JPH0736624B2 - Projection tv - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、テレビ画像などの画像
発生源に表示された画像を、投写レンズなどの光学的手
段を用いてスクリーン上に拡大投写するプロジェクショ
ンテレビにおいて、色収差を低減しフォーカス特性を向
上したプロジェクションテレビに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】画面サイズ４０〜７０インチの大画面の
テレビ画像を実現させるために、現在、小型ブラウン管
の前面に拡大投写レンズを配置し、小型ブラウン管の蛍
光面に映し出された映像を７〜１５倍程度に拡大してス
クリーン上に投写するシステムが普及してきた。その普
及を支える技術的要因の１つとして、量産性に優れるプ
ラスチックを材料としたレンズ素子の製造が可能となっ
た点があげられる。さらに最近では、高解像度化を目的
として、色収差を改善した投写レンズの必要性が高まっ
ている。 【０００３】しかしながら、上記のシステムにおいて、
色収差補正をプラスチックレンズで行なうことは、レン
ズ枚数の増加を招き、プラスチックレンズ本来のメリッ
トであった軽量化、低コスト化を著しく損なうものとな
ってしまうために、色収差の改善は事実上行なわれてい
なかった。 【０００４】これに対し、上記の状況を考慮した色収差
の従来の改良例として、実開昭５７−１８０９５７号公
報、特開昭５８−１３４５９２号公報、特開昭５７−３
７９９０号公報に開示されている技術が提案されてい
る。これらは吸収フィルタを採用し、小型ブラウン管の
発光スペクトルのうちの不必要な波長成分をカットし色
収差を改善しようとするものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
色収差は改善されるものの画像の輝度が低下し、この点
についてさらに配慮する必要があった。 【０００６】さらに、特開昭５８−１３４５９２号公報
の技術においては、スクリーン画面中央部と周辺部とで
のホワイトバランスが異なることとなり、画面上に色む
らが発生してしまうという問題点があった。 【０００７】本発明の目的は、上記の従来の問題点を解
決し、スクリーン画面上の色収差の低減を、輝度損失を
最小限におさえて達成するとともに、画面上の色むらを
低減したプロジェクションテレビを提供することにあ
る。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のプロジェクションテレビにおいて、赤、緑
及び青色用の３本の投写レンズのうち、少なくとも１本
の投写レンズが、少なくとも１枚のプラスチックレンズ
素子全体に、赤、緑及び青色のいずれか１色の波長に対
する分光透過率特性を持つ透過性波長選択材料を有し、
前記分光透過率特性が、前記プラスチックレンズ素子の
中心軸からの径方向位置が遠くなるに従って徐々に低下
させるようにした。 【０００９】 【作用】上記のような構成とすることによって本発明の
プロジェクションテレビは、投写レンズの光軸付近を通
り明るさに対する寄与の大きい光線に対しては、投写レ
ンズの光軸付近では透過率が相対的に大きいことから、
明るさの低下が少なくなり、輝度損失を最小限に抑える
ことができる。また、投写レンズの外周部付近を通り明
るさに対する寄与の少ない光線に対しては、投写レンズ
の外周部付近の透過率を相対的に小さくすることによ
り、色収差の低減を図ることができ、フォーカス特性を
向上することができる。 【００１０】さらに、赤、緑及び青色用の３本の投写レ
ンズのそれぞれのプラスチックレンズ素子全体に、波長
に対して所望の分光透過率特性を持った透過性選択材料
を有し、その透過率の変化を３原色の赤、緑、青の各色
用の投写レンズごとに最適化した場合には、輝度損失を
最小限に抑え、色収差を低減してフォーカス特性を向上
できるとともに、スクリーン上で赤、緑、青の３色の画
像を合成した画像において、スクリーン中心部付近と周
辺部でのホワイトバランスのくずれをほとんど問題ない
水準とすることもできる。 【００１１】これにより、スクリーン画面上の色収差の
低減を、輝度損失を最小限におさえて達成できるととも
に、画面上の色むらは良好なものとなる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１ないし図
５により説明する。 【００１３】図１は本発明の第一の実施例としての投写
レンズの要部を示す断面図であり、１は第１のレンズ素
子、２は第２のレンズ素子、３は第３のレンズ素子であ
る。この投写レンズは、第１のレンズ素子１が画像発生
源たる小型ブラウン管（図示せず）側、第３のレンズ素
子３がスクリーン（図示せず）側となるように配置され
る。４はフィルタであり、第２のレンズ素子２のスクリ
ーン側の光出射面に設けられている。 【００１４】上記のフィルタ４の、第２のレンズ素子２
の中心軸からの径方向位置Ｒにおける分光透過率をＴ
_F(λ，ｒ)とする。ここに、λは光の波長である。ま
た、ｒはレンズ素子２の中心軸からの径方向の距離の、
有効半径Ｒ_Oに対する相対値として定義され、次式で表
される。 【００１５】 【数１】 ｒ＝Ｒ／Ｒ₀ …（数１） 【００１６】説明を簡単にするため、波長λの変化によ
る分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)の変化と、径方向相対位置ｒ
の変化による分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)の変化が独立であ
ると仮定すると、分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)は次式で表さ
れる。 【００１７】 【数２】 Ｔ_Ｆ（λ，ｒ）＝ρ（λ）×Ｐ（ｒ） …（数
２） 【００１８】ここに、ρ(λ)は波長λの光の透過率、Ｐ
(ｒ)は径方向相対位置ｒにおける透過率である。 【００１９】図２は、上記のフィルタ４の、径方向相対
位置ｒにおける透過率Ｐ(ｒ)の例を示す図である。図２
において、透過率Ｐ(ｒ)は次式で与えられ、レンズの径
