JPH07325268A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投写光学系での色の違いによる画質の劣化を
防止し、最適のフォーカス状態を保つことが可能な投写
型表示装置を提供する。 【構成】 赤，緑，青色の各投写光学系におけるＣＲＴ
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂとの間
隔１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを、赤，緑，青色光の波長に
合わせて１５Ｒ＞１５Ｇ＞１５Ｂとなるように構成す
る。これにより各投写光学系の投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，
２Ｂのレンズエレメントの構成は設計時の配置をほとん
ど変えずに、光線の波長差による焦点距離の差を補正す
ることができ、設計波長と異なる波長の光束に対しても
設計性能を保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大画面映像を容易に得
ることができる投写型表示装置に関し、詳しくは投写レ
ンズ及びその周辺部品の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】３つのモノクロＣＲＴを映像表示素子と
した従来の３管式投写型表示装置の構成を図１１を用い
て説明する。図において１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはそれぞれ
赤，緑，青の映像表示素子を構成しているＣＲＴ（Ｃat
hode Ｒay Ｔube)であり、ＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの
フェースプレート側には、スペーサ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを
夫々介して投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが夫々設けられ
ている。ＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射され、スペー
サ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及び投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを
経た光の各光軸５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、所定の角度にてス
クリーン３へ投影せしめられるようになっている。

【０００３】ＣＲＴには赤，緑，青色の３原色に対応す
るモノクロのＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを用い、図１１に
示すように、各ＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ上に描かれた映
像は投写レンズ２によって拡大投影されスクリーン３上
に結像される。このときＣＲＴ１と投写レンズ２とを有
する投写光学系は、各光軸５Ｒ，５Ｇ，５Ｂがほぼスク
リーン３の中央で交差するように配されており、この光
軸５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに沿った、投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，
２Ｂからスクリーン３までの投写距離は等しくなるよう
に構成されている。

【０００４】以下、フォーカス調整が必要な理由につい
て説明する。図１２は図１１に示す投写光学系の縦断面
図である。投写レンズ２は、スクリーン側から順に配置
されたレンズエレメントＬ１〜Ｌ６を鏡筒８にて支持し
た構成をなしている。鏡筒８は、レンズエレメントＬ１
〜Ｌ４とレンズエレメントＬ５，Ｌ６とを別々に支持
し、レンズエレメントＬ４とレンズエレメントＬ５との
間隔をネジにて調整するフォーカス調整機構９を備え
る。そしてＣＲＴ１のフェースプレート６と投写レンズ
２の鏡筒８とをスペーサ４にて固定してある。フェース
プレート６と最もＣＲＴ側に位置するレンズエレメント
Ｌ６とスペーサ４とにより囲まれた空間は冷却液７にて
充填されている。

【０００５】フォーカス調整が必要な第一の理由は、投
写レンズ２は所定の投写距離と倍率で設計されている
が、実際に投写型表示装置を組み立てる際には、数百ミ
クロンの誤差を生じ、ＣＲＴ１の映像をスクリーン３上
に結像させるときには微妙なフォーカスずれが生じ、設
計性能を達成することはできない。そこで一般的には図
のようなフォーカス調整機構９を設け、たとえば投写レ
ンズ２を構成する複数のレンズエレメントＬ１〜Ｌ６の
うち、レンズエレメントＬ１〜Ｌ４を支持する鏡筒８部
分を微小距離動かすことによりフォーカスずれを補正し
ている。

【０００６】フォーカス調整が必要な第二の理由として
は、一般的に民生用の投写型表示装置ではコスト低減の
ために色収差補正はおこなっておらず、投写レンズ２は
透過する光束の波長、つまり色光によって焦点距離が変
化する。この従来例では赤，緑，青の３色の光学系にお
いて同じ構成の投写レンズを用いるので、例えば緑色の
波長で設計された投写レンズは赤および青の投写光学系
ではフォーカスずれを生じる。そこでやはりフォーカス
調整機構９を用いて最良の結像性能が得られるように調
整していた。

【０００７】ここで、フォーカス調整のために投写レン
ズ２を構成する複数のレンズエレメントＬ１〜Ｌ６の
内、一部（Ｌ１からＬ４）だけを動かしているのは、投
写レンズ２とフェースプレート６との間には冷却液７が
封入されており、最終のレンズエレメントＬ６で接して
いるため、少なくとも最終のレンズエレメントＬ６はフ
ォーカス調整のために動かせないからである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣＲＴ投写型表
示装置は上述のような構成、作用を有するので、以下に
述べる問題点があった。投写レンズ２は冷却液７に接し
ているので、フォーカス調整のためにはレンズエレメン
トの一部を動かす必要がある。前述のように第一の調整
必要理由である配置誤差を吸収するためのフォーカス調
整は、スクリーン上でたかだか数百ミクロンから多くて
も数ｍｍ程度であるが、第二の調整必要理由である波
長、つまり色光の違いによるスクリーン上でのフォーカ
スずれは、４０インチから５０インチ程度のスクリーン
サイズの投写型表示装置においては数十ｍｍから１０ｃ
ｍにもおよび、配置誤差に比べ１００倍程度の大きなフ
ォーカスずれが生じ、投写レンズの調整機構で吸収しな
ければならなかった。この結果、赤，緑，青の投写光学
系における投写レンズの構成は、図１２において、レン
ズエレメントＬ４とレンズエレメントＬ５の間隔を大き
く異なった状態にしなければ３色とも正しく結像するこ
とができなかった。

