JPH02148009A - 投写レンズ - Google Patents

投写レンズ

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JPH02148009A
JPH02148009A JP30047288A JP30047288A JPH02148009A JP H02148009 A JPH02148009 A JP H02148009A JP 30047288 A JP30047288 A JP 30047288A JP 30047288 A JP30047288 A JP 30047288A JP H02148009 A JPH02148009 A JP H02148009A
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JP
Japan
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lens
projection
screen
power
tube
Prior art date
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Application number
JP30047288A
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English (en)
Inventor
Kyohei Fukuda
京平 福田
Hiroshi Kataoka
博 片岡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は投写形テレビ用投写レンズに係り、特にけい光
材料層とガラス壁の間に多層膜フィルターを用いた投写
管と共に用いるのに好適な投写レンズに係る。
〔従来の技術〕
投写形テレビ用レンズとしては、F1、0という高輝度
なものが開発されているが、これより高輝度なレンズは
余り見当らない。また投写管においても、カソード寿命
、けい光体寿命、ガラス管強度等の問題があり、余り大
きな入力を印加することができず、出力される光量に限
界がある。
このような状況の下で、ニス・アイ・デー88ダイジエ
ス1へ(SID  88  DIGEST)にて発表題
目12.2オプテイカル アスベクツ オブジ インタ
ーフェセランス フィルタープロジェクション シーア
ルティ(Opt;1calA 5pects  of 
 T nterference  F 1lter  
P rojection  CRT )において、けい
光体層の内側に干渉膜フィルタを設けることによって、
投写管から出射する光の内垂直方向の光量を増大し、垂
直からずれるに従い光量の減少する投写管が提案されて
いる。画面の中心附近を考えたとき、レンズは、蛍光面
から出射する光の内、垂直方向に近い光のみを取込む構
成となっているため、スクリーンに到達する光量は増大
する。しかし画面の周辺においては、レンズは、けい光
面から出る光の内垂直方向からずれた斜め方向の光を取
込むことになるため、多層膜の設けられていない場合よ
りも、−層取込む光は少なくなる。したがって、スクリ
ーン」二において中心部の輝度は増大するが、周辺部で
は大巾に低下し、大きな輝度ムラが生じる。
この輝度ムラは広角レンズ、すなわち投写距離の短いレ
ンズ程大きい。
従来投写形テレビでは、第2図に示す特開昭62719
15号公報に示すレンズがよく用いら肛でおり、少ない
構成枚数でありながら、F1、0という非常に高輝度を
実現している。また本レンズは半画角39°という非常
に広角を実現している。このレンズの光線の軌道を第2
図に示すが、投写管]−の直前に凹レンズ2が配置され
ているため、スクリーン側の画角ωが39°に比べて、
けい光面から出射する光αは63°であり非常に大きく
なる。
α弁1.6ω   となっている。
したがって、このようなレンズを多層膜フィルター付投
写管に用いたとき、中心部と周辺部の輝度ムラは一層増
長される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術では、投写管の前面に負のパワーの強い凹
