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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Projektionslinsensysteme zur Verwendung
in Projektionsfernsehgeräten
und insbesondere farbkorrigierte Projektionslinsensysteme mit einem
breiten Sehbereich und einer hohen numerischen Apertur zur Verwendung
mit Kathodenstrahlröhren
(CRTs) einschließlich
Kathodenstrahlröhren
mit gekrümmten
Schirmträgern.
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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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In
der Technik sind verschiedene farbkorrigierte Linsen mit hoher Bildqualität zur Verwendung
in hochauflösenden
Fernsehdisplays (HDTV – High
definition TV) und bei der Projektion von Daten und Grafiken bekannt.
Diese Linsen werden am häufigsten
in zweiteiligen "Vorderschirm"-Systemen verwendet,
das heißt, Systemen,
bei denen der Projektor und der Schirm zwei verschiedene Einheiten
darstellen. Infolge des großen Abstands
zwischen Projektor und Schirm weisen die meisten der in solchen
Systemen verwendeten Linsen einen halben Sehbereich von unter 30° auf.
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In
den jüngsten
Jahren sind einteilige Projektions-TVs zunehmend populär geworden.
Diese Systeme verwenden eine „Rückschirm"-Konfiguration, bei
denen das Bild auf die hintere Oberfläche eines durchscheinenden
Schirms projiziert wird, der mit dem Projektor zu einer einzelnen
Einheit kombiniert ist. Um für
solche Systeme eine kleine Gesamtgröße zu erzielen, muß die Linse
einen möglichst
breiten Sehbereich aufweisen.
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Um
das Erreichen dieses Ziels zu unterstützen, und eine vergrößerte Lichtmenge
an den äußeren Abschnitten
bereitzustellen, werden bei dieser Anwendung am häufigsten
CRTs mit gekrümmten
Schirmträgern verwendet.
Die Schirmträger
solcher CRTs sind plankonvex geformt, wobei der Leuchtstoff auf
der gekrümmten
Seite des Schirmträgers
abgeschieden ist. Infolgedessen ist der äußere Abschnitt der Leuchtstoffseite
des Schirmträgers
in Richtung der Linse gekrümmt.
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Wenn
das CRT-Bild auf einer in Richtung der Projektionslinse konkaven
Oberfläche
präsentiert
wird, kann die Linse einen halben Sehbereich von über 40° erzielen.
Die Kontrolle der Elektronenstrahlfleckgröße auf einer gekrümmten Leuchtstoffoberfläche ist
jedoch viel schwieriger als auf einer flachen Oberfläche. Die Kontrolle
der Fleckgröße ist wichtig,
da eine kleine und gut kontrollierte Fleckgröße erforderlich ist, um ein
qualitativ hochwertiges Bild herzustellen.
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Solange
die Fleckgröße recht
groß war,
brauchten Projektionslinsen nicht für axiale Farbe korrigiert zu werden.
Seit der Einführung
des digitalen TV (z. B. Satellit-TV und DVD) ist das Qualitätsniveau
von einteiligen Rückprojektionsfernsehgeräten für den Verbrauchermarkt
signifikant angehoben worden.
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Hersteller
solcher Systeme sind jetzt eher bereit, kompliziertere Elektronik
zu verwenden, um die Größe des Flecks
auf einer gekrümmten
Leuchtstoffoberfläche
auf ein Minimum zu reduzieren und zu kontrollieren, z. B. sind sie
bereit, Fleckgrößen zu erzeugen,
deren Größen 0,15
Millimeter oder weniger betragen. Folglich werden neue qualitativ
hochwertige großaperturige
Linsen mit einem breiten Sehbereich benötigt, um die qualitativ höherwertigen
Ausgaben von gekrümmten
Leuchtstoff-CRTs zu komplimentieren. Wie bei der in Daten- und Grafikprojektions-TV-Systemen
verwendeten Optiken müssen
diese neuen Linsen hinsichtlich Farbe korrigiert werden.