【０００９】ところが一般に投写レンズはある所定の
色、たとえば緑色の波長にて設計し、所定の投写距離、
倍率において最良の収差補正がなされるように、各レン
ズエレメントの形状、間隔を決定している。このため、
図１２中の赤色または青色投写光学系において、Ｌ４と
Ｌ５との間隔を大きく動かすと、フォーカス調整により
最適位置にあわせても設計された最適な収差補正がくず
れ、緑色以外の投写光学系では設計性能が得られないと
いう問題点があった。

【００１０】実例として緑色（５４５ｎｍ）で設計した
図１２の投写レンズの解像度特性（ＭＴＦ）を図１３
に、この投写レンズを赤色（６１０ｎｍ）で使用したと
きの最良フォーカス位置での解像度特性を図１４に示
す。図において横軸は画面中心から最周辺部に至る像高
を示し、破線はメリジオナル方向（Ｍｅｒ）、実線はサ
ジタル方向（Ｓａｇ）のＭＴＦを示す。赤色投写光学系
で使用すると特に画面周辺部においてメリジオナル方向
で大きな性能劣化が生じることが分かる。

【００１１】この現象の原因は、最近の投写型表示装置
の小型化および高輝度化にあり、投写レンズには広画角
化および低Ｆ値化の要求が強い。そこで図１２の例のよ
うにレンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ５，Ｌ６には非球
面形状を導入したレンズを用い、強力な収差補正を施し
ている。非球面量も大きく、特に口径の周辺部では図の
ように目に見えるような変曲点も作られている。このた
め各レンズエレメントのわずかな相対位置の変化で、収
差補正がくずれやすくなっている。

【００１２】図１５は、投写レンズ２内の光路を示す模
式図であり、レンズエレメントＬ４，Ｌ５の部分のみを
示す。ＣＲＴ１の蛍光面１０において、画面周辺部の発
光点１１から発せられた光束１２は、レンズエレメント
Ｌ５，Ｌ４にて屈折せしめられる。１３は緑色投写光学
系用に設計された設計状態でのレンズエレメントＬ４の
位置、１４は赤色投写光学系でのレンズエレメントＬ４
の位置を示す。赤色投写光学系では焦点距離が長くなる
ため、フォーカス調整のためにレンズエレメントＬ１〜
Ｌ４をレンズエレメントＬ５から遠ざける必要がある。
画面周辺部である発光点１１から斜め入射してきた光束
１２はレンズエレメントＬ４の平行移動に伴って、入射
位置および角度が設計状態から微小量異なってくる。こ
のため設計状態での収差補正がくずれ、特に画面周辺部
での画質が劣化してしまうという問題点が発生してい
た。

【００１３】これはこの従来例で示したレンズタイプだ
けでなく、一般的に非球面レンズを用いた投写レンズを
有する投写光学系において共通の問題点である。当然
赤，緑，青の色別にレンズを設計するか、または色収差
補正を考慮したレンズを用いれば解決できるが、特に民
生用途の投写型表示装置ではコストがかかり、非現実的
な対策である。

【００１４】本発明は、斯かる問題点を解決するために
なされたもので、投写光学系での色の違いによる画質の
劣化を防ぎ、各色用の投写レンズを略同一構成としても
最良の画質を実現できる投写型表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の投写型表
示装置は、複数の映像表示素子と投写レンズとの間隔を
光の波長により投写光学系毎に異ならせてあることを特
徴とする。

【００１６】請求項２記載の投写型表示装置は、請求項
１において、映像表示素子と投写レンズとの間隔の変更
を、スペーサの厚さを変えることによって行ったもので
ある。

【００１７】請求項３記載の投写型表示装置は、請求項
２において、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学
系を備え、冷却液の厚みは、赤色用，緑色用，青色用の
順に順次薄く所定の厚みとなるように、前記スペーサの
長さを短くしてあることを特徴とする。

【００１８】請求項４記載の投写型表示装置は、冷却液
の屈折率を光の波長により投写光学系毎に異ならせてあ
ることを特徴とする。

【００１９】請求項５記載の投写型表示装置は、請求項
４において、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学
系を備え、前記冷却液の屈折率は、赤色用，緑色用，青
色用の順に順次大きくなしてあることを特徴とする。

【００２０】請求項６記載の投写型表示装置は、映像表
示素子の表示面であるフェースプレートの中心厚さは、
光の波長により投写光学系毎に異ならせてあることを特
徴とする。

【００２１】請求項７記載の投写型表示装置は、請求項
６において、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学
系を備え、前記フェースプレートの中心厚さは、赤色
用，緑色用，青色用の順に順次薄くなしてあることを特
徴とする。

【００２２】請求項８記載の投写型表示装置は、最も映
像表示素子側に位置するレンズエレメントの中心厚さ
は、光の波長により投写光学系毎に異ならせてあること
を特徴とする。

【００２３】請求項９記載の投写型表示装置は、請求項
８において、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学
系を備え、前記レンズエレメントの中心厚さは、赤色
用，緑色用，青色用の順に順次薄くなしてあることを特
徴とする。

【００２４】請求項１０記載の投写型表示装置は、投写
レンズからスクリーンまでの投写距離は、光の波長によ
り投写光学系毎に異ならせてあることを特徴とする。

【００２５】請求項１１記載の投写型表示装置は、請求
項１０において、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写
光学系を備え、前記投写距離は、赤色用，緑色用，青色
用の順に順次短くなしてあることを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１記載の投写型表示装置にあっては、光
線の色の違い、即ち波長の違いによる焦点距離の違い
を、映像表示素子と投写レンズとの間隔を異ならせるこ
とで補正する。波長が異なる光を同一構成の投写レンズ
に通過せしめた場合、波長が長い光の焦点距離は波長が
短い光の焦点距離より長い。そこで各投写レンズから等
距離にあるスクリーン上で各色の光線が集束するよう
に、波長が長い光線に使用する投写光学系では、波長が
短い光線に使用する投写光学系よりも映像表示素子と投
写レンズとの間隔を長くする。従来はこのような波長の
違いによる焦点距離の調整は投写レンズにて行っていた
が、この必要がなくなるので、投写レンズ内での必要フ
ォーカス調整量を大幅に削減することができる。

