JPH0327013A - ビデオプロジェクター用屈折型光学系 - 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】 本発明は、投写管の螢光面上のビデオイメージをスクリ
ーン上に投写するビデオプロジェクター用屈折型光学系
に関する。

一般に三管式のカラービデオプロジェクターでは、赤、
緑、青それぞれの投写管に対して投写光学系を配し、ス
クリーン上においてそれらを合戊する構戒なので、それ
ぞれの投写光学系は単色光を投写するだけでよく、色収
差の補正はさして考慮しなくてもよいものであった。し
かしながら、単色光とは言っても、投写管による像はそ
の螢光体特性によりいくらかの波長巾を有する光により
形戊されており、特に緑及び青の像は単色光による像と
は言い難い面がある。従って、コンピュータ一端末機用
の文字表示用ＣＲＴ等の中精細度、高精細度の像を投写
する場合、上記波長巾が無視できなくなる。

また、ビデオグロジェクター用屈折型光学系は、明るい
光学系であることが必要とされ、一般に非球面の導入に
よってこの明るい光学系を得ている。

ここで、非球面を有するレンズは主にプラスチックレン
ズを用いて構戊されるが、上記のような中精細度、高精
細度の像の投写においては、プラスチックレンズの温度
変化による光学性能の変化が問題となる。

本発明の目的は、上記の問題を解消し、中精細度、高精
細度の像の投写に耐える高性能かつＦ値が小さく明るい
ビデオプロジェクター用屈折型光学系を提供することに
ある。

本発明の特徴は、第１．３，５．７．９．１　１図より
明らかなように、スクリーン側より順に、少なくとも一
面が非球面である弱い正屈折力の第１レンズ（Ｌｌ）、
正屈折力の第２レンズ（Ｌ２）、負屈折力の第３レンズ
（Ｌ３）、両凸の第４レンズ（Ｌ４）、少なくとも一面
が非球面である第５レンズ（Ｌ５），及びスクリーン側
に凹面を向けた負屈折力の第６レンズ（Ｌ６）より或り
、少なくとも第４レンズ（Ｌ４）がガラスレンズであり
、かつ以下の条件を満足するビデオプロジェクター用屈
折型光学系である。

（１）　１．０＜　　ｆ．／ｆ　　＜１．４（２）１．
１＜Ｉｆ．Ｉ／ｆ＜２．０ （３）　０．７＜　　ｌ．／ｆ　　＜１．３但し、ｆは
全系の焦点距離、ｆ，は第２レンズ（Ｌ２）の焦点距離
、『，は第３レンズ（Ｌ３）の焦点距離、ｒ，は第４レ
ンズ（Ｌ４）の焦点距離である。

以下本発明についてさらに詳しく説明する。本発明は、
プラスチックレンズの利用によヴ、第１レンズ（Ｌｌ）
、第５レンズ（Ｌ５）に少なくとも１面の非球面を導入
して良好な収差性能を確保するとともに、レンズ系中の
正屈折力の負担が比較的大きい第４レンズ（Ｌ４）を少
なくともガラスレンズとして構戊することにより温度変
化による光学性能の変化を小さくしている。また、．こ
のガラスレンズは、投写管の螢光面から発生するＸ線を
遮蔽する効果も有している。

条件（１）、（２）、（３）は主に軸上及び軸外の収差
補正のバランスをとるものであり、それぞれ第２レンズ
（Ｌ２）、第３レンズ（Ｌ３）、第４レンズ（Ｌ４）の
屈折力を規定している。各条件ともその下限を越えると
高次の球面収差が発生するとともに像面湾曲の負偏移を
きたす。一方、各条件ともその上限を越えると像面湾曲
が補正過剰となるとともに軸外のサジタルフレアーが発
生する。

いずれの場合も軸上及び軸外での収差補正のバランスが
とれず明るく高性能な光学系を得ることが？難となる。

更に、本発明においては以下の条件を満足することが望
ましい。

（４）０．２＜Ｄ．■／ｆ＜０．４ 但し、Ｄ１！は第１レンズ（Ｌｌ）と第２レンズ（Ｌ２
）との間の空気間隔である。

条件（４）は、条件（１）〜（３）とともに、明るく高
性能な光学系をコンパクトな構或で得るためのもので、
その下限を越えると、第２レンズ（Ｌ２）〜第４レンズ
（Ｌ４）の径が大きくなるとともに、高次の球面収差の
発生と像面湾曲の負偏移とを補正するのが困難となる。

また、条件（４）の上限を越えると、第１レンズ（Ｌ　
ｌ）の径が大きくなり全長が長くなるとともに、像面湾
曲の補正過剰と軸外のサジタルフレアーの発生とを良好
な範囲内に抑えるのが困難となる。

さらに、本発明の実施態様においては、第４レンズ（Ｌ
４）に加えて、第２レンズ（Ｌ２）及び第３レンズ（Ｌ
３）をガラスレンズとして構威している。この場合、明
るい光学系を得るために第１レンズ（Ｌｌ）と第５レン
ズ（Ｌ５）とにプラスチックレンズを利用しているにも
かかわらず、全体として温度特性の非常に良好な光学系
を得ることができる。

本発明においては、さらに以下の条件を満足することが
望ましい。

（５）　７　．０　＜ｆ．／ｆ＜　２　０　．０但し、
ｆｌは第１レンズ（Ｌ１）の焦点距離である。

条件（５）は軸上及び軸外の収差補正のバランスをとる
ためのもので、その下限を越えると高次の球面収差が発
生するとともに、像面湾曲の負傷移をきたす。一方条件
（５）の上限を越えると、像面湾曲が補正過剰になると
ともに軸外のサジタルフレアーが発生する。いずれの場
合も軸上及び軸外での収差補正のバランスがとれず、明
るく高性能な光学系を得ることが困難となる。

