KR0147571B1 - 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼 - Google Patents

Abstract

음극선관과; 이 음극선관의 전면에 배치되어 입사광을 확대 투사시키는 프로젝션 렌즈와; 프로젝션 렌즈에서 투사된 광을 반사시키는 반사미러와; 반사미러에서 반사된 화상이 맺히는 스크린;을 포함하여 된 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼이 개시되어 있다.

이 개시된 프로젝션 텔레비젼의 프로젝션 렌즈는 내부에 냉매가 채워진 채로 음극선관에 접촉 장착된 냉각 커플링의 선단에 설치된 C자형의 제1비구면렌즈를 구비하는 제1렌즈그룹과; 저분산 재질로 되며 강한 양의 파우어를 갖는 제1양볼록렌즈와, 그 일측에 설치되며 비구면을 갖는 제1메니스커스렌즈를 구비하는 제2렌즈그룹과; 제1메니스커스렌즈에 이웃되게 접촉 설치된 비구면을 갖는 제2메니스커스렌즈와, 양의 파우어를 갖는 평볼록렌즈와, 평볼록렌즈와 반사미러 사이에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 반사형 프리즘과, 반사형 프리즘의 출사면에 형성된 제2비구면렌즈를 구비하는 제3렌즈그룹;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼

제1도(a)는 종래의 일반적인 프로젝션 텔레비젼의 광학계를 나타낸 개략적인 도면이고, (b)는 종래의 테이블 탑형 프로젝션 텔레비젼의 광학계를 나타낸 개략적인 도면.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼을 나타낸 개략적인 도면.

제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

제6도는 본 발명의 제4실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 음극선관 12,20 : 프로젝션 렌즈

14 : 반사미러 16 : 스크린

210 : 제1렌즈 그룹 212,234 : 평볼록렌즈

214 : 제1비구면렌즈 216 : 냉각 커플링

218 : 냉매 220 : 제2렌즈 그룹

222 : 제1양볼록렌즈 224 : 제1메니스커스렌즈

230 : 제2렌즈 그룹 232 : 제2메니스커스렌즈

236 : 반사형프리즘 238,239 : 제2비구면렌즈

240 : 제4렌즈 그룹 244 : 평오목렌즈

본 발명은 음극선관(Cathode Ray Tube)방식의 프로젝션 텔레비젼(Projection Television)에 관한 것으로서, 상세하게는 프로젝션 렌즈의 광학적 구성을 개선하여 세트의 높이를 줄여 보다 콤팩트화 할 수 있도록 된 구조의 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼에 채용된 프로젝션 렌즈는 음극선관으로부터의 영상을 스크린에 확대 투사시키는 역할을 한다. 이 프로젝션 렌즈는 음극선관에서 조사된 광을 최대한 스크린에 집속시켜보다 밝은 화상을 얻기 위하여 고 개구수를 요하고, 세트의 높이와 크기를 최소화하면서 높은 투사배율을 얻기 위하여 넓은 화각을 필요로 한다.

또한, 프로젝션 텔레비젼은 점점 대화면과 고화질을 추구할 뿐만 아니라 보다 콤팩트하고 설치가 용이한 형태로 발전해 가고 있으며, 특히 시스템의 높이를 대폭 낮추어 불필요한 하단부 공간을 제거함으로써 기존의 직시형 음극선관 방식과 외형의 거의 동일한 테이블 탑형으로 개선되어 가는 추세이다.

상기한 바와 같은 프로젝션 텔레비젼 중에서 일반적인 프로젝션 텔레비젼은, 제1도(a)에 도시된 바와 같이 음극선관(10)의 전면에 프로젝션 렌즈(12)가 설치된다. 이 음극선관(10)에서 조사되고 프로젝션 렌즈(12)에서 투사된 광이 반사미러(14)를 통해 스크린(16)에 직교되도록 상기 음극선관(10)은 스크린(16)의 하단부에 설치된다.

이 프로젝션 텔레비젼은 스크린(16)의 하단보다 더 하부에 음극선관(10)이 설치되므로, 스크린(16)의 하부에 불필요한 공간이 형성되어 세트가 비대해지는 문제점이 있다.

한편, 테이블 탑형 프로젝션 텔레비젼은 제1도(b)에 도시된 바와 같이, 스크린(16)의 후방에 프로젝션 렌즈(12)를 포함하는 음극선관(10)이 수직으로 설치된다. 따라서, 상기 프로젝션 렌즈(12)로부터 반사미러(14)를 통해 스크린(16)에 투사되는 광축이 경사진다. 즉, 상기 스크린(16)과 프로젝션 렌즈(12)의 광축이 서로 직교하지 않고 소정 경사각 α를 갖는다.

