JPH0740086B2

JPH0740086B2 - 投射型テレビ装置

Info

Publication number: JPH0740086B2
Application number: JP59030210A
Authority: JP
Inventors: 京平福田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-02-22
Filing date: 1984-02-22
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS60175019A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、投写型テレビジョン装置に適した投影レンズ
に関する。

〔発明の背景〕

テレビジョン受像機の画像再生面を大型化して小型の画
面では得られない迫力に富んだ画像を得たいという要求
が強まるにつれ、ブラウン管の蛍光面に再生された画像
をレンズ，反射鏡などの投写光学系によりスクリーン上
に拡大して大型のテレビジョン画像を得るようにした、
いわゆる投写型テレビジョン装置（以下PTVと略す。）
が広く用いられるようになってきた。かかるPTVにおい
て、これまで種々の改良が加えられた結果、数年前と比
較すると大巾に画質が向上している。このPTVの中でレ
ンズの果たす役割は非常に大きく、特に最近はプラスチ
ックレンズが用いられ、Ｆナンバーが1.0と明るく、か
つコストも安いレンズが実用化されている。

またこのレンズにおいて、鏡を内蔵することによって、
コンパクトなセットも実現されている。

ミラーを内蔵してコンパクトなセットを実現した例を第
１図，第２図（いずれも側面図）に示す。

レンズ１は３枚構成であり、鏡２が１枚内蔵されてい
る。他に反射鏡3,4が２枚設けられており、コンパクト
なセットを実現している。ブラウン管５上の像をレンズ
により拡大投影し、スクリーン６上に像を得る。第１図
は特に奥ゆきを低減するためのレンズ及び鏡配置となっ
ている。第２図は特に高さを低減するためのレンズ及び
鏡配置となっている。従来一般に用いられている例で
は、ブラウン管蛍光面の有効ラスターサイズは4.8イン
チ、スクリーンサイズ45インチ、倍率9.37倍での場合、
レンズ先端からスクリーンまでの投写距離は、1220〜12
70mmである。

以上述べたように、PTVは従来に比較すると大巾に画質
が向上し、コンパクト化しているが、いまだ直視型のシ
ャドウマスク式テレビと比較すると劣っており、また値
段も高いことと相まって、普及率も大巾には向上してい
ないのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、少ないレンズ枚数構成であるにもかか
わらず、投写距離の短いコンパクトなレンズを実現し、
コンパクトで、かつ低コストのPTVを実現することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、ブラウン管の蛍光面ガラス自体をレンズ化
し、またその他に非球面を用いた３枚構成プラスチック
レンズを用い、その構成として、スクリーン側から、凸
レンズ，凸レンズ，平凹レンズから成っている。このブ
ラウン管及びレンズを用いることによって、レンズ及び
投射距離が短くなりセット内のミラーが１枚となり、非
常にシンプルな構成となり、またコンパクトなセットが
実現できコストも安くなる。

〔発明の実施例〕

本発明は、このような目的のもとで、以下に示すような
ブラウン管、およびレンズを用いる。

まず、ブラウン管及びレンズの概略図を第３図（平面図
ないしは側面図）に示す。ブラウン管蛍光面は曲率中心
がスクリーン側にある曲面となっており、またレンズ構
成としては、この蛍光面ガラスの他に、スクリーン側か
ら、凸レンズ，凸レンズ，凹レンズの順に配置されてい
る。本発明は、このレンズ及びブラウン管を用いること
によって、レンズ先端からスクリーンまでの投射距離を
従来よりも大巾に短くし、光学系をシンプルな構成と
し、かつコンパクトなセットを実現する。以下本発明の
特徴を述べる。

説明は4.5インチのブラウン管上のラスター像をレンズ
によって10倍拡大し、スクリーン上に45インチの像を得
る場合について説明する。符号は全て、スクリーンから
ブラウン管に向かう方向を正とする。

ブラウン管蛍光面形状として、画角最外周と中心部の軸
方向偏位Zpとしたとき、 10mm＞Zp＞2mm 従来光学系のレンズ先端からスクリーンまでの距離1220
〜1270mmに比較して、本発明は800〜850mmとなってお
り、従来光学系の画角が約25゜であるのに対して、本発
明に係る光学系の画角は約35゜であり、大巾に大きい。