【００２７】請求項２記載の投写型表示装置にあって
は、前記間隔を異ならせるためにスペーサの光軸方向の
長さを変更する。これにより各投写光学系の映像表示素
子と投写レンズとの間隔を所定値に設定することができ
る。またこれに伴ってスペーサ内部に封入される冷却液
の厚みも異ならせることができる。

【００２８】請求項３記載の投写型表示装置にあって
は、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学系を備え
る場合は、赤色用，緑色用，青色用の順にスペーサの光
軸方向の長さを順次短くする。緑色光より波長が長い赤
色光は、同一構成の投写レンズを使用しても、緑色光よ
り遠くで集束する。また緑色光より波長が短い青色光
は、同一構成の投写レンズを使用しても、緑色光より近
くで集束する。そこで赤色の投写光学系のスペーサの光
軸方向の長さは、緑色の投写光学系のスペーサの光軸方
向の長さよりも長くする。また青色の投写光学系のスペ
ーサの光軸方向の長さは、緑色の投写光学系のスペーサ
の光軸方向の長さよりも短くする。スペーサの長さの変
更により厚みが変化する冷却液における屈折率の変化も
考慮にいれてスペーサの長さを設定すれば、各投写光学
系毎の光線の焦点距離を容易に調整してスクリーン上に
て精度良く各光線を集束させることができる。

【００２９】請求項４記載の投写型表示装置にあって
は、光線の色の違い、即ち波長の違いによるフォーカス
位置の違いを、冷却液の屈折率を異ならせて補正する。
前述の如く波長が異なる光を同一構成の投写レンズに通
過せしめた場合、波長が長い光の焦点距離は波長が短い
光の焦点距離より長い。そこで各投写レンズから等距離
にあるスクリーン上で各色の光線が集束するように、波
長が長い光線に使用する投写光学系では、波長が短い光
線に使用する投写光学系よりも低い屈折率を有する冷却
液を使用する。この本発明装置においても、請求項１の
本発明装置と同様、投写レンズのフォーカス調整機構に
よる調整量を削減することができる。

【００３０】請求項５記載の投写型表示装置にあって
は、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学系を備え
る場合に、赤色用，緑色用，青色用の順に冷却液の屈折
率を順次大きくする。緑色光より焦点距離が長い赤色光
に使用する投写光学系では、比較的低い屈折率を有する
冷却液を使用し、投写レンズの映像表示素子側の光学距
離を長くする。これによりその他の構成が緑色光に使用
する投写光学系と同様であっても、スクリーン上で精度
良く光線を集束させることができる。また緑色光より焦
点距離が短い青色光に使用する投写光学系では、比較的
高い屈折率を有する冷却液を使用し、投写レンズの映像
表示素子側の光学距離を短くする。これによりその他の
構成が緑色光に使用する投写光学系と同様であっても、
スクリーン上で精度良く光線を集束させることができ
る。

【００３１】請求項６記載の投写型表示装置にあって
は、光線の色の違い、即ち波長の違いによるフォーカス
位置の違いを、映像表示素子のフェースプレートの中心
厚さを色によって異ならせて補正する。即ち各投写レン
ズから等距離にあるスクリーン上で各色の光線が集束す
るように、波長が長い光線に使用する投写光学系では、
波長が短い光線に使用する投写光学系よりも中心厚さが
厚いフェースプレートを使用する。これにより映像形成
部分から出射された光線はフェースプレートにてより多
く屈折せしめられるので、投写レンズの映像表示素子側
の光学距離が長くなる。この本発明装置においても、請
求項１の本発明装置と同様、投写レンズのフォーカス調
整機構による調整量を削減することができる。

【００３２】請求項７記載の投写型表示装置にあって
は、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学系を備え
る場合に、赤色用，緑色用，青色用の順にフェースプレ
ートの中心厚さを順次薄くする。緑色光より焦点距離が
長い赤色光に使用する投写光学系では、中心厚さが比較
的厚いフェースプレートを使用し、投写レンズの映像表
示素子側の光学距離を長くする。これによりその他の構
成が緑色光に使用する投写光学系と同様であっても、ス
クリーン上で精度良く光線を集束させることができる。
また緑色光より焦点距離が短い青色光に使用する投写光
学系では、中心厚さが比較的薄いフェースプレートを使
用し、投写レンズの映像表示素子側の光学距離を短くす
る。これによりその他の構成が緑色光に使用する投写光
学系と同様であっても、スクリーン上で精度良く光線を
集束させることができる。

【００３３】請求項８記載の投写型表示装置にあって
は、光線の色の違い、即ち波長の違いによるフォーカス
位置の違いを、投写レンズの、映像表示素子に対向する
側のレンズエレメントの中心厚さを色によって異ならせ
ることにより補正する。即ち各投写レンズから等距離に
あるスクリーン上で各色の光線が集束するように、波長
が長い光線に使用する投写光学系では、波長が短い光線
に使用する投写光学系よりも中心厚さが厚いレンズエレ
メントを使用する。これにより映像表示素子から出射さ
れた光線はレンズエレメントにてより多く屈折せしめら
れるので、投写レンズのスクリーン側の光学距離が長く
なる。この本発明装置においても、請求項１の本発明装
置と同様、投写レンズのフォーカス調整機構による調整
量を削減することができる。

