JPH11344668A

JPH11344668A - 投影レンズ装置および投写型表示装置

Info

Publication number: JPH11344668A
Application number: JP10153367A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kawabata; 大河端
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化を図りつつ、装置の小型化および
高性能化を図る。【解決手段】投影レンズ装置３の光学系は、緑色用の
ＣＲＴの分光特性を考慮した構成がなされている。レン
ズ群Ｅ₁では、球面収差を含む主要な収差の補正を行
う。例えば、レンズＬ₁は、弓形をなした非球面で形成
されており、球面収差の低減に大きく寄与する。レンズ
群Ｅ₂は、投影レンズ装置３の光学系に必要とされる主
要な光屈折力を有しており、入射する光線を大きく屈折
させる。レンズ群Ｅ₃では、主としてレンズ群Ｅ₂で生
じる像面湾曲の補正を行う。また、レンズ群Ｅ₃では、
レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₂において補正しきれな
い球面収差やコマ収差等の残存収差の補正を行う。レン
ズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃は、ほぼ全ての面が非球面
で構成されており、互いのレンズ群の非球面の作用によ
り、互いのレンズ群に生ずる収差を相殺して良好に打ち
消す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像を投影するた
めの投影レンズ装置および投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置は、ＣＲＴ（陰極線管）
等から発せられた映像表示の基本となる小さい映像の光
を、投影レンズによってスクリーンに拡大投影して表示
する装置である。この投写型表示装置のより具体的な例
としては、スクリーンの後ろ側から映像を投影する方式
のリアプロジェクションテレビジョン（以下、「リアプ
ロジェクションＴＶ」という。）と呼ばれるものがあ
る。

【０００３】リアプロジェクションＴＶは、例えば、映
像が投影されるスクリーンと、このスクリーンに投影す
べき映像に対応する光を発する赤、緑、青色用の３つの
ＣＲＴと、この各色用のＣＲＴのそれぞれに対応して設
けられた各色用の投影レンズ装置と、投影レンズからの
投影光をスクリーンに導く反射ミラーとを備えて構成さ
れている。投影レンズ装置は、各色用のＣＲＴのそれぞ
れの前面に取り付けられるようになっている。このリア
プロジェクションＴＶでは、各色用のＣＲＴから発せら
れた各色光が、投影レンズ装置および反射ミラーを経て
スクリーン上に合成され、映像として表示される。

【０００４】なお、リアプロジェクションＴＶに用いら
れる各色用のＣＲＴのうち、一般的に映像の表示に最も
影響を与える支配的なＣＲＴは、緑色用のＣＲＴとなっ
ている。すなわち、リアプロジェクションＴＶでは、緑
色用のＣＲＴからの光強度が他色用のＣＲＴに比較して
大きく設定されている場合が多い。この緑色用のＣＲＴ
は、ｅ線（５４６ｎｍ）付近で最も高い光強度を有する
と共に、その波長域が４００ｎｍ台〜７００ｎｍ台と幅
の広い分光特性を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リアプロジ
ェクションＴＶでは、装置の性能として映像表示の解像
度の向上や明るさの向上を図ることが求められる他、装
置の構成として大画面化や小型化を図ることが求められ
る。また、このような要求を満足するために、リアプロ
ジェクションＴＶに適用される投影レンズ装置では、光
学系の解像度の向上や大口径化の他、光学系の短縮化
（焦点距離の短縮化）や高画角化が要求される。ここ
で、光学系の大口径化はリアプロジェクションＴＶの明
るさの向上に必要とされ、光学系の短縮化は小型化のた
めに必要とされる。また、光学系の高画角化は、大画面
化を図るために必要とされる。なお、当然のことなが
ら、リアプロジェクションＴＶとその投影レンズ装置の
構成は、低コスト化が図られていることが望ましい。

【０００６】このように、投影レンズ装置に関しては、
リアプロジェクションＴＶの高性能化等の要求に伴い、
上記のような種々の要求を満足することが必要とされて
いるが、従来の投影レンズ装置は、この要求に十分対応
できておらず、装置の改善が必要であるという問題があ
った。

【０００７】なお、投影レンズ装置は、前述のように各
色用のＣＲＴのそれぞれに取り付けられるものである
が、その光学系の実質的な構成が、コスト等の関係で各
色で共通であることが多い。このため、従来の投影レン
ズ装置では、主として、各色の中心となるｅ線付近の波
長の光に対して上記のような種々の要求を満足させるよ
うに光学系の設計を行っている。しかしながら、前述の
ようにリアプロジェクションＴＶでは、一般的に緑色用
のＣＲＴからの光の影響が大きいので、この緑色用のＣ
ＲＴの分光特性を考慮した形で投影レンズ装置の設計を
行うことが望ましい。ところが、従来ではこのような分
光特性を考慮した投影レンズ装置の設計はなされていな
かった。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、低コスト化を図りつつ、装置の小型
化および高性能化を図ることができる投影レンズ装置お
よび投写型表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による投影レンズ
装置は、映像の投影側に配置され、少なくとも１つの面
が非球面であるレンズを有すると共に、球面収差を含む
主要な収差の補正を行う第１のレンズ群と、この第１の
レンズ群に対して光源側に配置され、レンズ装置に必要
とされる主要な光屈折力を有する第２のレンズ群と、こ
の第２のレンズ群に対して光源側に配置され、少なくと
も１つの面が非球面形状であるレンズを有すると共に、
収差の補正として少なくとも像面湾曲の補正を行う第３
のレンズ群とを備えたものである。

