專利名稱：投影用透鏡裝置,采用該裝置的背面投影型顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及投影透鏡和采用該投影透鏡的投影型圖象顯示器，該投影透鏡用于以放大方式將采用CRT等的投影管的圖象發(fā)生源的圖象投影到屏幕上，在屏幕上顯示放大圖象。本發(fā)明特別是涉及下述投影用透鏡裝置和采用該投影用透鏡裝置的背面投影型圖象顯示器，該投影用透鏡裝置適合用于獲得畫面變形很少，聚焦性能優(yōu)良，對(duì)比度較高，明亮的圖象。
背景技術(shù)：
近年來，對(duì)于作為家庭用的圖象顯示器的電視機(jī)，伴隨畫面的橫向長度的加寬，畫面正在加大。作為家庭用的圖象顯示器，包括有采用陰極射線管的直視型，以及所謂的背面投影型這兩種類型，該背面投影型從背面，將作為圖形發(fā)生源的5～7英寸的小型投影管(陰極射線管)上的圖象，通過投影用透鏡裝置以放大方式投影到屏幕上。從電視機(jī)的緊湊性和重量，以及成本的觀點(diǎn)來說，對(duì)于超過37英寸的畫面尺寸，背面投影型的圖象顯示器成為主流。
作為用于背面投影型圖象顯示器的投影用透鏡裝置，人們知道有比如，JP特開平7-159688號(hào)文獻(xiàn)(下面稱為“第1已有技術(shù)”)中描述的類型，以及JP特開平9-159914號(hào)文獻(xiàn)(下面稱為“第2已有技術(shù)”)中描述的類型。上述第1已有技術(shù)公開有5組5塊的透鏡組件，其包括作為在第3組透鏡中的，具有最強(qiáng)的正的折射性能的大光焦度透鏡(power lens)的，低分散，高折射率的球面玻璃透鏡，以及4塊非球面透鏡。另外，上述第2已有技術(shù)公開有6組6塊的透鏡組件，其包括作為大光焦度透鏡的，高分散，低折射率的球面玻璃透鏡與5塊非球面透鏡。
本發(fā)明的概述但是，在投影用透鏡裝置中，為了使電視機(jī)的整體體積減小，要求焦距較短，畫面周邊部的亮度和聚集性能良好，并且成本較低。為了降低成本，透鏡組成塊數(shù)極少，并且大光焦度透鏡采用較低價(jià)格的光學(xué)玻璃透鏡是最有效的方法。一般，折射率越高，光學(xué)玻璃的價(jià)格越高，另外，分散越小，其價(jià)格越高。
用于上述第1已有技術(shù)的大光焦度透鏡的光學(xué)玻璃為具有高折射性能的低分散玻璃的SK16。如果以作為用于投影用透鏡裝置的光線玻璃的代表的SK5為基準(zhǔn)(1.0)，則對(duì)于該光學(xué)玻璃的價(jià)格，SK16是2.1，大于2倍。由此，在第1已有技術(shù)中，透鏡的組成數(shù)量為5，使成本降低。
但是，為了進(jìn)一步降低成本，在大光焦度透鏡采用低價(jià)的高分散的，低折射率的球面玻璃透鏡的場(chǎng)合，不僅難于獲得所需的折射性能，而且所產(chǎn)生的象差量增加。另外，由于承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的作用的非球面塑料透鏡的非球面系數(shù)的次數(shù)小于10次，故因所獲得的透鏡形狀與組成數(shù)量的非球面數(shù)量的限制，象差補(bǔ)償能力不夠。其結(jié)果是，雖然可實(shí)現(xiàn)低成本，但是難于良好地對(duì)象差進(jìn)行補(bǔ)償。難于采用高價(jià)的低分散，高折射率的球面玻璃透鏡，實(shí)現(xiàn)低成本。
對(duì)于畸變象差等的圖象變形的發(fā)生量，大光焦度透鏡與入射瞳孔的位置之間的關(guān)系造成的影響較大。“畸變象差”指由于光軸上(近軸)的倍率與周邊的倍率的差，圖象發(fā)生源的原始圖象形狀以變形的形狀而投影到屏幕上的現(xiàn)象，在入射瞳孔位于大光焦度透鏡的屏幕側(cè)的場(chǎng)合，由于周邊倍率高于近軸倍率，故形成稱為“纏線板**型”的變形，在入射瞳孔位于大光焦度透鏡的圖象發(fā)生源側(cè)的場(chǎng)合，由于周邊倍率低于近軸倍率，故稱為“帶蓋圓木桶型”的變形。即，畸變象差是由于下述情況產(chǎn)生，該情況指從圖象發(fā)生源上的各物點(diǎn)，通過入射瞳孔的中心的主光線通過離開大光焦度透鏡的光軸的位置，這樣周邊倍率與近軸倍率之間的差增加。
按照第1已有技術(shù)，在大光焦度透鏡的屏幕側(cè)，設(shè)置第2組透鏡，該第2組透鏡具有較弱的折射性能，對(duì)球面象差和彗形象差進(jìn)行補(bǔ)償處理。由此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的視角(短投影距離)，則整個(gè)透鏡系統(tǒng)的入射瞳孔位置從第3組透鏡的中心，朝向屏幕側(cè)移動(dòng)。其結(jié)果是，畸變象差增加。通過上述這樣的非球面塑料透鏡的象差的補(bǔ)償能力，難于良好地對(duì)畸變象差進(jìn)行補(bǔ)償。
在第2已有技術(shù)中，由于大光焦度透鏡采用低價(jià)的，高分散的，低折射率的球面玻璃透鏡，故可降低一定程度的成本。但是，按照第2已有技術(shù)，為了對(duì)因采用高分散的，低折射率的球面玻璃透鏡而增加的象差良好地進(jìn)行補(bǔ)償處理，象差補(bǔ)償用的非球面透鏡較多(比第1已有技術(shù)多1塊)。由此，其結(jié)果是，無法實(shí)現(xiàn)大幅度地降低成本。
另外，在投影用透鏡裝置中，還要求提高對(duì)比度。一般作為投影用透鏡裝置的透鏡性能，重視投影透鏡的象差補(bǔ)償能力。但是，作為背面投影型圖象顯示器中的畫質(zhì)，表示圖象的黑白比的對(duì)比度的提高是判斷透鏡性能是否良好的重要因素。為了提高對(duì)比度，必須按照投影用透鏡裝置內(nèi)的各組透鏡的反射光(不需要的光)不返回到原始圖象中的方式的盡可能離開地設(shè)置。其結(jié)果是，在幾乎所有的場(chǎng)合，象差的發(fā)生增加，為了良好地對(duì)該象差進(jìn)行補(bǔ)償處理而要求的補(bǔ)償能力也增加。在第1和第2已有技術(shù)方案中，難于提高上述以上的補(bǔ)償能力，也難于提高對(duì)比度。
