JPH11109226A

JPH11109226A - 投写レンズ

Info

Publication number: JPH11109226A
Application number: JP9264494A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takahashi; 昌之高橋; Shunsuke Kimura; 俊介木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JP3434179B2; CN1213087A; CN1109265C; US6081387A

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化による光学焦点のずれが生じにく
く、歪曲収差が良好な投写レンズを安価に提供する。【解決手段】スクリーン側より順に、正レンズよりな
る第１群レンズＧ１、全系の中で最も正のパワー（焦点
距離の逆数）が大きい正レンズよりなる第２群レンズＧ
２、正レンズよりなる第３群レンズＧ３、正レンズより
なる第４群レンズＧ４、スクリーン側に凹面を向けた負
レンズよりなる第５群レンズＧ５から構成された５群５
枚構成であり、第１群、第３群、第４群、第５群のレン
ズは、それぞれ少なくとも１面が非球面を有するレンズ
であり、第１群レンズと第２群レンズの間隔が比較的狭
く、第４群レンズの正のパワーが比較的大きいレンズ構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写レンズに関する
ものであり、特に陰極線管の映像をスクリーン上に拡大
投写するプロジェクションテレビ用に好適に使用できる
投写レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクションテレビは、Ｂ（青）、
Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３色の単色ＣＲＴ（陰極線管）の
各々の画像を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写
し合成することにより、大画面のカラー画像を映し出す
ものである。最近一般家庭でも大画面テレビの需要が高
まるとともにプロジェクションテレビの需要も増え、テ
レビと同等の画質でかつコンパクトなプロジェクション
テレビセットが要求されている。

【０００３】このため投写レンズとしては、口径比が大
きく、広角で、結像性能の良いものが要求される。従
来、全てガラスレンズで構成されたもの、あるいは低コ
スト化のため全てプラスチックレンズで構成されたもの
等があったが、低コストで上記条件を満たすレンズとし
て、最近ではガラスレンズと非球面を有するプラスチッ
クレンズを組み合わせたハイブリッドレンズが主流とな
っている。

【０００４】またコントラストを向上させるため、ＣＲ
Ｔ側に一番近い主に像面湾曲を補正するためのレンズと
ＣＲＴフェースプレートを、光学的に結合（オプティカ
ルカップリング）させている構成が多い。この構成の場
合、ほとんどの例がほぼ薄い均等肉厚のレンズ（シェル
レンズ）を使用し、ＣＲＴフェースプレートと前記シェ
ルレンズ間を液体などで光学的に結合させることにより
強い凹レンズの働きをさせている。一方、中央から周辺
までフォーカス性能の良い映像を得るためには、光学的
に充分に像面湾曲収差補正を行う必要がある。最近のコ
ンパクトなセットでは、半画角３５度を越える広角の投
写レンズも使われており、広角になればなるほど像面湾
曲収差が大きくなり、投写レンズだけで補正するのは非
常に困難である。この場合投写レンズでの像面湾曲収差
補正の負担を軽減する方法として、ＣＲＴフェースプレ
ートの蛍光面をスクリーン側が凹面となるようにしたＣ
ＲＴを使用する方法があり、最近のコンパクトなセット
では、この方式が一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近のプロジェクショ
ンテレビは、ＣＲＴ、レンズ、スクリーン、電気回路な
どの性能が向上し、直視管テレビの画質にかなり近ずい
てきた。またセットのコンパクト性において、セット奥
行きは、同一画面サイズであればむしろプロジェクショ
ンテレビの方が小さい。直視管テレビに対しプロジェク
ションテレビが劣るのは、画質の安定性に欠ける点であ
る。特にセット電源投入時の画質と長時間セット使用時
後の画質に差が有ることである。セット電源投入時にス
クリーン上の光学フォーカスを最適に調整した場合、長
時間セット使用後のスクリーン上の光学フォーカスがず
れて画質が劣化する。

【０００６】光学フォーカスの温度変化による変動の原
因は、プラスチックレンズに使われているプラスチック
素材および前記光学的結合に使用されている液体（オプ
ティカルカップリング液）の線膨張係数が光学ガラスに
較べて大きく、温度変化に対する屈折率変化が大きいた
めである。具体的には、セット電源投入後ＣＲＴフェー
スプレートの温度が上昇するに伴い、フェースプレート
に密接しているオプティカルカップリング液およびオプ
ティカルカップリング液に密接しているシェルレンズの
温度が上昇し、シェルレンズとオプティカルカップリン
グ液とで構成された凹レンズの焦点距離が長くなるた
め、レンズトータルの焦点距離およびバックフォーカス
が短くなり、光学フォーカスがずれ画質が劣化する。