이와 같은 테이블 탑형의 프로젝션 텔레비젼은 제1도(a) 도시된 일반적인 프로젝션 텔레비젼에 비하여 세트를 콤팩트화 할 수 있는 이점이 있는 반면, 광축이 경사지는데 따른 몇 가지 문제점을 가지고 있다.

첫째, 수직방향으로의 광축 경사각도(α')가 15°이상으로 광이 투사되므로, 투사된 영상에 심한 왜곡이 야기되고, 음극선관(10) 형광면상의 영상크기가 상대적으로 작아야 하기 때문에 형광면의 사용면적이 줄어들어 일반적인 프로젝션 텔레비젼의 광학계에 비해 광량의 저하를 야기시킨다.

둘째, 스크린(16)의 상단부와 하단부로 입사되는 광의 입사각(β)이 다르고 그 광량차이가 크다. 이에 따라 스크린(16)의 상단부에 비해 하단부가 상대적으로 어두울 뿐만 아니라, 최고 휘도점이 스크린(16)의 중앙에 위치하지 않고 상부에 치우쳐 있으므로 전체적으로 휘도의 안정감이 떨어진다.

셋째, 스크린(16)의 하단부로 입사하는 광의 입사각(β')이 상당히 크기 때문에 적정한 시청각을 유지하기 위하여 렌티큘러 렌즈 시트(Lenticular Lens Sheet)와 써큘러 프레넬 렌즈 시트(Circular Fresnel Lens Sheet)가 각각 한 장씩 포함된 일반적인 프로젝션 텔레비젼의 스크린(16)에 하나의 리니어 프레넬 렌즈 시트(Linear Fresnel Lens Sheet)가 부가된 2개의 프레넬 렌즈 시트를 사용해야하므로 전체적인 광량 저하가 발생되고 분해능의 열화 및 스크린(16) 하단부의 상형성 능력이 현저하게 저하된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 음극선관과 프로젝션 렌즈가 거의 수평으로 배치된 구조의 테이블 탑형 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음극선관과; 이 음극선관의 전면에 배치되어 입사광을 확대 투사시키는 프로젝션 렌즈와; 상기 프로젝션 렌즈에서 투사된 광을 반사시키는 반사미러와; 상기 반사미러에서 반사된 화상이 맺히는 스크린;을 포함하여 된 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼에 있어서, 상기 프로젝션 렌즈는, 상기 음극선관 쪽에서 상기 반사미러 쪽으로 순차로 배치되며, 내부에 냉매가 채워진 채로 상기 음극선관에 접촉 장착된 냉각 커플링의 선단에 설치된 C자 형의 제1비구면렌즈를 구비하는 제1렌즈그룹과; 저분산 재질로 되며 강한 양의 파우어를 갖는 제1양볼록렌즈와, 일측에 설치되며 비구면을 갖는 제1메니스커스렌즈를 구비하는 제2렌즈그룹과, 상기 제1메니스커스렌즈에 이웃되게 접촉 설치된 비구면을 갖는 제2메니스커스렌즈와, 양의 파우어를 갖는 평볼록렌즈와, 상기 평볼록렌즈와 반사미러 사이에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 반사형 프리즘과, 상기 반사형 프리즘의 출사면에 형성된 제2비구면렌즈를 구비하는 제3렌즈그룹;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼은 음극선관(10)과, 이 음극선관(10)의 전면에 배치되어 입사광을 확대 투사시키는 프로젝션 렌즈(20)와, 상기 프로젝션 렌즈(20)에서 투사된 광을 반사시키는 반사미러(14)와, 상기 반사미러(14)에서 반사된 화상이 맺히는 스크린(16)을 포함한다. 상기 프로젝션 렌즈(20)는 상기 반사미러(14)에서 반사된 광축이 스크린(16)에 수직하게 입사되도록 구성된다.

제3도를 참조하면, 제1실시예에 따른 상기 프로젝션 렌즈(20)는 상기 음극선관(10) 쪽에서 순차적으로 배치된 제1 내지 제3렌즈그룹(210)(220)(230)을 포함한다.

상기 제1렌즈그룹(210)은 내부에 냉매(218)가 채워진 채로 상기 음극선관(10)에 접촉 장착된 냉각 커플링(216)의 선단에 설치된 C자 형의 제1비구면렌즈(214)를 구비한다. 상기 냉각 커플링(216)은 그 내부에 채워진 냉매(218)를 이용하여 상기 음극선관(10)에서 발생된 고열을 냉각시킨다.

