WO2004038479A1 - 投写レンズ及びそれを用いた映像拡大投写システム、並びに当該映像拡大投写システムを用いたビデオプロジェクター及びプロジェクションテレビ - Google Patents

投写レンズ及びそれを用いた映像拡大投写システム、並びに当該映像拡大投写システムを用いたビデオプロジェクター及びプロジェクションテレビ Download PDF

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lens
projection
group
image
cathode ray
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PCT/JP2003/012926
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Inventor
Masayuki Takahashi
Shunsuke Kimura
Yoshiharu Yamamoto
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a projection lens, an image enlargement projection system using the same, and a video projector and a projection television using the image enlargement projection system.
  • the present invention relates to an image enlargement projection system using a projection lens and a clear image, and a video projector and a projection television using the image enlargement projection system.
  • the present invention provides a projection lens suitable for a projection television for enlarging and projecting an image of a cathode ray tube on a screen, an image enlarging / projecting system using the same, and an image enlarging / projecting system using the same.
  • the present invention relates to a video projector and a projection television. Background art
  • Projection television projects a large-screen color image by magnifying and projecting the images of each of the three color monochromatic cathode ray tubes (blue, green, and red) onto a screen using a projection lens.
  • plasma displays have good images and are popular in the market, but they are still quite expensive in terms of cost.
  • projection televisions using cathode ray tubes are still lower in price than plasma displays, and demand in the global market continues to grow.
  • the projection lens used for projection television Higher optical performance (brighter, higher MTF characteristics) and lower cost are required.
  • this type of projection lens having good optical performance those disclosed in JP-A-3-67210, JP-A-6-27369, and the like are known.
  • the projection lens of the above-mentioned conventional technology has good optical performance
  • the number of components is as large as 5 to 6, making it difficult to reduce the cost. Therefore, it is necessary to reduce the number of components.
  • This type of general projection lens is composed of one glass lens and 3 to 5 plastic lenses (4 to 6 total).
  • the production of a plastic lens requires a high-precision mold, and the mold becomes expensive. Therefore, reducing the number of plastic lenses leads to lower costs and lower initial costs.
  • optical systems for projection televisions often have a configuration in which the space between the projection lens and the cathode ray tube is filled with a special liquid, and the two are optically coupled.
  • optical coupling This is called “optical coupling” and the special liquid is called “optical coupling liquid”).
  • optical coupling liquid the special liquid.
  • a lens having a substantially uniform thickness is used as a lens that contributes to optical coupling. This is because in a system in which the image of a cathode ray tube is enlarged by a projection lens, a decrease in contrast is suppressed, and a rise in temperature during image display of the cathode ray tube is suppressed.
  • the plastic lens used in this optical coupling liquid / projection lens has a large change in the refractive index due to a temperature change compared to a glass lens.
  • the focus fluctuated (this phenomenon is referred to as “optical focus temperature drift”), resulting in image quality degradation.
  • This force As a method for improving the focus fluctuation, a method has been proposed to suppress the focus fluctuation by appropriately moving some of the lens groups of the projection lens in response to temperature changes, and a projection television using this method has been commercialized. However, it is expensive. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and by appropriately setting the lens configuration, it is possible to reduce the cost with a four-lens configuration while maintaining high optical performance. It is an object of the present invention to provide a good projection lens having a low optical focus temperature drift, an image enlargement projection system using the same, and a video projector and a projection television using the image enlargement projection system. I do.
  • the configuration of the projection lens according to the present invention includes a first lens unit having a positive power (reciprocal of the focal length) arranged in order from the screen side, Four-group, four-element projection with a second group lens with large positive power, a third group lens with positive power, and a fourth group lens with negative power with the concave surface facing the screen
  • the first lens group, the third lens group, and the fourth lens group each have at least one aspherical surface, a focal length of the entire system being f 0, and a focal length of the first lens group.
  • the focal length of the second lens unit is f2
  • the focal length of the third lens unit is f3
  • the focal length of the fourth lens unit is f4
  • the center thickness of the first lens unit is d1
  • the surface distance at the maximum ray height of the first lens unit is e1
  • the following (1) It is characterized by satisfying the conditional expressions (1) to (5).
  • the projection lens of the present invention having the above-described configuration reduces the optical focus temperature drift mainly caused by the temperature change of the fourth lens group, specifically, the temperature change of the face plate of the cathode ray tube. As a result, good optical performance can be stably maintained at low cost.
  • the shape of the third group lens is preferably a convex meniscus shape having a center of curvature on the screen side at a position where the central ray of the light flux of the peripheral image passes. According to this preferred example, peripheral distortion can be reduced.
  • both the first lens unit and the third lens unit are aspherical on both surfaces. According to this preferred example, aberration can be easily corrected.
  • the projection lens of the present invention it is preferable to use a heat-resistant acrylic material for the glass material of the fourth lens unit. According to this preferred example, even if the image brightness of the cathode ray tube is increased more than before, it is possible to solve problems such as deformation of the fourth group lens.
  • a configuration of an image enlargement projection system according to the present invention includes: a projection lens according to the present invention; a cathode ray tube that projects an image; and a unit that optically couples the projection lens and the cathode ray tube.
  • the projection lens of the present invention is used as the projection lens, the optical focus temperature drift caused by the temperature change of the face plate of the cathode ray tube can be reduced. As a result, even if the temperature of the face plate of the cathode ray tube changes, the movement of the optimum focus plane of the image hardly occurs. Therefore, a good enlarged image can be obtained at low cost.
  • the configuration of the video projector according to the present invention includes the image enlargement / projection system according to the present invention, wherein the cathode ray tubes are blue, green, and red monochromatic cathode ray tubes, respectively.
  • the feature is that the enlarged video obtained from the system can be synthesized on the screen.
  • the screen may be either a reflection type or a transmission type.
  • the optical focusing performance on the screen does not change.
  • the set power is turned on, it can be used immediately without requiring the preparation time until the optical focusing performance becomes good, and thereafter a good image can be obtained stably.
  • the configuration of the projection television according to the present invention includes: an image enlargement projection system according to the present invention; a mirror that folds the light projected from the projection lens; and a transmission type that projects the light bent by the mirror as an image. And a screen.
  • This projection According to the configuration of the television, since the image enlarging and projecting system of the present invention is used as the image enlarging and projecting system, even if the temperature of the face plate of the cathode ray tube changes, the movement of the optimum focus plane of the image can be performed. Almost never. As a result, the optical focus on the screen does not fluctuate even after a certain time has elapsed since the power was turned on, and good images can be viewed at any time. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 1 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram (saturated state) showing the optical performance (MTF) of the projection lens in Example 1 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the optical performance (MTF) of the projection lens in Example 1 of the first embodiment of the present invention (when the temperature of the optical system is 2 O).
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 2 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram (saturated state) showing the optical performance (MTF) of the projection lens in Example 2 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 3 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram (saturated state) showing the optical performance (MTF) of the projection lens in Example 3 of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an image enlargement projection system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a video projector according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a projection television according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the projection lens of the present invention is a projection lens having a four-group, four-element configuration including a first group lens, a second group lens, a third group lens, and a fourth group lens arranged in order from the screen side.
  • the first lens group, the second lens group, and the third lens group each have positive power
  • the fourth lens group has negative power.
  • the projection lens according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the first to third lens units are all lenses having a positive power
  • the second lens unit is the largest positive power in the entire system.
  • the group lens has the next largest positive power.