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Eine
typische, mit einem CRT mit flachem Schirmträger verwendete farbkorrigierte
Linse besteht von der langen Konjugierten zur kurzen aus einer vorderen
schwachen asphärischen
Einheit, einer Hauptleistungseinheit, die ein farbkorrigierendes
Dublett und ein starkes positives Element mit der meisten Leistung
der Linse, eine Korrektoreinheit hinter der Hauptleistungseinheit
und mit mindestens einer asphärischen
Oberfläche
und eine Einheit mit stark negativer Leistung, die mit dem CRT-Schirmträger assoziiert
ist und die meiste Korrektur für
die Feldkrümmung
der Linse bereitstellt, aufweist. Siehe Kreitzer, US-Patent Nr.
4,900,139.
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Von
der Bildseite aus weist die Hauptleistungseinheit in der Regel ein
negatives Element auf, gefolgt von einem positiven Element von ähnlicher
Brennweite, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen. Mit diesen beiden
Elementen erhält
die Linse ihre Farbkorrektur, und ihre kombinierte Gestalt ist in
der Regel wie ein Meniskus in Richtung der langen Konjugierten.
Das einzelne positive Element, das den größten Teil der Leistung der
Linse bereitstellt, folgt üblicherweise
auf das farbkorrigierte Dublett.
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Aus
dem erneut erteilten US-Patent Nr. 35,310 (Moskovich) sind farbkorrigierte
Projektionslinsen mit drei Linseneinheiten bekannt, wobei jede der
ersten und zweiten Einheit ein positives Element mit geringer Dispersion
und ein negatives Element mit hoher Dispersion aufweist.
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Die
unter dem Namen von Jacob Moskovich am 12. Januar 1998 eingereichte
eigene und gleichzeitig anhängige
US-Patentanmeldung
Nr. 09/005,916 mit dem Titel „Color
Corrected Projection Lenses For Use With Curved Faceplate Cathode
Ray Tubes" offenbart
Projektionslinsen zur Verwendung mit gekrümmten CRTs, wobei die zweite
Linseneinheit zwei positive Linsenelemente aufweist, von denen mindestens
eines sich auf der Bildseite der Linseneinheit befindet.
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Die
obigen Ansätze
zur Erzielung einer Farbkorrektur haben jeweils mindestens ein negatives
Linsenelement mit hoher Dispersion verwendet, was bedeutet hat,
daß zu
dem System zusätzliche
positive Leistung hinzugefügt
werden mußte,
um die negative Leistung des negativen Elements zu korrigieren.
Die zusätzliche positive
Leistung hat die Form von stärkeren
positiven Elementen oder in vielen Fällen die Aufnahme eines zusätzlichen
positiven Elements in das System angenommen. Die Integrierung von
zusätzlichen
positiven und negativen Elementen hat die Kosten, die Komplexität und das
Gewicht des Linsensystems erhöht.
Insbesondere wurde das Gewicht erhöht, wenn die Farbkorrektur
mit Glaselementen erzielt wurde. Die Verwendung von Glaselementen
hat auch bedeutet, für
die negativen Elemente mit hoher Dispersion mit Flintglas zu arbeiten. Wie
in der Technik bekannt ist, ist Flintglas schwieriger zu bearbeiten
als Kronglas.
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KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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Angesichts
des oben gesagten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
in der Bereitstellung eines Projektionslinsensystems, das (1) eine
große Öffnung aufweist,
d. h. eine f-Zahl von etwa 1,2 oder weniger, (2) einen breiten Sehbereich
aufweist, d. h. einen halben Sehbereich von mindestens 35°, (3) ein
hohes Korrekturniveau sowohl chromatische als auch monochromatische
Aberrationen bereitstellt, wenn es mit Kathodenstrahlröhren verwendet
wird, einschließlich
Kathodenstrahlröhren
mit gekrümmten
Schirmträgern,
und (4) eine Korrektion der chromatischen Aberration mit einem Minimum
an zusätzlichen
Linsenelementen und in einigen Fällen
ohne zusätzliche
Linsenelemente erzielt.
