專(zhuān)利名稱(chēng)：高性能投影電視透鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及用于投影電視的投影透鏡系統(tǒng)，尤其涉及高性能的投影透鏡系統(tǒng)，它們1)具有寬的視場(chǎng)，2)具有高的數(shù)值孔徑，3)是熱穩(wěn)定的，從而該系統(tǒng)的焦點(diǎn)在室溫和系統(tǒng)的操作溫度之間基本上不變化。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的大約十五年時(shí)間里，用于CRT投影電視的投影透鏡已經(jīng)歷了不斷的發(fā)展。結(jié)果，許多現(xiàn)在的CRT投影電視配備了快(fast)透鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有～f/1的f-數(shù)(f-number)并提供25°或更寬的半視場(chǎng)。
眾所周知，通過(guò)組合來(lái)自三色CRT(即紅色CRT、綠色CRT和藍(lán)色CRT)的圖象來(lái)獲得這種類(lèi)型的電視系統(tǒng)的彩色圖象。由于這些CRT的發(fā)射光譜相對(duì)窄，所以對(duì)于許多應(yīng)用，可使用未經(jīng)彩色校正的透鏡系統(tǒng)。
在視場(chǎng)的半角不超出約25°時(shí)，此透鏡系統(tǒng)可只由三個(gè)元件構(gòu)成，且仍可提供足夠高水平的圖象質(zhì)量。典型的結(jié)構(gòu)具有位于透鏡系統(tǒng)的圖象一側(cè)上的弱的非球面元件、接著是強(qiáng)的正光焦度(power)元件，繼而是靠近CRT的強(qiáng)的負(fù)光焦度元件。例如，見(jiàn)Betensky的4,300,817、4,348,081和4,526,442號(hào)美國(guó)專(zhuān)利。
對(duì)于此結(jié)構(gòu)，非球面的第一元件提供了對(duì)球面象差和其它孔徑相關(guān)象差的大部分校正，正元件與透鏡系統(tǒng)的孔徑光闌的相對(duì)位置相結(jié)合使象散得以校正，靠近CRT的負(fù)元件對(duì)透鏡的視場(chǎng)曲率提供了校正。
當(dāng)透鏡系統(tǒng)的焦距縮短到使得投影電視更為小巧時(shí)，必須增大透鏡系統(tǒng)的視場(chǎng)覆蓋范圍。當(dāng)視場(chǎng)的半角增加到約28°時(shí)，三元件的形式一般不能提供適當(dāng)?shù)母咚降墓鈱W(xué)性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已在三元件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)的正元件和強(qiáng)的負(fù)元件之間加入了第四元件。參見(jiàn)Betensky的4,697,892號(hào)美國(guó)專(zhuān)利和Moskovich的4,682,862、4,755,028和4,776,681號(hào)美國(guó)專(zhuān)利。此附加的元件通常沒(méi)有大的光學(xué)光焦度；然而，它必須具有用于校正與孔徑相關(guān)的離軸象差等弧矢歪斜球差(sagittal obiique spherical)和彗差的非球面表面。已有效地使用達(dá)到33°到35°的半角的四元件結(jié)構(gòu)。
在本領(lǐng)域內(nèi)，五元件結(jié)構(gòu)也是公知的。見(jiàn)Moskovich的上述’862和’681號(hào)專(zhuān)利。在某些系統(tǒng)中，已使用六元件結(jié)構(gòu)。參見(jiàn)Moskovich的5,296,967和5,329,363號(hào)美國(guó)專(zhuān)利。
需要提高用于CRT投影電視的現(xiàn)有投影透鏡，尤其是廣泛使用的四元件投影透鏡的性能，從而滿(mǎn)足對(duì)投影電視機(jī)的不斷增長(zhǎng)的要求。隨著計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)越來(lái)越多以及在屏幕外圍顯示的信息越來(lái)越多，必須把透鏡在整個(gè)視場(chǎng)上的圖象質(zhì)量的下降減到最小。與此同時(shí)，必須把透鏡的速度保持在大約f/1.0，且必須把屏幕邊緣圖象亮度的衰減減到最小。此外，圖象的高信息容量使得因電視機(jī)的操作溫度變化而引起的焦點(diǎn)偏移更加顯著，從而投影透鏡的光學(xué)性能的熱穩(wěn)定性變得更加重要。

發(fā)明內(nèi)容
縱觀本領(lǐng)域的上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于投影電視的改進(jìn)的投影透鏡系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供投影透鏡系統(tǒng)，它(1)對(duì)于長(zhǎng)度無(wú)限的長(zhǎng)共軛(conjugate)，能在小于1.2的f-號(hào)處覆蓋至少33°的半視場(chǎng)，(2)基本上能抵抗熱偏移，(3)提供適用于在被投影圖象的基本上整個(gè)范圍上顯示計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的圖象質(zhì)量。此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可以合理的成本制造的具有上述特性的投影透鏡系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)以上和其它目的，本發(fā)明提供了與陰極射線(xiàn)管相結(jié)合使用的投影透鏡系統(tǒng)，從該系統(tǒng)的長(zhǎng)共軛到其短共軛由以下組成(a)第一透鏡元件(L1)，它具有(ⅰ)弱的光學(xué)光焦度，(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；(b)第二透鏡元件(L2)，它具有(ⅰ)正的焦距f2，(ⅱ)提供透鏡系統(tǒng)的大部分光學(xué)光焦度，即f2/f0小于1.3，這里f0是與CRT管相結(jié)合的投影透鏡系統(tǒng)的焦距；(c)第三透鏡元件(L3)，它具有(ⅰ)正的焦距f3，(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；以及(d)第四透鏡單元(U4)，它在透鏡系統(tǒng)的使用期間與CRT相連，且(ⅰ)具有強(qiáng)的負(fù)光學(xué)光焦度，(ⅱ)對(duì)透鏡系統(tǒng)的視場(chǎng)曲率提供大部分校正；