方向の相対位置ｒが大きくなるにしたがって小さくなる
特性を有する。 【００２０】 【数３】 Ｐ（ｒ）＝１−αｒ^β …（数３） 【００２１】ただし、αは０＜α≦１を満たす任意の定
数、βはβ＞０を満たす任意の定数である。 【００２２】上記のような分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)を有
するフィルタ４を第２のレンズ素子２の表面に設けたと
きの、投写レンズの明るさの低下と色収差の改善との関
係について明らかにするため、まず、投写レンズの明る
さから説明する。 【００２３】フィルタ４に入射する画像光の光エネルギ
Ｅ_Iと、フィルタ４を透過し出射する画像光の光エネル
ギＥ_Oは、それぞれ次式で与えられる。 【００２４】 【数４】 Ｅ_I＝∫_β∫_０ ^１２πｒＣ（λ）ｄｒｄλ …（数
４） 【００２５】 【数５】 Ｅ_I＝∫_λ∫_０ ^１２πｒＣ（λ）Ｔ_F（λ，ｒ）ｄｒｄλ
…（数５） 【００２６】ここで、Ｃ(λ)は、フィルタ４に入射する
小型ブラウン管からの光の、第２のレンズ素子２の光軸
に垂直な単位面積あたりのエネルギーの分光スペクトル
特性であり、光の波長λにより異なる値をとる。説明を
簡単にするため、フィルタ４の径方向相対位置ｒに無関
係と仮定する。 【００２７】このとき、フィルタ４の入射光のエネルギ
Ｅ_Iに対する出射光のエネルギＥ_Oの比により投写レンズ
の明るさを評価するものとし、この比を輝度Ｂと定義す
ると、数４、数５、及び数２より、輝度Ｂは次のように
なる。 【００２８】 【数６】 【００２９】数６において、小型ブラウン管からの光の
分光スペクトル特性Ｃ(λ)が、離散的な波長λ_iに対す
るデータＣ(λ_i)として与えられるときは、数６は次式
のようになる。 【００３０】 【数７】 【００３１】さらに、数７において、数３のＰ(ｒ)を用
いると、Ｂは次式のようになる。 【００３２】 【数８】 【００３３】ここでＫ₁は、次式で表される。 【００３４】 【数９】 【００３５】数８のＫ₁は、フィルタの種類、及び小型
ブラウン管の発光スペクトルにより一義的に決まる定数
である。 【００３６】次に、色収差特性について、レンズの倍率
色収差（横色収差とも呼ばれる）に着目して以下説明す
る。 【００３７】図９は、公知の倍率色収差の概念を示す概
略図であり、簡単のため、レンズ厚さが極めて薄い一般
的な薄肉凸レンズについて描いてある。 【００３８】図９において、５は薄肉凸レンズであり、
ある分光スペクトルを有する光線のうち主波長の光線９
が、薄肉凸レンズ５の光軸上の物点Ｌから、薄肉凸レン
ズ５の径方向相対位置ｒを通り、光軸上の像点Ｍに収束
するとき、主波長と異なる波長λの光線１０は、物点Ｌ
から、薄肉凸レンズ５の径方向相対位置ｒを通り、像点
Ｍ′に収束する。 【００３９】このとき、像点Ｍを含む像面において、倍
率色収差Ｈ(λ，ｒ)は、径方向相対位置ｒに比例し、次
式で表される。 【００４０】 【数１０】 Ｈ（λ，ｒ）＝ｈ（λ）×ｒ …（数１０） 【００４１】ここで、ｈ(λ)は、光の波長λにより異な
る定数である。 【００４２】このとき、波長λの光による倍率色収差Ｈ
(λ，ｒ)の、径方向相対位置ｒ、径方向相対位置ｒにお
ける分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)、及び投写型ブラウン管か
らの光の分光スペクトル特性Ｃ(λ)を考慮して加重平均
を求め、これを輝線幅Ｄと定義すると、輝線幅Ｄは次式
となる。 【００４３】 【数１１】 【００４４】数２、数１０を数１１に代入すると、輝線
幅Ｄは、次のようになる。 【００４５】 【数１２】 【００４６】数１２において、小型ブラウン管からの光
の分光スペクトル特性Ｃ(λ)が、離散的な波長λ_iに対
するデータＣ(λ_i)として与えられるときは、数１２は
次式のようになる。 【００４７】 【数１３】 【００４８】さらに、数１３において、数３のＰ(ｒ)を
用いると、輝線幅Ｄは次式のようになる。 【００４９】 【数１４】 【００５０】ここでＫ₂は、次式で表される。 【００５１】 【数１５】 【００５２】数１５において、Ｋ₂は、フィルタの種
類、投写型ブラウン管の発光スペクトル、及びレンズの
倍率色収差により一義的に決まる定数である。 【００５３】以上において導いた輝度Ｂと輝線幅Ｄにを
用いて、前記の分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)を有するフィル
タ４を第２のレンズ素子２の表面に設けたときの、投写
レンズの明るさの低下と色収差の改善との関係につい
て、以下に説明する。 【００５４】図３、及び図４は、輝線幅Ｄを、輝度Ｂを
パラメータとして図示したものであり、図３ではα、図
４ではβをそれぞれ横軸にとっている。縦軸は、最大値
（Ｐ(ｒ)＝１のとき）で正規化している。たとえばＢ＝
０．９を仕様値とした場合、輝線幅Ｄを最小とする条件
は、図３、図４において、α＝１．０、β＝１８．０で
あり、このとき輝線幅Ｄは０．９５となることがわか
る。 【００５５】実際のスクリーン上における輝線において
は、その半幅には倍率色収差Ｈ(λ，ｒ)の加重平均Ｄに
おいて上記の係数Ｋ₂の効果が加わる。 【００５６】図５に、フィルタ４の分光透過率Ｔ_F(λ，
ｒ)のうち波長λに依存する透過率ρ(λ)を、前記の緑
用の投写型ブラウン管の発光スペクトルとあわせて示
す。図５の投写型ブラウン管の発光スペクトル、透過率
ρ(λ)の場合、上記の係数Ｋ₂は約０．５５となり、輝
線の半幅は０．５２（＝０．９５×０．５５）となり、
本発明により４８％改善される。 【００５７】上記は、Ｂ＝０．９の場合であるが、Ｂの
値はこれに限定されるものではなく、Ｂ＝０．８ないし
０．９５程度の範囲であれば、本発明を有効に実施する
ことができる。この場合の輝線幅は、フィルタがない場
合の輝線幅に比べ、約４５ないし６１％改善される。 【００５８】実際に図２の径方向相対位置ｒにおける透
過率特性を有するフィルタをレンズ素子表面に試作し実
測したところ、ほぼ上記の計算結果に近い性能を得た。 【００５９】一方、図５に示した透過率特性を有するフ