一般，在投影用透鏡裝置用于視角較寬的背面投影型圖象顯示器的場(chǎng)合，為了滿足所需的倍率和性能，必須將形成投影用透鏡裝置中的透鏡中的，具有最大的倍率的玻璃透鏡設(shè)置于圖象發(fā)生源側(cè)。為此，入射瞳孔和大光焦度透鏡(玻璃透鏡)的相對(duì)位置發(fā)生變化，由此，主光線相對(duì)圖象發(fā)生源上的各物點(diǎn)的位置變化，圖象變形和象散性增加，難于進(jìn)行象差補(bǔ)償處理。
另外，如果大光焦度透鏡設(shè)置于圖象發(fā)生源側(cè)，則射入設(shè)置于大光焦度透鏡的屏幕側(cè)的，承擔(dān)象差補(bǔ)償?shù)墓δ艿乃芰贤哥R的光束的幅度增加。于是，為了獲得與最初的性能相同的亮度，必須增加該象差補(bǔ)償用塑料透鏡的口徑，透鏡的口徑增加，這樣便難于降低成本。
本發(fā)明是為了針對(duì)上述的已有技術(shù)的課題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種投影用透鏡裝置和采用該投影用透鏡裝置的背面投影型圖象顯示器，該投影用透鏡裝置可在降低成本的同時(shí)，減小較寬視角范圍，良好地進(jìn)行象差補(bǔ)償處理。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種使對(duì)比度提高的投影用透鏡裝置和采用該投影用透鏡裝置的背面投影型圖象顯示器。
即，本發(fā)明對(duì)投影透鏡單體，以及投影透鏡裝置的適合性進(jìn)行研究。具體來說，象權(quán)利要求1，2和20所述的那樣，其特征在于上述投影用透鏡裝置所包括的，該多個(gè)透鏡元件中的，具有最強(qiáng)的正的折射性能的大光焦度透鏡的，入射瞳孔位于該大光焦度透鏡的光入射面和光射出面之間。由此，來自圖象發(fā)生源上的各物點(diǎn)的主光線在玻璃透鏡的射入射出面，通過光軸附近，將畸變象差和象散現(xiàn)象的發(fā)生抑制在較低程度。另外，比如，即使在象權(quán)利要求6所述的那樣的，阿貝值νd大于60，并且折射率(nd)小于1.600的低價(jià)的玻璃材料用于大光焦度透鏡，由5組5塊組成的情況下，仍可將畸變象差和象散現(xiàn)象的發(fā)生抑制在較低程度，確保良好的補(bǔ)償能力。
象這樣，本發(fā)明形成將圖象變形的發(fā)生充分地抑制的透鏡的設(shè)置方案。于是，比如，即使在比如，大光焦度透鏡采用低價(jià)的，高分散的，低折射率的球面玻璃透鏡的情況下，仍可通過比如，4個(gè)非球面透鏡，對(duì)象差進(jìn)行充分地補(bǔ)償處理。因此，即使在這樣的情況下，仍可獲得所需的明亮和聚焦性能。即，按照本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有良好的圖象的亮度和聚焦性能的低成本的投影用透鏡裝置和采用該投影用透鏡裝置的投影型顯示器。
也可通過下述方式，獲得所需的折射性能，該方式為因大光焦度透鏡采用低折射率的低價(jià)的光學(xué)玻璃而不足的折射性能，分配給第2組透鏡2，該第2組透鏡包括設(shè)置于玻璃透鏡的屏幕側(cè)的，用于對(duì)球面象差和彗星象差進(jìn)行補(bǔ)償處理的非球面塑料透鏡。
在增加非球面塑料透鏡的折射性能的場(chǎng)合，抵抗溫度變化，吸濕的性能變差加劇。為了防止該情況，象權(quán)利要求4或5所述的那樣，增加多個(gè)透鏡元件中的，對(duì)性能的影響度最高的玻璃透鏡中的任何一個(gè)的面的曲率半徑(大于166mm)。由此，減小因溫度變化，吸濕造成的鏡筒的裝配精度和變差造成的偏心，傾斜的靈敏度，抵抗溫度變化，吸濕的性能變差不會(huì)產(chǎn)生。
由于大光焦度透鏡采用低折射率的低價(jià)的光學(xué)玻璃，故折射性能不足，球面象差增加。與此相對(duì)，象權(quán)利要求10，11，12和14所述的那樣，在投影用透鏡裝置中，承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡采用非球面系數(shù)由大于14次的值表示的非球面形狀的透鏡。
象這樣，由于多次采用非球面量較大，復(fù)雜的形狀的非球面形狀，故可獲得對(duì)從圖象發(fā)生源上的各物點(diǎn)，通過入射瞳孔的周邊部的光線的象差進(jìn)行補(bǔ)償處理的能力。
在投影用透鏡裝置中，對(duì)比度降低的原因在于在設(shè)置于最靠近圖象發(fā)生源的位置的屏幕側(cè)，由朝向凹面的彎月形透鏡的空氣側(cè)界面(光射出面)所產(chǎn)生的反射光的反射。該反射光返回到在圖象發(fā)生源的顯示面顯示的原始圖象的低亮度部分，使對(duì)比度降低。于是，按照本發(fā)明，象權(quán)利要求8和13所述的那樣，盡可能地增加上述彎月形透鏡的光射出面與上述熒光面玻璃入射面的距離。如果采用這樣的方式，不能夠減少在彎月形透鏡的空氣側(cè)界面(光射出面)產(chǎn)生的，返回到圖象發(fā)生源的整個(gè)反射光的量，但是由于直至反射光返回到圖象發(fā)生源的光路變長，故反射光擴(kuò)大，單位面積的強(qiáng)度可減小。這樣使對(duì)比度提高。
另外，也可象權(quán)利要求9所述的那樣，在上述彎月形透鏡，和對(duì)與透鏡以及該彎月形透鏡接觸的圖象發(fā)生源進(jìn)行冷卻用的冷卻液中的至少一者上，設(shè)置吸收原始圖象的主波長以外的波長選擇性濾色片。由此，在有效地減小反射光的同時(shí)，還可抑制色差的發(fā)生。
最后，用于增加投影用透鏡的視角的課題可通過增加上述投影用透鏡的第3組的倍率分配的方式解決。如果這樣，則獲得所需的倍率，由此，可將射入設(shè)置于大光焦度透鏡的屏幕側(cè)的，承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的第1組透鏡和第2組透鏡的光束幅度的增加抑制在最小限度。由此，可在不增加象差補(bǔ)償用塑料透鏡的口徑的情況下，應(yīng)對(duì)視角的增加的情況。