【００１０】また、本発明による投写型表示装置は、全
体が陰極線管の光の発光側に配置されると共に、陰極線
管からの光をスクリーンに投影するための投影レンズ装
置が、映像の投影側に配置され、少なくとも１つの面が
非球面であるレンズを有すると共に、球面収差を含む主
要な収差の補正を行う第１のレンズ群と、この第１のレ
ンズ群に対して光の発光側に配置され、レンズ装置に必
要とされる主要な光屈折力を有する第２のレンズ群と、
この第２のレンズ群に対して光の発光側に配置され、少
なくとも１つの面が非球面形状であるレンズを有すると
共に、収差の補正として少なくとも像面湾曲の補正を行
う第３のレンズ群とを備えるように構成したものであ
る。

【００１１】本発明による投影レンズ装置では、少なく
とも１つの面が非球面であるレンズを有する第１のレン
ズ群によって、球面収差を含む主要な収差の補正が行わ
れる。また、第１のレンズ群に対して光源側に配置され
た第２のレンズ群に、レンズ装置に必要とされる主要な
光屈折力が配分される。更に、第２のレンズ群に対して
光源側に配置され、少なくとも１つの面が非球面形状で
あるレンズを有する第３のレンズ群によって、収差の補
正として少なくとも像面湾曲の補正が行われる。

【００１２】また、本発明による投写型表示装置では、
レンズ装置全体が陰極線管の光の発光側に配置された投
影レンズ装置によって、陰極線管からの光がスクリーン
に投影される。投影レンズ装置のうち、少なくとも１つ
の面が非球面であるレンズを有する第１のレンズ群によ
って、球面収差を含む主要な収差の補正が行われる。ま
た、第１のレンズ群に対して光源側に配置された第２の
レンズ群に、レンズ装置に必要とされる主要な光屈折力
が配分される。更に、第２のレンズ群に対して光源側に
配置され、少なくとも１つの面が非球面形状であるレン
ズを有する第３のレンズ群によって、収差の補正として
少なくとも像面湾曲の補正が行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施の形態に係る投影
レンズ装置を含む投写型表示装置としてのリアプロジェ
クションＴＶの概略を示す説明図である。リアプロジェ
クションＴＶ１０は、映像が拡大投影されるスクリーン
１と、スクリーン１に投影すべき映像の基となる光を発
する光源としての機能を持つＣＲＴ部２と、全体がＣＲ
Ｔ部２の光の発光側に配置されると共に、ＣＲＴ部２か
らの光をスクリーン１に拡大投影するための投影レンズ
装置３と、投影レンズ装置３からの投影光をスクリーン
１に導く反射ミラー４とを備えている。これらのリアプ
ロジェクションＴＶ１０の各構成要素は、筐体５の内部
に収納されている。

【００１５】ＣＲＴ部２は、図示しないが、赤色用、緑
色用、青色用の３つのＣＲＴを有している。ＣＲＴ部２
の各色用のＣＲＴのそれぞれの前面、すなわち、各色用
のＣＲＴの光の発光側には、各色用の投影レンズ装置３
がＣＲＴと一体的に取り付けられて配置されている。Ｃ
ＲＴ部２を構成する各色用のＣＲＴのうち、緑色用のＣ
ＲＴは、他色用のＣＲＴに比較して光強度が大きく設定
されており、映像の表示に最も影響を与える支配的なＣ
ＲＴとなっている。

【００１６】図１３は、ＣＲＴ部２を構成する各色用の
ＣＲＴのうち、緑色用のＣＲＴの分光特性を示す特性図
であり、縦軸が強度（％）を示し、横軸が波長（ｎｍ）
を示している。この図に示したように、緑色用のＣＲＴ
は、ｅ線（５４６ｎｍ）付近で最も高い光強度を有する
と共に、その波長域が４００ｎｍ台〜７００ｎｍ台と幅
の広い分光特性を有している。

【００１７】なお、投影レンズ装置３は、各色用のＣＲ
Ｔのそれぞれの前面に取り付けられるものであるが、本
実施の形態では、投影レンズ装置３の光学系の実質的な
構成が、各色用で共通となっている。投影レンズ装置３
は、各色用で共通の構成を実現するために、各色用のＣ
ＲＴのうち支配的なＣＲＴである緑色用のＣＲＴの分光
特性に合わせて設計されている。

