JPS6167813A - 投影レンズ - 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】 本発明は投影用レンズに関し、特に電子映像管に映出さ
れた画像をスクリーン上に拡大投影するためのに好適で
、大画面を実現し得る様な拡大投影用レンズに関する。

一般に映像表示用投影レンズではカラー映像表示用とし
て赤、青、緑の３色の単色陰極線管を用い各々の画像を
投影レンズによりスクリーン上に投影するのであるが３
色の発色特性ともスペクトル巾が比較的狭い為色消しレ
ンズである必要はない。

投影レンズとして望まれる条件として大口径及び広画角
化が拳げられる。大口径化により明るい画像を得る奥が
可能となり、又広画角化により短い投影距離で所望の投
影像を得る事が出来、装置全体の小型化が図れるもので
ある。

従来投影レンズとしては球面のみによる球面レンズや非
球面を含んだ非球面レンズが知られているが１球面レン
ズではａＩ＆枚数を減らし高性能化を図る事は極めて困
難で近年は非球面を導入した非球面レンズが主流を占め
ている。

しかしながら非球面を使用して収差補正をした投影レン
ズ自体の歴史は古く、英国特許第５９３５１４が知られ
ている。この特許に開示された投影レンズは像面側より
順に両凸レンズと両凹レンズの貼り合わせレンズで第１
面に非球面をもち主として開口に依存する収差と軸上の
色収差を補正する第ＩＬスクリーン側に凸面を向けた２
枚の平凸レンズより構成された正の第２群、像面平坦化
手段の為の負の屈折力を有する第３ｎより構成され、全
てプラスチックレンズが使われている。しかしながらこ
の構成によると球面収差、像面弯曲、コマ収差の各収差
の内、第１群レンズにより球面収差、コマ収差、又＠３
群により像面弯曲、歪曲収差を補正しているが＠１群に
より補正している球面収差、コマ収差の補正は不充分で
特にコマ収差の補正が悪いものとなっている。この為フ
レアーとして結像性能に障害を及ぼす結果となり半画角
２５°以上の広画角な投影レンズを提供する事を難しく
している。

（目的） 本発明の目的は、大口径、広画角で画質の優れた投影レ
ンズを提供することにある。

そして後述の実施例は口径比１：１．２、半画角２５１
′以上の大口径、広画角を達成している。

ｂ述の目的を実現するため、第１図乃至第。

３図に示す投影レンズはスクリーン側より順に凸面をス
クリーンへ向けて正屈折力のメニスカス第１レンズＬｌ
と両凸形状の第２レンズＬ２と曲事大なる凹面をスクリ
ーンへ向け。

フィールドフラットナーとして働く、負屈折力の第３レ
ンズＬ３を具備し、第１レンズ。

ｉ２レンズ、第３レンズは全てプラスチック製で夫々１
面以上の非球面を具え、以下の条件を満足する。尚、一
般にプラスチックは光学レンズに比して屈折率が低下す
る。

（１）　　０．８ｆ　＜酊＜　１．４ｆ（２）　　　　
５ｆ　＜田＜　３１ｆ （３）　　０．８５ｆ　＜　ＴＴ　＜　１．４ｆ（４）
　　−１，３ｔ　＜　Ｔ；　＜　−ｏ、５ｉ（５）　−
０，５２ｆ　（［＜　−０，３４ｆ（６）　　Ｏ，１３
ｆ　（Ｄｌ＜　０．３ｆ（７）　　０．４５ｆ　＜　０
２　＜　０．６ｆ（８）　　０．２４ｆ　＜　０３　＜
　０．４ｆ（９）　　０．５ｆ　＜　０４＜　０．７ｆ
訂と■二部ルンズのスクリーン側の面 と原画像側の面の近軸曲率半径。

訂と１１°：第２レンズのスクリーン側の面と原画像側
の面の近軸曲率半径。

ｆｏ：第３レンズのスクリーン側の面の近軸曲率半径。

Ｄｌ、第１レンズの軸上厚 Ｄ２：　第１レンズと第２レンズの軸上面間隔。

Ｄ３；第２レンズの軸上厚。

Ｄ４：　第２レンズと第３レンズの軸上面間隔。

ｆ　：全県の焦点距離。

但し、近軸曲率半径πは次の通り定義される。まず非球
面の形状は光軸方向をＸ軸とした直角座標において、Ｈ
を光軸からの高さ、Ｒを頂点の曲率半径。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ａ′、Ｂ’　、Ｃ’　、Ｄ’を非
球面係数マを光軸方向の変位とするとき、次式で表わさ
れる。

