JPH09138346A - 投映レンズ系およびそれを用いたプロジェクションテレビセット - Google Patents
投映レンズ系およびそれを用いたプロジェクションテレビセットInfo
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- JPH09138346A JPH09138346A JP8250028A JP25002896A JPH09138346A JP H09138346 A JPH09138346 A JP H09138346A JP 8250028 A JP8250028 A JP 8250028A JP 25002896 A JP25002896 A JP 25002896A JP H09138346 A JPH09138346 A JP H09138346A
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- G02—OPTICS
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 陰極線管、スクリーン、および投映レンズ系
からなるプロジェクションテレビセットにおいて、画像
の品質を高める。 【解決手段】 投映レンズ系が、像側から順に、正の
度、少なくとも１つの非球面、および陰極線管に対して
凹である全体的なメニスカス形状を有する第１のレンズ
素子；負の度および少なくとも１つの非球面を有する第
２のレンズ素子；正の度を有し、レンズ系の大部分の度
を提供する第３のレンズ素子；弱い度、少なくとも１つ
の非球面、および陰極線管に対して凹である全体的なメ
ニスカス形状を有する第４のレンズ素子；正の度、少な
くとも１つの非球面、および陰極線管に対して大部分が
凸である陰極線管に面する表面を有する第５のレンズ素
子；および、強い負の度を有し、レンズ系の使用中に陰
極線管に関連し、レンズ系の像面湾曲のほとんどを補正
するレンズユニットからなる。
からなるプロジェクションテレビセットにおいて、画像
の品質を高める。 【解決手段】 投映レンズ系が、像側から順に、正の
度、少なくとも１つの非球面、および陰極線管に対して
凹である全体的なメニスカス形状を有する第１のレンズ
素子；負の度および少なくとも１つの非球面を有する第
２のレンズ素子；正の度を有し、レンズ系の大部分の度
を提供する第３のレンズ素子；弱い度、少なくとも１つ
の非球面、および陰極線管に対して凹である全体的なメ
ニスカス形状を有する第４のレンズ素子；正の度、少な
くとも１つの非球面、および陰極線管に対して大部分が
凸である陰極線管に面する表面を有する第５のレンズ素
子；および、強い負の度を有し、レンズ系の使用中に陰
極線管に関連し、レンズ系の像面湾曲のほとんどを補正
するレンズユニットからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクション
テレビに使用する投映レンズ系に関し、特に、(1) 広い
視野、例えば、約40°の半視野；(2) 小さいｆナンバ
ー、例えば、約1.0のｆナンバー；および(3) 同一の構
造を有する従来技術のレンズ系と比較して改良されたサ
ジタル変調伝達関数（ＭＴＦ）：を有する改良投映レン
ズ系に関するものである。
テレビに使用する投映レンズ系に関し、特に、(1) 広い
視野、例えば、約40°の半視野；(2) 小さいｆナンバ
ー、例えば、約1.0のｆナンバー；および(3) 同一の構
造を有する従来技術のレンズ系と比較して改良されたサ
ジタル変調伝達関数（ＭＴＦ）：を有する改良投映レン
ズ系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＲＴプロジェクションテレビの投映レ
ンズ系がここ15年ほどに亘り発展し続けている。その結
果、今日の多くのＣＲＴプロジェクションテレビは、ｆ
／１以下のｆナンバーを有するファストレンズ系を備
え、25°以上の半視野を提供している。
ンズ系がここ15年ほどに亘り発展し続けている。その結
果、今日の多くのＣＲＴプロジェクションテレビは、ｆ
／１以下のｆナンバーを有するファストレンズ系を備
え、25°以上の半視野を提供している。
【０００３】プロジェクションテレビの色像は通常、３
色ＣＲＴ、すなわち、赤ＣＲＴ、緑ＣＲＴ、および青Ｃ
ＲＴからの像を組み合わせることにより得られている。
３つのＣＲＴからの像が、観察スクリーンで互いの上に
実質的に重なるように、すなわち、色縞（color fringi
ng）を最小にするように、プロジェクションテレビに用
いられている投映レンズ系が通常、横色収差、すなわ
ち、光軸上の像点の高さの波長に関する変動について、
補正されている。横色収差はまた、倍率の色差または単
純に横の色として知られている。この補正は通常、レン
ズ系の度の強いレンズの近傍にレンズ系の絞りを位置さ
せることにより行なわれる。
色ＣＲＴ、すなわち、赤ＣＲＴ、緑ＣＲＴ、および青Ｃ
ＲＴからの像を組み合わせることにより得られている。
３つのＣＲＴからの像が、観察スクリーンで互いの上に
実質的に重なるように、すなわち、色縞（color fringi
ng）を最小にするように、プロジェクションテレビに用
いられている投映レンズ系が通常、横色収差、すなわ
ち、光軸上の像点の高さの波長に関する変動について、
補正されている。横色収差はまた、倍率の色差または単
純に横の色として知られている。この補正は通常、レン
ズ系の度の強いレンズの近傍にレンズ系の絞りを位置さ
せることにより行なわれる。
【０００４】多くの用途に関して、投映レンズ系を縦色
収差、すなわち、軸像点の光軸に沿った位置の波長に関
する変動について、補正する必要がない。縦色収差もま
た、軸上の色収差または単純に軸上の色として知られて
いる。レンズ系により補正されない場合、この収差は、