【００１８】図２は、投影レンズ装置３の光学系の一構
成例を示す説明図である。この図は、投影レンズ装置３
の光学系の光軸を含む断面図に相当するものであり、図
中の符号Ｓ₁〜Ｓ₁₄は、各レンズの面番号を示してい
る。また、図では、光学系の各構成要素が示されている
と共に、光学系を通過する複数の光線群が同時に示され
ている。投影レンズ装置３は、ＣＲＴ部２のＣＲＴの前
面のフェースプレートに対応するガラス部Ｇ₂に、冷却
部Ｇ₁を介して一体的に取り付けられている。冷却部Ｇ
₁は、ＣＲＴの蛍光面（Ｓ₁₄）等に生じる温度上昇を低
減するためのものであり、内部に冷却液が満たされてい
る。投影レンズ装置３の光学系は、投影側から順に、レ
ンズ群Ｅ₁、レンズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ₃が配置さ
れて構成されている。なお、冷却部Ｇ₁とガラス部Ｇ₂
は、構成材料が所定の屈折率を有すると共に、形状が平
面ではないため、所定の屈折力を有している。そのた
め、レンズ群Ｅ₁、レンズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ
₃は、この冷却部Ｇ₁とガラス部Ｇ₂の屈折力を考慮し
た光学設計がなされている。なお、レンズ群Ｅ₁、レン
ズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ₃が、それぞれ本発明におけ
る第１のレンズ群、第２のレンズ群および第３のレンズ
群に相当する。

【００１９】レンズ群Ｅ₁は、レンズの両面（Ｓ₁，Ｓ
₂）が共に中央部分が投影側に凸形状をなしたレンズＬ
₁と、レンズの両面（Ｓ₃，Ｓ₄）が共に中央部分が投
影側に凹形状をなしたレンズＬ₂とから構成されてい
る。レンズ群Ｅ₂は、レンズの一方の面Ｓ₅が投影側に
凸形状をなし，他方の面Ｓ₆が投影側に凹形状をなした
両凸形状のレンズＬ₃から構成されている。レンズ群Ｅ
₃は、レンズの一方の面Ｓ₇の中央部分が投影側に凹形
状をなし，他方の面Ｓ₈の中央部分が投影側に凸形状を
なしたレンズＬ₄と、レンズの両面（Ｓ₉，Ｓ₁₀）が共
に中央部分が投影側に凹形状をなしたＬ₅と、レンズの
両面（Ｓ₁₁，Ｓ₁₂）が共に投影側に凹形状をなしたメニ
スカス形状のレンズＬ₆とから構成されている。レンズ
群Ｅ₁の各レンズは、すべての面に非球面が用いられて
いる。レンズ群Ｅ₃の各レンズは、レンズＬ₆の一方の
面Ｓ₁₁を除くすべての面に非球面が用いられている。

【００２０】レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃は、例え
ば、レンズ材としてアクリル樹脂の一つであるＰＭＭＡ
（ポリメチルメタクリレート）が用いられている。ＰＭ
ＭＡは、非球面の形成を行い易く、且つ安価な材料であ
るので、レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃における非球
面を低コストで形成することができ、装置のコスト低減
を図ることができる。レンズ群Ｅ₂は、例えば、レンズ
材として安価なＢＡＣＤ５（ＨＯＹＡ（株）製ガラス）
が用いられている。なお、各レンズのレンズ材は、上記
のものに限定されるものではなく、他のレンズ材であっ
てもよい。但し、レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃は、
非球面の形成を行い易いアクリル材料等によるプラスチ
ックレンズで構成されていることが望ましい。

【００２１】レンズ群Ｅ₁は、球面収差を含む主要な収
差の補正を行うために設けられている。例えば、レンズ
群Ｅ₁のレンズＬ₁は、両面が非球面で形成されること
により、中央部分と周辺部分とで形状が異なる弓形をな
しており、球面収差の低減に大きく寄与している。ま
た、レンズ群Ｅ₁は、レンズ装置３の大口径化に対応で
きるだけの大きい有効径を有している。レンズ群Ｅ
₃は、主としてレンズ群Ｅ₂で生じる像面湾曲の補正を
行うために設けられている。また、レンズ群Ｅ₃は、レ
ンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₂において補正しきれない
球面収差やコマ収差等の残存収差の補正を行うようにな
っている。レンズ群Ｅ₃は、主要な面が非球面で構成さ
れているため、残存収差の補正を少ないレンズ枚数で行
うことができる。レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃は、
ほぼ全ての面が非球面で構成されているが、これらの非
球面の形状は、互いのレンズ群に生ずる収差が打ち消さ
れるような形状となっている。

