专利名称：投影透镜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影透镜装置，特别是用在投影电视等中的投影透镜装置。
背景技术：
在将CRT射线管的荧光面上放映出来的图像通过投影透镜装置放大投影到银幕上的所谓投影电视装置中，对决定其画质的投影透镜装置的性能要求正在逐年提高。在此状况下，专利文献1中记述了一种提高了投影透镜装置的成像性能的发明。
专利文献1中公开的现有技术是在5组5片结构的投影透镜装置中，其特征为，第3组透镜由阿贝常数为50～75之间任意值的玻璃材料构成，第1组透镜和第4组透镜由阿贝常数为20～35之间任意值的树脂材料形成，第2组透镜和第5组透镜中的树脂透镜由阿贝常数为50～60之间任意值的树脂材料形成；是一种实现了高成像性能的混合式(同时使用玻璃透镜和树脂透镜)的投影透镜装置。
这里，作为第5组透镜的结构要素的CRT射线管的面板，(faceplate)其荧光面形状是曲率半径为350mm的球面，在光轴上的厚度为14.1mm，其材质折射率为1.562。
另一方面，在努力提高CRT射线管的原图像自身的品质，通过对面板使用结晶性透明玻璃材料，中国的公司(成都成电正元科技有限公司)开发出实现了高分辨率(8Lp/mm)、高亮度、寿命长的CRT射线管。
具有如此高分辨率的CRT射线管的荧光面是平面的，而且面板的厚度为相当薄的4mm；另外其材质的折射率为1.715～1.833的高折射率；沿袭现有的投影透镜装置的思路是做不到的。
专利文献1特开2000-81569号公报发明内容本发明鉴于上述背景，目的在于提供一种能够充分发挥具有高分辨率的CRT射线管性能的、在保持高亮度的F数(F/no)的同时实现大视角、不增加透镜片数的低成本投影透镜装置。
为了获得在保持高亮度的F数(F/no)的同时实现大视角的成像性能优异的投影透镜装置，本发明的投影透镜装置如下构成。
本发明的投影透镜装置是一种将荧光面为平面的CRT射线管上形成的图像放大投影到银幕面上的、自银幕一侧至上述CRT射线管一侧按顺序配设第1、第2、第3、第4、第5组透镜的5组5片结构的投影透镜装置，其特征在于，第1组透镜是包含其光轴的中心部分面对银幕一侧呈凸形的双面非球面的正透镜，第2组透镜是包含其光轴的中心部分面对银幕一侧呈凹形的双面非球面的负透镜，第3组透镜是双凸形的双面为球面的正透镜，第4组透镜是在沿半径方向远离其光轴的边缘部分中面向银幕一侧呈凹形弯曲的双面非球面的正透镜，第5组透镜是由CRT射线管的面板、兼备冷却功能的透明液体、以及凹面面向银幕一侧的至少一个面为非球面的具有大致均等的壁厚的弯月形透镜构成的负透镜，并且满足以下(1)～(5)的条件(1)0.1＜f0/f1＜0.3(2)-0.15＜f0/f2＜-0.01(3)0.7＜f0/f3＜0.9(4)0.15＜f0/f4＜0.35(5)-1.3＜f0/f5＜-0.9其中，f0整个系统的焦距，f1第1组透镜的焦距，f2第2组透镜的焦距，f3第3组透镜的焦距，f4第4组透镜的焦距，f5第5组透镜的焦距。
本发明的投影透镜装置在借助于玻璃构成的第3组透镜以及树脂制造的第1组透镜和第4组透镜获得正的折射力的同时，该第1组透镜与第5组透镜一起校正畸变像差。
进而，第5组透镜是凹面面向银幕一侧的负透镜，至少一个面为非球面，进行像散像差、畸变像差的校正的同时校正像面弯曲。
另外，树脂制造的第2组透镜具有校正球面像差、慧形像差、像散像差和畸变像差等几乎所有像差的重要功能，与第5组透镜一起校正像面弯曲。
进而，第4组透镜主要校正边缘像高的慧形像差，用第5组透镜对没有校正完的像散像差进行校正。
另外，为实现本发明的投影透镜装置的目的所需的条件(1)涉及第1组透镜的折射力，如果超出了下限，就必须增强第3组透镜和第4组透镜的折射力，因此球面像差变大，影响高亮度的F数(F/no)；如果超出了上限，轴外像差就会恶化而影响广角化。
条件(2)涉及第2组透镜的折射力，如果超出了下限，就必须加大第1组透镜厚度来增强折射力，因此树脂制造的第1组透镜在制造时成形时间变长而导致成本增加；如果超出了上限，MTF的温度特性就会恶化。
条件(3)涉及第3组透镜的折射力，如果超出了下限，就必须加大第4组透镜厚度来增强折射力，因此为了加大树脂制造的第4组透镜的厚度以增强折射力，制造时的成形时间变长而导致成本增加；如果超出了上限，球面像差变大而影响高亮度的F数(F/no)。
条件(4)涉及第4组透镜的折射力，如果超出了下限，慧形像差变得难以校正的同时，必须增强第1组透镜和第3组透镜的折射力，球面像差变得难以校正，另外，透镜厚度变大，影响了高亮度的F数(F/no)以及制造成本。另外，如果超出了上限，慧形像差、像散像差变得难以校正，畸变像差也增大，广角化难以实现。