レンズが配置されているため、けい光面の周辺部からの
光の内、レンズが取り込む光は、けい光面の垂直方向か
ら、かなりずれた光、すなわち弱い強度の光しか取込ん
でおらず、スクリーン周辺部の輝度は中心部に比べて大
11コに劣化するという問題があった。本発明の目的は
、従来のタイプと異なったレンズを用いることによって
、投写管けい光面の周辺部から出た光の内、できるだけ
垂直に近い光を取込む構成とすることによって中心部と
周辺部の輝度差を小さくすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
ト記目的は、投写レンズの構成として、全系で最もパワ
ーの強いレンズを境として、スクリーン側に近いレンズ
の全パワーをPF、投写管に近いレンズの全パワーをP
Bとしたとき。
p F< p n とすることにより達成される。
〔作用〕
本発明の動作を第3図を用いて説明する。
本図において、1は投写管、3,4.5は組となって一
組の投写レンズを形成している。6はスクリーンであり
、この上に像が結像される。投写管1の内壁には番づい
光体層7が塗布されており、またこのけい光体層の内側
には、高屈折率の材料と低屈折率の材料の交互の複数層
から成る多層干渉フィルタ8が設けられている。
この多層干渉フィルタは、けい光体層から発射する光の
内、直角方向の光のみが透過し、斜め方向の光を反射す
る。反射光はけい光体層あるいは(つい光体層の外側に
設けられたアルミ層によって乱反射し、再度多層膜フィ
ルタに戻る。この繰返しによって、投写管からの光は、
多層膜フィルタの垂直方向で強くなる。
組レンズを形成する投写レンズは、スクリーン側から順
に凹レンズ3.全系で最も正のパワーの強い凸レンズ4
.凸レンズ5の順に配置されている。けい光体層から出
射した光は、まず凸レンズ5によって光軸方向に屈折作
用を受ける。その後レンズは最も大きなパワーを占める
レンズ4の中心附近を通過し、その後凹レンズ3の周辺
部に到達し、光線はより外側に向くような屈折作用を受
ける。したかって、けい光面から光軸とα(々0)の角
をなして出射した光は、レンズ4を通過したときの光軸
とのなす角をω。、凹レンズ5を通過したときの光軸と
のなす角、すなわち、画角ωとしたとき、 ω〉6)。〉α (た0) となる。
以上は、説明を判りやすくするために極端なレンズ形状
を例に採ったが、第4図に示す構成でも同様の効果が得
られる。前回と同一部品には同一番号を符している。レ
ンズとしては、最も大きなパワーを占めるレンズ4と投
写管の間には凹レンズ1−0が配置さ才している。凹レ
ンズ1−0のパワーを1)□。(<O)、凹レンズ3の
パワーをP3(くO)としたとき、 Pl〈■)1゜ の関係を有する。このとき、光線の軌跡は第4図のよう
になり、やはり、 ω〉α とすることができる。
さらに第5図に示す構成でも同様の効果が得られる。第
3図と同一部品には同一番号を符している。全系の中で
最もパワーの強いレンズ4とスクリーンの間には、凸レ
ンズ11が配置されている。
凸レンズ5のパワーをP9、凸レンズ11のパワーをP
llとしたとき、 p 、1< p s の関係を有する点に特徴がある。本レンズ構成としても
    ω〉α とすることができる。
また以上は蛍光面を平面として説明したが、その曲率中
心がレンズ側に位置するようにわん曲しているときには
、レンズへの周辺部の光の取込みが容易になる。この作
用を第6図を用いて説明する。第4図と同一部品には同
一番号を符している。
投写管けい光体層、内壁ガラスがわん曲している点で第
3図と異なるけい光体層から、光軸となす角αの光線が
スクリーンに到達する。第7図にこの要部を拡大して示
す。この角αは、蛍光面の形状が変っても余り変化しな
い。したがって、蛍光面の法線と光線のなす角α′は、
蛍光面を第6図のように湾曲することによって小さくな
る。
〔実施例〕
以下、本発明の−・実施例を第1図により説明する。本
レンズはスクリーン側から、非球面の凹メニスカスレン
ズ12、非球面の凹メニスカスレンズ1,3、ガラスの
