KR100469632B1 - 투사텔레비젼렌즈시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투사 텔레비젼에 사용하기 위한 투사 렌즈 시스템(13)을 제공한다. 상기 시스템은 (1)약한 광학 파워; (2)고분산 물질로 이루어진 음의 비구면 렌즈 부품; 및 (3)저분산 물질로 이루어진 양의 렌즈 부품을 갖는 스크린 측면 렌즈 유니트(U1)에 의해 특징지어진다.
Description
도 1, 2, 및 3은 본 발명에 따라 제조된 렌즈 시스템의 개략적인 측면도이고,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 렌즈 시스템을 사용한 투사 TV의 개략적인 다이아그램이다.
명세서와 일치하며 그의 일부를 구성하는 전술한 도면은 설명과 함께 본 발명의 바람직한 구체예를 나타내며, 본 발명의 원리를 설명한다. 물론, 모든 도면 및 설명은 본 발명만을 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 구체예의 설명
여기서 사용된 바와 같이, 고분산 물질은 플린트 유리(flint glass)와 같은 분산을 갖는 것이다. 더욱 상세하게는, 고분산 물질은 1.85에서 1.5까지의 굴절률에서 각각 20에서 50의 범위의 V-값을 갖는 것이다. 대조적으로, 저분산 물질은 크라운 유리(crown glass)와 같은 분산을 가지며, V-값에 관해서는 1.85에서 1.5까지의 굴절률에서 각각 35에서 75의 범위의 V-값을 갖는 것이다.
도 1내지 3은 본 발명에 따라 제조된 다양한 렌즈시스템을 도시하고 있다. 대응 일반적 특성 및 광학 특성은 각각 표 1 내지 3에 나타내었다. HOYA 또는 SCHOTT라는 명칭은 렌즈시스템에 사용된 유리에 사용되었다. 다른 제조자에 의해 제조된 비슷한 유리도 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있다. 산업적으로 적용가능한 물질은 스틸렌 및 아크릴 부품으로 사용된다. 표 1a, 표 2a 및 표 3a의 "유리"란에 표기된 "xxxxxx"의 형태의 물질 표기법은 CRT, 및 상기 렌즈 시스템의 마지막 부품과 CRT 사이의 커플링 유체의 굴절률 및 분산 특성을 나타내는데 사용된다. 특히, 상기 물질에 대한 Ne 값은 상기 표기법의 최초 세 개의 숫자들에 1.000을 더함으로써 얻어지며, Ve 값은 마지막 자리의 숫자전에 소수점을 찍음으로써 마지막 세 개의 숫자로부터 얻어진다. 여기서 상기 Ne 값은 "e-선(546.1nm)"에서 물질의 굴절률이고, 상기 Ve 값은 다음과 같이 주어지는 파장에서 물질의 아베수(Abbe number)이다.
여기서 N546.1, N480.0 및 N643.8은 각각 546.1nm, 480.0nm 및 643.8nm에서 물질의 굴절률이다.
하기 표에 설명된 비구면 계수(aspherical coefficient)는 하기 수학식 1에 사용된다.
여기서, z는 상기 시스템의 광학축으로부터 거리 y에서의 표면 휨(sag)이고, c는 광학축에서 렌즈의 곡률(curvature)이며, k는 원추 상수(conic constant)이다.
하기 표들에서 다양한 표면과 관련된 명칭 "a"는 비구면 표면, 즉 상기 수학식에서 D, E, F, G, H 또는 I중 적어도 하나는 0이 아닌 표면을 의미한다. 명칭 "c"는 상기 수학식에서 k값이 0이 아닌 원추면(conic surface)을 의미한다. 하기 표 1에서 표면 7, 하기 표 2에서 표면 5 및 8, 및 하기 표 3에서 표면 4 및 7은 선택적 구경식 표면(optional vignetting surface)이다. 하기 표들에 주어진 모든 단위는 밀리미터이다. 하기 표들은 도면에서 빛이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한다는 가정하에 기재되었다. 실질적으로, CRT는 오른쪽에 있고, 화면은 왼쪽에 있으며, 빛은 오른쪽에서 왼쪽으로 움직인다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 CRT 투사 텔레비젼(10)의 개략적인 다이아그램이다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 투사 텔레비젼(10)은 앞면을 따라 투사 스크린(14)을 갖고 뒷면을 따라 경사진 거울(18)을 갖는 캐비넷(12, cabinet)을 포함한다. 모듈(13, module)은 본 발명에 따라 제조된 렌즈 시스템을 개략적으로 나타내며, 모듈(16)은 그것에 연결된 CRT관을 나타낸다. 실질적으로, 세 개의 렌즈 시스템(13) 및 세 개의 CRT관(16)이 사용되어 스크린(14)상으로 레드(red), 그린(green), 및 블루(blue)의 화상을 투사한다. 도 4의 다이아그램은 후면 투사 텔레비젼(rear projection television)용이다. 또한, 본 발명의 렌즈 시스템은 거울(18)이 사용되지 않는 것을 제외한 유사한 구조를 갖는 전면 투사 텔레비젼을 사용할 수 있다.