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Um
diese und andere Aufgaben zu lösen,
stellt die Erfindung ein Projektionslinsensystem bereit, das von der
langen Konjugierten bis zur kurzen folgendes aufweist:
- (A) eine Frontlinseneinheit (erste Linseneinheit; U1), die mindestens
ein asphärisches
Element aufweist (d. h. ein Element mit mindestens einer asphärischen
Oberfläche),
wobei die Frontlinseneinheit eine kurze konjugierte Seite aufweist
(S2 in den Tabellen 1 und 2),
- (B) eine Linseneinheit mit positiver Leistung (zweite Linseneinheit;
U2), die bevorzugt den größten Teil
der Leistung des Linsensystems bereitstellt,
- (C) eine Korrektorlinseneinheit (UCR),
die mindestens ein asphärisches
Element aufweist (d. h. ein Element mit mindestens einer asphärischen
Oberfläche),
und
- (D) eine Einheit mit starker negativer Leistung (dritte Linseneinheit;
U3), die mit dem CRT-Schirmträger assoziiert
ist, mit einer starken konkaven Oberfläche (S11 in den Tabellen 1
und 2), der langen Konjugierten zugewandt und den größten Teil
der Korrektur der Feldkrümmung
der Linse bereitstellend, wobei die Einheit mit starker negativer
Leistung eine lange konjugierte Seite aufweist (S11 in den Tabellen
1 und 2),
wobei das Linsensystem mindestens eine beugende
optische Oberfläche
(DOS – diffractive
optical surface) enthält,
die die axiale Farbe des Linsensystems mindestens teilweise korrigiert
und die sich zwischen der kurzen konjugierten Seite der ersten Linseneinheit
und der langen konjugierten Seite der Einheit mit starker negativer
Leistung befindet.
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Die
beugende optische Oberfläche
wird im allgemeinen eine positive optische Leistung aufweisen. Im Gegensatz zu
der Verwendung eines negativen Linsenelements mit hoher Dispersion
zum Erzielen einer Farbkorrektur erfordert die Verwendung einer
beugenden optischen Oberfläche
dementsprechend nicht die Integrierung zusätzlicher positiver Leistung
in das System, um die hinzugefügte
negative Leistung auszugleichen. Statt dessen kann die Verwendung
einer positiven beugenden optischen Oberfläche zumindest eine teilweise Reduzierung
bei der Leistung von einem oder mehreren positiven Elementen in
dem System gestatten, was wiederum die Gesamtkorrektur der Aberrationen
des Systems erleichtern kann.
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Die
mindestens eine beugende optische Oberfläche kann ein geblazetes diffraktives
Phasenelement („Kinoform") oder eine binäre Approximation
an ein geblazetes diffraktives Phasenelement sein und kann (1) eine
Oberfläche
eines separaten optischen Elements (z. B. ein beugendes [diffraktives]
optisches Element (DOE), das auf einer Seite plan ist und auf der
anderen eine beugende optische Oberfläche aufweist) oder (2) eine
Oberfläche
eines Elements sein, das Teil einer oder die ganze Linseneinheit
mit positiver Leistung (U2) oder der Korrektorlinseneinheit (UCR) bildet.
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Wenn
die beugende optische Oberfläche
als Teil der Linseneinheit mit positiver Leistung oder der Korrektoreinheit
ausgebildet ist, sorgt sie für
die Farbkorrektur am Linsensystem, ohne daß irgendwelche zusätzlichen
Linsenelemente benötigt
werden. Bei Ausbildung als eine Oberfläche eines DOE wird nur ein
Element benötigt.
In jedem Fall kann dementsprechend die beugende optische Oberfläche der
Erfindung die Farbkorrektur für
ein Projektionslinsensystem mit einer minimalen Erhöhung bei
der Komplexität,
den Kosten und dem Gewicht des Systems bereitstellen. Wenngleich
weniger bevorzugt, können
gegebenenfalls mehrere beugende optische Oberflächen verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1-2 sind
schematische Seitenansichten von gemäß der Erfindung konstruierten
Linsensystemen.
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3 ist
eine schematische Seitenansicht eines Linsensystems mit einem mit
den Linsensystemen von 1 und 2 vergleichbaren
Aufbau, aber ohne eine beugende optische Oberfläche.
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4A, 4B und 4C sind
berechnete Kurven von Koordinaten der seitlichen Aberration gegenüber der
relativen Eintrittspupille für
die Linsen der 1, 2 bzw. 3
für eine
Bild-Objekt-Vergrößerung von –0,117.
Die Parameter für
diese Figuren erscheinen in Tabelle 4.