レンズ系およびスクリーンに関する関連ＣＲＴの位置を
物理的に調節することにより、すなわち、前後の共役を
調節してレンズ系の焦点距離の変化を波長に関して補正
することにより、処理されている。
収差、すなわち、軸像点の光軸に沿った位置の波長に関
する変動について、補正する必要がない。縦色収差もま
た、軸上の色収差または単純に軸上の色として知られて
いる。レンズ系により補正されない場合、この収差は、
レンズ系およびスクリーンに関する関連ＣＲＴの位置を
物理的に調節することにより、すなわち、前後の共役を
調節してレンズ系の焦点距離の変化を波長に関して補正
することにより、処理されている。
【０００５】市販のＣＲＴに用いられているリン光物質
は単一波長では光を放出しない。特に、緑のリン光物質
は青および赤において著しい側波帯を有している。より
少ない程度であるが、赤および青のリン光物質に関して
も、同様の多色度が存在する。
は単一波長では光を放出しない。特に、緑のリン光物質
は青および赤において著しい側波帯を有している。より
少ない程度であるが、赤および青のリン光物質に関して
も、同様の多色度が存在する。
【０００６】高品位テレビ、データディスプレー、また
は高倍率で作動する系のような、ある用途に関して、軸
上の色が完全にまたは部分的に補正されたレンズ系で
は、ＣＲＴの色の広がりの結果としての像コントラスト
の損失および／または可視色縞を避ける必要がある。例
えば、Betenskyの米国特許第4,815,831 号、Kreizer の
米国特許第4,900,139 号、およびMoskovich の米国特許
第4,963,007 号を参照のこと。しかしながら、そのよう
な完全にまたは部分的に色補正されたレンズ系は、色補
正されていないレンズ系よりも複雑で高価である。した
がって、これらのレンズ系はしばしば消費者用には用い
られない。
は高倍率で作動する系のような、ある用途に関して、軸
上の色が完全にまたは部分的に補正されたレンズ系で
は、ＣＲＴの色の広がりの結果としての像コントラスト
の損失および／または可視色縞を避ける必要がある。例
えば、Betenskyの米国特許第4,815,831 号、Kreizer の
米国特許第4,900,139 号、およびMoskovich の米国特許
第4,963,007 号を参照のこと。しかしながら、そのよう
な完全にまたは部分的に色補正されたレンズ系は、色補
正されていないレンズ系よりも複雑で高価である。した
がって、これらのレンズ系はしばしば消費者用には用い
られない。
【０００７】Wesslingの米国特許第5,055,922 号には、
色の広がりの問題を取り扱うそれほど高価ではない手法
が開示されている。この手法によると、望ましくないＣ
ＲＴ側波帯の少なくともいくつかを吸収するフィルタ物
質が、レンズ系の１つ以上の構成素子に組み込まれてい
る。この手法では、側波帯の光強さが著しく減少してい
るが、完全には除去されていない。また、フィルタ物質
の手法では、レンズ系の全体的な収差挙動が変化しな
い。
色の広がりの問題を取り扱うそれほど高価ではない手法
が開示されている。この手法によると、望ましくないＣ
ＲＴ側波帯の少なくともいくつかを吸収するフィルタ物
質が、レンズ系の１つ以上の構成素子に組み込まれてい
る。この手法では、側波帯の光強さが著しく減少してい
るが、完全には除去されていない。また、フィルタ物質
の手法では、レンズ系の全体的な収差挙動が変化しな
い。
【０００８】投映レンズ系の視野が約25°の半角を超え
ない場合、レンズ系は、ちょうど３つの構成素子からな
っていてもよく、それでもまだ、十分な高レベルの結像
性能を提供する。一般的な形状には、レンズ系の像側に
弱い非球面状素子があり、これに強い正の度の素子が付
随し、さらにＣＲＴの近傍の強い負の素子が付随する。
例えば、Betenskyの米国特許第4,300,817 号、同第4,34
8,081 号および同第4,526,442 号を参照のこと。
ない場合、レンズ系は、ちょうど３つの構成素子からな
っていてもよく、それでもまだ、十分な高レベルの結像
性能を提供する。一般的な形状には、レンズ系の像側に
弱い非球面状素子があり、これに強い正の度の素子が付
随し、さらにＣＲＴの近傍の強い負の素子が付随する。
例えば、Betenskyの米国特許第4,300,817 号、同第4,34
8,081 号および同第4,526,442 号を参照のこと。
【０００９】この形状に関して、非球面状の第１の素子
が球面状収差および他の開口依存性収差のほとんどを補
正し、レンズ系の開口絞りの相対的な位置と組み合わさ
れた正の素子により非点収差が補正され、ＣＲＴに近い
負の素子がレンズの像面湾曲を補正する。
が球面状収差および他の開口依存性収差のほとんどを補
正し、レンズ系の開口絞りの相対的な位置と組み合わさ
れた正の素子により非点収差が補正され、ＣＲＴに近い
負の素子がレンズの像面湾曲を補正する。
【００１０】レンズ系の焦点距離を短くしてプロジェク
ションテレビをよりコンパクトにする場合には、レンズ
系の像面カバレージを増大させなければならない。視野
の半角を約28°まで増大させる場合、３つの素子形態で
は一般的に、適切に高レベルの光学性能を達成できな
い。この問題を取り扱うために、４つ目の素子（補正素
子）を３つの構成素子形態の強い正の素子と強い負の素
子との間に加えている。Betenskyの米国特許第4,697,89
2 号、並びにMoskovich の米国特許第4,682,862号、同
第4,755,028 号および同第4,776,681 号を参照のこと。
この追加の素子は通常大きい光学度を有していない。し
かしながら、この素子はサジタル軸外球面収差およびコ
マ収差のような開口依存性の軸外れ収差を補正する非球
面状表面を有していなければならない。４つの素子形態