【００３４】請求項９記載の投写型表示装置にあって
は、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学系を備え
る場合に、赤色用，緑色用，青色用の順に前記レンズエ
レメントの中心厚さを順次薄くする。緑色光より焦点距
離が長い赤色光に使用する投写光学系では、中心厚さが
比較的厚いレンズエレメントを使用し、投写レンズのス
クリーン側の光学距離を長くする。これによりその他の
構成が緑色光に使用する投写光学系と同様であっても、
スクリーン上で精度良く光線を集束させることができ
る。また緑色光より焦点距離が短い青色光に使用する投
写光学系では、中心厚さが比較的薄いレンズエレメント
を使用し、投写レンズのスクリーン側の光学距離を短く
する。これによりその他の構成が緑色光に使用する投写
光学系と同様であっても、スクリーン上で精度良く光線
を集束させることができる。

【００３５】請求項１０記載の投写型表示装置にあって
は、光線の色の違い、即ち波長の違いによるフォーカス
位置の違いを、映像表示素子からスクリーンまでの投写
距離を異ならせて補正する。即ち各投写レンズから等距
離にある映像表示素子で発光した各色の光線がスクリー
ン上で集束するように、波長が長い光線に使用する投写
光学系では、波長が短い光線に使用する投写光学系より
も前記投写距離を長くする。この本発明装置において
も、請求項１の本発明装置と同様、投写レンズのフォー
カス調整機構による調整量を削減することができる。

【００３６】請求項１１記載の投写型表示装置にあって
は、赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光学系を備え
る場合に、赤色用，緑色用，青色用の順に前記投写距離
を順次短くする。緑色光より焦点距離が長い赤色光に使
用する投写光学系では、前記投写距離を長くする。これ
によりその他の構成が緑色光に使用する投写光学系と同
様であっても、スクリーン上で精度良く光線を集束させ
ることができる。また緑色光より焦点距離が短い青色光
に使用する投写光学系では、前記焦点距離を短くする。
これによりその他の構成が緑色光に使用する投写光学系
と同様であっても、スクリーン上で精度良く光線を集束
させることができる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて詳述する。 実施例１．図１は、本発明に係る投写型表示装置の実施
例１を示す構成図である。図１において１Ｒ，１Ｇ，１
Ｂはそれぞれ赤，緑，青の映像表示素子を構成している
ＣＲＴであり、ＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのフェースプレ
ート側には、スペーサ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを介して投写レ
ンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが夫々設けられている。１５Ｒは
それぞれＣＲＴ１Ｒと投写レンズ２Ｒとの間隔であり、
１５ＧはＣＲＴ１Ｇと投写レンズ２Ｇとの間隔であり、
１５ＢはＣＲＴ１Ｂと投写レンズ２Ｂとの間隔である。
ＣＲＴ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射され、投写レンズ２
Ｒ，２Ｇ，２Ｂを経た光の各光軸５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが、
スクリーン３の中央部にて交叉するように各投写光学系
は所定の角度に配置されている。なお、投写レンズ２か
らスクリーン３までの光軸５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに沿った投
写距離は、それぞれ同一長さになるように配置されてい
る。また投写レンズ２の構成をはじめとするその他の構
成は３つの投写光学系において全て同等になしてある。

【００３８】本実施例では各間隔１５Ｒ，１５Ｇ，１５
Ｂは異なり、緑色の投写光学系の間隔１５Ｇを基準にし
て、赤色の投写光学系の間隔１５Ｒは長く、青色の投写
光学系の間隔１５Ｂは短くなしてある。緑色の投写光学
系の間隔１５Ｇと赤色の投写光学系の間隔１５Ｒ，青色
の投写光学系の間隔１５Ｂとの差は、色の違いによる投
写レンズ２の集光位置の差にあわせておく。具体的に
は、緑色の投写光学系の間隔１５Ｇを５mmとし、赤色の
投写光学系の間隔１５Ｒを 5.5mmとし、青色の投写光学
系の間隔１５Ｂを 4.5mmとなしてある。これら間隔１５
Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの値は冷却液７の液厚と同等であ
る。

【００３９】図２に緑色，赤色の投写光学系を併せて描
いた説明図を示す。投写レンズ２Ｒ，２Ｇのフォーカス
調整を行わない状態では、図のように波長の長い赤色光
Ｒが緑色光Ｇより集光位置が遠いことが分かる。このと
き、図のようにＣＲＴ１Ｒの位置を投写レンズ２Ｒから
遠ざければ、ほぼフォーカスは合う。その後さらに投写
レンズ２のフォーカス調整機構９を用いて微調整すれば
精密にフォーカスを合わせることができる。

【００４０】図３は、図１に示す投写光学系の構成を示
す縦断面図であり、緑色及び赤色の投写光学系を併せて
示している。投写レンズ２は、スクリーン側から順に配
置されたレンズエレメントＬ１〜Ｌ６を鏡筒８にて支持
した構成をなしている。鏡筒８は、レンズエレメントＬ
１〜Ｌ４とレンズエレメントＬ５，Ｌ６とを別々に支持
し、レンズエレメントＬ４とレンズエレメントＬ５との
間隔をネジにて調整するフォーカス調整機構９を備え
る。そしてＣＲＴ１のフェースプレート６と投写レンズ
２の鏡筒８とをスペーサ４にて固定してある。フェース
プレート６と最もＣＲＴ側に位置するレンズエレメント
Ｌ６とスペーサ４とにより囲まれた空間は冷却液７にて
充填されている。