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5A, 5B und 5C sind
berechnete Kurven von Koordinaten der seitlichen Aberration gegenüber der
relativen Eintrittspupille für
die Linsen der 1, 2 bzw. 3
für eine
Bild-Objekt-Vergrößerung von –0,101.
Die Parameter für
diese Figuren erscheinen in Tabelle 5.
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In 4 und 5 stellen
durchgezogene Linien TAN-Daten,
gestrichelte Linien SAG-Daten und gepunktete Linien SAG-Y-Daten
dar. Die Wellenlängen
für die
Datenpunkte mit Kreis, Dreieck und Quadrat sind 0,546 Mikrometer,
0,480 Mikrometer bzw. 0,644 Mikrometer. Die in diesen Figuren angegebenen
H'-Abmessungen sind
in Millimetern, und die vertikale Skala ist in Einheiten von 0,1
Millimeter.
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6 ist
ein Schemadiagramm eines Rückprojektionsfernsehgeräts mit einem
gemäß der Erfindung konstruierten
Linsensystem.
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Die
obigen Zeichnungen, die in die Patentschrift integriert sind und
einen Teil dieser darstellen, veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen
der Er findung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung
der Grundlagen der Erfindung. Es versteht sich natürlich, daß sowohl
die Zeichnungen also auch die Beschreibung nur erläuternd sind
und die Erfindung nicht einschränken.
Die Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Linsensysteme der Erfindung enthalten bevorzugt eine erste Linseneinheit,
eine zweite Linseneinheit, eine dritte Linseneinheit und eine Korrektorlinse,
wobei: 1) die erste Linseneinheit mindestens eine asphärische Oberfläche aufweist;
2) die zweite Linseneinheit eine starke positive Lichtleistung aufweist;
3) die dritte Linseneinheit die Feldkrümmung des Linsensystems korrigiert
und eine relativ starke negative Lichtleistung aufweist; und 4)
die Korrektorlinseneinheit die Korrektur unter anderem für Aberrationen
aufgrund von außeraxialen
Strahlen bereitstellt und eine relativ schwache Lichtleistung aufweist.
Die Systeme weisen außerdem
mindestens eine beugende optische Oberfläche auf zur Bereitstellung
mindestens einer teilweisen Farbkorrektur für das Linsensystem.
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Die
erste Linseneinheit dient dazu, Aberrationen vom Aperturtyp zu korrigieren,
einschließlich
sphärischer
Aberration und mit Coma, und kann aus einem oder mehreren Linsenelementen
bestehen. Bevorzugt sind das Element oder die Elemente dieser Einheit
aus Kunststoffmaterialien ausgebildet, zum Beispiel Acrylkunststoffe.
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Die
zweite Linseneinheit stellt bevorzugt den größten Teil der positiven Lichtleistung
des Linsensystems bereit. Obwohl diese Einheit mehrere Linsenelemente
aufweisen kann und eine oder mehrere asphärische Oberflächen besitzen
kann, besteht die Einheit bevorzugt aus einem einzelnen Glaselement
mit sphärischen
Oberflächen.
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Die
Korrektoreinheit und die dritte Linseneinheit dienen dazu, außeraxiale
aperturabhängige
Aberrationen bzw. feldabhängige
Aberrationen zu korrigieren. Insbesondere behandelt die Korrektoreinheit
effektiv schräge
sphärische
Aberrationen, während
die dritte Linseneinheit die Feldkrümmung des Systems effektiv
reduziert.
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Die
Korrektorlinseneinheit kann aus einem oder mehreren Linsenelementen
bestehen. Bevorzugt bestehen das oder die Elemente dieser Einheit
aus Kunststoffmaterialien.
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Die
dritte Linseneinheit besteht bevorzugt aus einem asphärischen
Kunststofflinsenelement, das das Fluid kontaktiert, das das Linsensystem
zu dem Schirmträger
der CRT koppelt. Gegebenenfalls kann das asphärische Kunststofflinsenelement
der dritten Linseneinheit ein absorbierendes Farbfiltermaterial
gemäß dem US-Patent
Nr. 5,055,922 (Wessling) aufweisen.