  • the fourth lens group is a lens having a concave surface facing the screen and having negative power, and mainly has a function of correcting field curvature.
  • the first lens group has a function of mainly correcting spherical aberration and coma.
  • the second lens group is responsible for a significant part of the positive power of this lens system
  • the third lens group is responsible for a certain part of the positive power of this lens system and mainly corrects coma. have.
  • the first, third and fourth lens groups As the lens, a lens having at least one aspheric surface is used. It is preferable that both the first lens unit and the third lens unit are aspherical on both surfaces.
  • the feature of the present invention is that, despite having a relatively simple lens configuration, the refractive index change due to the temperature change of the concave lens of the fourth group composed of a concave lens which is a plastic lens, an optical force coupling solution, and a cathode ray tube.
  • the focal length of the entire system is f0
  • the focal length of the first lens unit is f1
  • the focal length of the second lens unit is f2
  • the focal length of the third lens unit is f3.
  • the focal length of the fourth lens unit is f 4
  • the center thickness of the first lens unit is d 1
  • the surface interval at the maximum ray height of the first lens unit is e 1
  • Conditional expression is satisfied.
  • the above conditional expression (1) relates to the power of the first lens unit.
  • f0 / f1 is less than 0.1, the F-number ray height in the second lens unit increases, and the power of the second lens unit increases, thereby increasing the cost of the glass lens.
  • 0/1 is 0.2 or more, it becomes difficult to correct spherical aberration.
  • the above conditional expression (2) relates to the power of the second lens unit. f When 0 / f 2 is 0.78 or less, the positive power of the first lens unit increases, and it becomes difficult to correct spherical aberration. On the other hand, when f 0 2 is 0.82 or more, it becomes difficult to correct coma generated in the second lens unit.
  • the above conditional expression (3) relates to the power of the third lens unit.
  • the fourth group is composed of a plastic lens, an optical coupling solution, and a cathode ray tube.
  • the temperature of the cathode ray tube rises to over 10 ot:
  • the temperature of the coupling liquid plastic lens also increases.
  • the change in the refractive index due to the temperature change of the plastic lens optocoupler is much larger than that of the glass lens, and this change in the refractive index appears as the change of the focal length of the projection lens divided by the back focus. Therefore, when the projection lens is used, the optical focus at the screen position moves, and the image quality deteriorates.
  • a plastic lens with an appropriate positive power is placed in the third lens group near the fourth lens group, and the optical focus temperature drift generated in the fourth lens group is reduced. It is conceivable that the correction is made by the refractive index change due to the temperature change of the plastic lens of the positive power of the group.
  • the specific functions are as follows. That is, when the temperature of the cathode ray tube rises, the temperature of the optical coupling liquid and the plastic lens that are in contact with each other also rises, and the refractive index of the optical coupling liquid / the plastic lens decreases. As a result, the negative power of the fourth group becomes smaller, and the positive power becomes stronger for the whole system, and the optical focus at the screen position moves.
  • the temperature of the third lens group also increases with the increase in the temperature of the fourth lens group. The positive power of the third group is reduced.
  • the positive third group By setting the power to an appropriate value, the optical focus temperature drift due to the decrease in the negative power of the fourth group due to the temperature rise occurring in the fourth group is reduced by the decrease in the positive power due to the temperature rise in the third group. Can be corrected.
  • the above conditional expression (3) shows a condition for appropriately correcting the optical focus temperature drift, and when f 0 / f 3 (positive power of the third group) becomes 0.3 or less, The correction will be insufficient. Conversely, when the value of 0.3 is 0.38 or more, it becomes difficult to correct coma and distortion.
  • Conditional expression (4) above relates to the fourth group power. If f 0 / f 4 is less than -0.53, the optical coupling liquid thickness at the peripheral position of the lens increases, and it becomes difficult to correct the optical focus temperature drift around the lens. On the other hand, if f0Zf4 is greater than -0.47, the field curvature will be insufficiently corrected, and the peripheral image quality will be degraded.
  • the above conditional expression (5) indicates a condition for limiting the ratio of the center thickness of the first lens unit to the lens peripheral thickness at the maximum ray height position, that is, the thickness ratio.
  • the first lens unit has a positive power near the paraxial axis, but has a small positive power at the periphery due to the aspherical shape. Therefore, spherical aberration and off-axis coma can be corrected by the first lens unit. However, if e l / dl exceeds 1.5, spherical aberration and coma become excessively corrected, and the wall thickness ratio increases, making it difficult to manufacture a highly accurate molded lens.
  • the projection lens of the present invention it is preferable to use a heat-resistant acrylic material for the glass material of the fourth lens unit. According to this configuration, it is possible to solve the problem that the fourth group lens is deformed even if the image brightness of the cathode ray tube is increased more than before.
  • the half angle of view is 38 ° or more and the F-number (F no) is 1.1 or less.
  • Half angle of view is 3 If it is 8 ° or more, the distance from the projection lens to the screen (projection distance) can be shortened, and a compact optical system can be realized. If the F-number is 1.1 or less, a bright optical system can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 1 of the first embodiment of the present invention.
  • This is a design example for the purpose of improving the performance (MTF) and suppressing the optical focus temperature drift, and the change of the back focus due to the temperature change is about 0.01 mm.
  • the first lens group Gl, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 are acrylic plastic lenses, and the second lens group G2 is a SK5 glass lens.
  • the face plate F of the cathode ray tube and the fourth lens group G4 to prevent a decrease in contrast between the cathode ray tube and the lens and to cool the heat generated from the cathode ray tube, etc.
  • Filler L made of optical coupling liquid is filled.
  • ri indicates the radius of curvature of each surface of the lens
  • di indicates the axial distance between the surfaces such as the lens thickness and the distance between the lens surfaces.
  • the aspheric shape is a rotationally symmetric aspheric surface defined by the following (Equation 1). [Equation 1] ⁇ 2/14
  • ni indicates the refractive index of each surface at e-line.
  • Table 1 shows the image displayed on the cathode ray tube for a predetermined period of time, which causes the cathode ray tube to become hot and the optical coupling liquid or lens to rise in temperature, and then to be refracted when the temperature change stabilizes. This is a numerical example including the rate (this state is called "saturated state”).
  • Figure 2 shows the optical performance (MTF) at this time.
  • the calculation of the MTF data is performed by simulating the light of the e-line at l lp / mm, 2 lp / mm, and 31 p / mm, where the solid line is the ray in the sagittal direction and the dashed line is the dashed line. Light rays in the meridional direction. These conditions are the same in FIGS. 3, 5, and 7 described below.
  • Figure 3 shows the optical performance (MTF) when the temperature of the optical system is 20 ° C. As shown in FIG. 3, it can be seen that the optical performance did not decrease even at the start of the image display.
  • Table 2 shows specific numerical examples. In this case, compared to the numerical examples shown in (Table 1) above, only the refractive indices of the plastic lens and the optical coupling liquid change, and the other numerical values are the same as in (Table 1) above. In 2), only the values of the refractive index at a temperature of the optical system of 20 ° C are shown. Since the change in the refractive index due to the temperature change of the glass lens of the second group and the glass of the cathode ray tube is much smaller than the change in the refractive index of the plastic lens optical cutting liquid, the image display is started and saturated. The refractive index is designed to have the same value. [Table 2]
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 2 of the first embodiment of the present invention.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the power of the first lens unit G1 (the reciprocal of the focal length) is reduced and the power of the second lens unit G2 is increased accordingly. is there. Also in this embodiment, similarly to the first embodiment, the optical focus temperature drift is kept small, and the change of the back focus due to the temperature change is about 0.01 mm.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a projection lens in Example 3 of the first embodiment of the present invention.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the power of the second group lens G2 is reduced and the power of the first group lens G1 is relatively increased accordingly. Also in this embodiment, as in the first embodiment, the optical focus temperature drift is kept small, and the change of the back focus due to the temperature change is about 0.01 mm.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an image enlarging and projecting system according to a second embodiment of the present invention.
