JPH0723930B2

JPH0723930B2 - 投写レンズ系

Info

Publication number: JPH0723930B2
Application number: JP60279341A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・アルフレツド・クラーク
Original assignee: エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: EP0184879A1; US4699477A; AU5120285A; DE3572405D1; EP0184879B1; CA1257124A; AU573935B2; GB8431615D0; GB2168501A; JPS61145516A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は投写レンズ、特に、テレビジョンセットの陰極
線管（CRT）の螢光体スクリーン上の画像を拡大して投
写するように設計されている投射レンズ系に関するもの
である。

このようなレンズは公開欧州特許願第0.135.215号及び
第0.135.216号に開示されている。

投写テレビジョンセットでは見る人から反対側から半透
明なスクリーン上に画像が投与される。CRTとレンズと
は透明なスクリーンの背後にあって、自由に立っている
キャビネット内に納まっている。キャビネットの前面が
半透明なスクリーンを具える。キャビネットの奥行きを
できるだけ小さくし、少なくとも普通の居間のドアを容
易に通り抜けられる値より小さくする。こうして奥行き
を小さくするため普通キャビネット内に光路を曲げるた
めの鏡を用いる。投写距離、即ち、レンズと半透明なス
クリーンとの間の距離を小さくすると、内部の鏡の数を
減らせる。しかし、これはレンズが大きな視野角で投射
しなければならないことを意味する。広角投射レンズは
±35度以上をカバーするが、約±23度をカバーするだけ
の標準投写レンズよりも一般に一層複雑である。

各々が自己のレンズを有する３個の陰極線管を用いるカ
ラー投写テレビジョン装置でも、各CRTのスペクトル帯
域幅が限られているために生じる各レンズの色収差を補
正する必要がないことがしばしばある。このためレンズ
の設計が或る程度簡単になる。いくつかのレンズを非球
面にしてもレンズ系の素子の数を減らせる。このような
設計は米国特許第4.300.817号及び第4.348.081号明細書
に開示されている。しかし、これらの明細書に示されて
いるタイプのレンズは非常に広角な投写装置には適して
いない。蓋し、光の透過の点でも、分解能の点でも広い
視野角での光学的性能が非常に悪いからである。広い視
野角で性能が悪い主たる原因はCRTのフェースプレート
に続く視野を平坦にするレンズが急峻に湾曲しているこ
とである。

英国特許願第2.091.898A号及び第2.119.113A号並びに公
開欧州特許願第0.135.215号及び第0.135.216号では、視
野を平坦にするレンズにより生ずる光学的問題はフェー
スプレートが投写レンズの向きに凹状なCRTを用いるこ
とにより大幅に解決されている。

本発明の目的は、一側又は両側でフェースプレートがほ
ぼ凹状に彎曲している陰極線管を用いて、３管式カラー
投写テレビジョン装置に適した広角レンズの光の透過性
及び分解能の両方を改良するにある。投写角が非常に大
きい場合のこの性能は欧州特許願第0.135.215号及び第
0.135.216号に記載されている装置よりも優れている。
フェースプレートが平坦又はほとんど平坦なCRTと共に
用いられるレンズについては、同時係属に係る英国特許
願第8.431.616号を参照されたい。

本発明による投写レンズ系は、凹面状の物体面の拡大像
を平坦な表示スクリーン上に投射する投写レンズ系にお
いて、レンズ系を構成する各レンズのうち一番小さいレ
ンズ力の第１のレンズ素子L1と、この第１のレンズ素子
と前記凹面状の物体面との間に配置され、各々の正のレ
ンズ力を有し離間した第２及び第３のレンズ素子L2及び
L3とを具え、第１のレンズ素子L1のレンズ力K₁、第２の
レンズ素子L2のレンズ力K₂及び第３のレンズ素子L3のレ
ンズ力K₃をレンズ系全体のレンズ力Ｋ対して、 −0.20K＜K₁＜＋0.15K ＋0.62K＜K₂＜＋0.80K ＋0.55K＜K₃＜＋0.67K となるように選択し、前記レンズ素子の少なくとも１個
の屈折面を非球面としたことを特徴とする。このよう
に、３個のレンズのレンズ力を設定することにより、光
の透過性能及び分解能の両方についてその特性を著しく
高めることができることがシュミレーション及び実験に
より確認された。開口絞りはレンズ力の一番小さい第１
のレンズ素子の近傍に置かれる。そして、CRTのフェー
スプレートの方に向いて第２及び第３の素子が続く。第
２及び第３の素子をまとめると欧州特許願第0.135.215
号のレンズ系に特に類似している。最終的に得られるレ
ンズ系は素子の数が３で、これは欧州特許願第0.135.21
5号と同じである。しかし、素子の順序が異なる。本発
明では度の低い素子がフェースプレートから一番離れた
位置にあるが、欧州特許願ではレンズ力に強く作用する
２個の素子の間にある。また、これらの２個の素子の形
がスクリーンの方に向かってほぼ凸状である欧州特許願
第0.135.215号のレンズ系と対照的に、本発明では、レ
ンズ力を実質的に与える２個の素子がフェースプレート
に向かって凸になっている。