本条件はこのような画角の大きい光学系を実現するため
に必要な条件である。

ブラウン管蛍光面を非球面とし、またその形状として、
中心軸附近の曲率中心は電子銃側と反対に位置し、また
曲率半径は、中心部よりも周辺部で大きくする。

一般にレンズには像面わん曲と呼ばれる収差があり、本
条件はこの収差を低減するためのものである。ブラウン
管の蛍光面ガラスは一般にプレスで製作されており、ま
た蛍光面側については、研マされることなく、ある程度
表面が粗い状態で蛍光体が塗布されている。このような
製造法においては、蛍光面が平面，球面，非球面であっ
ても大きな違いはなく、コストも変わらない。

本発明に用いるレンズとして、蛍光面ガラスの他に、ス
クリーン側から、凸レンズ，凸レンズ，凹レンズの順に
配置され、１番目の凸レンズのパワー（焦点距離の逆
数）、２番目の凸レンズのパワー、及びレンズ全系のパ
ワーをそれぞれP₁,P₂,P₀としたとき、次の関係を有す
る。

0.6＞P₁/P₀＞0.45 0.85＞P₂/P₀＞0.75 一般にレンズ先端からスクリーンまでの投射距離Ｄは大
略次式で与えられる。

ＤＭ・ｆ M:倍率 f:焦点距離したがって、倍率一定のときの投射距離を短くするに
は、焦点距離を短くし、パワーを大きくする必要があ
る。本レンズはこの全体のパワーを２枚の凸レンズで分
担するものである。また本条件を達成すると必然的に第
１レンズと第２レンズ及び第２レンズと第３レンズ間隔
が狭くなる。したがって本条件はコンパクトなレンズを
実現するためにも欠くことができない。

第３の凹レンズのスクリーン側面を非球面とし、その曲
率は、中心部よりも周辺部で大きくする。同様に第２の
凸レンズのブラウン管側面も非球面とする。この２面の
非球面量をそれぞれg₂,g₁、球面量をそれぞれS₂,S₁とし
たとき、これらの値と、レンズ最外周での、中心部との
軸方向偏位Z₁,Z₂の間に次の関係を有する。

Z₁＝g₁＋S₁ Z₂＝g₂＋S₂ −8mm＞g₁＞−12mm 2mm＞g₂＞0.5mm これらの条件は、最大画角の収差及び50％画角のコマ収
差を低減するために必要な条件である。

第１の凸レンズの両面を非球面とし、スクリーン側、ブ
ラウン管側のそれぞれの非球面量g₃,g₄と球面量S₃,S₄と
したとき、これらの値とレンズ最外周での、中心部との
軸方向偏位Z₃,Z₄の間に次の関係を有する。

Z₃＝g₃＋S₃ Z₄＝g₄＋S₄ −5mm＞g₃＞−10mm −3mm＞g₄＞−5mm この条件は、ディストーション及び球面収差を除くのに
必要である。

第２の凸レンズと第３の凹レンズの間隔T₂₃と全系の焦
点距離の間に次の関係を有する。

0.4f＞T₂₃＞0.35f これはディストーション及びコマ収差を低減するのに必
要な条件である。

第１の凸レンズと第２の凸レンズの間隔T₁₂と全系の焦
点距離ｆの間に次の関係を有する。

0.45f＞T₁₂＞0.37f これは（２）の条件と関連して、全レンズ系をコンパク
トにし、かつ非点収差を除くためのものである。

第２の凸レンズの厚みt₂を次の値に設定する。

0.25f＞t₂＞0.2f これはディストーション低減のための条件である。本発
明に係る実施例についてのレンズデータを第１表〜第７
表にす。それぞれに対応するMTFの結果を特性図第４図
〜第10図に示す。図において縦軸はMTF（％）、横軸は
相対画角である。MTFはブラウン管上1pl/mmの緑色単色
波長（λ＝5400Å）の値である。全て良好なMTFが得ら
れている。

