專利名稱：投影用透鏡裝置以及使用該裝置的背投型圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于背投型圖像顯示裝置和被用于該顯示裝置的投影用透鏡裝置。
背景技術：
作為被用于背投型圖像顯示裝置的投影用透鏡裝置，可以知道在特開平1-250916號公報(專利文獻1)、特開平7-159688號公報(專利文獻2)以及特平開9-159914號公報(專利文獻3)中記載的裝置。在專利文獻1中公示了使用高分散、低折射率的球面玻璃透鏡作為具有最強的正的折射能力的倍率透鏡，還具備3片非球面透鏡的4組4片構成的透鏡。在專利文獻2中公示了使用低分散、高折射率的球面玻璃透鏡作為上述的倍率透鏡，還具備4片非球面透鏡的5組5片構成的透鏡。另外，在專利文獻3中公示了使用高分散、低折射率的球面玻璃透鏡作為上述的倍率透鏡，還具備5片非球面透鏡的6組6片構成的透鏡。
為了使背投型圖像顯示裝置(set)更加緊湊，則要求投影用透鏡裝置的焦點距離短，在畫面周圍部分也明亮，聚焦性能良好，而且成本低。為了達到低成本，盡量減少其構成片數，而且使用價格低廉的光學玻璃透鏡作為倍率透鏡是最有效的方法。一般來說，光學玻璃的折射率愈高，價格就愈高。
在上述專利文獻1中記載的倍率透鏡采用折射率約為1.59、阿貝數為61.3的低折射率且高分散的光學玻璃(屬玻璃材料，而這樣的玻璃材料是以如SCHOTT公司的SK5(商品名)為代表的)。這個光學玻璃是被用于投影用透鏡裝置的光學玻璃的代表。另外，由于構成的片數少，而可以實現低成本。但是，由于在倍率透鏡使用低折射率且高色散的光學玻璃，則得不到所希望的折射能力而使焦點距離變長，難以使裝置緊湊。同時，由于像差也增加了，所以難于進行良好的修正。其結果是雖然降低了成本，但是在使裝置緊湊以及進行像差修正方面則變得困難。
在上述專利文獻2中記載的倍率透鏡是采用折射率約為1.62、阿貝數為60.3的高折射率且低色散的光學玻璃(而這樣的玻璃材料是以如SCHOTT公司的SK16(商品名)為代表的)。如果以在專利文獻1中使用的光學玻璃的價格作為基準(1.0)的話，在專利文獻2中使用的光學玻璃的價格則為2.1和2倍以上。但是使用高折射率且低色散的光學玻璃，可以縮短焦點距離(廣角化)，實現裝置的緊湊化。另外，與專利文獻1相比多了1片用于像差修正的非球面透鏡，改善了像差修正。這個結果是，雖然可以實現裝置的緊湊化，但是難于降低成本。
在上述專利文獻3中，由于使用廉價的低折射率且高色散的光學玻璃，可以降低成本。但是，由于使用廉價的低折射率且高色散的光學玻璃，而倍率透鏡的曲率半徑變小，產生的像差變大。所以，就多使用修正像差的非球面透鏡。其結果是雖然像差修正非常好，但是構成的片數多，所以難于降低成本。
另外，對于投影用透鏡裝置還要求提高對比度。一般僅將投影透鏡的成像性能(像差修正程度)作為投影用透鏡裝置的聚焦性能來表示。另外，作為背投型圖像顯示裝置的畫質，例如提高表示在畫面上顯示白字時的明亮度和黑顯示(沒有圖像信號)的時候明亮度的比率的對比度是判斷聚焦性能是否良好的重要因素。為了提高對比度，則必須不使投影用裝置內的各個透鏡組的反射光(不需要的光)回到被顯示在圖像發生源的原圖像上。
這樣，則要求被用于背投型圖像顯示裝置的投影用透鏡裝置，即使降低成本且為了裝置的緊湊而縮短該投影距離(即廣角化)，也可良好地進行像差修正，得到高畫面質量的投影圖像。
發明內容
本發明就是鑒于上述課題，以提供可以使裝置小型化的技術為目的的。
為了達到上述的目的，本發明的特征在于，在投影用透鏡裝置中具有最強的正的折射能力的倍率透鏡，使用例如折射率約為1.63-1.70的高折射率的材料。特別在約為1.635-1.660內是優選的。更加優選的是約為1.6385(約為1.638-1.639)。進而通過使倍率透鏡的形狀最優化，即使縮短焦點距離，也可以得到良好的像差修正。在這種情況下，通過使倍率透鏡的玻璃材料的阿貝數在50以上，可以降低色像差。