ィルタ４をレンズ素子の表面に設け、そのレンズを緑色
の小型ブラウン管と組み合わせたとき、小型ブラウン管
の発光スペクトルのうち、赤色、青色のスプリアス成分
は、フィルタ４により低減されるので、緑色の色純度が
向上し、フォーカス性能が向上する効果がある。 【００６０】次に、本発明の第二の実施例を図６により
説明する。 【００６１】図６は本発明の第二の実施例としての投写
レンズの要部を示す断面図であり、１は第１のレンズ素
子、２は第２のレンズ素子、３は第３のレンズ素子、７
は画像発生源としての小型ブラウン管のフェイスパネ
ル、８は小型ブラウン管の蛍光面である。４はフィルタ
であり、第３のレンズ素子３の小型ブラウン管側の光入
射面と、スクリーン側の光出射面の２面に設けられてい
る。 【００６２】図６から明らかなように、この投写レンズ
では、第２のレンズ素子２が他のレンズ素子に比較して
レンズ面の曲率半径が小さく、この投写レンズ全体が有
する全屈折力のうちの主たる屈折力を分担している。 【００６３】図６において、小型ブラウン管の蛍光面上
の各物点からの出射光束１１は、いずれもその一部が第
３のレンズ素子３の外周部付近を通っている。一部の物
点からの出射光束がレンズ素子の外周部付近を通らず、
中心付近のみを通過するような場合には、スクリーン上
の画面において、場所によって色収差が大きくフォーカ
ス特性が低下したり、３原色の色純度が低下して画面に
色むらを生じたりすることがある。上記のように、蛍光
面上の各物点からの光線に対し、ほぼ均一にフィルタ効
果が得られる位置にレンズ素子を配設し、そのレンズ素
子のレンズ面にフィルタ４を設けるのが最も望ましく、
その場合に本発明は最も効果的に実施することができ、
色収差の少ない良好なフォーカス特性が得られるととも
に、画面の色むらがほとんどなくなる効果がある。ま
た、本実施例のように、フィルタ４を設けるレンズ素子
が、投写レンズ全体が有する全屈折力のうちの主たる屈
折力を分担しているレンズ素子よりスクリーン側に位置
するときには、フィルタ４において反射光が発生して
も、その反射光のうち投写管の蛍光面にまで戻る光は極
めて少なく、したがって、その戻り光が蛍光面で拡散反
射されて迷光となる光が極めて少ないことから、画像の
コントラストがよくなる効果もある。 【００６４】本実施例では、第３のレンズ素子３の小型
ブラウン管側の光入射面と、スクリーン側の光出射面の
２面にフィルタ４を設ける構成としたが、前記の第一の
実施例と同様に、レンズ素子３の光入射面、光出射面の
いずれか１面にのみフィルタ４を設ける構成としてもよ
い。このとき、レンズ素子３の光入射面にのみフィルタ
４を設ける場合は、レンズ素子３の光出射面にのみフィ
ルタ４を設ける場合より、フィルタ４における上記の反
射光のうち投写管の蛍光面にまで戻る光が少なく、さら
にコントラストが良好となる。一方、レンズ素子３の光
出射面にのみフィルタ４を設ける場合は、レンズ素子３
の光入射面にのみフィルタ４を設ける場合より、フィル
タ４に対する光の入射角が相対的に小さくなることか
ら、フィルタ効果がより均等に働き、画面上の色むらが
少なくなる効果もある。 【００６５】一方、フィルタ４の径方向相対位置ｒにお
ける透過率Ｐ(ｒ)は、図２に示した特性に限定されるも
のではない。 【００６６】図７は、フィルタ４の径方向相対位置ｒに
おける透過率Ｐ(ｒ)の他の例を示す図である。 【００６７】図７に示した透過率Ｐ(ｒ)の例において
は、ｒ＝０．８８付近で透過率Ｐ(ｒ)の線が折れ曲がっ
ている。透過率Ｐ(ｒ)がこのような特性であっても、上
記の第一、第二の実施例と同様の効果がある。 【００６８】次に、本発明の第三の実施例を図８により
説明する。 【００６９】図８は本発明の第三の実施例としての投写
レンズの要部を示す断面図であり、１は第１のレンズ素
子、２は第２のレンズ素子、３は第３のレンズ素子であ
る。 【００７０】本実施例において、波長に対し所望の分光
透過率特性を有する透過性波長選択材料を第３のレンズ
素子３全体に設け、フィルタ４を構成し、フィルタ４の
分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)は前記の第一、第二の実施例と
同様とする。本実施例の構成によっても、前記の実施例
と同様の効果を得ることができる。 【００７１】一方、上記の各実施例では、特に緑色の小
型ブラウン管用の投写レンズに絞って説明したが、同様
の考え方を赤色用、青色用の投写レンズにもそれぞれ適
用できる。赤、緑及び青色用の３本の投写レンズのそれ
ぞれのプラスチックレンズ素子に、波長に対し所望の透
過率特性を有する透過性選択材料を設けず、１本あるい
は２本の投写レンズのプラスチックレンズ素子にのみ透
過性選択材料を設けた場合、スクリーン上で赤、緑、青
の３色の画像を合成した画像において、色収差を低減
し、フォーカス特性を向上することはできるものの、ス
クリーン中心部付近と周辺部でのホワイトバランスがく
ずれて色むらを生じてしまうことがある。その理由は、
赤用、緑用、青用の投写レンズの位置が異なるために、
周辺部での出射瞳形状がそれぞれで若干異なり、３色の
輝度比が中心部と周辺部で一定に保たれなくなってしま
うことにある。その解決策として、フィルタ４の径方向
相対位置ｒにおける透過率Ｐ(ｒ)を、赤用、緑用、青用
で異なる特性とすれば、ホワイトバランスのくずれはほ
とんど問題ない水準となる。例えば、赤に対してはα＝
１．０、β＝２０．５、緑に対してはα＝１．０、β＝
１８．３、青に対してはα＝１．０、β＝２２．２とす
ればよい。 【００７２】なお、フィルタとしては、上記の各実施例
においては専ら染料、顔料等の物質による光の吸収を利
用する吸収フィルタを念頭において説明したが、フィル
タはこれに限定されるものではない。 【００７３】一般に光学的なフィルタは、材料面からは
上記の吸収フィルタと、誘電体薄膜や金属薄膜の多層膜
からなる干渉フィルタとに大別される。フィルタの分類
については、たとえば、「光学技術ハンドブック」（株
式会社朝倉書店発行、昭和４５年３月５日３版）第９章
第９.６節（第６９５頁ないし第７１８頁）、「応用分
光学ハンドブック」（株式会社朝倉書店発行、昭和４８