【０００７】上記問題を解決する方法として、温度上昇
にともないシェルレンズをスクリーン側に移動させバッ
クフォーカスが短くなるのを補正する方式が考えられ
る。この関係の特許はすでに出願されているが、光軸方
向にシェルレンズの傾き無しに適量シェルレンズを移動
させる機構構造が必要で、コストアップになりあまり実
用化されていない。

【０００８】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、上記温度変化による光学フォーカスずれ
を正のパワー（焦点距離の逆数）のプラスチックレンズ
で補正し、かつこの補正によって発生する歪曲収差を極
力小さくするレンズ構成により、光学システムとして安
価で光学性能がよくかつ安定した、明るい、広角な投写
レンズを提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、このような投写レンズを
使用することにより、常に良好な光学性能を維持し得る
映像拡大投写システム、ビデオプロジェクター、及びプ
ロジェクションテレビを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の投写レンズは、スクリーン側より順に、正
レンズよりなる第１群レンズ、全系の中で最も正のパワ
ーが大きい正レンズよりなる第２群レンズ、正レンズよ
りなる第３群レンズ、正レンズよりなる第４群レンズ、
スクリーン側に凹面を向けた負レンズよりなる第５群レ
ンズから構成された５群５枚構成であり、第１群、第３
群、第４群、第５群のレンズは、それぞれ少なくとも１
面が非球面を有するレンズであり、次の条件を満足する
ことを特徴とする。

【００１１】（１） 0.0 ＜ f0／f１＜ 0.2 （２） 0.6 ＜ f0／f2 ＜ 0.9 （３） 0.6 ＜｜f5／f34｜＜ 0.8 （４） 0.0 ＜ d2／f0 ＜ 0.2 ただし、 f0 ：投写レンズ全系の焦点距離 f1 ：第１群レンズの焦点距離 f2 ：第２群レンズの焦点距離 f5 ：第５群レンズの焦点距離 f34 ：第３群レンズと第４群レンズの合成焦点距離 d2 ：第１群レンズと第２群レンズの空気間隔また、本発明の映像拡大投写システムは、上記の投写レ
ンズと、映像を映し出すＣＲＴと、この両者を結合する
ユニットとから構成されることを特徴とする。本発明に
よれば、ＣＲＴフェースプレートの温度が変化しても結
像光学フォーカス位置が変化しないので常に良好な拡大
映像を実現出来る。

【００１２】また、本発明のビデオプロジェクターは、
ＣＲＴが、青、緑又は赤の単色ＣＲＴである上記の映像
拡大投写システムをそれぞれ各１個備え、これらから得
られる拡大映像をスクリーン上で合成できるようにした
ことを特徴とする。スクリーンとしては、反射型または
透過型のいずれであっても使用できる。本発明によれ
ば、ＣＲＴフェースプレートの温度変化に対し結像フォ
ーカス性能が変化しないので、従来のよううにセット電
源投入後、光学フォーカス性能が良好になるまでの準備
時間を必要とせずに直ちに使用出来る。

【００１３】更に、本発明のプロジェクションテレビ
は、上記の映像拡大投写システムと、投写レンズから投
写された光を折り曲げるミラーと、さらに投写された光
を映像に映し出す透過型スクリーンとから構成されるこ
とを特徴とする。本発明によれば、電源投入後、時間が
経過してもスクリーンでの光学フォーカスが変動せず、
いつでも良好な映像を見ることが出来る。

【００１４】なお、本発明の投写レンズは、半画角が３
５度以上を有し、Ｆナンバーが１．１以下であるのが好
ましい。半画角３５度以上を有する投写レンズとするこ
とにより、コンパクトなセットが実現できる。さらにＦ
ナンバーが１．１以下とすることで非常に明るい映像を
得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明の実施の形態１に係わる投写レ
ンズについて、図面を参照しつつ説明する。