【００４１】図において赤色の投写光学系のスペーサ４
Ｒとフェースプレート６Ｒの位置を点線で描いており、
緑色の投写光学系のスペーサ４Ｇとフェースプレート６
Ｇの位置を実線で描いてある。赤色の投写光学系のスペ
ーサ４Ｒは、緑色の投写光学系のスペーサ４Ｇより光軸
方向の長さが長く、従ってフェースプレート６Ｒの位置
はフェースプレート６Ｇの位置より右側にずれている。
これによりスペーサ４Ｒ，４Ｇ内に封入されている冷却
液７の厚さも異なる。

【００４２】図４は実施例１における投写レンズ２内の
光路を示す模式図であり、レンズエレメントＬ４，Ｌ５
の部分を示す図１５に対応する図である。ＣＲＴ１Ｒ，
１Ｇの蛍光面１０Ｒ，１０Ｇにおいて、画面周辺部の発
光点１１Ｒ，１１Ｇから発せられた光束１２は、レンズ
エレメントＬ５，Ｌ４にて屈折せしめられる。レンズエ
レメントＬ５，Ｌ４を透過する光線の位置、入射角の差
は、図１５に示す従来装置の場合より明らかに小さいの
で、たとえ緑色の投写光学系を基準に設計した投写レン
ズ２を赤色の投写光学系で使用しても設計時の収差補正
能力をほぼ保持でき、図１３に示した設計性能を得るこ
とができる。したがって各色の投写光学系は画面周辺ま
で高画質性を実現できる。また図４では発光点１１Ｒ，
１１Ｇの面内位置が色により異なるが、実際には数百ミ
クロン程度の量なので問題は生じない。

【００４３】本実施例では、色の違いによる大きなフォ
ーカスずれは投写レンズ２とＣＲＴ１との間隔を投写光
学系毎に変えることで補正する。これによりレンズエレ
メントＬ４とレンズエレメントＬ５との間隔を、波長の
違いに基づいて大きく変更する必要はなく、調整機構９
は微調整だけに用いることになる。従って高画質の投写
映像を実現することが可能となる。

【００４４】以上の説明では、緑色の投写光学系を基準
として赤色の投写光学系および青色の投写光学系のＣＲ
Ｔと投写レンズの間隔を変えるように記述したが、比視
感度の比較的高い赤色の投写光学系だけを所定の間隔に
変え、青色の投写光学系の間隔は変えなくとも投写画像
にはあまり影響をあたえない。なお調節機構９は、レン
ズエレメントＬ５とレンズエレメントＬ６との間隔を調
節する構成としてもよい。さらに非球面レンズを使用し
た投写レンズであっても同様の効果が得られる。

【００４５】また、上記説明ではＣＲＴを用いた投写型
表示装置について説明したが、たとえば液晶パネルのよ
うな平面の映像表示素子を用いてもよく、複数の光学系
に同一構成の投写レンズを用いる場合には同等の効果を
奏する。

【００４６】なお、本発明における同一構成のレンズと
は、レンズエレメントの形状、鏡筒が同じという意味で
あり、無反射コーティング等の違いは各色の投写光学系
において別々でもよく、本発明とは関係がない。

【００４７】実施例２．図５は、本発明に係る投写型表
示装置の実施例２を示す構成図である。実施例２におい
ては、投写レンズ２Ｒ，２Ｇ，２ＢとＣＲＴ１Ｒ，１
Ｇ，１Ｂとの夫々の間に、それぞれ封入された冷却液の
屈折率を色別に異ならせてある。緑色の投写光学系の冷
却液１６Ｇの屈折率を基準にして、赤色の冷却液１６Ｒ
の屈折率は低く、青色の冷却液１６Ｂは高い屈折率に
し、これらの屈折率差は、投写レンズ２の色の違いによ
る集光位置の差に合わせている。具体的には、実施例１
において説明したものと同様の投写型表示装置におい
て、緑色の投写光学系の冷却液１６Ｇの屈折率を1.40と
し、赤色の投写光学系の冷却液１６Ｒの屈折率を1.35と
し、青色の投写光学系の冷却液１６Ｂの屈折率を1.50と
する。冷却液の屈折率を異ならせる方法は、例えばエチ
レングリコール液と水との混合比を変えるか、又は特殊
な溶剤を添加することによっても行える。またＣＲＴ１
と投写レンズ２との間隔をはじめとするその他の構成は
３つの投写光学系において全て同等になしてある。実施
例１と同一構成である部分には、同符号を付して説明を
省略する。

【００４８】図６は、図５に示す緑色の投写光学系にお
ける光路を説明するための模式図であり、図７は図５に
示す赤色の投写光学系における光路を説明するための模
式図である。図６では投写光学系における緑色光Ｇの光
路を実線で示し、赤色光Ｒを破線で示す。赤色光Ｒの場
合は、緑色光Ｇより波長が長いために焦点距離が長い。
従って破線で示す位置までＣＲＴを移動させなければ焦
点が合わない。ここで図７に示す如く冷却液１６Ｇより
屈折率が低い冷却液１６Ｒを使用すれば、赤色光Ｒが図
６に示す場合より見かけの液厚である光学距離を長くす
ることができるので、投写レンズ２とＣＲＴ１との実際
の間隔を、緑色の投写光学系及び赤色の投写光学系にお
いて略同等にすることができる。その後、さらに投写レ
ンズ２のフォーカス調整機構９を用いて微調整すれば精
密にフォーカスを合わせることができる。