年１１月２５日初版）第ＩＩ編第１章第１.３節（第２
５９頁ないし第２８４頁）、「新編色彩科学ハンドブッ
ク」（財団法人東京大学出版会発行、昭和５７年７月２
５日第４刷）第２１章（第７４５頁ないし第７９４
頁）、「光学的測定ハンドブック」（株式会社朝倉書店
発行、昭和５６年７月２５日初版第１刷）第Ｉ編第２章
第２.６節（第８２頁ないし第８７頁）などの文献に詳
述されている。 【００７４】干渉フィルタにおいては、フィルタ４の分
光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)のうち波長λに依存する透過率ρ
(λ)は、多層膜の構成に依存して決まる。また、フィル
タ４の径方向相対位置ｒにおける透過率Ｐ(ｒ)は、レン
ズ素子の外周部付近の多層膜の構成を、レンズ中心部付
近の多層膜の構成と異なるようにすることにより、径方
向相対位置ｒに対して変化する特性を付与することがで
きるが、フィルタの製造工程が非常に手間のかかる工程
となる。 【００７５】一般に、投写型ブラウン管の蛍光面から投
写レンズを経てスクリーンに至る光線は、投写レンズの
レンズ素子を通過するとき、レンズ素子の光軸付近では
フィルタに対する入射角が小さく、フィルタ面に対して
ほぼその法線方向に近い方向から入射するのに対し、レ
ンズ素子の外周部付近ではフィルタに対する入射角が大
きく、フィルタ面に対して斜めに入射する。このとき、
波長λに対する分光透過率ρ(λ)の特性は、短波長方向
にずれる。したがってフィルタの分光透過率ρ(λ)の特
性を、投写型ブラウン管からの光がフィルタ面に対して
ほぼ法線方向に入射するときに、投写型ブラウン管の発
光スペクトル中の主波長成分の光を選択的に透過するよ
うな特性となるよう多層膜を構成すれば、径方向相対位
置ｒが大きくなるレンズ素子の外周部付近では自ずと透
過率Ｐ(ｒ)は低下することになる。ただし、この場合、
透過率Ｐ(ｒ)は径方向相対位置ｒだけではなく、波長λ
にも依存する。このため前記の第一の実施例において説
明したような近似的計算はそのまま適用できず、効果の
見積りにはより精密な計算を必要とするが、本発明の本
質は十分に達成できる。 【００７６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ロジェクションテレビにおいて、プラスチックレンズの
本来のメリットである軽量、低コストを損なうことな
く、スクリーン画面上の色収差を、輝度損失を最小限に
おさえて達成でき、また、画面上の色むらが著しく低減
できる効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention enlarges and projects an image displayed on an image source such as a television image on a screen by using an optical means such as a projection lens. The present invention relates to a projection television that reduces chromatic aberration and improves focus characteristics. In order to realize a large-screen television image having a screen size of 40 to 70 inches, a magnifying projection lens is currently arranged in front of a small cathode ray tube and an image projected on the fluorescent screen of the small cathode ray tube. A system for enlarging the image on the screen by 7 to 15 times has become widespread. One of the technical factors that support its spread is that it has become possible to manufacture lens elements made of plastic, which has excellent mass productivity. Furthermore, recently, the need for a projection lens with improved chromatic aberration is increasing for the purpose of achieving higher resolution. However, in the above system,
Correcting chromatic aberration with a plastic lens results in an increase in the number of lenses, and significantly reduces the weight and cost reductions that were the original advantages of plastic lenses.Therefore, chromatic aberration is actually improved. Didn't. On the other hand, as conventional improvement examples of chromatic aberration in consideration of the above situation, Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-180957, Japanese Patent Laid-Open No. 58-134592, and Japanese Patent Laid-Open No. 57-3 are proposed.
The technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 7990 is proposed. These employ an absorption filter to cut unnecessary wavelength components in the emission spectrum of a small cathode ray tube to improve chromatic aberration. SUMMARY OF THE INVENTION In the above-mentioned prior art,
Although the chromatic aberration is improved, the brightness of the image is reduced, and this point needs to be further considered. Further, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-134592 has a problem in that the white balance at the central portion of the screen and the peripheral portion of the screen are different from each other, which causes color unevenness on the screen. It was An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, achieve a reduction in chromatic aberration on the screen screen with a minimum luminance loss, and a color unevenness on the screen. To provide. In order to achieve the above object, in the projection television of the present invention, at least one of the three projection lenses for red, green and blue has at least one projection lens. One plastic lens element as a whole has a transparent wavelength selection material having a spectral transmittance characteristic for a wavelength of any one of red, green and blue,
The spectral transmittance characteristic is gradually decreased as the position in the radial direction from the central axis of the plastic lens element increases. With the above-described structure, the projection television of the present invention allows a light beam that passes near the optical axis of the projection lens and makes a large contribution to brightness to be transmitted near the optical axis of the projection lens. Because the rate is relatively large,
The decrease in brightness is reduced and the brightness loss can be minimized. Also, for light rays that pass near the outer periphery of the projection lens and contribute little to brightness, it is possible to reduce chromatic aberration by making the transmittance near the outer periphery of the projection lens relatively small. The characteristics can be improved. Further, the entire plastic lens element of each of the three projection lenses for red, green and blue has a transmissive selection material having a desired spectral transmissivity characteristic with respect to wavelength, and its transmissivity If the change in is optimized for each projection lens for each of the three primary colors, red, green, and blue, brightness loss can be minimized, chromatic aberration can be reduced, and focus characteristics can be improved. In the image in which the images of three colors of green, blue, and blue are combined, it is possible to make the white balance collapse near the center of the screen and the peripheral part of the screen almost no problem. As a result, reduction of chromatic aberration on the screen can be achieved with minimum luminance loss, and color unevenness on the screen becomes good. A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a first embodiment of the present invention. 1 is a first lens element, 2 is a second lens element, and 3 is a third lens. It is an element. This projection lens is arranged so that the first lens element 1 is on the side of a small cathode ray tube (not shown) that is an image generation source and the third lens element 3 is on the side of a screen (not shown). Reference numeral 4 denotes a filter, which is provided on the light exit surface of the second lens element 2 on the screen side. The second lens element 2 of the filter 4 described above.