【００２２】レンズ群Ｅ₂は、投影レンズ装置３の光学
系に必要とされる主要な光屈折力を有している。なお、
レンズ群Ｅ₂の光屈折力をΦ₂とし、投影レンズ装置３
の光学系全体の光屈折力をΦ₀とすると、例えば、光屈
折力Φ₂と光屈折力Φ₀との比Φ₂／Φ₀が、０．８２
＜Φ₂／Φ₀＜０．８８の関係であることが望ましい。
なお、ここで、光屈折力とは焦点距離ｆの逆数（１／
ｆ）で表されるものである。

【００２３】なお、投影レンズ装置３の光学系は、前述
のように緑色用のＣＲＴの分光特性を考慮して設計され
ている。具体的には、投影レンズ装置３は、４９６ｎ
ｍ、５５０ｎｍ、５９１ｎｍ、６２４ｎｍの４つの波長
に対して重み付けの割合い（色重率）を、それぞれ４
１、１４８、７３９、７１に設定して収差補正がなされ
ている。なお、この重み付けの数値は、これに限定され
るものではなく、緑色用のＣＲＴの分光特性に実質的に
見合うものであれば他の数値であってもよい。

【００２４】また、投影レンズ装置３の光学系は、リア
プロジェクションＴＶ１０の小型化を実現するために、
光学系全体の焦点距離とＦナンバーがある程度小さく設
定されていることが望ましい。本実施の形態では、投影
レンズ装置３の光学系全体の焦点距離ｆ₀は６６ｍｍで
あり、Ｆナンバーは１〜１．０３となっている。また、
投影レンズ装置３の光学系は、リアプロジェクションＴ
Ｖ１０の大画面化等に寄与するために、有効画角がある
程度大きく設定されていることが望ましい。本実施の形
態では、少なくとも半画角で約４０°まで高解像度を維
持できるように投影レンズ装置３の光学系が構成されて
いる。

【００２５】図３は、投影レンズ装置３の光学系の詳細
なレンズデータを示す説明図である。この図において示
されている屈折率ｎの値は、ｅ線に対する屈折率の値で
ある。また、曲率半径Ｒと距離ｔの値の単位はミリメー
トルである。曲率半径Ｒの値は、面の形状が光の投影側
に凸である場合に、その値が正となるように表されてい
る。また、距離ｔの値は、その値が記された面Ｓ_i（ｉ
は、１〜１３までの整数を示す。）と面Ｓ_iの次の面番
号の面Ｓ_i+1との間の距離を示している。従って、距離
ｔの値は、レンズの厚さまたは、レンズ間隔のいずれか
を示している。例えば、面Ｓ₁のデータ欄に距離ｔの値
として記された「８．５」という値は、面１と面２との
間の距離を示すから、レンズＬ₁の厚さの値を示すこと
になる。また、面Ｓ₂のデータ欄に距離ｔの値として記
された「８．８６４２４４」という距離ｔの値は、面２
と面３との間の距離を示すから、レンズＬ₁とレンズＬ
₂との間のレンズ間隔を示すことになる。

【００２６】また、図３において示されている円錐定数
ｋおよび非球面係数ｐ，ｑ，ｒ，ｓの値は、非球面形状
を表す所定の非球面多項式における係数である。ここ
で、非球面多項式は、次の式（１）によって表されるも
のである。式（１）において、ｈは、光軸からの距離を
表し、ｚは、光軸からの距離ｈにおけるレンズのサグ
（ｓａｇ）量を表している。また、ｃは、光軸上におけ
るレンズ面の曲率を表し、曲率半径Ｒの逆数（１／Ｒ）
に等しい。この式（１）においては、円錐定数ｋの値に
より、光軸近傍におけるレンズ面の形状の種類が決定さ
れる。例えば、円錐定数ｋの値がゼロならば面の形状の
種類は球面であり、マイナス１ならば放物面である。非
球面係数ｐ，ｑ，ｒ，ｓは、式（１）において、それぞ
れ４次，６次，８次，１０次の係数である。本実施の形
態では、全ての非球面が１０次以内の非球面係数で表さ
れるように設計されている。これにより、非球面の形状
が複雑化することを防ぎ、非球面加工の低コスト化を図
っている。

【００２７】ｚ＝ｃｈ²／［１＋√｛１−（１＋ｋ）ｃ²ｈ²｝］＋ｐｈ⁴＋ｑｈ⁶＋ｒｈ ⁸ ＋ｓｈ¹⁰ ………（１）

【００２８】なお、図３のデータにおけるレンズ群Ｅ₁
およびレンズ群Ｅ₃のレンズ材はＰＭＭＡであり、その
アッベ数は５７である。また、レンズ群Ｅ₁（レンズＬ
３）のレンズ材はＢＡＣＤ５であり、そのアッベ数は６
１である。更に、冷却部Ｇ₁の冷却液と、ガラス部Ｇ₂
のガラス材のアッベ数は、それぞれ、５０，５０であ
る。なお、ここでのアッベ数は、（ｎ_d−１）／（ｎ_F
−ｎ_C）によって定義されたものである。ただし、
ｎ_d，ｎ_F，ｎ_Cは、それぞれｄ，Ｆ，Ｃ線の屈折率で
ある。