【００４９】実施例２では、色の違いによる大きなフォ
ーカスずれを投写レンズ２のフォーカス調整機構９だけ
にたよるのではなく、ＣＲＴ１と投写レンズ２の間に封
入されている冷却液の屈折率を色毎に変えることで補正
し、フォーカス調整機構９は微調整だけに用いるので、
投写レンズ２の各レンズエレメントは互いにほとんど相
対位置を変えなくて済む。したがって、緑色の投写光学
系を基準に設計した投写レンズ２を、赤色の投写光学系
又は青色の投写光学系で使用しても、十分な設計性能を
得ることができる。

【００５０】実施例３．図８は、本発明に係る投写型表
示装置の実施例３を示す構成図である。実施例２では、
冷却液の屈折率を各色毎に変化させることで、各色毎の
焦点位置の違いを補正したが、本実施例では図８に示す
ように、冷却液の屈折率は同じものを用い、ＣＲＴ１の
フェースプレートの中心厚さを各色毎に変化させてあ
る。緑色の投写光学系のフェースプレート１７Ｇに比
べ、赤色の投写光学系のフェースプレート１７Ｒの中心
厚さを厚くし、青色の投写光学系のフェースプレート１
７Ｂは逆に薄くしてある。具体的には、実施例１におい
て説明したものと同様の投写型表示装置において、緑色
の投写光学系のフェースプレート１７Ｇの中心厚さを1
4.0とし、赤色の投写光学系のフェースプレート１７Ｒ
の中心厚さを14.5とし、青色の投写光学系のフェースプ
レート１７Ｂの中心厚さを13.5とする。その他の構成は
３つの投写光学系において全て同等になしてある。実施
例１，２と同一構成である部分には、同符号を付して説
明を省略する。

【００５１】本実施例においては、図２に示す如き焦点
距離の違いをフェースプレートの厚さの違いにより補正
する。即ちＣＲＴ１の画像形成部分である蛍光面から出
射された光のうち、緑色光より波長が長い赤色光は、フ
ェースプレート１７Ｇより厚いフェースプレート１７Ｒ
により、投写レンズ２Ｒまでの光学距離を長くすること
ができる。そしてこの厚さを前述の如き値にすることに
より、赤色の投写光学系における焦点距離と緑色の投写
光学系における焦点距離との差を補正することができ
る。また青色の投写光学系においては、フェースプレー
ト１７Ｇより薄いフェースプレート１７Ｂを使用するこ
とにより、青色の投写光学系における焦点距離と緑色の
投写光学系における焦点距離との差を補正することがで
きる。このようにフェースプレートの厚さを異ならせる
ことで波長の違いによるフォーカスずれを補正すれば、
投写レンズ２内でのフォーカス調整量を削減することが
できる。

【００５２】実施例４．図９は、本発明に係る投写型表
示装置の実施例４を示す構成図であり、各投写光学系の
要部を示す。本実施例では、冷却液７に接する、最もＣ
ＲＴ１側に位置するレンズエレメントＬ６の中心厚さを
色毎に異ならせてる。図においてＬ６ｒは赤色の投写レ
ンズ２Ｒのレンズエレメントであり、Ｌ６ｇは緑色の投
写レンズ２Ｇのレンズエレメントであり、Ｌ６ｂは青色
の投写レンズ２Ｂのレンズエレメントである。緑色の投
写レンズ２ＧのレンズエレメントＬ６ｇに比べて、赤色
の投写レンズ２ＲのレンズエレメントＬ６ｒの中心厚さ
を厚くし、青色の投写レンズ２ＢのレンズエレメントＬ
６ｂの中心厚さを薄くしてある。具体的には、実施例１
において説明したものと同様の投写型表示装置におい
て、緑色の投写光学系のレンズエレメントＬ６ｇの中心
厚さを３mmとし、赤色の投写光学系のレンズエレメント
Ｌ６ｒの中心厚さを 3.5mmとし、青色の投写光学系のレ
ンズエレメントＬ６ｂの中心厚さを 2.5mmとする。その
他の構成は３つの投写光学系において全て同等になして
ある。実施例１〜３と同一構成である部分には、同符号
を付して説明を省略する。

【００５３】本実施例においては、図２に示す如き焦点
距離の違いをレンズエレメントの厚さの違いにより補正
する。即ちＣＲＴ１から出射された光のうち、緑色光よ
り波長が長い赤色光に使用する投写光学系においては、
レンズエレメントＬ６ｇより厚いレンズエレメントＬ６
ｒにより、投写レンズまでの光学距離、具体的には強い
集光作用を有するレンズエレメントＬ３，Ｌ４までの光
学距離を短くすることができる。そしてこの厚さを前述
の如き値にすることにより、赤色の投写光学系における
焦点距離と緑色の投写光学系における焦点距離との差を
補正することができる。また青色の投写光学系において
は、レンズエレメントＬ６ｇより薄いレンズエレメント
Ｌ６ｂを使用することにより、青色の投写光学系におけ
る焦点距離と緑色の投写光学系における焦点距離との差
を補正することができる。このようにレンズエレメント
の厚さを異ならせることで波長の違いによるフォーカス
ずれを補正すれば、投写レンズ２内でのフォーカス調整
量を削減することができる。