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Quantitativ
ist das Verhältnis
des Betrags der Brennweite (f1) der ersten
Linseneinheit zu der Gesamtbrennweite (f0)
der Projektionslinse bevorzugt größer als 2,5; das Verhältnis der
Brennweite (f2) der zweiten Linseneinheit
zur Gesamtbrennweite der Projektionslinse ist bevorzugt kleiner
als 1,5; das Verhältnis
des Betrags der Brennweite (fCR) der Korrektorlinseneinheit
zur Gesamtbrennweite der Projektionslinse ist bevorzugt größer als
2,0 und das Verhältnis
des Betrags der Brennweite (f3) der dritten
Linseneinheit zur Gesamtbrennweite der Projektionslinse ist bevorzugt
kleiner als 2,5.
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Die
beugende optische Oberfläche
(DOS) sorgt zumindest für
eine teilweise axiale Farbkorrektur für die Projektionslinse. Um
eine Projektionslinse auszulegen, die eine DOS verwendet, kann das
Sweatt-Modell verwendet werden, bei dem die beugende Oberfläche als
eine brechende Oberfläche
mit einem sehr großen Brechungsindex
(in der Regel 9999) und einer V-Zahl von beispielsweise –3,4 für Linsen
behandelt wird, die in dem Bereich 0,486 bis 0,656 Mikrometer verwendet
werden sollen. Siehe W. C. Sweatt, „Mathematical Equivalence
between a Holographic Optical Element and an Ultra High Index Lens", Journal of the
Optical Society of America, 69:486-487. 1979.
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Zum
Berechnen der für
die Achromatisierung erforderlichen Beugungsleistung wird die Theorie
erster Ordnung von dünnlinsigen
achromatischen Dubletten verwendet. Siehe beispielsweise Warren
J. Smith, Modern Optical Engineering, Zweite Auflage, McGraw-Hill,
Inc., New York, New York, 1990, Seiten 372-375.
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Diese
Theorie ergibt die folgende Beziehung zwischen der Lichtleistung ΦDos der beugenden optischen Oberfläche, der
Lichtleistung ΦL des Rests der Linse und VL und
VDOS, den Abbe-Zahlen des durchschnittlichen Linsenglases
oder -kunststoffs (in der Regel etwa 60) beziehungsweise dem beugenden
Element (z. B. –3,4): ΦDOS/ΦL = –VDOS/VL
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Für die Linsen
der 1 und 2 betrug die gesamte Lichtleistung,
die zu liefern die Linsen ausgelegt wurden, etwa 0,014 mm–1.
Durch Anwenden der obigen Formel ergab sich dann ein Wert von etwa
0,0007 mm 1 für die Leistung des beugenden
Elements, die erforderlich ist, um eine Gesamtfarbkorrektur zu erzielen. Unter
Annahme eines plankonvexen DOE und unter Verwendung eines Brechungsindexes
von 9999 wurde unter Verwendung der Beziehung Φ = (n – 1)c eine
Krümmung „c" von etwa 0,00000007
mm–1 für die konvexe
Oberfläche
erhalten, wobei „n" der Brechungsindex
des DOE ist.
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Bei
den Linsen der 1 und 2 wurde
tatsächlich
anstatt 0,0007 mm–1 eine Lichtleistung
von 0,0005 mm–1 für das DOE
verwendet. Dies führt
zu einer Projektionslinse, die nicht vollständig farbkorrigiert ist, aber
den Vorteil aufweist, die Beugungseffizienz der DOS zu verbessern.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt, befindet sich
die beugende optische Oberfläche
zwischen der Objektseite der ersten Linseneinheit und der Bildseite
der dritten Linseneinheit, d. h. in diesen Figuren zwischen den
Oberflächen
S2 und 511. Bevorzugt befindet sich die DOS in der Nähe der Aperturblende
(AS – aperture stop)
der Projektionslinse. Insbesondere ist bei einer Projektionslinse
mit einer Brennweite f0 und einem Abstand „d" zwischen der DOS
und der Aperturblende das Verhältnis
d/f0 bevorzugt kleiner als 0,1 und ganz
besonders bevorzugt kleiner als 0,05. Es ist unerwünscht, das
Verhältnis
d/f0 über
0,1 anzuheben, da dies zu unannehmbar hohen Niveaus an seitlicher
Farbe führt.
