DE4344289A1

DE4344289A1 - Projektionslinse

Info

Publication number: DE4344289A1
Application number: DE4344289A
Authority: DE
Inventors: Kenzo Sado
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: FR2701572B1; JP3224046B2; US5367405A; FR2701572A1; JPH06242372A; DE4344289C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionslinse zur Ver wendung in einem Projektionsfernseher, wobei ein auf einer Projektions-Kathodenstrahlröhre (CRT) oder dergleichen gebil detes Bild auf einen großformatigen Bildschirm projiziert wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Pro jektionslinse vom optischen Kopplungstyp (OC-Typ), wobei eine Flüssigkeit zwischen eine Linse und eine CRT gefüllt wird, um das Kontrastverhältnis groß und den CRT-Kühlungswirkungsgrad hoch zu halten.

Projektionsfernsehgeräte sind mit einer Projektionslinse ver sehen, um ein Bild, das auf einer CRT-Oberfläche oder der gleichen erzeugt wurde, auf einen großformatigen Bildschirm zu projizieren. In letzter Zeit werden Projektionsfernsehge räte weit verbreitet in Theatern, Vorführungssälen, Flugzeu gen und dergleichen verwendet.

Als Projektionslinse für Projektionsfernsehgeräte ist die Verwendung einer Projektionslinse vom OC-Typ wünschenswert, die einen guten Kühlungswirkungsgrad und ein gutes Kontrast verhältnis besitzt.

Projektionsfernsehgeräte werden auch als Endgeräte zur Pro jektion von Bildern verwendet, die von Videorecordern, Video kameras stammen, von Bildern, die vom Fernsehgerät empfangen wurden, Computergrafikbildern und dergleichen. In letzter Zeit war für Projektionsfernsehgeräte eine zunehmend größere Auflösung erforderlich. Bisher war als Projektionslinse vom OC-Typ, die hochauflösende Bilder bereitstellen soll, eine in US Patent Nr. 4,900,139 offenbarte Projektionslinse bekannt.

Projektionsfernsehgeräte können in einen Typ mit Vordersei tenbildschirm und einen Typ mit Rückseitenbildschirm einge teilt werden.

Im Falle des Projektionsfernsehgeräts vom Typ mit Rückseiten bildschirm wird der Abstand zwischen einem Bildschirm und ei ner Projektionslinse mit einem rückwärtigen Projektionsbehäl ter eingestellt, wenn das Projektionsfernsehgerät an Anwender geliefert wird. Andererseits wird im Falle des Projektions fernsehgeräts vom Typ mit Vorderseitenbildschirm der Abstand zwischen einem Bildschirm und einer Projektionslinse vom An wender eingestellt. Daher sollte ein Projektionsfernsehgerät vom Typ mit Vorderseitenbildschirm die Bedingung erfüllen, daß der Abstand zwischen dem Bildschirm und der Pro jektionslinse in einem weiten Bereich verändert werden kann (d. h., daß der veränderbare Leistungsbereich groß gehalten werden kann).

Jedoch beträgt der Vergrößerungsbereich bei der in US-A- 4,900,139 offenbarten Projektionslinse, wie in Tabelle 1, Ta belle 4, Tabelle 5 und Tabelle 8 der Beschreibung gezeigt, jeweils 16.42, von 10.70 bis 12.03, von 10.00 bis 10.59 und von 8.13 bis 10.87. Insbesondere beträgt der veränderliche Leistungsbereich höchstens das 1,34-fache. Andererseits be trägt bei einer Projektionslinse vom Luftkopplungstyp, die als Vergleichsbeispiel in US-A-4,900,139 dargestellt ist, der Vergrößerungsbereich von 10 bis 60 und daher beträgt der veränderliche Leistungsbereich das 6-fache. Der veränderliche Leistungsbereich der offenbarten Projektionslinse ist sehr viel kleiner als der der Projektionslinse vom Luftkopplungs typ.

Mit der vorstehenden herkömmlichen Technik, die als Projekti onslinse vom OC-Typ bekannt ist, wobei ein hochauflösendes Bild erzeugt werden kann, ist wie vorstehend beschrieben der veränderliche Leistungsbereich klein. Das liegt daran, daß bei größer gehaltenem veränderlichen Leistungsbereich eine Feldglättungslinse (d. h. eine konkave Linse, die eine grobe mittige Dicke besitzt und mit einer CRT-Oberfläche einstückig kombiniert wird, wobei eine Flüssigkeit zwischen diesen ab dichtet) und die anderen Bestandteile der Projektionslinse nicht miteinander entlang der Richtung der optischen Achse bewegt werden können. Daher ändert sich der Abstand zwischen der Feldglättungslinse und den anderen Bestandteilen der Pro jektionslinse stark und die Bildqualität in den Außenberei chen und dem Zentralbereich einer Bildfläche verschlechtert sich, wenn die Vergrößerung eine Bezugsvergrößerung über steigt. Selbst wenn Maßnahmen wie der Einsatz einer schweben den Linse verwendet werden, ist es schwierig, die schlechte Bildqualität auszugleichen.

