DE4408753A1

DE4408753A1 - Projektionslinseneinheit

Info

Publication number: DE4408753A1
Application number: DE4408753A
Authority: DE
Inventors: Takasi Kasihara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: CN1099871A; US5587838A; JPH06265782A; CN1041965C; KR100190495B1; DE4408753B4; KR940022121A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionslinsen einheit zum Vergrößern eines Bildes, das auf einer ver gleichsweise kleinen Bildschirmanzeigeeinrichtung, wie einer Kathodenstrahlröhre angezeigt wird, auf einem großen Schirm, der bei einem Videoprojektor verwendet wird.

Es ist eine gut bekannte Technik, daß ein auf einer ver gleichsweise kleinen Kathodenstrahlröhre angezeigtes Bild durch eine Projektionslinse auf einen Schirm projiziert und vergrößert wird, um ein großes Bild zu erhalten. Fig. 2 stellt einen Zustand dar, bei dem ein Bild auf einen Schirm 17 projiziert wird, der vor einem Videoprojektor 16 ange ordnet ist. Es ist eine Technik eingesetzt worden, um die Schärfe und den Kontrast des projizierten Bildes zu verbes sern, indem Schnittstellenreflexionen verringert werden, wobei unerwünschtes Licht sehr stark ausgeschlossen wird, indem eine Flüssigkeit eingefüllt wird, die im wesentlichen denselben Brechungsindex wie denjenigen einer Vorderplatte der Kathodenstrahlröhre 3 und eine große Lichtdurchlässig keit hat, und durch optisches Koppeln. Diese Technik wird allgemein optische Kopplungstechnik genannt.

Fig. 1 zeigte einen axialen Querschnitt einer Projektions linseneinheit gemäß dem Stand der Technik. Eine Kathoden strahlröhre 3 ist an der rechten Seite eines optischen Kopplungsgehäuses 2 angebracht und an der linken Seite des optischen Kopplungsgehäuses 2 ist eine optische Kopplungs linse 4 angebracht, die sich an der am weitesten rechts liegenden Position bei einer Linsenelementgruppe befindet, das heißt ein Projektionsobjektiv 1. Das optische Kopplungs gehäuse 2 weist Nuten 5 und 6 auf. Dichtungsgummis 7 und 8 sind in die Nut 5 bzw. 6 eingelegt. An dem optischen Kopplungsgehäuse 2 ist die optische Kopplungslinse 4 von der linken Seite her angebracht und eine Kathodenstrahlröhre 3 ist an der rechten Seite angebracht. Die Dichtungsgummis 7 und 8 werden fest gegen eine Vorderplatte 18 der Kathoden strahlröhre gedrückt, und eine Flüssigkeitsabdichtung wird gebildet.

Das optische Kopplungsgehäuse 2 weist ein Druckeinstelloch 9 an seiner oberen Seite auf. Eine druckverringernde Membran 10, die aus einem elastischen Material, wie Gummi herge stellt ist, ist über dem Druckeinstelloch 9 angebracht. Die Druckverringerungsmembran 10 hat ein Druckabdichtungsteil 11 an ihrem Rand, und dieser Teil ist an einer Abdichtungsnut angeordnet, die um die Druckeinstellöffnung 9 herum ausge bildet ist. Wenn eine Halteabdeckung 12 hier angebracht wird, wird das Druckabdichtungsteil 11 zwischen der Halte abdeckung 12 und dem optischen Kopplungsgehäuse 2 zusammen gedrückt, und eine optische Kopplungskammer 14, die von dem optischen Kopplungsgehäuse 2, der Kathodenstrahlröhre 3 und der optischen Kopplungslinse 4 umgeben ist, wird flüssig keitsdicht abgedichtet. Die Halteabdeckung 12 stellt ein Entlüftungsloch 13 bereit, um die sich innen befindende Luft abzugeben, wenn sich die Druckverringerungsmembrane 10 nach oben bewegt.

Nach dem Zusammenbau, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird opti sche Kopplungsflüssigkeit 15 in die optische Kopplungskammer 14 eingegossen und damit gefüllt, und die Druckeinstellöff nung 9 wird abgedichtet, indem sie mit der Druckverringe rungsmembran 10 so überdeckt wird, daß die optische Kopp lungsflüssigkeit 15 nicht leckt. Ethyleneglycol, eine Mi schung Ethylenglycol und Glyzerin oder eine Flüssigkeit mit einer geringen Menge an reinem Wasser wird der oben genann ten Flüssigkeit hinzugefügt und allgemein als optische Kopp lungsflüssigkeit 15 verwendet.