条件(5)涉及第5组透镜的折射力，是用于良好地保持像面弯曲的条件，如果超出了下限，就会造成像面弯曲校正过度；如果超出了上限，就会造成像面弯曲校正不足。
另外，通过在第1组透镜和第2组透镜之间配设光圈(絞リ)，就使靠近光圈并位于前后的第1组透镜和第2组透镜的有效口径无法大于需要以上，因此可以制造出低成本的透镜。
借助于本发明的投影透镜装置，就能够充分发挥具有高分辨率的CRT射线管的性能，在保持高亮度的F数(F/no)的同时实现大的视角，能够不增加透镜片数而降低成本。
图1是用于说明本发明的投影透镜装置的透镜结构的图。
图2是第1实施方式的投影透镜装置的透镜结构及光线跟踪图。
图3是表示构成第1实施方式的投影透镜装置的各透镜组的面的曲率半径或折射率等的图表。
图4是表示构成第1实施方式的投影透镜装置的各透镜组的非球面的规定系数的图表。
图5是表示第1实施方式的投影透镜装置的4Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图6是表示第1实施方式的投影透镜装置的8Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图7是现有的实施方式的投影透镜装置的透镜结构及光线跟踪图。
图8是表示现有的实施方式的投影透镜装置的4Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图9是表示现有的实施方式的投影透镜装置的8Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图10是第2实施方式的投影透镜装置的透镜结构及光线跟踪图。
图11是表示构成第2实施方式的投影透镜装置的各透镜组的面的曲率半径或折射率等的图表。
图12是表示构成第2实施方式的投影透镜装置的各透镜组的非球面的规定系数的图表。
图13是表示第2实施方式的投影透镜装置的4Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图14是表示第2实施方式的投影透镜装置的8Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图15是第3和第4实施方式的投影透镜装置的透镜结构及光线跟踪图。
图16是表示构成第3实施方式的投影透镜装置的各透镜组的面的曲率半径或折射率等的图表。
图17是表示构成第3实施方式的投影透镜装置的各透镜组的非球面的规定系数的图表。
图18是表示第3实施方式的投影透镜装置的4Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图19是表示第3实施方式的投影透镜装置的8Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图20是表示构成第4实施方式的投影透镜装置的各透镜组的面的曲率半径或折射率等的图表。
图21是表示构成第4实施方式的投影透镜装置的各透镜组的非球面的规定系数的图表。
图22是表示第4实施方式的投影透镜装置的4Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
图23是表示第4实施方式的投影透镜装置的8Lp/mm的MTF像高特性的特性图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的投影透镜装置的最佳实施方式。
(A)第1实施方式图1是表示本实施方式的投影透镜装置的透镜结构的透镜配置图。此外，图1形象化地明确了各透镜的表面形状、各透镜在光轴上的厚度、相邻透镜之间的间隔。
在图1中，从银幕一侧数起第i个面的光轴上的曲率半径表示为Ri(R1～R13)，第i个面和第i+1个面在光轴上的面间隔表示为Di(D1～D12)。
图2是使用了具体数值时的本实施方式的投影透镜装置的透镜结构及光线跟踪图。
在图2中，投影透镜装置自银幕一侧(图的左侧)依次由第1组透镜L1、第2组透镜L2、第3组透镜L3、第4组透镜L4、及第5组透镜L5构成。另外，投影透镜装置的第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S。
