になるようにするのがよい。Dが負で絶縁値が大
きいほど、輝度の向上、カラーシエーデイングの
改善の効果が大きくなるが、D<−20%になる
と、上記の効果が飽和してしまい、またこの歪曲
収差を映像管の偏向回路で補正するのが困難とな
つてくる。逆に、D>−5%になると、輝度の向
上およびカラーシエーデイングの改善にそれほど
の効界が得られない。
以下、本発明に係るレンズ装置を図示の実施例
に基いて詳細に説明する。本発明に係るレンズ装
置は第2図に例示するように、スクリーン側から
順に、第1レンズ11として曲率大なる面を映像
管側に向けた負メニスカスレンズを、第2レンズ
12として両凸レンズを、第3レンズ13として
両凹レンズを、第4レンズ14として正レンズ
を、そして第5レンズ15として両凸レンズを配
設した5群5枚構成レンズであつて、その合成焦
点距離を、第iレンズ単独の焦点距離をi、第
j面の曲率半径をrj、第j面から次の面までの間
隔をdjとするとき、 (i) 1.4<1<1.9 (ii) 0.35<d2<0.55 (iii) 0.8<r3<1.2 (iv) 0.15<d4<0.35 の条件を満足するようにしている。
以下に、上記緒条件の技術的背景について説明
する。
上記の条件(i)は第1レンズ単独の焦点距離|1
|を一定範囲に規定することにより、全系の収差
バランスを保ちながら、所望のバツクフオーカス
を得るための条件である。|1|が下限値1.4よ
りも小さいときには、所望のバツクフオーカスが
得られるものの、第1レンズ11で発生する諸収
差を第2レンズ12から第5レンズ15の間で補
正することが困難となる。逆に、|1|が上限値
1.9よりも大きい場合には、全系のペツツバール
和を小さくするために凸レンズに高価な高屈折率
ガラスを使わざるを得ず、コスト的に不利とな
る。さらに必要なバツクフオーカスを得るのが困
難となる。
前記条件(ii)は条件(i)と関係し、必要なバツクフ
オーカスを得ると同時に、周辺光量の低下を防ぐ
ためのものである。第1レンズ11と第2レンズ
12の間隔d2が下限値0.35より小さい場合には、
必要なバツクフオーカスを得ることが困難とな
る。
一方、d2が上限値0.55より大きい場合にはバ
ツクフオーカスを長くする上では有利であるが、
レンズ系の全長が長くなるために周辺光量の低下
につながる。周辺光量を増やすために第1レンズ
11の口径を大きくすることもできるが、第1レ
ンズ11の体積が大きくなり、コスト的に不利と
なる。
条件(iii)は第1レンズ11で発生する大きな倍率
色収差を第2レンズ12以降で補正しやすくする
ための条件である。第2レンズ12は球面収差の
発生を小さくするために両凸の形状をとるが、さ
らに第3面の形状を画角の大きな光線が第3面に
はできるだけ小さな入射角で入射するようにし
て、第3面での新たな倍率色収差の発生を防いで
いる。第3面の曲率半径r3が上限値1.2より大き
い場合には上記の効果が薄れ、倍率色収差の補正
が困難となる。一方、r3が下限値0.8より小さく
なると、球面収差を小さく保つことが困難とな
る。
また、前記条件(iv)は第1レンズ11で発生する
コマ収差を有効に補正するための条件である。第
2レンズ12と第3レンズ13の間隔d4が下限値
0.15より小さくなると、コマ収差と倍率色収差を
同時に小さく保つことが困難となる。一方、d4
上限値0.35より大きい場合にはレンズ系の全長
が長くなるために周辺光量の低下を招く。
前記緒条件を満足させることにより、5群5枚
という簡単な構成で、安価な低屈折率ガラスを使
い、口径比F1.3、画角60度に対し、投写型テレビ
ジヨン受像装置用として十分な解像度を有し、さ
らにスクリーン上の輝度の向上およびカラーシエ
ーデイングの軽減に非常に有効なレンズ装置を得
ることができる。
次に本発明に基いた具体的実施例を示す。ただ
し、rjは第j面の曲率半径、djは第j面と次の面
の間隔、niは第iレンズのd線における屈折率、
νiは第iレンズのアツベ数である。
〔実施例 1〕 =100,F=1.3,2ω=64 バツクフオーカス=127 r1=132.0,d1=7.76,n1=1.589,ν1=61.0,r2
57.8,d2=44.7, r3=97.8,d3=23.4,n2=1.670,ν2=47.4,r4=−
604.4,d4=25.8, r5=−141.9,d5=8.5,n3=1.648,ν3=33.6,r6
117.5,d6=14.2, r7=3060,d7=24.9,n4=1.589,ν4=61.0,r8
−83.6,d8=0.09, r9=143.1,d9=20.4,n5=1.589,ν5=61.0,r10
−313.8, この実施例における収差図を第3図a,b,c
に示す。
〔実施例 2〕 =100,F=1.3,2ω=64 バツクフオーカス=127 r1=133.7,d1=7.78,n1=1.589,ν1=61.0,r2
58.3,d2=44.9, r3=96.5,d3=23.7,n2=1.670,ν2=47.4,r4=−
665.8,d4=25.9, r5=−142.3,d5=8.6,n3=1.648,ν3=33.6,r6
115.7,d6=14.2, r7=3484,d7=25.0,n4=1.589,ν4=61.0,r8
−83.6,d8=0.09, r9=141.8,d9=20.8,n5=1.589,ν5=61.0,r10
−316.0,
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るレンズ装置が使用し得る
投写型テレビジヨン受像装置の概略構成図、第2
図は本発明の実施例の概略構成図、第3図a,
b,cは本発明の実施例における収差図である。 1R,1G,1B……映像管、2R,2B……
ダイクロイツクミラー、3……レンズ装置、4…
…スクリーン、11……第1レンズ、12……第
2レンズ、13……第3レンズ、14……第4レ
ンズ、15……第5レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 蛍光体面が4隅の丸い長方形状である複数の
    映像管に映出される画像をダイクロイツクミラー
    により合成し、合成されたカラー画像をスクリー
    ン上に拡大投写するためのレンズ装置であつて、
    スクリーン側から順に、曲率大なる面を映像管側
    に向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ
    と、両凸レンズからなる第2レンズと、両凹レン
    ズからなる第3レンズと、正レンズからなる第4
    レンズと、両凸レンズからなる第5レンズを配設
    してなる5群5枚構成レンズをもつて構成し、か
    つ、合成焦点距離をf、第iレンズ単独の焦点距
    離をfi、第j面の曲率半径をrj、第j面から次の
    面までの間隔をdjとするとき、 () 1.4f<|f1|<1.9f () 0.35f<d2<0.55f () 0.8f<r3<1.2f () 0.15f<d4<0.35f の条件を満足するようにし、かつ、前記映像管側
    から見た場合の最大画角における歪曲収差を−5
    %から−20%の間に入るようにするとともに、前
    記映像管に映出される画像を逆方向に歪曲させる
    ようにしたことを特徴とする画像拡大投写用レン
    ズ装置。
JP55179460A 1980-12-17 1980-12-17 Lens device for macroprojection of image Granted JPS57101812A (en)

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US06/331,471 US4453178A (en) 1980-12-17 1981-12-16 Projection television apparatus

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JPS57101812A JPS57101812A (en) 1982-06-24
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