  • the image magnification projection system S of the present embodiment includes a projection lens A, a cathode ray tube T for projecting an image, and an optical coupling that optically couples the projection lens A and the cathode ray tube T. Knit U.
  • the projection lens A the projection lens described in the first embodiment is used.
  • B indicates the optimum focus plane of the image projected by the image enlarged projection system S.
  • the image enlargement projection system S of the present embodiment since the projection lens shown in the first embodiment is used as the projection lens A, the temperature changes of the face plate of the cathode ray tube T The resulting optical focus temperature drift can be kept small. As a result, even if the temperature of the face plate of the cathode ray tube T changes, the movement of the optimum focus plane B of the image hardly occurs.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing one video projector according to the third embodiment of the present invention.
  • the video projector E includes three image enlarged projection systems S1, S2, and S3.
  • the image enlargement / projection system shown in the second embodiment is used as the image enlargement / projection system S1, S2, S3.
  • the enlarged image projection systems S1, S2, and S3 are arranged in this order, and the enlarged image projection systems S1, S2, and S3 are equipped with blue, green, and red monochromatic cathode ray tubes, respectively.
  • this video projector E uses an enlarged image projected from the image enlargement projection systems Sl, S2, and S3 on a separately prepared screen. It is configured so that it can be synthesized on C.
  • the cathode ray tube Even if the temperature of the face plate changes, the movement of the optimal focus plane of the image hardly occurs. That is, even if the temperature of the face plate of the cathode ray tube changes, the optical focusing performance on the screen C does not change. As a result, after turning on the set power supply, it can be used immediately without the need for preparation time until the optical focusing performance becomes good, and good images can be obtained stably thereafter.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a projection television according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the projection television H of the present embodiment is projected from the projection lenses of the image enlargement projection systems S1, S2, and S3 and the image enlargement projection systems S1, S2, and S3. It has a mirror M that bends the reflected light, and a transmissive screen D that projects the light bent by the mirror M as an image.
  • the image enlargement projection system shown in the second embodiment is used as the image enlargement projection system S1, S2, S3.
  • the magnifying projection systems S1, S2, and S3 are arranged in this order, and the magnifying projection systems S1, S2, and S3 are equipped with blue, green, and red monochromatic cathode ray tubes, respectively. ing.
  • the image enlargement / projection system shown in the second embodiment is used as the image enlargement / projection systems S1, S2, and S3, the cathode ray tube Even if the temperature of the face plate changes, the movement of the optimal focus plane of the image hardly occurs. As a result, even after the set power is turned on, the optical The focus does not fluctuate, and you can always see good images. Also, since the half angle of view of the projection lens is 39 °, a compact set can be realized. Industrial applicability
  • a projection lens capable of reducing cost with a four-lens configuration has high optical performance, and furthermore, has an optical focus
  • a good projection lens with low temperature drift can be realized, and it can be used for image enlargement projection systems, video projectors and projection televisions.