且它還由以下組成(e)校正器透鏡元件(CR)，它位于第二透鏡元件附近且具有(ⅰ)弱的光學(xué)光焦度和(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；這里2＜f3/f2＜4， (1)｜fc/f3｜＞3，以及(2)max｜z｜/rca＜0.15(3)這里fc是校正器透鏡元件的焦距，max｜z｜是校正器透鏡元件的兩個(gè)表面的最大弛垂度(sag)，rca是具有最大弛垂度的表面的凈孔徑半徑。
從關(guān)系(1)和(2)可看出，校正器透鏡元件具有比第三透鏡元件明顯更長(zhǎng)的焦距，第三透鏡元件具有比第二透鏡元件即放大元件明顯更長(zhǎng)的焦距。因而，校正器透鏡元件是真正的校正器的原因在于，它實(shí)質(zhì)上沒(méi)有可與系統(tǒng)的其它元件相比的光焦度。
關(guān)系(3)涉及本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)的可制造性，尤其是涉及校正器透鏡元件的可制造性。為了簡(jiǎn)化塑料元件的制造過(guò)程，繼而提高使這些元件更準(zhǔn)確地在具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格上，想要具有近似于平的一般元件形狀。一般而言，如果元件沒(méi)有大的光學(xué)光焦度而具有強(qiáng)的彎月形形狀，則比光焦度相同但具有更平表面的元件更難于制造。由全軸向光束來(lái)確定位于第二透鏡元件附近的校正器元件的凈孔徑。因此，該元件對(duì)制造公差更為敏感且必須制作得非常好。為了使這項(xiàng)任務(wù)變得更容易，整個(gè)元件形狀應(yīng)具有小于0.15的max｜z｜/rca比，更好小于0.14，最好小于0.13。
在本發(fā)明的某些較佳實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)還滿(mǎn)足關(guān)系tc/t2＜0.35(4)這里tc是校正器透鏡元件和第二透鏡元件之間的距離，t2是第二透鏡元件的厚度。最好，tc/t2比小于0.15。
這里用術(shù)語(yǔ)“弱”來(lái)描述一元件，其焦距的大小至少為f0的大約5倍，用術(shù)語(yǔ)“強(qiáng)”來(lái)描述一元件或單元，其焦距的大小小于大約3倍f0。
附圖概述

圖1-6是依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)的側(cè)視示意圖。
圖7是采用依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)的背投影電視的示意圖。
包括在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的上述附圖示出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并且用這些附圖連同描述來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。當(dāng)然，應(yīng)理解，這些附圖和描述僅僅用于說(shuō)明而不是限制本發(fā)明。較佳實(shí)施例的描述如上所述，本發(fā)明涉及投影電視所使用的投影透鏡系統(tǒng)，其中透鏡系統(tǒng)具有五個(gè)元件/單元。
第一透鏡元件通過(guò)其至少一個(gè)非球面表面對(duì)校正與孔徑相關(guān)的象差(即，球差和彗差)及校正其余數(shù)量的偏差作出了主要貢獻(xiàn)。第二透鏡元件提供了透鏡的大部分正光學(xué)光焦度，且最好由玻璃來(lái)制成。第三透鏡元件通過(guò)其至少一個(gè)非球面表面對(duì)弧矢歪斜球差提供了校正。
校正器透鏡元件位于第二透鏡元件附近，即校正器透鏡元件直接位于第二透鏡元件的前面或后面，校正器透鏡元件和第二透鏡元件之間沒(méi)有其它透鏡元件。校正器透鏡元件為透鏡的其余數(shù)量的球差和彗差提供了校正。當(dāng)透鏡的視場(chǎng)和速度增大時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)明亮的圖象和小巧的投影電視機(jī)，這種校正是必須的。
非球面元件，即第一透鏡元件、第三透鏡元件、校正器透鏡元件以及任選的第四單元的透鏡元件最好用丙烯酸等塑料材料來(lái)制成，以滿(mǎn)足對(duì)透鏡的成本要求。
使用塑料透鏡元件的缺陷是，塑料光學(xué)材料的折射率隨溫度而明顯變化。另一個(gè)影響是塑料光學(xué)材料的形狀(即，膨脹或收縮)隨溫度而變化。后一個(gè)影響通常不如折射率的變化那么明顯。
為了解決這個(gè)問(wèn)題及補(bǔ)償系統(tǒng)的塑料或鋁制機(jī)械元件(例如，通常為熱引起的焦距變化的主要機(jī)械原因的透鏡鏡筒)的熱變化，需要第三透鏡元件具有正光焦度且還應(yīng)滿(mǎn)足以上的要求(1)。
一般，通過(guò)考慮塑料透鏡元件的位置和光焦度及這些元件處的邊緣光線(xiàn)高度來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的投影透鏡系統(tǒng)的無(wú)熱化。
根據(jù)元件將要經(jīng)歷的溫度變化的量繼而元件的折射率將發(fā)生的變化量，塑料透鏡元件的位置是重要的。一般，元件越靠近CRT，則經(jīng)歷的溫度變化越大。實(shí)際上，通過(guò)CRT的操作來(lái)測(cè)量投影透鏡所在的區(qū)域中的溫度分布，并在投影透鏡的設(shè)計(jì)中使用這些測(cè)量值。