The spectral transmittance at the radial position R from the central axis of
Let _F (λ, r). Here, λ is the wavelength of light. Further, r is a radial distance from the central axis of the lens element 2,
It is defined as a relative value with respect to the effective radius R _O and is represented by the following equation. R = R / R ₀ (Equation 1) For simplification of explanation, the change in the spectral transmittance T _F (λ, r) due to the change in the wavelength λ and the radial direction relative. Position r
Assuming that the change of the spectral transmittance T _F (λ, r) due to the change of T is independent, the spectral transmittance T _F (λ, r) is expressed by the following equation. ## EQU2 ## T _F (λ, r) = ρ (λ) × P (r) (Equation 2) where ρ (λ) is the transmittance of light of wavelength λ, and P
(r) is the transmittance at the radial relative position r. FIG. 2 is a diagram showing an example of the transmittance P (r) of the filter 4 at the radial relative position r. Figure 2
In, the transmittance P (r) is given by the following equation, and has a characteristic that it decreases as the relative position r in the radial direction of the lens increases. ## EQU3 ## P (r) = 1-αr ^β (Equation 3) where α is an arbitrary constant satisfying 0 <α ≦ 1 and β is an arbitrary constant satisfying β> 0. is there. When the filter 4 having the above-described spectral transmittance T _F (λ, r) is provided on the surface of the second lens element 2, the relationship between the reduction of the brightness of the projection lens and the improvement of the chromatic aberration. First, the brightness of the projection lens will be described. The light energy E _I of the image light incident on the filter 4 and the light energy E _O of the image light transmitted through the filter 4 and emitted are given by the following equations. E _I = ∫ _β ∫ ₀ ¹ 2πrC (λ) drdλ (Equation 4) E _I = ∫ _λ ∫ ₀ ¹ 2πrC (λ) T _F (λ, r) ) Drdλ
Here, C (λ) is a spectral spectrum characteristic of energy per unit area of the light from the small cathode ray tube which enters the filter 4, which is perpendicular to the optical axis of the second lens element 2. And takes different values depending on the wavelength λ of light. For simplicity of explanation, it is assumed that the radial relative position r of the filter 4 is irrelevant. At this time, it is assumed that the brightness of the projection lens is evaluated by the ratio of the energy E _O of the emitted light to the energy E _I of the incident light of the filter 4, and this ratio is defined as the brightness B. , And Equation 2, the brightness B is as follows. [Equation 6] When the spectral spectrum characteristic C (λ) of the light from the small cathode ray tube is given as the data C (λ _i ) for the discrete wavelength λ _{i in the} equation 6, the equation 6 becomes as follows. . [Equation 7] Further, when P (r) of the equation 3 is used in the equation 7, B becomes the following equation. [Equation 8] Here, K ₁ is represented by the following equation. [Equation 9] K ₁ in the equation (8) is a constant that is uniquely determined by the type of filter and the emission spectrum of the small cathode ray tube. Next, the chromatic aberration characteristics will be described below by focusing on the lateral chromatic aberration (also called lateral chromatic aberration) of the lens. FIG. 9 is a schematic view showing the concept of known chromatic aberration of magnification. For simplicity, a general thin-walled convex lens having an extremely thin lens thickness is drawn. In FIG. 9, 5 is a thin convex lens,
Light having a dominant wavelength among light having a certain spectrum 9
However, when the object point L on the optical axis of the thin convex lens 5 passes through the radial relative position r of the thin convex lens 5 and converges on the image point M on the optical axis, the light ray 10 having a wavelength λ different from the main wavelength is Object point L
Then, it passes through the radial relative position r of the thin convex lens 5 and converges on the image point M ′. At this time, in the image plane including the image point M, the chromatic aberration of magnification H (λ, r) is proportional to the radial relative position r and is represented by the following equation. H (λ, r) = h (λ) × r (Equation 10) Here, h (λ) is a constant that varies depending on the wavelength λ of light. At this time, the chromatic aberration of magnification H due to the light of the wavelength λ
(λ, r) is weighted in consideration of the radial relative position r, the spectral transmittance T _F (λ, r) at the radial relative position r, and the spectral spectrum characteristic C (λ) of the light from the projection type CRT. If the average is obtained and defined as the bright line width D, the bright line width D is given by the following equation. [Equation 11] Substituting the equations 2 and 10 into the equation 11, the bright line width D is as follows. [Equation 12] When the spectral spectrum characteristic C (λ) of the light from the small cathode ray tube is given as the data C (λ _i ) for the discrete wavelength λ _{i in the} formula 12, the formula 12 becomes as follows. . [Equation 13] Further, when P (r) of the equation 3 is used in the equation 13, the bright line width D is expressed by the following equation. [Equation 14] Here, K ₂ is expressed by the following equation. [Equation 15] In Expression 15, K ₂ is a constant uniquely determined by the type of filter, the emission spectrum of the projection type cathode ray tube, and the chromatic aberration of magnification of the lens. Using the brightness B and the bright line width D derived in the above, projection when the filter 4 having the above-mentioned spectral transmittance T _F (λ, r) is provided on the surface of the second lens element 2. The relationship between the reduction in lens brightness and the improvement in chromatic aberration will be described below. 3 and 4 show the bright line width D with the brightness B as a parameter, where α is the horizontal axis in FIG. 3 and β is the horizontal axis in FIG. The vertical axis is normalized by the maximum value (when P (r) = 1). For example, B =
When 0.9 is the specification value, the conditions for minimizing the bright line width D are α = 1.0 and β = 18.0 in FIGS. 3 and 4, and at this time the bright line width D is 0.95. It turns out that In the bright line on the actual screen, the effect of the above coefficient K ₂ is added to the half width of the weighted average D of the chromatic aberration of magnification H (λ, r). FIG. 5 shows the spectral transmittance T _F (λ,
The transmittance ρ (λ) depending on the wavelength λ of r) is shown together with the emission spectrum of the above-mentioned projection type CRT for green. In the case of the emission spectrum and the transmittance ρ (λ) of the projection type cathode ray tube in FIG. 5, the coefficient K ₂ is about 0.55, and the half width of the bright line is 0.52 (= 0.95 × 0.55),
48% improvement according to the invention. The above is the case of B = 0.9, but the value of B is not limited to this, and the present invention is effective if it is in the range of B = 0.8 to 0.95. Can be carried out. The line width in this case is improved by about 45 to 61% as compared with the line width without the filter. When a filter having transmittance characteristics at the radial relative position r in FIG. 2 was actually manufactured on the lens element surface as a prototype and actually measured, a performance close to the above calculation result was obtained. On the other hand, when the filter 4 having the transmittance characteristic shown in FIG. 5 is provided on the surface of the lens element and the lens is combined with a small green cathode ray tube, the spurious emission of red and blue in the emission spectrum of the small cathode ray tube. Since the components are reduced by the filter 4, the green color purity is improved and the focusing performance is improved. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a second embodiment of the present invention, in which 1 is a first lens element, 2 is a second lens element, and 3 is a third lens. Element, 7