Wenn die herkömmliche Technik als Projektionslinse für ein Projektionsfernsehgerät, insbesondere für ein Projektions fernsehgerät vom Typ mit Vorderseitenbildschirm verwendet wird, treten dementsprechend Probleme auf, indem der verän derliche Leistungsbereich nicht groß gehalten werden kann und es nötig ist, verschiedene Arten von Projektionslinsen bei spielsweise gemäß verschiedenen Bildschirmgrößen herzustel len.

Mit der vorstehend erwähnten Projektionslinse vom OC-Typ wird auch die zwischen der Feldglättungslinse und der CRT-Oberflä che abdichtende Flüssigkeit aufgrund der Hitze von der CRT- Oberfläche sehr hoch und daher dehnt sich das Linsengehäuse aus. Folglich ändert sich die Position, in der die Projektionslinse angebracht ist und das Projektionsbild wird unscharf.

Um die Unschärfe des Projektionsbildes auszugleichen, ist es wirkungsvoll, wenn Kunststofflinsen, die eine große Schwan kung des Brechungsindex aufgrund eines Temperaturanstiegs be sitzen, positiv verwendet werden. Jedoch stand man bisher vor den Problemen, daß die Bedingungen, bei denen die Kunst stofflinsen das unscharfe Projektionsbild ausgleichen sollen und die Bedingungen zur Vergrößerung des veränderlichen Lei stungsbereichs nicht aufeinander abgestimmt waren. Daher pas sierte es oft, daß bei bestimmten Bedingungen ein Anstieg des Ausgleicheffekts hinsichtlich der Unschärfe des unscharfen Projektionsbildes zu einem kleineren veränderlichen Lei stungsbereich führte.

So ist es die Aufgabe der Erfindung eine Projektionslinse vom optischen Kopplungstyp bereitzustellen, wobei die Unschärfe eines Projektionsbildes aufgrund eines Temperaturanstiegs ge nau ausgeglichen wird und ein veränderlicher Leistungsbereich von mindestens etwa dem 6-fachen erhältlich ist, selbst wenn die Projektionslinse in einem Projektionsfernsehgerät vom Typ mit Vorderseitenbildschirm verwendet wird. Insbesondere soll eine Projektionslinse vom optischen Kopplungstyp bereitge stellt werden, die ein Projektionsbild mit hoher Auflösung erzeugt.

Diese Aufgabe wird durch eine Projektionslinse gemäß Pa tentanspruch 1 gelöst.

Der hierin verwendete Ausdruck "schwaches Brechungsvermögen" bedeutet ein Brechungsvermögen, das schwächer als das Bre chungsvermögen des achromatischen Linsensystems ist und das Brechungsvermögen der gesamten Projektionslinse nicht wesent lich beeinflußt.

Auch bedeutet der hierin verwendete Ausdruck "mit großem Ein fluß auf das Brechungsvermögen der gesamten Projektions linse", daß das achromatische Linsensystem ein Brechungsver mögen von mindestens oder etwa der Hälfte des Brechungsvermö gens der gesamten Projektionslinse besitzt.

Wenn die Vergrößerung in einem weiten Bereich verändert wird, verschlechtert sich wie vorstehend beschrieben im Falle einer Projektionslinse vom OC-Typs die Bildqualität in den Außenbe reichen und im Zentralbereich einer Bildfläche. Bei der erfindungsgemäßen Projektionslinse wird die Einstellung der Fokussierposition und die Veränderung der Vergrößerung durch einen zweiten Linsensatz bewirkt, der den größten Teil des Brechungsvermögens der gesamten Projektionslinse besitzt. Zu diesem Zeitpunkt wird die schlechte Bildqualität an den Randbereichen der Bildfläche durch Veränderung des Abstandes zwischen dem ersten Linsensatz und dem zweiten Linsensatz ausgeglichen. Die schlechte Bildqualität im Zentralbereich der Bildfläche wird durch den dritten Linsensatz ausgegli chen.