通過使構成片數為4組4片可以實現低成本。另外，也可在上述的情況下，使像差修正用的非球面透鏡的非球面系數在12次以上。由于使用了更高次的非球面系數和增加了設計自由度，所以可以使非球面透鏡的形狀更加復雜，其結果是可以提高像差修正能力，進行更高精度的像差修正。
接下來，說明為了提高對比度的構成。在投影透鏡裝置上，使對比度性能下降的最大原因是在被配置在距圖像發生源最近的位置上的、將凹面朝向屏幕側面的凹凸透鏡的空氣側界面(光的出射面)上發生的畫像光的反射。該反射光返回到在圖像發生源上映出的原圖像上，特別是返回到影響對比度的低亮度部分上的反射光使對比度下降。在此本發明通過使上述凹凸透鏡的空氣側界面距離原圖像遠，而減小這個反射光中回到圖像發生源側的光能，從而提高對比度性能。這就是投影用透鏡的背焦距變長，一般說來，如果背焦距變長則難于進行像差的修正。對于加長背焦距引起的像差，通過使塑料非球面透鏡的非球面量以及曲率變化點的最優化來降低。
另外，通過在前述凹凸透鏡上設置將原圖像的主波長以外吸收的波長選擇性濾波器，可以提高前述對比度性能。由此，可以有效地降低反射光，進而去掉熒光體的發光頻譜內的亂真部分，所以產生的色像差變小，聚焦性能提高。
根據本發明可以使裝置緊湊。
圖1是表示本發明的一實施方式的投影用透鏡裝置的截面圖。
圖2是用于說明本發明的一實施方式的投影用透鏡裝置的光線軌跡追蹤結果的圖。
圖3是表示本發明的一實施方式的投影用透鏡裝置的截面圖。
圖4是表示本發明的一實施方式的投影用透鏡裝置的截面圖。
圖5是表示本發明的一實施方式的投影用透鏡裝置的截面圖。
圖6是為了說明透鏡形狀的定義而使用的圖。
圖7是為了說明透鏡形狀的定義而使用的圖。
圖8是為了說明對比度變壞的原因而使用的圖。
圖9是在表1中所示的投影用透鏡裝置的MTF特性圖。
圖10是顯示使用了根據本發明的投影用透鏡裝置的背投型圖像顯示裝置的主要部分的畫面垂直方向截面圖。
圖11是表示根據表10所示的透鏡數據的投影透鏡裝置的截面形狀的圖。
圖12是表示根據表11所示的透鏡數據的投影透鏡裝置的截面形狀的圖。
圖13是說明表示透鏡截面形狀的函數Z(r)的圖。
圖14是說明表示透鏡截面形狀的函數Z(r)以及非球面量的圖。
圖15是表示光線從投影管到第四組透鏡4的行進方式的圖。
圖16是表示基于本發明的投影用透鏡裝置的MTF的聚焦性能的評價結果的圖。
圖17是背投型圖像顯示裝置的垂直方向截面圖。
具體實施例方式
以下，參照圖紙說明本發明的實施方式。而對于各圖中的相同部分加注相同的符號。
圖1是表示作為本發明的一個實施方式的投影用透鏡裝置的透鏡主要部分的截面圖，是表1所示的透鏡數據的截面形狀。對于在這個圖1中所示的涉及本發明的投影用透鏡裝置的實施方式中的各個透鏡組的作用，結合圖1和圖2進行說明。在圖2中表示的第一組透鏡1是塑料制的透鏡，對來自軸上的物體點A的成像光束(上限光線RAY1、下限光線RAY2)修正球面像差、對來自畫面周圍部分的物體點B的成像光束(上限光線RAY4、下限光線RAY5)修正慧形像差以及非點像差。第二組透鏡2通過使光出射面S3和光入射面S4的曲率半徑之比最優化，降低在畫面周圍部分上產生的慧形像差。另外，為了降低由于溫度變化引起的聚焦性能漂移而采用玻璃透鏡。這個第二組透鏡2由于具有整個系統中的最強的正的折射能力，所以也被稱為倍率透鏡。第三組透鏡3是塑料制的透鏡，修正在畫面周邊部分的物點B來的成像光束(上限光束RAY4、下限光束RAY5)產生的高次的慧形像差以及非點像差。第四組透鏡4是塑料制的透鏡，與投影管(顯像管)的熒光面P1一起進行像面彎曲的修正。