を用いて効果的に33°から35°までの半角を達成してい
る。５つの素子形態も従来技術において知られている。
前出のMoskovich の米国特許第4,682,862 号および同第
4,776,681 号を参照のこと。
ションテレビをよりコンパクトにする場合には、レンズ
系の像面カバレージを増大させなければならない。視野
の半角を約28°まで増大させる場合、３つの素子形態で
は一般的に、適切に高レベルの光学性能を達成できな
い。この問題を取り扱うために、４つ目の素子（補正素
子）を３つの構成素子形態の強い正の素子と強い負の素
子との間に加えている。Betenskyの米国特許第4,697,89
2 号、並びにMoskovich の米国特許第4,682,862号、同
第4,755,028 号および同第4,776,681 号を参照のこと。
この追加の素子は通常大きい光学度を有していない。し
かしながら、この素子はサジタル軸外球面収差およびコ
マ収差のような開口依存性の軸外れ収差を補正する非球
面状表面を有していなければならない。４つの素子形態
を用いて効果的に33°から35°までの半角を達成してい
る。５つの素子形態も従来技術において知られている。
前出のMoskovich の米国特許第4,682,862 号および同第
4,776,681 号を参照のこと。
【００１１】レンズ系の性能への要求が増してきたの
で、６つの素子系が使用されるようになってきた。Mosk
ovich の米国特許第5,296,967 号および同第5,329,363
号にはこの種類の系が開示されている。これらの系は実
際にうまく作動してきたが、それらのＭＴＦ、特にサジ
タルＭＴＦが、大きい視野位置（視野角）で所望のもの
よりも小さい値を有していることが分かった。
で、６つの素子系が使用されるようになってきた。Mosk
ovich の米国特許第5,296,967 号および同第5,329,363
号にはこの種類の系が開示されている。これらの系は実
際にうまく作動してきたが、それらのＭＴＦ、特にサジ
タルＭＴＦが、大きい視野位置（視野角）で所望のもの
よりも小さい値を有していることが分かった。
【００１２】図５および６は、そのような従来技術の６
素子投映レンズ系のＭＴＦを示している。特に、図５
は、米国特許第5,329,363 号のレンズ系の市販の実施の
形態のＭＴＦを示しており、図６は、米国特許第5,296,
967 号の図２のレンズ系のＭＴＦを示している。
素子投映レンズ系のＭＴＦを示している。特に、図５
は、米国特許第5,329,363 号のレンズ系の市販の実施の
形態のＭＴＦを示しており、図６は、米国特許第5,296,
967 号の図２のレンズ系のＭＴＦを示している。
【００１３】図５および６のプロット（並びに図１Ｂ、
１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、４Ｂ、および４Ｃのプロッ
ト）は、左側に焦点を通した（through-focus ）ＭＴＦ
および右側に最良の軸焦点での光学的伝達関数（ＯＴ
Ｆ）を示している。５つの視点、すなわち、軸、0.35
Ｈ、0.70Ｈ、0.85Ｈおよび1.0 Ｈのデータが示されてい
る。右側のプロットの実際の視野高さが示されている。
これらの視野高さは、右側と左側のプロットの両方に適
用され、ミリメートルで示されている。
１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、４Ｂ、および４Ｃのプロッ
ト）は、左側に焦点を通した（through-focus ）ＭＴＦ
および右側に最良の軸焦点での光学的伝達関数（ＯＴ
Ｆ）を示している。５つの視点、すなわち、軸、0.35
Ｈ、0.70Ｈ、0.85Ｈおよび1.0 Ｈのデータが示されてい
る。右側のプロットの実際の視野高さが示されている。
これらの視野高さは、右側と左側のプロットの両方に適
用され、ミリメートルで示されている。
【００１４】焦点を通したデータは、表示したミリメー
トル当たりのサイクルの空間周波数、すなわち、２サイ
クル／ｍｍにある。この空間周波数値は、典型的な７イ
ンチＣＲＴ管の５インチ斜像に関する水平方向の約400
ＴＶ線に対応するので、プロジェクションテレビ装置の
性能を評価するのにしばしば用いられている。400 ＴＶ
線解像度は、ほとんどのレーザディスクプレーヤの最大
解像度仕様に対応する。通し焦点データおよび最良焦点
データの両方は、接線ＭＴＦ（実線）およびサジタルＭ
ＴＦ（点線）を示している。絶対値のスケールが各々の
ブロックの左側にあり、ゼロから１までに亘っている。
ＯＴＦの相が最良焦点プロットの点曲線として示されて
いる。この相のスケールが、各々の最良焦点ブロックの
右側に示されており、ラジアンの尺度で示されている。
全てのＯＴＦデータは546.1 ナノメータの波長に関する
ものである。最良焦点プロット上に示された軸焦点シフ
トは通し焦点プロットのゼロ位置に相対的である。最良
焦点平面は、軸通し焦点プロットのピークにある。
トル当たりのサイクルの空間周波数、すなわち、２サイ
クル／ｍｍにある。この空間周波数値は、典型的な７イ
ンチＣＲＴ管の５インチ斜像に関する水平方向の約400
ＴＶ線に対応するので、プロジェクションテレビ装置の
性能を評価するのにしばしば用いられている。400 ＴＶ
線解像度は、ほとんどのレーザディスクプレーヤの最大
解像度仕様に対応する。通し焦点データおよび最良焦点
データの両方は、接線ＭＴＦ（実線）およびサジタルＭ
ＴＦ（点線）を示している。絶対値のスケールが各々の
ブロックの左側にあり、ゼロから１までに亘っている。
ＯＴＦの相が最良焦点プロットの点曲線として示されて
いる。この相のスケールが、各々の最良焦点ブロックの
右側に示されており、ラジアンの尺度で示されている。
全てのＯＴＦデータは546.1 ナノメータの波長に関する