Die Kathodenstrahlröhre 3 wird angesteuert und das auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre angezeigte Bild wird durch das Projektionsobjektiv 1 auf einen Schirm 17 proji ziert und vergrößert, der sich vor einem Videoprojektor 16 befindet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In der Projektions objektivneinheit, die zusammengesetzt ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet die optische Kopplungsflüssigkeit 15 als ein bedeutendes Element eines optischen Systems und Änderungen ihres Brechungsindex üben einen großen Einfluß auf die Fokussierungsleistung des Projektionsobjektivs 1 aus. Da Kathodenstrahlröhren von Videoprojektoren eine große Lichtleistung für die Vergrößerungsprojektion verlangen, werden sie mit außerordentlich hoher elektrischer Leistung verglichen mit derjenigen bei üblichen Kathodenstrahlröhren betrieben, die bei Fernsehempfängern mit direkter Ansicht verwendet werden. Deshalb steigt die Temperatur der Katho denstrahlröhre selbst, insbesondere ihr Vorderplattenteil über 100°C. Die optische Kopplungsflüssigkeit 15 arbeitet als eine Kühlflüssigkeit, um die Temperatur der Vorderplatte 18 zu senken. Die Wärme wird auf das optische Kopp lungsgehäuse 2, das die optische Kopplungsflüssigkeit 15 umschließt, durch die optische Kopplungsflüssigkeit 15 ab geführt und wird von dem optischen Kopplungsgehäuse 2 an die Luft abgegeben. Die Druckverringerungsmembran 10 wird durch die Ausdehnungsgröße der Volumenausdehnung wegen des Tempe raturanstiegs der optischen Kopplungsflüssigkeit 15 nach oben gedrückt.

Wenn die Flüssigkeitstemperatur zunimmt, nimmt der Bre chungsindex der optischen Kopplungsflüssigkeit 15 entspre chend der Volumenausdehnung ab. Im Fall von Ethylenglycol, ist beispielsweise der Brechungsindex der E Linie (545 Na nometer) 1,438 bei 20°C und 1,4146 bei 70°C. Die Tempera tur der optischen Kopplungsflüssigkeit nimmt nach und nach zu, während die Kathodenstrahlröhre 3 betrieben wird, und die maximale Flüssigkeitstemperatur erreicht bei einem üb lichen Videoprojektor 70 bis 80°C. Wenn sich der Brechungs index der optischen Kopplungsflüssigkeit 15 entsprechend ihrer Temperatur ändert, tritt, obgleich die Scharfeinstel lung genau zuerst bei beispielsweise ungefähr 20°C einge stellt worden ist, eine Defokussierung auf dem Projektions schirm 17 gemäß dem Temperaturanstieg auf. Das auf den Schirm projizierte Bild wird unscharf.

Wie es oben angegeben worden ist, steigt, wenn eine Katho denstrahlröhre 3 betrieben wird, die Temperatur der opti schen Kopplungsflüssigkeit an und der Brechungsindex der optischen Kopplungsflüssigkeit 15 nimmt ab, und der Fokus sierungspunkt bewegt sich von dem Anfangspunkt und das pro jizierte Bild wird unscharf. Bisher sind keine positiven Gegenmaßnahmen gegen ein solches Phänomen unternommen wor den.

Es ist Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu lösen, und die Erfindung schafft eine Projektionsobjektiveinheit, bei der die Fokussierung automatisch und wirksam mit einer sehr einfachen Struktur beibehalten werden kann.

Eine optische Kopplungslinse wird an einem optischen Kopp lungsgehäuse mit einem Klebemittel, wie Silikongummi ange bracht, das eine Elastizität aufweist. Wenn Druck auf die optische Kopplungslinse ausgeübt wird, dann verformt sich die Gummiklebemittelschicht elastisch und die optische Kopplungslinse kann sich ein bißchen auf der optischen Achse bewegen. Die optische Kopplungslinse ist flüssigkeitsdicht angebracht. Die elastische Rückstellkrafteigenschaft der Gummiklebemittelschicht ist so ausgelegt, daß die Auswahl einer Art von Klebemittelmaterial, die Dicke der Klebemit telschicht und die Klebemittellänge, usw. optimal sind, und sie wird so angebracht, daß die erwünschte elastische Rück stellkrafteigenschaft und die erwünschte Dauerhaftigkeit erhalten werden.

