JPS61180214A - 投写レンズ - Google Patents

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】 ３１、−１ 産業上の利用分野 本発明はＣＲＴの画像をスクリーン上に拡大投写するビ
デオプロジェクタ−に適したコンパクトで低コストの投
写レンズに関するものである。

従来の技術 発光特性のスペクトル幅が狭い青、赤、緑の各ＣＲＴの
画像をレンズによりスクリーン上に拡大投写するビデオ
プロジェクタ−では、レンズは色消しの補正をする必要
がない。これに加えて、プラスチック成形技術のめざま
しい進展により、非球面が安価に、かつ精度よく形成で
きるようになった結果、スクリーン側から順に正屈折力
を有する第１．第２レンズおよび負屈折力をもちフィー
ルドフラットナーの役目をする第３レンズで構成される
簡素な投写レンズが知られている（例えば特開昭６５−
１２４１１号公報、特開昭６７−３４５１５号公報１％
開昭５７−１０８８１８号公報、特開昭５８−１２５０
０７号公報）。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の投写レンズは構成が簡素であるという
利点を有しているが、コンパクト性には欠けている。例
えば、第ルンズのスクリーン側の面から第３レンズのＣ
ＲＴ側の面までの距離りを全レンズ系の焦点距離ｆで割
った値をレンズ長と呼ぶことにして、これをコンパクト
性の１つの尺度とした場合、従来例ではＬ／ｆ：１．３
６〜２．２２の範囲に存在する。最近、ビデオプロジェ
クタ−のセントをコンパクトにしたいという要望が強く
、これを実現する手段の１つとしてレンズ自体のコンパ
クト化が必要になってきている。

本発明はかかる点を考慮して、従来の３枚構成という簡
素さを生かして、光学パラメータの適切な選択によりコ
ンパクト化と低コスト化を可能にした投写レンズを提供
するものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、第ルンズの焦点距
離−ｉｆ、、第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
２つの焦点距離の比ｆ、／ｆ２を従来例より小さな値に
設定することにより投写レンズのコンパクト化を実現す
るものである。１だ、正６へ− の屈折力を有する第２レンズの両面の曲率半径の絶対値
を等しくして、レンズ加工の低コスト化をはかるもので
ある。

作用 スクリーン側より順に正の屈折力を有する第１レンズお
よびＣＲＴに極く接近して配置されてフィールドフラン
トナーとしての役目を果たす負の屈折力の第３レンズと
で構成される投写レンズでは、近軸計算によれば第ルン
ズの焦点距離を第２レンズの焦点距離で割った値を小さ
な値にする程レンズのコンパクト化に有利であることが
わかる。良好な収差補正は第ルンズと第３レンズに非球
面を導入すること、第ルンズの形状を正屈折力のメニス
カス形状にすること、 および光学パラメータの適切な設定により実現できる。

また、正屈折力を有し球面系の第２レンズにおいて、そ
の両面の曲率半径の絶対値を等しくすることにより、た
とえば第２レンズをガラスレンズにした場合には、研磨
治具や評価用のニュー−トン原器が１種類だけでよしこ
と、組立時にお６ベー７・ けるレンズ表裏の判別が不必要になることなどにより低
コスト化が可能になる。

実施例 第１図は本発明の投写レンズの一実施例を示す構成図で
ある。Ｌｌはスクリーン側に凸面を向けた非球面を有す
る正屈折力の第ルンズ、Ｌ２は両凸の正の屈折力を有す
る両面球面の第２レンズ、Ｌ３はスクリーン側に非球面
の凹面を向けた負屈折力の第３レンズ、Ｌ４はＣＲＴの
フェースプレートであり、レンズ系に対する光学性能へ
の影響は無視できる。全レンズ系の光学パワーは第２レ
ンズＬ２と第２レンズＬ２でほぼ決定される。第３レン
ズはＣＲＴに接近して配置されフィールドフラットナー
の役目をする。３枚構成でＦナンバーが約１．３以下と
明るく、半画角が２０°〜３００のコンパクトな投写レ
ンズで良好な収差補正を行うには少くとも第ルンズと第
３レンズに非球面、を含む必要があり、第ルンズと第３
レンズの各両面を非球面にするのが収差補正には望まし
い。