Is a face panel of a small CRT as an image generation source, and 8 is a fluorescent screen of a small CRT. Reference numeral 4 denotes a filter, which is provided on two surfaces of the third lens element 3, that is, a light-incident surface on the small cathode ray tube side and a light-emitting surface on the screen side. As is apparent from FIG. 6, in this projection lens, the second lens element 2 has a smaller radius of curvature of the lens surface than the other lens elements, and the total refractive power of the projection lens as a whole is small. Is responsible for the main refractive power of. In FIG. 6, a part of the luminous flux 11 emitted from each object point on the fluorescent surface of the small cathode ray tube passes near the outer peripheral portion of the third lens element 3. The light flux emitted from some object points does not pass near the outer periphery of the lens element,
In the case of passing only around the center, the chromatic aberration in the screen on the screen may be large and the focus characteristics may be deteriorated depending on the location, or the color purity of the three primary colors may be deteriorated to cause color unevenness on the screen. . As described above, it is most desirable to dispose the lens element at a position where a filter effect can be obtained almost uniformly with respect to the light rays from each object point on the phosphor screen, and to dispose the filter 4 on the lens surface of the lens element. ,
In that case, the present invention can be carried out most effectively,
Good focus characteristics with little chromatic aberration can be obtained, and color unevenness on the screen is almost eliminated. Further, as in the present embodiment, when the lens element provided with the filter 4 is located on the screen side with respect to the lens element which is responsible for the main refracting power of the total refracting power of the entire projection lens, it is reflected by the filter 4. Even if light is generated, very little of the reflected light returns to the fluorescent screen of the projection tube, and therefore, the returned light is extremely diffused and reflected by the fluorescent screen and becomes stray light. It also has the effect of improving the contrast. In the present embodiment, the filter 4 is provided on two surfaces of the third lens element 3, that is, the light incident surface on the small cathode ray tube side and the light emitting surface on the screen side. Similarly, the filter 4 may be provided only on one of the light incident surface and the light emitting surface of the lens element 3. At this time, when the filter 4 is provided only on the light incident surface of the lens element 3, the filter 4 is provided on the fluorescent surface of the projection tube among the above-mentioned reflected light in the filter 4 more than when the filter 4 is provided only on the light emitting surface of the lens element 3. There is less light returning up to and the contrast is better. On the other hand, when the filter 4 is provided only on the light emitting surface of the lens element 3, the lens element 3
Since the incident angle of the light with respect to the filter 4 is relatively smaller than that in the case where the filter 4 is provided only on the light incident surface, the filter effect works more evenly and the color unevenness on the screen is reduced. On the other hand, the transmittance P (r) at the radial relative position r of the filter 4 is not limited to the characteristics shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing another example of the transmittance P (r) at the radial relative position r of the filter 4. In the example of the transmittance P (r) shown in FIG. 7, the line of the transmittance P (r) is bent around r = 0.88. Even if the transmittance P (r) has such a characteristic, the same effect as the first and second embodiments can be obtained. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a third embodiment of the present invention, in which 1 is a first lens element, 2 is a second lens element, and 3 is a third lens. It is an element. In this embodiment, a transparent wavelength selection material having a desired spectral transmittance characteristic with respect to wavelength is provided on the entire third lens element 3 to form the filter 4, and the spectral transmittance T _F ( λ, r) is the same as in the first and second embodiments. With the configuration of this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. On the other hand, in each of the above-described embodiments, the description has been made focusing on the projection lens for the small green cathode ray tube, but the same idea can be applied to the projection lenses for the red color and the blue color, respectively. The plastic lens elements of the three projection lenses for red, green, and blue are provided with one or two projection lenses without providing a transmissive selection material having a desired transmittance characteristic with respect to the wavelength. In the case where the transparent selection material is provided only on the screen, it is possible to reduce the chromatic aberration and improve the focus characteristics in the image in which the images of the three colors of red, green and blue are combined on the screen, but The white balance in the peripheral part may be disturbed, resulting in uneven color. The reason is,
Because the positions of the projection lenses for red, green, and blue are different,
The shape of the exit pupil in the peripheral part is slightly different, and the luminance ratio of the three colors cannot be kept constant in the central part and the peripheral part. As a solution to this problem, if the transmittance P (r) at the radial relative position r of the filter 4 has different characteristics for red, green, and blue, the white balance collapse is at a level where there is almost no problem. For example, for red, α =
1.0, β = 20.5, α = 1.0 for green, β =
18.3 and α = 1.0 and β = 22.2 for blue. As the filter, in each of the above-mentioned embodiments, an absorption filter which utilizes absorption of light by substances such as dyes and pigments was explained in mind, but the filter is not limited to this. Generally, optical filters are roughly classified into the above-mentioned absorption filters and interference filters composed of a multilayer film of a dielectric thin film or a metal thin film in terms of material. For classification of filters, see, for example, "Optical Technology Handbook" (published by Asakura Shoten Co., Ltd., March 5, 1945, 3rd edition), Chapter 9, Section 9.6 (pages 695 to 718), "Applications". Spectroscopic Handbook "(published by Asakura Shoten Co., Ltd., Showa 48
First edition on November 25, 2011, Part II, Chapter 1, Section 1.3 (Part 2)
59 to 284), "New Handbook of Color Science" (Published by The University of Tokyo Press, July 2, 1982)
5th, 4th printing) Chapter 21 (pp. 745 to 794)
Pp.), "Optical Measurement Handbook" (published by Asakura Shoten Co., Ltd., first edition, July 25, 1981, first edition), Volume I, Chapter 2, Section 2.6 (pages 82 to 87), etc. Detailed in the literature. In the interference filter, the transmittance ρ of the spectral transmittance T _F (λ, r) of the filter 4 which depends on the wavelength λ.
