CN100444631C - 投影光学系统、投影电视和投影光学系统中透镜的制法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影光学系统、一种投影电视和一种包括在投影光学系统中的透镜的制造方法。该投影光学系统包括投影颜色光束到荧光屏上的透镜。吸收该颜色光束中至少一种光束的滤色层，涂在该透镜中的至少一个透镜的表面上滤色层。

Description

投影光学系统、投影电视和投影光学系统中透镜的制法

技术领域

本发明涉及一种包括滤色层的投影光学系统，一种采用投影光学系统的投影电视，和包括在投影光学系统中的透镜的制造方法。

背景技术

图1是在美国专利第5,055,922号上揭示的彩色电视投影透镜系统的截面图。参照图1，该投影透镜系统10包括固定在阴极射线管(CRT)9上的固定装置12。该固定装置12形成装有冷却剂的外壳13。

该投影透镜系统10包括顺序设置的第一透镜14、第二透镜15、第三透镜16、第四透镜17和第五透镜18，每个透镜都可以部分修正像差。该第一透镜14具有低放大率并且在其两侧均为非球面。该第一透镜14可以由压克力(acryl)构成。该第二透镜15为由聚乙烯塑料(polyethylene plastics)构成的双凹面透镜并且部分修正色像差。该第三透镜16是为该投影光学系统提供大部分放大率的功率透镜，并且可以由玻璃构成。该第四透镜17为修正透镜，并且可以由压克力塑料(acryl plastics)构成。该第四透镜17其两侧可以为非球面以修正像差并且可以具有低放大率。该第五透镜18为与冷却剂共同作用的像面平整镜(field flattener)，其可以由压克力塑料(acryl plastics)构成。

当该CRT9为绿色光CRT时，该第五透镜18作为包含颜色过滤材料的颜色滤光片，其以550nm的波长传输绿色光束并且吸收其它波长的光束。

发明内容

技术问题：建议除了第五透镜18作为颜色滤光片外，其它的透镜之一也可以是颜色滤光片。作为颜色滤光片的透镜可以通过在透镜的整个内表面涂颜色过滤材料而形成。在此，为使色度纯度均匀化，必须用注模成型装置将透镜模制成均匀厚度，然而，这可能增加外形误差和增大制造成本。而且由于透镜作为颜色滤光片额外增加到该投影光学系统中，该投影光学系统的外形会变得复杂。

技术方案：本发明提供一种投影光学系统，其包括形成有滤色层的透镜，以增加颜色纯度和图像质量；一种采用投影光学系统的投影电视；一种形成有均匀厚度滤色层的透镜的制造方法。

与本发明一个方面相一致，本发明提供包括投影多种颜色光束到荧光屏上的多个透镜的投影光学系统。在透镜中的至少一个的表面上涂有滤色层，其吸收该多种颜色光束中至少一种光束。

与本发明另一个方面相一致，本发明提供包括阴极射线管和多个透镜的投影光学系统的投影电视，该透镜将从阴极射线管发射出的颜色光束投影到荧光屏上。吸收至少一种颜色光束的滤色层涂在该多个透镜中的至少一个的表面上。

还与本发明另一个方面相一致，本发明提供投影多种颜色光束到荧光屏上的透镜的制造方法，其中该透镜包括在投影光学系统中。该方法包括：将该透镜安装在支架上，并且将该透镜以真空吸附器固定在该支架上；将涂层材料滴在该透镜表面；旋转该支架；以及硬化涂层材料。该涂层材料吸收各个颜色光束中的至少一种，并且可以是紫外线固化树脂或热固性树脂。

有利效果：投影光学系统和采用投影光学系统的投影电视包括滤色层，因而增强期望颜色的色度和颜色纯度。换言之，该滤色层吸收CRT颜色发射光谱中的非需要波长，因此投影电视的颜色纯度和对应的荧光屏色度均得到增强，于是能提供更好的图像质量。

与本发明实施例一致的包括在该投影光学系统中的透镜的制造方法可以包括用旋转涂敷方法将滤色层均匀地涂在透镜表面。该滤色层可以修正透镜像差并且减少色像差。从而改进颜色纯度。相应地，颜色重现区会扩大并且可以形成具有高清晰度的图像。

