JPS6073514A - プロジェクションテレビ用レンズ - Google Patents

プロジェクションテレビ用レンズ

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JPS6073514A
JPS6073514A JP18025083A JP18025083A JPS6073514A JP S6073514 A JPS6073514 A JP S6073514A JP 18025083 A JP18025083 A JP 18025083A JP 18025083 A JP18025083 A JP 18025083A JP S6073514 A JPS6073514 A JP S6073514A
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JP
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lens
aspherical
cathode ray
ray tube
center
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Kyohei Fukuda
京平 福田
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はプロジェクシ冒ンテレビに用いる投影レンズに
係り、*に画面周辺の明かるさ、及びMTFを改善する
レンズ構成及び形状に関する。
〔発明の背景〕
グロジークシぎンテレビはブラウン管上の像を、レンズ
により拡大投影する装置であり、この画質を左右する主
な構成部品として、ブラウン管、レンズ、スクリーンが
掲げられる。本発明はレンズを改良することによって、
グロジェクシロンテレビの画質向上を狙ったものである
ゎ特に最近はレンズ材質を従来のガラスからプラスチッ
ク化することにより1面を非球面化することができ、少
ないレンズ構成材数でも、明かるく、フォーカスの良い
レンズが得られているうこの例として公開特許公報特開
昭55−124114号があり、6枚構成レンズにてF
ナンバ=1.0が達成されており、従来に比べると非常
に明かるくなっている。このようなレンズを用いたとき
のグロジークシUンテレビの概略構成の側面図を第1図
に示す。ブラウン管1上の像をレンズ系2によって拡大
、投影しスクリーン6上に画像を得る。レンズ系内にミ
ラー4が配置されており、セットtコンパクト化する役
割を果している。また本例では他にミラー5.6を設け
ることによって、ミラー4と相俟って、非常にコンパク
トなセットを実現できる。しかしプラスチックレンズの
大きな問題点として、温度変化による屈折率の変化、熱
膨張のため、最適像面が変化し、フォーカスの劣化をき
たす。また前記公開特許公報に記されたレンズを初め、
現在のところプラスチックレンズは1画面中心部では十
分に明かるいが1周辺の光量が不十分なのが現状である
。周辺光量を向上しようとすると。
当然周辺のフォーカスが悪くなる。さらにグロジークシ
舅ンテレビの重要な画質項目としてコントラストが掲げ
られる。
これはレンズ表面、鏡胴等による反射のために生じる迷
光による影響が太きい。特にフ゛ラウン管螢光面の反射
率は70〜100%と非常に大きいため、ブラウン管に
近い面程コントラストを劣化させる。この対策のために
レンズとブラウン管の間を屈折率14〜1.6程度の透
明物質を満たし、界面の反射を非常に小さくしている。
また最近ブラウン管として液冷方式のものが開発されて
いる。この構造の側面図を第2図に示す。
ブラウン管表面7と前面ガラス8の間に、冷却用の液9
が満たされており、この液の対流作用により、アルミブ
ラケット10ヲ介して外部に放熱する構成となっている
。この結果螢光面の温度が下がり、螢光体の発光効率が
向上する。
このようなブラウン管を用いたとき、レンズ設計もこれ
に適合するものでなければならない。
〔発明の目的〕
本発明は次に述べる事項を解決するためのレンズを提供
し、プラスチックレンズの画質ン太巾に改良することを
目的とする。
■ 周辺フォーカスの向上 ■ 周辺光量の増大 ■ 界面反射減少によるコントラスト増大■ 温度変化
による像のほけの改善 〔発明の概要〕 本発明は4枚構成レンズにおいて、上記目的を達成する
ために、ブラウン管に近い方から。
■凹レンズ、■凸レンズ、■ブラウン管側に凹面を有す
る凸メニスカスレンズ、■比較的パワーの弱い凸レンズ
の顔に配置する。3番目の凸レンズは全系のパワーの大
半を占めるように。
非常に大きなパワーを有し、ガラスで構成されている。
このため温度が変化したときの像面の移動を非常に小さ
くできる。また凹レンズとブラウン管の間は屈折率1,
4〜1.6の媒質を満たすようにレンズ設計をすること
によって、光のレンズ表面反射を少なくシ′、コントラ
ス)Y増大するO またこのレンズ構成において1次の条件を満足すること
によって1周辺のフォーカス改善。
ひいては周辺の明るさ向上を達成したものである。
■ 4番目の凸レンズを両面非球面とし、かつその量ン
次式で示すように非常に大きくする。
〔スクリーン側面非球面量(2−2o))+〔ブラウン
管側面非球面量(z−zO)〕> 0.06 x ro
’ rg i レンズの有効径の半径 ここで非球面量(z zo)は、レンズの有効径での中