Dann wird die optische Kopplungslinse, die eine Linse der Linsengruppe des Projektionsobjektivs ist, an dem optischen Kopplungsgehäuse durch ein Klebemittelmaterial angebracht, das eine gummiartige Elastizität aufweist. Die Projektions objektiveinheit besitzt eine Struktur derart, daß sich die optische Kopplungslinse kontinuierlich ein bißchen auf der optischen Achse durch den Innendruck der optischen Kopp lungskammer auf die optische Kopplungslinse bewegen kann.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand von Aus führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine axiale Schnittdarstellung einer Projektions objektiveinheit gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen Zustand, in dem ein Bild auf einen vor dem Videoprojektor aufgestellten Schirm projiziert wird,

Fig. 3 einen axialen Querschnitt einer Projektionsobjek tiveinheit gemäß einer beispielhaften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Volumenausdehnungskennlinie der optischen Kopplungsflüssigkeit in der Projektionsobjektiv einheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Kennlinie der Zunahme des Innendrucks in der optischen Kopplungskammer mit der Temperatur der optischen Flüssigkeit in der Projektionsobjektiv einheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (ein Beispiel bei dem das Luftkammervolumen 60 cm³ ist),

Fig. 6 eine Bewegungskennlinie der optischen Kopplungs linse mit der Temperatur der optischen Kopplungs flüssigkeit in der Projektionsobjektiveinheit ge mäß einer beispielhaften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung (ein Beispiel, bei dem das Luftkammervolumen 60 cm³ ist),

Fig. 7 eine Kennlinie der Zunahme des Innendrucks der optischen Kopplungskammer mit der Temperatur der optischen Kopplungsflüssigkeit in der Projektions objektiveinheit gemäß einer beispielhaften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung (ein Bei spiel, bei dem das Luftkammervolumen 30 cm³ist),

Fig. 8 eine Kennlinie der Bewegung der optischen Kopp lungslinse mit der Temperatur der optischen Kopp lungsflüssigkeit in der Projektionsobjektiveinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (ein Beispiel, bei dem das Luftkammervolumen 30 cm³ ist),

Fig. 9 einen axialen Querschnitt einer Projektionsobjek tiveinheit (ohne Linsenelementgruppe) gemäß einer zweiten, beispielhaften Ausführungsform der vor liegenden Erfindung,

Fig. 10 zeigt einen axialen Querschnitt einer Projektions objektiveinheit (ohne Linsenelementgruppe) gemäß einer dritten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (der Fall, indem ein Luft behälter an einen von dem optischen Kopp lungsgehäuse getrennten Platz aufgestellt ist).

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 3 ist ein axialer Querschnitt einer Projektionsobjek tiveinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Eine optische Kopplungslinse 22 ist flüssigkeitsdicht an einem optischen Kopplungsgehäuse 21 von der linken Seite her mit einem Gummiklebematerial angeklebt, und eine be trächtlich dicke Klebemittelschicht 32 ist gleichförmig über den gesamten Umfang der optischen Kopplungslinse 22 ausge bildet. Eine Kathodenstrahlröhre 23 ist an dem optischen Kopplungsgehäuse 21 von der rechten Seite her, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, an der vorbestimmten Position ange bracht, und ein O-förmiger Gummiring 24 (der nachfolgend O-Ring genannt wird), dessen Querschnitt etwas dicker als der Zwischenraum zwischen der Innenwand des optischen Kopp lungsgehäuse 21 und der äußeren Oberfläche der Kathoden strahlröhre 23 ist, ist in den Zwischenraum gedrückt, so daß die Kathodenstrahlröhre 23 so befestigt ist, daß sie koaxial ist und sich nicht exzentrisch bewegt. Dann wird ein Klebe mittel, wie Silikongummi in den oben genannten Zwischenraum gefüllt und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung wird fertig gestellt.

Optische Kopplungsflüssigkeit 34 wird eingegossen und ein gefüllt in eine flüssigkeitsdichte optische Kopplungskammer 33, die von dem optischen Kopplungsgehäuse 21, der optischen Kopplungslinse 22 und der Kathodenstrahlröhre 23 umgeben ist.