對(duì)于給定的熱變化，特定塑料透鏡元件的邊緣光線(xiàn)高度確定了元件折射率的變化相對(duì)于透鏡的整個(gè)熱穩(wěn)定性是否明顯。與邊緣光線(xiàn)高度大的元件相比，邊緣光線(xiàn)高度小的元件對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)熱穩(wěn)定性的影響較小。
根據(jù)上述考慮，通過(guò)(1)在邊緣光線(xiàn)高度大的位置處只使用光焦度低的塑料透鏡元件，以及(2)只在邊緣光線(xiàn)高度小的位置處使用光焦度高的塑料透鏡元件來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的投影透鏡的無(wú)熱化。
最好使用如下的計(jì)算輔助的透鏡設(shè)計(jì)程序來(lái)優(yōu)化所實(shí)現(xiàn)的無(wú)熱化的水平。首先，在第一溫度分布處進(jìn)行光線(xiàn)跟蹤，并計(jì)算例如圖象距離等性能參數(shù)。對(duì)于邊緣光線(xiàn)來(lái)說(shuō)，光線(xiàn)跟蹤可以是旁軸光線(xiàn)跟蹤。其次，在第二溫度分布處進(jìn)行相同的光線(xiàn)跟蹤，并再次計(jì)算性能參數(shù)。第一或第二溫度分布都不必在整個(gè)透鏡上恒定，而可一個(gè)透鏡元件一個(gè)透鏡元件地變化，在典型情況下是這樣。然后，在使用此透鏡設(shè)計(jì)程序來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，把計(jì)算得到的性能參數(shù)的值約束到一恒定值。
應(yīng)注意，上述方案假設(shè)投影透鏡和CRT的機(jī)械框架使后透鏡表面與CRT之間的距離隨系統(tǒng)溫度的變化而保持基本上恒定。如果這種假設(shè)不成立，則可制訂其它規(guī)定來(lái)進(jìn)行無(wú)熱化，例如可把機(jī)械框架的相對(duì)移動(dòng)的測(cè)量值包含在此過(guò)程中，或假設(shè)可在機(jī)械上固定另一個(gè)距離，例如，前透鏡表面和CRT之間的距離。
圖1-6示出依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的各種投影透鏡。相應(yīng)的規(guī)定示于表1-6。對(duì)于在透鏡系統(tǒng)中使用的玻璃采用HOYA或SCHOTT牌號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)踐中能夠采用由其他的制造商制造的等同的玻璃。對(duì)于塑料元件，采用工業(yè)上允許的材料。
在各表中使用下式中提出的非球面系數(shù)z=cy21+[1-(1+k)c2y2]1/2+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12+Iy14]]>這里，z是在離系統(tǒng)光軸的距離為y處的表面弛垂度，c是透鏡在光軸處的曲率，而k是圓錐常數(shù)，除了表1-6的規(guī)定中所示的以外，k為零。
在表中，與各個(gè)表面相關(guān)的標(biāo)記“a”代表非球面表面，即，上述公式中的D、E、F、G、H或I的至少一個(gè)不為零的表面。標(biāo)記“c”表示一個(gè)圓錐表面，即，上述公式中k值不為零的表面。表中給出的所有的尺寸以毫米為單位。在制作這些表時(shí)假設(shè)在圖中光從左至右傳播。在實(shí)踐中，觀看屏將在左方，CRT將在右方，而光線(xiàn)將從右向左傳播。
CRT熒光屏面板構(gòu)成表1的表面11-12和表2-6的表面12-13。耦合流體位于表1的表面10-11和表2-6的表面11-12之間。在表中以六位數(shù)表示用于這些元件的材料牌號(hào)，這里通過(guò)把1,000加到牌號(hào)的前三位來(lái)獲得材料的Ne值，并通過(guò)在最后一位數(shù)字之前加一小數(shù)點(diǎn)，從后三位數(shù)字獲得Ve值。在表2和5的表面3、表3、4和6的表面7處示出可選的漸暈(vignetting)表面。
表7歸納了表1-6的投影透鏡系統(tǒng)的四個(gè)透鏡元件和負(fù)透鏡單元(第四透鏡單元)的焦距；表8歸納了這些透鏡系統(tǒng)的f3/f2，｜fc/f3｜和tc/t2比；表9歸納了這些系統(tǒng)的校正器元件的前和后表面的最大弛垂度和凈孔徑半徑。如表8和9所示，這些例子的透鏡系統(tǒng)滿(mǎn)足如上所述的要求(1)到(4)。
圖7是依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成的CRT投影電視10的示意圖。如該圖所示，投影電視10包括機(jī)殼12，機(jī)殼12具有沿其前表面的投影屏14和沿其后表面的傾斜的反射鏡18。模塊13示意表示依據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)，而模塊16表示其相關(guān)的CRT管。在實(shí)踐中，用三透鏡系統(tǒng)13和三CRT管16將紅色、綠色和藍(lán)色圖象投影到屏幕14上。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些特定的實(shí)施例，但應(yīng)明白，根據(jù)上面的揭示，不背離本發(fā)明范圍和精神的種種變更對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。
表1表面凈孔徑編號(hào) 類(lèi)型半徑厚度 玻璃 直徑1a 64.6170 9.00000丙烯酸76.632a 74.673713.24561 70.623 102.673019.00000SK18 78.024 -102.6730 2.49646 77.995a 213.9182 9.00000丙烯酸69.706a 238.4175 8.79245 66.667a-600.3131 8.00000丙烯酸65.038a -99.9159 空間165.929a -43.6553 2.80000丙烯酸70.3510 -42.800011.5000043776174.4411 - 14.10000562979 117.8212 -350.0000 象距127.51標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面物和象表面表面半徑象-350.0000偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào)D