另外，图3是表示各透镜的各第1～13面在光轴上的曲率半径R1～R13、各透镜面与相邻透镜面之间的面间隔D1～D12、各透镜面的折射率(d线折射率)Nd1～Nd13、以及各透镜的阿贝常数(d线阿贝常数)vd1～vd13的具体值的图表。此外，折射率Ndi及阿贝常数vdi在对应于从银幕一侧数起第i面的行中记述。另外，整个系统的焦距表示为f0(e线焦距)、亮度表示为F/no、视角表示为2ω、横向放大率表示为M、投影距离表示为L。
进而，图4是表示用于确定非球面的第1面、第2面、第4面、第5面、第8面、第9面、第10面及第11面的形状所用的圆锥常数k、非球面系数A3～A10的数值的图表。
这里，用于确定非球面形状所需的圆锥常数k、非球面系数A3～A10是下面的算式(1)的非球面形状确定式中的各个参数。即，众所周知，非球面在以光轴方向为Z轴的正交坐标系(X，Y，Z)中，当用R表示近轴曲率半径、用k表示圆锥常数、用A3～A10分别表示3次～10次非球面系数时，坐标h＝(X2+Y2)1/2中的面形状表示为以下算式(1)。
Z(h)＝(h2/R)/[1+{1-(1+k)·(h2/R)}1/2]+A3·h3+A4·h4+A5·h5+A6·h6+A7·h7+A8·h8+A9·h9+A10·h10……(1)在图2中说明本实施方式的投影透镜装置的透镜结构。
第1组透镜L1在该第1实施方式的情况下由单一透镜构成。第1组透镜L1是包含光轴的中心部分面对银幕一侧呈凸形的双面非球面的正透镜，该第1组透镜L1的焦距f1为f1＝355.255mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f1为f0/f1＝0.220。
第2组透镜L2在该第1实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第2组透镜L2是包含光轴的中心部分面对银幕一侧呈凹形的双面非球面的负透镜，该第2组透镜L2的焦距f2为f2＝-1263.904mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f2为f0/f2＝-0.062。
第3组透镜L3在该第1实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第3组透镜L3是双凸形的双球面的正透镜，该第3组透镜L3的焦距f3为f3＝97.172mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f3为f0/f3＝0.803。
第4组透镜L4在该第1实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第4组透镜L4是在沿半径方向远离光轴的边缘部分向银幕一侧凹形弯曲的双面非球面的正透镜，该第4组透镜L4的焦距f4为f4＝321.541mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f4为f0/f4＝0.243。
第5组透镜L5是由平面CRT射线管的面板FP、兼备CRT冷却功能的透明液体LQ、以及凹面面向银幕一侧的双面为非球面的具有大致均一的厚度的弯月形透镜CL构成的负透镜，该第5组透镜L5的焦距f5为f5＝-71.111mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f5为f0/f5＝-1.097。另外，第5组透镜L5由面板FP、透明液体LQ、弯月形透镜CL密接构成，透明液体LQ由填充在面板FP和弯月形透镜CL之中的液体构成。另外，面板FP是平面CRT射线管的前面一侧的管面玻璃，由结晶性透明玻璃构成。CRT图像形成于平面的R13面上。
在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S，该光圈S的口径为Φ79.34mm；第1组透镜L1的最大有效口径位于R1面一侧，其大小为Φ79.04mm；第2组透镜L2的最大有效口径位于R5面一侧，其大小为Φ80.74mm，透镜的有效口径不能变大。
本实施方式的投影透镜装置的结构在将平面CRT射线管的荧光面(R13面)中4.8英寸(最大像高60.95mm)的光栅尺寸放大投影为银幕上的51英寸的图像时获得最优成像。
接着，说明在第1实施方式的投影透镜装置中将各组透镜L1～L5的各焦距f1～f5与整个系统的焦距f0之比设定为上述条件的理由。
本第1实施方式的投影透镜装置在借助于由玻璃构成的第3组透镜L3以及树脂制造的第1组透镜L1和第4组透镜L4获得正的折射力的同时，该第1组透镜L1具有与第5组透镜L5一起校正畸变像差的功能。