此外，即使在使第3組透鏡的倍率分配增加的情況下，仍可通過第3組透鏡的射出面周邊部的較強(qiáng)的正的折射率，第1組透鏡的射出面周邊部的負(fù)的折射性能和非球面形狀，對(duì)周邊的光線的子午圈線(meridional)的橫向象差進(jìn)行控制。由此，可在良好地保持象差補(bǔ)償能力的同時(shí)，應(yīng)對(duì)視角的增加的情況。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1為表示本發(fā)明的投影用透鏡裝置的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖2為用于說明本發(fā)明的投影用透鏡裝置的光線軌跡結(jié)果，以及入射瞳孔的位置的圖；圖3A、B為畸變象差的定義說明圖；圖4為說明透鏡形狀的定義用的說明圖；圖5為說明透鏡形狀的定義用的說明圖；圖6為說明對(duì)比度的變差原因用的說明圖；圖7為說明已有技術(shù)的組成的對(duì)比度的變差原因用的的說明圖；；圖8為說明本發(fā)明的組成的對(duì)比度的改善效果用的說明圖；圖9為基于對(duì)比度的實(shí)驗(yàn)的，最靠近圖象顯示部設(shè)置的透鏡元件之間的距離的相關(guān)圖；圖10為本發(fā)明的投影用透鏡裝置的MTF特性圖；圖11為表示適合采用本發(fā)明的投影用透鏡裝置的背面投影型圖象顯示器的主要部的畫面垂直方向剖視圖。
實(shí)施例的詳細(xì)描述下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1為表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的投影用透鏡裝置的透鏡主要部的剖視圖。同時(shí)通過圖2，對(duì)圖1所示的本發(fā)明的投影用透鏡裝置的實(shí)施例的各組透鏡的作用進(jìn)行說明。第1組透鏡1相對(duì)來自軸上的物點(diǎn)A的圖象光束(上限光線RAY1)，對(duì)球面象差進(jìn)行補(bǔ)償處理，相對(duì)來自畫面周邊部的物點(diǎn)H1的圖象光束(上限光線RAY2，下限光線RAY3)對(duì)彗形象差進(jìn)行補(bǔ)償處理。第2組透鏡2對(duì)象散性與彗形象差進(jìn)行補(bǔ)償處理。第3組透鏡3為玻璃以便減小溫度變化造成的聚焦性能的變化。由于第3組透鏡3在整個(gè)系統(tǒng)中，具有最強(qiáng)的正的折射性能，故還將其稱為“大光焦度透鏡”。另外，在本實(shí)施例中，為了減小投影透鏡的成本，采用作為低價(jià)的光學(xué)玻璃的SK5(SCHOTT玻璃材料タログ名稱)或同等的低折射率，高分散材料。第4組透鏡4象圖2所示的那樣，對(duì)來自畫面周邊部的物點(diǎn)H1的圖象光束(上限光線RAY2，下限光線RAY3)所產(chǎn)生的高次的彗形象差進(jìn)行補(bǔ)償處理。第5組透鏡5與投影管(陰極射線管)的熒光面P1一起，對(duì)像場(chǎng)彎曲進(jìn)行補(bǔ)償處理。第5組透鏡5為凹面朝向屏幕側(cè)的彎月形透鏡，其光入射面與用于對(duì)投影管進(jìn)行冷卻的冷卻液6連接。即，冷卻液6以液體密封的方式，填充于形成于第5組透鏡與投影管面板7之間的空間內(nèi)。另外，從第1組透鏡1到第4組透鏡4裝配于內(nèi)鏡筒8中，內(nèi)鏡筒8固定于外鏡筒9上。另外，該外鏡筒9固定于托架10上。此外，放大地將作為物體面的投影管熒光面P1上的圖象投影到屏幕11上。還有，在本發(fā)明的實(shí)施例中，將第5組透鏡的焦距與投影管面板7，冷卻液6，熒光面P1一起進(jìn)行計(jì)算。
在這樣的投影用透鏡裝置中，本發(fā)明的特征在于該投影用透鏡裝置的入射瞳孔位于作為大光焦度透鏡的第3組透鏡3的光入射面與光射出面之間。在下面，同時(shí)通過圖3，對(duì)該特征的方案進(jìn)行具體描述。
圖3為畸變象差的定義說明圖?！盎兿蟛睢敝赣捎诠廨S上(近軸)的倍率與周邊的倍率的差，圖象發(fā)生源的原始圖象形狀以變形的形狀投影到屏幕上的現(xiàn)象，在畸變象差的尺寸中，象圖3所示的那樣，將原始圖象的物高Y的物點(diǎn)H1以等于近軸倍率的倍率進(jìn)行成像的象點(diǎn)作為理想像高Y’，以百分率表示實(shí)際的象點(diǎn)P2和P3的像高Y1，Y2的尺寸，與Y相比較而伸縮的距離的比率。另外，畸變象差的發(fā)生量在處于玻璃透鏡與入射瞳孔的位置的關(guān)系時(shí)較大，在入射瞳孔位于玻璃透鏡的屏幕側(cè)的場(chǎng)合，周邊倍率高于近軸倍率，由此，實(shí)際像高位于Y2側(cè)，形成稱為“纏線板**型”的變形。此外，在入射瞳孔位于玻璃透鏡的圖象發(fā)生源側(cè)的場(chǎng)合，由于周邊倍率大于近軸倍率，故實(shí)際像高位于Y1側(cè)，形成成為“帶蓋圓木桶型”的變形。在任何的場(chǎng)合下，從圖象發(fā)生源上的物點(diǎn)H1，通過入射瞳孔的中心的主光線通過的位置越偏離玻璃透鏡的光軸，其與近軸倍率的差越大。即，越將玻璃透鏡設(shè)置于偏離入射瞳孔的位置，由于主光線通過玻璃透鏡的周邊，故畸變象差越增加。
本發(fā)明這樣形成，象圖2所示的那樣，在距作為物體面的投影管熒光面P1，d的距離的位置處，設(shè)置假想的入射瞳孔12，第3組透鏡3的射出面S5和入射面S6，設(shè)置于在其間具有入射瞳孔12這樣的位置。由此，按照下述方式形成，該方式為來自距投影管熒光面P1的光軸，H高度的最大像高點(diǎn)H1和中間像高點(diǎn)H2的主光線RAY4和RAY5，通過第3組透鏡3的入射面S6和射出面S5距光軸的高度±20mm以內(nèi)的光軸附近處，將畸變象差和象散性的發(fā)生抑制在較低程度。
在表1～11中給出對(duì)應(yīng)于圖1所示的本發(fā)明的投影用透鏡裝置的實(shí)施例的透鏡數(shù)據(jù)。另外，在表12中，給出對(duì)應(yīng)于表1～11的相應(yīng)的透鏡數(shù)據(jù)的，距投影管熒光面P1的光軸，H高度的最大像高點(diǎn)H1與距投影管熒光面P1的距離d，以及畸變象差量。表12中的“數(shù)據(jù)NO.”對(duì)應(yīng)于表的序號(hào)。如表12所示，對(duì)應(yīng)于距投影管熒光面P1的最大像高點(diǎn)H1的光軸的距離H，與距投影管熒光面P1的距離d，下述的關(guān)系可成立0.635≤H/d≤0.857由于將玻璃透鏡設(shè)置于包括設(shè)定在該關(guān)系的成立的范圍內(nèi)的，入射瞳孔的位置，故可將畸變象差抑制在1.5～7.5％的范圍內(nèi)。