【００１６】図１、図５、図７は、順に実施の形態１の
実施例１，実施例２，実施例３に係わる投写レンズの構
成図である。請求項１に記載の発明の投写レンズは、第
１群から第４群までがすべて正のパワーのレンズであ
り、第２群が全系で最も正のパワーが大きく、第４群が
次に正のパワーが大きい。第５群レンズはスクリーン側
に凹面を向けた負のパワーのレンズで、主に像面湾曲補
正をする。第１群レンズ、第３群レンズはおもに球面収
差およびコマ収差を補正する機能を有し、第２群レンズ
はこのレンズ系の正のパワーのかなりの部分を受け持
ち、第４群レンズはこのレンズ系の正のパワーのある程
度の部分を受け持つとともにおもにコマ収差を補正する
機能を有する。このような各レンズ群の機能に基づき、
第１群、第３群、第４群、第５群レンズは、それぞれ少
なくとも１面が非球面を有するレンズとし、好ましくは
第１群、第３群、第４群のレンズは両面非球面とする。
この発明の特徴は、プラスチックのシェルレンズとオプ
ティカルカップリング液とで構成された第５群の凹レン
ズの温度変化による屈折率変化で発生する光学フォーカ
スずれを、第５群に近い第４群、第３群の正のパワーの
プラスチックレンズの温度変化による屈折率変化で補正
し、光学性能が良くかつ安定した画質を実現できること
である。

【００１７】本発明の目的を達成するための条件（１）
は、第１群のパワーに関するもので、下限を越えると第
２群でのＦナンバー光線高が高くなり、かつ第２群のパ
ワーが大きくなりガラスレンズのコストがアップする。
上限を越えるとプラスチックレンズでの温度変化による
屈折率変化で、光学フォーカスがずれる。日本特許第
２、５２８，７７１号のように第１群の近くに負のパワ
ーのプラスチックレンズが有れば、上限をこえても光学
フォーカスずれを補正出来るが、該発明の構成ではレン
ズ枚数が増えコストアップとなる。

【００１８】条件（２）は、第２群のパワーに関するも
ので、下限を越えると第１群などで受け持つ正のパワー
が大きくなり温度変化による光学フォーカスずれを生ず
る。一方上限を越えるとこの第２群のパワーが強くなり
この群で発生する球面収差やコマ収差を他のレンズで補
正するのが困難になる。

【００１９】条件（３）は、ＣＲＴフェースプレートの
温度変化により、前記シェルレンズとオプティカルカッ
プリング液で構成された負のパワーの第５群レンズの焦
点距離変化による光学フォーカスずれを、正のパワーの
第３群、第４群プラスチックレンズの温度変化による焦
点距離変化で補正するためのものである。もし本発明の
ように第３群、第４群レンズに第５群で生ずる温度変化
による光学フォーカスずれを補正する機能が無ければ、
セット電源投入時にスクリーン上の光学フォーカスを最
適に調整した場合、長時間セット使用後にはＣＲＴフェ
ースプレートの温度上昇とともに第５群レンズ（オプテ
ィカルカップリング液を含む）の温度が上昇し屈折率が
下がり第５群レンズの負のパワーが弱くなる。このた
め、レンズトータルとしては正のパワーが強くなり、ス
クリーンでの光学フォーカス位置がレンズに近ずく方向
に移動するため、セット電源投入後、画質が時間の経過
とともに劣化する。

【００２０】本発明は、第５群の温度上昇に伴い第５群
の近傍のレンズ（第３群、第４群）もほぼ比例して温度
上昇することに着目し、第５群の近傍に正のパワーのプ
ラスチックレンズを適正に配置することにより、上記第
５群の焦点変化を近傍レンズの焦点距離変化（第５群と
は反対方向に変化）で補正し、光学フォーカス変化を少
なくしている。条件（３）の下限を越えると第５群で生
じる温度変化による焦点距離変化の補正が補正過剰にな
り、上限を越えると補正不足となり、いずれもスクリー
ンでの最適光学フォーカスがずれ、画質劣化の原因とな
る。