여기서, 상기 음극선관(10)의 정면에는 입사면(212a)이 볼록한 평볼록렌즈(212)가 접촉 장착된다. 상기 제1비구면렌즈(214)는 강한 음의 파우어를 가지며, 상면만곡과 왜곡을 보정한다. 이 제1비구면렌즈(214)의 입, 출사면(214a)(214b) 각각은 후술하는 수학식(1)으로 표현되는 표면새그(Z)에 의해 결정되는 비구면이다.

상기 제2렌즈그룹(220)은 저분산 재질로 되며, 입, 출사면(222a)(222b)이 볼록한 강한 양의 파우어를 갖는 제1양볼록렌즈(222)와, 그 일측에 설치되며 입, 출사면(224a)(224b) 중 적어도 어느 한 면이 비구면인 제1메니스커스렌즈(224)를 구비한다. 상기 제1메니스커스렌즈(224)의 비구면의 표면새그(Z)는 상기 한 수학식(1)에 의해 결정된다.

이 제2렌즈그룹(220)은 프로젝션 렌즈(20)의 주된 파우어를 담당하고, 코마수차, 비점수차 및 왜곡을 보정한다. 상기 제1양볼록렌즈(222)는 적, 청, 녹 각각의 음극선관(10)에 모두 사용되므로, 적, 청, 녹 각각의 파장에 따른 페츠발 합(Petzval Sum)의 변화를 최소화할 수 있도록 그 분산수가 55.0 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1양볼록렌즈(222)는 상기 제1렌즈그룹(210)과 제3렌즈그룹(230)에 선택적으로 인접 설치될 수 있다. 여기서, 투사거리에 따른 포커스 조정이 용이하도록 상기 제2렌즈그룹(220)과 제3렌즈그룹(230) 사이의 간격은 가변 가능하도록 되어 있다.

상기 제3렌즈그룹(230)은 상기 제1메니스커스렌즈(224)에 이웃되게 접촉 설치되며 입, 출사면(232a)(232b)중 적어도 어느 한 면이 비구면인 제2메니스커스렌즈(232)와, 입사면(234a)이 볼록한 양의 파우어를 갖는 평볼록렌즈(234)와, 상기 평볼록렌즈(234)와 반사미러(14) 사이에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 반사형 프리즘(236)과, 상기 반사형 프리즘(236)의 출사면(236b)에 형성된 제2비구면렌즈(238)를 구비한다.

여기서, 상기 제2메니스커스렌즈(232)와, 상기 제2비구면렌즈(238)의 비구면의 표면새그(Z)는 상기한 수학식(1)에 의해 결정된다.

이와 같이, 구비된 상기 제3렌즈그룹(230)은 주로, 구면수차, 코마, 비점수차를 보정한다. 상기 반사형 프리즘(236)의 반사면(236c)은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등으로 코팅되어 입사면(236a)을 통하여 입사된 영상을 거의 수직하게 반사시켜 상기 반사미러(14)를 향하여 출사되도록 한다. 이 반사형 프리즘(236)은 입사면(236a)과 출사면(236b)이 구면 또는 평면으로 되고, 반사면(236c)은 평면으로 되어 있다.

상기 입사면(236a)과 출사면(236b)의 법선이 이루는 각도가 90°보다 큰 것이 바람직하다. 이는 광축과 반사미러(14)의 법선과의 각도(θ)를 보다 작게 할 수 있어서, 반사율을 높일 수 있고, 세트의 높이를 낮추기 위함이다.

상기 반사형 프리즘(236)은 광각을 크게 할 수 있도록 높은 굴절률을 갖는 재질로 구성된 것이 바람직하다. 이 경우, 주변광량과 배율을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 반사형 프리즘(236)의 구경을 크게 함으로써, 그 입사면(236a)의 법선축과 출사면(236b)의 법선축이 이루는 각도를 크게 할 수 있다.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

이 제2실시예는 제3렌즈그룹(230)을 구성하는 제2메니스커스렌즈(232)의 출사면(232b)과 평볼록렌즈(234)의 입사면(234a)이 결합되고, 반사형 프리즘(236)의 출사면(236b)과 제2비구면렌즈(239)의 일면(239a)이 결합되도록 배치된 것에 그 특징이 있다. 본 실시예의 제1 및 제2렌즈그룹(210)(220)은 상기한 제1실시예와 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다. 이 제2실시예에 따른 렌즈 데이타는 표 1 및 표 2에 도시된 바와 같다.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