【００２９】また、光屈折力に関しては、レンズ群Ｅ₁
の光屈折力Φ₁が０．０００７６、レンズ群Ｅ₂の光屈
折力Φ₂が０．０１２９、レンズ群Ｅ₃の光屈折力Φ₃
が０．００１５となっている。なお、投影レンズ装置３
の光学系全体の焦点距離ｆ₀は６６ｍｍであり、投影レ
ンズ装置３の光学系全体の光屈折力Φ₀は、１／６６で
ある。従って、レンズ群Ｅ₂の光屈折力Φ₂と光学系全
体の光屈折力Φ₀との比Φ₂／Φ₀は、０．８５であ
る。

【００３０】次に、上記のような構成のリアプロジェク
ションＴＶ１０の作用について説明する。なお、以下で
は、本発明の特徴部である投影レンズ装置３の作用を中
心に説明する。

【００３１】リアプロジェクションＴＶ１０では、ＣＲ
Ｔ部２の各色用のＣＲＴから発せられた各色光が、投影
レンズ装置３および反射ミラー４を経てスクリーン１に
おいて合成され、映像として表示される。投影レンズ装
置３の光学系は、映像表示の上で支配的な緑色用のＣＲ
Ｔの分光特性を考慮した構成がなされており、高い光学
性能でＣＲＴ部２からの光をスクリーン１に投影する。

【００３２】投影レンズ装置３のレンズ群Ｅ₁では、球
面収差を含む主要な収差の補正が行われる。例えば、レ
ンズ群Ｅ₁のレンズＬ₁は、面の中央部分と周辺部分と
で形状が異なる弓形をなした非球面で形成されており、
球面収差の低減に大きく寄与する。レンズ群Ｅ₂では、
投影レンズ装置３の光学系に必要とされる主要な光屈折
力を有しており、入射する光線を大きく屈折させる。

【００３３】レンズ群Ｅ₃では、主としてレンズ群Ｅ₂
で生じる像面湾曲の補正が行われる。また、レンズ群Ｅ
₃では、レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₂において補正
しきれない球面収差やコマ収差等の残存収差の補正を行
う。レンズ群Ｅ₁およびレンズ群Ｅ₃では、ほぼ全ての
面が非球面で構成されているが、この互いのレンズ群の
非球面の作用により、互いのレンズ群に生ずる収差が相
殺され良好に打ち消される。

【００３４】次に、図４ないし図１２を参照して、投影
レンズ装置３の光学特性について説明する。

【００３５】図４は、投影レンズ装置３の光学系のＭＴ
Ｆ（Modulation Transfer Function：変調伝達関数）の
特性を示す説明図である。この図において、縦軸はＭＴ
Ｆを表し、横軸は空間周波数（cyc/mm）を表している。
なお、１［cyc/mm］は、リアプロジェクションＴＶ１０
における走査線１５０本に相当する。また、この図で
は、画角（半画角）の相対的な値が０．００、０．３
４、０．５０、０．７３、１．００である場合におけ
る、それぞれのメリジオナル方向（Ｍ）およびサジタル
方向（Ｓ）のＭＴＦの値が示されている。なお、前述の
相対値は実際の角度では、０．０００°、１６．２２
°、２３．１０°、３１．７７°、４０．４３°に相当
する。また、この図に示したＭＴＦの値は、４９６ｎ
ｍ、５５０ｎｍ、５９１ｎｍ、６２４ｎｍの４つの波長
に対してそれぞれ４１、１４８、７３９、７１の割合で
重み付けをして得られたものである。

【００３６】図５は、投影レンズ装置３の光学系の球面
収差を示した図であり、図において、縦軸は光学系の瞳
上の相対的な高さを示し、横軸は球面収差の値（ｍｍ）
を示している。図６は、非点収差を示した図であり、図
において、縦軸は画角の値を示し、横軸は非点収差の値
を示している。図７は、歪曲収差を示した図であり、縦
軸は画角の値を示し、横軸は歪曲収差の値（％）を示し
ている。

【００３７】図８〜図１２は、投影レンズ装置３の光学
系の横収差を示した図であり、図において、縦軸は横収
差の値（ｍｍ）を示している。また、これらの図におい
て、（ａ）はメリジオナル方向の横収差を示し（ｂ）は
サジタル方向の横収差を示している。これらの図では、
それぞれ画角（半画角）の相対的な値が０．００（図
８）、０．３４（図９）、０．５０（図１０）、０．７
３（図１１）、１．００（図１２）である場合における
横収差の値を示している。なお、これらの相対値は実際
の角度では、０．０００°、１６．２２°、２３．１０
°、３１．７７°、４０．４３°に相当する。