第１表〜第４表に示すレンズデータについては、ディス
トーションが３〜10％と若干悪い。PTVのディストーシ
ョンについては、レンズ系で悪くても、ブラウン管のデ
ィストーションで逆補正することによってスクリーン上
のディストーションを少なくすることが可能である。し
たがってディストーションが悪くても、使用するに際し
てはそれ程大きな問題ではない。第５表〜第７表のレン
ズにおいては、ディストーションも良好に補正された設
計である。第１表〜第７表の全てにわたってＦナンバが
約1.0と小さく、かつ画角や約35゜と非常に大きいにも
かかわらず良好なMTF特性が得られている。なお第１表
〜第７表における非球面式とはレンズ形状を次式で示し
たときの係数である。

第11表に各実施例について、（１）〜（８）で述べた各
値を一覧表にし、それぞれの裏づけとする。

〔発明の効果〕以上述べたように本発明によると投射距離の短いレンズ
が構成できるため、セット内の鏡配置等は第11図（側面
断面図）に示す構造となり、非常にシンプルなセットが
実現できる。またセットの大きさも従来主に使われてき
た第２図に示す構成（投射距離1235mm）に比べ、高さ同
一で、奥行きが約10cm低減できる。またセット内の鏡が
従来の３枚から１枚に低減できるため、鏡の反射損失が
少なくなり、明かるさが20％向上する。また第１図，第
２図に示すレンズに比べて、内蔵鏡がなくなり、鏡筒が
単純化され、同時にレンズ単玉も小さくなることによっ
て、非常に低コストとなる。例えば、第１図，第２図に
示す最もスクリーン側に近いレンズの径は140〜150φで
あったものが、本発明によれば80〜90φとなる。またレ
ンズの軸方向長さも約半分となる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来のPTVの光学構造断面図、第３図は本発明のレンズ系の平面ないしは側面断面図、第４図〜第10図は本発明の実施例の特性図、第11図は本発明のPTVの構造を示す側面断面図である。１……レンズ、２……内蔵鏡、 3,4……鏡、５……ブラウン管、６……スクリーン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラウン管蛍光面上の像を投射レンズによ
りスクリーン上に拡大投射する投射型テレビ装置におい
て、前記投射レンズは、スクリーン側から、全体としては凸
レンズとして作用し中央部では集束作用、周辺部では発
散作用を有する第１レンズ、両凸レンズとして作用する
第２レンズ、凹レンズとして作用する第３レンズを、そ
の順に配置したものから成り、第１レンズのパワー、第
２レンズのパワー、全系のパワーをそれぞれP₁,P₂,P₀と
したとき、これらの間に 0.6＞（P₁/P₀）＞0.45 0.85＞（P₂/P₀）＞0.75 なる関係が成立し、前記第２レンズのブラウン管側面、前記第３レンズのス
クリーン側面を非球面とし、各面の非球面量g₁,g₂、球
面量S₁,S₂の間に下記（１），（２）の関係が成立し、
かつ前記第１レンズの両面を非球面とし、スクリーン側、ブ
ラウン管側のそれぞれの非球面量をg₃,g₄、球面量をS₃,
S₄としたとき、これらの値とレンズ最外周での、中心部
との軸方向偏位Z₃,Z₄の間に下記（３）〜（６）の関係
が成立し、かつ前記第２レンズと第３レンズの面間隔T₂₃と全系の焦点
距離ｆとの間に下記（７）の関係が成立し、かつ前記第１レンズと第２レンズの面間隔T₁₂と全系の焦点
距離ｆとの間に下記（８）の関係が成立し、かつ前記第２レンズの厚みt₂と全系の焦点距離ｆの間に下記
（９）の関係が成立することを特徴とする投射型テレビ
装置。記 −8mm＞g₁＞−12mm （１） 2mm＞g₂＞0.5mm （２）ここで非球面量g_i（但しｉ＝1,2）は、レンズの有効最
外周Rmでの、レンズ中心との軸方向偏位をZ_iとしたとき
次式で定義される。 g_i＝Z_i−S_i また球面量S_iは、次式で定義される。但しＣは中心軸近傍の曲率であり、符号はブラウン管か
らスクリーン側に向かう方向を正とする。 Z₃＝g₃＋S₃ （３） Z₄＝g₄＋S₄ （４） −5mm＞g₃＞−10mm （５） −3mm＞g₄＞−5mm （６） 0.4f＞T₂₃＞0.35f （７） 0.45f＞T₁₂＞0.37f （８） 0.25f＞t₂＞0.35f （９）