良好な光学性能を得るとともにコンパクト化を実現する
には光学パラメータの選択が重要である。

第ルンズの焦点距離−１ｆ１　、第２レンズの焦点距離
をｆ２として本発明のコンパクトな投写レンズは下記の
条件を満足する。

○−６５ｉ　（ｆ＋　／　ｆ２（１，１・・・・・・・
・　（１）条件（１）は第ルンズＬ１と第２レンズＬ２
との光学的パワーの分配に関しており、」二限を越える
とコンパクト化に不利である。条件（１）の下限を越え
るとコンパクト化には有利であるが、第ルンズＬ１の光
学的パワーが強くなりすぎてコマ収差の補正が困難にな
るとともに第ルンズＬ１の肉厚が厚くなり製造も困難と
なる。

レンズ加工の低コスト化をはかるため本発明の投写レン
ズにおける正屈折力を有する第２レンズはその両面とも
球面であり、かつ第２レンズのスクリーン側の球面の曲
率半径をｒ３、第２レンズのＣＲＴ側の球面の曲率半径
ｋｒ、とすると、下記の条件を満足する。

ｒ　ｓ−ｒ　ｔ　　　　　　　・・・・・・・　　（２
）条件（２）ニより、例えば第２レンズをガラスレンズ
にした場合には、研磨治具や評価用のニュートン原器が
１種類だけでよいこと、組立時におけるレンズ表裏の判
別が不必要になることなどにより低コスト化が可能にな
る。

また、第ルンズＬ１の形状は軸上、軸外とも良好な収差
補正を行うためにスクリーン側に凸面　・を向けたメニ
スカスであることが望ましい。第ルンズが平凸あるいは
両凸の場合には非球面形状にしても軸外収差の補正に対
する困難度が増す。

更に、コンパクトで良好な光学性能を有するレンズの実
親には、下記の条件を満足することが望ましい１． ０．６（ｆ／ｆ　　（０，９・・・・・・・　（３）０
．４５（ｆ／ｆ　　（Ｃ１７５・・−（４）−１，４＜
　ｆ／ｆ、＜　−０，９５・＝・−・−・（ｓ）０．２
５　＜　ｄ、／　ｆ　（０，４５・・・・　・　（６）
ここで、ｆ：全レンズ系の焦点距離 ｆ５：第３レンズＬ３の焦点距離 ｄ４：第２レンズＬ２と第３レンズＬ３と９　・＼− の光軸上の空気間隔 条件（３１ｆｄ第ルンズＬ１の光学的パワーの分配に関
し、条件（３）の上限を越えるとコンパクト化には有利
であるが軸外収差の補正が困難になり、下限を越えると
コンパクト化に不利となる。条件（４）は第２レンズＬ
２の光学的パワーの分配に関し、下限を越えるとコンパ
クト化には有利であるが、軸外収差の補正が困難となり
、上限を越えるとコンパクト化に不利となる。条件（５
）は第３レンズＬ３の光学的パワーの分配に関し、上限
を越えるとペッツバール像面の補正が不足する。条件（
５）の下限をはずれるとペッツバール像面の補正が過剰
になるとともに第３レンズＬ３のスクリーン側の面の曲
率がきつくなりすぎて製作の困難度が増す。

条件（６）の」二限を越えるとバックフォーカスが短か
くなりすぎて第３レンズＬ３とＣＲＴとの間隔が狭くな
り、ＣＲＴの放熱効果などの実用上の問題が生じる。条
件（６）の下限を越えると軸外収差の補正が困難になる
。

以下、本発明の具体的な実施例を示す。表でｆ１０ペー
ッ は全レンズ系の焦点距離、ωは半画角、βは投影倍率、
ｆ、、　ｆ２．　ｆ３はそれぞれ第ルンズＬ１、第２レ
ンズＬ２．第３レンズＬ３の焦点距離、ｒ、、ｒ２．・
・・・・　はスクリーン側から順次数えた各レンズ面の
曲率半径、ｄ、　、　ｄ２．・・・・は各レンズの中心
厚および空気間隔、ｎ　＋　ｌ　ｎ　２１　　・・・は
各レンズのｅａに対する屈折率、Ｌは第ルンズＬ１の前
面から第３レンズＬ３の後面までのレンズ長を示す。ま
た、＊印を付したレンズ面は非球面を表示しており、本
発明による投写レンズの非球面形状は光軸方向ｉＸとし
、Ｙ軸と垂直なＹ軸をとり、頂点曲率をＣ（＝１／ｒ）
、円錐定数をｋ、非球面係数をＡＤ　、ＡＩＣ、ＡＦ　
、ＡＣとするとき、次式で表示される。

