JPH03246512A - 投写レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［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ＴＶ
用レンズに関する。

［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、ビデオプロジェクタ−が普及しつつあるが、その画
像の品′、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。プロジェクタ−は明るさを確保する
ため口径比が太き（、また装置を薄くするため広画角に
する必要があり、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。

特に、今後実用が期待されている高品位テレビジョンで
は、フォーカス性能の優れた投写レンズが必要になって
きている。

例えば、１００ＯＴ　Ｖ本の空間周波数の画像をシャー
プに投影するためには、少なくともスクリーン中央部で
投写レンズのＭ　Ｔ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が８０％以上必要
とされる。

以上のような理由により、従来から次のようなものが各
種考案されている。

０１０枚以上のガラスレンズで構成したもの、０球面の
プラスチックレンズを用いコスト低減を図ったもの、 ■ガラスとプラスチック非球面レンズを併用したもの、 等である。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の投写レンズは、以上のように各種考案されている
が、ガラスレンズだけで構成すると所望の結像性能を得
るには枚数が増加しコストが高（、画面周辺性能の補正
が困難である。また非球面プラスチックレンズでは周辺
部まで収差を容易に補正できるが、補正を強力に行うた
めに非球面量を太き（すると、変曲点を有した面形状と
なり加工精度が低く、設計性能を十分発揮できないとい
う問題点があった。またプラスチックレンズは温度の変
動によって屈折率や形状が変化し、デフォーカス発生に
より結像性能が劣化するという問題点があった。

また、従来の投写レンズでは、高品位テレビジョン用と
してはフォーカス性能が未だ不十分であり、特に高品位
テレビジョンを利用した文字デイスプレィとしては画面
周辺部まで良好な結像性能が要求されるのに対し、満足
できるものでなかった。

この発明は上記の様な問題点を解消するためになされた
もので、高品位テレビジョン用投写レンズとして画面全
域にわたり良好なフォーカス性能を実現し、かつ加工性
を考慮し、温度特性に優れた投写レンズを得ることを目
的とする。

［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、スクリーンに凸を向
けた正のメニスカスの第２群レンズ、弱い負の第３群レ
ンズ、両凸の第４群レンズと第４群レンズと貼り合わせ
た負の第５群レンズ、両面凸形状の正の屈折力を有した
第６群レンズ、スクリーンに強い凹面を向けた正のメニ
スカス形状の第７群レンズ、及び負の屈折力を持つ第８
群レンズから成り、上記第２、第７群レンズは少なくと
も１面が非球面のプラスチックレンズであり、次の条件
を満足させるように構成したものである。

０．４５ ０．６５ ０．１０ １．５ ただし、 ｆ　全系の焦点距離 ｆｌ、第１群レンズの焦点距離 ｆ３．第３群レンズの焦点距離 ｄ４・第２群レンズと第３群レンズの軸上間隔ｄ６：第
３群レンズと第４群レンズの軸上間隔く 〈 ０．６５ −０．５５ ０．１５ １．８ く く ｆ／ｆｌ ｆ／ｆ３ ｄ４／ｆ ｄ６／ｄ４ ［作用］ 第１群レンズ、第２群レンズは球面収差とコマ収差の高
精度な補正機能及び弱い集光機能をもち、第３群レンズ
は弱い発散機能と球面収差、軸外収差の他レンズ群との
バランスをとる作用を有する。第４群レンズ、第５群レ
ンズは第１群レンズ、第２群レンズ、及び第３群レンズ
により補正しきれない球面収差とコマ収差、及び色収差
を補正する機能及び強い集光機能をもつ。第６群レンズ
は弱い集光機能及び非点収差の補正を助ける。

第７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し、第８群レンズはフィールド
フラッド、ナーとして像面湾曲、非点収差の補正をする
。

この様な補正機能を十分に果たすために第２群レンズ、
及び第７群レンズを共に非球面形状とする。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、
コストの大幅な低減が見込まれる。