Der Lichtstrahl, dessen Abbild im Zentralbereich der Bildflä che erzeugt wird, wird etwa an der Stelle des ersten Lin sensatzes gebündelt. Selbst wenn der erste Linsensatz bewegt wird, ist daher die Wirkung auf die Bildqualität im Zentral bereich der Bildfläche gering.

An der Stelle des dritten Linsensatzes wird der Lichtstrahl gestreut, dessen Abbild im Zentralbereich der Bildfläche er zeugt wird. Durch die Bewegung des dritten Linsensatzes kann daher die Bildqualität im Zentralbereich der Bildfläche wirk sam korrigiert werden. Wenn der dritte Linsensatz der Projek tions-Kathodenstrahlröhre nahe kommt, wird jedoch dessen Wir kung zur Korrektur der Bildqualität im Zentralbereich der Bildfläche klein. Daher sollte die vorstehende Bedingung LC / FO < 0,47 erfüllt sein.

Wenn der dritte Linsensatz bewegt wird, verschiebt sich die Fokussierstellung aus der richtigen Position aufgrund einer Änderung der sphärischen Aberration. Während des Betriebs zur Bewegung des zweiten Linsensatzes und des dritten Linsen satzes sollte das Verhältnis zwischen der Position des zwei ten Linsensatzes und der Position des dritten Linsensatzes deshalb bevorzugt so eingestellt werden, daß ein vorbestimm tes Verhältnis hinsichtlich ihrer Bewegung besteht.

Der erste Linsensatz besitzt schwache Brechungsvermögen, so daß ein geringer Einfluß auf die Bildqualität im Zentralbe reich der Bildfläche aufgrund der Bewegung auftritt und die Korrektur der Bildqualität wirksam ausgeführt werden kann.

Die Kunststofflinse, die sich von den Linsen des zweiten Lin sensatzes am nahesten an dem Bildschirm befindet, besitzt schwache Brechungsvermögen, so daß der Einfluß auf die Umge bungsbedingungen, wie etwa die Temperatur und Feuchtigkeit bei Änderung des Brechungsindex der Kunststofflinse durch einen derartigen Einfluß auf eine Änderung des Brechungsindex des ersten Linsensystems ausgeglichen werden kann.

Zum Ausgleich der chromatischen Aberration, so daß die hoch auflösenden Bedingungen erfüllt sind, sollte das achromati sche Linsensystem des zweiten Linsensatzes vorzugsweise aus einer Kombination von konvexen, kokaven, konvexen und kon vexen Linsen bestehen, die in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind. Wahlweise sollte das achromatische Linsensystem des zweiten Linsensatzes vorzugs weise aus einer Kombination von konkaven, konvexen, konkaven, konvexen und konvexen Linsen bestehen, die in dieser Reihen folge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind. Als wei tere Alternative sollte das achromatische Linsensystem des zweiten Linsensatzes vorzugsweise aus einer Kombination von konkaven, konvexen, konvexen und konvexen Linsen bestehen, die in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus ange ordnet sind.

Die Linsenbestandteile, die die Projektionslinse vom OC-Typ darstellen, beinhalten die Feldglättungslinse, deren Tempera tur leicht hoch wird. Wenn die Temperatur der Feldglättungs linse ansteigt, dehnen sich daher eine flüssige Ummantelung und ein an der flüssigen Ummantelung angebrachter Objektivtu bus beträchtlich aus, und der Brechungsindex der Flüssigkeit verringert sich beträchtlich.

Bei einer herkömmlichen hochauflösenden Linse, bei der der Großteil des Brechungsvermögens der Linse durch Glaslinsen bereitgestellt wird, konnte die Ausdehnung aufgrund eines Temperaturanstiegs nicht ausgeglichen werden und die Auflö sung verringerte sich unweigerlich. Daher konnte mit einer herkömmlichen hochauflösenden Linse keine vergleichbar hohe Auflösung erzielt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Projektionslinse besteht die Linse, die sich von den Linsen des zweiten Linsensatzes am weitesten von dem Bildschirm entfernt befindet, aus der Kunst stofflinse, deren Brechungsindex sich aufgrund eines Tempera turanstiegs stark verändert. Diese Kunststofflinse besitzt ein großes Brechungsvermögen, und eine Verschiebung der Fo kussierposition aufgrund eines Temperaturanstiegs wird da durch verläßlich ausgeglichen.