接下來，根據圖1說明本發明的實施方式的投影透鏡構成。第四組透鏡4是凹面向屏幕11側的凹凸透鏡，其光入射面與作為冷卻投影管的冷媒的冷卻液5相結合。即，冷卻液5在第四組透鏡4和投影管面板6之間形成的空間內被以密封狀態填充。其結果是第四組透鏡包含冷卻液而具有負的折射能力。另外，第一組透鏡1到第三組透鏡3被組裝到內鏡筒7內。另外，內鏡筒7被組裝進外鏡筒8內、固定。這個外鏡筒8被通過固定板9固定在托架10上。所以，將作為物體面的投影管熒光面P1上的圖像在屏幕11上放大投影。另外，在本發明的實施方式中，第四組透鏡的焦點距離按照包括投影管面板6、冷卻液5、熒光面P1而計算。
將與在圖1中表示的涉及本發明的投影用透鏡裝置的實施方式相對應的透鏡數據在表1到表15中表示。根據表1對于在表1到表15中所表示的透鏡數據的讀法進行說明。表1主要是對處理光軸附近的透鏡區域的球面系統和其外周部的非球面系統將數據分開表示。另外，作為代表例分別將表1的透鏡數據的截面形狀表示在圖1、2，將表2的透鏡數據的截面形狀表示在圖3，表3的透鏡數據的截面形狀表示在圖4，將表4的透鏡數據的截面形狀表示在圖5，將表5的透鏡數據的截面形狀表示在圖6，將表6的透鏡數據的截面形狀表示在圖7，將表7的透鏡數據的截面形狀表示在圖8，將表8的透鏡數據的截面形狀表示在圖9，將表9的透鏡數據的截面形狀表示在圖10，將表10的透鏡數據的截面形狀表示在圖11，將表11的透鏡數據的截面形狀表示在圖12。
首先，屏幕11是曲率半徑為無限大(即為平面)，從屏幕11到第一組透鏡1的面S1的光軸上的距離(面間隔)為823mm，其間的媒介的折射率被表示為1。另外，透鏡面S1的曲率半徑為69.79931mm(曲率中心在圖像發生源側)，從透鏡面S1和透鏡面S2的光軸上的距離(面間隔)為10mm，其間的媒介的折射率被表示為1.4924。以下同樣地在最后，投影管面板6的熒光面P1的曲率半徑為350mm，投影管面板6的光軸上的厚度為14.1mm，其折射率被表示為1.56232。非球面系數表示第一組透鏡1的面S1、S2，第三組透鏡3的面S5、S6，第四組透鏡4的面S7。
在此，所謂非球面系數是指用下式表示透鏡形狀時的系數。
(公式1)Z(r)=r2/RD1+1-(1+K)r2/RD2+Ar4+Br6+Cr8+Dr10+Er12+Fr14+···+Zr2n]]>(其中，K、A、B、C、D、E、F、......Z為任意的常數，n為任意的自然數，RD為曲率半徑。)上述式1的Z(r)如在說明透鏡形狀定義的圖13以及圖14中所看到的那樣，表示將從屏幕到圖像發生源的光軸方向作為Z軸，將透鏡的半徑方向作為r軸時的透鏡面的高度。r表示半徑方向的距離，RD是曲率半徑。但是，得到了K、A、B、C、D、E、F等的各系數的話，根據上述式子透鏡的高度(以下稱垂度量)，即形狀就確定了。另外，對于A、B、C、D、E、F、...的非球面系數，根據各個r的次數分別定義為4次、6次、8次、10次、12次、14次......的系數。
在本發明中，為了降低成本，在全系統中具有最強的正的折射能力的倍率透鏡(第二透鏡組2)，使用折射率為1.700以下的、具體地是折射率在1.630以上而1.700以下、阿貝數在50以上的高色散的玻璃材料。優選的折射率為約1.635～約1.660。更加優選的折射率約為1.6385(約1.638～約1.639)。一般說來，由于高折射率的玻璃材料則價格高，所以從前如果在倍率透鏡上使用低折射率、高色散的玻璃材料的話，不能得到充分的折射能力，整個系統的焦點距離變長，難于實現裝置的緊湊化。但是，近年來，光學玻璃可以在國際上采購，沒有以前那樣的價格差別，即使是折射率為1.7左右的高折射率的玻璃也能以低價格買到。