Da die optische Kopplungslinse 22 durch das elastisch ver formbare Gummiklebemittel angebracht ist, bewegt sich, wenn der Innendruck der optischen Kopplungskammer 33 zunimmt, die optische Kopplungslinse 22 in die Richtung, die durch unter brochene Linien angegeben ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, gemäß dem Innendruck, und wenn der Innendruck der optischen Kopplungskammer 33 verschwindet, kehrt die optische Kopp lungslinse 22 in ihre Ausgangsposition zurück. Eine Vielzahl von Stützteilen 25 sind an dem kegelförmigen Teil der Katho denstrahlröhre 23 gebildet und die Stützteile 25 stoßen an den Bereich einer Halteplatte 26 und werden festgelegt, sich nicht zu bewegen, selbst wenn der Innendruck der optischen Kopplungskammer 33 zunimmt.

Eine Druckeinstellöffnung 27, die ebenfalls als ein Ein gießloch für die optische Kopplungsflüssigkeit 34 in die optische Kopplungskammer 33 dient, ist an der oberen Seite des optischen Kopplungsgehäuse 21 vorgesehen. Die Druckein stellöffnung 27 ist von einer bewegbaren Membran 23 über deckt, die aus einem elastischen Material, wie Gummi herge stellt ist. Der Randteil der bewegbaren Membran 23 ist gegen einen Druckabdichtungsteil 29 gedrückt und ist in einer Abdichtnut festgelegt, die über den Umfang der Druckein stellöffnung 27 gebildet ist. Wenn ein Lufttank 30 ange bracht ist, steht der Druckabdichtungsteil 29 in enger Be rührung mit dem Lufttank 30, und das optische Kopplungsge häuse 21 und die optische Kopplungsflüssigkeit 34 in der optischen Kopplungskammer 33 sind flüssigkeitsdicht abge dichtet und gleichzeitig ist die Luft in dem Luftbehälter 30 luftdicht abgedichtet, ohne zu lecken. Der Luftbehälter 30 ist so ausgelegt, daß das Volumen der Luftkammer 31 einen vorbestimmten Wert hat. Die bewegbare Membran 28 bewegt sich nach oben oder unten gemäß der Volumenausdehnung der opti schen Kopplungsflüssigkeit 34.

Die Arbeitsweise der Projektionsobjektiveinheit gemäß der ersten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert.

Bei der Anfangseinstellung des Videoprojektors 16 wird der Objektivbrennpunkt so eingestellt, daß das auf den Schirm 17 projizierte Licht, scharf beobachtet werden kann. Wenn die Kathodenstrahlröhre 23 betrieben wird und Wärme abgibt, wird die Wärme zu der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 durch die Vorderplatte 48 der Kathodenstrahlröhre 23 geleitet, und die Temperatur der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 nimmt nach und nach zu. Die optische Kopplungsflüssigkeit 34 dehnt sich volumenmäßig aus und verringert den Brechungsindex gemäß dem Temperaturanstieg der Flüssigkeit, und die optimale Fokus sierungsebene bewegt sich nach und nach von dem Schirm 17 in Richtung zu dem Videoprojektor 16. Als ein Ergebnis wird das Bild auf den Schirm 17 defokussiert und wird unscharf. Um dieses Problem zu lösen soll der optimale Fokussierungspunkt auf dem Schirm 17 unabhängig von der Temperatur der opti schen Kopplungsflüssigkeit beibehalten werden.

Bei der ersten, beispielhaften Ausführungsform wird die Volumenausdehnung der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 aufgrund des Temperaturanstiegs der Flüssigkeit in eine Druckänderung umgewandelt, und die optische Kopplungslinse 22 wird fortlaufend ein bißchen bewegt, und somit wird das oben beschriebene Problem gelöst.

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung, die das Volumen verhältnis als Funktion der Temperatur der optischen Kopp lungsflüssigkeit 34 angibt, wobei Ethylenglycol als optische Kopplungsflüssigkeit 34 verwendet wird, und das Volumenver hältnis wird als ein Verhältnis des Volumens bei der Flüs sigkeitstemperatur von null Grad C ausgedrückt. Eine Aus dehnungskennlinie der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 ist nahezu linear, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Die optische Kopplungskammer 33 ist mit der optischen Kopp lungsflüssigkeit 34 voll gefüllt. Wenn sich die optische Kopplungsflüssigkeit 34 ausdehnt, wird die bewegbare Membran 28 nach und nach nach oben gedrückt. Da die Luftkammer 31 dicht abgedichtet ist, wird die Luft in der Luftkammer 31 zusammengedrückt und der Luftdruck nimmt zu. Da die Ausdeh nungskennlinie der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 nahezu linear ist, wie es oben erwähnt worden ist, nimmt der Luft druck in der Luftkammer 31 nahezu linear mit der Temperatur änderung der Flüssigkeit zu.