ものである。最良焦点プロット上に示された軸焦点シフ
トは通し焦点プロットのゼロ位置に相対的である。最良
焦点平面は、軸通し焦点プロットのピークにある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図５および６の検討結
果は、これらの図の従来技術のレンズ系が、0.85Ｈ以上
の視野位置で約0.5 未満である２サイクル／ｍｍでのサ
ジタルＭＴＦを有することを示している。これらの値
は、プロジェクションテレビの全視野に亘る高品位の画
像に望ましいものよりも小さい。本発明はこれらのサジ
タルＭＴＦを改良して、プロジェクションテレビにより
形成される画像の品質をさらに高めることを指向してい
る。
果は、これらの図の従来技術のレンズ系が、0.85Ｈ以上
の視野位置で約0.5 未満である２サイクル／ｍｍでのサ
ジタルＭＴＦを有することを示している。これらの値
は、プロジェクションテレビの全視野に亘る高品位の画
像に望ましいものよりも小さい。本発明はこれらのサジ
タルＭＴＦを改良して、プロジェクションテレビにより
形成される画像の品質をさらに高めることを指向してい
る。
【００１６】上述した従来技術の点から見て、本発明の
目的は、プロジェクションテレビ、特に、後から投影す
るプロジェクションテレビに使用する改良投映レンズ系
を提供することにある。
目的は、プロジェクションテレビ、特に、後から投影す
るプロジェクションテレビに使用する改良投映レンズ系
を提供することにある。
【００１７】より詳しくは、本発明の目的は、約1.0 の
ｆナンバーで約40°までの半視野をカバーできると同時
に、最新の消費者向きのプロジェクションＴＶ装置の必
要条件を満たすほど十分に高い結像性能、特に、広い視
野範囲において比較的高いサジタルＭＴＦに対応する結
像性能を提供する、投映レンズ系を提供することにあ
る。
ｆナンバーで約40°までの半視野をカバーできると同時
に、最新の消費者向きのプロジェクションＴＶ装置の必
要条件を満たすほど十分に高い結像性能、特に、広い視
野範囲において比較的高いサジタルＭＴＦに対応する結
像性能を提供する、投映レンズ系を提供することにあ
る。
【００１８】本発明の別の目的は、軸上の色が部分的に
補正され前述した特徴を有する投映レンズ系を提供する
ことにある。
補正され前述した特徴を有する投映レンズ系を提供する
ことにある。
【００１９】本発明のさらなる目的は、手頃なコストで
製造できる投映レンズ系を提供することにある。
製造できる投映レンズ系を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述した目的および他の
目的を達成するために、本発明は、陰極線管（ＣＲＴ）
と組み合わせて使用する投映レンズ系であって、結像側
から順番に、 (a) 正の度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して凹である全体的なメニスカス形状を有する第１
のレンズ素子； (b) 負の度および少なくとも１つの非球面を有する第
２のレンズ素子； (c) 正の度を有し、レンズ系の度の大部分を供与する
第３のレンズ素子； (d) 弱い度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して凹である全体的なメニスカス形状を有する第４
のレンズ素子； (e) 正の度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して大部分が凸であるＣＲＴに面する表面を有する
第５のレンズ素子；および (f) 強い負の度を有し、レンズ系の使用中にＣＲＴに
関連し、レンズ系の像面湾曲のほとんどを補正するレン
ズユニット； からなる投映レンズ系を提供する。
目的を達成するために、本発明は、陰極線管（ＣＲＴ）
と組み合わせて使用する投映レンズ系であって、結像側
から順番に、 (a) 正の度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して凹である全体的なメニスカス形状を有する第１
のレンズ素子； (b) 負の度および少なくとも１つの非球面を有する第
２のレンズ素子； (c) 正の度を有し、レンズ系の度の大部分を供与する
第３のレンズ素子； (d) 弱い度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して凹である全体的なメニスカス形状を有する第４
のレンズ素子； (e) 正の度、少なくとも１つの非球面、およびＣＲＴ
に対して大部分が凸であるＣＲＴに面する表面を有する
第５のレンズ素子；および (f) 強い負の度を有し、レンズ系の使用中にＣＲＴに
関連し、レンズ系の像面湾曲のほとんどを補正するレン
ズユニット； からなる投映レンズ系を提供する。
【００２１】ある好ましい実施の形態において、レンズ
系は以下の特徴のいくつかまたは全てを有する。(1) 第
１のレンズ素子は、米国特許第5,329,363 号の教示によ
る高分散材料からなる。(2) 第１、第２、第３、第４お
よび第５のレンズ素子の各々には２つの非球面がある。
(3) 第３のレンズ素子は、両凸面であり、レンズ系の度
の大部分を供与する。すなわち、第３のレンズ素子の焦
点距離は、レンズ系全体の焦点距離の約0.8 倍から約1.
6 倍までの間にある。(4) 第４のレンズ素子は正の度を
有する。
系は以下の特徴のいくつかまたは全てを有する。(1) 第
１のレンズ素子は、米国特許第5,329,363 号の教示によ
る高分散材料からなる。(2) 第１、第２、第３、第４お
よび第５のレンズ素子の各々には２つの非球面がある。
(3) 第３のレンズ素子は、両凸面であり、レンズ系の度
の大部分を供与する。すなわち、第３のレンズ素子の焦
点距離は、レンズ系全体の焦点距離の約0.8 倍から約1.