表1數(shù)據(jù)No.1 f＝82.75，F(xiàn)no＝0.99
表2數(shù)據(jù)No.2 f＝81.34，F(xiàn)no＝0.98
表3數(shù)據(jù)No.3f＝79.18，F(xiàn)no＝0.96
表4數(shù)據(jù)No.4 f＝2.64，F(xiàn)no＝0.90
表5數(shù)據(jù)No.5 f＝7.24，F(xiàn)no＝0.84
表6數(shù)據(jù)No.6 f＝82.50，F(xiàn)no＝1.00
表7數(shù)據(jù)No.7 f＝82.79，F(xiàn)no＝1.03
表8數(shù)據(jù)No.8 f＝87.31，F(xiàn)no＝1.07
表9數(shù)據(jù)No.9 f＝87.31，F(xiàn)no＝0.87
表10數(shù)據(jù)No.10f＝83.85，F(xiàn)no＝1.01
表11數(shù)據(jù)No.11f＝89.29，F(xiàn)no＝1.07
表12
H由圖象發(fā)生源顯示的原始圖象的最大像高度d從圖象發(fā)生源到入射瞳孔的光軸上的距離下面根據(jù)表1，采用圖1，圖2，對(duì)上述表1～11給出的透鏡數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。表1主要按照對(duì)光軸附近的透鏡區(qū)域進(jìn)行處理的球面系統(tǒng)和其外周部的非球面系統(tǒng)，給出數(shù)據(jù)。
首先從上述圖和表表明屏幕11的曲率半徑為無限大(即，平面)，從屏幕11到第1組透鏡1的面S1的光軸上的距離(面距離)為862mm，位于其間的媒質(zhì)的折射率為1.0。另外表明，透鏡面S1曲率半徑為78.526mm(曲率半徑在圖象發(fā)生源側(cè))，透鏡面S1與S2的光軸上的距離(面間距)為7.35mm，位于其間的媒質(zhì)的折射率為1.4924。接著，最后同樣地知道，投影管面板7的熒光面P1的曲率半徑為350mm，投影管面板的光軸上的厚度為14.1mm，折射率為1.56232。針對(duì)第1組透鏡1的面S1、S2，第2組透鏡2的面S3、S4，第4組透鏡4的面S7、S8，第5組透鏡5的面S9，給出非球面系數(shù)。
在這里，非球面系數(shù)指由下述公式表示透鏡面形狀時(shí)的系數(shù)。
數(shù)學(xué)公式1Z(r)=r2/RD1+1-(1+K)r2/RD2+Ar4+Br6+Cr8+Dr10+Er12+Fr14+··+Zr2n]]>其中，K，A，B，C，D，E，F(xiàn)··Z表示任意的常數(shù)，n表示任意的自然數(shù)，RD表示近軸曲率半徑。
但是，Z(r)象作為透鏡形狀的定義說明圖的圖4和圖5中所看到的那樣，表示以從屏幕朝向圖象發(fā)生源的光軸方向?yàn)閆軸，以透鏡的半徑方向?yàn)閞軸時(shí)的透鏡面的高度。R表示半徑方向的距離，RD表示曲率半徑。因此，如果給定提供A，B，C，D，E，F(xiàn)等的各系數(shù)，則按照上述公式，透鏡面的高度(下面稱為“下垂量”)，即形狀便確定。
圖5為非球面As(r)的說明圖，如果將相應(yīng)的值代入上述非球面的項(xiàng)中，則獲得相對(duì)僅僅球面系的透鏡面Ss，偏離(As(r)-Ss(r))的透鏡面。另外，如果該比率(As(r)/Ss(r))的絕對(duì)值越小，則非球面的程度越強(qiáng)。另外表明，在上述非球面式的2次微分值為0的任意的r位置，存在面的傾斜方向發(fā)生變化的拐點(diǎn)，該變曲點(diǎn)越多，則非球面形狀越復(fù)雜。
以上為表1～11所示的數(shù)據(jù)的讀方。
另外，本發(fā)明的投影用透鏡裝置的實(shí)施例按照下述方式形成，該方式為在投影管的熒光面P1上，顯示5.39英寸的光柵，以放大到54英寸或64英寸中的任何-種的方式投影到屏幕上，在此場(chǎng)合，獲得最優(yōu)的性能。投影用透鏡裝置實(shí)現(xiàn)按照54英寸，投影距離為862mm，以及按照64英寸，投影距離為1013mm的短投影，象圖11所示的那樣，反射鏡16即使在1個(gè)背投影型圖象顯示器中，仍可實(shí)現(xiàn)足夠的對(duì)比度的設(shè)定。另外，關(guān)于圖11，將在后面進(jìn)行描述。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第3組透鏡3的入射面S6和射出面S5的相應(yīng)曲率半徑RS6，RS5設(shè)定在-105796.523≤RS6≤844843.82953.203≤RS5≤97.751的范圍內(nèi)，由此，可以保持良好的平衡的方式對(duì)第3組透鏡3的色差和球面象差進(jìn)行補(bǔ)償處理。
下面通過圖6，對(duì)使對(duì)比度變差的原因進(jìn)行說明。圖6為具體表示從圖1所示的方案的投影管，到第5組透鏡5的圖。在圖6中，形成這樣的方案，其中，第5組透鏡5在距離T的位置，固定于托架10上。與圖1相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，省略對(duì)其的說明。
在這樣的方案中，來自寫出到投影管(陰極射線管)的熒光面P1的原始圖象的高亮度點(diǎn)H1，H2，A的各點(diǎn)的光束RAY6，RAY7，RAY8由第5組透鏡5的射出面S9反射。其反射光RAY6’，RAY7’，RAY8’返回到顯示于投影管(陰極射線管)的熒光面P1的原始圖象的低亮度部分，使對(duì)比度降低。該對(duì)比度由顯示于投影管(陰極射線管)的熒光面P1的原始圖象的高亮度部分與低亮度部分的比率表示，當(dāng)反射光RAY6’，RAY7’，RAY8’的能量較強(qiáng)時(shí)，則該能量越強(qiáng)，因低亮度部分的亮度上升，對(duì)比度越低。
在本發(fā)明的方案中，投影管面板7和第5組透鏡5按照距離T大于已有技術(shù)的方案的方式形成，由此，使反射光RAY6’，RAY7’，RAY8’的強(qiáng)度減小，實(shí)現(xiàn)較高的對(duì)比度。