Wenn die optische Kopplungslinse 22 fest an dem optischen Kopplungsgehäuse 21 mit einer unverformbaren Struktur befe stigt ist, wird die Zunahme der optischen Kopplungsflüssig keit 34 aufgrund der Ausdehnung nahezu von der Aufwärtsbe wegung der bewegbaren Membran 28 aufgenommen. Es sei ange nommen, daß 500 cm³ optischer Flüssigkeit 34 in die optische Kopplungskammer 33 eingefüllt sind, dann dehnt sich die op tische Kopplungsflüssigkeit 34 um ungefähr 18,5 cm³ bei einer Temperaturänderung der Flüssigkeit von 20°C auf 70°C aus. Die Luft in der Luftkammer 31 wird entsprechend der Volumen zunahme wegen der Ausdehnung komprimiert und der Innendruck der Luftkammer 31 nimmt zu. Wie stark der Innendruck zu nimmt, hängt von dem Luftvolumen der Luftkammer 31 ab.

Wenn jedoch die optische Kopplungslinse 22 eine Struktur hat, die sich auf der optischen Achse bewegen kann, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Ausdehnungszunahme der op tischen Kopplungsflüssigkeit 34 von der Aufwärtsbewegung der bewegbaren Membran 28 und der Bewegung der optischen Kopp lungslinse 22 aufgenommen.

Hier besteht die folgende Beziehung zwischen der elastischen Rückstellkraft der Klebemittelschicht 32 gegenüber der Bewe gung der optischen Kopplungslinse 22, dem Druck auf die op tische Kopplungslinse 22 aufgrund des Innendrucks der opti schen Kopplungskammer 33, und des Innendrucks der Luftkammer 31.

(Innendruck der Luftkammer 31) = (Innendruck der optischen Kopplungskammer 33)
(der Druck gegen die optische Kopplungslinse 22 aufgrund des Innendrucks der optischen Kopplungskammer 33) = (die elasti sche Rückstellkraft der Klebemittelschicht 32 gegen die Be wegung der optischen Kopplungslinse 22)

Mit anderen Worten wird die Bewegung der optischen Kopp lungslinse 22 durch den Innendruck der Luftkammer 31 über die optische Kopplungsflüssigkeit 34 gesteuert.

Eine wie große Bewegung der optischen Kopplungslinse 22 not wendig ist, um den Brennpunkt gegenüber der Temperaturerhö hung der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 auszugleichen, unterscheidet sich ein bißchen in Abhängigkeit von der Art des Projektionsobjektivs. Sie kann durch eine optische Simu lation des Projektionsobjektivs 20 erhalten werden.

Bei dem Projektionsobjektiv 20, das in Fig. 3 gezeigt ist, muß sich die optische Kopplungslinse 22 ungefähr um 0,5 mm bei eine Temperaturänderung der Flüssigkeit von 20 auf 70°C bewegen. Bei dieser erforderlichen Bedingung der Bewegung der optischen Kopplungslinse 22 um ungefähr 0,5 mm bei einer Änderung der Flüssigkeitstemperatur um 50°C, müssen die elastische Rückstelleigenschaft der Klebemittelschicht 32 und das Luftvolumens in dem Lufttank 30 optimal gemäß dem Flüssigkeitsvolumen der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 ausgelegt werden.

Bei dem tatsächlichen Entwurfist es notwendig, eine opti male Lösung zu erhalten, wobei das Folgende zu berücksich tigen ist:

(1) Wenn sich das optische Kopplungsgehäuse 21 gemäß dem Temperaturanstieg der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 ausdehnt, nimmt das Volumen der optischen Kopplungs kammer 33 auch zu. Wie stark es zunimmt hängt ein bißchen von der Form, dem Material und dem Aufbau des optischen Kopplungsgehäuses 21 ab. Deshalb ist es von Bedeutung, eine genaue Zunahme durch einen Versuch zu erhalten.
(2) Die Ausdehnung der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 wird durch die Bewegung der optischen Kopplungslinse 22, die Bewegung der bewegbaren Membran 28 und die Ausdehnung des optischen Kopplungsgehäuses 21 aufge nommen.