＋Ａ’Ｈ３＋Ｂ’Ｈ５＋Ｃ′Ｈ７＋Ｄ’Ｈ３当式でＡの
項が零でないとき、近軸曲率半径は次の通りである。

次に各条件式及び数値範囲の極値の、ａ　ａを説明する
。

条件式（１）は、第１レンズのスクリーン側の面の曲率
半径に関するもので、下限を越えるとき、第１レンズに
よるパワーの分担が大となり、第２レンズへの軸外光束
の入射角が大きくなってフナ収差等の補正が困難となる
。

上限を越えるとき第２レノズによるパワーが人トナリ１
球面収差の補正をＩ困難なものとする。

条件式（２）は、第１レンズの映像管側の面の曲率半径
に関するもので下限を越えるとき。

第２レンズによるパワーが大となり球面収差の補正を困
難なものとし、又上限を越えるとき軸外収差の発生が大
となり収差補正を困難なものとなる。

条件式（３）は、第２レンズのスクリーン側の面の曲率
半径に関するもので、下限を越えるとき、軸外収差の発
生特にコマ収差の発生が大となり補正を困難なものとす
る。上限を越えるとき、第２レンズの映像管側の面の正
のパワーの分担が増大する為球面収差の発生が大きくな
り、補正が困難となる。

条件式（４）は、第２レンズの映像管側の面の曲率半径
に関するもので、下限を越えるとき。

第１レンズのパワーの分担が大きくなって球面収差の補
正が困難となる。上限を越えるとき軸外収差、特にコマ
収差、ハロの発生が太きくなり補正が困難となる。

条件式（５）は、第３レンズのスクリーン側の而の曲率
半径に関するもので、下限を越えるとぎ像面弯曲の補正
が困難となり、上限を越えるとき軸外収差の補正が困難
となる。

条件式（６）は、ｗｔＪｌレンズの中心厚に関するもの
で、上限を越えるとき必要以上に厚くなり収差補正上好
ましくない他、製造上もコストの−に昇、　ｊ／ｉ度の
低下を招くものとなる。下限を越えるとき第１レンズに
よるパワーが大きく出来ない為第２レンズの正の屈折力
の負担が増大し、収差補正が困難となる。

条件式（７）は第１レンズと第２レンズとの面間隔に関
するもので、下限を越えるとき軸外光束の結像力が不足
し、第２レンズの軸外光束の結像に対する負＠量が増大
する為広画角化の大きな障害となる。上限を越えるとき
軸外光束の第２レンズの後面すなわち映像管側への入射
角が大となり、軸外光束の収差の発生量が大となる。

条件式（８）は、ｉ２レンズの中心厚に関するもので、
下限を越えするとき第２レンズの屈折力が不足してｗ４
１レンズによる正の屈折力の負担が大きくなり１球面収
差の補正が困難となる。

上限を越えるとき、第２レンズの屈折力が増太し収差の
補正が困難となる。

条件式（９）は、第２レンズと第３レンズとの面間隔に
関するもので、下限を越えるとき第３レンズのパワーが
大きくなり、軸外収差の補正が困難となり、上限を越え
るとき第２レンズの正の屈折力が低下し、第１レンズの
正の屈折力の負担が増大し１球面収差の補正が困難とな
る。

以下、実施例のレンズ・データを記載するが。

各記述においてＲ１，Ｒ２−−・はレンズ各面の曲率半
径、ＤＩ、０２・・・はレンズ面間の肉厚又は空気間隔
、Ｎｌ、Ｎ２・・・は各レンズのｅ線（波長５４６．１
ｎｍの光）に対する屈折率、υ１．υ　・・・はｅ線に
対するアラベ数である。又非球面の形状は光軸方向をＸ
軸とした直角座標において光軸方向の変位をマとすると
き ＋Ａ′Ｈ３＋Ｂ′Ｈ５＋Ｃ’Ｈ７＋Ｄ′Ｈ！！であられ
される対称非球面である。

但し、Ｈ：光軸からの高さ Ｒ二項点の曲率半径 Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ’、Ｄ′：非球面
係数。