尽管已经参照附图对本发明的实施例进行了描述，但是本领域的技术人员会认识到，本发明可以以其它具体形式予以实现，而不改变或变化其中的技术精神和基本特性。因此，应该认识到，本发明并不局限于前述实施例，其只是对本发明各方面的图解。本发明的范围应该由所附权利要求限定，并且在本发明精神和范围上所作的所有变化和修改和它们的等同物都属于本发明的范围。

附图说明

本发明的上述和其它特点及优点参照附图通过对示范性实施例的详细描述从而将变得更为显见，其中：

图1是在美国专利号5,055,922上揭示的彩色电视投影透镜系统的截面图；

图2是与本发明第一实施例一致的投影光学系统示意图；

图3是与本发明第二实施例一致的投影光学系统示意图；

图4是图解与本发明实施例一致的可以涂在投影光学系统光学装置上的一系列滤色层的透光度图线；

图5是图解具有图4所示透光特性的绿色滤光层和红色滤光层对从阴极射线管发射出的红色、绿色和蓝色光束的滤光特性的图线；

图6是图解与本发明实施例一致的包括形成有滤色层的透镜的投影光学系统CIE色品图线；

图7是与本发明实施例一致的投影电视示意图；

图8是与本发明实施例一致的透镜的制造设备示意图；和

图9是与本发明实施例一致的包括在投影光学系统中的透镜的制造方法流程图；

具体实施方式

图2是与本发明第一实施例一致的投影光学系统30的示意图。

参照图2，与本发明第一实施例一致的投影光学系统30包括保护透镜31、联接器(coupler)32、第一凹凸透镜33、双凸透镜36、滤色层35和第二凹凸透镜37。保护透镜31覆盖显示装置的荧光表面，该显示装置例如为阴极射线管(CRT)，其产生多种颜色光束。该联接器32中装有冷却剂。该第一凹凸透镜33与该联接器32相连并且在预定的方向发射多种颜色光束。该双凸透镜36折射从该第一凹凸透镜33发射出来的该多种颜色光束。该滤色层35形成在该双凸透镜36的一侧，并且吸收该多种光束中的至少一种光束。该第二凹凸透镜37在期望象素点处传输该多种颜色光束，因而在荧光屏7(如图7)上形成图像。孔阻挡件38拦截非需要光束。

从CRT发射的多种颜色光束经过保护透镜31、联接器32和第一凹凸透镜33传输。当该颜色光束通过该滤色层35时，其中的一些颜色光束被该滤色层35中的染料吸收和过滤。通过该滤色层35过滤的该颜色光束由双凸透镜36折射，其中的一些颜色光束被该孔阻挡件38拦截，剩下的颜色光束通过该第二凹凸透镜37并且在该荧光屏7(如图7)上形成图像。

现在将从与荧光屏最近的装置开始，逐一对每个光学装置的功能进行简要的描述。该第二凹凸透镜37上有个对着该荧光屏的凸表面。该第二凹凸透镜37修正由于大荧光屏所需透镜的大孔径所引起的球面像差。该第二凹凸透镜37可能是非球面。

该双凸透镜36以一个预定的比例放大从CRT射入的图像。该双凸透镜36可以由玻璃构成并且可以具有正屈光力(positive refractive power)。

该第一凹凸透镜33具有面对荧光屏的凹面和面对CRT的凸面。该第一凹凸透镜33具有负屈光力(negative refractive power)，并且修正场的曲率和变形。该第一凹凸透镜33可以是非球面，以便更好地修正像差。

图3是与本发明第二实施例一致的投影光学系统50的示意图。参照图3，投影光学系统50包括保护透镜51、联接器52、第一凹凸透镜53、修正透镜54、双凸透镜56、形成在双凸透镜56上的滤色层55、孔阻挡件58和第二凹凸透镜57。与本发明第一实施例相一致的投影光学系统30相比，与本发明第二实施例一致的投影光学系统50还包括插在双凸透镜56和第一凹凸透镜53之间的修正透镜54，以增加每种颜色光束像差修正的有效率。