Für die
Projektionslinsen der 1 und 2 beträgt dieses
Verhältnis
etwa 0,01.
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Die
DOS kann unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken hergestellt
werden, die gegenwärtig bekannt
sind oder später
entwickelt werden. Zu Beispielen für derartige Techniken zählen maschinelle
Bearbeitung individueller Elemente unter Verwendung beispielsweise
einer Diamantdrehmaschine oder, besonders bevorzugt, Herstellung
einer Urform und Ausbilden von Elementen mit der gewünschten
beugenden Oberfläche
unter Verwendung von Einspritzformtechniken. Binäre Approximationen an eine
DOS-Oberfläche
kann man unter Verwendung von in der Technik bekannten Photolithographietechniken
herstellen. Elemente mit beugenden optischen Oberflächen, insbesondere
bei Herstellung durch Ausformen, werden im allgemeinen aus einem
Kunststoffmaterial bestehen, zum Beispiel einem Acrylpolymer, obwohl
andere Materialien, zum Beispiel Glasmaterialien, gegebenenfalls
verwendet werden können.
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Die 1-2 veranschaulichen
verschiedene gemäß der Erfindung
konstruierte Projektionslinsen. 3 zeigt
eine Projektionslinse mit einem mit den Linsensystemen von 1 und 2 vergleichbaren
Aufbau, aber ohne beugende optische Oberfläche. Entsprechende Vorschriften
erscheinen in Tabellen 1-3. Für die
in den Linsensystemen verwendeten Gläser werden die Bezeichnungen
HOYA oder SCHOTT verwendet. Bei der Ausübung der Erfindung können von
anderen Herstellern hergestellte äquivalente Gläser verwendet werden.
Industriell akzeptable Materialien werden für die Kunststoffelemente verwendet.
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Die
in den Tabellen dargelegten Asphärenkoeffizienten
sind für
die Verwendung in der folgenden Gleichung gedacht:
wobei
z die Flächendurchbiegung
in einer Entfernung y von der optischen Achse des Systems ist, c
die Krümmung
der Linse bei der optischen Achse ist und k eine konische Konstante
ist, die für
die Vorschriften der Tabellen 1-3 null ist.
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Die
mit verschiedenen Oberflächen
in den Tabellen assoziierte Bezeichnung „a" stellt eine asphärische Oberfläche dar,
d. h. eine Oberfläche,
für die
mindestens einer von D, E, F, G, H oder I in der obigen Gleichung nicht
null ist. Alle Abmessungen sind in den Tabellen in Millimetern angegeben.
Die Tabellen 1-3 sind unter der Annahme aufgebaut worden, daß sich Licht
in den Figuren von links nach rechts ausbreitet. In der eigentlichen Praxis
wird sich der Betrachtungsschirm auf der linken Seite und die CRT
auf der rechten Seite befinden, und Licht wird sich von rechts nach
links ausbreiten.
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Der
CRT-Schirmträger
bildet die Oberflächen
13-14 in Tabellen 1-2 und die Oberflächen 11-12 in Tabelle 3. Ein
Koppelfluid befindet sich zwischen den Oberflächen 12-13 in Tabellen 1-2
und Oberflächen
10-11 in Tabelle 3. Die mathematischen Bezeichnungen für diese
Komponenten sind in den Tabellen als sechsstellige Zahlen angegeben,
wobei ein Ne-Wert für das Material erhalten wird,
indem zu den ersten drei Ziffern der Bezeichnung 1000 addiert wird,
und ein Ve-Wert wird aus den letzen drei
Ziffern erhalten, indem ein Dezimalkomma vor der letzten Ziffer
gesetzt wird. Die Sternchen in den Tabellen 1 und 2 stellen den
Brechungsindex und die Abbe-Zahlen dar, die in dem Sweatt-Modell
für die
DOS verwendet werden, d. h. ein Ne-Wert
von 9999 und ein Ve-Wert von –3,4.
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In
Tabelle 1 weist die erste Linseneinheit die Oberflächen 1-2
auf, die zweite Linseneinheit weist die Oberflächen 4-5 auf, das DOE weist
die Oberflächen
6-8 auf, die Korrektorlinseneinheit weist die Oberflächen 9-10
auf, und die dritte Linseneinheit weist die Oberflächen 11-14
auf. Die Oberfläche
3 ist eine fakultative Vignettierungsapertur.