＋ＡＤ−Ｙ’＋ＡＫ−Ｙ’＋ＡＦ−Ｙ８＋ＡＧ−Ｙ１０
実施例１ ｆ　＝１０５．０３９７　ｍｍ　、　　Ｆナンバー＝１
．２６１１、、−。

β＝８１ω＝２８．２　、　ｆ／嶋＝０．７４０．　１
７ｆ２＝＝０．６６５　、　ｆ／ｆ３＝−１，１３４、
ｉ２／嶋＝０．８９８　、、ｄ、／　ｆ　＝＝０．３７
６　　、Ｌ／ｆ　＝１．１７６（以下余白） １３、、。

実施例２ ｆ　＝　１０３．８０４３　ｍｍ　、　Ｆナンバー：１
．２６．β＝８（ＩＪ　　＝　２４　８．６°　、　　
　　ｆ／ｆ、＝ｏ、７９３　、　　　ｆ、／ｆ　２　＝
ｏ、ｅ　２４　。

ｆ／ｆ３＝＝−１，１５３、ｆ２／ｆ、＝０．７８７　
、　ｄ、／ｆ：０．３４．６　、　Ｌ／ｆ：１．１２９
（以下余白） １４、、、−７ １５べ−２ 第２図は実施例１の、第３図は実施例２の諸収差図を示
す。非点収差の図で、ｍはメリディオナル方向の像面弯
曲を、＆はサジタル方向の像面弯曲を示す。以」−の諸
収差図から明らかなように本発明のコンパクトな投写レ
ンズは良好な収差補正がなされており、良好な結像性能
を有する。捷だレンズ長Ｌ／ｆも約１．１３．１．１８
であり、前掲の従来例の実施例における値Ｌ／ｆ：１．
３６〜２．２２と比較して、大幅なコンパクト化が達成
されている。一層間るい投写レンズの実現には光学的パ
ワーの大きい第ルンズＬ１を２枚以上のレンズに分割し
てもよい。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば光学的パラメー
タの適切な選択によりコンパクトで低コスト化が可能々
投写レンズが実現できる。

【図面の簡単な説明】

Ｌｌ・・・・第ルンズ、Ｌ２　・第２レンズ、Ｌ３・・
・・第３レンズ、Ｌ４・・・ＣＲＴのフェースプレート
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
　　笛ｌじス“。 １４　、、、ＣＲＴ／）フエーズフ０Ｕ−ト第２図 付面収痘　　　　非点収差　　　　歪曲収差Ｍノ第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ＣＲＴの画像の投写表示装置に用いられ、スクリ
   ーン側より順にスクリーン側に凸面を向けた正屈折力の
   非球面を有する第１レンズ、両凸の正の屈折力を有する
   両面球面の第２レンズ、及びスクリーン側に非球面の凹
   面を向けた負屈折力の第３レンズから成り、下記の条件
   を満足することを特徴とするコンパクトな投写レンズ〔
   ０．５５＜ｆ＿１／ｆ＿２＜１．１ ｒ＿３＝−ｒ＿２ ただし、ｆ＿１：第１レンズの焦点距離 ｆ＿２：第２レンズの焦点距離 ｒ＿３：第２レンズのスクリーン側 球面の曲率半径 ｒ＿４：第２レンズのＣＲＴ側の球 の曲率半径〕。 （２）第１レンズは正屈折力のメニスカス形状を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコンパク
   トな投写レンズ。 （３）第１レンズ、第２レンズおよび第３レンズの焦点
   距離は下記の条件を満足することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のコンパクトな投写レン
   ズ 〔０．６＜ｆ／ｆ＿１＜０．９ ０．４５＜ｆ／ｆ＿２＜０．７５ −１．４＜ｆ／ｆ＿３＜−０．９５ ただし、ｆ：全レンズ系の焦点距離 ｆ＿３：第３レンズの焦点距離〕。 （４）第２レンズと第３レンズとの光軸上の空気間隔を
   ｄ＿４とするとき、下記の条件を満足することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載のコンパク
   トな投写レンズ （０．２５＜ｄ＿４／ｆ＜０．４５）。 （５）第１レンズと第３レンズは両面非球面であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   コンパクトな投写レンズ。