另外，第5组透镜L5是凹面面向银幕一侧的负透镜，至少一个面为非球面，进行像散像差、畸变像差的校正的同时具有校正像面弯曲的功能。
进而，树脂制造的第2组透镜L2具有校正球面像差、慧形像差、像散像差和畸变像差和几乎所有像差的重要功能，具有与第5组透镜L5一起校正像面弯曲的功能。
进而，第4组透镜L4主要校正边缘像高的慧形像差，具有用第5组透镜L5对没有校正完的像散像差进行校正的功能。
鉴于上述的各组透镜L1～L5的功能，第1组透镜L1之所以是f0/f1＝0.220，是因为对于第1组透镜的折射力，如果f0/f1取得小，就必须增强第3组透镜L3和第4组透镜L4的折射力，球面像差因此而变大，影响到高亮度的F/no，如果f0/f1取得大，轴外像差就会恶化，影响视角广角化。
另外，第2组透镜L2之所以是f0/f2＝-0.062，是因为对于第2组透镜的折射力，如果f0/f2取得小，就必须增大第1组透镜L1的厚度来增强其折射力，因此树脂制造的第1组透镜L1在制造时成形时间变长、成本增加；如果f0/f2取得大，MTF的温度特性就会恶化。
另外，第3组透镜L3之所以是f0/f3＝0.803，是因为对于第3组透镜的折射力，如果f0/f3取得小，就必须加大第4组透镜L4的厚度来增强折射力，因此为了加大树脂制造的第4组透镜L4的厚度以增强折射力，制造时的成形时间变长、成本增加；如果f0/f3取得大，球面像差变大而影响高亮度的F/no。
进而，第4组透镜L4之所以是f0/f4＝0.243，是因为对于第4组透镜的折射力，如果f0/f4取得小，慧形像差变得难以校正，同时必须增强第1组透镜L1和第3组透镜L3的折射力，球面像差变得难以校正，另外，透镜厚度变大，影响了高亮度的F/no以及制造成本。另外，如果f0/f4取得大，慧形像差、像散像差变得难以校正，畸变像差也增大，广角化难以实现。
另外，第5组透镜L5之所以是f0/f5＝-1.097，是因为对于第5组透镜L5的折射力，要保持良好的像面弯曲，如果f0/f5取得小，就会造成像面弯曲校正过度；如果f0/f5取得大，就会造成像面弯曲校正不足。
第1实施方式的投影透镜装置如图3所示，整体焦距f0＝78.00mm、亮度F/no＝1.03、视角2ω＝69.5°、横向放大率M＝-1/10.63×、投影距离(银幕与第1组透镜L1之间的距离)L＝914.1596mm。
如图3所示，构成第1实施方式的投影透镜装置的第5组透镜L5的面板FP使用折射率Nd12＝1.71506、阿贝常数vd12＝62.6，厚度为D12＝4.000mm的材料。
图5是表示该第1实施方式的投影透镜装置的MTF(ModulationTransfer Function调制传递函数)特性的图。该图6表示了相对于每1mm有4.0黑白线对(4.0Lp/mm)的子午像面及弧矢像面中相对于像高0.0～1.0的MTF。
另外，图6是表示该第1实施方式的投影透镜装置的MTF特性的图。该图6表示了相对于每1mm 8.0对黑白线对(8.0Lp/mm)的子午像面及弧矢像面中相对于像高0.0～1.0的MTF。
图5及图6的横轴表示的是取最大像高为1时的相对像高比。附带说一下，4.0Lp/mm相当于约600TV条的CRT扫描线条数，8.0Lp/mm相当于约1200TV条的CRT扫描线条数(4∶3的TV画面)。此外，计算MTF时的色重(カラ-ウエイト)相对于e线(546nm)取为1。
图7是表示现有的5组5片结构的投影透镜装置(相对于第1实施方式的比较例)的图，图8和图9是表示现有的投影透镜装置的MTF特性的图。
由图5可见，4.0Lp/mm的第1实施方式的投影透镜装置的MTF特性是，在像高的整个范围内子午像面(meridional plane)及弧矢像面(sagittal plane)两者都呈高分辨率，特别是像高在0.0～0.9的范围内时，子午像面及弧矢像面两者最低都是0.8左右。由此，与图8的现有装置的MTF特性相比较可知，第1实施方式的投影透镜装置具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，由图6可见，8.0Lp/mm的第1实施方式的投影透镜装置的MTF特性是，子午像面在像高的整个范围内最低为0.4，弧矢像面则在像高为0.0～0.9的范围内最低为0.4左右。由此，与图9的现有装置的MTF特性相比较可知，第1实施方式的投影透镜装置具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
本实施方式的投影透镜装置中，光学畸变为-4.0％，边缘光量比为31.0％(＝最大像高处的光量/轴上光量)。