EF GH I1 -1.5145E-06 -2.0811E-09 -1.9064E-13 3.8499E-161.6854E-19 -9.5812E-2322.7224E-08 -1.7048E-09 -1.2566E-13 4.3077E-165.0326E-19 -2.7442E-225 -5.2359E-07 9.4403E-10 -2.7339E-14 -4.1308E-16 -4.5350E-202.6990E-226 -2.3663E-06 -1.5930E-10 -3.1503E-14 -2.5184E-171.3552E-191.5470E-227 -1.3635E-06 -1.7295E-094.4646E-12 -3.5118E-152.8120E-18 -1.0821E-2183.2121E-08 3.1334E-09 -5.4024E-12 9.7413E-15 -6.2576E-181.4586E-219 -5.3306E-06 1.3750E-05 -2.9334E-11 3.4052E-14 -2.0536E-174.8963E-21可變間隔位置 間隔1 焦點(diǎn)編號(hào)T(8) 偏移 象距1 26.612 -0.347 0.0002 25.831 -0.064 0.0003 27.000 -0.550-0.025
表1(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù) 1.20 1.19 1.21放大率-0.1074-0.0895 -0.1167物高 -635.00-762.00 -584.20物距 -770.45-915.50 -712.18有效焦距 74.677 75.211 74.415象距 0.00 0.00 -.25179E-01總長(zhǎng)度 895.00 1039.3 837.09前鏡頂長(zhǎng)度 124.55 123.77 124.91鏡筒長(zhǎng)度 124.55 123.77 124.93光闌表面編號(hào)3 33至光闌的距離 7.32 7.32 7.32光闌直徑 78.027 77.316 77.925入射光瞳距離 26.413 26.413 26.413出射光瞳距離 -62.726-62.356 -62.908元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ IppI′pp11 2 0.13336E-02 749.87 -29.875-34.52423 4 0.12040E-01 83.0556.0053-6.005335 6 0.26599E-03 3759.5 -46.911-52.28447 8 0.41412E-02 241.486.3911 1.063759 10 0.47062E-03 2124.945.951 45.0506 10 11 -0.10211E-01 -97.932 0.15867E-07-8.00267 11 12 0.16066E-02 622.429.0250 -0.28426E-07強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ Ipp I′pp5 7 9 12 -0.80439E-02 -124.32-4.0758 -23.713透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào)光焦度f(wàn)′ IppI′pp1 0.13391E-01 74.677 -0.20098 -82.3472 0.13296E-01 75.211 0.48673E-01-81.8783 0.13438E-01 74.415 -0.32362-82.577
表2表面 凈孔徑編號(hào) 類(lèi)型半徑 厚度 玻璃 直徑1 a64.16969.00000丙烯酸76.382 a72.52886.88760 70.873 - 5.00000 70.86495.9080 20.00000SK5 78.695 -93.96111.00000 78.706 a 161.37638.00000丙烯酸70.237 a 243.53448.96862 67.778 a -328.7054 10.00000丙烯酸64.569 a -96.1051 空間1 65.1910 a -44.44434.00000丙烯酸68.7811 -45.0000 11.5000044750075.4912 - 14.60000563500 117.0813 -350.0000 象距 127.39標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面物和象表面表面半徑象-350.0000偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào)D EF GH I1 -1.7768E-06 -2.2790E-09 -1.2882E-133.9166E-161.9154E-19 -1.0825E-222 -2.1986E-07 -1.8196E-09 -1.7840E-135.4008E-165.4710E-19 -3.2177E-226 -5.7432E-07 9.1416E-10 -1.6130E-13 -3.9323E-167.6204E-212.6195E-227 -2.1947E-06 -1.8760E-107.8822E-157.4217E-179.8122E-201.2726E-228 -1.1227E-06 -1.1754E-094.2781E-12 -3.7085E-152.8301E-18 -1.0176E-219 -9.9779E-09 3.5422E-09 -5.7292E-129.4726E-15 -6.1926E-181.5989E-2110 -6.3885E-06 1.4301E-08 -3.0081E-113.4507E-14 -2.0734E-174.8859E-21可變間隔位置間隔1焦點(diǎn)編號(hào)T(8) 偏移 象距1 25.434 -0.335 0.0002 24.706 -0.001 0.000