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Description

投写レンズ及びそれを用いた映像拡大投写システム、 並びに当該映像拡 大投写システムを用いたビデオプロジェクタ一及びプロジェクシヨンテ レビ 技術分野
本発明は、 投写レンズ及びそ明れを用いた映像拡大投写システム、 並び に当該映像拡大投写システムを用いたビデオプロジェクター及びプロジ ェクシヨンテレビに関する。 さらに詳細書には、 本発明は、 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ヨンテレビ用として好適 な投写レンズ及びそれを用いた映像拡大投写システム、 並びに当該映像 拡大投写システムを用いたビデオプロジェクタ一及びプロジェクシヨン テレビに関する。 背景技術
プロジェクシヨンテレビは、 青、 緑、 赤の 3色の単色陰極線管の各々 の映像を、 投写レンズによってスクリーン上に拡大投写し合成すること により、 大画面のカラー映像を映し出すものである。 大画面の映像機器 としては、 最近、 プラズマディスプレイが映像も良く市場で人気もある が、 コスト的にはまだかなり高価である。 コスト的には、 陰極線管を使 用したプロジェクシヨンテレビが、 まだ、 プラズマディスプレイよりも 低価格であり、 世界的な市場で見れば需要は相変わらず拡大している。 プロジェクションテレビがプラズマディスプレイに対抗して今後とも需 要を伸ばすためには、 商品として今以上の高画質化と低コスト化が必要 である。 プロジェクシヨンテレビに用いられる投写レンズにも、 同様に、 より高い光学性能 （明るく、 高い M T F特性） と低コスト化が要求され る。 良好な光学性能を有するこの種の投写レンズとしては、 特開平 3— 6 7 2 1 0号公報、 特開平 6 - 2 7 3 6 9号公報などに開示されている ものが知られている。
上記した従来技術における投写レンズは、 良好な光学性能が得られて いるが、 構成枚数が 5〜6枚と多く、 低コスト化を図ることは困難であ り、 投写レンズの低コスト化を図るためには、 構成枚数を削減すること が必要である。
この種の一般的な投写レンズは、 1枚のガラスレンズと 3〜 5枚のプ ラスチックレンズ （ト一タル 4〜6枚） とにより構成されている。 ここ で、 プラスチックレンズの製造には高精度の金型が必要であり、 金型が 高額になってしまう。 従って、 プラスチックレンズの枚数を削減するこ とは、 低コスト化とイニシャルコストの低減に繋がる。 一方、 プロジェ クションテレビの光学システムにおいては、 投写レンズと陰極線管との 間を特殊な液体で満たし、 両者を光学的に結合させている構成が多い
(これを 『オプティカルカツプリング』 と呼び、 特殊な液体を 『ォプテ ィカルカップリング液』 と呼ぶ） 。 この構成の場合、 ほとんどの例にお いて、 光学的結合に寄与するレンズとして、 ほぼ薄均等肉厚のレンズが 使用されている。 これは、 陰極線管の映像を投写レンズで拡大するシス テムにおいて、 コントラストの低下を抑え、 かつ、 陰極線管の映像表示 中の温度上昇を抑えるためである。
しかし、 このオプティカルカツプリング液ゃ投写レンズに使用されて いるプラスチックレンズは、 ガラスレンズに比べて温度変化による屈折 率の変化が大きいために、 プロジェクションテレビに使用したときにス クリーン上での最適光学フォーカスが変動し （この現象を 『光学フォー カス温度ドリフト』 と呼ぶ） 、 画質の劣化を招いていた。 このフォ一力 ス変動を改善する方法として、 投写レンズの一部のレンズ群を温度変化 に対して適度に移動させることにより、 フォーカス変動を抑える方式が 提案され、 この方式を用いたプロジェクションテレビが商品化されてい るが、 コストの高いものとなっている。 発明の開示
本発明は、 従来技術における前記課題を解決するためになされたもの であり、 レンズ構成を適切に設定することにより、 4枚構成で低コスト 化が可能な投写レンズでありながら、 高い光学性能を有し、 しかも、 光 学フォーカス温度ドリフトの少ない良好な投写レンズ及びそれを用いた 映像拡大投写システム、 並びに当該映像拡大投写システムを用いたビデ ォプロジェクタ一及びプロジェクシヨンテレビを提供することを目的と する。
前記目的を達成するため、 本発明に係る投写レンズの構成は、 スクリ —ン側から順に配置された、 正のパワー （焦点距離の逆数） を有する第 1群レンズと、 全系の中で最も大きい正のパワーを有する第 2群レンズ と、 正のパワーを有する第 3群レンズと、 スクリーン側に凹面を向けた 負のパワーを有する第 4群レンズとを備えた 4群 4枚構成の投写レンズ であって、 前記第 1群レンズ、 前記第 3群レンズ及び前記第 4群レンズ は、 それぞれ少なくとも一面が非球面であり、 全系の焦点距離を f 0、 前記第 1群レンズの焦点距離を f 1、 第 2群レンズの焦点距離を f 2、 第 3群レンズの焦点距離を f 3、 第 4群レンズの焦点距離を f 4、 前記 第 1群レンズの中心厚みを d 1、 前記第 1群レンズの最大光線高での面 間隔を e 1としたとき、 下記 （1 ) 〜 （5 ) の条件式を満足することを 特徴とする。
( 1 ) 0 . 1 く f 0 / f 1く 0 . 2 (2) 0. 7 8< f 0/ f 2< 0. 82
(3) 0. 3 < f 0/ f 3 < 0. 3 8
(4) - 0. 5 3< f 0/ f 4<- 0. 47
(5) e l/d lく 1. 5
本発明の投写レンズは、 上記のような構成を有することにより、 主に 第 4群レンズの温度変化、 具体的に言えば、 陰極線管のフェースプレー トの温度変化によって生じる光学フォーカス温度ドリフトを小さく抑え ることができ、 その結果、 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。
前記第 3群レンズの形状は、 周辺映像の光束の中心光線が通過する位 置で、 スクリーン側に曲率中心を有する凸のメニスカス形状であるのが 好ましい。 この好ましい例によれば、 周辺の歪曲収差を少なくすること ができる。
前記本発明の投写レンズの構成においては、 前記第 1群レンズ及び前 記第 3群レンズが、 両面ともに非球面であるのが好ましい。 この好まし い例によれば、 収差を容易に補正することができる。
また、 前記本発明の投写レンズの構成においては、 前記第 4群レンズ の硝材に耐熱アクリル材料を使用するのが好ましい。 この好ましい例に よれば、 従来以上に陰極線管の映像輝度がアップしても、 第 4群レンズ が変形する等の問題を解決することができる。
また、 前記本発明の投写レンズの構成においては、 半画角が 38° 以 上であり、 Fナンパ一が 1. 1以下であるのが好ましい。 半画角が 3 8° 以上であれば、 当該投写レンズからスクリーンまでの距離 （投写距 離） を短くすることができ、 コンパクトな光学システムを実現すること ができる。 また、 Fナンバーが 1. 1以下であれば、 明るい光学システ ムを実現することができる。 本発明に係る映像拡大投写システムの構成は、 前記本発明の投写レン ズと、 映像を映し出す陰極線管と、 前記投写レンズと前記陰極線管とを 光学的に結合するュニットとを備えていることを特徴とする。 この映像 拡大投写システムの構成によれば、 投写レンズとして前記本発明の投写 レンズが用いられているので、 陰極線管のフェースプレートの温度変化 によって生じる光学フォーカス温度ドリフトを小さく抑えることができ る。 その結果、 陰極線管の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起こらない。 従って、 安価なコス トで良好な拡大映像を得ることができる。
また、 本発明に係るビデオプロジェクタ一の構成は、 陰極線管が青、 緑、 赤の単色陰極線管である前記本発明の映像拡大投写システムをぞれ ぞれ 1個ずつ備え、 前記各映像拡大投写システムから得られる拡大映像 をスクリーン上で合成することができることを特徵とする。 尚、 スクリ —ンとしては、 反射型又は透過型のいずれであってもよい。 このビデオ プロジェクタ一の構成によれば、 映像拡大投写システムとして前記本発 明の映像拡大投写システムが用いられているので、 陰極線管のフェース 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がほとん ど起こらない。 すなわち、 陰極線管のフェースプレートの温度が変化し ても、 スクリーン上の光学フォーカス性能は変化しない。 その結果、 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でき、 その後も良好な映像を安定して得ることが できる。