另外，如专利文献1(特开平2000-31569号公报)的第2实施方式中所述，现有的投影透镜装置的焦距f0为75.82mm，亮度F/no为1.0，边缘光量比为31.1％。
即，本实施方式的投影透镜装置与现有的投影透镜装置的基本光学特性大致相同。
如上所述，借助于第1实施方式的投影透镜装置，能够实现在保持明亮的F/no的同时视角大、成像性能优异的低成本投影透镜装置。
(B)第2实施方式接下来，边参照附图边说明本发明的投影透镜装置的第2实施方式。
图10是第2实施方式的投影透镜装置的透镜结构及使用了具体数值的光线跟踪图。在图10中，对与上述第1实施方式的图1及图2中同样或对应部分使用同样的符号表示。
第2实施方式适用于各透镜的各个面1～13的折射率与第1实施方式相同，而第1面～第10面的光轴上的曲率半径R1～R10、以及各组透镜L1～L5之间的间隔发生了变化的情况。
图11是表示第2实施方式的透镜装置中第1～13各个面的光轴上的曲率半径R1～R13、面间隔D1～D12、折射率Nd1～Nd13(d线折射率)、以及阿贝常数vd1～vd12(d线阿贝常数)的具体值的图表。
进而，图12是表示用于确定非球面的第1面、第2面、第4面、第5面、第8面、第9面、第10面及第11面的形状所用的圆锥常数k、非球面系数A3～A10的数值的图表。
如图10所示，第2实施方式的投影透镜装置也是自银幕一侧依次为第1组透镜L1、第2组透镜L2、第3组透镜L3、第4组透镜L4、第5组透镜L5，在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S；各组透镜L1～L5的各功能与第1实施方式相同。
第1组透镜L1在该第2实施方式的情况下由单一透镜构成。第1组透镜L1的焦距f1为f1＝346.306mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f1为f0/f1＝0.225。
第2组透镜L2在该第2实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第2组透镜L2的焦距f2为f2＝-1131.790mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f2为f0/f2＝-0.069。
第3组透镜L3在该第2实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第3组透镜L3的焦距f3为f3＝96.994mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f3为f0/f3＝0.804。
第4组透镜L4在该第2实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第4组透镜L4的焦距f4为f4＝305.080mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f4为f0/f4＝0.256。
第5组透镜L5的焦距f5为f5＝-68.495mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f5为f0/f5＝-1.139。
此外，各组透镜L1～L5的焦距与整个系统的焦距之比的条件是依据与第1实施方式中所说明的相同理由来构成的。
在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设光圈S，该光圈S的口径为Φ80.00mm；第1组透镜L1的最大有效口径位于R1面一侧，其大小为Φ79.20mm；第2组透镜L2的最大有效口径位于R5面一侧，其大小为Φ81.08mm，透镜的有效口径不能变大。
本实施方式的投影透镜装置的结构在将平面CRT射线管的荧光面(R13面)中4.85英寸(最大像高61.55mm)的光栅尺寸放大投影为银幕上的51英寸的图像时获得最优成像。
如图11所示，第2实施方式的投影透镜装置如图11所示，整个系统的焦距f0＝78.00mm、亮度F/no＝1.03、视角2ω＝69.3°、横向放大率M＝-1/10.52×、投影距离(银幕与第1组透镜L1之间的距离)L＝916.0996mm。
图13是表示4.0Lp/mm时第2实施方式的投影透镜装置的MTF特性的图。另外，图14是表示8.0Lp/mm时第2实施方式的投影透镜装置1的MTF特性的图。