〔１！！値実施例１〕 Ｆ＝１００　　　　ＦＮＯ＝ｌ：１．２　　　２Ｗ＝６
５゜Ｒ１＝　　３３２．９９　　ＤＩ＝１４．７５　　
Ｎ１−１．４９３７５　　υ１＝５７．４Ｒ２＝３１０
１．１５　　Ｄ２−６０．０９Ｒ３＝　　１０９．０５
　０３＝２６．３８　　Ｎ２＝１．４９３７５　　ｖ２
＝５７．４Ｒ４＝　　−９５，００Ｄ４＝５０．６６Ｒ
５＝　　−９１，９００５＝　　５．０２　　Ｎ５＝１
．４９３７５　　υ３＝５７．４１６＝　　９２９．１
５　０６＝　　６．１３６Ｒ７＝　　　ｏｏ　　　Ｄ７
−１１．０５　　Ｎ４−１．５４２１２　　υ’４＝５
９．５Ｒ８−５０２０，８７ 第１面　　　　　　第４面　　　　　　第５面Ａ　　　
３．０ＯＸ１０−３　　　　　　０．　　　　−４．６
５ＸｌＯ−３Ｂ　　−２，０２ＸＩＯ−７５，５４Ｘ１
０−７　　−５．７４ＸｌＯ−７Ｃ−Ｌ、５９Ｘ１０−
１１　　−６．４４ＸｌＯ−１１３，８２ＸＩＯ−１０
Ｄ　　−３，０６ＸｌＯ−１６−９，１７Ｘ１０−１６
　−２．３９ＸＩＯ（３Ｅ　　−２，９１Ｘ１０−１４
１　　１．８１ＸＩＯ−１１３４，２６ＸＩＯ−１７Ａ
　′０．　　　　　　　　０．　　　　　　　　０゜Ｂ
’　　　　　Ｏ，Ｏ，Ｏ。

ｃ　′ｏ、　　　　　　　　　ｏ、　　　　　　　　　
ｏ。

Ｄ　′０．　　　　　　　　　ｏ、　　　　　　　　　
ｏ。

〔数ｆ１実施例２〕 Ｆ寓１００　　　　　ＦＮＯＭｌ：１．２　　　　２Ｗ
＝６５’Ｒ１零　　１９６．４５　　Ｉ）ｌ−２７，７
１Ｎ１＝１．４９３７５　　υ１＝５７．４Ｒ２雪　　
　５４１．３８　　Ｄ２＝５１．８２Ｒ３−８７，２８
０３千３８．３３　　Ｎ２＝１．４９３７５　　υ２＝
５７．４Ｒ４−−１２９，０００４−８７，００Ｒ５瓢
　　−５３，７４０５−４，９５Ｎ３謀１．４９３７５
　　υ３＝５７．４１６−−４１２５．７５　０６麿　
１．３１Ｒ７−ｏｏ　　　Ｄ７−１０．８８　　Ｎ４＝
１．５４２１２　　ｖ４−５９．５ｕａｘ　　４９４６
．８２ 第１面　　　　　　　第４面　　　　　　第５面Ａ　　
　１．０８Ｘ１０−３　　　　　　０．−　　　　−４
．６５ＸＩＯ−３Ｂ　　　−１，５８ＸｌＯ−７３，８
４Ｘ１０−７　　　１．１５Ｘ１０−ＧＣ−５，３５Ｘ
ＩＯ−１２−２，６Ｘ１０−１１　　１．０６Ｘ１０−
１０Ｄ　　　−３，１５ＸｌＯ−１６−１，１ＯＸｌｏ
−１５−２，０５ＸＩＯ−１３Ｋ　　　−６，１３Ｘ’
ｌ０−１９　　　７．１１ＸＩＯ−１９５，５４Ｘ１０
−１７Ａ’　　　　　０．　　　　　　　　０．　　　
　　　　　　Ｏ。

