KR900002622B1 - 투사형 테레비전용 광학계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

투사형 텔레비전용 광학계

제 1 도는 본 발명의 1 실시예를 도시한 단면도.

제 2 도는 면형상의 정의의 설명에 이용하는 설명도.

제 3 도는 내지 제 6 도는 각각 본 발명의 실시예에 대한 MTF 특성을 도시한 특성도.

제 7 도는 본 발명의 실시예에 대한 디스토오션 특성도.

제 8 도, 제 9 도는 각각 본 발명의 실시예에 대한 라스터 비틀림 특성도.

제 10 도는 본 발명의 다른 1 실시예를 도시한 단면도.

제 11 도 내지 제 14 도는 각각 제 10 도의 실시예에 대한 MTF 특성을 도시한 특성도.

제 15 도는 제 10 도의 실시예에 대한 디스토오션 특성도.

제 16 도는 형광면의 비구면 형상의 설명도.

제 17 도는 형광체의 발광 분광 특성도.

본 발명은, 투사형(投寫形)텔레비젼(television)수상기에 있어서, 그 수상관으로부터의 스크린(screen)위에 화상(畵像)을 투사하기 위한 투사형 텔레비전용 광학계(光學系)에 관한 것이다.

텔레비전 수상기의 화상 재생면을 대형화하여, 소형의 화면으로는 얻을 수가 없는 방력이 넘친 화상을 얻고자 하는 요구가 강해짐에 따라, 브라운(brown)관(수상관)의 형광면(螢光面)에 재생된 화상을, 렌즈(lens), 미러(mirror)등의 투사광학계에 의해, 스크린위에 확대 투사하여 큰 화면의 그림(像)을 얻도록한 소위 투사형 텔레비전이 널리 사용되도록 되고 있다.

이러한 투사형 텔레비전에 있어서, 이제까지 여러 가지 개량이 가하여진 결과, 수년전에 비해서 크게 진보가 있었다. 이 투사형 텔레비전에 있어서, 렌즈가 수행하는 역할은 매우 크다.

그 중에서, 미국 특허 제 4,348,086호 또는 제 4,300,867호에 있어서, 개시된 이미 제안의 이러한 렌즈는, 3매의 적은 구성 매수이면서, F넘버(number)가 1.0의 높은 휘도(高輝度)를 달성하고 있다. 이것은 프라스틱(plastic)렌즈에 있어서는, 비구면화(非球面化)가 용이하다고 하는 것을 최대한으로 이용한 설계로 되어 있는 것에 의한다.

투사형 텔레비전은, 상기 공보에서 개시된 렌즈에 의해, 크게 발전하였다고 하여도 과언은 아니다. 그러나, 직시형(直視形)텔레비전과 비교하면, 투사형 텔레비전은 화질(畵質), 콤펙트(compact)성, 값에 있어서 아직 떨어지고 있는 것이 현상이다.

다음에 각각의 문제점에 대해서 기술한다.

(1) 화질-투사형 텔레비전에 있어서의 중요한 화질 항목으로서, 포오커스(focus), 밝기, 콘트래스트(contrast)를 들을 수 있다. 렌즈의 포오커스에 대해서는 일반으로 MTF(Modulation Transfer Function)으로 평가할 수 있으나, 상술한 미국 특허 제 4,348,081호에 기재한 렌즈를 평가한 결과, 화면 중심부에 있어서는 매우 양호하였었다. 그러나, 실제의 브라운관에 있어서는, 형광체의 발광(發光)스펙트럼(spectrum)특성은 이산적(離散的)으로 분포를 갖고 있으며, 이를 고려하면 MTF는 나빠져서 특히, 저주파 영역에서는 일반으로 사용되고 있는 유리렌즈(glass lens)와 비교해서 떨어지고 있다.

이것은 상기 공보에 기재한 이미 제안된 이러한 렌즈로서는 색수차(色收差)개선의 고려가 되어 있지 않기 때문이다. 역으로, 색수차를 개선하였다고 하면, 대폭으로 MTF가 향상한다.

또, 상술의 이미 제안된 이러한 렌즈는 모두 프라스틱 렌즈로 구성되어 있기 때문에, 온도가 변화하면 굴절율(屈折率)이 변화하여, 포오커스의 열화(劣化)가 일어난다.

또, 최근 투사관의 입력 파워(power)의 증대에 따라 밝기의 향상을 위하여, 입력 파워의 증대에 수반하는 발열을 냉각하려고 한, 소위 액냉(液冷)브라운관을 사용하고 있다. 이 형식의 것에 있어서는, 액체의 대류(對流)에 의해, 열이 방열(放熱) 휜(fin)에서 발산(發散)하여 형광면 유리의 온도 저감, 균일화를 도모하는 것에 의해, 형광면 유리의 고열에 의한 깨어짐을 방지하는 것이다.

(2) 콤팩트성…종래는 콤팩트화를 달성하기 위하여, 셋트(set)내의 미러의 사용 매수를 늘리는 경향이 있었으나, 현상에서는 그 사용 매수도 한도에 달하고 있으며, 더욱이 콤팩트화하는 데에는 투사 거리, 렌즈의 길이의 단축화가 필요하며, 동시에 미러 비치등도 고려할 필요가 있다.