상기 설명된 렌즈 유니트들, 및 하기 표 1-3의 렌즈들의 다양한 부품과 표면사이의 조화는 하기 표 4의 상부에 나타내었다. 특히, "유니트 1(unit 1)"은 약한 파워 비구면 교정기 유니트이고, "유니트 2"는 상기 렌즈의 대부분의 양의 파워를 제공하는 강한 파워 유니트이며, "유니트 3"은 유니트 2의 짧은 공액면상에서의 약한 파워 비구면 유니트이고, "유니트 4"는 상기 렌즈의 짧은 공액면에서 강한 음의 파워 비구면 유니트이다.
표 4에서, 이러한 성분들은 투사 텔레비젼 시스템과 일치할 때 렌즈 시스템의 광학성능에 영향을 미치기 때문에, CRT 면판, 및 상기 면판과 렌즈 시스템 사이의 커플링 유체가 유니트 4에 포함되어 왔다. 실질적으로, 본 발명의 렌즈 시스템은 이러한 성분들로부터 분리된 투사 텔레비젼의 생산자들에게 통상적으로 제공된다. 하기 설명될 청구범위는 상기 생산자들에게 제공될 때와 투사 텔레비젼 시스템으로 어셈블리(assembly)한 후에 본 발명의 렌즈 시스템을 커버할 것이다.
하기 표 4의 하부는 렌즈 시스템의 전체 초점 길이(f0) 뿐만 아니라, 유니트 1-4의 초점길이, 즉 f1 내지 f4를 각각 설명하는데, 이것들 모두는 표 1-3에서 결정되었다. 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 렌즈 시스템에 있어서, │f1│/f0, f2/f0, │f3│/f0, 및 │f4│/f0의 비는 하기 관계식을 만족한다;
│f1│/f0〉2.5;
f2/f0〈1.25;
│f3│/f0〉2.0; 및
│f4│/f0〉1.4.
예를 들어, 도 1-3에서 볼 수 있는 바와 같이, 비구면 교정기 렌즈 유니트의 제 1 및 제 2의 렌즈 부품은 근소하게 이격되어 있다. 실질적으로, 이러한 부품들사이의 거리는 렌즈 시스템의 초점 길이의 2%미만이다(표 1 참조).
예를 들어, 도 1-3에서 볼 수 있는 바와 같이, 비구면 교정기 렌즈 유니트(유니트 1)를 이루고 있는 렌즈 부품은 렌즈의 직경의 변화에 대하여 부품 두께의 작은 변화를 갖는다. 실질적으로, 이러한 렌즈 부품들에 있어서의 Tmax 대 Tmin의 비는 약 3.0미만이고, Tmax는 투명 개구(clear aperture)에 있어서 렌즈 부품의 최대 두께이며, Tmin 또한 투명 개구에 있어서 최소 두께이다.
본 발명의 실시예가 기술되고 예시되었으나 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 전술한 것으로부터 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 다양하게 변형할 수 있을 것이다.
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 투사 텔레비젼(projection television), 특히 음극선관(cathode ray tubes, CRTs)을 이용한 투사 텔레비젼에서 사용하기 위한 부분 색채 보정을 갖는 넓은 시양의 개구수 렌즈 시스템(numerical aperture lens system)에 관한 것이다.
2. 종래 기술의 설명
CRT 투사 텔레비젼용 종래의 투사렌즈는 긴 공액(conjugate)에서 짧은 공액까지, 강한 양의 파워 유니트(positive power unit)가 이어지는 약한 비구면 교정기(aspherical corrector), 또 다른 약한 비구면 교정기, 및 상기 CRT에 근접하는 강한 음의 파워 부품(negative power element)을 포함하였다. 이러한 렌즈구조에 대한 설명은 Betensky의 미합중국 특허 제 4,697,892호 및 Moskovich의 미합중국 특허 제 4,682,862호, 제 4,755,028호, 및 제 4,776,681호를 포함하는 다수의 종래 특허에서 발견할 수 있다.
색수차(chromatic aberration)를 교정하기 위해, 색채 교정 이중렌즈(color correcting doublet)가 강한 양의 파워 유니트에 종종 포함된다. 미합중국 특허 제 4,963,007호에는 앞쪽의 두 유니트 모두에 음의 파워를 갖는 고분산 부품을 부가하여 색채를 교정하는 렌즈구조가 설명되어 있다. 이러한 렌즈 형태에서, 유리 부품 및 플라스틱 부품의 형태는 더 높은 생산비용을 초래하였다.
