JPH04214515A - プロジェクター用投影レンズ - Google Patents

プロジェクター用投影レンズ

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JPH04214515A
JPH04214515A JP33017290A JP33017290A JPH04214515A JP H04214515 A JPH04214515 A JP H04214515A JP 33017290 A JP33017290 A JP 33017290A JP 33017290 A JP33017290 A JP 33017290A JP H04214515 A JPH04214515 A JP H04214515A
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宏 山田
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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、特に投影管(CRT)の画像を大型スクリー
ンに投射するプロジェクター用投影レンズに関するもの
である。
〔従来の技術〕
プロジェクターは、Blue、Green、Redの3
色の投射管のそれぞれの前方に投影レンズを配し、投射
管上の像を投影レンズによりその前方に配置したスクリ
ーンに投射して3色の像を合成するものである。
従来、これらの投影レンズとしては、ガラスレンズある
いはプラスチックレンズが使用されている。これらの投
影レンズにおいては、投射管の蛍光体の発光スペクトル
の幅が狭く、単色光に近いので、色収差の補正を積極的
に行う必要がなかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、近年、投影レンズに対し高画質化の要望が強く
なり、特に大画面用投影レンズや高品位用としての高解
像力の投影レンズに対して色収差補正を十分に行われた
レンズが必要となってきた。
前記要望に対して、投影レンズを構成するレンズをすべ
てプラスチックレンズで構成した場合には、射出成型な
どにより大口径で非球面の形成が容易なため、単色収差
の補正は可能であるが、現状においては、プラスチック
レンズは材料の選択の自由度がなく、色収差補正が不十
分となるほか、プラスチック材料の屈折率の温度係数お
よび線膨張係数が大きいため、温度変化による像点移動
が無視できなかった。
一方、前記レンズをすべてガラスレンズで構成すれば、
色収差の補正や温度変化による像点移動の補正はともに
容易に実現可能であるが、一般に6〜7枚のガラスレン
ズが必要となり、高価格や高重量となって望ましくはな
い。
そこで、プラスチックレンズとガラスレンズとの組み合
わせからなる、いわゆるハイブリッド型の投影レンズが
開発されているが、この投影レンズでは、従来の投影レ
ンズに比して色収差と温度変化による像点移動が非常に
改善されてはいるものの、最近の高画質に対する要望が
厳しくなっているため、一層の改善、特に倍率色収差の
改善が要望されている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るプロジェクター用投影レンズは、かかる現
状に鑑み、スクリーン側から順に正のプラスチック第1
レンズL1、パワーの弱い正または負のプラスチック第
2レンズL2、パワーの強いガラスの凸レンズ2枚とガ
ラスの凹レンズ2枚との組合せからなる第3レンズL3
ないし第6レンズL6、パワーの弱い正または負のプラ
スチック第7レンズL7、凹面をスクリーン側に向けた
負のプラスチック第8レンズL8とから構成され、第1
レンズL1と第2レンズL2、第7レンズL7、第8レ
ンズL8の各レンズの少なくとも1面は非球面とすると
共に、第3レンズL3ないし第6レンズL6のガラスの
凹レンズ2枚のうち強い方のレンズパワーをΦ凹L、弱
い方のレンズパワーをΦ凹Sとしたとき、0.3<Φ凹
S/Φ凹L<1.0 を満足するものである。
〔作用〕
本発明においては、非球面プラスチックレンズの使用に
より単色収差の向上とレンズの枚数の減少による軽量化
を図るとともに、プラスチックレンズのパワーをできる
だけ弱くすることにより、温度変化に対する画質の変動
を少なくすことができる。
また、プラスチックレンズでは補正が困難な色収差は、
ガラスレンズの使用により補正するとともに、レンズ系
の主たるパワーは温度変化の影響を受けにくいガラスレ
ンズで保有し、プラスチックレンズの欠点を補い、温度
変化に対する画質の変動を少なくすることができる。
第3レンズL3から第6レンズL6までをパワーの強い
ガラスの凸レンズ2枚とガラスの凹レンズ2枚で構成し
、凹レンズのパワーを2枚に分けることにより、色収差
を分散させて補正することができ、凹レンズと凸レンズ
一対の組合せにより補正する場合に比べて無理なく良好
に軸上色収差と倍率色収差の各色収差を補正することが
できる。色収差補正に無理がかからないので、球面収差
、コマ収差の発生も少なく抑えることができ、諸収差の
収差補正にも余力が生まれ、諸収差を少なくすることが
できる。このため、コントラストと高解像力を得ること
ができ、高画質化を実現することができる。
第1レンズL1は、正のプラスチック単レンズであって
、これらの面の少なくとも1面は非球面で形成されてお
り、これにより主にサジタルコマ収差などの諸収差を補
正することができる。
第2レンズL2は、第1レンズL1と比較的広く離間し