表2(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù) 1.201.19放大率-0.1074 -0.0895物高 -635.00 -762.00物距 -770.61 -915.36有效焦距 74.687 75.193象距 0.000.00總長(zhǎng)度 895.00 1039.0前鏡項(xiàng)長(zhǎng)度 124.39 123.66鏡筒長(zhǎng)度 124.39 123.66光闌表面編號(hào)4 4至光闌的距離 8.178.17光闌直徑 78.687 77.934入射光瞳距離 25.640 25.640出射光瞳距離 -63.139 -62.790元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′Ipp I′pp11 20.12025E-02 831.61 -34.111 -38.55524 50.11973E-01 83.521 6.6067 -6.472636 70.10655E-02 938.56 -10.191 -15.38048 90.36874E-02 271.20 9.3279 2.72725 10 110.18925E-03 5284.1 155.26 157.206 11 12 -0.99422E-02 -100.58 0.42949E-07 -7.94537 12 130.16086E-02 621.67 9.3410 0.67400E-06強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ Ipp I′pp5 7 10 13 -0.81129E-02 -123.26 -4.2890-25.078透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào)光焦度 f′ Ipp I′pp1 0.13389E-0174.687 -0.25876 -82.3692 0.13299E-0175.193 -0.21077E-01 -81.922
表3表面 凈孔徑編號(hào)類(lèi)型半徑 厚度玻璃 直徑1 a69.24509.00000丙烯酸88.902 c75.2381 12.14395 78.403 a -464.1651 10.00000丙烯酸77.804 a -253.47521.00000 76.725 63.6187 22.00000SK5 77.896 -203.9104 11.33472 75.567 -540000 62.858 a -534.2289 10.00000丙烯酸63.579 a -99.9266 空間1 65.9910 a -40.04204.00000丙烯酸71.1011 -45.00009.0000043267076.5012 - 14.10000562722 130.0013 -350.0000 象距 130.00標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面c-圓錐部分物和象表面表面半徑象-350.0000圓錐表面編號(hào)常數(shù)2 4.1383E-01偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào)D EF G H I1 -1.3429E-06 -6.4068E-10 -4.1106E-13 7.8921E-171.3050E-19 -3.6454E-2331.1907E-06 9.3962E-10 -3.4688E-13 2.0027E-178.3473E-20 -5.7693E-2343.0126E-07 2.0676E-10 -3.6864E-13 5.5455E-182.1647E-19 -9.3742E-238 -3.7448E-07 -1.9920E-095.1640E-12 -5.3193E-153.4478E-18 -1.0395E-2192.1319E-07 2.7527E-09 -5.2754E-12 8.8287E-15 -5.9966E-181.7092E-2110 -4.5899E-06 1.6253E-08 -3.1557E-11 3.6166E-14 -2.2102E-175.6074E-21可變間隔位置間隔1焦點(diǎn)編號(hào)T(8) 偏移象距1 25.213 -0.8490.0002 24.544 -0.5820.000
表3(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù) 1.22 1.21放大率-0.1167-0.1013物高 -584.20-673.10物距 -730.73-835.72有效焦距 76.401 76.923象0.19640E-03 0.00總長(zhǎng)度 863.92 968.24前鏡頂長(zhǎng)度 133.19 132.52鏡筒長(zhǎng)度 133.19 132.52光闌表面編號(hào)5 5至光闌的距離14.04 14.04光闌直徑 77.465 77.557入射光瞳距離 39.203 39.203出射光瞳距離 -58.714-58.410元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào)光焦度f(wàn)′ IppI′pp11 2 0.84998E-03 1176.5 -46.520 -50.54723 4 0.89810E-03 1113.514.521 7.929535 6 0.11824E-01 84.5743.3910 -10.86948 9 0.40477E-02 247.058.1725 1.52875 10 11 -0.99632E-03 -1003.7 -29.491 -33.1436 11 12 -0.96000E-02 -104.17 -0.25370E-07 -6.28497 12 13 0.16057E-02 622.789.0269 0.21127E-06強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ Ipp I′pp5 7 10 13-0.89863E-02 -111.28-3.6135-22.270透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào) 光焦度 f′IppI′pp1 0.13089E-0176.401 0.35311-84.4632 0.13000E-0176.923 0.55715-84.133