Die Ausdehnung des optischen Kopplungsgehäuses 21, das heißt die Volumenzunahme der optischen Kopplungsklammer 33 ist ein fester Wert, der durch das Material des optischen Kopplungs gehäuses 21, bestimmt ist, wobei der Wert, um den sich die optische Kopplungslinse 22 bewegen muß, ein Wert sein muß, der die Änderung des Brechungsindex der optischen Kopplungs flüssigkeit 34 ausgleicht. Demgemäß muß die Ausdehnungszu nahme der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 von der Bewegung der bewegbaren Membran 28 absorbiert werden.

(3) Die Bewegungsgröße der optischen Kopplungslinse 22 wird durch eine Korrelation zwischen der elastischen Rück stellkraft der Klebemittelschicht 32 und dem Druck auf die optische Kopplungslinse 22 bestimmt. Die Quelle, die diesen Druck erzeugt, ist der Innendruck der Luft kammer 31, und der Innendruck wird hauptsächlich da durch erzeugt, daß die Luft in der Luftkammer 31 wegen Volumenausdehnung der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 komprimiert wird. Deshalb ist es wichtig, das Luftvolu men in dem Luftbehälter 30 zu bestimmen.
(4) Wenn Luft Temperatur der Luft in der Luftkammer 31 auch zunimmt und sie sich etwas ausdehnt, ist es notwendig, diese Tatsache neben der Innendruckzunahme zu berück sichtigen. Es wird angenommen, daß die Temperatur der Luft etwas höher als diejenige in dem Videoprojektor wird.

Das Folgende ist der Fall, bei dem eine optimale Simulation tatsächlich ausgeführt worden ist. Hier wurden die elasti sche Rückstellkrafteigenschaft der Klebemittelschicht 32, die Volumenzunahme der optischen Kopplungskammer 33 aufgrund des Temperaturanstiegs des optischen Kopplungsgehäuses 21 und die Menge an optischer Kopplungsflüssigkeit 34, die bei einer normalen Temperatur eingefüllt worden war, gemessen, und dies an einem tatsächlichen Projektor.

Die elastische Rückstellkrafteigenschaft der Klebemittel schicht 32 wird durch einen Druckwert ausgedrückt, der be nötigt wird, die optische Kopplungslinse 22 um eine Ein heitslänge zu bewegen, wenn ein Druck innerhalb der opti schen Kopplungskammer 33 aufgebracht wird, nachdem die opti sche Kopplungslinse 22 an dem optischen Kopplungsgehäuse 21 angebracht worden ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Bei spielsweise bedeuten 2 kg/cm²/cm, daß ein Druck von 2 kg/cm² benötigt wird, um die optische Kopplungslinse 22 um 1 cm zu bewegen.

Um das Optimum zu erreichen, wurde ein besonderes Programm verwendet, das unter Einschluß einiger Bedingungen und ei niger Faktoren, die oben erwähnt worden sind, simulieren kann.

Einige der Bedingungen und Faktoren, die bei der Simulation verwendet worden sind, sind im folgenden angegeben.

(1) Flüssigkeitstemperaturänderung . . . von 20 (am Anfang) auf 70°C (wenn die Temperatur anstieg).
(2) Bewegungsgröße der optischen Kopplungslinse 22 . . . 0,5 mm für die oben angegebene Temperaturänderung.
(3) Menge der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 . . . 500 cm³.
(4) Ausdehnungsgröße der optischen Kopplungsflüssigkeit 34 . . . die in Fig. 4 gezeigten Daten.
(5) Elastische Rückstellkraft der Klebemittelschicht 32 . . . 3 kg/cm²/cm.
(6) Volumen der Luftkammer 31 . . . 60 cm³.
(7) Druckbeaufschlagungsfläche der optischen Kopplungslinse 22 . . . 154 cm².

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Druckände rung der optischen Kopplungskammer 33 (die Änderung des In nendrucks in der Luftkammer 31) bei der oben genannten Simu lation zeigt. Man versteht, daß der Innendruck nahezu linear gemäß dem Temperaturanstieg der optischen Kopplungsflüssig keit 34 zunimmt.