【００３８】図４ないし図１２から分かるように、投影
レンズ装置３は、緑色用のＣＲＴの分光特性を考慮した
波長域において優れた光学特性を有すると共に、半画角
で約４０°の高画角においても優れた光学特性を有して
いる。

【００３９】以上説明したように、本実施の形態に係る
リアプロジェクションＴＶ１０によれば、投影レンズ装
置３を、球面収差を含む主要な収差の補正を行うレンズ
群Ｅ₁と、投影レンズ装置３に必要とされる主要な光屈
折力を有したレンズ群Ｅ₂と、主として像面湾曲の補正
を行うレンズ群Ｅ₃とを有するように構成すると共に、
レンズ群Ｅ₁とレンズ群Ｅ₃のレンズに対して非球面を
多用するようにしたので、少ない構成枚数でありなが
ら、高い光学性能を実現できる。また、投影レンズ装置
３の光学系における全ての非球面を、非球面の形成を行
い易く且つ安価な材料で構成すると共に、非球面の形状
が複雑化しないように非球面係数を１０次以内に抑える
ように構成したので、非球面加工の低コスト化を図るこ
とができる。更に、投影レンズ装置３の光学系を、映像
表示の上で支配的な緑色用のＣＲＴの分光特性を考慮し
て構成するようにしたので、高い光学性能でＣＲＴ部２
からの光をスクリーン１に投影することができる。ま
た、投影レンズ装置３の光学系全体の焦点距離ｆ₀を６
６ｍｍという小さい値となるようにしたので、リアプロ
ジェクションＴＶ１０の小型化を図ることができる。

【００４０】このように、本実施の形態に係るリアプロ
ジェクションＴＶ１０によれば、低コスト化を図りつ
つ、装置の小型化および高性能化を図ることができる。

【００４１】［変形例］次に、本発明の変形例について
説明する。なお、以下の説明では、上記実施の形態と同
様の構成および作用を有する部分については同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００４２】図１４は、本変形例に係るリアプロジェク
ションＴＶにおける投影レンズ装置の一構成例を示す説
明図である。また、図１７は、図１４に示した投影レン
ズ装置３ａの詳細なレンズデータを表す説明図である。
図１４に示した投影レンズ装置３ａにおけるレンズ群Ｅ
_1a、レンズ群Ｅ_2aおよびレンズ群Ｅ_3aは、それぞれ図２
に示した投影レンズ装置３におけるレンズ群Ｅ₁、レン
ズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ₃に相当する。また、図１４
に示した投影レンズ装置３ａにおけるレンズＬ_1a〜Ｌ_6a
は、それぞれ図２に示した投影レンズ装置３におけるレ
ンズＬ₁〜Ｌ₆に相当する。なお、図１４に示した投影
レンズ装置３ａにおける各レンズ群の基本的な作用は、
その光学特性も含めて図２に示した投影レンズ装置３と
同様である。

【００４３】図１４に示した投影レンズ装置３ａの光屈
折力に関しては、レンズ群Ｅ_1aの光屈折力Φ_1aが０．０
００７４、レンズ群Ｅ_2aの光屈折力Φ_2aが０．０１２
５、レンズ群Ｅ_3aの光屈折力Φ_3aが０．００１４７とな
っている。なお、投影レンズ装置３ａの光学系全体の焦
点距離ｆ_0aは６６ｍｍであり、投影レンズ装置３ａの光
学系全体の光屈折力Φ_0aは、１／６６である。従って、
レンズ群Ｅ_2aの光屈折力Φ_2aと光学系全体の光屈折力Φ
_0aとの比Φ_2a／Φ_0aは、０．８２５である。

【００４４】図１５は、本変形例に係るリアプロジェク
ションＴＶにおける投影レンズ装置の他の構成例を示す
説明図である。また、図１８は、図１５に示した投影レ
ンズ装置３ｂの詳細なレンズデータを表す説明図であ
る。図１５に示した投影レンズ装置３ｂにおけるレンズ
群Ｅ_1b、レンズ群Ｅ_2bおよびレンズ群Ｅ_3bは、それぞれ
図２に示した投影レンズ装置３におけるレンズ群Ｅ₁、
レンズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ₃に相当する。また、図
１５に示した投影レンズ装置３ｂにおけるレンズＬ_1b〜
Ｌ_6bは、それぞれ図２に示した投影レンズ装置３におけ
るレンズＬ₁〜Ｌ₆に相当する。なお、図１５に示した
投影レンズ装置３ｂにおける各レンズ群の基本的な作用
は、その光学特性も含めて図２に示した投影レンズ装置
３と同様である。