下面通過圖7和圖8，以視覺方式對(duì)為什么可通過使距離T大于已有技術(shù)的方案的方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)比度的改善的情況進(jìn)行描述。圖7為表示已有技術(shù)的圖，圖8為表示本發(fā)明的方案的圖。由于圖7和圖8的方案與圖6的相同，故省略對(duì)其的描述。
在圖7和圖8中，來自顯示到投影管(陰極射線管)的熒光面P1的原始圖象的高亮度點(diǎn)H3和H4的光束RAY9，RAY10，RAY11，RAY12通過前述方案中的第5組透鏡5的射出面S9反射。其反射光RAY9’，RAY10’，RAY11’，RAY12’返回到顯示于投影管(陰極射線管)的熒光面P1的原始圖象的低亮度部分，使對(duì)比度降低。
在這里，如果還考慮光束RAY9和RAY10，RAY11和RAY12之間的光束，則通過采用返回到上述低亮度部分的反射光具有返回寬度G，G’，使距離T增加的方案，上述返回寬度G擴(kuò)大。由于該返回寬度G擴(kuò)大，故返回到上述低亮度部分的反射光的單位面積的能量變?nèi)酰煞乐箤?duì)比度的降低。
如果對(duì)第2已有技術(shù)和本發(fā)明的形式進(jìn)行比較，則相對(duì)第2已有技術(shù)的距離T’為14.5mm的情況，本發(fā)明的形式的距離T高出2.6mm，達(dá)到17.1mm。其結(jié)果是，上述返回寬度G可擴(kuò)大到1.2倍。
圖9為根據(jù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算距離T和對(duì)比度的關(guān)系的結(jié)果。根據(jù)該結(jié)果，通過將距離T設(shè)定在15mm以上，則實(shí)現(xiàn)高于已有技術(shù)中獲得的較高的對(duì)比度。在本本發(fā)明的實(shí)施例中，通過將其設(shè)定在17.1mm，相對(duì)已有技術(shù)的對(duì)比度為70的情況，本發(fā)明的相應(yīng)對(duì)比度為80，從而獲得比過去提高5％的結(jié)果。
另外，由于增加距離T，進(jìn)行良好的象差補(bǔ)償處理更加困難，但是由于形成在后面對(duì)承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡的形狀進(jìn)行描述的方案，故將補(bǔ)償處理能力提高，實(shí)現(xiàn)良好的象差補(bǔ)償處理。
此外，在本發(fā)明的形式中，針對(duì)第5組透鏡5，在第5組透鏡5上，設(shè)置波長選擇性濾色片，其可吸收來自原始圖形的光束RAY6，RAY7，RAY8的主波長以外的波長，這樣吸收對(duì)于畫質(zhì)來說不需要的光譜，在有效地減小反射光RAY6’，RAY7’，RAY8’的強(qiáng)度的同時(shí)，還抑制色差的發(fā)生。此外，比過去提高5％的對(duì)比度的情況還具有波長選擇性濾色片的效果。
下面對(duì)承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡的形狀進(jìn)行描述。在本發(fā)明中，承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡的形狀由14次系數(shù)以上的系數(shù)表示的非球面形成。
在表13～19中，象與各透鏡組方案相對(duì)應(yīng)，已描述的那樣，給出非球面的程度(Asn/Ssn的絕對(duì)值。n表示具有非球面的透鏡面的序號(hào)，在本實(shí)施例中，n＝1，2，3，4，7，8，9)與拐點(diǎn)數(shù)量。在表13中給出第1組透鏡1的射出面S1，在表14中給出第1組透鏡1的入射面S2，在表15中給出第2組透鏡2的射出面S3，在表16中給出第2組透鏡2的入射面S4，在表17中給出第4組透鏡4的射出面S7，在表18中給出第4組透鏡4的入射面S8，在表19中給出第5組透鏡5的射出面S9。
表13
表14
表15
表16
表17
表18
表19
象表13～19所示的那樣，在形成投影用透鏡裝置的透鏡組中，在至少一個(gè)以上的面上，形成在相應(yīng)透鏡面的有效半徑內(nèi)具有2個(gè)以上的拐點(diǎn)的非球面，并且對(duì)于表示非球面的程度的Asn/Ssn的絕對(duì)值來說，下述的關(guān)系成立。
S10.025≤As1/Ss1≤0.462S20.806≤As2/Ss2≤2.194S3-78.036≤As3/SX≤84.667S4-0.549≤As4/SX≤0.911S7-32.756≤As7/Ss7≤74.256S8-1.729≤As8/Ss8≤1.216S90.842≤As9/Ss9≤1.466按照上述的方案，對(duì)于承擔(dān)投影用透鏡裝置的象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡來說，可獲得足夠的象差補(bǔ)償能力。另外，表13～19全面地給出了本實(shí)施例的有代表性的數(shù)據(jù)，表示上述非球面量的范圍的條件式的上限值或下限值不必給出，當(dāng)然，如果在該條件式的范圍內(nèi)，可為任何的值。
此外，在表1～11表示的本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)由f0表示投影用透鏡裝置的整個(gè)系統(tǒng)的焦距，由f1，f2，f3，f4，f5表示第1組透鏡1，第2組透鏡2，第3組透鏡3，第4組透鏡4，第5組透鏡5的相應(yīng)焦距時(shí)，則表20給出的關(guān)系成立。
表20
即，本發(fā)明的投影用透鏡裝置的各透鏡組的焦距與整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距之間的關(guān)系(即，各透鏡組的倍率分配)滿足下述關(guān)系式。
0.112≤f0//f1≤0.329-0.028≤f0//f2≤0.5050.613≤f0//f3≤0.8330.004≤f0//f4≤0.420-0.905≤f0//f5≤-0.135象這樣，在本實(shí)施例中，形成下述方案，即，將整個(gè)投影用透鏡裝置系統(tǒng)的正折射性能的一部分分擔(dān)給下述第2組透鏡，該第2組透鏡包括設(shè)置玻璃透鏡以外的屏幕側(cè)的，用于對(duì)球面象差和彗形象差進(jìn)行補(bǔ)償處理的非球面塑料透鏡。由于這樣形成，故通過使用低折射率的低價(jià)的光學(xué)玻璃，對(duì)不足的折射力進(jìn)行補(bǔ)償，獲得規(guī)定的折射性能。