【００５４】実施例５．図１０は、本発明に係る投写型
表示装置の実施例４を示す構成図である。図において、
５Ｒは赤色の投写光学系の光軸、５Ｇは緑色の投写光学
系の光軸、５Ｂは青色の投写光学系の光軸である。上述
の実施例では投写距離を同一とし、３色の各投写光学系
における投写レンズ２とＣＲＴ１との間の光学距離を補
正する装置を示したが、実施例５では、投写レンズ２と
スクリーン３までの投写距離すなわち光軸５の長さを各
色ごとに少量ずつ異ならせてある。赤色の投写光学系の
光軸５Ｒは緑色の投写光学系の光軸５Ｇよりも長く、青
色の投写光学系の光軸５Ｂは緑色の投写光学系の光軸５
Ｇよりも短く設定されている。具体的には、実施例１に
おいて説明したものと同様の投写型表示装置において、
緑色の投写光学系の光軸５Ｇを 690mmとし、赤色の投写
光学系の光軸５Ｒを 720mmとし、青色の投写光学系の光
軸５Ｂを 660mmとする。その他の構成は３つの投写光学
系において全て同等になしてある。その他、実施例１〜
４と同一構成である部分には、同符号を付して説明を省
略する。

【００５５】前述した通り色の波長の違いにより焦点距
離が異なることは明らかである。例えば赤色は緑色より
波長が長いため、緑色の投写光学系で基準設計された投
写レンズを赤色用として使用した場合、焦点位置が遠く
なることが明らかである。従って実施例５では予め赤色
の投写距離を緑色に対し長く設定してある。また青色は
緑色より波長が短いため、緑色の投写光学系で基準設計
された投写レンズを青色用として使用した場合、焦点位
置が近くなることが明らかである。従って実施例５では
予め青色の投写距離を緑色に対し短く設定してある。こ
れにより焦点位置の違いを補正するための、投写レンズ
のフォーカス調整機構の調整量を少なくすることがで
き、また赤色の投写光学系及び青色の投写光学系でも緑
色の投写光学系で設計された投写レンズの設計性能を十
分発揮することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、以上説明してきたように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。請求
項１記載の投写型表示装置によれば、色によるフォーカ
ス位置の違いを、投写レンズの調整機構を使用せずに、
投写レンズと映像表示素子の間隔を投写光学系毎に異な
らせることで補正したので、投写レンズの設計性能を活
かした複数の投写光学系を実現でき、画面周辺部におい
ても高解像度性を保持することができる。

【００５７】請求項２，３記載の投写型表示装置によれ
ば、映像表示素子と投写レンズとを接続し、その内部に
冷却液を封入するためのスペーサを、投写光学系毎に光
軸方向の長さが異なるものを予め用意することにより、
容易に投写レンズと映像表示素子の間隔を所定量に設定
でき、レンズの性能を最大限引き出すことができる。特
に広角、低Ｆ値の投写レンズに対し有効であり、コンパ
クトで高輝度の投写型表示装置の性能の最適化が実現で
きる効果がある。

【００５８】請求項４，５記載の投写型表示装置によれ
ば、投写光学系の色の違いによるフォーカス位置の違い
を、冷却液の屈折率を投写光学系毎に異ならせるという
簡単な方法によって補正するので、投写レンズのフォー
カス調整機構による調整量を減らすことができ、設計し
た色以外の色に用いたときの投写レンズの無理な調整を
しなくてもよいため、投写レンズの設計性能を最大限に
生かすことができ、同一構成の投写レンズを用いた複数
の投写光学系を安価に得ることができる。

【００５９】請求項６，７記載の投写型表示装置によれ
ば、映像表示素子のフェースプレートの中心厚さを投写
光学系毎に異ならせて、投写光学系の色の違いによるフ
ォーカス位置の違いを補正するので、設計した色以外の
色に用いたときの投写レンズのフォーカス調整機構によ
る調整量を軽減でき、よって投写レンズの設計性能を最
大限に生かせるため、同一構成の投写レンズを用いた複
数の投写光学系を得ることができる。

【００６０】請求項８，９記載の投写型表示装置によれ
ば、投写レンズの映像表示素子に対向する側のレンズエ
レメントの中心厚さを投写光学系毎に異ならせて、投写
光学系の色の違いによるフォーカス位置の違いを補正す
るので、設計した色以外の色に用いたときの投写レンズ
のフォーカス調整機構による調整量を軽減できる。よっ
て投写レンズの設計性能を最大限に生かせると共に、形
状変化が金型費用の大幅な増加を伴う他のレンズエレメ
ントを同一構成とすることができる投写レンズを用いて
複数の投写光学系を得ることができる。

【００６１】請求項１０，１１記載の投写型表示装置に
よれば、映像表示素子からスクリーンまでの投写距離を
投写光学系毎に異ならせて、投写光学系の色の違いによ
るフォーカス位置の違いを補正するので、設計した色以
外の色に用いたときの投写レンズのフォーカス調整機構
による調整量を軽減できる。よって投写レンズの設計性
能を最大限に生かせるため、同一構成の投写レンズを用
いた複数の投写光学系を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る投写型表示装置を示
す構成図である。