【００２１】条件（４）は、第１群レンズと第２群レン
ズとの空気間隔に関するものである。本発明のレンズ系
において、ＣＲＴ蛍光面側での歪曲収差は樽型である。
樽型歪曲収差の発生要因としては、前に述べたように投
写レンズでの像面湾曲補正の負担を軽減するためＣＲＴ
フェースプレートの蛍光面（例えば、図１のｒ12の面）
をスクリーン側が凹面となるようにしたＣＲＴを使用し
ていることと、周辺画角の主光線が第１群〜第４群レン
ズを通過したときに樽型歪曲収差が発生する方向に曲げ
られることとがある。レンズ構成によっては歪曲収差が
−１０％を越えるものもあり、この場合ＣＲＴ蛍光面上
における周辺ラスターを縮小しなければならず、画質劣
化の原因となる。この歪曲収差を少なくするため、すで
に出願されている特許例では周辺画角の主光線の光線高
が高くなる第５群レンズ近傍には正のパワーの弱いレン
ズを配置する構成がほとんどである。しかしながら本発
明では、条件（３）を満足するために第５群近傍にある
程度強い正のパワーのレンズを配置しなければならな
い。条件（３）を満足しつつかつ樽型の歪曲収差を少な
くするための条件が条件（４）である。本発明のように
第１〜第４群が全て正のパワーのレンズ構成において
は、周辺画角の主光線が光軸と交わる位置よりＣＲＴ側
にレンズがあればそのレンズは樽型歪曲収差を発生する
ように作用し、スクリーン側にレンズがあればそのレン
ズは樽型歪曲収差を抑えるように作用する。本発明のよ
うに第２群レンズが強い正のパワーを持つ場合、第２群
レンズの位置は歪曲収差に大きく影響する。条件（４）
は第２群レンズの位置を規定するもので、上限を越えな
ければ第２群レンズは周辺において歪曲収差を抑えるよ
うに作用し、上限を越えると歪曲収差にほとんど影響を
与えないか歪曲収差を発生するように作用する。

【００２２】請求項２の条件（５）は、第３群と第４群
の焦点距離に関するものである。第４群レンズはおもに
周辺コマ収差補正のためレンズで、周辺では負の作用を
するレンズ形状になりやすい傾向にある。すでに述べた
ように第５群レンズの温度変化による焦点距離変化を第
３群、第４群レンズで補正する場合、温度変化による光
学フォーカスずれを画面中心から周辺まで良好に補正す
るには、第４群レンズ形状は中心から有効径まで正のパ
ワーを持った凸のメニスカスレンズ形状が望ましい。条
件（５）の上限を越えると第４群レンズの正のパワーが
弱くなりレンズ周辺では負のパワーを持ったレンズにな
り、温度変化による光学フォーカスずれを画面中心から
周辺まで適正に補正出来なくなる。

【００２３】以下、本発明の具体的な数値例として、実
施例１〜３を示す。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の実施の形態１
の実施例１に係わる投写レンズの構成図である。本実施
例１は、Ｆ_NO＝1.1、焦点距離f0＝77.6、倍率＝9.2、半
画角＝３９°の投写レンズにおいて、請求項１の条件を
満足することにより光学性能（ＭＴＦ）が良くかつ第５
群のオプティカルカップリング液の温度が２０°Ｃから
６６°Ｃまで変化してもバックフォーカスの変化が０．
０５ｍｍ以内であり、かつ歪曲収差を−６％以内にする
ことを目的とした設計例である。

【００２５】図１において第１群レンズＧ１、第３群レ
ンズＧ３、第４群レンズＧ４、第５群レンズのシェルレ
ンズＧ５はアクリル系樹脂のプラスチックレンズであ
り、第２群レンズＧ２はＳＫ５のガラスレンズである。
ＣＲＴフェースプレートＦと第５群シェルレンズＧ５と
の間の充填材Ｌは、すでに述べたオプティカルカップリ
ング液で、ＣＲＴおよびレンズ間のコントラスト低下防
止およびＣＲＴより発生する熱の冷却などの目的のため
に充填されている。

【００２６】図１の投写レンズの構成図においてｒｉは
レンズ各面の曲率半径、ｄｉはレンズ厚またはレンズ間
間隔である。

【００２７】また非球面形状は、Ｘをレンズの光軸から
開口の半径距離ｈの位置におけるレンズ頂点からの変位
量とするとき、以下の式で表される回転対称非球面であ
る。

【００２８】

【数１】

【００２９】上記表示は、後述の実施例２、３において
も同じである。

【００３０】次に具体的な数値を表１に示す。表中ｎｉ
は、各面のｅ線での屈折率である。表１は、実施例１に
おいて各群レンズがすべて２０℃の場合で、このときの
光学性能（ＭＴＦ）を図２に示している。図２において
ＭＴＦのデータの条件は、緑色の光を、上から順に１，
２，３ｌｐ／ｍｍでシュミレーションしたもので、それ
ぞれ実線がサジタル方向の光線、破線がメリディオナル
方向の光線である。なお、かかる条件は後述の図３、図
４、図６、図８においても同様である。