また、 本発明に係るプロジェクシヨンテレビの構成は、 前記本発明の 映像拡大投写システムと、 前記投写レンズから投写された光を折り曲げ るミラーと、 前記ミラーで折り曲げられた光を映像として映し出す透過 型スクリーンとを備えていることを特徴とする。 このプロジェクシヨン テレビの構成によれば、 映像拡大投写システムとして前記本発明の映像 拡大投写システムが用いられているので、 陰極線管のフェースプレ一ト の温度が変化しても、 映像の最適フォーカス面の移動がほとんど起こら ない。 その結果、 セット電源投入後、 時間が経過しても、 スクリーン上 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できる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1の実施の形態の実施例 1における投写レンズを示 す概略構成図である。
図 2は本発明の第 1の実施の形態の実施例 1における投写レンズの光 学性能 （M T F ) を示す図 （飽和状態） である。
図 3は本発明の第 1の実施の形態の実施例 1における投写レンズの光 学性能 （M T F ) を示す図 （光学システムの温度が 2 O の時） である。 図 4は本発明の第 1の実施の形態の実施例 2における投写レンズを示 す概略構成図である。
図 5は本発明の第 1の実施の形態の実施例 2における投写レンズの光 学性能 （M T F ) を示す図 （飽和状態） である。
図 6は本発明の第 1の実施の形態の実施例 3における投写レンズを示 す概略構成図である。
図 7は本発明の第 1の実施の形態の実施例 3における投写レンズの光 学性能 （M T F ) を示す図 （飽和状態） である。
図 8は本発明の第 2の実施の形態における映像拡大投写システムを示 す概略構成図である。
図 9は本発明の第 3の実施の形態におけるビデオプロジェクターを示 す概略構成図である。
図 1 0は本発明の第 4の実施の形態におけるプロジェクシヨンテレビ を示す概略構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
[第 1の実施の形態]
本発明の投写レンズは、 スクリーン側から順に配置された、 第 1群レ ンズと、 第 2群レンズと、 第 3群レンズと、 第 4群レンズとからなる 4 群 4枚構成の投写レンズであり、 第 1群レンズ、 第 2群レンズ及び第 3 群レンズはそれぞれ正のパワーを有し、 第 4群レンズは負のパワーを有 している。 そして、 各群のパワーの絶対値を比較的小さく抑えつつ適切 なパワー配分とすることにより、 簡易なレンズ構成でありながら、 光学 性能が良好でかつ光学フォーカス温度ドリフ卜の少ない投写レンズが実 現されている。
以下、 本発明の第 1の実施の形態における投写レンズについて、 図面 を参照しながら説明する。 図 1、 図 4、 図 6は、 それぞれ本実施の形態 の実施例 1、 実施例 2、 実施例 3の投写レンズを示す概略構成図である。 本発明の投写レンズにおいては、 第 1群レンズから第 3群レンズまで がすべて正のパワーを有するレンズであり、 第 2群レンズが全系の中で 最も大きい正のパワーを有し、 第 3群レンズが次に大きい正のパワーを 有している。 また、 第 4群レンズは、 スクリーン側に凹面を向けた負の パワーを有するレンズであり、 主に像面湾曲を補正する機能を有してい る。 第 1群レンズは、 主に球面収差及びコマ収差を補正する機能を有し ている。 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 3群レンズは、 このレンズ系の正のパワーのある程度の部 分を受け持つと共に、 主にコマ収差を補正する機能を有している。 この ような各群の機能に基づき、 第 1群レンズ、 第 3群レンズ及び第 4群レ ンズとしては、 それぞれ少なくとも一面が非球面を有するレンズが用い られている。 尚、 第 1群レンズ及び第 3群レンズは、 両面ともに非球面 であるのが好ましい。
本発明の特徴は、 比較的簡易なレンズ構成でありながら、 プラスチッ クレンズである凹レンズとォプティカル力ップリング液と陰極線管とに より構成された第 4群の、 凹レンズの温度変化による屈折率変化によつ て生じるスクリーン位置での光学フォーカスずれを、 第 4群に近い第 3 群の正のパワーを有するプラスチックレンズの温度変化による屈折率変 化によって補正し、 光学性能が良好でかつ光学フォーカス温度ドリフト の少ない安定した画質を実現できることにある。
本発明の投写レンズは、 全系の焦点距離を f 0、 前記第 1群レンズの 焦点距離を f 1、 第 2群レンズの焦点距離を f 2、 第 3群レンズの焦点 距離を f 3、 第 4群レンズの焦点距離を f 4、 前記第 1群レンズの中心 厚みを d 1、 前記第 1群レンズの最大光線高での面間隔を e 1としたと き、 下記 （1 ) 〜 （5 ) の条件式を満足している。
( 1 ) 0. 1 < f 0 / z f 1 < 0 . 2
( 2) 0. 7 8 < f 0 / / f 2 < 0 . 8 2
( 3) 0. 3 < f 0 / , f 3 < 0 . 3 8
(4) 一 0. 5 3 < f 0 / z f 4ぐ— 0 . 4 7
( 5) e l ,d 1 < 1 5
上記条件式 （1 ) は、 第 1群レンズのパワーに関するものである。 f 0/ f 1が 0. 1以下になると、 第 2群レンズでの Fナンバー光線高が 高くなると共に、 第 2群レンズ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。 一方、 0 / 1が0. 2以上になると、 球面収 差の補正が困難になる。
上記条件式 （2 ) は、 第 2群レンズのパワーに関するものである。 f 0 / f 2が 0 . 7 8以下になると、 第 1群レンズで受け持つ正のパヮ一 が大きくなつて、 球面収差を補正することが困難になる。 一方、 f 0ノ 2が0 . 8 2以上になると、 第 2群レンズで発生するコマ収差を補正 することが困難になる。
上記条件式 （3 ) は、 第 3群レンズのパワーに関するものである。 上 記したように、 第 4群はプラスチックレンズとォプッティカルカツプリ ング液と陰極線管とにより構成され、 この陰極線管は、 映像表示時に 1 0 o t:を超える高温になり、 相接するオプティカルカップリング液ゃプ ラスチックレンズの温度も上昇する。 プラスチックレンズゃォプティ力 ルカップリング液の温度変化による屈折率変化は、 ガラスレンズの場合 に比べて非常に大きく、 この屈折率変化が投写レンズの焦点距離ゃバッ クフォーカスの変化として顕れる。 このため、 投写レンズの使用時に、 スクリーン位置での光学フォーカスが移動して、 画質が劣化してしまう。 この画質の劣化を改善する方法としては、 第 4群の近くの第 3群に適切 な正のパワーのプラスチックレンズを配置し、 第 4群で発生する光学フ ォ一カス温度ドリフトを、 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によって補正することが考えられる。'
具体的な働きを説明すれば、 以下のとおりである。 すなわち、 陰極線 管の温度が上昇した場合、 相接するォプティカルカツプリング液やブラ スチックレンズの温度も上昇し、 このために、 オプティカルカップリン グ液ゃプラスチックレンズの屈折率は小さくなる。 その結果、 第 4群の 負のパワーは小さくなり、 全系としては正のパワーが強くなつて、 スク リーン位置での光学フォーカスが移動することになる。 しかし、 第 4群 の比較的近くの第 3群に正のパワーのプラスチックレンズを配置するこ とにより、 第 4群の温度上昇に伴って第 3群のプラスチックレンズの温 度も上昇し、 第 3群の正のパワーは小さくなる。 従って、 第 3群の正の パワーを適切な値に設定することにより、 第 4群で生ずる温度上昇に伴 う第 4群の負のパワーの減少による光学フォーカス温度ドリフトを、 第 3群の温度上昇による正のパワーの減少によって補正することができる。 上記条件式 （3) は、 この光学フォーカス温度ドリフトを適切に補正す るための条件を示すものであり、 f 0/ f 3 (第 3群の正のパワー） が 0. 3以下になると、 補正不足となる。 逆に、 0 3が0. 3 8以 上になると、 コマ収差及び歪曲収差の補正が困難になる。
上記条件式 （4) は、 第 4群のパワーに関するものである。 f 0 / f 4がー 0. 5 3以下になると、 レンズ周辺位置でのオプティカルカップ リング液厚が厚くなり、 周辺での光学フォーカス温度ドリフトの補正が 困難になる。 一方、 f 0 Z f 4がー 0. 47以上になると、 像面湾曲が 補正不足となって、 周辺の画質が劣化してしまう。