Der Temperaturausgleich kann mit kleinerem Brechungsvermögen ausgeführt werden, wenn die Linse zur Durchführung des Tempe raturausgleichs sich in einer Position befindet, in der der Temperaturanstieg vergleichsweise groß ist. In dieser Hin sicht ist es zweckmäßig, daß sich die Linse zur Durchführung des Temperaturausgleichs in einer Position so nahe wie mög lich an der Feldglättungslinse befindet. Jedoch werden die Wirkungen der Feldglättungslinse durch ein stark negatives Brechungsvermögen erreicht. Wenn die Linse mit einem positi ven Brechungsvermögen sich nahe an der Feldglättungslinse befindet, werden daher die Wirkung der Feldglättungslinse klein. Auch besitzt das positive Brechungsvermögen in der Nähe der Feldglättungslinse einen geringen Beitrag zum erfor derlichen Brechungsvermögen der gesamten Projektionslinse. Für den Fall, daß die Linse zur Durchführung des Temperatur ausgleichs sich im zweiten Linsensatz befindet, kommt im Ge gensatz dazu das Brechungsvermögen der Linse zu dem Bre chungsvermögen des zweiten Linsensatzes hinzu. Daher kann das positive Brechungsvermögen für den Temperaturausgleich in dem zweiten Linsensatz als Teil des Brechungsvermögens der ge samten Projektionslinse dienen und ist daher wirkungsvoll.

An der Stelle der Linse zur Durchführung des Temperaturaus gleichs im zweiten Linsensatz wirkt eine Änderung, die einen Temperaturanstieg begleitet, in gleicher Weise auf den Zen tralbereich wie auf die Außenbereiche der Bildfläche. Daher kann die Leistungsfähigkeit nach Durchführung des Temperaturausgleichs stabil gehalten werden.

Wenn der Kunststofflinse des ersten Linsensatzes oder des dritten Linsensatzes ein positives Brechungsvermögen verlie hen wird, um den Ausgleich durchzuführen, wird die Änderung des Leistungsvermögens aufgrund einer Änderung der Vergröße rung groß. In solchen Fällen ist es schwierig, das Leistungsvermögen auszugleichen, selbst wenn der Abstand zwi schen den benachbarten Linsensätzen verändert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Projektionslinse wird die Bedingung 0,1 < ΦT / ΦO < 0,5 eingestellt. Der Grund dafür ist, daß es möglich ist, die Unschärfe des Projektionsbildes aufgrund eines Temperaturanstieges auszugleichen, wenn der Wert von ΦT / ΦO in den spezifischen Bereich fällt. Wenn der Wert von ΦT / ΦO nicht größer als 0,1 oder nicht kleiner als 0,5 ist, wird der Ausgleich unzureichend oder übermäßig und die zweck mäßigen Wirkungen des Ausgleichs können nicht erzielt werden.

Wie vorstehend beschrieben, können in der erfindungsgemäßen Projektionslinse der erste Linsensatz, der zweite Linsensatz und der dritte Linsensatz in unterschiedliche Abstände bewegt werden. Eine große Änderung der Vergrößerung wird hauptsäch lich durch die Bewegung des zweiten Linsensatzes ermöglicht. Auch wird die schlechte Bildqualität des Projektionsbildes in den Außenbereichen der Bildfläche aufgrund einer Änderung der Vergrößerung durch die Änderung des Abstands zwischen dem er sten Linsensatz und dem zweiten Linsensatz ausgeglichen. Die schlechte Bildqualität des Projektionsbildes im Zentralbereich der Bildfläche aufgrund einer Änderung der Vergrößerung wird durch die Bewegung des dritten Linsensatzes ausgeglichen.

Auf diese Weise kann ein veränderlicher Leistungsbereich er zielt werden, so daß die Bildqualität des Projektionsbildes nicht schlechter wird. Selbst wenn die erfindungsgemäße Pro jektionslinse für eine Projektionslinse eines Projektions fernsehgerätes vom Typ mit Vorderseitenbildschirm verwendet wird, kann ein veränderlicher Leistungsbereich von etwa dem 6-fachen oder mehr gewonnen werden.

In der erfindungsgemäßen Projektionslinse besteht auch die Linse, die sich von den Linsen des zweiten Linsensatzes am nahesten an der Seite der Projektions-Kathodenstrahlröhre be findet, aus der Kunststofflinse und diese Kunststofflinse ist mit einem zweckmäßig großen Brechungsvermögen ausgestattet. Auf diese Weise werden die Position und das Brechungsvermögen der Kunststofflinse zweckmäßig eingestellt. Durch die Verwen dung der Eigenschaften der Kunststofflinse, wobei sich deren Brechungsindex stark ändert, wenn die Temperatur ansteigt, kann daher eine Änderung des Fokussierabstands aufgrund eines Temperaturanstiegs der Feldglättungslinse ausgeglichen wer den.