另外，在本實(shí)施例中，在形成保持投影用透鏡裝置的內(nèi)鏡筒8的基準(zhǔn)面的透鏡組中，對(duì)性能的影響度最高的大光焦度透鏡中的任何一個(gè)面的曲率半徑較大，大于166mm。由此，降低裝配精度誤差造成的偏心，傾斜的靈敏度，防止抵抗溫度變化，吸濕的性能變差。
圖10表示下述場(chǎng)合的MTF(Modulation Transfer Function)的聚集性能的評(píng)價(jià)結(jié)果，該場(chǎng)合指采用上面描述的本發(fā)明的投影用透鏡裝置，在投影管熒光面上，放映5.39英寸的試映圖(raster)，以放大方式將其投影到屏幕上。
在這里，在圖10中，特性A與表1相對(duì)應(yīng)，特性B2與表2相對(duì)應(yīng)。另外，特性C3與表3的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。另外，作為評(píng)價(jià)頻率，在屏幕上，黑，白的條紋信號(hào)是針對(duì)取300臺(tái)TV的場(chǎng)合而給出的。對(duì)于表4～11給出的透鏡數(shù)據(jù)，按照本方案，與圖10相同，均獲得良好的MTF特性。
圖11為表示適合采用本發(fā)明的投影用透鏡裝置的背面投影型圖象顯示器的主要部分的畫面垂直方向的剖視圖。在圖11中，標(biāo)號(hào)11表示屏幕，標(biāo)號(hào)13表示反射鏡，標(biāo)號(hào)14表示投影用透鏡裝置，標(biāo)號(hào)16表示作為圖象發(fā)生源的投影管(陰極射線管)，標(biāo)號(hào)15表示用于將投影用透鏡裝置14固定于投影管16上的托架，標(biāo)號(hào)18表示背面投影型圖象顯示器的框架，標(biāo)號(hào)17表示來自投影用透鏡裝置14的圖象光束。
在圖11中，來自投影管16的圖象光可以放大方式投影到投影用透鏡裝置14上，經(jīng)投影的圖象光束17通過反射鏡13返回，從背面投影，將圖象變形很小的圖象播放到屏幕11上。
如果象上述那樣采用本發(fā)明的實(shí)施例，便獲得下述的作用效果。
(1)由于將玻璃透鏡設(shè)置于入射瞳孔包含在該玻璃透鏡的射入射出面之間的這樣的位置，來自圖象發(fā)生源的各物點(diǎn)的主光線在玻璃透鏡的射入射出面通過光軸附近，由此，可將畸變象差和象散的發(fā)生抑制在較低程度。
(2)由于將玻璃透鏡的折射性能由設(shè)置于玻璃透鏡的屏幕側(cè)的非球面塑料透鏡分擔(dān)，故可使用低價(jià)格的，低折射率的光學(xué)玻璃。
(3)由于使在形成保持投影用透鏡裝置的鏡筒的基準(zhǔn)面的透鏡組中，對(duì)性能影響度最高的玻璃透鏡中的任何一個(gè)面的曲率半徑增加，故可防止抵抗溫度變化，吸濕的性能變差。
(4)由于圖象發(fā)生源與最靠近圖象發(fā)生源的透鏡元件之間間隔開，另外在透鏡元件上設(shè)置波長選擇性濾色片，故來自透鏡元件的反射光可減小。其結(jié)果是，與過去相比較，可使對(duì)比度提高5％。
(5)另外，在承擔(dān)象差補(bǔ)償處理的功能的非球面塑料透鏡中，由于非球面形狀為下述非球面，該非球面為可大多采用非球面量較大，復(fù)雜形狀的非球面形狀的，由14次以上的系數(shù)表示的非球面，故可獲得足夠的象差補(bǔ)償能力。
如果象這樣，采用本發(fā)明的投影用透鏡裝置，則可實(shí)現(xiàn)下述背面投影型顯示器，在該顯示器中，在畫面的全部區(qū)域范圍內(nèi)明亮，對(duì)比度較高，高聚焦性，較寬的視角，獲得較小的變形的圖象，整體體積減小。此外，由于在5組5塊的方案中，均沒有已有的6組6塊的方案的聚焦性能變差的情況，可采用價(jià)格較低的玻璃透鏡，故還可降低成本。
如果采用本發(fā)明的投影用透鏡裝置，則在從第1組透鏡1中的最靠近屏幕一側(cè)的透鏡的屏幕側(cè)透鏡面前端，到透射型屏幕(從49英寸到71英寸)的距離(投影距離)L(mm)與透射型屏幕的對(duì)角線有效尺寸M(英寸)之間，下述關(guān)系成立，可實(shí)現(xiàn)整體尺寸的減小。
14.0＜(L/M)＜17.9在表1～11表示的本發(fā)明的實(shí)施例中，在從圖象發(fā)生源，到第3組透鏡3中的，最靠近圖象發(fā)生源側(cè)的透鏡面的距離由A(mm)表示，從第3組透鏡3中的，最靠近屏幕側(cè)的透鏡面，到屏幕的距離由B(mm)表示，這些距離的比率(B/A)由Ma表示，屏幕的有效對(duì)角線長度由M(英寸)，圖象發(fā)生源的有效對(duì)象線長度由m(英寸)，它們的比率(M/m)由Mb表示時(shí)，則表21表示的關(guān)系成立。
表21
A圖象發(fā)生源～第3透鏡組射出面的距離B第3透鏡組射出面～屏幕的距離M屏幕的有效對(duì)角線長度m圖象發(fā)生源的有效對(duì)角線長度Ma比率(B/A)Mb比率(M/m)根據(jù)表21，在本發(fā)明的投影用透鏡裝置中，在玻璃透鏡的設(shè)置位置，與視角(倍率)之間，以下的關(guān)系式成立。
10.6＜Ma＜13.71.01＜(Ma/Mb)＜1.16在上述這樣的關(guān)系成立的范圍內(nèi)，設(shè)置上述光焦度(power)分配的第3組透鏡(大光焦度透鏡)，從而可獲得下述投影透鏡，該透鏡具有41“～71”的較寬的視角，可進(jìn)行良好的象差補(bǔ)償成立，可將圖象變形抑制在7.5％以下的程度。
另外，由于在具有較寬的視角的同時(shí)，在第3組透鏡3的射出面，光束不達(dá)到必要值以上，故不必增加設(shè)置于第3組透鏡中的屏幕側(cè)的象差補(bǔ)償用塑料透鏡的口徑，這樣可以較低的價(jià)格獲得該投影透鏡。