上記条件式 （5) は、 第 1群レンズの中心厚と最大光線高さ位置での レンズ周辺厚の比、 すなわち、 肉厚比を制限するための条件を示してい る。 第 1群レンズは、 近軸近くでは正のパワーを有するレンズであるが、 非球面形状により周辺では正のパワーが小さくなる。 このため、 第 1群 レンズによって球面収差と軸外のコマ収差を補正することができる。 伹 し、 e l/d lが 1. 5以上になると、 球面収差及びコマ収差が補正過 剰になると共に、 肉厚比が大きくなつて、 高精度の成形レンズを製造し 難くなる。
本発明の投写レンズにおいては、 第 4群レンズの硝材に耐熱アクリル 材料を使用するのが好ましい。 この構成によれば、 従来以上に陰極線管 の映像輝度がアップしても、 第 4群レンズが変形する等の問題を解決す ることができる。
また、 本発明の投写レンズにおいては、 半画角が 3 8° 以上であり、 Fナンパ一 （F n o) が 1. 1以下であるのが好ましい。 半画角が 3 8° 以上であれば、 当該投写レンズからスクリーンまでの距離 （投写距 離） を短くすることができ、 コンパクトな光学システムを実現すること ができる。 また、 Fナンバーが 1. 1以下であれば、 明るい光学システ ムを実現することができる。
以下、 具体的実施例を挙げて、 本実施の形態における投写レンズをさ らに詳細に説明する。
(実施例 1)
図 1は本発明の第 1の実施の形態の実施例 1における投写レンズを示 す概略構成図である。
本実施例は、 F n o= l . 07、 f 0 = 7 3. 4mm、 半画角 = 3 9° の投写レンズにおいて、 上記条件式 （1) 〜 （5) を満足させるこ とにより、 光学性能 （MTF) を良好とし、 かつ、 光学フォーカス温度 ドリフトを小さく抑えることを目的とした設計例であり、 温度変化によ るバックフォ一カスの変化は 0. 0 1mm程度である。
図 1において、 第 1群レンズ G l、 第 3群レンズ G 3及び第 4群レン ズ G 4はアクリル系のプラスチックレンズであり、 第 2群レンズ G 2は SK 5のガラスレンズである。 陰極線管のフエ一スプレート Fと第 4群 レンズ G 4との間には、 陰極線管とレンズとの間のコントラストの低下 を防止し、 陰極線管から発生する熱を冷却する等のために、 ォプティカ ルカップリング液からなる充填材 Lが充填されている。 尚、 図 1の投写 レンズにおいて、 r iはレンズ各面の曲率半径、 d iはレンズ厚やレン ズ面間隔などの面間の軸線方向の距離を示している。 また、 非球面形状 は、 下記 （数 1) によって定義される回転対称非球面である。 [数 1] τ 2 / 14
1+ 1 - (l + k)h2/r2 但し、 上記 （数 1) 中、 Xはレンズの光軸から開口の半径 hの位置に おけるレンズの頂点から'の変位量を示し、 k、 a iは非球面係数を示し ている。 また、 rは当該レンズの曲率半径を示している。 尚、 この非球 面形状の表示は、 後述する実施例 2、 3においても同じである。
下記 （表 1) に、 具体的数値例を示す。 下記 （表 1) 中、 n iは各面 の e線での屈折率を示している。 尚、 下記 （表 1) は、 陰極線管に映像 を所定時間表示し、 このために陰極線管が高温になって、 オプティカル カツプリング液やレンズの温度が上昇した後、 温度変化が安定したとき の屈折率を含む数値例である （この状態を 『飽和状態』 と呼ぶ） 。 図 2 に、 このときの光学性能 （MTF) を示す。 図 2において、 MTFのデ 一夕の算出は、 e線の光を l lp/mm 、 2 lp/mm 、 31p/mm でシユミレー ションすることによって行われ、 それぞれ実線がサジタル方向の光線、 破線がメリディォナル方向の光線である。 尚、 かかる条件は後述の図 3、 図 5、 図 7でも同様である。
[表 1]
f 0 = 7 3. 45 口径比 1 : 1. 0 7 倍率 1 0 半画角 = 3 9° f 0 / f 1 = 0. 14
f 0/ f 2 = 0. 8 1
f 0/ f 3 = 0. 3 5
f 0/ f 4 = - 0. 5 0 (伹し、 半径 44. 8 mmでの数値) 面間の軸線
曲率半径（mm) 方向距離（mm) 屈折率 （ e線） 温度（°C) r 1 = 67. 668 d 1 = 6. 00 n 1 =1. 49321 25 r 2 = 89. 682 d 2 = 25. 92
r 3 = 75. 060 d 3 = 20. 25 n 2 =1. 59142
r 4 = -171. 549 d 4 = 17. 73
r 5 = -983. 007 d 5 = 6. 80 n 3 =1. 49130 40 r 6 = -94. 749 d 6 = 32. 73
r 7 = -49. 347 d 7 = 3. 20 n 4 =1. 49754 50 r 8 = -44. 900 d 8 = 6. 50 n 5 =1. 43483 54 r 9 = 0. 000 d 9 = 14. 10 n 6 =1. 56562
r 10 = - 350.000 以下に、 レンズ各面の非球面係数を示す。
① 1面の非球面係数
k= 0
a 3 = - 1. 54485 X 10- 5 a 4 = -1. , 00653X 10 -6
a 5 = -3. 49734X 10- 8 a 6 = 3. .86733 X 10一9
a 7 = -2. 00417X 10" 1 0 a 8 = 1 .70592 X 10 - 13
a 9 = 1. 06937X10— 1 3 a 10 = -1 • 16012X10- 1 5
a 11= 0. 0 a 12 = - -1. 29385 X 10— 20
a 13 = 0. 0 a 14 = 0. 0
② 2面の非球面係数
k= 0 a 3 = 5.08263 X 10" - 5
a 4 =一 8.01243 X 10一6 a 5 = 4.57495 X 10" - 7
a 6 = -1.30273 X 10"8 a 7 = 3.05191 XIO" - 1 1
a 8 = : 2.99424X 10"1 2 a 9 =-7.45817X 10" - 1 5 a 10 = -2.67552X10 -1 6 a 11= 0.0 a 12 = 1.96668 X 10- 22 a 13= 0.0 a 14 = 0.0
③ 5面の非球面係数
k = 0
a 3 =-1.13078X 10" - 4
a 4 = 7.29091 XIO- 6 a 5 =-1.33894X 10" - 7
a 6 = -3.28476 X 10一9 a 7 = 7.65539X 10— - 1 1
a 8 = 3.29726 X 10一1 2 a 9 = 9.54923X 10一 - 1 5 . a 10 = -2.14349X 10一1 5 a 11= 0.0 a 12 = 7.37613X 10- 1 9 a 13= 0.0 a 14 = - -2.65067 X 10一22
④ 6面の非球面係数
k = 4.92
a 3 = 1.28017X 10" 4
a 4 =· - 1.66128 X 10一5 a 5 = 1.17247X 10" 6
a 6 =■ -3.39054X10一8 a 7 = 3.61285 X 10" 1 0 a 8 = -6.77038X 10一1 3 a 9 = 1.51221 XIO一 1 3 a 10 = - 1.36987X 10一1 5 a 11= 0.0 a 12 = - 1.13722 X 10 - 1 8 a 13= 0.0 a 14 = 3.06829 X 10- 22
⑤ 7面の非球面係数
k =-1.4526 X 10
a 3 =-3.92323X 10" 4 a 4 = 5.64409X 10 -5 a 5 =-7.23903X 10" 6 a 6 = 4.42567X10一7 a 7 =-1.39261 X 10~8 a 8 = 1.95027X 10" 1 0
a 9 =-1.17720X 10— 14 a 10 = - 2.19988X 10— 14
a 11= 0.0 a 12= 1.61081 X 10— 1 8
' a 13= 0.0 a 14=-6.20059 X 10- 23 次に、 光学フォーカス温度ドリフトが少ないことを示す例として、 陰 極線管の映像表示スタート時にはこの光学システムの温度が上昇してい ない場合を挙げて説明する。 図 3に、 この光学システムの温度が 2 0°C の場合の光学性能 （MTF) を示す。 図 3に示すように、 映像表示スタ ート時でも光学性能が低下していないことが解る。
下記 （表 2) に、 具体的数値例を示す。 この場合、 上記 （表 1) に示 す数値例に対し、 プラスチックレンズとォプティカル力ップリング液の 屈折率が変化するだけで、 他の数値は上記 （表 1) と同じであるため、 下記 （表 2) には、 光学システムの温度： 20°Cでの屈折率の数値のみ を示している。 第 2群のガラスレンズ及び陰極線管のガラスの温度変化 による屈折率の変化は、 プラスチックレンズゃォプティカルカツプリン グ液の屈折率変化よりも非常に小さいため、 映像表示スタート時も飽和 状態でも屈折率は同じ値に設計されている。 [表 2]