Zusätzlich ist es möglich, die Probleme der Verringerung des veränderlichen Leistungsbereichs durch die Kunststofflinse zu beseitigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Projek tionslinse sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Be zugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:

Fig. 1 eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungs form der erfindungsgemäßen Projektionslinse zeigt,

Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungs form der erfindungsgemäßen Projektionslinse zeigt,

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine dritte Ausführungs form der erfindungsgemäßen Projektionslinse zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht, die eine vierte Ausführungs form der erfindungsgemäßen Projektionslinse zeigt,

Fig. 5 eine Schnittansicht, die eine fünfte Ausführungs form der erfindungsgemäßen Projektionslinse zeigt,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Aberrationen der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse zeigt,

Fig. 7 ein Diagramm, das die Aberrationen der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse zeigt,

Fig. 8 ein Diagramm, das die Aberrationen der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse zeigt,

Fig. 9 ein Diagramm, das die Aberrationen der vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse zeigt, und

Fig. 10 ein Diagramm, das die Aberrationen der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse zeigt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die be gleitenden Zeichnungen genauer beschrieben.

In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen haben die in den begleitenden Zeichnungen und den Tabellen verwendeten Symbole die nachstehend definierte Bedeutung:

f: Brennweite der Projektionslinse
F: F-Zahl
m: Vergrößerung
r1, r2, . . . , rn: Kurvenradien der Oberflächen der ent sprechenden Linsen und der Frontplatte.
d1, d2, . . ., dn: Axiale Luft- und Flüssigkeitsabstände oder -dicken der entsprechenden Lin sen und der Frontplatte
ne: Brechungsindizes der entsprechenden Linsen im Hin blick auf die e-Linie
νd: Abbesche Streuungszahlen der entsprechenden Linsen im Hinblick auf die d-Linie
z: Optische Achse

Eine nicht-sphärische Oberfläche wird mit "*" dargestellt. Wenn die Richtung der optischen Achse als z-Achse genommen wird und y der Halböffnungsabstand von der z-Achse ist, wird die Form der nicht-sphärischen Oberfläche als

dargestellt, in der C die Scheitelkrümmung (Reziprokwert des Kurvenradius), k die Ekzentrizität und a1, a2, a3 und a4 die nicht-sphärischen Oberflächenfaktoren darstellen.

Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektions linse, die in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen ersten Linsen satz G1, einen zweiten Linsensatz G2, einen dritten Linsen satz G3, und einen vierten Linsensatz G4, die in dieser Rei henfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind. Der er ste Linsensatz G1 besteht aus einer Kunststofflinse L1 mit schwachem Brechungsvermögen. Die zwei Oberflächen der Kunst stofflinse L1 sind nicht-sphärisch. Der zweite Linsensatz G2 besteht aus einer Kunststofflinse L2 mit schwachem Brechungs vermögen, deren zwei Oberflächen nicht-sphärisch sind und aus vier Linsen L3, L4, L5 und L6, die ein achromatisches Linsen system mit dem Großteil des Brechungsvermögens der gesamten Projektionslinse bilden. Die Linse L6 ist eine positive Me niskus-Linse, die so angeordnet ist, daß ihre konvexe Ober fläche sich gegenüber der Bildschirmseite befinden kann. Die Kunststofflinse L2, die Linsen L3, L4 und L5 und die positive Meniskus-Linse L6, die den zweiten Linsensatz G2 bilden, sind in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet. Der dritte Linsensatz G3 besteht aus einer Kunststofflinse L7 mit schwachem Brechungsvermögen. Die zwei Oberflächen der Kunststofflinse L7 sind nicht-sphärisch. Der vierte Linsen satz G4 besteht aus einer Kunststofflinse L8 mit schwachem Brechungsvermögen, deren zwei Oberflächen nicht-sphärisch sind und aus einer Feldglättungslinse L9, die aus einer nega tiven Meniskus-Linse besteht, die so angeordnet ist, daß ihre aus einer nicht-sphärischen Oberfläche bestehenden konkave Oberfläche sich gegenüber der Bildschirmseite befinden kann. Die Kunststofflinse L8 und die Feldglättungslinse L9, die den vierten Linsensatz G4 bilden, sind in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet.