【００３１】

【表１】

【００３２】各面の非球面係数は以下の通りである。

【００３３】（第１面の非球面係数）（第２面の非球面係数）ａ 3 ＝ 1.87681×10^-5 ａ 3 ＝ -1.10425×10^-5 ａ 4 ＝ -2.59360×10^-6 ａ 4 ＝ 2.02083×10^-6 ａ 5 ＝ 5.81068×10^-8 ａ 5 ＝ -9.47722×10^-8 ａ 6 ＝ -1.92555×10^-9 ａ 6 ＝ 1.60407×10^-9 ａ 7 ＝ -4.42802×10^-12 ａ 7 ＝ 5.87873×10^-14 ａ 8 ＝ 3.82300×10^-13 ａ 8 ＝ -1.32955×10^-13 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ 8.86046×10^-18 ａ10 ＝ 6.46745×10^-17 （第５面の非球面係数）（第６面の非球面係数）ａ 3 ＝ -6.70834×10^-6 ａ 3 ＝ -1.09845×10^-5 ａ 4 ＝ -2.61121×10^-7 ａ 4 ＝ -9.47340×10^-7 ａ 5 ＝ 4.43894×10^-9 ａ 5 ＝ -1.30142×10^-7 ａ 6 ＝ -1.29716×10^-9 ａ 6 ＝ 2.95619×10^-9 ａ 7 ＝ 7.45180×10^-11 ａ 7 ＝ 1.70295×10^-11 ａ 8 ＝ -7.39091×10^-13 ａ 8 ＝ -5.75044×10^-13 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -5.32993×10^-17 ａ10 ＝ -1.16618×10^-17 （第７面の非球面係数）（第８面の非球面係数）ａ 3 ＝ 6.68500×10^-6 ａ 3 ＝ -2.86167×10^-5 ａ 4 ＝ -3.94174×10^-6 ａ 4 ＝ 3.17981×10^-6 ａ 5 ＝ 1.90456×10^-7 ａ 5 ＝ -1.21156×10^-7 ａ 6 ＝ -8.51355×10^-9 ａ 6 ＝ 1.41600×10^-10 ａ 7 ＝ 6.89058×10^-11 ａ 7 ＝ 1.46289×10^-11 ａ 8 ＝ 3.78982×10^-12 ａ 8 ＝ 2.22359×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -1.35098×10^-15 ａ10 ＝ -7.48012×10^-16 （第９面の非球面係数）ａ 3 ＝ -3.10913×10^-4 ａ 4 ＝ 2.23803×10^-5 ａ 5 ＝ -7.83962×10^-7 ａ 6 ＝ 6.81945×10^-9 ａ 7 ＝ 5.73234×10^-12 ａ 8 ＝ 3.64569×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -2.05650×10^-15 次に、表２のようにオプティカルカップリング液の温度
が６６℃に上昇した場合の光学性能（ＭＴＦ）を図３に
示している。オプティカルカップリング液の温度が変化
しても光学性能が低下していないことが解る。表１に対
し、各群の屈折率が変化するだけで他の数値は表１と同
じなので、表２には各群の温度に対する屈折率の数値の
みを示す。第２群のガラスレンズは、温度による屈折率
変化がプラスッチクレンズやオプティカルカップリング
液の変化よりはるかに小さいので、２０℃の屈折率を使
用した。

【００３４】

【表２】

【００３５】表３には本発明の効果を明らかにするため
に、もし第３群、第４群に温度変化によるフォーカス変
化を補正する機能が無かった場合の例を示している。こ
の例では、第１群、第５群が表２の如く温度が上昇して
も、第３群、第４群は温度上昇による補正効果を無くす
ため、表１のときの数値にしている。このときの光学性
能（ＭＴＦ）を図４に示している。図３に対しＭＴＦが
低下していることがわかる。

【００３６】

【表３】

【００３７】（実施例２）図５は本発明の実施の形態１
の実施例２に係わる投写レンズの構成図である。実施例
２は、実施例１に対し第４群と第５群の面間隔、とくに
有効径、有効径外の面間隔を広げたものである。これ
は、本発明投写レンズのフォーカス調整は第５群に対し
第１群〜第４群を移動して行うが、第４群と第５群の面
間隔が狭いと製品化したとき、第４群側の鏡筒と第５群
側の構造物が干渉する場合があるからである。とくに高
倍率で使用する場合に、低倍率で使用する場合に対し第
４群と第５群が狭くなり干渉しやすいため、第４群と第
５群の間隔を実施例１より広げる目的で設計した例であ
る。光学仕様は実施例１に対し、焦点距離f0＝77.5が異
なるだけで他は同じである。