在图2和3所示的该投影光学系统30和50中，该滤色层35和55也可以形成在该第一凹凸透镜33和53、该第二凹凸透镜37和57、和该修正透镜54上。

参照图2和3，该滤色层35和55可以包括一种预置的染料以过滤一种预定的颜色光束。在此情况下，该滤色层35和55不是分布在双凸透镜36和56内部，而是涂在双凸透镜36和56的外表面。因此，可以防止由于注射引起的问题，并且双凸透镜36和56的厚度不需要一致。

投影电视采用单色CRT。因此，该投影电视能在荧光屏上合并相对于各种颜色光束的信号，即红色、蓝色、和绿色光束信号，并且将图像投影在荧光屏上。特别地，由于绿色光束对图像质量影响较大，因此在滤色层35中，可以含有绿色CRT混合染料(过滤红色或蓝色光束而不过滤绿色光束)，以提高绿色光束的透光度。

图4是图解与本发明实施例一致的可以涂在投影光学系统光学装置上的多种滤色层的透光度的图线。参照图4：f1示出了波长范围为450nm至700nm时透光度大约为90％的情况；f2示出了波长范围为460nm至550nm时透光度为80％以上的情况；f3示出了波长范围为600nm以上时透光度为80％以上的情况。因此，当主要传输绿色光束并且过滤在其它波长范围内的其它颜色光束时，可能会采用具有f2所示透光特性的滤色层，即绿色滤光层。当主要传输红色光束并且过滤在其它波长范围内的其它颜色光束时，可能会采用具有f3所示透光特性的滤色层，即红色滤光层。

图5是图解由具有图4所示透光特性的绿色滤光层f2和红色滤光层f3来过滤从阴极射线管发射出的红色、绿色和蓝色光束的滤光特性的图线；参照图5，在从CRT发射出的多种颜色光束中，蓝色光束在波长范围为450nm时达到峰值，绿色光束在波长范围为500和550时达到峰值，和红色光束在波长范围为620时达到峰值。当采用绿色滤光层f2时，500nm时的光学强度峰值从大约28降到大约17，和550nm时的光学强度峰值从63降到大约35。此外，采用红色滤光层f3时，630nm时的光学强度轻度降低。

图6是图解与本发明实施例一致的包括形成有滤色层的透镜的投影光学系统CIE色品坐标图线。参照图6，点1a表示从该绿色CRT发射出的绿色光束的色度，点2表示从该蓝色CRT发射出的蓝色光束的色度，和点3a表示从该红色CRT发射出的红色光束的色度。连接点1a、2和3a所形成的三角形表示采用滤色层之前的颜色重现区域。如该CIE色度坐标所示，点1a越接近点G，绿色光束纯度越高。点3a越接近点R，红色光束纯度越高；点2越接近点B，绿色光束纯度越高。

采用滤色层后，颜色重现区域扩大到包括连接1b、2和3b所形成的三角形。由于点1b比点1a更接近点G，绿色光束的纯度得到改进。由于点3b比点3a更接近点R，红色光束的纯度也得到改进。

图7是与本发明实施例一致的投影电视示意图。参照图7，与本发明实施例一致的投影电视1包括主体9、包括在主体9中的CRT装置和将从CRT装置3发射出的光束反射到荧光屏7上的反射镜5。该CRT装置3包括CRT和图2或3中的投影光学系统30或50，该装置以预定的比例放大从该CRT发射出的光束。在此，可以采用任何包括具有滤色层的透镜的投影光学系统。

图2和3中与本发明实施例一致的投影光学系统30和50可以增强颜色纯度，而且同时可以修正由涂在具有高屈光力玻璃透镜表面的滤色层引起的色像差。此外，由于该投影光学系统30和50具有高颜色重现能力，因此可以生成高清晰彩色图像。即使叫做C-透镜的联接器的厚度不一致，也不会出现功能问题，因此在透镜设计方面就有高自由度。因此，可以简化透镜外形。

现在将描述与本发明实施例一致的包括在投影光学系统中的透镜的制造方法。参见图9。

与本发明实施例一致的透镜的制造方法包括形成有待安装玻璃透镜的预置的模型和在模型内表面涂上树脂。该树脂可以是紫外线(UV)固化树脂，如丙稀酸聚氨脂(urethane acrylate resin)或环氧丙稀酸酯(epoxy acrylateresin)。在树脂表面安装玻璃透镜以后，在模型外表面上辐射紫外线，以硬化树脂，从而在该玻璃透镜表面形成滤色层。辐射紫外线的时间由该紫外线强度和该树脂的固化特性决定。然而，可以辐射紫外线数分钟。当该滤色层固化后，将该玻璃透镜从该模型上移除。该模型可以用一系列从母型复制过来的复制模型大量生产。该复制模型可以由特殊材料构成以便用于滤色层的树脂仅仅粘附在玻璃上。这里，该滤色层可以由热固化树脂构成，来替代紫外线固化树脂。