Ｂ１０．　　　　　　　　　Ｏ，Ｏ， ｃ　’　　　　　ｏ、　　　　　　　　　ｏ、　　　　
　　　　　ｏ。

Ｄ’　　　　　０．　　　　　　　　　Ｏ，Ｏ。

〔数１１１１実施例３〕 Ｆ＝１００　　　　ＦＮＯ＝ｌ：１．２　　　２Ｗ＝６
５゜Ｒ１＝　　１０４．６９　　ＤＩ＝２９．４０　　
Ｎ１−１．４９３７５　　υ１＝５７．４Ｒ２冨　９５
６．０６　　Ｄ２＝４６．７１Ｒ３＝　　１３８．４８
　０３−３０．５７　　Ｎ２＝１．４９３７５　　υ２
＝５７．４１４＝−１１７．４３　０４−５２．８１Ｒ
５＝　　−５４，５７０５＝　　５．０２　　Ｎ５＝１
．４９３７５　　υ３＝５７．４Ｒｅ−−５３１．９５
　　Ｄ６＝　　１．８５Ｒ７−■　　Ｄ７−１１．０４
　　Ｎ４−１．５４２１２　　υ４＝５９．５Ｒ８−５
０１７．０７ ：ｊＳ１面　　　　　　　第４面　　　　　　第５面Ａ
１．０８Ｘｌｏ−３０，、−４，６５ＸｌＯ−３Ｂ　　
　−１，８５Ｘ１０−７　　　３．５８Ｘ１０−７　　
　１．９４Ｘ１０−６Ｃ−１，７０Ｘ１０−１２　　−
２．３９ＸｌＯ−１１−３，１２Ｘ１０−１１Ｄ　　　
−３，２３ＸｌＯ−１６−１，３２Ｘｌｏ−１５−２，
０ＩＸ１０−１３Ｅ　　　−１，５３Ｘ１０−１８　　
−３．１８ＸＩＯ−１８９，９０Ｘ１０−１７Ａ　′０
．　　　　　　　　０．　　　　　　　　　Ｏ。

Ｂ　′０．　　　　　　　　　Ｏ，Ｏ。

ｃ　′ｏ、　　　　　　　　　ｏ、　　　　　　　　　
ｏ。

Ｄ　′Ｏ，Ｏ，Ｏ。

第４図、小５図、第６図の縦及び横収差図は順に数値実
施例１．２．３の投影レンズ部分（Ｒ１−Ｒ６）の光学
性能を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は各々本発明の実施例を示す光
学断面図。 第４図、第５図、第６図は各々実施例の収差曲線図。 図中 Ｒｉはレンズ面、Ｄｉはレンズ面間隔１Ｍはメリデイオ
ナル像面、Ｓはサジタル像面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｉ）原画像をスクリーン上に拡大投影するための投影
   レンズに於いて、スクリーン側より順に、凸面をスクリ
   ーンへ向け正屈折力のメニスカス第１レンズと両凸形状
   の第２レンズと曲率大なる凹面をスクリーンへ向け負屈
   折力の第３レンズから成り、第１レンズ、第２レンズ、
   第３レンズは全てプラスチック製で夫々１面以上の非球
   面を具え、＠Ｒ＿１＠と＠Ｒ＿２＠を第１レンズのスク
   リーン側の面と原画像側面の近軸曲率半径、＠Ｒ＿３＠
   と＠Ｒ＿４＠を第２レンズのスクリーン側の面と原画像
   側の面の近軸曲率半径、＠Ｒ＿５＠を第３レンズのスク
   リーン側の面の近軸曲率半径、Ｄ＿１を第１レンズの軸
   上厚、Ｄ＿２を第１レンズと第２レンズの軸上面間隔、
   Ｄ＿３を第２レンズの軸上厚、Ｄ＿４を第２レンズと第
   ３レンズの軸上面間隔、ｆを全系の焦点距離とするとき
   以下の条件式を満足する投影レンズ。 （１）０．８ｆ＜＠Ｒ＿１＠＜１．４ｆ （２）５ｆ＜＠Ｒ＿２＠＜３１ｆ （３）０．８５ｆ＜＠Ｒ＿３＠＜１．４ｆ （４）−１．３ｆ＜＠Ｒ＿４＠＜−０．９ｆ（５）−０
   ．５２ｆ＜＠Ｒ＿５＠＜−０．３４ｆ（６）０．１３ｆ
   ＜Ｄ＿１＜０．３ｆ （７）０．４５ｆ＜Ｄ＿２＜０．６ｆ （８）０．２４ｆ＜Ｄ＿３＜０．４ｆ （９）０．５ｆ＜Ｄ＿４＜０．７ｆ 但し、近軸曲率半径＠Ｒ＠は次の通り定義される。 まず非球面の形状は光軸方向をＸ軸とした直角座標にお
   いて、Ｈを光軸からの高さ、Ｒを頂点の曲率半径、Ａ、
   Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′を非球面係数
   、Ｘを光軸方向の変位とするとき、＠Ｘ＠：Ｒ｛１−√
   （１−Ｈ＾２／Ｒ＾２）｝＋ＡＨ＾２＋ＢＨ＾４＋ＣＨ
   ＾６＋ＤＨ＾８＋ＥＨ＾１＾０＋Ａ′Ｈ＾３＋Ｂ′Ｈ＾
   ５＋Ｃ′Ｈ＾７＋Ｄ′Ｈ＾９当式でＡの項が零でないと
   き、近軸曲率半径は次の通りである。 ＠Ｒ＠＝１／（１／Ｒ＋２Ａ）