더불어, 미국 특허 제 4,348,081호에 제시되어 있는 이미 제안된 이러한 렌즈의 투사 거리 및 렌즈의 길이는 45인치 스크린(inch screen)사용, 배율(倍率)이 9∼10배 이내일 때, 각각 1200∼1300mm, 약 200mm 전후로 되어 있다.

(3) 값…이상과 같이 종래의 투사형 텔레비전 셋트는, 미러 배치가 복잡하고, 렌즈 치수가 크며, 액냉 브라운관 및 이와 凹렌즈의 결합 구조가 복잡하다는 문제가 있고, 코스트(cost)가 높아지는 것을 피할 수가 없다.

본 발명의 목적은, 투사 거리 및 렌즈 길이를 짧게 하고, 포오커스, 밝기, 콘트래스트 등의 면에서의 화질향상을 도모하여, 콤팩트한 투사형 텔레비전 셋트의 실현에 유용하며, 코스트 다운(cost down)을 가능하게 하는 투사형 텔레비전 광학계를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 광학계는 다음에 제시하는 구성을 취하는 넓은 화각(畵角)렌즈로 되어 있다. 즉, 스크린쪽에서 파워가 약한 비구면렌즈, 전체의 파워의 대부분을 점유하는 양면 凸형의 렌즈, 파워가 약한 비구면 凸렌즈, 큰 부(負)의 파워를 가진 凹, 비구면 형상의 브라운관 형광면의 순으로 배치된 렌즈군(群)으로 되어 있다.

[실시예]

본 발명을 실시예를 이용하여 다음에 상세하게 설명한다.

본 발명은, 이상 기술한 문제점을 해결하기 위하여, 초점 거리를 종래의 것보다 크게 단축하였다. 즉, 배율은 종래와 대체로 같으나, 화각을 종래는 약 25도이였던 것을 45도로 크게 넓혔다.

일반으로, 이와 같이 화각을 크게 하는 것은 렌즈 설계상 매우 곤란한 것을 의미하며, 특히 주변부(周邊部)의 밝기, 포오커스를 바라는 성능으로 확보하는 것이 곤란하다. 역으로, 이와 같이 화각을 크게하여 투사 거리를 짧게 할 수 있으면, 초점 거리도 단축(短縮)화 되며, 그 결과 색수차 저감에 의한 포오커스 향상, 셋트의 소형화를 이룩할 수가 있고, 또 렌즈 소형화에 의한 코스트 다운을 실현할 수도 있다.

미국 특허 제 4,348,081호에 개시된 렌즈 형태의 경우, 중심축위의 색수차에 대해서는 그리 고려되어 있지 않다. 즉, 일반으로 축위의 색수차는 서로 분산(分散)이 다른 凹렌즈와 凸렌즈를 조합(組合)시켜서, 색수차를 개선하는 것이 보통이지만, 투사형 텔레비전의 경우에는, 적(赤), 청(靑), 녹(綠)의 각각 단색(單色)의 브라운관을 사용하기 때문에 다른 광학기기, 예를들면 스틸 카메라(still camera)등과 비교해서 색수차가 그리 큰 문제는 되지 않는다.

그러나, 실제에는 형광체의 발광 분포는 완전히 휘선(輝線)이 아닌 것이 실상이다(제 17 도 참조). 미국 특허 제 4,348,081호에 제시한 형의 스크린 중앙에 있어서의 색수차에 의한 스포트(spot)지름의 증대량 △d는 다음식으로 부여된다.

여기서, M : 배율, F : F 넘버, f : 촛점 거리, N : 굴곡율이다.

이 식에서 △d의 촛점 거리에 비례해서 적어지는 것을 알 수 있다.

제 1 도는 본 발명의 1 실시예로서의 투사형 텔레비전용 광학계를 도시한 단면 도면이다.

동일 도면에 있어서, 13은 제 1 렌즈, 14는 제 2 렌즈, 15는 제 3 렌즈, 16은 제 4 렌즈, 17은 유리 벌브(glass bulb), 18은 형광면, 19는 광축(光軸), 20은 브라운관, 8은 액체이다.

제 1 도에 도시한 실시예는 도시하지 않은 스크린쪽에서 파워(촛점 거리의 역수(逆數)가 약한 비구면 렌즈로 되는 제 1 렌즈 13, 광학계 전체의 파워의 대부분을 점유하는 양쪽 凸형 렌즈로 되는 제 2 렌즈 14, 파워가 약한 비구면 凸렌즈로 되는 제 3 렌즈 15, 큰 부의 파워를 가진 凹렌즈로 되는 제 4 렌즈 16, 구면 혹은 비구면 형상을 가진 브라운관 형광면 18(유리 벌브 17의 액체 8의 쪽은 평탄하지만, 그 반대쪽의 형광면 18이 구면, 혹은 비구면 형상을 이루고 있다)을 그 순서로 배열한 것으로 되어 있다.