心軸上の点からの軸方向の偏位を2としたとき次式で表
現されるものである。
十AF−?08−1− AG −ro10C?02 CI中心軸上の曲率半径の逆数 K 、 AD、AE、AF、AG−非球面係数Z 、 
2oはレンズ面の中心を原点としてスクリーン側に向か
う方向を正、ブラウン管側を負とする。
■ 2番目のレンズのブラウン管側面の非球面量(z−
z、)を次のように設定する。
0.02・γ0〈ブラウン管側面非球面量(2−20)
<0.08・rQ ■ 2番目のレンズと3番目のレンズの間隔t1と全系
の焦点距離fの間に次の関係を有する0、04・f<t
、く012・j ■ 第2のレンズの厚みt2と全糸の焦点距離jの間に
次の関係を有する。
0.04・f<t2<0.12・j ■ 第2のレンズのブラウン管側面において。
中心附近の曲率中心は本レンズ面の中心よりもスクリー
ン側にあるのに対して1周辺ではブラウン管側になって
いる。
それぞれの条件は、主に最大画角の半分位の画角の上限
光線(後詠の第6図11)の収差、およびこの画角、あ
るいはそれ以上の画角のディストーン1ンによって規定
され、上記範囲外になると大巾に収差が増大する。
〔発明の実施例〕
以下本発明を第6図に示す実施例にしたがって説明する
。第6図は側面図ないしは平面図である。レンズデータ
な第1表に示す。上述しだ液冷ブラウン管を用いている
ブラウン管の螢光面12上の電子ビームによる走基像を
第1のレンズ(L、)15.第2のレンズ(L2)14
.第5のレンズ(L、)15.第4のレンズ(L4)1
6によって拡大投影し、スクリーン6上に像を得る。全
系のパワーの大部分を占める第6のレンズ15はガラス
で形成されており、他のレンズ15 、14 、16は
プラスチックからなる。
またブラウン管と凹レンズの間は界面反射を少なくする
ために、屈折率1.41の透明なシリコンゲル17で満
たされている。ブラウン管壁光面ガラス、液、前面ガラ
ス、シリコンゲルのそれぞれの厚みは、 7.0mm 
+ 3.2mm + 5.0mm + 6.56 am
となっており、屈折率はそれぞれ1.54 、141 
、1.54 。
141である。
レンズデータな第1表に示す。プラスチック第1表 第
1実施例のレンズデータ Fナンバ0.87 焦点距離11Z4 倍率958 球面系 非球面係数 レンズはその利点を最大限に引き出すために。
凹レンズのブラウン管側面を除いて、全て非球面となっ
ている。特に第4レンズ16の非球面の度合は非常に大
ぎい。ブラウン管側面、スクリーン側面の前述した非球
面量(z−2゜)はそれぞれ2.914簡、5.498
11111となっており、レンズの有効径の半径r0=
 72.25m+で割ると、それぞれ0.04 、0.
076となる。同様に第2レンズ14のブラウン管側面
も大きな非球面になっている。特にこの面の場合、z0
=’0.65trm> 0であるが、z=−2,76t
an < 0となっており、 z −z0=” 3.4
/mmである。すなわち中心附近は1曲率中心はプラス
側にあるが1周辺部の曲率中心はマイナスに変化してい
る。
第2レンズと第6レンズはそれぞれ第3レンズの厚み位
離れている。このレンズ間隔を全系の焦点距離で規格化
した値は9.5v@/117.4咽二0.079である
。従来このタイプのレンズは1周辺元量を増そうとする
と、第6図に示すような50%画角での上限光線での収
差が大きく、これとデイストーシ茸ンとの両立性が困難
であったが、前述した゛条件とすることによってこれら
の量を減らすことができた。実際にこのレンズのMTF
及びディストーシ履ンを第4図、第5図に示す。
第4図は、横軸に相対物高、縦軸にMTF(%)をとっ
たときの特性図であり、実線がメリディオナル、破線が
サジタルの特性である。第5図は横軸にディストーンぎ
ン(%)、縦軸に相対物高をとったときの特性図である
用いたブラウン管の螢光面のラスターサイズは4.8イ
ンチ、スクリーンは45インチである。MTFは、ブラ
ウン管上i 1ine pain /+mn (D信号
をスクリーン上に投影したときの値である。最大画角ま
で良好なMTFが補償されている。
本発明による第2の実施例のレンズデータな第2表に示
す。
第6図は、横軸に相対物高、縦軸にM T F (%)
をとったときの特性図であり、実線がメリディオナル、
破線がサジタルの特性である。第7図は横軸にディスト
ーン1ン@)、縦軸に相対物高第2表 第2実施例のレ
ンズデータ Fナンバ0.87 焦点距離1114 倍率968 をとったときの特性図である。
本レンズに3いても、4番目のレンズの非球面量が大き
いが、第1の実施例(第1表)のレンズの場合よりは小
さい。本レンズのスクリーン側面、及びブラウン管側面
の非球面量(z−z、 )はそれぞれ4.54 +m 
、 198 mであり、レンズの有効径の半径72.2
5mで割るとそれぞれ0.0650.027となる。
両面の非球面蓋を足した値は0.065 +0.027
=0.09であるが、非球面量をこの値より小さくする
と各収差がとりきれずMTFが劣化する。
本発明を実施することにより1周辺の収差及びMTFが
改善できるが、これを周辺光量の増大に振り向けたとき
の第3の実施例のレンズデータを第3表に示す。第1表
、第2表に示した実施例に比べて1番目のレンズと2番