所以，在本發明中，通過在前述倍率透鏡上使用高折射率的玻璃材料，縮短了焦點距離，達到了裝置的緊湊化。如果阿貝數在50以下即使焦距縮短，由于發生色像差而使聚焦性能變壞，所以使用阿貝數50以上的玻璃材料。另外，來自在圖2中所示的光軸上的物體點A的成像光(圖中的RAY1、RAY2)和來自物體點B的成像光(圖中的RAY3、RAY4、RAY5)，通過前述倍率透鏡的區域不同，分別發生球面像差、慧形像差。由于這兩個像差是，在交換的關系下，如果一個好的話，另一個就變壞，所以通過將倍率透鏡的入出射面按照以下那樣進行倍率分配，可以在良好平衡的方式進行兩者像差的修正。
49＜(1/P2)＜57其中，P2＝((1/R3)-(1/R4))R4前述倍率透鏡的光入射面的曲率半徑。
R3前述倍率透鏡的光出射面的曲率半徑。
其結果是在涉及本發明實施的投影用透鏡裝置的實施方式中，將投影管熒光面P1上5英寸的光柵在屏幕上放大投影到53英寸的情況下，即使在投影距離為823mm那樣短的距離也可以實現良好的聚焦性能。這個結果是如圖17所示的那樣，即使在折返鏡子12為1片的背投型圖像顯示裝置上，也可以使裝置足夠緊湊。此外，針對圖17的詳細說明如后所述。
另外，在表1到表15所示的本發明的實施方式，令投影用透鏡裝置整個系統的焦點距離為f0，第一透鏡組1的焦點距離為f1，第二透鏡組2的焦點距離為f2，第三透鏡組3的焦點距離為f3，第四透鏡組4的焦點距離為f4時，表22表示的關系成立。即，本發明的投影用透鏡裝置的各個透鏡組的焦點距離和整個透鏡系統的焦點距離的關系(即各透鏡組的倍率分配(滿足以下條件式)。
0.01＜(f0/f1)＜0.150.85＜(f0/f2)＜0.950.30＜(f0/f3)＜0.45-0.75＜(f0/f4)＜-0.50接下來，對于起到像差修正作用的非球面透鏡的形狀進行說明。圖7是非球面As(r)的說明圖，將各個值分別代入前述非球面式的項內，可以得到僅從球面系統的透鏡面Ss(r)偏移僅(As(r)-Ss(r))的透鏡面。另外，該比率(As(r)/Ss(r))的絕對值越小，非球面的程度越強。而且，前述非球面式為，在其2次微分值為零的任意的r位置處，面的傾斜方向變化的曲率變化點存在，而該曲率變化點愈多，則非球面形狀愈復雜。
在本發明中，用14次以上的非球面系數表示的非球面構成起著像差修正作用的非球面透鏡的形狀。
在表17到表21中，表示非球面的程度(Asn/Ssn、n是面編號)以及曲率變化點數。表17表示第一組透鏡1的光出射面S1，表18表示第一組透鏡1的光入射面S2，表19表示第三組透鏡3的光出射面S5，表20表示第三組透鏡3的光入射面S6，表21表示第四組透鏡4的光出射面S7。
如在表17到表21中表示的那樣，在構成投影透鏡裝置的透鏡組中，至少在一個以上的面，為在各個透鏡面的有效半徑內具有2個以上的曲率變化點的非球面，而且在表示非球面的程度(Asn/Ssn)中，具有下列關系。
0.15＜(AS1/SS1)＜0.350.470＜(AS2/SS2)＜0.75-79.65＜(AS5/SS5)＜63.750.10＜(AS6/SS6)＜1.350.90＜(AS7/SS7)＜1.35根據上述那樣的構成，在起到投影透鏡裝置的像差修正的作用的非球面透鏡上，可以得到足夠的像差修正能力。
接下來，在圖15中表示使對比度變壞的原因。圖15是詳細表示從圖1所示構成的投影管到第四組透鏡4的圖。與圖1相同的部分則加注相同的符號而省略說明。
在這樣的構成中，來自在投影管(顯像管)熒光面P1上映出的原圖像的光軸上的物體點A的光束RAY1、RAY2和來自于畫面最外周部分的物體點B的光束RAY4、RAY5，以及來自畫面中部區域的物體點C的光束RAY6、RAY7在前述構成的第四組透鏡4的光出射面S7上發射。這些反射光RAY1′、RAY2′、RAY4′、RAY5′、RAY6′、RAY7′回到投影管(顯像管)熒光面P1上。這時，在與圖像信號的等級相比高亮度部分和低亮度部分(包括不發光的情況)混合存在的情況下，反射光回到低亮度部分上，而產生所謂原圖像的散布，使對比度下降。對比度用在投影管(顯像管)熒光面P1上映出的原圖像的高亮度部分和低亮度部分的比率表示。因此，前述的反射光RAY1′、RAY2′、RAY4′、RAY5′、RAY6′、RAY7′的能量愈高，則低亮度部分的亮度提高，對比度下降。