【００３８】つぎに具体的な数値を表４に示す。各群の
温度はすべて２０℃の場合で、このときの光学性能（Ｍ
ＴＦ）を図６に示している。

【００３９】

【表４】

【００４０】各面の非球面係数は以下の通りである。

【００４１】（第１面の非球面係数）（第２面の非球面係数）ａ 3 ＝ 1.68942×10^-5 ａ 3 ＝ -8.76774×10^-6 ａ 4 ＝ -2.50330×10^-6 ａ 4 ＝ 1.87831×10^-6 ａ 5 ＝ 5.91103×10^-8 ａ 5 ＝ -9.33932×10^-8 ａ 6 ＝ -1.90038×10^-9 ａ 6 ＝ 1.69119×10^-9 ａ 7 ＝ -3.05387×10^-12 ａ 7 ＝ 1.00747×10^-13 ａ 8 ＝ 4.19677×10^-13 ａ 8 ＝ -1.17847×10^-13 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -1.40839×10^-17 ａ10 ＝ 6.66865×10^-17 （第５面の非球面係数）（第６面の非球面係数）ａ 3 ＝ -2.30678×10^-6 ａ 3 ＝ -8.87462×10^-6 ａ 4 ＝ -4.99610×10^-7 ａ 4 ＝ -8.88655×10^-7 ａ 5 ＝ 5.30881×10^-9 ａ 5 ＝ -1.33587×10^-7 ａ 6 ＝ -1.10262×10^-9 ａ 6 ＝ 2.85493×10^-9 ａ 7 ＝ 7.37703×10^-11 ａ 7 ＝ 1.38636×10^-11 ａ 8 ＝ -8.25932×10^-13 ａ 8 ＝ -6.06054×10^-13 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -5.90196×10^-17 ａ10 ＝ 2.79370×10^-17 （第７面の非球面係数）（第８面の非球面係数）ａ 3 ＝ -6.18640×10^-6 ａ 3 ＝ -4.83849×10^-5 ａ 4 ＝ -3.71957×10^-6 ａ 4 ＝ 3.39259×10^-6 ａ 5 ＝ 1.82565×10^-7 ａ 5 ＝ -1.09831×10^-7 ａ 6 ＝ -9.30718×10^-9 ａ 6 ＝ -9.75855×10^-10 ａ 7 ＝ 4.28082×10^-11 ａ 7 ＝ -9.38666×10^-12 ａ 8 ＝ 3.33172×10^-12 ａ 8 ＝ 2.11516×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -4.98459×10^-16 ａ10 ＝ -2.47364×10^-16 （第９面の非球面係数）ａ 3 ＝ -3.34528×10^-4 ａ 4 ＝ 2.58582×10^-5 ａ 5 ＝ -9.20688×10^-7 ａ 6 ＝ 6.73642×10^-9 ａ 7 ＝ 5.74517×10^-12 ａ 8 ＝ 5.93360×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -3.07790×10^-15 （実施例３）図７は本発明の実施の形態１の実施例３に
係わる投写レンズの構成図である。実施例３は、実施例
１に対し第２群、第３群、第４群のレンズ厚さを薄くし
て、プラスチックレンズの作り易さとコストを考慮した
ものであり、光学仕様は実施例１と同じである。つぎに
具体的な数値を表５に示す。各群の温度はすべて２０℃
の場合で、このときの光学性能（ＭＴＦ）を図８に示し
ている。