발명의 요약
본 발명의 렌즈 시스템은 렌즈 생산의 난이성 및 비용의 최소 증가를 갖는 색수차의 부분 교정을 달성하기 위한 수단을 제공한다. 상기 렌즈는 바람직하게 긴 공액에서 짧은 공액까지, 저분산 물질의 양의 비구면 부품이 근접하게 이어지는 고분산 물질의 적어도 하나의 비구면 부품을 포함하는 약한 파워 유니트, 약한 파워 비구면 부품 및 상기 렌즈의 짧은 공액상에서 CRT에 근접한 강한 음의 파워 부품이 이어지는 상기 렌즈의 대부분의 파워를 제공하는 제 2의 강한 양의 파워 유니트를 포함한다.
렌즈의 상기 설명한 형태에서, 제 1의 유니트는 구면수차 및 코마(coma)와 같은 동공 의존 수차(pupil dependent aberrations)를 교정하는 역할을 한다. 렌즈의 파워 유니트로부터 발생하는 과교정된 구면 컨트리뷰션(contribution)을 교정하기 위해, 제 1의 유니트의 표면은 렌즈의 모서리를 향해 증가된 음의 파워를 제공하는 형태를 취한다. 상기 제 1의 유니트에서 저분산 물질의 양의 부품과 결합하는 고분산 물질로 이루어진 약한 파워의 비구면 음의 부품의 사용은 상기 렌즈의 전체 개구에서 색수차의 교정을 증가시킨다. 양의 부품이 이어지는 음의 부품을 갖는 구조는 렌즈 직경에 대한 함수로서 부품 두께의 적절히 작은 변화를 갖는 두 부품들이 달성되도록 수차의 교정을 필요로 하여, 고용적 생산에 적합한 이러한 부품들용 형태를 제공해야 함을 주의해야 한다.
따라서, 본 발명은 긴 공액에서 짧은 공액까지
약한 파워의 비구면 교정기 유니트,
대부분의 양의 파워의 렌즈를 제공하는 강한 파워의 유니트,
약한 파워의 비구면 유니트, 및
상기 렌즈의 짧은 공액에 근접하며 렌즈의 필드 곡률(field curvature)에 대부분의 교정을 제공하는 강한 음의 파워 유니트를 순차적으로 포함하며, 여기서 상기 교정기 유니트는 저분산 물질의 양의 파워 부품이 근접하게 이어지는 고분산 물질의 음의 파워 비구면 부품을 포함하는 고속의 넓은 시야의 투사렌즈 시스템을 제공한다.
Claims (9)
- 화상측을 구비하고, 음극선관을 이용한 투사렌즈 시스템으로서,a) 상기 화상측으로부터,i) 고분산 물질로 이루어지며 적어도 하나의 비구면 표면을 포함하고 축상에서 음의 파워를 갖는 제 1의 렌즈 부품; 및ii) 저분산 물질로 이루어지며 양의 파워를 갖는 제 2의 렌즈 부품;을 순차적으로 포함하는 약한 광파워의 교정기 렌즈 유니트;b) 상기 렌즈 시스템의 대부분의 양의 광파워를 제공하는 파워 렌즈 유니트;c) 적어도 하나의 비구면 표면을 포함하는 약한 광파워의 렌즈 유니트; 및d) 강한 음의 파워를 갖고, 상기 렌즈 시스템을 사용하는 동안 상기 음극선관과 연결되며, 상기 렌즈 시스템의 필드 곡률에 대부분의 교정을 제공하는 렌즈 유니트;를 화상측으로부터 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 교정기 렌즈 유니트가 상기 시스템의 광학축 주변보다 유니트의 투명 개구의 주변에서 더욱 큰 음의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 렌즈 부품이 상기 투사렌즈 시스템의 초점 길이의 2%미만으로 이격된 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1의 렌즈 부품이 그것의 투명 개구에 있어서, 최대 두께 Tmax 및 최소 두께 Tmin를 갖고, Tmax 대 Tmin의 비율이 3.0미만인 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2의 렌즈 부품이 적어도 하나의 비구면 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2의 렌즈 부품이 그것의 투명 개구에 있어서, 최대 두께 Tmax 및 최소 두께 Tmin를 갖고, Tmax 대 Tmin의 비율이 3.0미만인 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1의 렌즈 부품이 스틸렌으로 이루어져 있으며, 제 2의 렌즈 부품은 아크릴로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사렌즈 시스템.
- 음극선관, 스크린, 및 제 1항의 투사렌즈 시스템을 포함하며,상기 투사렌즈 시스템은 상기 음극선관에서 상기 스크린으로 빛을 투사하여 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 투사 텔레비젼 세트.
- 세 개의 음극선관, 스크린, 및 세 개의 제 1항의 투사렌즈 시스템을 포함하며,각각의 투사렌즈 시스템은 각각의 음극선관에 연결되어 있으며, 상기 음극선관에서 상기 스크린으로 빛을 투사하여 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 투사 텔레비젼 세트.
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