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In
Tabelle 2 weist die erste Linseneinheit die Oberflächen 1-2
auf, die zweite Linseneinheit weist die Oberflächen 3-4 auf, das DOE weist
die Oberflächen
5-7 auf, die Korrektorlinseneinheit weist die Oberflächen 9-10
auf, und die dritte Linseneinheit weist die Oberflächen 11-14
auf. Die Oberfläche
8 ist eine fakultative Vignettierungsapertur.
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Tabelle
6 faßt
verschiedene Eigenschaften der Linsensysteme der Erfindung zusammen.
Wie hier gezeigt, weisen die Linsensysteme der Tabellen 1-2 die
oben angeführten
verschiedenen bevorzugten Eigenschaften auf. Bei dieser Tabelle
stellt die Bezeichnung „1/2w" den halben Sehbereich
des Linsensystems dar.
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4 und 5 vergleichen
die chromatische Aberration der Linsen von 1 und 2,
die die Erfindung verwenden, mit der chromatischen Aberration der
Linse von 3, die einen vergleichbaren
Aufbau aufweist, aber ohne eine DOS. Wie man diesen Figuren entnehmen
kann, reduziert die DOS die chromatische Aberration des Systems
erheblich. Die nicht gezeigten berechneten monochromatischen optischen Übertragungsfunktionen
für die
Linsen der 1 und 2 waren
denen für
die Linse von 3 vergleichbar.
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Die
Projektionslinse von Tabelle 1 wurde hergestellt und getestet. Bei
einem Test war die DOS ein 16stufiges diffraktives Phasenelement
mit binärerer
Approximation, das unter Verwendung von Photolithographietechniken
hergestellt wurde. Bei einem weiteren Test war das DOE ein geblazetes
diffraktives Phasenelement, das durch Diamantdrehen hergestellt
wurde. In beiden Fällen
stellte sich heraus, daß die
Projektionslinsen mit der Ausnahme erfolgreich arbeiteten, daß sie einen
Kontrastpegel aufweisen, der etwas niedriger war, als erwünscht. Es
wird angenommen, daß ein
Teil dieses Kontrastverlustes auf die Tatsache zurückzuführen ist,
daß die
diffraktiven Phasenelemente nicht perfekt hergestellt wurden. Es
wird angenommen, daß eine
weitere Quelle für
den Kontrastverlust das Ausmaß des
Spektralbereichs ist, über
den die Linse die axiale Farbe reduziert hatte, d. h. 480 bis 640
Nanometer.
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6 ist
ein Schemadiagramm eines gemäß der Erfindung
konstruierten CRT-Projektionsfernsehgeräts 10. Wie in dieser
Figur gezeigt, enthält
das Projektionsfernsehgerät 10 einen
Schrank 12, mit einem Projektionsschirm 14 entlang
seiner Vorderfläche
und einem gekippten Spiegel 18 entlang seiner Rückfläche. Das Modul 13 illustriert
schematisch ein gemäß der Erfindung
konstruiertes Linsensystem, und Modul 16 illustriert seine
assoziierte CRT-Röhre.
In der Praxis werden drei Linsensysteme 13 und drei CRT-Röhren 16 verwendet, um
rote, grüne
und blaue Bilder auf den Schirm 14 zu projizieren.
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Symbolbeschreibung
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- a – polynomische
Asphäre Objekt-
und Bildoberfläche
| Oberfläche | Radius |
| Bild | –350,0000 |
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Geradzahlige
polynomische Asphären
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Eigenschaften
erster Ordnung der Elemente
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Symbolbeschreibung
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- a – polynomische
Asphäre Objekt-
und Bildoberfläche
| Oberfläche | Radius |
| Bild | –350,0000 |
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Geradzahlige
polynomische Asphären
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Eigenschaften
erster Ordnung der Elemente
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Symbolbeschreibung
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- a – polynomische
Asphäre Objekt-
und Bildoberfläche-
| Oberfläche | Radius |
| Bild | –350,0000 |
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Geradzahlige
polynomische Asphären
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Eigenschaften
erster Ordnung der Elemente
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