6 倍までの間にある。(4) 第４のレンズ素子は正の度を
有する。
【００２２】他の好ましい実施の形態において、第２の
レンズ素子は高分散材料からなり、第３のレンズ素子は
低分散材料からなり、部分的に色が補正されたレンズ系
を提供している。
レンズ素子は高分散材料からなり、第３のレンズ素子は
低分散材料からなり、部分的に色が補正されたレンズ系
を提供している。
【００２３】ここに用いられているように、「弱い」と
いう用語は、焦点距離が、レンズ系全体の有効焦点距離
の少なくとも約2.5 倍である大きさを有する素子を記載
するために用いられ、「強い」という用語は、焦点距離
が、レンズ系全体の有効焦点距離の約2.5 倍未満である
大きさを有する素子またはユニットを記載するために用
いられている。
いう用語は、焦点距離が、レンズ系全体の有効焦点距離
の少なくとも約2.5 倍である大きさを有する素子を記載
するために用いられ、「強い」という用語は、焦点距離
が、レンズ系全体の有効焦点距離の約2.5 倍未満である
大きさを有する素子またはユニットを記載するために用
いられている。
【００２４】明細書に含まれ、その一部を構成する図面
は、本発明の好ましい実施の形態を説明するものであ
り、記載とともに本発明の原理を説明するのに役立つ。
もちろん、図面および記載の両方は説明のためのみであ
り、本発明を制限するものではない。
は、本発明の好ましい実施の形態を説明するものであ
り、記載とともに本発明の原理を説明するのに役立つ。
もちろん、図面および記載の両方は説明のためのみであ
り、本発明を制限するものではない。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態を参
照して本発明を詳細に説明する。
照して本発明を詳細に説明する。
【００２６】上述したように、本発明のレンズ系は、レ
ンズ系の遠い共役から近い共役まで、すなわち、スクリ
ーンからＣＲＴまでの度に関して以下の順序：＋−＋＋
＋−で好ましくは配列された６つの構成素子から構成さ
れている。第２の負の素子は、本発明により達成された
サジタルＭＴＦの改良に関して非常に重要なものであ
る。
ンズ系の遠い共役から近い共役まで、すなわち、スクリ
ーンからＣＲＴまでの度に関して以下の順序：＋−＋＋
＋−で好ましくは配列された６つの構成素子から構成さ
れている。第２の負の素子は、本発明により達成された
サジタルＭＴＦの改良に関して非常に重要なものであ
る。
【００２７】上述した米国特許第5,329,363 号および同
第5,296,967 号の系のような従来技術の系において、像
面湾曲（ペッツバル和）とサジタル斜球面収差との間で
釣合いがとられている。すなわち、それら従来技術の系
が比較的高レベルのサジタル斜球面収差を有することが
でき、レンズ系の他の性質、例えば、ＣＲＴに近い強い
負のユニットとともに、この比較的高レベルを用いて、
観察スクリーンで像面湾曲の補正の必要なレベルを達成
している。
第5,296,967 号の系のような従来技術の系において、像
面湾曲（ペッツバル和）とサジタル斜球面収差との間で
釣合いがとられている。すなわち、それら従来技術の系
が比較的高レベルのサジタル斜球面収差を有することが
でき、レンズ系の他の性質、例えば、ＣＲＴに近い強い
負のユニットとともに、この比較的高レベルを用いて、
観察スクリーンで像面湾曲の補正の必要なレベルを達成
している。
【００２８】比較的高レベルのサジタル斜球面収差のた
めに、広い視野範囲で比較的乏しいＯＴＦとなる。具体
的には、この収差の相当なレベルで存在するために、広
い視野範囲での２サイクル／ｍｍで約0.5 未満のＭＴＦ
値となる。
めに、広い視野範囲で比較的乏しいＯＴＦとなる。具体
的には、この収差の相当なレベルで存在するために、広
い視野範囲での２サイクル／ｍｍで約0.5 未満のＭＴＦ
値となる。
【００２９】本発明によると、この問題には、レンズ系
の第２の素子として負のレンズ素子を備えることにより
対処する。この負の素子が存在することにより、補正す
るのが難しい著しい他の収差を加えることなく、系全体
の像面湾曲が改良される。この手法は、像面湾曲を改良
するＣＲＴ（像面フラットナー）に関連するレンズユニ
ットの負の度を増加させることと対比すべきである。し
かしながら、この像面フラットナーはすでに強いユニッ
トであるので、より大きい負の度を加えることにより、
補正するのが困難な他の収差問題を引き起こす。
の第２の素子として負のレンズ素子を備えることにより
対処する。この負の素子が存在することにより、補正す
るのが難しい著しい他の収差を加えることなく、系全体
の像面湾曲が改良される。この手法は、像面湾曲を改良
するＣＲＴ（像面フラットナー）に関連するレンズユニ
ットの負の度を増加させることと対比すべきである。し
かしながら、この像面フラットナーはすでに強いユニッ
トであるので、より大きい負の度を加えることにより、
補正するのが困難な他の収差問題を引き起こす。
【００３０】この収差のレベルはもはや系全体の像面湾
曲を釣り合わせるように高く維持する必要がないので、
レンズ系の第２の素子として負のレンズ素子を使用する
ことにより達成された改良像面湾曲により、系のサジタ
ル斜球面収差をより良く補正できる。サジタル斜球面収
差を改良することにより、所望のように、広い視野範囲
でサジタルＭＴＦが改良される。
曲を釣り合わせるように高く維持する必要がないので、
レンズ系の第２の素子として負のレンズ素子を使用する
ことにより達成された改良像面湾曲により、系のサジタ
ル斜球面収差をより良く補正できる。サジタル斜球面収
差を改良することにより、所望のように、広い視野範囲
でサジタルＭＴＦが改良される。
【００３１】図１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、４Ｂ、
および４Ｃは、本発明を使用することにより達成された
改良サジタルＭＴＦを示している（特に、図５および６
の対応プロットとこれらの図の0.85Ｈでのプロットを比
較する）。図１および２のレンズ系は完全に最適化され
ており、図３および４のレンズ系は部分的にのみ最適化
されている。したがって、図３Ｂ、４Ｂ、および４Ｃの
ＭＴＦは、これらの図のレンズ系をさらに最適化するこ
とにより、さらに改良することができる。
および４Ｃは、本発明を使用することにより達成された
改良サジタルＭＴＦを示している（特に、図５および６
の対応プロットとこれらの図の0.85Ｈでのプロットを比
較する）。図１および２のレンズ系は完全に最適化され
ており、図３および４のレンズ系は部分的にのみ最適化
されている。したがって、図３Ｂ、４Ｂ、および４Ｃの
ＭＴＦは、これらの図のレンズ系をさらに最適化するこ
とにより、さらに改良することができる。
【００３２】レンズ系のスクリーン端での負の度を含む
ことにより、球面収差のレベルがいくぶん高い傾向にあ
る。しかしながら、結局、大像結での、レンズ系の全体
的な性能が改良される。