이 제2실시예는 제3렌즈그룹(230)을 구성하는 제2메니스커스렌즈(232)의 출사면(232b)과 평볼록렌즈(234)의 입사면(234a)이 결합되고, 반사형 프리즘(236)의 출사면(236b)에 입사면(238a)과 출사면(238b)이 모두 비구면인 제2비구면렌즈(238)가 부분적으로 접촉되도록 배치된 것에 그 특징이 있다. 본 실시예의 제1 및 제2렌즈그룹(210)(220)은 상기한 제1 및 제2실시예와 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다. 이 제3실시예에 따른 렌즈 데이타는 표 3 및 표 4에 도시된 바와 같다.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 렌즈의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

이 제4실시예는 상기 제2렌즈 그룹(220)과 상기 제3렌즈 그룹(230) 사이의 광경로 상에 배치되며, 저분산재질로 된 강한 양의 파우어를 갖는 제2양볼록렌즈(242)와, 고분산재질로 된 강한 음의 파우어를 갖는 평오목렌즈(244)를 포함하는 제4렌즈 그룹(240)이 더 구비한 것이 그 특징이 있다.

따라서, 음극선관(10)으로부터 방출되는 넓은 영역의 파장에 대한 색수차를 보정하고 초점실도를 크게 하여 광학계의 조립시 기구적인 공차를 보상해 줌으로써 수평해상도가 1,000본 이상의 고해상도 프로젝션 텔레비젼에 적용이 용이하게 할 수 있다.

상기 제2양볼록렌즈(242)는 상기 제2 및 제3렌즈그룹(220)(230)에 서로 선택적으로 인접해 설치될 수 있고, 상기 제2양볼록렌즈(242)와 상기 평오목렌즈(244)는 상호 일체로 또는 분리되어 설치될 수 있다. 이 제4실시예에 따른 렌즈 데이타는 표 5 및 표 6에 도시된 바와 같다.

상기한 바와 같이 구성된 음극선관 방식 프로젝션 텔레비젼은 스크린에 대해 광축의 경사가 거의 없도록 음극선관과 프로젝션렌즈를 거의 수평으로 배치시킨 구조의 테이블 탑형 프로젝션 텔레비젼을 구현함으로써, 종래의 테이블 탑형 프로젝션 텔레비젼의 문제점을 근본적으로 해결함과 아울러, 테이블 탑형 프로젝션 텔레비젼의 장점인 세트의 높이 단축 및 콤팩트화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 음극선관과; 이 음극선관의 전면에 배치되어 입사광을 확대 투사시키는 프로젝션 렌즈와; 상기 프로젝션 렌즈에서 투사된 광을 반사시키는 반사미러와; 상시 반사미러에서 반사된 화상이 맺히는 스크린;을 포함하여 된 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼에 있어서, 상기 프로젝션 렌즈는, 상기 음극선관 쪽에서 상기 반사미러 쪽으로 순차로 배치되며, 내부에 냉매가 채워진 채로 상기 음극선관에 접촉 장착된 냉각 커플링의 선단에 설치된 C자 형의 제1비구면렌즈를 구비하는 제1렌즈그룹과; 저분산 재질로 되며 강한 양의 파우어를 갖는 제1양볼록렌즈와, 그 일측에 설치되며 비구면을 갖는 제1메니스커스렌즈를 구비하는 제2렌즈그룹과; 상기 제1메니스커스렌즈에 이웃되게 접촉 설치된 비구면을 갖는 제2메니스커스렌즈와, 양의 파우어를 갖는 평볼록렌즈와, 상기 평볼록렌즈와 반사미러 사이에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 반사형 프리즘과, 상기 반사형 프리즘의 출사면에 형성된 제2비구면렌즈를 구비하는 제3렌즈그룹;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사형 프리즘은 입, 출사면 각각은 구면이고, 반사면은 평면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사형 프리즘은, 입, 출사면 및 반사면 각각이 평면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1양볼록렌즈는 복수 파장에 대한 페츠발 합의 변화를 최소화할 수 있도록 그 분산수가 55.0 이상인 것을 특징으로 하는 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2렌즈 그룹과 상기 제3렌즈 그룹 사이의 광경로 상에 배치되며, 저분산재질로 된 강한 양의 파우어를 갖는 평오목렌즈를 포함하는 제4렌즈 그룹이 더 구비되어 색수차를 보정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 음극선관 방식의 프로젝션 텔레비젼.