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Bewegungs größe der optischen Kopplungslinse 22 zeigt. Die Bewegungs größe ist ebenfalls nahezu eine lineare Zunahme gemäß dem Temperaturanstieg. Die Bewegungsgröße der optischen Kopp lungslinse 22 von 0,5 mm, als verlangte Bedingung, um eine Defokussierung auszugleichen, wird bei der Temperatur der optischen Kopplungsflüssigkeit von ungefähr 70°C erhalten.

Fig. 7 und Fig. 8 sind graphische Darstellungen, die die Zu nahme des Innendrucks der optischen Kopplungskammer 33 und die Bewegungsgröße der optischen Kopplungslinse 22 mit der Temperatur der optischen Kopplungsflüssigkeit bei der glei chen Bedingung zeigen, wie die oben erwähnte, mit der Aus nahme, daß das Volumen der Luftkammer 31 gleich 30 cm³ ist. Die Komprimierbarkeit der Luft in der Luftkammer 31 nimmt zu und die Innendruckerhöhung ist größer durch eine geringere Luftmenge in der Luftkammer 31. Demgemäß nimmt die Bewe gungsgröße der optischen Kopplungslinse 22 ebenfalls zu.

Wenn die Faktoren des Projektionsobjektivs 20 (Bildschirm größe der Kathodenstrahlröhre, Brennweite, usw.) bestimmt sind, ist die Größe der optischen Kopplungslinse nahezu be stimmt, und die elastische Rückstellkrafteigenschaft der Klebemittelschicht 32, die an ihrem Umfang gebildet ist, kann nicht so frei ausgelegt werden. Deshalb kann man er warten, die Eigenschaft der Innendruckzunahme der optischen Kopplungskammer 33 freier zu bestimmen, hauptsächlich da durch, auf wieviel das Volumen der Luftkammer 31 bestimmt wird. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Eigenschaft der Innendruckzunahme genau einzustellen, indem das Volumen der Luftkammer 31 des Luftbehälters 30 ein bißchen größer als das Volumen gemacht wird, das mit der Simulation erhalten wird, und ein kleines Teil, wie eine Kunststoffkugel oder ein Kunststoffwürfel genommen und damit das Luftvolumen der Luftkammer 31 genau eingestellt wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Einige Arten von Projektionsobjektiven haben optische Kopp lungslinsen mit einem kleinen Durchmesser. In diesem Fall kann, da der druckbeaufschlagte Bereich der optischen Kopp lungslinse 22 klein ist, die Druckkraft der optischen Kopp lungslinse 22 manchmal unzureichend sein. Dann, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wird eine optische Kopplungslinse 35 flüssigkeitsdicht an einem Befestigungsring 36 angebracht, und der Befestigungsring 36 wird an einem optischen Kopp lungsgehäuse 37 in der gleichen Weise wie die Befestigung der optischen Kopplungslinse 22 angebracht, was bereits be schrieben worden ist. Somit kann der druckbeaufschlagte Be reich der optischen Kopplungslinse 35 in gewisser Weise frei eingestellt werden, selbst wenn eine optische Kopplungslinse einen kleinen Durchmesser aufweist.

Drittes Ausführungsbeispiel

Es kann einen Fall geben, bei dem der Luftbehälter nicht un mittelbar an dem optischen Kopplungsgehäuse aus Gründen der Konstruktion des Projektors oder aus dem Grund, daß der Luftbehälter zu groß wird, angebracht werden kann. In diesem Fall wird, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, eine schlauchför mige Kopplung in eine bewegbare Membranabdeckung 38 einge führt, und die Luftkammer oberhalb der Membran wird mit ei nem Behälter 41 verbunden, der getrennt von der Membran über einen flexiblen Schlauch 40 angebracht ist. Das Luftvolumen in dem flexiblen Schlauch 40 arbeitet auch als Teil des Luftbehältervolumens.

