本发明专利技术提供以低成本实现短焦点（广角）、高聚焦、而且高对比度的投影用透镜装置，该装置被用于背投型图像显示装置的投影用透镜装置。本发明专利技术在倍率透镜（３）使用高折射率（１．６３～１．７０）、阿贝数为５０以上的玻璃材料，使倍率透镜的入出射形状最优化，通过这样，即使缩短焦点距离也可以实现良好的像差修正，可以提高聚焦性能。另外，由于依靠前期的高折射率倍率透镜可以得到足够的倍率，所以即使为了提高对比度而加长背焦距，通过使塑料透镜的非球面量最优化，也可以实现良好的像差修正。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于背投型图像显示装置和被用于该显示装置的投影用透镜装置。
技术介绍
作为被用于背投型图像显示装置的投影用透镜装置，可以知道在特开平1-250916号公报(专利文献1)、特开平7-159688号公报(专利文献2)以及特平开9-159914号公报(专利文献3)中记载的装置。在专利文献1中公示了使用高分散、低折射率的球面玻璃透镜作为具有最强的正的折射能力的倍率透镜，还具备3片非球面透镜的4组4片构成的透镜。在专利文献2中公示了使用低分散、高折射率的球面玻璃透镜作为上述的倍率透镜，还具备4片非球面透镜的5组5片构成的透镜。另外，在专利文献3中公示了使用高分散、低折射率的球面玻璃透镜作为上述的倍率透镜，还具备5片非球面透镜的6组6片构成的透镜。为了使背投型图像显示装置(set)更加紧凑，则要求投影用透镜装置的焦点距离短，在画面周围部分也明亮，聚焦性能良好，而且成本低。为了达到低成本，尽量减少其构成片数，而且使用价格低廉的光学玻璃透镜作为倍率透镜是最有效的方法。一般来说，光学玻璃的折射率愈高，价格就愈高。在上述专利文献1中记载的倍率透镜采用折射率约为1.59、阿贝数为61.3的低折射率且高分散的光学玻璃(属玻璃材料，而这样的玻璃材料是以如SCHOTT公司的SK5(商品名)为代表的)。这个光学玻璃是被用于投影用透镜装置的光学玻璃的代表。另外，由于构成的片数少，而可以实现低成本。但是，由于在倍率透镜使用低折射率且高色散的光学玻璃，则得不到所希望的折射能力而使焦点距离变长，难以使装置紧凑。同时，由于像差也增加了，所以难于进行良好的修正。其结果是虽然降低了成本，但是在使装置紧凑以及进行像差修正方面则变得困难。在上述专利文献2中记载的倍率透镜是采用折射率约为1.62、阿贝数为60.3的高折射率且低色散的光学玻璃(而这样的玻璃材料是以如SCHOTT公司的SK16(商品名)为代表的)。如果以在专利文献1中使用的光学玻璃的价格作为基准(1.0)的话，在专利文献2中使用的光学玻璃的价格则为2.1和2倍以上。但是使用高折射率且低色散的光学玻璃，可以缩短焦点距离(广角化)，实现装置的紧凑化。另外，与专利文献1相比多了1片用于像差修正的非球面透镜，改善了像差修正。这个结果是，虽然可以实现装置的紧凑化，但是难于降低成本。在上述专利文献3中，由于使用廉价的低折射率且高色散的光学玻璃，可以降低成本。但是，由于使用廉价的低折射率且高色散的光学玻璃，而倍率透镜的曲率半径变小，产生的像差变大。所以，就多使用修正像差的非球面透镜。其结果是虽然像差修正非常好，但是构成的片数多，所以难于降低成本。另外，对于投影用透镜装置还要求提高对比度。一般仅将投影透镜的成像性能(像差修正程度)作为投影用透镜装置的聚焦性能来表示。另外，作为背投型图像显示装置的画质，例如提高表示在画面上显示白字时的明亮度和黑显示(没有图像信号)的时候明亮度的比率的对比度是判断聚焦性能是否良好的重要因素。为了提高对比度，则必须不使投影用装置内的各个透镜组的反射光(不需要的光)回到被显示在图像发生源的原图像上。这样，则要求被用于背投型图像显示装置的投影用透镜装置，即使降低成本且为了装置的紧凑而缩短该投影距离(即广角化)，也可良好地进行像差修正，得到高画面质量的投影图像。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述课题，以提供可以使装置小型化的技术为目的的。为了达到上述的目的，本专利技术的特征在于，在投影用透镜装置中具有最强的正的折射能力的倍率透镜，使用例如折射率约为1.63-1.70的高折射率的材料。特别在约为1.635-1.660内是优选的。更加优选的是约为1.6385(约为1.638-1.639)。进而通过使倍率透镜的形状最优化，即使缩短焦点距离，也可以得到良好的像差修正。