【図２】 図１に示す緑色，赤色の投写光学系における
光路を示す説明図である。

【図３】 図１に示す投写光学系の構成を示す縦断面図
である。

【図４】 実施例１における光束の光路を示す図であ
る。

【図５】 本発明の実施例２の投写型表示装置を示す構
成図である。

【図６】 図５に示す緑色の投写光学系における光路を
説明するための模式図である。

【図７】 図５に示す赤色の投写光学系における光路を
説明するための模式図である。

【図８】 本発明の実施例３に係る投写型表示装置を示
す構成図である。

【図９】 本発明の実施例４に係る投写型表示装置を示
す構成図である。

【図１０】 本発明の実施例４に係る投写型表示装置を
示す構成図である。

【図１１】 従来の３管式投写型表示装置の構成を示す
構成図である。

【図１２】 図１１に示す投写光学系の縦断面図であ
る。

【図１３】 図１１に示す投写レンズを緑色光（５４５
ｎｍ）で使用したときの最良フォーカス位置での解像度
特性を示すグラフである。

【図１４】 図１１に示す投写レンズを赤色光（６１０
ｎｍ）で使用したときの最良フォーカス位置での解像度
特性を示すグラフである。

【図１５】 投写レンズ内における光路を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ ＣＲＴ、２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ
投写レンズ、３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ スクリーン、
４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ スペーサ、５，５Ｒ，５Ｇ，５
Ｂ 光軸、６，６Ｒ，６Ｇ，１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ
フェースプレート、７，１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ 冷却
液、１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ 間隔、Ｌ６ｒ，Ｌ６ｇ，
Ｌ６ｂ レンズエレメント、Ｒ 赤色光、Ｇ 緑色光。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】以上の説明では、緑色の投写光学系を基準
として赤色の投写光学系および青色の投写光学系のＣＲ
Ｔと投写レンズの間隔を変えるように記述したが、比視
感度の比較的高い赤色の投写光学系だけを所定の間隔に
変え、青色の投写光学系の間隔は変えなくとも投写画像
にはあまり影響をあたえない。なお調節機構９は、レン
ズエレメントＬ５とレンズエレメントＬ６との間隔を調
節する構成としてもよい。さらに本発明は上述した図３
の投写レンズの構成に限らず、非球面レンズを使用した
投写レンズであれば同様の効果が得られる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色用の映像表示素子と夫々に対応す
   る投写レンズとを有する複数組の投写光学系を備え、複
   数の映像表示素子から発せられた複数の光線を、各投写
   レンズにて拡大してスクリーンに投写する投写型表示装
   置において、前記複数の映像表示素子と前記投写レンズ
   との間隔は前記光線の波長により投写光学系毎に異なら
   せてあることを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】 映像表示素子，投写レンズ間の距離を規
   定するスペーサを備え、これら映像表示素子，投写レン
   ズ及びスペーサにより形成される空間には冷却液が封入
   されており、前記光線の光軸方向におけるスペーサの長
   さを前記光線の波長により投写光学系毎に異ならせてあ
   ることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
3. 【請求項３】 赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光
   学系を備え、冷却液の厚みが、赤色用，緑色用，青色用
   の順に順次薄くなるように、前記スペーサの長さを短く
   してあることを特徴とする請求項２記載の投写型表示装
   置。
4. 【請求項４】 複数色用の映像表示素子と夫々に対応す
   る投写レンズとの間に冷却液が夫々介在させてある複数
   組の投写光学系を備え、複数色用の複数の映像表示素子
   から発せられた複数の光線を、各投写レンズにて拡大し
   てスクリーンに投写する投写型表示装置において、前記
   冷却液の屈折率は前記光線の波長により投写光学系毎に
   異ならせてあることを特徴とする投写型表示装置。
5. 【請求項５】 赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光
   学系を備え、前記冷却液の屈折率は、赤色用，緑色用，
   青色用の順に順次大きくなしてあることを特徴とする請
   求項４記載の投写型表示装置。
6. 【請求項６】 複数色用の映像表示素子と夫々に対応す
   る投写レンズとを有する複数組の投写光学系を備え、複
   数色用の複数の映像表示素子から発せられた複数の光線
   を、各投写レンズにて拡大してスクリーンに投写する投
   写型表示装置において、前記映像表示素子の表示面であ
   るフェースプレートの中心厚さは、前記光線の波長によ
   り投写光学系毎に異ならせてあることを特徴とする投写
   型表示装置。
7. 【請求項７】 赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光
   学系を備え、前記フェースプレートの中心厚さは、赤色
   用，緑色用，青色用の順に順次薄くなしてあることを特
   徴とする請求項６記載の投写型表示装置。
8. 【請求項８】 複数色用の映像表示素子と夫々に対応し
   ており、複数のレンズエレメントを含む投写レンズとを
   有する複数組の投写光学系を備え、複数色用の複数の映
   像表示素子から発せられた複数の光線を、各投写レンズ
   にて拡大してスクリーンに投写する投写型表示装置にお
   いて、最も映像表示素子側に位置するレンズエレメント
   の中心厚さは、前記光線の波長により投写光学系毎に異
   ならせてあることを特徴とする投写型表示装置。
9. 【請求項９】 赤色用，緑色用，青色用の３つの投写光
   学系を備え、前記レンズエレメントの中心厚さは、赤色
   用，緑色用，青色用の順に順次薄くなしてあることを特
   徴とする請求項８記載の投写型表示装置。
10. 【請求項１０】 複数色用の映像表示素子と夫々に対応
    する投写レンズとを有する複数組の投写光学系を備え、
    複数色用の複数の映像表示素子から発せられた複数の光
    線を、各投写レンズにて拡大してスクリーンに投写する
    投写型表示装置において、前記投写レンズから前記スク
    リーンまでの投写距離は、前記光線の波長により投写光
    学系毎に異ならせてあることを特徴とする投写型表示装
    置。
11. 【請求項１１】 赤色用，緑色用，青色用の３つの投写
    光学系を備え、前記投写距離は、赤色用，緑色用，青色
    用の順に順次短くなしてあることを特徴とする請求項１
    ０記載の投写型表示装置。