■式の条件は第１群レンズのパワーに関するもので、上
限を越えるとコマ収差の補正が困難となる。また、下限
を越えるとレンズ系の全長が長（なり、コスト的に不利
となる。このためにプラスチックレンズである第２群レ
ンズのパワーを太き（しなければならず、この時、温度
特性が劣化する。

■式の条件は第３群レンズのパワーに関するもので、上
限を越えると色収差の補正、サジタルフレアが補正困難
となり、下限を越えるとコマ収差が発生しやすくなる。

■式の条件は上限を越えるとコマ収差の補正が困難とな
り、下限を越えると球面収差の補正が困難となり第２群
レンズの非球面量が大きくなる。

■式の条件は上限を越えると倍率色収差が発生し、下限
を越えるとサジタルフレアが大きくなり、これを補正す
るために第２群レンズの非球面量が大きくなる。非球面
において、変曲点を有するほど大きな非球面量の面形状
は、加工が困難なうえ、偏心等の組立精度が厳しくなる
。

「実施例」 以下、本発明を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例による投写レンズの構成図
である。

図において、（Ｌｌ）は正の屈折力を有するメニスカス
形状である第ルンズ、この第ルンズ（Ｌｌ）は主に球面
収差、コマ収差の補正機能を有する。

（Ｌ２）はプラスチック非球面レンズである第２レンズ
、この第２レンズ（Ｌ　２　）はスクリーンに凸を向け
た正のメニスカス形状でほとんどパワーを有さず、球面
収差の補正を口径全体にわたり高精度に補正する。

（Ｌ３）は弱い負の屈折力を有する第３群レンズ、この
第３群レンズ（Ｌ３）４ま第１群レンズ（Ｌｌ）、第２
群レンズ（Ｌ２）と共にコマ収差、球面収差の補正機能
を有する。

（Ｌ４）は第４レンズ、（Ｌ５）は第５レンズであり、
上記第４レンズ（Ｌ４）、及び上記第５レンズ（Ｌ５）
は貼合わせレンズで、強い集光機能を有し、また色収差
の補正を行なう。

（Ｌ６）は両凸の正の屈折力を有する第６レンズ、この
第６レンズ（Ｌ６）は非点収差、コマ収差の高次成分の
補正を助ける。

（Ｌｌ）は非球面プラスチックレンズである第７レンズ
、この第７レンズ（Ｌｌ）はスクリーンに凹面を向けた
メニスカス形状であり、はとんどパワーを有さず非点収
差、歪曲収差を高精度に補正する。

上記第７レンズ（Ｌｌ）は第８レンズと近接し軸上マー
ジナル光線高の小さい位置に配されているので画面周辺
部まで軸外収差を良好に補正できる。

（Ｌ８）はスクリーンに強い凹面を向けた負レンズであ
る第８レンズ、この第８レンズ（Ｌ８）はおもに像面湾
曲の補正を行なう。さらに、冷却液層、球面ＣＲＴフェ
ースプレートにより構成されている。

第２レンズ（Ｌ２）、及び第７レンズ（Ｌｌ）はともに
プラスチックレンズであるが、各面の非球面量は小さく
抑えられ、変曲点を有さないメニスカス形状としたため
、加工性が良く、設計性能を忠実に再現できる。またパ
ワーをほとんどもたせていないので、配置公差を比較的
太き（とれ、温度変化によるデフォーカスも実用上問題
にならない。

蛍光面はスクリーン方向に凹面を向けた球面形状をして
おり、画面周辺部の光をより多くレンズに取り込める作
用をしている。

この結果、周辺光量比は相対最大画角の９０％において
４０％以上を実現している。

本発明の投写レンズの第１実施例の諸収差を第２図に、
また周辺部迄良好なフォーカス性能が得られていること
を示すために第３図に１００ＯＴ　Ｖ本（７１ｐ／ｍｍ
）の空間周波数に於けるＭＴＦをしめす。高品位テレビ
ジョン対応として十分な性能を得、文字デイスプレィと
しても周辺まで高いＭＴＦを実現できた。