f 0 = 7 3. 40 口径比 1 : 1. 0 7 倍率 1 0 半画角 = 3 9° f O/ f l = 0. 14
f 0 / f 2 = 0. 8 1
f 0 / f 3 = 0. 3 5
f 0/ f 4 =— 0. 52
e l/d l = 1. 07 (但し、 半径 44. 8mmでの数値） 屈折率 （e線） 温度（°C)
n 1 =1.49384 20 n 2 =1.59142 n 3 =1.49384 20 n 4 1.50117 20
n 5 1.44483 20
n 6 1.56562
(実施例 2)
図 4は本発明の第 1の実施の形態の実施例 2における投写レンズを示 す概略構成図である。
本実施例は、 上記実施例 1に対して、 第 1群レンズ G 1のパワー （焦 点距離の逆数） を小さくし、 その分だけ第 2群レンズ G 2のパワーをよ り大きくしたものである。 本実施例においても、 上記実施例 1と同様に、 光学フォーカス温度ドリフトが小さく抑えられ、 温度変化によるバック フォーカスの変化は 0. 0 1mm程度である。
下記 （表 3) に、 具体的数値例を示す。
[表 3]
0 = 72. 43 口径比 1 ： 08 倍率 1 0 半画角 = 3 9° f 0 / f 1 = 0. 1 0
f 0 f 2 = 0. 82
f 0 / f 3 = 0. 38 f 0/f 4 = -0. 53
e 1 /d 1 = 1. 2 (伹し、 半径 44. 8mmでの数値） 面間の軸線
曲率半径（mm) 方向距離（mm) 屈折率 （e線) 温度（°C)
1 = 70. 500 d 1 = 6.00 n 1.49321 25
2 = 85.500 d 2 =25.85
3 = 70.350 d 3 =20.25 n 2 =1.59142
4 = -185.453 d 4=17.81
5 = - -5031.795 d 5 = 6.80 n 3 =1.49130 40
6 = -92.807 d 6 =32.77
7 = -47.000 d 7 = 3. 0 n 4 = 1. 49754 50
8 = -44.900 d 8 = 6.50 n 5=1.43483 54
9 = 0.000 d 9 =14.10 n 6 =1.56562
r 10= -350.000 以下に、 レンズ各面の非球面係数を示す
① 1面の非球面係数
k = 0
a 3 =-3.96730X 10一6 a 4 =-2.01141Χ10"6
a 5 =-2.31346 X 10—8 a 6 = 4.45065X 10一9
a 7 =-2.01089X 10— 1 0 a 8 = 2.04679X 10— 1 3
a 9 = 1.04634X 10一13 a 10 = - 1.19829 X 10- 1 5
a 11= 0.0 a 12 = -5.87447X 10— 2 1
a 13= 0.0 a 14= 0.0
② 2面の非球面係数 a 3 = 5.01816X10一5 a 4 =-8.57588X 10—6 a 5 = 4.68934X 10—7 a 6 =-1.26646 X 10- 8 a 7 = 3.71704X 10 - 1 1 a 8 = 2.82189X 10— 1 2 a 9 =-1.05890X 10"14 a 10 = -1.99107X 10一1 6 a 11= 0.0 a 12 = - 7.05627X10一2 1 a 13= 0.0 a 14= 0.0
③ 5面の非球面係数
k = 0
a 3 =-1· 09711 X 10— 4 a 4 = 7.41390X 10一6 a 5 =-1.32569X 10一7 a 6 =-3.13409X 10—9 a 7 = 6.32989X 10一1 1 a 8 = 3.56898X 10一12 a 9 = 1.80174X 10"14 a 10 = -2.03960X 10— 1 5 a 11= 0.0 a 12= 4.46628X10— 1 9 a 13= 0.0 a l4 = -2.34659X 10一22
④ 6面の非球面係数
k =4.80225
a 3 =1.53678X 10一4 a 4 =-1.72200X 10一5 a 5 =1.17911X10— 6 a 6 =-3.36098X 10一8 a 7 =3.61588X 10一1 0 a 8 =-5.51620X 10一1 3 a 9 =1.52547X 10一1 3 a 10 = - 1.30958X 10一1 5 a 11 = 0.0 a 12 = -1.11161X10一1 8 a 13 = 0.0 a 14= 2.16111X10— 22
⑤ 7面の非球面係数
k =_Ί.69456
a 3 =ー2.93069 X 10-4 a 4 - 5.38461 X10一5 a 5 =-7.23758X 10—6 a 6 = 4.43525X 10- 7
a 7 =-1.39383 X 10— 8 a 8 = 1.94683X 10- 1 0
a 9 =-1.56837 X 10"14 a 10 = -2.18009 X 10— 14
a 11= 0.0 a 12= 1.84261 X 10— 1 8
a 13= 0.0 a l4 = -2.54346 X 10"22
(実施例 3 )
図 6は本発明の第 1の実施の形態の実施例 3における投写レンズを示 す概略構成図である。
本実施例は、 上記実施例 1に対して、 第 2群レンズ G 2のパワーを小 さくし、 その分だけ第 1群レンズ G 1のパワーを比較的大きくしたもの である。 本実施例においても、 上記実施例 1と同様に、 光学フォーカス 温度ドリフトが小さく抑えられ、 温度変化によるバックフォーカスの変 化は 0. 0 1 mm程度である。
下記 （表 4) に、 具体的数値例を示す。
[表 4]
f 0 = 7 3. 5 3 口径比 1 : 1. 0 7 倍率 1 0 半画角 = 3 9° f 0 / f 1 = 0. 1 9
f 0/ ί 2 = 0. 7 8
f 0 / f 3 = 0. 3 4
f 0 / f 4 = - 0. 4 8
e 1 /d 1 = 0. 9 0 (但し、 半径 4 4. 8mmでの数値） 面間の軸線
曲率半径（mm) 方向距離（mm) 屈折率 （ e線） 温度 CC) r 1 = 65.000 d 1 = 6.00 n 1 =1.49321 25 r 2 = 95.000 d 2 = 25.78
r 3 = 80. 784 d 3 = 20. 25 n 2 =1. 59142 τ 4 = -162. 595 d 4 = 17. 25
r 5 = -876. 699 d 5 = 6. 80 n 3 =1. 49130 40 r 6 = - 95. 967 d 6 = 32. 37
r 7 = -50. 600 d 7 = 3. 20 n 4 =1. 49754 50 r 8 = -44. 900 d 8 = 6. 50 n 5 =1. 43483 54 r 9 = 0. 000 d 9 = 14. 10 n 6 =1. 56562 r 10 = -350. 000 以下に、 レンズ各面の非球面係数を示す (
① 1面の非球面係数
k = 0
a 3 =-1.98666X 10- 5
a 4 = -8 • 86886 X 10" - 7 a 5 =-3.78448X 10" 8
a 6 = 3, .77014X 10' - 9 a 7 =-2.01896 X 10一 10 a 8 = 1 .60081 X 10 -13 a 9 = 1.06966 X 10" 13 a 10 = - 1 .15523 X 10- - 15 a 11= 0.0 a 12 = - -9. 34788X 10一 21 a 13= 0.0 a 14 = 0. 0
② 2面の非球面係数
k = 0
a 3 = 5.11654X 10- 5
a 4 =■ -8. 11799 X 10" - 6 a 5 = 4.55306 X 10一 7
a 6 =■ -1. 29850 X 10" - 8 a 7 = 3.15320X 10一 1 1 a 8 = 2, .91758X 10" - 12 a 9 =-Ί.51774X 10- 15 a 10 = -2. .73707X 10" - 16 a 11= 0.0 a 12 = 3. 60178X 10一 21 a 13= 0.0 a 14= 0.0
③ 5面の非球面係数
k = 0
a 3 = - 1. 10901 X 10一4 a 4 = 7.23708X 10一6 a 5 = - 1. 33483X 10—7 a 6 =-3.23664X 10一9 a 7 = 7. 75207X 10一1 1 a 8 = 3.28257X 10— 1 2 a 9 = 8. 46740X 10一1 5 a 10 = -2.18463X10 -1 5 a 11= 0. 0 a 12= 7.26895 X 10一1 9 a 13 = 0. 0 a 14 = - 2.05364X 10一22