ことにより、球面収差のレベルがいくぶん高い傾向にあ
る。しかしながら、結局、大像結での、レンズ系の全体
的な性能が改良される。
【００３３】負の第２のレンズ素子を使用することによ
り、レンズ系内の軸上の色を少なくともある程度補正す
ることができる。この色補正は、負の第２のレンズ素子
を高分散材料から製造することにより、より詳しくは、
正の第３のレンズ素子に用いられる材料の分散よりも大
きい分散を有する材料から負の第２のレンズ素子を製造
することにより行なわれる。
り、レンズ系内の軸上の色を少なくともある程度補正す
ることができる。この色補正は、負の第２のレンズ素子
を高分散材料から製造することにより、より詳しくは、
正の第３のレンズ素子に用いられる材料の分散よりも大
きい分散を有する材料から負の第２のレンズ素子を製造
することにより行なわれる。
【００３４】ここに用いているように、高分散材料は、
フリントガラスの分散と同様の分散を有するものであ
る。より詳しくは、高分散材料は、それぞれ、1.85から
1.5 までの範囲の屈折率に関して、20から50までの範囲
のＶ値を有するものである。これとは対照的に、低分散
材料は、クラウンガラスの分散と同様の分散を有するも
のであり、もしくは、Ｖ値に関して、それぞれ、1.85か
ら1.5 までの範囲の屈折率に関して、35から75までの範
囲のＶ値を有するものである。
フリントガラスの分散と同様の分散を有するものであ
る。より詳しくは、高分散材料は、それぞれ、1.85から
1.5 までの範囲の屈折率に関して、20から50までの範囲
のＶ値を有するものである。これとは対照的に、低分散
材料は、クラウンガラスの分散と同様の分散を有するも
のであり、もしくは、Ｖ値に関して、それぞれ、1.85か
ら1.5 までの範囲の屈折率に関して、35から75までの範
囲のＶ値を有するものである。
【００３５】負の第２のレンズ素子を構成するのに使用
する好ましい高分散材料はスチレンであり、正の第３の
レンズ素子を構成するのに使用する好ましい低分散材料
はクラウン型ガラスである。スチレンの代わりに、ポリ
カーボネートおよびＮＡＳのようなポリスチレンとアク
リルとのコポリマーを含む、フリント状分散を有する他
のプラスチックを用いて、負の第２のレンズ素子を調製
しても差支えない。オハイオ州、シンシナティのU. S.
Precision Lens, Inc., から1983年に発行されたThe Ha
ndbook of Plastic Opticsの17-19 頁を参照のこと。
する好ましい高分散材料はスチレンであり、正の第３の
レンズ素子を構成するのに使用する好ましい低分散材料
はクラウン型ガラスである。スチレンの代わりに、ポリ
カーボネートおよびＮＡＳのようなポリスチレンとアク
リルとのコポリマーを含む、フリント状分散を有する他
のプラスチックを用いて、負の第２のレンズ素子を調製
しても差支えない。オハイオ州、シンシナティのU. S.
Precision Lens, Inc., から1983年に発行されたThe Ha
ndbook of Plastic Opticsの17-19 頁を参照のこと。
【００３６】負の第２のレンズ素子を高分散材料から製
造することに加えて、正の第１のレンズ素子もまたその
ような材料から製造しても差支えない。このようにし
て、上記米国特許第5,329,363 号に詳しく記載されてい
るように、レンズ系のスフェロクロマティズムを減少さ
せることができる。第１のレンズ素子にそのような高分
散材料を使用することにより、横の色もまたは改良され
る。正の第２のレンズ素子にとって好ましい高分散材料
はスチレンであるが、上記特許に記載されているような
他の高分散材料を用いても差支えない。
造することに加えて、正の第１のレンズ素子もまたその
ような材料から製造しても差支えない。このようにし
て、上記米国特許第5,329,363 号に詳しく記載されてい
るように、レンズ系のスフェロクロマティズムを減少さ
せることができる。第１のレンズ素子にそのような高分
散材料を使用することにより、横の色もまたは改良され
る。正の第２のレンズ素子にとって好ましい高分散材料
はスチレンであるが、上記特許に記載されているような
他の高分散材料を用いても差支えない。
【００３７】各々の素子１、２、４、および５、並びに
視野フラットナーレンズユニットには、レンズ系の収差
の補正を容易にする少なくとも１つの非球面があり、好
ましくは、各々が２つの非球面を有する。レンズ表面が
非球面であるので、素子の全体的な形状は好ましくは、
多くの場合には、一方で最良に適合する球面に関して
と、他方で光軸での曲率半径に関しての素子の全体的な
形状の記載は同一であるけれども、光軸での素子の曲率
半径というよりもむしろ、最良に適合する球面に関して
記載されている。Dunham,C.B.,およびC.R.Crawford, の
「Minimax Approximation by a Semi-Circle, 」Societ
y for Industrial and Applied Mathematics, Vol.17,N
o.1,1980年 2月を参照のこと。レンズ系のコストを比較
的低く抑えるために、全ての非球面素子を光学プラスチ
ックで製造するように設計する。特に、成形を容易にす
るために、これら素子の各々の開口に亘り相当均一な厚
さを維持する。それらはプラスチックであるので、周囲
温度の変化によるレンズ系の焦点の移行を最小にするよ
うに、素子の度をできるだけ小さく維持することが望ま
しい。上述したように、度を有する素子（素子３）は好
ましくはガラスから製造する。
視野フラットナーレンズユニットには、レンズ系の収差
の補正を容易にする少なくとも１つの非球面があり、好
ましくは、各々が２つの非球面を有する。レンズ表面が
非球面であるので、素子の全体的な形状は好ましくは、
多くの場合には、一方で最良に適合する球面に関して
と、他方で光軸での曲率半径に関しての素子の全体的な
形状の記載は同一であるけれども、光軸での素子の曲率
半径というよりもむしろ、最良に適合する球面に関して
記載されている。Dunham,C.B.,およびC.R.Crawford, の
「Minimax Approximation by a Semi-Circle, 」Societ
y for Industrial and Applied Mathematics, Vol.17,N
o.1,1980年 2月を参照のこと。レンズ系のコストを比較
的低く抑えるために、全ての非球面素子を光学プラスチ
ックで製造するように設計する。特に、成形を容易にす
るために、これら素子の各々の開口に亘り相当均一な厚
さを維持する。それらはプラスチックであるので、周囲
温度の変化によるレンズ系の焦点の移行を最小にするよ
うに、素子の度をできるだけ小さく維持することが望ま
しい。上述したように、度を有する素子（素子３）は好
ましくはガラスから製造する。
【００３８】図１から４までは、本発明により構成した
様々なレンズ系を示している。対応する処方および光学