此外，表1～11表示的本發(fā)明的實(shí)施例的透鏡數(shù)據(jù)和表12～21表示適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的代表性的數(shù)據(jù)，不必給出在該實(shí)施例中描述的各條件式的范圍(d/H的范圍，各非球面透鏡面的非球面的范圍，各透鏡組的光焦度(power)分配范圍，第3組透鏡3的設(shè)置范圍)的上限值和下限值，但是，顯然，如果在該條件式的范圍內(nèi)，也可為任何的值，即使為上限值和下限值，或接近這些值的情況下，仍可獲得上述的效果。
如果象上述那樣采用本發(fā)明，則減小圖象變形，良好地進(jìn)行象差補(bǔ)償成立。另外，還可使對(duì)比度性能提高。
權(quán)利要求
1.一種投影用透鏡裝置，該投影用透鏡裝置用于以放大方式將由圖象發(fā)生源顯示的原始圖象投影到屏幕上，該投影用透鏡裝置包括多個(gè)透鏡元件，其特征在于上述多個(gè)透鏡元件包括在該多個(gè)透鏡元件中，具有最強(qiáng)的正的折射性能的大光焦度透鏡，該投影用透鏡裝置的入射瞳孔位于該大光焦度透鏡的光入射面和光射出面之間。
2.一種投影用透鏡裝置，該投影用透鏡裝置用于以放大方式將由圖象發(fā)生源顯示的原始圖象投影到屏幕上，該投影用透鏡裝置包括多個(gè)透鏡元件，其特征在于上述多個(gè)透鏡元件按照從上述屏幕側(cè)，到上述圖象發(fā)生源的順序，設(shè)置有第1組透鏡，該第1組透鏡包括中心部分的形狀在屏幕側(cè)呈凸?fàn)畹膹澰滦瓮哥R；第2組透鏡，該第2組透鏡包括具有中心部分的形狀在圖象發(fā)生源呈凸?fàn)畹耐哥R面的透鏡；第3組透鏡，該第3組透鏡包括在上述多個(gè)透鏡元件中具有最強(qiáng)的正的折射性能的大光焦度透鏡；第4組透鏡，該第4組透鏡包括下述透鏡，該透鏡具有正的折射性能，該透鏡包括中心部分的形狀在圖象發(fā)生源側(cè)呈凸?fàn)畹耐哥R面；第5組透鏡，該第5組透鏡在屏幕側(cè)包括具有凹狀的透鏡面，具有負(fù)的折射性能的透鏡，該投影用透鏡裝置的入射瞳孔位于該大光焦度透鏡的光入射面和光射出面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于當(dāng)在上述圖象發(fā)生源中顯示的原始圖象的最大像高度由H表示，從上述圖象發(fā)生源，到位于上述大光焦度透鏡內(nèi)的入射瞳孔的光軸上的距離由d表示時(shí)，則滿足下述條件0.635≤H/d≤0.857
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于當(dāng)上述大光焦度透鏡的光射出面的曲率半徑由RS5表示，光入射面的曲率半徑由RS6表示時(shí)，則滿足下述條件-105796.523≤RS6≤844843.82953.203≤RS5≤97.751
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于上述大光焦度透鏡的光入射面S6，或射出面S5中的任何一個(gè)的面的曲率半徑的絕對(duì)值大于166mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于上述大光焦度透鏡的硝材**的阿貝值vd大于60，并且折射率(nd)小于1.600。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于當(dāng)上述第1組透鏡的聚距由f2表示，上述第2組透鏡的聚距由f2表示，上述第3組透鏡的聚距由f3表示，上述第4組透鏡的聚距由f4表示，上述第5組透鏡的聚距由f5表示，上述整個(gè)投影用透鏡裝置系統(tǒng)的聚距由f0表示時(shí)，則滿足下述條件0.112≤f0//f1≤0.329-0.028≤f0//f2≤0.5050.613≤f0//f3≤0.8330.004≤f0//f4≤0.420-0.905≤f0//f5≤-0.135
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于上述圖象發(fā)生源采用投影管，上述第5組透鏡包括彎月形透鏡，該彎月形透鏡包括具有凹面朝向屏幕的透鏡面，具有負(fù)的折射性能；上述投影管的熒光面玻璃；冷卻液，該冷卻液密封于上述彎月形透鏡和上述熒光面玻璃之間，用于對(duì)上述投影管進(jìn)行冷卻，上述彎月形透鏡的光射出面與上述熒光面玻璃的光射出面和上述熒光面玻璃射出面的距離T按照下述方式確定T≥15mm
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影用透鏡裝置，其特征在于對(duì)上述彎月形透鏡和上述冷卻液中的至少1者，設(shè)置波長選擇性濾色片。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于形成上述第1組透鏡，第2組透鏡，第3組透鏡，第4組透鏡，第5組透鏡的透鏡中的至少一個(gè)面呈其非球面系數(shù)大于14次的非球面形狀；其中，在這里所說的非球面系數(shù)指面形狀由下述數(shù)學(xué)公式1表示時(shí)的各系數(shù)K，A，B，C，D，E，F(xiàn)··Z，14次的系數(shù)與F相對(duì)應(yīng)，另外，n表示任意的自然數(shù)，RD表示近軸曲率半徑數(shù)學(xué)公式1Z(r)=r2/RD1+1-(1+K)r2/RD2+Ar4+Br6+Cr8+Dr10+Er12+Fr14+··+Zr2n]]>
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于形成上述第1組透鏡，第2組透鏡，第4組透鏡，第5透鏡的透鏡的至少一個(gè)面在有效半徑內(nèi)，呈具有2個(gè)以上的拐點(diǎn)的非曲面形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于當(dāng)相對(duì)第1組透鏡的光射出面的球面量的Ss1的非球面量由As1表示，相對(duì)第1組透鏡的光射出面的球面量的Ss2的非球面量由As2表示，相對(duì)第2組透鏡的光射出面的球面量的Ss3的非球面量由As3表示，相對(duì)第2組透鏡的光射出面的球面量的Ss4的非球面量由As4表示，相對(duì)第4組透鏡的光射出面的球面量的Ss7的非球面量由As7表示，相對(duì)第4組透鏡的光射出面的球面量的Ss8的非球面量由As8表示，相對(duì)第5組透鏡的光射出面的球面量的Ss9的非球面量由As9表示時(shí)，則滿足下述條件S1 0.025≤As1/Ss1≤0.462S2 0.806≤As2/Ss2≤2.194S3 -78.036≤As3/Ss3≤84.667S4 -0.549≤As4/Ss4≤0.911S7 -32.756≤As7/Ss7≤74.256S8 -1.729≤As8/Ss8≤1.216S9 0.842≤As9/Ss9≤1.466