④ 6面の非球面係数
k=5.14702
a 3 =1.30711 X 10"4 a 4 =-1.68165X 10一5 a 5 = 1.17228X 10-6 a 6 =- 3.38746 Χ11Γ8 a 7 =3.59259X 10- 1 0 a 8 =-7.33102X10— 1 3 a 9 =1.50252 X 10一1 3 a l0 = -1.38626 X 10_1 5 a 11 = 0.0 a 12 = - 1.12521 X 10- 1 8 a 13 = 0.0 a 14= 3.53180X 10"2 2
⑤ 7面の非球面係数
k =-1.29758 X 10
a 3 =-3.93605 X 10一4 a 4 = 5.76130X 10一5 a 5 =-7.25494X 10一6 a 6 = 4.41583X 10一7 a 7 39422X10一8 a 8 = 1.95066 X 10一1 0 a 9 =-2.27809X 10一1 5 a 10 = - 2.16093 X 10一14 a 11= 0.0 a 12= 1.71809 X 10一1 8 a 13= 0.0 al4 = - 1.98490X 10一22 [第 2の実施の形態] - 図 8は本発明の第 2の実施の形態における映像拡大投写システムを示 す概略構成図である。
図 8に示すように、 本実施の形態の映像拡大投写システム Sは、 投写 レンズ Aと、 映像を映し出す陰極線管 Tと、 投写レンズ Aと陰極線管 T とを光学的に結合するオプティカルカツプリングュニット Uとにより構 成されている。 ここで、 投写レンズ Aとしては、 上記第 1の実施の形態 で示した投写レンズが用いられている。 尚、 図 8中、 Bは本映像拡大投 写システム Sで投写された映像の最適フォーカス面を示している。 本実施の形態の映像拡大投写システム Sによれば、 投写レンズ Aとし て上記第 1の実施の形態で示した投写レンズが用いられているので、 陰 極線管 Tのフェースプレートの温度変化によって生じる光学フォーカス 温度ドリフトを小さく抑えることができる。 その結果、 陰極線管 Tのフ エ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 はほとんど起こらない。
[第 3の実施の形態]
図 9は本発明の第 3の実施の形態におけるビデオプロジェクタ一を示 す概略構成図である。
図 9に示すように、 本実施の形態のビデオプロジェクター Eは、 3つ の映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3を備えている。 ここで、 映像 拡大投写システム S l、 S 2、 S 3としては、 上記第 2の実施の形態で 示した映像拡大投写システムが用いられている。 映像拡大投写システム S l、 S 2、 S 3は、 この順番に配置されており、 映像拡大投写システ ム S l、 S 2、 S 3には、 それぞれ青、 緑、 赤の単色陰極線管が搭載さ れている。 また、 本ビデオプロジェクター Eは、 映像拡大投写システム S l、 S 2、 S 3から投写される拡大映像を、 別途用意したスクリーン C上で合成することができるように構成されている。
本実施の形態のビデオプロジェクター Eによれば、 映像拡大投写シス テム S l、 S 2、 S 3として上記第 2の実施の形態で示した映像拡大投 写システムが用いられているので、 陰極線管の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がほとんど起こらない。 すなわち、 陰極線管のフェースプレートの温度が変化しても、 スクリー ン C上の光学フォーカス性能は変化しない。 その結果、 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 ちに使用でき、 その後も良好な映像を安定して得ることができる。
[第 4の実施の形態]
図 1 0は本発明の第 4の実施の形態におけるプロジェクシヨンテレビ を示す概略構成図である。
図 1 0に示すように、 本実施の形態のプロジェクションテレビ Hは、 映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3と、 映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3の投写レンズから投写された光を折り曲げるミラー Mと、 ミ ラー Mで折り曲げられた光を映像として映し出す透過型スクリーン Dと を備えている。 ここで、 映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3として は、 上記第 2の実施の形態で示した映像拡大投写システムが用いられて いる。 映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3は、 この順番に配置され ており、 映像拡大投写システム S 1、 S 2、 S 3には、 それぞれ青、 緑、 赤の単色陰極線管が搭載されている。
本実施の形態のプロジェクションテレビ Hによれば、 映像拡大投写シ ステム S l、 S 2、 S 3として上記第 2の実施の形態で示した映像拡大 投写システムが用いられているので、 陰極線管の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がほとんど起こらない。 その結果、 セット電源投入後、 時間が経過しても、 スクリーン上の光学 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できる。 また、 投写レンズの半画角が 3 9 ° であるため、 コンパクトなセットを実現す ることができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明によれば、 レンズ構成を適切に設定することに より、 4枚構成で低コスト化が可能な投写レンズでありながら、 高い光 学性能を有し、 しかも、 光学フォーカス温度ドリフトの少ない良好な投 写レンズを実現することができ、 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ヨンテレビに利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. スクリーン側から順に配置された、 正のパワー （焦点距離の逆 数） を有する第 1群レンズと、 全系の中で最も大きい正のパワーを有す る第 2群レンズと、 正のパワーを有する第 3群レンズと、 スクリーン側 に凹面を向けた負のパワーを有する第 4群レンズとを備えた 4群 4枚構 成の投写レンズであって、
前記第 1群レンズ、 前記第 3群レンズ及び前記第 4群レンズは、 それ ぞれ少なくとも一面が非球面であり、
全系の焦点距離を f 0、 前記第 1群レンズの焦点距離を f 1、 第 2群 レンズの焦点距離を f 2、 第 3群レンズの焦点距離を f 3、 第 4群レン ズの焦点距離を f 4、 前記第 1群レンズの中心厚みを d 1、 前記第 1群 レンズの最大光線高での面間隔を e 1としたとき、 下記 （1) 〜 （5) の条件式を満足することを特徴とする投写レンズ。
( 1) 0. 1 < f 0/ f 1< 0. 2
(2) 0. 7 8< f 0/ f 2< 0. 8 2
(3) 0. 3 < f 0/ f 3 < 0. 3 8
(4) — 0. 5 3< f 0/ f 4<- 0. 47
(5) e l/d lく 1. 5
2. 前記第 1群レンズ及び前記第 3群レンズが、 両面ともに非球面で ある請求項 1に記載の投写レンズ。
3. 前記第 4群レンズの硝材に耐熱ァクリル材料を使用した請求項 1 に記載の投写レンズ。
4. 半画角が 38° 以上であり、 Fナンバーが 1. 1以下である請求 項 1に記載の投写レンズ。
5. 請求項 1〜4のいずれかに記載の投写レンズと、 映像を映し出す 陰極線管と、 前記投写レンズと前記陰極線管とを光学的に結合するュニ ットとを備えた映像拡大投写システム。
6 . 陰極線管が青、 緑、 赤の単色陰極線管である請求項 5に記載の映 像拡大投写システムをそれぞれ 1個ずつ備え、 前記各映像拡大投写シス テムから得られる拡大映像をスクリーン上で合成することができること を特徴とするビデオプロジェクター。
7 . 請求項 5に記載の映像拡大投写システムと、 前記投写レンズから 投写された光を折り曲げるミラーと、 前記ミラーで折り曲げられた光を 映像として映し出す透過型スクリーンとを備えたプロジェクションテレ ビ。
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