由图13可见，4.0Lp/mm的第2实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，在像高的整个范围内子午像面及弧矢像面两者都具有良好的分辨率，特别是像高在0.0～0.9的范围内时，子午像面及弧矢像面两者最低都是0.8左右。由此，与图8的现有装置的MTF特性相比较可知，第2实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，由图14可见，8.0Lp/mm的第2实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，子午像面在像高的整个范围内最低为0.4，弧矢像面则在像高为0.0～0.9的范围内最低为0.4左右。由此，与图9的现有装置的MTF特性相比较可知，第2实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，光学畸变为-3.1％，边缘光量比为29.3％(＝最大像高处的光量/轴上光量)，与第1实施方式的投影透镜装置及现有的投影透镜装置大致相同。
如上所述，借助于第2实施方式的投影透镜装置，能够实现在保持明亮的F/no的同时视角大、成像性能优异的低成本投影透镜装置。
(C)第3实施方式接下来，边参照附图边说明本发明的投影透镜装置的第3实施方式。
图15是第3实施方式的投影透镜装置的透镜结构及使用了具体数值的光线跟踪图。在图15中，对与上述第1实施方式的图1及图2中同样或对应部分使用同样的符号表示。
第3实施方式适用于各透镜的各个面1～12的折射率与第1实施方式相同，而改变了第5组透镜L5的面板FP的第12面的折射率、各组透镜L1～L5之间的间隔，并且各个面发生了变化的情况。
图16是表示第3实施方式的透镜装置中编号为1～13的各个面的光轴上的曲率半径R1～R13、面间隔D1～D12、折射率Nd1～Nd13(d线折射率)、以及阿贝常数vd1～vd12(d线阿贝常数)的具体值的图表。进而，图17是表示用于确定非球面的第1面、第2面、第4面、第5面、第8面、第9面、第10面及第11面的形状所用的圆锥常数k、非球面系数A3～A10的数值的图表。
如图15所示，第3实施方式的投影透镜装置也是自银幕一侧依次为第1组透镜L1、第2组透镜L2、第3组透镜L3、第4组透镜L4、第5组透镜L5，在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S；各组透镜L1～L5的功能与第1实施方式相同。
第1组透镜L1在该第3实施方式的情况下由单一透镜构成。第1组透镜L1的焦距f1为f1＝354.393mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f1为f0/f1＝0.220。
第2组透镜L2在该第3实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第2组透镜L2的焦距f2为f2＝-1242.676mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f2为f0/f2＝-0.063。
第3组透镜L3在该第3实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第3组透镜L3的焦距f3为f3＝97.206mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f3为f0/f3＝0.804。
第4组透镜L4在该第3实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第4组透镜L4的焦距f4为f4＝324.601mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f4为f0/f4＝0.240。
第5组透镜L5的焦距f5为f5＝-70.478mm，与整个系统的焦距f0＝78.00mm之比f0/f5为f0/f5＝-1.107。
此外，各组透镜L1～L5的焦距与整个系统的焦距之比的条件是依据与第1实施方式中所说明的相同理由来构成的。
在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S，该光圈S的口径为Φ79.30mm；第1组透镜L1的最大有效口径位于R1面一侧，其大小为Φ79.02mm；第2组透镜L2的最大有效口径位于R5面一侧，其大小为Φ80.74mm，透镜的有效口径不能变大。
本实施方式的投影透镜装置的结构在将平面CRT射线管的荧光面(R12面)中4.80英寸(最大像高60.93mm)的光栅尺寸放大投影为银幕上的51英寸的图像时获得最优成像。
