投影用透镜装置和使用该装置的背投式图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术可在放大投影投影管上图像的６组结构的投影式透镜装置中降低成本且适当保持设置在最接近功率透镜的图像发生源的非球面透镜组与功率透镜的距离，而不与功率透镜发生物理干涉。使用具有凹向屏幕的负折射力的凹凸透镜作为配置在功率透镜（第三组透镜）的图像发生源的像差校正用透镜（第四组透镜），将该凹凸透镜的屏幕侧透镜面作成从其光轴向着与外缘间的规定点曲率增大、从该规定点向着外缘曲率减小的非球面形状。在最接近玻璃功率透镜的图像发生源的第四组透镜的基材上，使用价格低、流动性好，Ａｂｂｅ数（ｖｄ）在５７以上、折射率（ｎｄ）在１．５００以下的低折射率材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放大投影作为图像发生源的投影管上的图像的投影用透镜装置，和使用该装置的背投式图像显示装置。
技术介绍
作为背投式图像显示装置中使用的投影用透镜装置，已知有使用一块具有最强的正折射力的玻璃透镜(以下称该透镜为功率透镜(power lens))和5块具有非球面的塑料透镜的所谓6块结构的装置。作为这种6块结构的投影用透镜装置的先前技术，在日本特开平9-159914号公报、日本特开平9-90219号公报、日本特开平11-344668号公报等中已有说明。如上所述，投影用透镜装置，作为功率透镜都使用SCHOTT公司的商品名为SK5(折射率约为1.59，Abbe数为61.3)的高分散、低折射率的球面玻璃透镜。这种高分散、低折射率玻璃透镜，由于与SCHOTT公司的商品名为SK16(折射率约为1.62，Abbe数大约为60.3)的低分散、高折射率的玻璃透镜比较价格较低，因此可以低的成本制造投影用透镜装置。然而，在使用高分散、低折射率的球面玻璃透镜的情况下，不但很难得到所希望的折射力，而且发生的像差量也会增加。因此，在使用低分散、高折射率的玻璃透镜作为功率透镜的情况下，如上述日本特开平9-159914号公报、日本特开平9-90219号公报、日本特开平11-344668号公报所述那样，通过作成5块非球面的塑料透镜，增加具有非球面的透镜面数，可以良好地进行像差的校正。然而，上述特开平9-159914号公报、日本特开平9-90219号公报、日本特开平11-344668号公报所述的装置，为了得到短的焦点距离和得到所希望的像差校正能力，配置在功率透镜的图像发生源侧的像差校正用的塑料透镜(第四透镜)要配置为非常接近功率透镜。因此，当将透镜装配在镜筒中时，因为两者发生物理上的干涉，存在装配效率不好、生产率低的问题。日本特开平9-159914号公报所述的结构，由于第四透镜的外边缘部作成相对于功率透镜突出的形状，因此，在透镜的外边缘部上，更容易产生与功率透镜的物理干涉。另外，日本特开平9-90219号公报和日本特开平11-344668号公报所述的结构，从其透镜数据的记载可看出，在功率透镜和第四透镜的光轴附近的面间隔在1mm以下，并且由于第四透镜全体凸向功率透镜，因此，在光轴附近，两者更容易产生物理干涉。这样，在使用一块功率透镜和5块塑料透镜的6块结构的透镜中，在防止特别是装配时透镜彼此的物理干涉时，提高生产效率很重要。另外，在投影用透镜装置中，还要求提高对比度。一般地，作为投影用透镜装置的透镜性能，重视投影透镜的像差校正能力。但是，作为背投式图像显示装置的图像质量，表示图像的白黑比的对比度的提高在判断透镜性能是否良好这点上为重要的要素。为了实现对比度的提高，为此必需将凹凸透镜配置在可能的范围内离开作为图像发生源的投影管的图像显示面和凹面凹向配置在最接近图像发生源的位置上的屏幕的凹凸透镜的射出面的面间距离的位置上，使投影用透镜装置内的各个透镜组的反射光(不需要的光)不回到原图像上，进一步扩宽该凹凸透镜的射出面上的反射光的发散角。然而，在配置凹凸透镜使与图像显示面的面间距离在可能的范围内离开的情况下，由于从投影管发出的角度不同的多个入射光在相同的透镜范围内重叠入射，这样，进行良好的像差校正困难，因此要求更高度的像差校正能力。然而，在上述日本特开平9-159914号公报、日本特开平9-90219号公报、日本特开平11-344668号公报的结构中，很难将校正能力进一步提高，很难提高对比度也困难。
技术实现思路