こうして得られる６個の面のいずれか一つを非球面にす
ればテレビジョンの投写に足る分解能が得られる。但
し、特に高精細度の1249ラインテレビジョン画像を投写
する場合は、２個の面を非球面とすれば好適である。而
して非球面とされるこれらの２個の面は隣り合う素子に
形成することもできるし、第１及び第３の素子にそれぞ
れ形成することもできる。また、これらの２個の非球面
を有効に分離するに足る厚さを以っている場合は一個の
素子の両面に形成することもできる。

図面につき本発明を説明する。

第１図につき説明すると、自由に立っているキャビネッ
ト１内に後方投写テレビジョン表示装置が納まってい
る。このテレビジョン表示装置は投写レンズ３の方に向
かって凹状になっているフェースプレートを有する陰極
線管（CRT）２と、光路を曲げるための前面を金属化処
理した鏡４と、半透明な投写スクリーン５とを具える。
スクリーン５はフレネルレンズと光を散乱する要素とを
具える複合スクリーンとすることができる。カラーテレ
ビジョンの場合は、図面の面に垂直な直線上に３個のCR
Tと３個のレンズを並べ、外側のCRTを内方に傾かせて投
写された３個の画像が半透明なスクリーン５上で互いに
一致するようにする。

第２図及び第３図は開口を異ならせて設計した投写レン
ズ３の２個の例を示す。これらのレンズは標準の525又
は625ラインのテレビジョンに対しても、高精細度の124
9ラインのテレビジョンに対しても十分な分解能を有し
ている。第３図に示したレンズ系の第１の素子は片側が
平坦になっており、製造が簡単で、コストがかからない
ようになっている。これらの図において、レンズ素子に
は文字Ｌを付し、その素子の画像、即ち、半透明なスク
リーン端からCRTのフェースプレート端に向かって数え
た順番を示す数字をその後に付してある。CRTのフェー
スプレートには符号FPを付してある。素子の面には文字
Ｓを付し、その後に素子と同じ順序で番号を付してあ
る。半透明なスクリーンに向かって凸である面は正の曲
率半径で示し、凹である面は負の曲率半径で示してあ
る。

レンズ素子L1,L2,L3の近軸光線に対するレンズ力をK₁,K
₂,K₃で示し、全レンズ系のレンズ力をＫで示す。各レン
ズ素子の相対度は次のように選ぶ。

−0.20K＜K₁＜＋0.15K ＋0.62K＜K₂＜＋0.80K ＋0.55K＜K₃＜＋0.67K 素子の面の少なくとも一つを非球面にする。

任意の一つのレンズ素子は両側を球面としてもよいし、
一側または両側を非球面とすることもできる。図示した
例ではレンズ素子L1及びL3は一側が非球面であり、レン
ズ素子L2は両側とも球面である。非球面は次の関係で定
める。

ここで、Ｚは、非球面の光軸から距離Ｓにある表面区域
についての光軸に垂直でこの非球面の極と接する面から
の光軸方向の変位とし、Ｃは非球面の光軸上の曲率と
し、ｅは円錐係数とし、a₄,a₆,a₈及びa₁₀はその面につ
いての定数である。

下記の表Ｉ及びIIは、それぞれ、第２図及び第３図の実
施例の詳細な設計値を与える。

第４図及び第５図は、それぞれ、第２図及び第３図のレ
ンズの性能を示す。各図の５個のグラフはタンジェンシ
アル（Tan）方向及びサジッタル（Sag）方向の両者につ
いて空間周波数の関数として変調伝達関数（MTF）を垂
直方向にプロットしたものである。各グラフは光軸に対
して測ったCRTのフェースプレート上の物体の高さ及び
レンズのスクリーン側を見た投射角により投射された像
の種々の位置に関するものである。光軸を離れた位置の
場合は光軸上の値に対して実効幾何学的開口面積Ａが与
えられている。MTFはCRTのフェースプレート上で1mm当
たり7.5サイクル迄プロットしてある。