目のレンズの間のクラップがなくなったことにより周辺
光量が増大している。
最大画角の物点からの上限光線の軸方向とのなす角をθ
1.下限光線の軸方向とのなす角をθ2第3表 第3実
施例のレンズデータ Fナンバ0.87 焦点距離1116 倍率958 球面系 非球面係数 としたとき1周辺光量QCALrbθTOjAaθ20
6第1の実施例ではθ、=60.2°、θ2=40.9
°であるのに対し1本実施例ではθ、=57.4°、 
I2= 63.4°となり周辺光量は1.37倍となる
第8図は横軸に相対物高、縦軸にMTFα)をとったと
きの特性図であり、実線がメリディオナル、破線がサジ
タルの特性である。第9図は横軸にディストーシ厘ン0
)、縦軸に相対物筒をとったときの特性図である。光量
が増大したにもかかわらず、他の特性は余り劣化してい
ないまた上述べた実施例では、レンズL3とL4の間隔
が十分広く、ミラーを内蔵することができるこの構成に
したレンズ、及びプロジェクシ茸ンテレビセットを第1
0図に示す。非常にコンパクトなプロジェクシ厘ンテレ
ビセットが実現できる。
〔発明の効果〕
本発明のレンズを用いることによって次のような特徴を
有するプロジェクテレビを実現できる。
(1)Fナンバーが0.87と非常に明るい。
(2)温度変化による像のぼけが従来の数分の−に減少
(3) 画面周辺のMTFの向上。
(4) 周辺光量の向上。
(5) コンパクトなセットが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はグロジェクシ冒ンテレピ構造の側面図、第2図
は液冷ブラウン管の側面断面図、第5図は本発明のレン
ズ構成を示す側面ないしは平面図、第4図〜第9図は本
発明によるレンズのMTF及びディストーシ璽ンを示す
特性図。 第10図は本発明のレンズを用いたグロジェクシyンテ
レビ構造の側面図である。 1・・・ブラウン管。 2・・・投影レンズ。 5・・・スクリーン。 4.5.6・・・ミラー。 15 、14 、15 、16・・・本発明に係るレン
ズ。 第1図 ;t3図 76図 相対物町 ;t71 ティスト−ジョン(%) 才8図 才?躬 TイλF−シ3ンと%)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.4枚構成レンズであり、ブラウン管に近い方から、
    第ルンズである平凹レンズ、第2レンズである凸レンズ
    、第3レンズである凸メニスカスレンズ、および第4レ
    ンズである比較的パワーの弱い凸レンズで構成され、前
    記第4レンズは両面非球面となっていることを特徴とす
    るプロジェクションテレビ用レンズ。 2、 前記第4レンズは、その非球面量として。 次式の関係を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のグロジェクシ覆ンテレビ用レンズ。 〔スクリーン側面非球面量(2Zo))十〔ブラウン管
    側面非球面量(z−2o)]> 0.06 X γO To+レンズの有効径の半径 ココで非球面量z−z、)は、レンズの有効径での、中
    心軸上の点からの軸方向の偏位な2としたとき1次式で
    表現される。 +AF−ro8+AG−ro10 ro2 1+メfツ天贋− C=中心軸上の曲率半径の逆数 に、AD、AE、AP、AG +非球面係数2はスクリ
    ーン側に向かう方向を正とする3、 前記第2レンズの
    ブラウン管側面の非球面量(2−zo)を次のように設
    定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のグ
    ロジェクシぢンテレビ用レンズ。 0.02・ro〈ブラウン管側面非球面量(z−2o)
    <0.08Xr。 fQ を本レンズの有効径の半径 4、 前記第2レンズと前記第6レンズとの間隔t1と
    全系の焦点距離jの間に次の関係を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のプロジ−クシ1ンテレ
    ビ用レンズ。 0.04・f< t、<0.12・f 5、 前記第2レンズの厚みt2と全系の焦点距離fの
    間に次の関係を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のグロジェクシぎンテレビ用レンズ。 0.04・f<t2<0.12・f 6、 前記第2レンズのブラウン管側面において中心附
    近の曲率中心は本レンズ面の中心よりもスクリーン側に
    あるの九対して1周辺ではブラウン管側になっているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のプロジーク
    シぎンテレビ用レンズ。 l 下記のレンズデータな有する特許請求の範囲第1項
    記載のグロジェクシ町ンテレビ用レンズ。 球面系 非球面係数 8、 下記のレンズデータな有する特許請求の範囲第1
    項記載のプロジ−クシ1ンテレビ用レンズ 球面系 非球面係数 9 下記のレンズデータな有する特許請求の範囲第1項
    記載のプロジ−クシ1ンテレビ用レンズ。 球面系 非球面係数
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