為了降低回到投影管(顯像管)熒光面P1上的反射光的能量強度加大反射光的上限光線和下限光線的角度(對于物體點A是RAY1′和RAY2′的角度、對于物體點B是RAY4′和RAY5′的角度、對于物體點C是RAY6′和RAY7′的角度)即可。前述反射光的上限光線和下限光線的角度愈大，到達投影管(顯像管)熒光面P1上的反射光的面積就愈大。而由于在前述第四組透鏡4的光出射面S7上反射的光能是一定的，所以反射光的面積變大的話，投影管(顯像管)熒光面P1上的反射光的能量強度(單位面積的反射光的強度)就降低。
在本發明的實施方式中，通過使前述第四組透鏡4的光出射面S7與投影管(顯像管)熒光面P1拉遠(加長背焦距)，加大前述第四組透鏡4的光出射面上的反射光的上限光線和下限光線的角度。由此，降低投影管熒光面P1上的反射光的能量強度，實現高對比度。
但是，背焦距變長的話則難于進行像差修正。從前是在倍率透鏡上使用低折射率的玻璃材料，但是由于還要求使裝置緊湊，所以必須縮短焦點距離。所以，在倍率透鏡以外的塑料透鏡也有了負擔，塑料透鏡不能僅用于像差修正的目的，故不能修正背焦距變長時的像差。但是，在本實施方式中，通過使用高折射率的玻璃材料以及使倍率透鏡的形狀最優化，來解決焦點距離的縮短。即，對于加長背焦距時發生的像差，通過使塑料透鏡的形狀最優化而實現良好的像差修正，提高對比度。
另外，在本實施方式中，在第四組透鏡4上，設置吸收來自原圖像的成像光束中的主波長以外的光束的波長選擇性濾波器。用這個濾波器吸收各色熒光體的主波長以外的頻譜，在有效降低反射光的能量強度的同時，還抑制色像差的發生。雖然，在多個透鏡元件的之一設置波長選擇性濾波器即可，但是考慮到對比度的情況，如上述那樣在距離投影管的熒光面P1最近的第四組透鏡4上設置是優選的。
接下來，使用以上說明的涉及本發明的投影式透鏡裝置，在投影管的熒光面上對角地表示5英寸的畫像(光柵)將這個圖像放大投影(53英寸)在屏幕上時的根據MTF(Modulation Transfer Function)調制傳遞函數)的聚焦性能的評價結果在圖16中表示。
在此，在圖16中，作為代表特性，將表1的透鏡數據的特性作為特性1，表10的透鏡數據作為特性2，表13的透鏡數據作為特性3而記載。另外，即使在其他的透鏡上，根據本構成，也可以得到與圖9同樣的良好MTF特性。另外，作為評價頻率，針對在屏幕上取300TV根作為白黑條紋信號的情況加以表示。
圖17是使用根據本發明的投影用透鏡裝置的背投型圖像顯示裝置的主要部分的畫面垂直截面圖。在圖17中，11是屏幕，12是折返鏡子，13是投影用透鏡裝置，15是作為圖像發生源的投影管(顯像管)、14是為了將投影用透鏡裝置13固定在投影管15上的托架，17是背投型圖像顯示裝置的筐體，16是投影用透鏡裝置的成像光束。
在圖17中，來自投影管15的成像光束16通過折返鏡子12返回，從背面投影，可以在屏幕11上映出圖像。如上述那樣，根據本發明可以得到以下結果。
(1)在折射能力最強的倍率透鏡上使用折射率為約1.63～約1.70的玻璃材料，可以縮短焦點距離，使裝置緊湊。
(2)通過在折射能力最強的倍率透鏡上，使用阿貝數50以上的玻璃材料，可以降低色像差，減低聚焦性能的劣化。
(3)通過使折射能力最強的倍率透鏡的形狀最優化，可以取得球面像差和慧形像差的平衡，進行良好的像差修正。
(4)通過使塑料透鏡的非球面的程度以及曲率變化點數最優化，可以進行良好的像差修正。