Die Feldglättungslinse L9 bildet eine flüssige optische Kopp lungsvorrichtung, die ein flüssiges LQ enthält, das zwischen der Feldglättungslinse L9 und einer Projektions-Kathoden strahlröhre (CRT) FP abdichtet.

Diese Ausführungsform erfüllt die Bedingung, die als

LC /FO < 0.47

dargestellt wird, wobei LC den Abstand zwischen einer Ober fläche r13 der Kunststofflinse L7 des dritten Linsensatzes G3 und einer fluoreszierenden Oberfläche P der CRT darstellt und FO die Brennweite der gesamten Projektionslinse darstellt.

Wenn die Vergrößerung der Projektionslinse verändert wird, werden der erste Linsensatz G1, der zweite Linsensatz G2 und der dritte Linsensatz G3 in unterschiedliche Abständen be wegt, so daß die Fokussierposition eingestellt wird. Der axiale Luftabstand d2, d11, und d13 ändern sich mit der Ver größerung.

Diese Ausführungsform erfüllt auch die Bedingung, die als

0.1 < Φ6 / ΦO < 0.5

dargestellt wird, wobei Φ6 das Brechungsvermögen der Kunst stofflinse L6 mit positivem Brechungsvermögen darstellt, wo bei die Linse den zweiten Linsensatz G2 bildet und ΦO das Brechungsvermögen der gesamten Projektionslinse darstellt.

In dieser Ausführungsform ist bei einer Vergrößerung m von -1/0.044, die Brennweite f gleich 138.71 mm, und der Abstand zum Gegenstand ist gleich 3.354 m.

Die Tabelle 1 zeigt die Struktur und die Eigenschaften der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektions linse.

Tabelle 1

Auch Tabelle 2 zeigt die Werte des Abstandes d2 zwischen dem ersten Linsensatz G1 und dem zweiten Linsensatz G2, den Ab stand d11 zwischen dem zweiten Linsensatz G2 und dem dritten Linsensatz G3 und den Abstand d13 zwischen dem dritten Lin sensatz G3 und dem vierten Linsensatz G4 bei jedem Wert der Vergrößerung m.

Tabelle 2

Tabelle 3 zeigt die Werte der nicht-sphärischen Oberflächen faktoren a1, a2, a3 und a4 und die Werte der Ekzentrizität k der nicht-sphärischen Oberflächen r1, r2, r3, r4, r12, r13, r14, r15, und r16.

Tabelle 3

Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist etwa in gleicher Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut, außer daß die Werte wie die Kurvenradien der Oberflächen der entsprechenden Linsen unterschiedlich sind.

In der zweiten Ausführungsform ist bei einer Vergrößerung m von -1/0.044, die Brennweite f gleich 138.81 mm, und der Ab stand zum Gegenstand gleich 3,351 m.

Tabelle 4 zeigt die Struktur und die Eigenschaften der zwei ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionslinse.

Tabelle 4

Auch zeigt Tabelle 5 die Werte des Abstandes d2 zwischen dem ersten Linsensatz G1 und dem zweiten Linsensatz G2, den Ab stand d11 zwischen dem zweiten Linsensatz G2 und dem dritten Linsensatz G3 und den Abstand d13 zwischen dem dritten Lin sensatz G3 und dem vierten Linsensatz G4 bei jedem Wert der Vergrößerung m.

Tabelle 5

Tabelle 6 zeigt die Werte der nicht-sphärischen Oberflächen faktoren a1, a2, a3, und a4 und die Werte der Ekzentrizität k der nicht-sphärischen Oberflächen r1, r2, r3, r4, r12, r13, r14, r15 und r16.

Tabelle 6

Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinsen, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist etwa in gleicher Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut, außer daß das achromatische Linsensystem im zweiten Linsensatz G2 aus fünf Linsen L3, L4, L5, L6 und L7 besteht, außer daß die Linse L7, die von den Linsen des zweiten Linsensatzes G2 sich am nahe sten an der CRT befindet, eine plankonvexe Linse ist, die so angeordnet ist, daß ihre konvexe Oberfläche der Bildschirm seite gegenübersteht und außer, daß die Werte wie die Kurven radien der Oberflächen der entsprechenden Linsen unterschied lich sind.

In der dritten Ausführungsform ist bei einer Vergrößerung in von -1/0.043 die Brennweite f gleich 133.35 mm und der Ab stand zum Gegenstand gleich 3.275 m.

Tabelle 7 zeigt die Struktur und die Eingenschaften der drit ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionslinse.