表4表面凈孔徑編號(hào)類(lèi)型半徑 厚度 玻璃 直徑1 a72.33779.00000丙烯酸88.612 c91.1140 10.41842 78.003 a -406.69479.00000丙烯酸77.714 a -618.56990.55188 79.28569.7589 23.00000SK18 82.926 -188.93449.58138 80.887 - 5.79474 65.068 a -3588.2802 12.00000丙烯酸64.449 a -111.8675 空間1 67.6410 a -40.04204.00000丙烯酸71.7311 -45.00009.0000043250077.1012 - 14.10000562500130.0013 -350.0000 象距130.00標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面c-圓錐部分物和象表面表面半徑象-350.0000圓錐表面編號(hào) 常數(shù)22.5350E+00偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào)DE F GH I1-1.3429E-06 -6.4068E-10 -4.1106E-13 7.8921E-171.3050E-19 -3.6454E-233 1.1907E-069.3962E-10 -3.4688E-13 2.0027E-178.3473E-20 -5.7693E-234 3.0126E-072.0676E-10 -3.6864E-13 5.5455E-182.1647E-19 -9.3742E-238-3.7448E-07 -1.9920E-095.1640E-12 -5.3193E-153.4478E-18 -1.0395E-219 2.1319E-072.7527E-09 -5.2754E-12 8.8287E-15 -5.9966E-181.7092E-2110-4.5889E-061.6253E-08 -3.1557E-11 3.6166E-14 -2.2102E-175.6074E-21可變間隔位置間隔1 焦點(diǎn)編號(hào)T(8)偏移象距1 25.191 -0.4670.0002 24.361 -0.2140.000
表4(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù)1.18 1.15放大率 -0.1078-0.0898物高 -635.00-762.00物距 -790.87-941.19有效焦距 76.723 77.375象距 -.21628E-03 0.00總長(zhǎng)度922.51 1072.0前鏡頂長(zhǎng)度131.64 130.81鏡筒長(zhǎng)度 131.64 130.81光闌表面編號(hào) 4 4至光闌的距離9.53 9.53光闌直徑 80.312 81.759入射光瞳距離 35.572 35.572出射光瞳距離 -59.113-58.739元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào)光焦度 f′ Ipp I′pp11 20.16295E-02 613.67 -20.037-25.23923 4 -0.41003E-03-2438.9 -11.730-17.84035 60.12150E-01 82.3063.9148-10.60348 90.42812E-02 233.588.28240.258215 10 11 -0.99632E-03-1003.7 -29.491-33.1436 11 12 -0.96000E-02-104.17 -0.25370E-07-6.28497 12 130.16057E-02 622.789.02690.21127E-06強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ IppI′pp5 7 10 13-0.89863E-02 -111.28-3.6135-22.270透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào)光焦度 f′ Ipp I′pp1 0.13034E-01 76.723 -2.4291 -84.5272 0.12924E-01 77.375 -2.1749 -84.110
表5表面凈孔徑編號(hào)類(lèi)型半徑 厚度 玻璃 直徑1 a63.4053 9.00000丙烯酸78.802 a75.4496 9.25786 72.423- 5.00000 71.60485.5724 20.00000SK18 78.0l5 -121.4048 1.00000 78.026 a 255.2564 8.00000丙烯酸72.817 283.5134 7.35659 69.448 a -487.8761 10.00000丙烯酸67.219 a -106.1456空間1 65.6810 a -47.6447 4.00000丙烯酸69.5711 -45.0000 11.5000044750075.3312 - 14.60000563500 130.0013 -350.0000 象距 130.00標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面物和象表面表面半徑象-350.0000偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào) D E FG H I1 -1.8613E-06 -1.8989E-09 -2.9314E-13 3.1437E-16 2.4888E-19 -1.1204E-222 -6.8547E-07 -1.7975E-09 -3.5006E-14 3.6142E-16 3.8632E-19 -1.9462E-2263.3404E-072.3931E-10 -6.2079E-15 1.5323E-17 3.2768E-20 -4.1761E-2487.1871E-07 -4.6576E-113.6037E-12 -4.3464E-15 2.5061E-18 -7.0410E-2291.1535E-063.1888E-09 -4.8449E-12 8.7456E-15 -6.8576E-182.0314E-2110 -5.7576E-061.2679E-08 -2.9154E-11 3.5194E-14 -2.1932E-175.3846E-21可變間隔位置 間隔1 焦點(diǎn)編號(hào) T(8) 偏移 象距1 25.667-0.388 0.0002 24.938-0.032 0.001