【００４５】図１５に示した投影レンズ装置３ｂの光屈
折力に関しては、レンズ群Ｅ_1bの光屈折力Φ_1bが０．０
００７７、レンズ群Ｅ_2bの光屈折力Φ_2bが０．０１３
１、レンズ群Ｅ_3bの光屈折力Φ_3bが０．００１５４とな
っている。なお、投影レンズ装置３ｂの光学系全体の焦
点距離ｆ_0bは６６ｍｍであり、投影レンズ装置３ｂの光
学系全体の光屈折力Φ_0bは、１／６６である。従って、
レンズ群Ｅ_2bの光屈折力Φ_2bと光学系全体の光屈折力Φ
_0bとの比Φ_2b／Φ_0bは、０．８６２である。

【００４６】図１６は、本変形例に係るリアプロジェク
ションＴＶにおける投影レンズ装置の更に他の構成例を
示す説明図である。また、図１９は、図１６に示した投
影レンズ装置３ｃの詳細なレンズデータを表す説明図で
ある。図１６に示した投影レンズ装置３ｃにおけるレン
ズ群Ｅ_1c、レンズ群Ｅ_2cおよびレンズ群Ｅ_3cは、それぞ
れ図２に示した投影レンズ装置３におけるレンズ群
Ｅ₁、レンズ群Ｅ₂およびレンズ群Ｅ₃に相当する。ま
た、図１６に示した投影レンズ装置３ｃにおけるレンズ
Ｌ_1c〜Ｌ_6cは、それぞれ図２に示した投影レンズ装置３
におけるレンズＬ₁〜Ｌ₆に相当する。なお、図１６に
示した投影レンズ装置３ｃにおける各レンズ群の基本的
な作用は、その光学特性も含めて図２に示した投影レン
ズ装置３と同様である。

【００４７】図１６に示した投影レンズ装置３ｃの光屈
折力に関しては、レンズ群Ｅ_1cの光屈折力Φ_1cが０．０
００７９、レンズ群Ｅ_2cの光屈折力Φ_2cが０．０１３
４、レンズ群Ｅ_3cの光屈折力Φ_3cが０．００１５９とな
っている。なお、投影レンズ装置３ｃの光学系全体の焦
点距離ｆ_0cは６６ｍｍであり、投影レンズ装置３ｃの光
学系全体の光屈折力Φ_0cは、１／６６である。従って、
レンズ群Ｅ_2cの光屈折力Φ_2cと光学系全体の光屈折力Φ
_0cとの比Φ_2c／Φ_0cは、０．８８４である。

【００４８】なお、本変形例におけるその他の構成、作
用および効果は上記実施の形態と同様である。

【００４９】また、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の
形態では、投写型表示装置の一例としてリアプロジェク
ションＴＶ１０について説明したが、本発明は、その他
の形式の投写型表示装置にも適用することが可能であ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし６
のいずれかに記載の投影レンズ装置または請求項７記載
の投写型表示装置によれば、少なくとも１つの面が非球
面であるレンズを有する第１のレンズ群によって、球面
収差を含む主要な収差の補正を行い、また、第１のレン
ズ群に対して光源側に配置された第２のレンズ群に、レ
ンズ装置に必要とされる主要な光屈折力を配分するよう
にし、更に、第２のレンズ群に対して光源側に配置さ
れ、少なくとも１つの面が非球面形状であるレンズを有
する第３のレンズ群によって、収差の補正として少なく
とも像面湾曲の補正を行うようにしたので、低コスト化
を図りつつ、装置の小型化および高性能化を図ることが
できるという効果を奏する。

【００５１】また、請求項２記載の投影レンズ装置によ
れば、１０次以内の非球面係数を用いた所定の非球面多
項式によって表される非球面を用いるようにしたので、
更に、非球面加工の低コスト化を図ることができるとい
う効果を奏する。

【００５２】更に、請求項３記載の投影レンズ装置によ
れば、レンズ装置全体が各色用の陰極線管のそれぞれの
光の発光側に配置されると共に、各色用の陰極線管のそ
れぞれに配置されたレンズ装置を、緑色用の陰極線管の
分光特性に合わせて設計するようにしたので、装置の性
能を維持しつつ、各色用の陰極線管に対して共通のレン
ズ装置を用いることができ、更に、低コスト化と高性能
化を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る投影レンズ装置を
含む投写型表示装置としてのリアプロジェクションＴＶ
の概略を示す説明図である。