両凸レンズ14、非球面の凹レンズ15、非球面の凸レ
ンズ1G、凹レンズ17から構成されている。蛍光面は
わん曲している。
本レンズのレンズデータを表1に示す。F1、1、半画
角39°という高輝度、広角レンズを実現している。各
物高での横収差を第8図に示す。蛍光面と投写管ガラス
内壁の間には多層膜がコーティングされている。
蛍光面の最外周部かt)出射した主光線の軌跡を第1図
上に示す。蛍光体層から出射した主光線の、蛍光面ガラ
スへの入射角が36.7°に対して、スクJ−ンへの入
射角39°になっている。例えは特開昭62−7191
5号公報に示されているレンズにおいては、画面最久同
部の主光線のスクリーンへの入射角が本発明とほぼ同じ
39°であるのに対し、蛍光体層から出射した主光線の
蛍光面ガラスへの入射角は63°になっている。したが
って本発明の実施例では、従来例(特開昭62−719
15号公報)に比べて、蛍光面ガラスの入射角は非常に
小さい。
本発明の蛍光面は曲率半径が350mmの湾曲形状をし
ているため、蛍光面法線とこの光線のなす角は24.7
°となる。
以下余白 蛍光面と投写管内壁に設けられた多層膜は、TiO2と
S i O2の薄膜が交互に設けられており、この膜に
よる光線の透過率特性は、第9図のようになっている。
横軸は光線の蛍光面(屈折率=1)から、多層膜への入
射角度である。入射角36°を境にして、これより大き
な角度の光線は反射し、これより小さな角度の光線は通
過する。本多層膜を施すことによって、先に述べた理由
により投写管中央部の輝度の角度依存性は第10図のよ
うになる。垂直方向の輝度は約1.7倍となる。また本
多層膜付投写管を、例えば特開昭62−7]、915に
示さ才しているレンズと組合せたときには、スクリーン
中心部の輝度は1.8倍になるにもかかわらず、スクリ
ーン周辺部では荀以下と大巾に輝度が劣化する。しかし
本発明のレンズを用いたときには、この周辺部の輝度劣
化が大巾に改善される。ちなみに多層膜なしのときに比
べて周辺部の輝度は1.4倍となる。
本レンズの中で最もパワーの大きなレンズ]4よりもス
クリーン側に位置するレンズ12゜]3によるパワーp
p(焦点距離の逆数)が−4,6×10−3であるのに
対し、最もパワーの大きなレンズよりも蛍光面側にある
レンズ15,16.17のパワーPBは−5,7X 1
0””3になっており、pF<PBの関係を有する。
本発明の画面最外周部の光量と中心部の光量の比率、い
わゆる周辺光量比は32%であり、普通に用いられてい
るレンズの25%に比べて明るくなっている。
したがって本発明レンズと多層膜フィルター伺投写管を
組合わせたときのスクリーン上の周辺光量比は次のよう
になる。
となり、通常に用いられているレンズとほぼ同程度であ
る。
別の実施例を第11図により説明する。本レンズはスク
リーン側から順に、非球面の凹メニスカスレンズ12、
非球面の凹メニスカスレンズ13、ガラスの両凸レンズ
14、非球面の凹レンズ15、非球面の凸レンズ16、
非球面の凹レンズ17から構成されている。投写管の蛍
光面の付着しているガラスは、表裏面共−350Rであ
り、レンズパワーは殆んどない。本レンズのレンズデー
タを表2に示す。非球面係数CC,AD、AE、AF。
AGはレンズ面の形状を(r、Z)の座標で表現したと
き、 +AF * rj4−AQ * rloの関係式で表わ
せる係数である。
F1、1.半画角39゛°という高輝度、広角レンズを
実現している。各物品での横収差を第12図に示す。
蛍光体層と投写管ガラスの間には、高屈折率の材料と低
屈折率の材料の交互の複数層から成る多層干渉フィルタ
が設けられている。2この膜特性は第1図に示す例と同
じである。本レンズのスクリーン最外周部に相等する主
光線の軌跡を第11図上に示す。蛍光体層から出射した
主光線の、蛍光面カラスへの入射角が31°に対して、
スクリーンへの入射角は39°になっている。したがっ
て、本レンズを多層膜付投写管と組合わせることによっ
て、多層膜のない通常投写管を用いたときに比へて、ス
クリーン中心の輝度を1.8倍、周辺部の輝度は、1.