【００４２】

【表５】

【００４３】各面の非球面係数は以下の通りである。

【００４４】（第１面の非球面係数）（第２面の非球面係数）ａ 3 ＝ 1.44095×10^-5 ａ 3 ＝ -9.65318×10^-6 ａ 4 ＝ -2.58231×10^-6 ａ 4 ＝ 1.94048×10^-6 ａ 5 ＝ 5.84728×10^-8 ａ 5 ＝ -9.76061×10^-8 ａ 6 ＝ -1.92544×10^-9 ａ 6 ＝ 1.68234×10^-9 ａ 7 ＝ -4.48762×10^-12 ａ 7 ＝ 1.87336×10^-12 ａ 8 ＝ 3.86425×10^-13 ａ 8 ＝ -8.52746×10^-14 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ 3.27720×10^-18 ａ10 ＝ 1.38583×10^-17 （第５面の非球面係数）（第６面の非球面係数）ａ 3 ＝ 7.29028×10^-7 ａ 3 ＝ -7.35794×10^-6 ａ 4 ＝ -6.54176×10^-7 ａ 4 ＝ -6.75104×10^-7 ａ 5 ＝ 8.54509×10^-9 ａ 5 ＝ -1.23404×10^-7 ａ 6 ＝ -1.05866×10^-9 ａ 6 ＝ 3.00334×10^-9 ａ 7 ＝ 7.62347×10^-11 ａ 7 ＝ 1.77574×10^-11 ａ 8 ＝ -7.66596×10^-13 ａ 8 ＝ -5.97151×10^-13 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -6.81724×10^-17 ａ10 ＝ -4.88865×10^-17 （第７面の非球面係数）（第８面の非球面係数）ａ 3 ＝ 5.58232×10^-6 ａ 3 ＝ -4.27221×10^-5 ａ 4 ＝ -3.55523×10^-6 ａ 4 ＝ 3.76013×10^-6 ａ 5 ＝ 1.97478×10^-7 ａ 5 ＝ -1.19546×10^-7 ａ 6 ＝ -8.47007×10^-9 ａ 6 ＝ -3.15890×10^-10 ａ 7 ＝ 6.46760×10^-11 ａ 7 ＝ 8.25041×10^-12 ａ 8 ＝ 3.31989×10^-12 ａ 8 ＝ 2.22764×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -1.26959×10^-15 ａ10 ＝ -7.36831×10^-16 （第９面の非球面係数）ａ 3 ＝ -2.90344×10^-4 ａ 4 ＝ 2.12294×10^-5 ａ 5 ＝ -7.95632×10^-7 ａ 6 ＝ 7.60148×10^-9 ａ 7 ＝ 5.66648×10^-12 ａ 8 ＝ 3.13935×10^-12 ａ 9 ＝ 0.0 ａ10 ＝ -1.78424×10^-15 （実施の形態２）図９は本発明の実施の形態２に係わる
映像拡大投写システムの一例を示した構成図である。図
９において、Ａは実施の形態１で示した投写レンズ、Ｔ
は映像を映し出すＣＲＴ、Ｕは両者を光学的に結合する
オプティカルカップリングユニットであり、本発明の映
像拡大投写システムＳはこれらから構成される。Ｂは本
映像拡大投写システムで投写された映像の最適フォーカ
ス面である。このような実施の形態２によればＣＲＴフ
ェースプレートの温度が変化しても映像の最適フォーカ
ス面Ｂの移動はほとんど無い。

【００４５】（実施の形態３）図１０は本発明の実施の
形態３に係わるビデオプロジェクターの一例を示した構
成図である。図１０において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は実施
の形態２で示した映像拡大投写システムであるが、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３のＣＲＴには順に青、緑、赤の３種の単
色ＣＲＴが搭載されている。本発明のビデオプロジェク
ターＥは、この３個の映像拡大投写システムＳ１，Ｓ
２，Ｓ３からなり、これらから投写された拡大映像を別
途用意するスクリーンＣ上で合成できるように構成され
る。このような実施の形態３によればＣＲＴフェースプ
レートの温度変化に対しスクリーン上の光学フォーカス
性能が変化しないので、従来のようにセット電源投入
後、光学フォーカス性能が良好になるまでの準備時間を
必要とせずに直ぐに使用できる。

【００４６】（実施の形態４）図１１は本発明の実施の
形態４に係わるプロジェクションテレビの一例を示した
構成図である。図１１において、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は実
施の形態２で示した映像拡大投写システムであるが、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３のＣＲＴには順に青、緑、赤の３種の単
色ＣＲＴが搭載されている。また、Ｍは光を折り曲げる
ミラー、Ｄは透過型スクリーンである。本発明のプロジ
ェクションテレビＨはこれらから構成される。このよう
な実施の形態４によればセット電源投入後、時間が経過
してもスクリーンでの光学フォーカスが変動せず、いつ
でも良好な映像を見ることが出来る。また、投写レンズ
の半画角を３５度以上にすれば、コンパクトなセットが
実現できる。

【００４７】

【発明の効果】以上記載したように、本発明の投写レン
ズは、第５群の温度変化、具体的に言えばＣＲＴフェー
スプレートの温度変化による光学フォーカス変化を小さ
く抑えることが出来、歪曲収差も少ない良好な光学性能
を安価に安定して維持することができる。

【００４８】また、本発明の映像拡大投写システムは、
ＣＲＴフェースプレートの温度が変化しても映像の最適
フォーカス面の移動はほとんど無く、良好な映像を安定
して得ることができる。

【００４９】また、本発明のビデオプロジェクターは、
ＣＲＴフェースプレートの温度変化に対しスクリーン上
の光学フォーカス性能が変化しないので、従来のように
セット電源投入後、光学フォーカス性能が良好になるま
での準備時間を必要とせずに直ぐに使用でき、その後も
良好な映像を安定して得ることができる。