在这种情况下，通过使倍率透镜的玻璃材料的阿贝数在50以上，可以降低色像差。通过使构成片数为4组4片可以实现低成本。另外，也可在上述的情况下，使像差修正用的非球面透镜的非球面系数在12次以上。由于使用了更高次的非球面系数和增加了设计自由度，所以可以使非球面透镜的形状更加复杂，其结果是可以提高像差修正能力，进行更高精度的像差修正。接下来，说明为了提高对比度的构成。在投影透镜装置上，使对比度性能下降的最大原因是在被配置在距图像发生源最近的位置上的、将凹面朝向屏幕侧面的凹凸透镜的空气侧界面(光的出射面)上发生的画像光的反射。该反射光返回到在图像发生源上映出的原图像上，特别是返回到影响对比度的低亮度部分上的反射光使对比度下降。在此本专利技术通过使上述凹凸透镜的空气侧界面距离原图像远，而减小这个反射光中回到图像发生源侧的光能，从而提高对比度性能。这就是投影用透镜的背焦距变长，一般说来，如果背焦距变长则难于进行像差的修正。对于加长背焦距引起的像差，通过使塑料非球面透镜的非球面量以及曲率变化点的最优化来降低。另外，通过在前述凹凸透镜上设置将原图像的主波长以外吸收的波长选择性滤波器，可以提高前述对比度性能。由此，可以有效地降低反射光，进而去掉荧光体的发光频谱内的乱真部分，所以产生的色像差变小，聚焦性能提高。根据本专利技术可以使装置紧凑。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的投影用透镜装置的截面图。图2是用于说明本专利技术的一实施方式的投影用透镜装置的光线轨迹追踪结果的图。图3是表示本专利技术的一实施方式的投影用透镜装置的截面图。图4是表示本专利技术的一实施方式的投影用透镜装置的截面图。图5是表示本专利技术的一实施方式的投影用透镜装置的截面图。图6是为了说明透镜形状的定义而使用的图。图7是为了说明透镜形状的定义而使用的图。图8是为了说明对比度变坏的原因而使用的图。图9是在表1中所示的投影用透镜装置的MTF特性图。图10是显示使用了根据本专利技术的投影用透镜装置的背投型图像显示装置的主要部分的画面垂直方向截面图。图11是表示根据表10所示的透镜数据的投影透镜装置的截面形状的图。图12是表示根据表11所示的透镜数据的投影透镜装置的截面形状的图。图13是说明表示透镜截面形状的函数Z(r)的图。图14是说明表示透镜截面形状的函数Z(r)以及非球面量的图。图15是表示光线从投影管到第四组透镜4的行进方式的图。图16是表示基于本专利技术的投影用透镜装置的MTF的聚焦性能的评价结果的图。图17是背投型图像显示装置的垂直方向截面图。具体实施例方式以下，参照图纸说明本专利技术的实施方式。而对于各图中的相同部分加注相同的符号。图1是表示作为本专利技术的一个实施方式的投影用透镜装置的透镜主要部分的截面图，是表1所示的透镜数据的截面形状。对于在这个图1中所示的涉及本专利技术的投影用透镜装置的实施方式中的各个透镜组的作用，结合图1和图2进行说明。在图2中表示的第一组透镜1是塑料制的透镜，对来自轴上的物体点A的成像光束(上限光线RAY1、下限光线RAY2)修正球面像差、对来自画面周围部分的物体点B的成像光束(上限光线RAY4、下限光线RAY5)修正慧形像差以及非点像差。第二组透镜2通过使光出射面S3和光入射面S4的曲率半径之比最优化，降低在画面周围部分上产生的慧形像差。另外，为了降低由于温度变化引起的聚焦性能漂移而采用玻璃透镜。这个第二组透镜2由于具有整个系统中的最强的正的折射能力，所以也被称为倍率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种投影用透镜装置，具有将由图像发生源显示的原画像放大投影在屏幕上的多个透镜元件，其特征在于，包括：按顺序从所述屏幕侧到所述图像发生源侧配置的包含具有正折射能力而其中心部分的形状向屏幕侧凸出的凹凸透镜的第一透镜组；包 含在所述多个透镜元件中具有最强的正折射能力的倍率透镜的第二透镜组；第三透镜组；和具有向屏幕侧凹进的透镜面而有负折射能力的第四透镜组，包含在所述第二透镜组中的倍率透镜的折射率约为１．６３～１．７０。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：池田英博，加藤修二，平田浩二，小仓直之，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。