特性が、それぞれ、表１から４に列記されている。ＨＯ
ＹＡおよびＳＣＨＯＴＴの名称のものが素子３のガラス
に用いられている。他の製造社により製造された同等の
ガラスを本発明を実施するのに用いても差支えない。ス
チレン素子およびアクリル素子には工業基準を満たした
材料を用いる。材料の名称433500（423500）および5665
00は、それぞれ、Ｓ12とＳ13（ＣＲＴフェースプレー
ト）との間、およびＳ13とＳ14との間のカップリング流
体の分散特徴および屈折率を示している。具体的には、
材料のＮｅ値はこの名称の最初の３桁に1,000 を加える
ことにより得られ、Ｖｅ値は最後の桁の前に小数点を配
することにより最後の３桁から得られる。
様々なレンズ系を示している。対応する処方および光学
特性が、それぞれ、表１から４に列記されている。ＨＯ
ＹＡおよびＳＣＨＯＴＴの名称のものが素子３のガラス
に用いられている。他の製造社により製造された同等の
ガラスを本発明を実施するのに用いても差支えない。ス
チレン素子およびアクリル素子には工業基準を満たした
材料を用いる。材料の名称433500（423500）および5665
00は、それぞれ、Ｓ12とＳ13（ＣＲＴフェースプレー
ト）との間、およびＳ13とＳ14との間のカップリング流
体の分散特徴および屈折率を示している。具体的には、
材料のＮｅ値はこの名称の最初の３桁に1,000 を加える
ことにより得られ、Ｖｅ値は最後の桁の前に小数点を配
することにより最後の３桁から得られる。
【００３９】表に記載した非球面係数は下記の式に使用
するためのものである。
するためのものである。
【００４０】
【数１】
【００４１】ここで、ｚは系の光軸から距離ｙにある表
面サグであり、ｃは光軸でのレンズの曲率であり、ｋは
コニック係数であり、これは表１から４までのレンズ系
においてはゼロである。
面サグであり、ｃは光軸でのレンズの曲率であり、ｋは
コニック係数であり、これは表１から４までのレンズ系
においてはゼロである。
【００４２】これらの表に用いた略語を以下に示す。
【００４３】 ＥＦＬ 有効焦点距離 ＦＶＤ 前面頂点距離 ｆ／ ｆナンバー ＥＮＰ 入射瞳 ＥＸＰ 射出瞳 ＢＲＬ 鏡筒長さ ＯＢＪ ＨＴ 物体高さ ＭＡＧ 倍率 ＳＴＯＰ 開口絞り位置 ＩＭＤ 像距離 ＯＢＤ 物体距離 ＯＶＬ 物像距離 表における様々な表面に関する「ａ」の記号は、非球面
を示すものである。表に示した全ての寸法はミルメート
ルである。光が図において左から右に伝わり、「物体」
が左側にあり、「像」が右側にあることを前提として、
表が構成されている。実際においては、物体（ＣＲＴ）
が右側にあり、像（観察スクリーン）が左側にある。
を示すものである。表に示した全ての寸法はミルメート
ルである。光が図において左から右に伝わり、「物体」
が左側にあり、「像」が右側にあることを前提として、
表が構成されている。実際においては、物体（ＣＲＴ）
が右側にあり、像（観察スクリーン）が左側にある。
【００４４】表１から４のレンズ系の観察スクリーンの
方向において、最も短い焦点距離での半視野を以下に示
す。
方向において、最も短い焦点距離での半視野を以下に示
す。
【００４５】 表１ 43.6° 表２ 38.5° 表３ 38.0° 表４ 42.4° 図７は、本発明により構成したＣＲＴプロジェクション
テレビ10の概略図である。この図面に示したように、プ
ロジェクションテレビ10には、前面に沿ったプロジェク
ションスクリーン14を有するキャビネット12およびその
背面に沿った傾斜鏡18がある。モジュール13は、本発明
により構成したレンズ系を示しており、モジュール16は
これに関連するＣＲＴを示している。実際には、３つの
レンズ系13および３つのＣＲＴ16を用いて、赤、緑、お
よび青の像をスクリーン14に投射する。
テレビ10の概略図である。この図面に示したように、プ
ロジェクションテレビ10には、前面に沿ったプロジェク
ションスクリーン14を有するキャビネット12およびその
背面に沿った傾斜鏡18がある。モジュール13は、本発明
により構成したレンズ系を示しており、モジュール16は
これに関連するＣＲＴを示している。実際には、３つの
レンズ系13および３つのＣＲＴ16を用いて、赤、緑、お
よび青の像をスクリーン14に投射する。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】
【００５４】
【表９】
【００５５】
【表１０】
【００５６】
【表１１】
【図１Ａ】本発明により構成したレンズ系の側面図
【図１Ｂ】図１Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図１Ｃ】図１Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図２Ａ】本発明により構成したレンズ系の側面図
【図２Ｂ】図２Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図２Ｃ】図２Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図３Ａ】本発明により構成したレンズ系の側面図
【図３Ｂ】図３Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図４Ａ】本発明により構成したレンズ系の側面図
【図４Ｂ】図４Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図４Ｃ】図４Ａのレンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロッ
トしたグラフ
トしたグラフ
【図５】米国特許第5,329,363 号により構成した従来の
レンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロットしたグラフ
レンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロットしたグラフ
【図６】米国特許第5,296,967 号により構成した従来の
レンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロットしたグラフ
レンズ系のＭＴＦ／ＯＴＦをプロットしたグラフ
【図７】本発明により構成したレンズ系を用いたプロジ
ェクションテレビの概略図
ェクションテレビの概略図
10 プロジェクションテレビ 12 キャビネット 13 レンズ系 14 スクリーン 16 ＣＲＴ 18 斜面鏡
Claims (10)
- 【請求項１】 陰極線管に使用する投映レンズ系であっ
て、像側から順に、 (a) 正の度、少なくとも１つの非球面、および前記陰
極線管に対して凹である全体的なメニスカス形状を有す
る第１のレンズ素子、 (b) 負の度および少なくとも１つの非球面を有する第
２のレンズ素子、 (c) 正の度を有し、前記レンズ系の大部分の度を提供