次に本発明の実施例１〜６をそれぞれ表１〜表画角、ｒ
ｌ＋　ｒ２’・・はレンズ各面の曲率半径、ｄｌ＋　ｄ
，・・・は各レンズ面間の肉厚または空気間隔、ｎｌ＋
ｎ！・・・は各レンズのｅ線（波長５４６．ｌｎｍの光
）に対する屈折率、ν．ν１・・は各レンズのｄ線に対
印で表示）については、その面の頂点から光軸上に投写
管方向を正とするＸ軸をとり、同頂点にＸ軸と垂直なＹ
軸をとるとき非球面形状を次の式にて表す。

但しＣ．は曲率半径（　ｒｌ＊　ｒ２’・・）の逆数で
ある。

各実施例においてはＰは投写管のフェースプレートであ
り、ｒ．が螢光面である。

実施例１〜５はオプティカルカップリング用であり、第
６レンズ（Ｌ６）と７エースグレートＰとの間が光学媒
質で充墳されている。

尚、フェースプレートＰ及び上記光学媒質は各実施例で
はそれぞれ単一の物質からなっているが、それぞれ複数
層でも良く、屈折率に応じて厚みを調整すれば光学性能
上ほとんど影響がない。

また、各実施例において、ガラスレンズはすべて球面単
レンズであるが、球面ガラスレンズの表面に薄い光学物
質を貼りつけその表面を非球面とした複合非球面レンズ
を例えば第４レンズに採用することも可能である。本発
明では「ガラスレンズ」という用語によって、上記のよ
うな複合非球面レンズをも意味するものとする。

各実施例と条件（１）〜（５）との関係を表７に示す。

なお、第１．３、５、７、９、１１図はそれぞれ本発明
実施例１，２、３、４、５、６のレンズ構戊を示す断面
図である。

第２、４、６、８、１０，１２図はそれぞれ本発明実施
例１，２、３、４、５、６のｅ線”ｇ線・表　１　（実
施例ｌ） ｆ＝１００　　β＝−０．０５３３　　Ｆｎｏ＝１．１
　　２ω＝５４°ＩＩＩＩ中半ｉ１　　　　　　　紬上
間隔屈折率 アッペ数 表 ２ （実施例２） ｆ＝１００ β＝−０．　０７６２ Ｆｎｏ−１．１ ２ω−５３″ 曲率半径 柚上間隔 屈折車 アッペ敗 表 ４ （実施例４） ｆ＝Ｉ００ β＝−０．　０５３３ Ｆｎの１．１ ２ω−５４° 曲率半径 軸上間隔 屈折率 アッペ数 表 ３ （実施例３） 【＝１＠ β＝−０．　０５３３ Ｆｎｏ＝１．　１ ２ω−５４６ 曲率半径 軸上間隔 屈折串 アッペ数 表 ５ （実施例５） ｆ＝１００ β・−０．　０５３３ Ｆｎｏ４．　１ ２ω＝５４° 曲串半径 袖Ｌ間隔 ｈｎ折率 アッペ数 ｊ［球面係数（表６つづき） 表 ６ （実施例６） ｆ＝１００ β＋＝−０．　０５３３ Ｆｎｏ”１．　１ ２ω＝５４’ ｄｌｌ串半径 輌上間隔 屈折率 アブベ数

【図面の簡単な説明】

第１，３、５、７、９、ｌ１図はそれぞれ本発明実施例
１〜６のビデオプロジェクター用屈折型光学系の構戊を
示す断面図、第２、４、６、８、ｌＯ、１２図はそれぞ
れ実施例ｌ〜６におけるｅ線・ｇ線・Ｃ線の収差を示す
収差図である。 Ｌｌ・・・第１レンズ、Ｌ２・・・第２レンズ、Ｌ３・
・・第３レンズ、Ｌ４・・・第４レンズ、Ｌ５・・・第
５レンズ、Ｌ６・・・第６レンズ、Ｐ・・・フェースプ
レート。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スクリーン側より順に、少なくとも一面が非球面
   である弱い正屈折力の第１レンズ、正屈折力の第２レン
   ズ、負屈折力の第３レンズ、両凸の第４レンズ、少なく
   とも一面が非球面である第５レンズ、及びスクリーン側
   に凹面を向けた負屈折力の第６レンズより成り、少なく
   とも第４レンズがガラスレンズであり、かつ以下の条件
   を満足することを特徴とするビデオプロジェクタ−用屈
   折型光学系： １．０＜ｆ＿２／ｆ＜１．４ １．１＜ｌｆ＿３ｌ／ｆ＜２．０ ０．７＜ｆ＿４／ｆ＜１．３ 但し、ｆは全系の焦点距離、ｆ＿２は第２レンズの焦点
   距離、ｆ＿３は第３レンズの焦点距離、ｆ＿４は第４レ
   ンズの焦点距離。 （２）さらに以下の条件を満足することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のビデオプロジェクター用屈折
   型光学系： ０．２＜Ｄ＿１＿２／ｆ＜０．４ 但しＤ＿１＿２は第１レンズと第２レンズとの間の空気
   間隔。 （３）第２レンズ及び第３レンズがガラスレンズである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のビデオ
   プロジェクター用屈折型光学系。 （４）さらに以下の条件を満足することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載のビデ
   オプロジェクター用屈折型光学系： ７．０＜ｆ＿１／ｆ＜２０．０ 但し、ｆ＿１は第１レンズの焦点距離。