(λ) is determined depending on the structure of the multilayer film. Further, the transmittance P (r) at the radial relative position r of the filter 4 is determined by making the configuration of the multilayer film near the outer peripheral portion of the lens element different from the configuration of the multilayer film near the lens center portion. Although it is possible to give a characteristic that changes with respect to the relative position r in the direction, the manufacturing process of the filter becomes a very troublesome process. Generally, when a light ray from the fluorescent screen of the projection type cathode ray tube to the screen through the projection lens passes through the lens element of the projection lens, the incident angle to the filter is small near the optical axis of the lens element and the In general, the light enters from a direction close to its normal direction, whereas in the vicinity of the outer periphery of the lens element, the incident angle with respect to the filter is large, and the light enters obliquely to the filter surface. At this time,
The characteristic of the spectral transmittance ρ (λ) with respect to the wavelength λ shifts in the short wavelength direction. Therefore, the characteristic of the spectral transmittance ρ (λ) of the filter is that the light of the dominant wavelength component in the emission spectrum of the projection CRT is If the multilayer film is configured to have the property of selectively transmitting, the transmittance P (r) will naturally decrease near the outer peripheral portion of the lens element where the radial relative position r increases. However, in this case,
The transmittance P (r) is not limited to the radial relative position r, but the wavelength λ
Also depends on. Therefore, the approximate calculation as described in the first embodiment cannot be applied as it is, and a more precise calculation is required to estimate the effect, but the essence of the present invention can be sufficiently achieved. As described above, according to the present invention, in the projection television, the chromatic aberration on the screen screen and the luminance loss can be prevented without deteriorating the lightness and the low cost which are the original advantages of the plastic lens. Can be achieved with a minimum, and color unevenness on the screen can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一の実施例としての投写レンズの要
部を示す断面図である。 【図２】第一の実施例におけるフィルタの径方向相対位
置ｒにおける透過率Ｐ(ｒ)の例を示す図である。 【図３】第一の実施例における輝線幅Ｄと輝度Ｂとの関
係を示す図である。 【図４】第一の実施例における輝線幅Ｄと輝度Ｂとの関
係を示す図である。 【図５】緑用の投写型ブラウン管の発光スペクトルとフ
ィルタの分光透過率Ｔ_F(λ，ｒ)のうち波長λに依存す
る透過率ρ(λ)を示す図である。 【図６】本発明の第二の実施例としての投写レンズの要
部を示す断面図である。 【図７】フィルタの径方向相対位置ｒにおける透過率Ｐ
(ｒ)の他の例を示す図である。 【図８】本発明の第三の実施例としての投写レンズの要
部を示す断面図である。 【図９】薄肉凸レンズにおける公知の倍率色収差の概念
を示す概略図である。 【符号の説明】 １…第１のレンズ素子、２…第２のレンズ素子、３…第
３のレンズ素子、４…フィルタ、５…薄肉凸レンズ、７
…小型ブラウン管のフェイスパネル、８…小型ブラウン
管の蛍光面。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of transmittance P (r) at a radial relative position r of the filter in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a bright line width D and brightness B in the first embodiment. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a bright line width D and luminance B in the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum of a projection type cathode ray tube for green and a transmittance ρ (λ) depending on a wavelength λ of spectral transmittances T _F (λ, r) of a filter. FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a second embodiment of the present invention. FIG. 7 shows the transmittance P at the radial relative position r of the filter.
It is a figure which shows the other example of (r). FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a projection lens as a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic view showing the concept of known chromatic aberration of magnification in a thin convex lens. [Explanation of Codes] 1 ... First lens element, 2 ... Second lens element, 3 ... Third lens element, 4 ... Filter, 5 ... Thin convex lens, 7
… Small CRT face panel, 8… Small CRT fluorescent screen.

Claims (1)

【特許請求の範囲】１．複数のレンズ素子で構成される
投写レンズを赤、緑及び青色用としてそれぞれ１本配置
し、画像発生源の表示画像を前記３本の投写レンズでス
クリーン上に拡大投写するプロジェクションテレビにお
いて、前記３本の投写レンズのうち、少なくとも１本の
投写レンズが、少なくとも１枚のプラスチックレンズ素
子全体に、赤、緑及び青色のいずれか１色の波長に対す
る分光透過率特性を持つ透過性波長選択材料を有し、前
記分光透過率特性が、前記プラスチックレンズ素子の中
心軸からの径方向位置が遠くなるに従って徐々に低下す
ることを特徴とするプロジェクションテレビ。[Claims] 1. Composed of multiple lens elements
One projection lens for red, one for green, and one for blue
And, in projection television for enlarging and projecting a display image of the image source to the scan <br/> on clean by the three projection lenses, among the three projection lenses, at least one
Projection lens, the entire at least one plastic lens element, red, pairs green and one color wavelength of the blue to
A transparent wavelength selecting material having spectral transmittance characteristics that, before
The spectral transmittance characteristics of the plastic lens element
Gradually decreases as the radial position from the mandrel increases.
Projection television, characterized in that that.