如图16所示，第3实施方式的投影透镜装置的整个系统的焦距f0＝78.00mm、亮度F/no＝1.03、视角2ω＝69.3°、横向放大率M＝-1/10.63×、投影距离(银幕与第1组透镜L1之间的距离)L＝915.2791mm。
另外，如图16所示，构成第3实施方式的投影透镜装置的第5组透镜L5的面板FP的材质折射率Nd12＝1.83274、阿贝常数vd12＝52.8，其厚度为D12＝4.000。
图18是表示4.0Lp/mm时第3实施方式的投影透镜装置的MTF特性的图。另外，图19是表示8.0Lp/mm时第3实施方式的投影透镜装置1的MTF特性的图。
由图18可见，4.0Lp/mm的第3实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，在像高的整个范围内子午像面及弧矢像面两者都具有良好的分辨率，特别是像高在0.0～0.9的范围内时，子午像面及弧矢像面两者最低都是0.8左右。由此，与图8的现有装置的MTF特性相比较可知，第3实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，由图19可见，8.0Lp/mm的第3实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，子午像面在像高的整个范围内最低为0.4，弧矢像面则在像高为0.0～0.9的范围内最低为0.4左右。由此，与图9的现有装置的MTF特性相比较可知，第3实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，光学畸变为-4.0％，边缘光量比为30.1％(＝最大像高处的光量/轴上光量)，与第1实施方式的投影透镜装置及现有的投影透镜装置大致相同。
如上所述，借助于第3实施方式的投影透镜装置，能够实现在保持明亮的F/no的同时视角大、成像性能优异的低成本投影透镜装置。
(D)第4实施方式接下来，边参照附图边说明本发明的投影透镜装置的第4实施方式。
第4实施方式的投影透镜装置能够通过最少的透镜交换实现银幕上画面大小即投影倍率的改变，而又不会降低成像性能。
在如图15所示的第3实施方式的投影透镜装置中，通过改变第4组透镜的两个面的形状、第4组透镜L4与第5组透镜L5之间的面间隔D9，即可将两个面的大小由51英寸改为62英寸而几乎不会降低边缘图像的成像性能；这就是第4实施方式的投影透镜装置。
因此，第4实施方式中，使用图15所示的透镜结构和光线跟踪图进行说明。
图20是表示第4实施方式的透镜装置中编号为1～13的各个面的光轴上的曲率半径R1～R13、面间隔D1～D12、折射率Nd1～Nd13(d线折射率)、以及阿贝常数vd1～vd12(d线阿贝常数)的具体值的图表。进而，图21是表示用于确定非球面的第1面、第2面、第4面、第5面、第8面、第9面、第10面及第11面的形状所用的圆锥常数k、非球面系数A3～A10的数值的图表。
第4实施方式的投影透镜装置中，第1组透镜L1在该第4实施方式的情况下由单一透镜构成。第1组透镜L1的焦距f1为f1＝354.393mm，与整个系统的焦距f0＝78.80之比f0/f1为f0/f1＝0.222。
第2组透镜L2在该第4实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第2组透镜L2的焦距f2为f2＝-1242.676mm，与整个系统的焦距f0＝78.80mm之比f0/f2为f0/f2＝-0.063。
第3组透镜L3在该第4实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第3组透镜L3的焦距f3为f3＝97.206mm，与整个系统的焦距f0＝78.80mm之比f0/f3为f0/f3＝0.811。
第4组透镜L4在该第4实施方式的情况下也是由单一透镜构成。第4组透镜L4的焦距f4为f4＝286.151mm，与整个系统的焦距f0＝78.80mm之比f0/f4为f0/f4＝0.275。
第5组透镜L5的焦距f5为f5＝-70.478mm，与整个系统的焦距f0＝78.80mm之比f0/f5为f0/f5＝-1.118。
此外，各组透镜L1～L5的焦距与整个系统的焦距之比的条件是依据与第1实施方式中所说明的相同理由来构成的。
在第1组透镜L1和第2组透镜L2之间配设了光圈S，该光圈S的口径为Φ79.14mm；第1组透镜L1的最大有效口径位于R1面一侧，其大小为Φ78.96mm；第2组透镜L2的最大有效口径位于R5面一侧，其大小为Φ80.52mm，透镜的有效口径不能变大。