上述した設計値ではフェースプレートの両側を同じ半径
として示してある。しかし、CRTのフェースプレートは
同心円としたり、僅かに半径を異ならせてフェースプレ
ートの厚さをほぼ一定にしたり、弱い正または負の度を
持たせたりすることができる。フェースプレートのいず
れの面も非球面として、更に分解能を改良することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る広角レンズ系が適用される投写テ
レビジョン装置の断面図、第２図は開口がF/1.05であり、凹状のフェースプレート
を具えるCRTから±40度迄の角度で投与するのに適した
ガラス又はプラスチックの３個の素子を具えるレンズ系
の断面図、第３図は開口がF/1.2である場合の第２図に類似するレ
ンス系のもう一つの例の断面図、第４図と第５図は、それぞれ、第２図及び第３図のレン
ズ系のMTF及び相対照明ファクタＡを示すグラフ線図で
ある。１……キャビネット２……CRT ３……投写レンズ４……鏡５……投写スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹面状の物体面の拡大像を平坦な表示スク
リーン上に投射する投写レンズ系において、レンズ系を構成する各レンズのうち一番小さいレンズ力
の第１のレンズ素子L1と、この第１のレンズ素子と前記
凹面状の物体面との間に配置され、各々が正のレンズ力
を有し離間した第２及び第３のレンズ素子L2及びL3とを
具え、第１のレンズ素子L1のレンズ力K₁、第２のレンズ
素子L2のレンズ力K₂及び第３のレンズ素子L3のレンズ力
K₃をレンズ系全体のレンズ力Ｋ対して、 −0.20K＜K₁＜＋0.15K ＋0.62K＜K₂＜＋0.80K ＋0.55K＜K₃＜＋0.67K となるように選択し、前記レンズ素子の少なくとも１個
の屈折面を非球面としたことを特徴とする投写レンズ
系。
【請求項２】前記レンズ素子の２個の屈折面を非球面と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の投
写レンズ系。
【請求項３】Ｚを、前記非球面の光軸から距離Ｓにある
表面区域についての光軸に垂直でこの非球面を極と接す
る面からの光軸方向の変位とし、Ｃを非球面の光軸上の
曲率とし、ｅを円錐係数とし、a₄,a₆,a₈及びa₁₀を非球
面に対する定数とした場合に、各非球面を以下の関係式で規定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の投写レンズ系。
【請求項４】レンズに向かって凹状の陰極線管のフェー
スプレートFPと組み合されてフェースプレートのラスタ
像をスクリーンに投射する特許請求の範囲第３項に記載
の投写レンズ系において、波長525nmの光に対する焦点距離を92.1mmとし、相対開
口をF/1.05とし、投写角を±40.0゜とし、投射距離750m
mで８倍の倍率を形成するものとし、L1,L2及びL3を像側
からの順次のレンズ素子とし、S1〜S6を各レンズ素子の
屈折面とし、S7及びS8を前記フェースプレートの２個の
面とし、正の屈折面は像に向かって凸とし、負の屈折面
は像に向かって凹面とした場合に、各レンズ素子及び投
写レンズ系の物理量及び光学特性を以下のように設定し
たことを特徴とする投写レンズ系。
【請求項５】レンズ系に向かって凹状の陰極線管のフェ
ースプレートFPと組み合されてフェースプレートのラス
タ像をスクリーンに投射する特許請求の範囲第３項に記
載の投写レンズ系において、波長525nmの光に対する焦点距離を92.3mmとし、相対開
口をF/1.2とし、投写角を±40.0゜とし、投射距離750mm
で８倍の倍率を形成するものとし、L1,L2及びL3を像側
からの順次のレンズ素子とし、S1〜S6を各レンズ素子の
屈折面とし、S7及びS8を前記フェースプレートの２個の
面とし、正の屈折面は像に向かって凸とし、負の屈折面
は像に向かって凹面とした場合に、各レンズ素子及び投
写レンズ系の物理量及び光学特性を以下のように設定し
たことを特徴とする投写レンズ系。