15倍となる。また本レンズは多層膜のない通常投写管
を用いても、スクリーン最外周部とスクリーン中心部の
照度比率、すなわち周辺光量比は32%を確保し、てお
り、従来、一般に用いられているレンズの約25%に比
べて大+j+に向−ヒしている。また多層膜イ」投写管
と組合せ、中心輝度を1.8倍としたにもかかわらず周
辺光量比は20%を確保している。
本レンズの中で最もパワーの大きなレンズ1−4よりも
スクリーン側に位置するレンズ12,1.3によるパワ
ーPf、が−4,I X 10−’であるのに対し、最
もパワーの大きなlレンズよりも蛍光面側にあるレンズ
l 5 、 ]、、 6 、17 、18のパワーIi
i Bは4.6 X 10−3になっており、 PlくPBの関係を有する。
また第1図、第[1図の実施例によりいて、全系のパワ
ーをY” oとしたとき、 真はそれぞれ−0,34、
−0,37とな−りでおり、本発明の効果を得るために
は、−0、5P o< P 、 <−0、2P 、が望
ましく、さl″′)には、−0,4P、〈I)よ<−0
,3P、がJ、り望ましい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、投写管蛍光面から入射する先のうち、
出来る丈蛍光面の法線に近い方向の光を取込む構成とし
たIレンズであるので、蛍光体とガラス内壁の間に多層
1漠フイルターを設けることによって蛍光面から直角方
向に出射する光景を増大した、いわゆる指向性投写管と
組合わせることによって、周辺光量比を余り劣化させる
ことなしに、1.3倍〜2.0倍と大d1に輝度を向上
できるという効果がある。
また画角も非常に大きくできるので、セットの奥行き、
あるいは高さを小さくできるという効果かある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の縦断面図、第2図は従来レ
ンズの縦断面図、第3図〜第7図は本発明の原理を示す
縦断面図、第8図は第1図に示す実施例の収差特性図、
第9図は多層膜フィルタ・−の透過率特性図、第10図
は多層膜フィルター付投写管の輝度特性図、第]−1図
は本発明の−・実施例の縦断面図、第1−2図は第10
図に示す実施例の収差特性図である。 1・・投写管ガラス壁 2、3.4.5.10.11.12.13.14.15
.16゜17・・・投写レンズを構成するレンズニレメ
ン1へ7・・・蛍光体層 8・多層膜フィルター 9・・・アルミバック 喚州(\) =64

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、真空管の内壁にけい光材料層、該けい光材料層と真
    空管を形成するガラスの間に高屈折率の材料と低屈折率
    の材料の交互の複数層から成る多層干渉フィルタとを具
    えた投写管のけい光材料上の電子ビームによる走査像を
    、レンズによって拡大投写し、スクリーン上に結像する
    投写形テレビ用光学系において、最もスクリーン側に近
    いレンズ群を負のパワーとしたことを特徴とする投写レ
    ンズ。 2、最もスクリーン側に近い負レンズ群のパワーをP_
    1、全系のパワーをP_0としたとき、P_0とP_1
    の間に次の特徴を有する請求項1記載の投写レンズ −0.5P_0<P_1<−0.2P_0 3、けい光材料層は、その曲率中心が投写レンズ側に位
    置するようにわん曲した形状となっていることを特徴と
    する請求項1記載の投写レンズ。 4、投写レンズにおける最もスクリーン側に近い負のレ
    ンズ群を2枚の凹メニスカスレンズによって構成したこ
    とを特徴とする請求項1又は3記載の投写レンズ。 5、投写管の前面に冷却用液体、液体を封止するための
    平板を備えたことを特徴とする請求項1記載の投写管。 6、最もパワーの強いレンズよりもスクリーン側に位置
    するレンズによるパワーをP_f、最もパワーの強いレ
    ンズよりも投写管側に位置するレンズによるパワーをP
    _Bとしたとき、 P_F<P_B としたことを特徴とする投写形テレビ用レンズ。 7、スクリーン側から順に、凹メニスカスレンズ、凹メ
    ニスカスレンズ、全レンズの中で最も強いパワーを有す
    る両凸レンズ、少なくとも一面に非球面を有するレンズ
    を含み、スクリーン側に配置された2枚の内、少なくと
    も一面は非球面となっていることを特徴とする請求項6
    記載の投写形テレビ用レンズ。 8、真空管の内壁にけい光材料層、該けい光材料層と真
    空管を形成するガラスの間に高屈折率の材料と低屈折率
    の材料の交互の複数層から成る多層干渉フィルタとを具
    えた投写管と、前記第6項記載の投写レンズを組合わせ
    て用いたことを特徴とする投写形テレビ。 9、前記投写管のけい光材料層は、曲率中心が投写レン
    ズ側に位置するようにわん曲した形状となっていること
    を特徴とする請求項8記載の投写管。 10、表1に示すレンズデータとなっていることを特徴
    とする投写形テレビ用レンズ。 11、表2に示すレンズデータとなっていることを特徴
    とする投写形テレビ用レンズ。
JP30047288A 1988-11-30 1988-11-30 投写レンズ Pending JPH02148009A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5666814A (en) * 1979-11-05 1981-06-05 Nitto Kogaku Kk Retrofocus type wide angle lens
JPS61133915A (ja) * 1984-12-05 1986-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投写レンズ
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JPS63148221A (ja) * 1986-11-24 1988-06-21 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン 影像投影システム

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