【図２】図１に示したリアプロジェクションＴＶにおけ
る投影レンズ装置の一構成例を示す説明図である。

【図３】図２に示した投影レンズ装置の詳細なレンズデ
ータを表す説明図である。

【図４】図２に示した投影レンズ装置の光学特性の一つ
であるＭＴＦを表す説明図である。

【図５】図２に示した投影レンズ装置の光学特性の一つ
である球面収差を表す説明図である。

【図６】図２に示した投影レンズ装置の光学特性の一つ
である非点収差を表す説明図である。

【図７】図２に示した投影レンズ装置の光学特性の一つ
である歪曲収差を表す説明図である。

【図８】図２に示した投影レンズ装置において、画角の
相対的な値が０．００である場合における横収差を表す
説明図である。

【図９】図２に示した投影レンズ装置において、画角の
相対的な値が０．３４である場合における横収差を表す
説明図である。

【図１０】図２に示した投影レンズ装置において、画角
の相対的な値が０．５０である場合における横収差を表
す説明図である。

【図１１】図２に示した投影レンズ装置において、画角
の相対的な値が０．７３である場合における横収差を表
す説明図である。

【図１２】図２に示した投影レンズ装置において、画角
の相対的な値が１．００である場合における横収差を表
す説明図である。

【図１３】図１に示したリアプロジェクションＴＶにお
ける緑色用のＣＲＴの分光特性を示す特性図である。

【図１４】本発明の実施の形態の変形例に係るリアプロ
ジェクションＴＶにおける投影レンズ装置の一構成例を
示す説明図である。

【図１５】本発明の実施の形態の変形例に係るリアプロ
ジェクションＴＶにおける投影レンズ装置の他の構成例
を示す説明図である。

【図１６】本発明の実施の形態の変形例に係るリアプロ
ジェクションＴＶにおける投影レンズ装置の更に他の構
成例を示す説明図である。

【図１７】図１４に示した投影レンズ装置の詳細なレン
ズデータを表す説明図である。

【図１８】図１５に示した投影レンズ装置の詳細なレン
ズデータを表す説明図である。

【図１９】図１６に示した投影レンズ装置の詳細なレン
ズデータを表す説明図である。

【符号の説明】

Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃…レンズ群、Ｌ１〜Ｌ６…レンズ、１…
スクリーン、２…ＣＲＴ部、３…投影レンズ装置、１０
…リアプロジェクションテレビジョン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像の投影側に配置され、少なくとも１
つの面が非球面であるレンズを有すると共に、球面収差
を含む主要な収差の補正を行う第１のレンズ群と、この第１のレンズ群に対して光源側に配置され、レンズ
装置に必要とされる主要な光屈折力を有する第２のレン
ズ群と、この第２のレンズ群に対して光源側に配置され、少なく
とも１つの面が非球面形状であるレンズを有すると共
に、収差の補正として少なくとも像面湾曲の補正を行う
第３のレンズ群とを備えたことを特徴とする投影レンズ
装置。
【請求項２】前記第１のレンズ群および第３のレンズ
群における非球面の形状は、１０次以内の非球面係数を
用いた所定の非球面多項式によって表されることを特徴
とする請求項１記載の投影レンズ装置。
【請求項３】赤色用、緑色用、青色用の３つの陰極線
管から映像の基となる光を発し、その各色光をスクリー
ン上で合成して表示する投写型表示装置に適用され、レ
ンズ装置全体が前記各色用の陰極線管のそれぞれの光の
発光側に配置されると共に、前記各色用の陰極線管のそ
れぞれに配置されたレンズ装置が、前記緑色用の陰極線
管の分光特性に合わせて設計されていることを特徴とす
る請求項１記載の投影レンズ装置。
【請求項４】前記第１のレンズ群および第３のレンズ
群のレンズ材がアクリル材であり、前記第２のレンズ群
のレンズ材がガラス材であることを特徴とする請求項１
記載投影レンズ装置。
【請求項５】前記第２のレンズ群の光屈折力をΦ₂と
し、レンズ装置全体の光屈折力をΦ₀とすると、光屈折
力Φ₂と光屈折力Φ₀との比Φ₂／Φ₀が、０．８２よ
りも大きく、０．８８よりも小さいことを特徴とする請
求項１記載の投影レンズ装置。
【請求項６】少なくとも半画角で４０°までの収差補
正がなされていることを特徴とする請求項１記載の投影
レンズ装置。
【請求項７】映像が投影されるスクリーンと、このス
クリーンに投影すべき映像の基となる光を発する陰極線
管と、全体が陰極線管の光の発光側に配置されると共
に、前記陰極線管からの光を前記スクリーンに投影する
ための投影レンズ装置とを備えた投写型表示装置であっ
て、前記投影レンズ装置が、映像の投影側に配置され、少な
くとも１つの面が非球面であるレンズを有すると共に、
球面収差を含む主要な収差の補正を行う第１のレンズ群
と、この第１のレンズ群に対して光の発光側に配置さ
れ、レンズ装置に必要とされる主要な光屈折力を有する
第２のレンズ群と、この第２のレンズ群に対して光の発
光側に配置され、少なくとも１つの面が非球面形状であ
るレンズを有すると共に、収差の補正として少なくとも
像面湾曲の補正を行う第３のレンズ群とを備えたことを
特徴とする投写型表示装置。