表5(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù) 1.201.19放大率 -0.1074 -0.0895物高 -635.00 -762.00物距 -769.62 -914.09有效焦距74.845 75.304象距 0.35122E-03 0.50988E-03總長(zhǎng)度 895.00 1038.7前鏡頂長(zhǎng)度 125.38 124.65鏡筒長(zhǎng)度125.38 124.65光闌表面編號(hào) 4 4至光闌的距離 7.307.30光闌直徑77.297 76.516入射光瞳距離27.739 27.739出射光瞳距離 -63.543 -63.166元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào)光焦度 f′Ipp I′pp11 2 0.15502E-02 645.06 -25.435 -30.26724 5 0.12294E-01 81.341 5.2357 -7.428036 7 0.21084E-03 4742.9 -44.239 -49.13648 9 0.36713E-02 272.38 8.4825 1.84555 10 11 0.91360E-03 1094.6 32.161 30.3766 11 12 -0.99422E-02-100.58 0.42949E-07 -7.94537 12 13 0.16086E-02 621.67 9.3410 0.67400E-06強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′ Ipp I′pp5 7 10 13 -0.73926E-02 -135.27 -4.7069 -25.511透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào)光焦度 f′ Ipp I′pp1 0.13361E-01 74.845 2.3672 -82.4922 0.13279E-01 75.304 2.6019 -82.012
表6表面凈孔徑編號(hào)類(lèi)型半徑 厚度 玻璃 直徑1 a66.0801 9.00000丙烯酸80.872 a83.3993 8.14818 68.003 -136.9181 9.00000丙烯酸63.004 a -158.8080 0.50000 74.27582.2227 20.00000SK18 78.056 -123.0197 15.47255 77.407 - 0.10000 68.718 a -481.6406 10.00000丙烯酸68.549 a -106.7392空間1 66.7310 a -43.7618 4.00000丙烯酸70.2111 -45.0000 11.5000044750075.8412 - 14.60000563500 130.0013 -350.0000象距 130.00標(biāo)號(hào)說(shuō)明a-多項(xiàng)式非球面物和象表面表面半徑象-350.0000偶次多項(xiàng)式非球面表面編號(hào) D E F G H I1-1.9013E-06 -1.9154E-09 -3.1595E-13 3.0950E-16 2.5210E-19 -1.0997E-222-8.7994E-07 -1.8549E-09 -4.8964E-14 3.4400E-16 3.7063E-19 -2.0328E-224-2.7435E-08 4.3221E-11 1.1169E-14 -8.4000E-18 1.8572E-22 1.4409E-238 3.5888E-07 -1.0615E-10 3.6373E-12 -4.2898E-15 2.5944E-18 -5.8481E-229 5.0120E-07 3.0579E-09 -4.8933E-12 8.6057E-15 -6.9121E-18 2.2734E-2110-5.9421E-06 1.2691E-08 -2.9059E-11 3.5316E-14 -2.1902E-17 5.2194E-21可變間隔位置 間隔1 焦點(diǎn)編號(hào) T(8) 偏移象距125.585 -0.3880.001224.870 -0.0070.001
表6(續(xù))一階數(shù)據(jù)f/數(shù)1.201.19放大率 -0.1074 -0.0895物高 -635.00 -762.00物距 -767.10 -911.38有效焦距 74.891 75.327象距 0.66015E-03 0.58743E-03總長(zhǎng)度895.01 1038.6前鏡頂長(zhǎng)度127.91 127.19鏡筒長(zhǎng)度 127.91 127.19光闌表面編號(hào) 5 5至光闌的距離9.049.04光闌直徑 78.234 77.480入射光瞳距離 29.133 29.133出射光瞳距離 -64.497 -64.122元件的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′Ipp I′pp1 1 20.18183E-02549.96 -19.618 -24.7602 3 4 -0.42954E-03 -2328.1 -43.613 -50.5853 5 60.12517E-0179.893 5.0749 -7.59304 8 90.36326E-02275.29 8.5253 1.88935 10 110.11441E-02874.08 25.683 23.7026 11 12 -0.99422E-02 -100.58 0.42949E-07 -7.94537 12 130.16086E-02621.67 9.3410 0.67400E-06強(qiáng)的負(fù)單元(U4)的一階性質(zhì)元件 表面編號(hào) 編號(hào) 光焦度 f′Ipp I′pp5 7 10 13 -0.71634E-02 -139.60 -4.8575-25.667透鏡的一階性質(zhì)元件編號(hào)光焦度 f′ Ipp I′pp1 0.13353E-01 74.8915.3584-82.5432 0.13275E-01 75.3275.5872-82.061