第１の実施例のレンズ諸元を第１表に示す。

第２の実施例は前面投写型ＴＶに応用した投写レンズで
、レンズ諸元を第２表に、光路図を第４図に、諸収差を
第５図に、ＭＴＦを第６図にそれぞれ示す。画角は第１
実施例と比較すると投写距離をかせぐために小さいが、
９０％以上の高いＭＴＦを得ている。

第１表 第１実施例 ｆ＝１２３．４３７ Ｆｎｏ＝１．１９ ｍ＝−０，０９８６ ｗ：２８゜ 第２表 第２実施例 ｆ＝１５８．１９３ Ｆｎｏ＝１．１７ ｍ−−０，０５１０ ｗ−２３゜ 表中、ｒｌ、ｒ２、・・・はスクリーン側から順次の各
レンズ面の曲率半径を表し、ｄｉ、ｄ２・・・は各レン
ズ中心厚及びレンズ間隔、ｎｌ、　ｎ２．・・・は各レ
ンズの屈折率（λ＝５４３ｎｍ）、シ１１シ２・・・は
アツベ数を表す。

また、非球面形状は光軸方向をＸ軸とした直角座標にお
いて頂点曲率をＣ１円錐定数をに１高次係数をａａ　＋
　ａ　ｓ　＋　ａ　＠　＋　ａ　１゜とした時、次式で
表される回転対称非球面である。

＋ａ６　Ｘ　ｐ８＋ａ８　Ｘ　ｐ８＋ａ　、ｏｘｐ　Ｉ
Ｇここで、　ｐ＝Ｅ７刀１１ 第１１第２の実施例共、前記■、■、■、■式％式％ また、各レンズは複数枚のレンズ群に分割しても良い。

［発明の効果］ 本発明は非球面レンズを用い、温度特性、加工性を考慮
した形状、配置とすることで、画面全域にわたり良好な
フォーカス性能を得て１００ＯＴＶ本の空間周波数にて
ＭＴＦ８０％以上を実現できる。また屈折率が１．７以
上の高価な硝材を用いる事なく、プラスチックレンズを
効果的に使用することにより低価格化を可能にした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による投写レンズの構成図
、第２図は本発明の第１実施例の収差曲線を示すグラフ
、第３図は本発明の第１実施例のＭＴＦ特性を示すグラ
フ、第４図は本発明の第２実施例の投写レンズの構成図
、第５図は本発明の第２実施例の収差曲線を示すグラフ
、第６図は本発明の第２実施例のＭＴＦ特性を示すグラ
フである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、スクリーンに凸を向けた正のメニスカスの第２群レ
   ンズ、弱い負の第３群レンズ、両凸の第４群レンズと第
   ４群レンズと貼り合わせた負の第５群レンズ、両面凸形
   状の正の屈折力を有した第６群レンズ、スクリーンに強
   い凹面を向けた弱い正のメニスカス形状の第７群レンズ
   、及び負の屈折力を持つ第８群レンズから成り、前記第
   ２、第７群レンズは少なくとも１面が非球面のプラスチ
   ックレンズであり、下記の条件を満足することを特徴と
   する投写レンズ。 ０．４５＜ｆ／ｆ１＜０．６５ −０．６５＜ｆ／ｆ３＜−０．５５ ０．１０＜ｄ４／ｆ＜０．１５ １．５＜ｄ６／ｄ４＜１．８ ただし、 ｆ：全系の焦点距離 ｆ１：第１群レンズの焦点距離 ｆ３：第３群レンズの焦点距離 ｄ４：第２群レンズと第３群レンズの軸上間隔ｄ６：第
   ３群レンズと第４群レンズの軸上間隔