(5)通過使圖像發生源和被配置在距圖像發生源最近的位置上的透鏡元件的光出射面距離圖像發生源遠，還在透鏡元件上設置波長選擇性濾波器，可以降低來自透鏡元件的反射光的能量強度，實現高對比度。
這樣，使用涉及本發明的投影用透鏡裝置，可以在畫面的整個區域上，得到在高對比度狀態下的高度聚焦的圖像，可以實現緊湊的背投型圖像顯示裝置。另外，在倍率透鏡上使用高折射率的光學玻璃，可以用少的透鏡片數同時滿足高聚焦和緊湊性的兩方面的要求。
如上所述，根據本發明，可以用低成本，既實現廣角化，又進行良好的像差修正，進而可以提供能得到對比度足夠大的清晰的放大圖像的投影用透鏡裝置以及使用該裝置的背投型圖像顯示裝置。
f＝76.958mm、Fno＝1.0
表1
f＝75.844mm、Fno＝1.0
表2
f＝76.582mm、 Fno＝1.0
表3
f＝77.726mm、 Fno＝1.0
表4
f＝77.356mm、 Fno＝1.0
表5
f＝75.783mm、Fno＝1.0
表6
f＝75.773mm、 Fno＝1.0
表7
f＝76.000mm、Fno＝1.0
表8
f＝75.981mm、Fno＝1.0
表9
f＝76.835mm、Fno＝1.0
表10
f＝76.874mm、Fno＝1.0
表11
f＝77.320mm、Fno＝1.0
表12
f＝77.207mm、Fno＝1.0
表13
f＝77.200mm、Fno＝1.0
表14
f＝77.112mm、Fno＝1.0
表15
表16
f0整個透鏡系統的焦點距離(mm)、f1第一透鏡組的焦點距離(mm)f2第二透鏡組的焦點距離(mm)、f3第三透鏡組的焦點距離(mm)f4第四透鏡組的焦點距離(mm)表16
表17
表18
表19
表20
表2權利要求
1.一種投影用透鏡裝置，具有將由圖像發生源顯示的原畫像放大投影在屏幕上的多個透鏡元件，其特征在于，包括按順序從所述屏幕側到所述圖像發生源側配置的包含具有正折射能力而其中心部分的形狀向屏幕側凸出的凹凸透鏡的第一透鏡組；包含在所述多個透鏡元件中具有最強的正折射能力的倍率透鏡的第二透鏡組；第三透鏡組；和具有向屏幕側凹進的透鏡面而有負折射能力的第四透鏡組，包含在所述第二透鏡組中的倍率透鏡的折射率約為1.63～1.70。
2.一種投影用透鏡裝置，具有將由圖像發生源顯示的原畫像放大投影在屏幕上的多個透鏡元件，其特征在于，包括按順序從所述屏幕側到所述圖像發生源側配置的包含具有正折射能力而其中心部分的形狀向屏幕側凸出的凹凸透鏡的第一透鏡組；包含在所述多個透鏡元件中具有最強的正折射能力的倍率透鏡的第二透鏡組；包含在光軸附近呈兩凸并具有正折射能力且具有周邊部分向圖像發生源側凹進的凹凸形狀的第三透鏡組；和具有向屏幕側凹進的透鏡面而有負折射能力的第四透鏡組，所述倍率透鏡具有以下條件49＜(1/P2)＜57其中，P2＝((1/R3)-(1/R4))R4所述倍率透鏡的光入射面的曲率半徑。R3所述倍率透鏡的光出射面的曲率半徑。
3.如權利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述倍率透鏡的玻璃材料的折射率nd約為1.70以下。
4.如權利要求2中所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述倍率透鏡的玻璃材料的折射率nd約為1.63～1.70。
5.如權利要求2中所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述倍率透鏡的玻璃材料的阿貝數vd為50以上。