与本发明第二实施例一致的透镜的制造方法包括给包括在投影光学系统中的透镜的一侧涂滤色层。

参照图8，将在其上涂滤色层的透镜R安装在支架60上，并由真空吸附器63固定在支架60上。该真空吸收器63包括产生真空的泵。在将透镜R固定在支架60上之前，将透镜R置于中心位置以防止其偏倒在支架60中。

涂层液65，包含吸收预定波长光的材料，滴在透镜R的表面。依据涂镀液的特性，由驱动电动机68带动支架60旋转。确定最佳的旋转速度和加速度以使涂层的厚度一致。涂层可以涂在透镜R的前表面和后表面。优选将透镜设置在支架60上，以使透镜R接触支架60不是有效面的表面。

旋转支架60，以使涂镀液均匀涂在透镜R的表面。然后，用紫外线固化或热固化使涂镀液固化。这样，滤色层就可以以一致的厚度涂在透镜R的表面。紫外线固化时间和强度可以根据涂镀液的特性决定。

如丙烯酸聚氨酯、环氧丙稀酸酯的紫外线固化树脂、或热固树脂可以用作颜色滤光材料。在本实施例中，用简单的旋转涂敷方法将滤色层涂在透镜R的表面。

Claims (13)

1、一种投影光学系统，包括：

多个透镜，其投影多种颜色光束到荧光屏上；和

滤色层，其以均匀的厚度涂在该多个透镜中的至少一个的表面上，滤色层吸收该多种颜色光束中的至少一种光束。

2、如权利要求1中所述的投影光学系统，还包括设置在该多个透镜周边的阴极射线管，其产生该多种颜色光束。

3、如权利要求1和2中任何一项所述的投影光学系统，其中，该多种颜色光束包括红色光束、绿色光束和蓝色光束。

4、如权利要求1和2中任何一项所述的投影光学系统，其中，该滤色层由包含过滤该多种颜色光束中预定的一种光束的材料的紫外线固化树脂或热固化树脂构成。

5、如权利要求1和2中任何一项所述的投影光学系统，还包括具有负屈光力的凹凸透镜和双凸透镜中的至少一种。

6、如权利要求5所述的投影光学系统，还包括可以修正像差的修正透镜。

7、一种包括投影光学系统的投影电视，包括：

阴极射线管；

多个透镜，其将从该阴极射线管发射出的多种颜色光束投影到荧光屏上；和

滤色层，其以均匀的厚度涂在该多个透镜中至少一个的表面上，滤色层吸收该多种颜色光束中的至少一种光束。

8、如权利要求7所述的投影电视，还包括装有冷却剂的联接器，设置在该阴极射线管和该投影光学系统之间的光程中。

9、如权利要求7和8中任何一项所述的投影电视，其中，该滤光层由包含过滤该多种颜色光束中预定的一种光束的材料的紫外线固化树脂或热固化树脂构成。

10、如权利要求7和8中任何一项所述的投影电视，其中，该投影电视还包括具有负屈光力的凹凸透镜和双凸透镜中的至少一种。

11、如权利要求10所述的投影电视，其中，该投影光学系统还包括可以修正像差的修正透镜。

12、一种透镜的制造方法，该透镜用于投影多种颜色光束到荧光屏上并且包括在投影光学系统中，该方法包括：

将该透镜安装在支架上，并且将该透镜置于中心位置并由真空吸附器固定在该支架上；

将涂层材料滴在该透镜的表面上，并且旋转该支架，以将所述涂层材料均匀地涂在该透镜的表面上，

其中，该涂层材料吸收该多种颜色光束中的至少一种光束；和

固化该涂层材料。

13、如权利要求12中所述的方法，其中，该涂层材料是紫外线固化树脂或热固化树脂。

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