て配置されパワーの弱い正または負のプラスチック単レ
ンズであって、これらの面の少なくとも1面は非球面で
形成されており、これにより主に球面収差の補正を行う
第3レンズL3ないし第6レンズL6は、第2レンズL
2と比較的広く離間して配置されパワーの強いガラスの
凸レンズ2枚とガラスの凹レンズ2枚からなり、接合レ
ンズと単レンズの組合せまたは単レンズのみの組合せで
構成される。そして、この第3レンズL3ないし第6レ
ンズL6は主に軸上色収差、倍率色収差を補正するもの
であるが、ガラスの凹レンズ2枚のうち強い方のレンズ
パワーをΦ凹L、弱い方のレンズパワーをΦ凹Sとした
とき、0.3<Φ凹S/Φ凹L<1.0 を満足することが必要である。
また、第3レンズL3から第6レンズL6までのガラス
レンズ4枚に投影レンズの主たるパワーを持たしている
ので、温度変化による像点の移動を少なく抑えることが
できる。
第3レンズL3から第6レンズL6までのガラスレンズ
はスクリーン側から凹凸凹凸、凹凸凸凹、凸凹凸凹、凸
凹凹凸の順に並ぶことが望ましい。
第7レンズL7は、第6レンズL6と比較的広く離間し
て配置されパワーの弱い正または負の単レンズであって
、これらの面の少なくとも1面は非球面で形成されてお
り、主にタンジェンシャルコマ収差の補正を行う。
第8レンズL8は、第7レンズL7と比較的広く離間し
て配置され、曲率の大きい凹面をスクリーン側に向けた
負のプラスチック単レンズであって、これらの面の少な
くとも1面は非球面で形成されており、主に像面湾曲を
補正する。
第1レンズL1、第2レンズL2、第7レンズL7およ
び第8レンズL8は、プラスチックレンズとすることに
より、重量の軽減を計ることができる。
〔実施例〕
以下の説明において f:投影レンズの焦点距離 F:Fナンバー m:スクリーン側より順次数えた面番号r1、r2……
rn:各レンズおよびフェースプレートの曲率半径 d1、d2……dn:各レンズおよびフェースプレート
の軸上厚みまたは空気間 隔 n1、n2……nn:各レンズのe線に対する屈折率 ν1、ν2、……ν:各レンズのアッベ数FP:投射管
のフェースプレート SP:空隙(液体が充たされている) とする。
なお、非球面は*で表し、その形状は光軸方向をz軸、
光軸と垂直方向をy軸方向とするとき、で表される。
ただし、Cは頂点曲率、Kは離心率、a1〜a4は非球
面係数である。
実施例1 第1図は実施例1のレンズ構成を示す。
前群レンズは、光軸中心部分が両凸で第1面が光軸から
離れるに従ってスクリーン側に凹面を形成し中心から遠
ざかった部分のパワーが負のレンズL1と、スクリーン
側に凹面を向けた正のメニスカスレンズL2と、両凹の
負レンズL3と、両凸の正レンズL4と、両凸の正レン
ズL5とスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレ
ンズL6との接合レンズL5+L6とで構成しており、
後群レンズはスクリーン側に凹面を向けた正のメニスカ
スレンズL7とスクリーン側に凹面を向けた負のメニス
カスレンズL8とで構成している。
第1レンズL1と第2レンズL2、第2レンズL2と第
3レンズL3、第6レンズL6と第7レンズL7、第7
レンズL7と第8レンズL8との間は比較的広い空気間
隔となっている。
この具体的構成は下表のとおりである。
非球面係数 上記の具体的レンズ構成の数値を基にして計算した収差
曲線図は第2図に示す如くである。なお、この収差曲線
図はすべてフェースプレート、冷却用液体、カバーガラ
スを考慮し、さらに中心ベスト像面位置にデフォーカス
した状態の収差曲線図である(以下、同様である)。
実施例2 第3図は実施例2のレンズ構成を示す。
前群レンズは、光軸中心部分がスクリーン側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズで第1面が光軸から離れるに
従ってスクリーン側に凹面を形成し中心から遠ざかった
部分のパワーが負のレンズL1と、スクリーン側に凹面
を向けた負のメニスカスレンズL2と、平凹の負レンズ
L3と、両凸の正レンズL4とスクリーン側に凹面を向
けた負のメニスカスレンズL5との接合レンズL4+L
5と、両凸の正レンズL6とで構成しており、後群レン
ズはスクリーン側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
L7と両凹の負レンズL8とで構成している。
第1レンズL1と第2レンズL2、第2レンズL2と第
3レンズL3、第6レンズL6と第7レンズL7、第7
レンズL7と第8レンズL8との間は比較的広い空気間
隔となっている。
この具体的構成は下表のとおりである。
f=139.3Fno=1.1投影倍率22.8倍非球
面係数 上記の具体的レンズ構成の数値を基にして計算した収差
曲線図は第4図に示す如くである。
実施例3 第5図は実施例3のレンズ構成を示す。
前群レンズは、光軸中心部分がスクリーン側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズで第1面が光軸から離れるに
従ってスクリーン側に凹面を形成し中心から遠ざかった
部分のパワーが負のレンズL1と、スクリーン側に凹面
を向けた負のメニスカスレンズL2と、両凸の正レンズ
L3と、両凹の負レンズL4と、両凸の正レンズL5と
スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズL6
との接合レンズL5+L6とで構成しており、後群レン
ズはスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ
L7とスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレン
ズL8とで構成している。
第1レンズL1と第2レンズL2、第2レンズL2と第
3レンズL3、第4レンズL4と第5レンズL5、第6
レンズL6と第7レンズL7、第7レンズL7と第8レ
ンズL8との間は比較的広い空気間隔となっている。
この具体的構成は下表のとおりである。
f=140.5F=1.10投影倍率22.6倍非球面
係数 上記の具体的レンズ構成の数値を基にして計算した収差
曲線図は第6図に示す如くである。
実施例4 第7図は実施例4のレンズ構成を示す。
前群レンズは、光軸中心部分がスクリーン側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズで第1面が光軸から離れるに
従ってスクリーン側に凹面を形成し中心から遠ざかった
部分のパワーが負のレンズL1と、スクリーン側に凹面
を向けた負のメニスカスレンズL2と、両凸の正レンズ
L3とスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレン
ズL4との接合レンズL3+L4と、スクリーン側に凸
面を向けた負のメニスカスレンズL5と、両凸の正レン
ズL6とで構成しており、後群レンズはスクリーン側に
凹面を向けた正のメニスカスレンズL7と両凹の負レン
ズL8とで構成している。
第1レンズL1と第2レンズL2、第2レンズL2と第
3レンズL3、第6レンズL6と第7レンズL7、第7
レンズL7と第8レンズL8との間は比較的広い空気間
隔となっている。
この具体的構成は下表のとおりである。
f=141.5F=1.10投影倍率22.4倍上記の
具体的レンズ構成の数値を基にして計算した収差曲線図
は第8図に示す如くである。
実施例5 実施例5のレンズ構成は第1図とほぼ同様であって、そ
の具体的構成は下表のとおりである。
f=141.1F=1.10投影倍率22.51倍非球
面係数 上記の具体的レンズ構成の数値を基にして計算した収差
曲線図は第9図に示す如くである。
実施例6 第10図は実施例6のレンズ構成を示す。
前群レンズは、光軸中心部分が両凸で第1面が光軸から
離れるに従ってスクリーン側に凹面を形成し中心から遠
ざかった部分のパワーが負のレンズL1と、スクリーン
側に凹面を向けた負のメニスカスレンズL2と、平凹の
負レンズL3と、両凸の正レンズL4と、両凸の正レン
ズL5とスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレ
ンズL6との接合レンズL5+L6とで構成しており、
後群レンズはスクリーン側に凹面を向けた正のメニスカ
スレンズL7と両凹レンズL8とで構成している。
第1レンズL1と第2レンズL2、第2レンズL2と第
3レンズL3、第4レンズL4と第5レンズL5、第6
レンズL6と第7レンズL7、第7レンズL7と第8レ
ンズL8との間は比較的広い空気間隔となっている。
この具体的構成は下表のとおりである。
f=139.7F=1.10投影倍率22.75倍非球
面係数 この具体的構成の数値を基にして計算した収差曲線図は
第11図に示す如くである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1のレンズ構成を示す断面図、第2図は
実施例1の数値を基にして計算した収差曲線図、第3図
は実施例2のレンズ構成を示す断面図、第4図は実施例
2の数値を基にして計算した収差曲線図、第5図は実施
例3のレンズ構成を示す断面図、第6図は実施例3の数
値を基にして計算した収差曲線図、第7図は実施例4の
レンズ構成を示す断面図、第8図は実施例4の数値を基
にして計算した収差曲線図、第9図は実施例5の数値を
基にして計算した収差曲線図、第10図は実施例6のレ
ンズ構成を示す断面図、第11図は実施例6の数値を基
にして計算した収差曲線図である。 L1: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 L7:第7レンズL8:第8レンズ (FP):フェースプレートおよびカバーガラス(SP
):冷却用液体 r1、r2、……r19:各レンズ面の曲率半径および
フェースプレート、カバーガ ラスの曲率半径 d1、d2……d18:各レンズ、フェースプレートの
軸上厚みまたは空気間隔

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 スクリーン側から順に正のプラスチック第1レンズL1
    、パワーの弱い正または負のプラスチック第2レンズL
    2、パワーの強いガラスの凸レンズ2枚とガラスの凹レ
    ンズ2枚との組合せからなる第3レンズL3ないし第6
    レンズL6、パワーの弱い正または負のプラスチック第
    7レンズL7、凹面をスクリーン側に向けた負のプラス
    チック第8レンズL8とから構成され、第1レンズL1
    と第2レンズL2、第7レンズL7、第8レンズL8の
    各レンズの少なくとも1面は非球面とすると共に、第3
    レンズL3ないし第6レンズL6のガラスの凹レンズ2
    枚のうち強い方のレンズパワーをΦ凹L、弱い方のレン
    ズパワーをΦ凹Sとしたとき、 0.3<Φ凹S/Φ凹L<1.0 を満足することを特徴とするプロジェクター用投影レン
    ズ。
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