Wie oben erläutert worden ist, gleicht die vorliegende Er findung einer Bildunscharfstellung aus, die durch eine Ver schiebung der Scharfeinstellstrecke des Projektionsobjektivs aufgrund des Temperaturanstiegs hervorgerufen worden ist, der durch den Betrieb der Kathodenstrahlröhre bewirkt wird. Der Ausgleich wird vorgenommen, indem eine optische Kopp lungslinse ein wenig bewegt wird, wobei kein komplexer Me chanismus, keine Meßausrüstung oder eine elektrische Schal tung verwendet werden, sondern es wird die Volumenausdehnung aufgrund des Temperaturanstiegs der optischen Kopplungsflüs sigkeit verwendet. Die vorliegende Erfindung weist eine ein fache, preisgünstige und äußerst zuverlässige Projektions objektiveinheit auf, die eine Scharfeinstellausgleichsfunk tion besitzt.

Die Erfindung kann in anderen besonderen Formen verkörpert werden, ohne von ihrem Grundgedanken oder wesentlichen Ei genschaften abzuweichen. Die vorliegende Ausführungsform ist deshalb in jeglicher Weise als erläuternd und nichtein schränkend zu betrachten, wobei der Erfindungsbereich durch die beigefügten Ansprüche statt durch die vorstehende Be schreibung angegeben wird und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Äquivalenz der Ansprüche gelangen, sollen deshalb von ihnen mit umfaßt werden.

Claims

1. Projektionslinseneinheit mit einer Anzeigeeinrichtung, auf der ein Bild angezeigt wird, einer Projektionslin se, die eine Vielzahl von Linsenelementen enthält, und einem optischen Kopplungsgehäuse, an dem an einer Sei te die Anzeigeeinrichtung befestigt ist und an seiner gegenüberliegenden Seite die Projektionslinse befe stigt ist, gekennzeichnet durch
eine optische Kopplungslinse (22), die sich dem opti schen Kopplungsgehäuse (21) benachbart befindet und flüssigkeitsdicht an dem optischen Kopplungsgehäuse (21) mit einem Klebemittelmaterial (32) angebracht ist, das Gummielastizität aufweist, wobei die Anzeige einrichtung (23) flüssigkeitsdicht an dem optischen Kopplungsgehäuse (21) befestigt ist, und
eine optische Kopplungskammer (33), die ein flüssig keitsdichter Raum ist, und gebildet ist, indem sie von dem optischen Kopplungsgehäuse (21), der optischen Kopplungslinse (22) und der Anzeigeeinrichtung (23) umgeben ist.

2. Projektionslinseneinheit nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die optische Kopplungskammer (33) mit einer optischen Kopplungsflüssigkeit (34) gefüllt ist, die ein hohes Lichtdurchlaßvermögen hat.

3. Projektionslinseneinheit nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (27) an dem optischen Kopplungsgehäuse (21) vorgesehen ist und mit der optischen Kopplungskammer (33) in Verbindung steht und flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, und eine bewegbare Membran (28) vorgesehen ist, die aus einem elastischen Abdichtmaterial hergestellt ist und sich entsprechend der Druckänderung in der optischen Kopp lungskammer (33) bewegbar ist.

4. Projektionslinseneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Kopplungsflüssigkeit (34) in die optische Kopplungs kammer (33) eingefüllt ist, und daß ein Druckeinstell mechanismus vorgesehen ist, der die Volumenausdehnung aufgrund des Temperaturanstiegs der optischen Kopplung absorbiert und durch den der Innendruck der optischen Kopplungskammer steuerbar ist.

5. Projektionslinseneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kopplungsgehäuse (21) mit einer Öffnung (27) versehen ist, die mit der optischen Kopplungskammer (33) in Verbindung steht, und mit einem Luftbehälter (30) ver sehen ist, der die Öffnung (27) überdeckt, und daß ei ne bewegbare Membran (28) vorgesehen ist, die aus ei nem elastischen Abdichtungsmaterial hergestellt ist und zwischen der Öffnung (27) und dem Luftbehälter (30) angeordnet ist und die flüssigkeitsdicht und luftdicht die Öffnung (28) und den Luftbehälter (30) abdichtet und die gemäß der Druckänderung in der opti schen Kopplungskammer (28) bewegbar ist.

6. Projektionslinseneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleines Teil, wie eine Kunststoffkugel oder ein Kunststoffwür fel in den Luftbehälter (30) einbringbar ist, um genau das Luftvolumen in dem Luftbehälter (30) einzustellen.

7. Projektionslinseneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftbehäl ter (41) von dem optischen Kopplungsgehäuse (21) ge trennt angeordnet ist und daß der Luftbehälter (41) und das optische Gehäuse durch einen flexiblen Schlauch (40) miteinander verbunden sind.