本专利技术是考虑上述问题而提出的，其第一个目的是要提供一种在背投式图像显示装置的投影用透镜装置中，可以提高生产率的技术。第二个目的是要提供在背投式图像显示装置的投影用透镜装置中，可以抑制从透镜发出的反射光的对比度降低的技术。为了达到上述第一个目的，在本专利技术中，作为配置在上述功率透镜的图像发生源侧的像差校正用的透镜，使用具有凹向屏幕侧的负的折射力的凹凸透镜；并且，使上述凹凸透镜的屏幕侧透镜面为从其光轴向着与外缘之间的规定点曲率增大、从该规定点向着外缘曲率减小的非球面形状。即在本专利技术中，使上述凹凸透镜的屏幕侧透镜的面的外缘附近的曲率，比从该凹凸透镜的光轴与上述外缘之间的规定区域的曲率小。采用上述本专利技术的结构，由于上述凹凸透镜凹向屏幕，而且其屏幕侧透镜面的外缘部的曲率变小(即，屏幕侧透镜面作成不但向着屏幕侧突出，而且为返回图像发生源的形状)，因此，在包含光轴的中心部部分和外缘部两者中，功率透镜和凹凸透镜难以产生物理干涉。另外，由于本专利技术的凹凸透镜作成的上述形状，可加强使从通过外缘部的图像发生源发出的图像光向着内侧(透镜的光轴方向)的光学作用。因此，可以使该凹凸透镜离开功率透镜配置，另外由于即使这样离开配置，仍可减小功率透镜入射面的图像光的入射角，因此可以很好地进行像差校正。另外，通过加强图像光向着内侧的光学作用，可以减少功率透镜的口径。另外，在本专利技术中，在使用廉价的低折射率的光学玻璃作为功率透镜的同时，在连续配置了该功率透镜的像差校正用的凹凸透镜中，可以使用与其他透镜组相同的塑料材料(例如PMMA(折射率为1.49，Abbe数为58)，CR-39(折射率为1.50，Abbe数为58)，TPX(折射率为1.466，Abbe数为61)等)。这样，可以形成更复杂14次以上的非球面形状，增加周边的非球面量，有效地校正入射在功率透镜上的光，由此可维持良好的像差校正能力，并可降低成本。另外，在本专利技术中，将位于功率透镜的屏幕上的透镜作成其周边部局部地具有强的正的放大率的透镜，可以具有收束通过周边部的光线的作用。这样，可以分担功率透镜的射出面的收束作用，减少像差。由于这样，通过增多周边部的非球面量，使变曲点为2个，可以很好地校正图面周边的像差。另外，为了达到上述第二个目的，在本专利技术中，当配置在最接近图像发生源的位置的包含凹的凹凸透镜的负透镜焦距为f6，该凹的凹凸透镜的射出面与图像发生源的荧光玻璃面的距离为d时，满足 -7.62＜f6/d＜-5.86的关系。采用这种结构，由于可以调整在上述凹的凹凸透镜射出面上产生、返回图像发生源的反射光返回至图像发生源的光路，因此反射光宽广，可以减少每一个面积的强度。因此，采用本专利技术，可以抑制由凹的凹凸透镜的射出面反射并返回图像发生源的荧光面的反射光所产生的对比度降低。采用本专利技术可以提高生产率，降低成本，另外，可以抑制对比度降低，从而得到高的图像质量。本专利技术的其他目的、特征为优点，从以下结合附图的本专利技术的实施例说明中可以了解。附图说明图1为表示本专利技术的一个实施例的投影用透镜装置的截面图2为表示本专利技术的一个实施例的投影用透镜装置的截面图3为表示本专利技术的一个实施例的投影用透镜装置的截面图4为表示本专利技术的一个实施例的投影用透镜装置的截面图5为表示作为投影型图像装置的背投式图像显示装置的主要部分在图面垂直方向的截面图6为表示提高对比度的图7说明透镜形状的定义所用的说明图8说明透镜形状的定义所用的说明图9为本专利技术的实施例表示的表1的投影用透镜装置的MTF特性图10为本专利技术的实施例表示的表2的投影用透镜装置的MTF特性图11为本专利技术的实施例表示的表3的投影用透镜装置的MTF特性具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影用透镜装置，具有用于将在图像发生源上显示的原图像放大投影在屏幕上的多个透镜，其特征为，所述多个透镜包含在该多个透镜元件中具有最强的正折射力的功率透镜；和配置在该功率透镜的图像发生源侧、具有凹向屏幕侧的负的折射力的凹凸 透镜，所述凹凸透镜的屏幕侧透镜面具有从其光轴向着与外缘之间的规定点曲率增大、从该规定点向着外缘曲率减小的非球面形状。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻馆由利子，加藤修二，池田英博，小仓直之，平田浩二，
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]