表7例子編號(hào)f0f1f2f3f4fc1 74.68 749.87 83.06 241.48 -124.32 3759.542 74.69 831.61 83.52 271.20 -123.26938.563 76.40 1176.50 84.57 247.05 -111.28 1113.464 76.72 613.67 82.31 233.58 -111.28 -2438.855 74.85 645.06 81.34 272.38 -135.27 4742.936 74.89 549.96 79.89 275.29 -139.60 -2328.07表8例子編號(hào) f3/f2｜fc/f3｜ tc/t21 2.91 15.57 0.132 3.25 3.46 0.503 2.92 4.51 0.054 2.84 10.44 0.025 3.35 17.41 0.506 3.45 8.46 0.03
表9例子編號(hào) 表面編號(hào) max｜z｜ rcamax｜z｜/rca15 3.532 34.85 0.1016 0.451 33.33 0.01426 4.376 35.12 0.1257 0.463 33.89 0.01433 2.643 38.90 0.0684 2.501 38.36 0.06543 3.189 38.86 0.0824 0.439 39.64 0.01156 3.946 36.41 0.1087 2.134 34.72 0.06163 4.280 34.00 0.1264 4.206 37.14 0.11權(quán)利要求
1．一種陰極射線(xiàn)管所使用的投影透鏡系統(tǒng)，從該系統(tǒng)的長(zhǎng)共軛到其短共軛由以下組成(a)第一透鏡元件，它具有(ⅰ)弱的光學(xué)光焦度和(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；(b)第二透鏡元件，它具有(ⅰ)正的焦距f2并(ⅱ)提供透鏡系統(tǒng)的大部分光學(xué)光焦度；(c)第三透鏡元件，它具有(ⅰ)正的焦距f3和(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；以及(d)第四透鏡單元，它在透鏡系統(tǒng)的使用期間與CRT相連，且(ⅰ)具有強(qiáng)的負(fù)光學(xué)光焦度并(ⅱ)對(duì)透鏡系統(tǒng)的視場(chǎng)曲率提供大部分校正；且它還由以下組成(e)校正器透鏡元件，它位于第二透鏡元件附近且具有(ⅰ)弱的光學(xué)光焦度和(ⅱ)至少一個(gè)非球面表面；這里2＜f3/f2＜4，｜fc/f3｜＞3，以及max｜z｜/rca＜0.15這里fc是校正器透鏡元件的焦距，max｜z｜是校正器透鏡元件的兩個(gè)表面的最大弛垂度，rca是具有最大弛垂度的表面的凈孔徑半徑。
2．如權(quán)利要求1所述的投影透鏡系統(tǒng)，其特征在于透鏡系統(tǒng)還滿(mǎn)足關(guān)系tc/t2＜0.35這里tc是校正器透鏡元件和第二透鏡元件之間的距離，t2是第二透鏡元件的厚度。
3．如權(quán)利要求1所述的投影透鏡系統(tǒng)，其特征在于透鏡系統(tǒng)沿其長(zhǎng)共軛方向具有至少33度的半角視場(chǎng)。
4．如權(quán)利要求1所述的投影透鏡系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于長(zhǎng)度無(wú)限的長(zhǎng)共軛，透鏡系統(tǒng)的f-數(shù)小于1.2。
5．一種投影電視機(jī)，其特征在于包括陰極射線(xiàn)管、屏幕和用于將來(lái)自陰極射線(xiàn)管的光投射到屏幕上以便形成圖象的投影透鏡系統(tǒng)，所述投影透鏡系統(tǒng)包括權(quán)利要求1所述的投影透鏡系統(tǒng)。
6．如權(quán)利要求5所述的投影電視機(jī)，其特征在于投影透鏡系統(tǒng)包括至少一個(gè)塑料透鏡元件，且陰極射線(xiàn)管和投影透鏡系統(tǒng)的組合基本上是無(wú)熱的。
7．一種投影電視機(jī)，其特征在于包括三個(gè)陰極射線(xiàn)管、一個(gè)屏幕和三個(gè)投影透鏡系統(tǒng)，一個(gè)投影透鏡系統(tǒng)與每個(gè)陰極射線(xiàn)管相連，用于將來(lái)自于該射線(xiàn)管的光投射到屏幕上以便形成圖象，每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)是如權(quán)利要求1所述的投影透鏡系統(tǒng)。
8．如權(quán)利要求7所述的投影電視機(jī)，其特征在于每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)包括至少一個(gè)塑料透鏡元件，且一陰極射線(xiàn)管和一投影透鏡系統(tǒng)的每個(gè)組合基本上是無(wú)熱的。
全文摘要
提供了用于CRT投影電視的投影透鏡系統(tǒng)。該透鏡系統(tǒng)包括在透鏡系統(tǒng)使用期間與CRT相連的負(fù)透鏡單元(U4)和位于負(fù)透鏡單元(U4)的圖象一側(cè)的四個(gè)透鏡元件(L1,L2,L3,CR)。從透鏡系統(tǒng)的長(zhǎng)共軛到短共軛,這些透鏡元件中的三個(gè)(L1,L2,L3)如下配置:第一透鏡元件(L1),它具有弱的光學(xué)光焦度和至少一個(gè)非球面表面;第二透鏡元件(L2),它具有正的焦距并提供透鏡系統(tǒng)的大部分光學(xué)光焦度;第三透鏡元件(L3),它具有正的焦距和至少一個(gè)非球面表面。該系統(tǒng)的最后一個(gè)透鏡元件是校正器透鏡元件(CR),它位于第二透鏡元件(L2)附近且具有弱的光學(xué)光焦度和至少一個(gè)非球面表面,且基本上是平的。該透鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)寬的視場(chǎng)、低的f－數(shù)和低的熱焦距偏移水平。
文檔編號(hào)G02B13/16GK1302382SQ98807080
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者J·莫斯可維奇 申請(qǐng)人:美國(guó)精密鏡片股份有限公司