する第３のレンズ素子、 (d) 弱い度、少なくとも１つの非球面、および前記陰
極線管に対して凹である全体的なメニスカス形状を有す
る第４のレンズ素子、 (e) 正の度、少なくとも１つの非球面、および前記陰
極線管に対して大部分が凸である陰極線管に面する表面
を有する第５のレンズ素子、および (f) 強い負の度を有し、前記レンズ系の使用中に前記
陰極線管に関連し、該レンズ系の像面湾曲のほとんどを
補正するレンズユニット、 からなることを特徴とする投映レンズ系。 - 【請求項２】 前記第１のレンズ素子および／または前
記第２のレンズ素子が高分散材料からなることを特徴と
する請求項１記載の投映レンズ系。 - 【請求項３】 前記高分散材料がスチレンであることを
特徴とする請求項２記載の投映レンズ系。 - 【請求項４】 前記第１、第２、第４、および第５のレ
ンズ素子の各々が２つの非球面を有することを特徴とす
る請求項１記載の投映レンズ系。 - 【請求項５】 前記第３のレンズ素子が、両面凸であ
り、および／または前記レンズ系の度の大部分を提供す
ることを特徴とする請求項１記載の投映レンズ系。 - 【請求項６】 前記第３のレンズ素子がクラウン型のガ
ラスからなることを特徴とする請求項１記載の投映レン
ズ系。 - 【請求項７】 前記第４のレンズ素子が正の度を有する
ことを特徴とする請求項１記載の投映レンズ系。 - 【請求項８】 前記レンズ系が、約40度の像の方向に半
分の角度の視野を有し、および／または、該レンズ系の
ｆナンバーが約1.0 であることを特徴とする請求項１記
載の投映レンズ系。 - 【請求項９】 陰極線管、スクリーン、および該陰極線
管からの光を該スクリーン上に投射して像を形成する投
映レンズ系からなるプロジェクションテレビセットであ
って、前記投映レンズ系が、請求項１、２、または４記
載の投映レンズ系からなることを特徴とするプロジェク
ションテレビセット。 - 【請求項１０】 ３つの陰極線管、スクリーン、および
３つの投映レンズ系からなるプロジェクションテレビセ
ットであって、各々の投映レンズ系が、前記陰極線管か
らの光を前記スクリーンに投射して像を形成するために
各々の陰極線管に関連しており、該各々の投映レンズ系
が請求項１、２または４記載の投映レンズ系からなるこ
とを特徴とするプロジェクションテレビセット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US411695P | 1995-09-21 | 1995-09-21 | |
| US004116 | 1995-09-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09138346A true JPH09138346A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=21709229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8250028A Abandoned JPH09138346A (ja) | 1995-09-21 | 1996-09-20 | 投映レンズ系およびそれを用いたプロジェクションテレビセット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5808804A (ja) |
| EP (1) | EP0764865B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09138346A (ja) |
| DE (1) | DE69629257T2 (ja) |
| ES (1) | ES2199266T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6791629B2 (en) * | 2000-11-09 | 2004-09-14 | 3M Innovative Properties Company | Lens systems for projection televisions |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0825474B1 (en) * | 1996-08-16 | 2003-11-26 | 3M Innovative Properties Company | Mini-zoom projection lenses for use with pixelized panels |
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| US7857463B2 (en) * | 2007-03-29 | 2010-12-28 | Texas Instruments Incorporated | Optical system for a thin, low-chin, projection television |
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| US11204540B2 (en) | 2009-10-09 | 2021-12-21 | Digilens Inc. | Diffractive waveguide providing a retinal image |
| US20200057353A1 (en) | 2009-10-09 | 2020-02-20 | Digilens Inc. | Compact Edge Illuminated Diffractive Display |
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| WO2016020630A2 (en) | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Milan Momcilo Popovich | Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler |
| EP2995986B1 (en) | 2011-08-24 | 2017-04-12 | Rockwell Collins, Inc. | Data display |
| US10670876B2 (en) | 2011-08-24 | 2020-06-02 | Digilens Inc. | Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler |
| WO2013102759A2 (en) | 2012-01-06 | 2013-07-11 | Milan Momcilo Popovich | Contact image sensor using switchable bragg gratings |
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