本实施方式的投影透镜装置的结构在将平面CRT射线管的荧光面(R13面)中4.8英寸(最大像高60.86mm)的光栅尺寸放大投影为银幕上的62英寸的图像时获得最优成像。如图20所示，第4实施方式的投影透镜装置的整个系统的焦距f0＝78.80mm、亮度F/no＝1.03、视角2ω＝70.3°、横向放大率M＝-1/12.94×、投影距离(银幕与第1组透镜L1之间的距离)L＝1095.9832mm。
图22是表示4.0Lp/mm时第4实施方式的投影透镜装置的MTF特性的图。另外，图23是表示8.0Lp/mm时第4实施方式的投影透镜装置1的MTF特性的图。
由图22可见，4.0Lp/mm的第4实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，在像高的整个范围内子午像面及弧矢像面两者都具有良好的分辨率，特别是像高在0.0～0.9的范围内时，子午像面及弧矢像面两者最低都是0.7左右。由此，与图8的现有装置的MTF特性相比较可知，第4实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，由图23可见，8.0Lp/mm的第3实施方式的投影透镜装置的MTF特性也是，子午像面在像高为0.0～0.9的范围内最低为0.5左右，弧矢像面则在像高为0.0～0.8的范围内最低为0.4左右。由此，与图9的现有装置的MTF特性相比较可知，第4实施方式的投影透镜装置也具有良好的分辨率，并很好地校正了各种像差。
另外，光学畸变为-4.0％，边缘光量比为29.3％(＝最大像高处的光量/轴上光量)，与第1实施方式的投影透镜装置及现有的投影透镜装置大致相同。
如上所述，借助于第4实施方式的投影透镜装置，能够实现在保持明亮的F/no的同时视角大、成像性能优异的低成本投影透镜装置。
权利要求
1.一种投影透镜装置，其是一种将荧光面为平面的CRT射线管上形成的图像放大投影到银幕面上的、自银幕一侧至上述CRT射线管一侧按顺序配设第1、第2、第3、第4、第5组透镜的5组5片结构的投影透镜装置，其特征在于第1组透镜是包含其光轴的中心部分面对银幕一侧呈凸形的双面非球面的正透镜，第2组透镜是包含其光轴的中心部分面对银幕一侧呈凹形的双面非球面的负透镜，第3组透镜是双凸形的双面为球面的正透镜，第4组透镜是在沿半径方向远离其光轴的边缘部分中向银幕一侧凹形弯曲的双面非球面的正透镜，第5组透镜是由上述CRT射线管的面板、兼备冷却功能的透明液体、以及凹面面向银幕一侧的至少一个面为非球面的具有大致均等的壁厚的弯月形透镜构成的负透镜，并且满足以下(1)～(5)的条件(1)0.1＜f0/f1＜0.3(2)-0.15＜f0/f2＜-0.01(3)0.7＜f0/f3＜0.9(4)0.15＜f0/f4＜0.35(5)-1.3＜f0/f5＜-0.9其中，f0整个系统的焦距f1第1组透镜的焦距f2第2组透镜的焦距f3第3组透镜的焦距f4第4组透镜的焦距f5第5组透镜的焦距。
2.如权利要求1所述的投影透镜装置，其特征在于在第1组透镜和第2组透镜之间配设光圈。
3.如权利要求1或权利要求2所述的投影透镜装置，其特征在于构成第5组透镜的上述CRT射线管的面板的材质的折射率为1.65～1.85，其厚度为3～5mm。
4.如权利要求1～权利要求3的任意一个所述的投影透镜装置，其特征在于通过改变第4组透镜的面和/或改变第4组透镜与第5组透镜之间的间隔来改变放大率。
全文摘要
本发明提供能够充分发挥具有高分辨率的平面CRT射线管性能的投影透镜装置。本发明是一种将平面CRT射线管上形成的图像放大投影到银幕面上的5组5片结构的投影透镜装置，其特征在于，第1组透镜是光轴中心部分面向银幕一侧呈凸形的双面非球面的正透镜，第2组透镜是光轴中心部分面向银幕一侧呈凹形的双面非球面的负透镜，第3组透镜是双凸形的双球面的正透镜，第4组透镜是在自光轴沿半径方向的边缘部分中面向银幕一侧呈凹形弯曲的双面非球面的正透镜，第5组透镜是由平面CRT射线管的面板、冷却透明液体、及凹面面向银幕一侧的至少一个面为非球面的具有大致均等的壁厚的弯月形透镜构成的负透镜，并且满足规定的条件。
文档编号G02B13/00GK1648711SQ20051000617
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月31日 优先权日2004年1月30日
发明者小林健志, 关根熊二郎 申请人:塞金诺斯株式会社