Tabelle 7

Auch zeigt Tabelle 8 die Werte des Abstandes d2 zwischen dem ersten Linsensatz G1 und dem zweiten Linsensatz G2, den Ab stand d13 zwischen dem zweiten Linsensatz G2 und dem dritten Linsensatz G3 und den Abstand d15 zwischen dem dritten Lin sensatz G3 und dem vierten Linsensatz G4 bei jedem Wert der Vergrößerung m.

Tabelle 8

Tabelle 9 zeigt die Werte der nicht-sphärischen Oberflächen faktoren a1, a2, a3 und a4 und die Werte der Ekzentrizität k der nicht-sphärischen Oberflächen r1, r2, r3, r4, r14, r15, r16, r17 und r18.

Tabelle 9

Eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist etwa in gleicher Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut, außer daß die Werte wie die Kurvenradien der Oberflächen der entsprechenden Linsen unterschiedlich sind.

In der vierten Ausführungsform ist bei einer Vergrößerung m von -1/0.044 die Brennweite f gleich 139.87 mm und der Ab stand zum Gegenstand gleich 3.350 m.

Tabelle 10 zeigt die Struktur und die Eigenschaften der vier ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionslinse.

Tabelle 10

Auch zeigt Tabelle 11 die Werte des Abstandes d2 zwischen dem ersten Linsensatz G1 und dem zweiten Linsensatz G2, den Ab stand d11 zwischen dem zweiten Linsensatz G2 und dem dritten Linsensatz G3, und den Abstand d13 zwischen dem dritten Lin sensatz G3 und den vierten Linsensatz G4 bei jedem Wert der Vergrößerung m.

Tabelle 11

Tabelle 12 zeigt die Werte der nicht-sphärischen Oberflächen faktoren a1, a2, a3 und a4 und die Werte der Ekzentrizität k der nicht-sphärischen Oberflächen r1, r2, r3, r4, r12, r13, r14, r15 und r16.

Tabelle 12

Eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projekti onslinse, die in Fig. 5 gezeigt ist, ist etwa in gleicher Weise wie die erste Ausführungsform aufgebaut, außer daß die fluoreszierende Oberfläche P der CRT gekrümmt ist und außer daß die Werte, wie die Kurvenradien der Oberflächen der ent sprechenden Linsen unterschiedlich sind.

In der fünften Ausführungsform ist bei einer Vergrößerung in von -1/0.044 die Brennweite f gleich 140.61 mm und der Ab stand zum Gegenstand ist gleich 3.358 m.

Die Tabelle 13 zeigt die Struktur und die Eigenschaften der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektions linse.

Tabelle 13

Auch zeigt Tabelle 14 die Werte des Abstandes d2 zwischen dem ersten Linsensatz G1 und dem zweiten Linsensatz G2, den Ab stand d11 zwischen dem zweiten Linsensatz G2 und dem dritten Linsensatz G3 und den Abstand d13 zwischen dem dritten Lin sensatz G3 und dem vierten Linsensatz G4 bei jedem Wert der Vergrößerung m.

Tabelle 14

Tabelle 15 zeigt die Werte der nicht-sphärischen Oberflächen faktoren a1, a2, a3 und a4 und die Werte der Ekzentrizität k der nicht-sphärischen Oberflächen r1, r2, r3, r4, r12, r13, r14, r15 und r16.

Tabelle 15

Die Fig. 6, 7, 8, 9 und 10 zeigen die sphärische Aberration und den Astigmatismus der oben beschriebenen ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsform. In jedem dieser Aberrationsdiagramme sind Zustände jeder Aberration für drei Werte der jeweils in Tabelle 2, Tabelle 5, Tabelle 8, Tabelle 11 und Tabelle 14 gezeigten Vergrößerung dargestellt.

Aus diesen Aberrationsdiagrammen ist ersichtlich, daß in je der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionslinse eine gute optische Leistungsfähigkeit in einem weiten verän derlichen Leistungsbereich beibehalten wird.

Die Struktur der erfindungsgemäßen Projektionslinse ist nicht auf die vorstehend beschriebenen fünf Ausführungsformen be schränkt. Beispielsweise können die Krümmungen der Linsen, die jeden Linsensatz oder dgl. bilden, innerhalb des Er findungsumfanges verändert werden. Auch kann mindestens eine Oberfläche der Linse, die sich von den Linsen des zweiten Linsensatzes am nahesten an der Projektions-Kathodenstrahl röhre befindet, nicht-sphärisch sein. In solchen Fällen kön nen die gleichen Wirkungen wie mit den vorstehend beschriebe nen Ausführungsformen gewonnen werden.