6.如權利要求2中所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述第一到第二透鏡組滿足以下條件0.01＜(f0/f1)＜0.150.85＜(f0/f2)＜0.950.30＜(f0/f3)＜0.45-0.75＜(f0/f4)＜-0.50其中，f0投影用透鏡裝置整個系統的焦點距離，f1第一透鏡組的焦點距離，f2第二透鏡組的焦點距離，f3第三透鏡組的焦點距離，f4第四透鏡組的焦點距離。
7.如權利要求2中所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，相對于所述第一透鏡組的光出射面的球面量SS1的非球面量AS1、相對于該第一透鏡組的光入射面的球面量SS2的非球面量AS2、相對于所述第三透鏡組的光出射面的球面量SS5的非球面量AS5、相對于該第三透鏡組的光入射面的球面量SS6的非球面量AS6、相對于所述第四透鏡組的光出射面的球面量SS7的非球面量AS7具有以下關系0.15＜(AS1/SS1)＜0.350.470＜(AS2/SS2)＜0.75-79.65＜(AS5/SS5)＜63.750.10＜(AS6/SS6)＜1.350.90＜(AS7/SS7)＜1.35。
8.如權利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，在所述多個透鏡元件中的至少一個面是非球面，而其非球面系數在14次以上。
9.如權利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，在所述多個透鏡元件中的至少一個面上有兩個以上的曲率變化點。
10.如權利要求2所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，在所述多個透鏡元件中的至少一個透鏡元件上設有波長選擇性的濾波器。
11.一種背投型圖像顯示裝置，其特征在于，構成為，將權利要求1到10之一所述的投影用透鏡裝置配置在所述圖像發生源的前方，在該投影用透鏡裝置前方的成像面上配置包含菲涅爾片的透過型屏幕。
12.如權利要求1所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述倍率透鏡的折射率約為1.635～1.660。
13.如權利要求1所述的投影用透鏡裝置，其特征在于，所述倍率透鏡的折射率約為1.638～1.639。
14.一種背投型圖像顯示裝置，其特征在于，包括圖像發生源；屏幕；和具有將由圖像發生源顯示的原畫像放大投影在屏幕上的多個透鏡元件的投影用透鏡裝置，所述投影用透鏡裝置包括從所述屏幕側向著所述圖像發生源側順序配置的具有正折射能力而其中心部分的形狀向屏幕側凸出的凹凸透鏡的第一透鏡；包含在所述多個透鏡元件中具有最強的正折射能力的倍率透鏡的第二透鏡組；第三透鏡組；和具有向屏幕側凹進的透鏡面而有負折射能力的第四透鏡組，包含在所述第二透鏡組中的倍率透鏡的折射率約為1.63～1.70。
15.如權利要求14所述的背投型圖像顯示裝置，其特征在于所述圖像發生源是CRT。
全文摘要
本發明提供以低成本實現短焦點(廣角)、高聚焦、而且高對比度的投影用透鏡裝置，該裝置被用于背投型圖像顯示裝置的投影用透鏡裝置。本發明在倍率透鏡(3)使用高折射率(1.63～1.70)、阿貝數為50以上的玻璃材料，使倍率透鏡的入出射形狀最優化，通過這樣，即使縮短焦點距離也可以實現良好的像差修正，可以提高聚焦性能。另外，由于依靠前期的高折射率倍率透鏡可以得到足夠的倍率，所以即使為了提高對比度而加長背焦距，通過使塑料透鏡的非球面量最優化，也可以實現良好的像差修正。
文檔編號G02B13/02GK1591072SQ20041004552
公開日2005年3月9日 申請日期2004年5月28日 優先權日2003年8月25日
發明者池田英博, 加藤修二, 平田浩二, 小倉直之 申請人:株式會社日立制作所