【００５０】更に、本発明のプロジェクションテレビ
は、セット電源投入後、時間が経過してもスクリーンで
の光学フォーカスが変動せず、いつでも良好な映像を見
ることが出来る。また、投写レンズの半画角を３５度以
上にすれば、コンパクトなセットが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の実施例１に係わる投写レンズ
構成図である。

【図２】実施の形態１の実施例１の表１に係わる投写
レンズの光学性能（ＭＴＦ）を示す性能図である。

【図３】実施の形態１の実施例１の表２に係わる投写
レンズの光学性能（ＭＴＦ）を示す性能図である。

【図４】実施の形態１の実施例１の表３に係わる投写
レンズの光学性能（ＭＴＦ）を示す性能図である。

【図５】実施の形態１の実施例２に係わる投写レンズ
構成図である。

【図６】実施の形態１の実施例２の表４に係わる投写
レンズの光学性能（ＭＴＦ）を示す性能図である。

【図７】実施の形態１の実施例３に係わる投写レンズ
構成図である。

【図８】実施の形態１の実施例３の表５に係わる投写
レンズの光学性能（ＭＴＦ）を示す性能図である。

【図９】実施の形態２に係わる映像拡大投写システム
の一例を示した構成図である。

【図１０】実施の形態３に係わるビデオプロジェクタ
ーの一例を示した構成図である。

【図１１】実施の形態４に係わるプロジェクションテ
レビの一例を示した構成図である。

【符号の説明】

Ａ投写レンズＢ映像の最適フォーカス面ＣスクリーンＤ透過型スクリーンＥビデオプロジェクターＦＣＲＴフェースプレートＧ１第１群レンズＧ２第２群レンズＧ３第３群レンズＧ４第４群レンズＧ５第５群レンズのシェルレンズＨプロジェクションテレビＬ充填材（オプティカルカップリング液）ＭミラーＳ映像拡大投写システムＳ１，Ｓ２，Ｓ３映像拡大投写システムＴＣＲＴＵオプティカルカップリングユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリーン側より順に、正レンズよりな
る第１群レンズ、全系の中で最も正のパワーが大きい正
レンズよりなる第２群レンズ、正レンズよりなる第３群
レンズ、正レンズよりなる第４群レンズ、スクリーン側
に凹面を向けた負レンズよりなる第５群レンズから構成
された５群５枚構成であり、第１群、第３群、第４群、
第５群のレンズは、それぞれ少なくとも１面が非球面を
有するレンズであり、次の条件を満足することを特徴と
する投写レンズ。（１） 0.0 ＜ f0／f１＜ 0.2 （２） 0.6 ＜ f0／f2 ＜ 0.9 （３） 0.6 ＜｜f5／f34｜＜ 0.8 （４） 0.0 ＜ d2／f0 ＜ 0.2 ただし、 f0 ：投写レンズ全系の焦点距離 f1 ：第１群レンズの焦点距離 f2 ：第２群レンズの焦点距離 f5 ：第５群レンズの焦点距離 f34 ：第３群レンズと第４群レンズの合成焦点距離 d2 ：第１群レンズと第２群レンズの空気間隔
【請求項２】下記の条件を満足することを特徴とする
請求項１に記載の投写レンズ。（５） 0.0 ＜ f4／f3 ＜ 0.5 ただし、 f3 ：第３レンズ群の焦点距離 f4 ：第４レンズ群の焦点距離
【請求項３】第１群、第３群、第４群のレンズが両面
非球面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
投写レンズ。
【請求項４】半画角が３５度以上を有し、Ｆナンバー
が１．１以下であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の投写レンズ。
【請求項５】請求項１又は２に記載の投写レンズと、
映像を映し出すＣＲＴと、この両者を結合するユニット
とから構成されることを特徴とする映像拡大投写システ
ム。
【請求項６】ＣＲＴが、青、緑又は赤の単色ＣＲＴで
ある請求項５に記載の映像拡大投写システムをそれぞれ
各１個備え、これらから得られる拡大映像をスクリーン
上で合成できるようにしたことを特徴とするビデオプロ
ジェクター。
【請求項７】請求項５記載の映像拡大投写システム
と、投写レンズから投写された光を折り曲げるミラー
と、さらに投写された光を映像に映し出す透過型スクリ
ーンとから構成されることを特徴とするプロジェクショ
ンテレビ。