Claims

1. Projektionslinse, bestehend aus vier Linsensätzen, um ein Bild, das auf einer Projektions-Kathodenstrahlröhre er zeugt wurde, auf einen Bildschirm zu projizieren, wobei die Projektionslinse aufweist:

i) einen ersten Linsensatz, der aus einer positiven Kunststofflinse mit schwachem Brechungsvermögen besteht, wobei mindestens eine Oberfläche der Linse nicht-sphä risch ist,
ii) einen zweiten Linsensatz, bestehend aus:
- a) einer Kunststofflinse mit schwachem Bre chungsvermögen, wobei mindestens eine Oberfläche dieser Linse nicht-sphärisch ist, und
- b) einem achromatischen Linsensystem mit großem Einfluß auf das Brechungsvermögen der gesamten Projektionslinse, wobei das achromatische Linsensystem aus drei oder vier Glaslinsen und einer Kunststofflinse mit positivem Brechungsvermögen besteht, wobei die Linse sphärisch oder mindestens eine Oberfläche dieser Linse nicht-sphärisch ist,
  wobei die Kunstofflinse ein schwaches Brechungsver mögen besitzt und das achromatische Linsensystem, das den zweiten Linsensatz bildet, in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind,
iii) einen dritten Linsensatz, der aus einer Kunst stofflinse mit schwachem Brechungsvermögen besteht, wobei mindestens eine Oberfläche dieser Linse nicht-sphärisch ist, und
iv) einen vierten Linsensatz, der aus einer Kunst stofflinse, bei der mindestens eine Oberfläche nicht sphärisch ist, und aus einer Feldglättungslinse besteht, die so angeordnet ist, daß deren konkave Oberfläche der Bildschirmseite gegenüberstehen kann, wobei die Kunst stofflinse und die Feldglättungslinse, die den vierten Linsensatz bildet, in dieser Reihenfolge von der Bild schirmseite aus angeordnet sind, wobei
der erste Linsensatz, der zweite Linsensatz, der dritte Linsensatz und der vierte Linsensatz in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind,
die Feldglättungslinse eine flüssige optische Kopp lungsvorrichtung bildete die eine Flüssigkeit enthält, die zwischen der Feldglättungslinse und der Projektions- Kathodenstrahlröhre abdichtet,
die Bedingung erfüllt ist, die dargestellt wird durch LC / FO < 0.47wobei LC den Abstand zwischen der Oberfläche der Kunst stofflinse des dritten Linsensatzes, wobei die Oberfläche der Seite der Projektions-Kathodenstrahlröhre gegenüber steht und einer fluoreszierenden Oberfläche der Projekti ons-Kathodenstrahlröhre darstellt und FO die Brennweite der gesamten Projektionslinse darstellt,
und bei Änderung der Vergrößerung der Projektions linse der erste Linsensatz, der zweite Linsensatz und der dritte Linsensatz in unterschiedliche Abstände bewegt werden, so daß eine Fokussierposition eingestellt wird,
und die Bedingung erfüllt ist, die dargestellt wird durch0.1 < ΦT / ΦO < 0.5wobei ΦT das Brechungsvermögen der Kunststofflinse mit dem positiven Brechungsvermögen darstellt, wobei die Linse den zweiten Linsensatz bildet, und ΦO das Brechungsvermö gen der gesamten Projektionslinse darstellt.

2. Projektionslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das achromatische Linsensystem ein Brechungsvermögen von mindestens oder etwa der Hälfte des Brechungsvermö gens der gesamten Projektionslinse besitzt.

3. Projektionslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des zweiten Linsensatzes und des dritten Linsensatzes das Verhältnis zwischen der Position des zweiten Linsensatzes und der Position des dritten Linsensatzes so eingestellt wird, daß ein vorherbestimm tes Verhältnis gemäß ihrer Bewegung besteht.

4. Projektionslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das achromatische Linsensystem des zweiten Linsen satzes aus einer Kombination von konvexen, konkaven, kon vexen und konvexen Linsen gebildet wird, die in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind.

5. Projektionslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das achromatische Linsensystem des zweiten Linsen satzes aus einer Kombination von konkaven, konvexen, kon kaven, konvexen und konvexen Linsen gebildet wird, die in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind.

6. Projektionslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das achromatische Linsensystem des zweiten Linsen satzes aus einer Kombination von konkaven, konvexen, kon vexen und konvexen Linsen gebildet wird, die in dieser Reihenfolge von der Bildschirmseite aus angeordnet sind.