13.一種投影用透鏡裝置，其用于以放大方式將顯示于投影管中的原始圖象投影到屏幕上，該投影用透鏡裝置包括多個(gè)透鏡元件；上述多個(gè)透鏡元件包括彎月形透鏡，該彎月形透鏡設(shè)置于最靠近上述投影管圖象發(fā)生源的位置，其光入射面與用于對(duì)上述投影管進(jìn)行冷卻的冷卻液接觸，并且具有負(fù)的折射性能，該彎月形透鏡的光射出面與上述熒光面玻璃射出面之間的距離T按照下述方式設(shè)定，該方式為T≥15mm。
14.一種投影用透鏡裝置，其用于以放大方式將顯示于投影管中的原始圖象投影到屏幕上，該投影用透鏡裝置包括多個(gè)透鏡元件，其特征在于上述多個(gè)透鏡元件包括大光焦度透鏡，該大光焦度透鏡在上述多個(gè)透鏡元件中，具有最強(qiáng)的正的折射性能；多個(gè)象差補(bǔ)償透鏡，該象差補(bǔ)償透鏡中的至少1個(gè)中的，至少1個(gè)面呈非球面系數(shù)至少大于14次的非球面形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影用透鏡裝置，其特征在于上述象差補(bǔ)償透鏡中的至少1個(gè)中的，至少1個(gè)面在有效半徑內(nèi)具有2個(gè)以上的拐點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的投影用透鏡裝置，其特征在于入射瞳孔位于大光焦度透鏡的光入射面與光射出面之間。
17.一種背面投影型圖象顯示器，其特征在于權(quán)利要求2所述的投影用透鏡裝置設(shè)置于上述圖象發(fā)生源的前方，在該投影用透鏡之中的前方的成像面上，設(shè)置上述屏幕。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的背面投影型圖象顯示器，其特征在于在權(quán)利要求17所述的投影用透鏡裝置中，在從具有上述投影用透鏡裝置的第1組透鏡的光射出面，到上述透射型屏幕的距離L(mm)，與上述屏幕的有效對(duì)角線長度M(英寸)之間，下述關(guān)系成立14.0＜(L/M)＜17.9。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的投影用透鏡裝置，其特征在于上述屏幕的對(duì)角線長度M在49～71英寸的范圍內(nèi)。
20.一種背面投影型圖象顯示器，該背面投影型圖象顯示器包括圖象發(fā)生源；屏幕；投影用透鏡裝置，該投影用透鏡裝置用于以放大方式將顯示于上述圖象發(fā)生源中的原始圖象投影到上述屏幕上，該投影用透鏡裝置具有多個(gè)透鏡元件，其特征在于上述投影用透鏡裝置中的多個(gè)透鏡元件包括大光焦度透鏡，該大光焦度透鏡在上述多個(gè)透鏡元件中，具有最強(qiáng)的正的折射性能，入射瞳孔可位于該大光焦度透鏡的光入射面與光射出面之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的投影用透鏡裝置，其特征在于在從上述圖象發(fā)生源，到形成上述投影用透鏡裝置中的第3組透鏡的透鏡面中的，最靠近圖象發(fā)生源側(cè)的透鏡面的距離A(mm)，與從上述第3組透鏡的透鏡面中的，最靠近屏幕側(cè)的透鏡面，到上述透射型屏幕(49～71英寸)的距離B(mm)之間，下述關(guān)系成立10.6＜(B/A)＜13.7。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的投影用透鏡裝置，其特征在于當(dāng)從上述圖象發(fā)生源，到上述第3組透鏡的光入射面的距離由A(mm)表示，從上述第3組透鏡的光射出面到上述屏幕的距離由B(mm)表示，它們的比例(B/A)由Ma表示，另外上述屏幕的有效對(duì)角線長度由M(英寸)表示，上述圖象發(fā)生源的有效對(duì)角線長度由m(英寸)表示，它們的比例(M/m)由Mb表示時(shí)，在上述Ma與上述Mb之間，下述關(guān)系成立1.01＜(Ma/Mb)＜1.16。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影用透鏡裝置,該投影用透鏡裝置用于背面投影型顯示器,可以較低的成本實(shí)現(xiàn)具有較大口徑比(低F值),高聚焦性,高對(duì)比度,低變形,以及較寬視角的投影用透鏡裝置。為此,本發(fā)明涉及用于以放大方式將由圖象發(fā)生源顯示的原始圖象投影到屏幕上的投影用透鏡裝置,其中按照從上述屏幕側(cè)開始的順序,設(shè)置有第1組透鏡,該第1組透鏡包括,具有折射性能,中心部分的形狀在屏幕側(cè)呈凸?fàn)畹膹澰滦瓮哥R;第2組透鏡,該第2組透鏡包括具有中心部分的形狀在圖象發(fā)生源呈凸?fàn)畹耐哥R面的透鏡;第3組透鏡,該第3組透鏡包括具有的正的折射性能的雙凸透鏡;第4組透鏡,該第4組透鏡包括下述透鏡,該透鏡具有正的折射性能,該透鏡包括中心部分的形狀在圖象發(fā)生源側(cè)呈凸?fàn)畹耐哥R面;第5組透鏡,該第5組透鏡在屏幕側(cè)包括具有凹狀的透鏡面,具有負(fù)的折射性能的透鏡。這樣,通過形成入射瞳孔位于大光焦度透鏡(3)的射入面與射出面之間的設(shè)置,減小畸變象差。
文檔編號(hào)G02B13/24GK1383016SQ0212152
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2002年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者今福大輔, 小倉直之, 中川一成, 平田浩二, 池田英博, 加藤修二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所