다음에, 제 1 도에 도시한 배치를 취하는 각 렌즈의 렌즈 데이터(data)를 설명한다.

제 1 표는 이러한 렌즈 데이터의 구체적 예를 표시한다.

[표 1]

이 표에서는 광축 부근의 렌즈 영역을 취급하는 근축계(近軸系)와 그 외부의 비구면계로 분리해서 데이터를 표시하고 있다.

우선, 도시하지 않은 스크린은 곡율반경(曲率半徑)이 ∞(즉 평면)이며, 광학 성능적으로 보정되는 유효반경(크랩 반경)이 600mm, 스크린면에서 제 1 렌즈 13의 면 S₁까지의 광축상의 거리(면간격)이 701.0mm, 그 사이의(공기의)굴절율이 1.0인 것이 표시되어 있다.

또, 제 1 렌즈 13의 S₁면의 곡율반경은 92.9391mm이며, 크랩(clapp)반경(광학 성능적으로 유효한 반경)은 37.00mm이고, 렌즈면 S₁과 S₂의 사이의 광축상의 간격(면간격)이 7.0487mm이며, 그 사이의 굴절율이 1.4936인 것이 표시되어 있다.

다음에 마찬가지로 하여, 유리 벌브 17의 형광면 18(S₁₀)의 곡율반경이 -119.63mm, 크랩 반경이 60.0mm, 유리 벌브 17의 광축상의 두께가 13.8mm, 굴절율이 1.5401인 것이 표시되어 있다.

다음에, 제 1 렌즈 13의 면 S₁및 S₂와 제 3 렌즈 15의 면 S₅및 S₆과 형광면 18(S₁₀)에 대해서 비구면 계수가 표시되어 있다.

여기서, 비구면 계수라함은, 면형상(面形狀)을 다음식으로 표현하였을 때의 계수이다.

단, Z는 제 2 도에 볼 수 있는 것과 같이, 광축 방향을 Z축으로 취하고, 렌즈 반경을 r축으로 취하였을 때의 렌즈면의 높이(r의 관수)를 나타내며, r은 반경 방향의 거리를 나타내고, R_D는 곡율반경을 나타내고 있다. 다라서, CC,AD,AE,AF,AG의 각 계수가 주어지면, 상기 식에 따라서 렌즈면의 높이, 즉 형상이 결정된 것이다.

이상에 의해, 제 1 표에 표시한 데이터의 내용이 이해가 될 것이다.

그리고, 제 1 도에 있어서, 제 2 렌즈 14와 제 4 렌즈 16은 구면 렌즈이기 때문에, 비구면 계수는 전부 영(zero)인 것을 첨부하여 둔다.

제 2 표 내지 제 4 표는 각각 다른 렌즈 데이타의 구체적 예를 표시한 설명 도면이다.

이들의 도면의 보는 방법은, 제 1 표와 마찬가지이므로, 반복하지 않는다.

[표 2]

[표 3]

[표4]

본 발명에 의한 광학계는, 이상 설명한 바와 같은 구성의 렌즈 및 브라운관을 사용하는 것에 의해서, 종래보다도 크게 투사거리를 짧게하고, 또한 포오커스 성능을 향상할 수가 있었다.

다음에 본 발명의 특징을 기술한다.

제 1 표∼제 4 표는 모두 배율 9.5∼10배일때의 실시예에 의한 데이터이다. 즉, 브라운관 형광면 위에서의 크기를 대각(對角) 약 4.5인치(inch)로 하고, 이것을 스크린 위에 45인치로 확대 투사한다.

그러나, 실제는 다음에 기술하는 것과 같이, 디스토오션(distortion)이 15∼8%이기 때문에, 근축(近軸)상의 배율은, 10배보다도 약간 적어져서, 9.2∼9.5배로 되어 있다.

렌즈 선단(先端)에서 스크린까지의 거리는 약 700mm이며, 종래 보통으로 사용되고 있는 투사형 텔레비전용의 1200∼1300mm와 비해서, 약 55%로 크게 짧아지고 있다.

또, 이들의 렌즈의 F넘버는 1.0이며, 매우 높은 휘도이며, 현재 세계에서 사용되고 있는 투사렌즈 중에서도, 톱 그래스(top class)이다.

일반으로, 이와 같이 화각을 크게하면, 주변부의 밝기, 혹은 수차(收差)가 증대한다. 본 발명은, 렌즈의 최적(最適) 설계를 도모하는 것과 브라운관 형광면에 곡률을 갖게하는 수법에 의해, 이들의 문제를 해결하였다.

주변광량 Ic는 일반으로 다음식으로 주어진다.

Ic Vㆍcos⁴1θ

여기서 θ는 화각, V는 비네팅(vignetting)이다. 화각이 25도일 경우에 비해서, 화각이 40도로 되면 cos⁴θ의 수치는 약 1/2로 된다.

본 발명은, 이분(分)에 의한 광량열화를 보충하기 위하여, 종래의 화각 25도의 것과 비해서, 비네팅을 배로 증가하여, 종합적인 주변광량을 종래와 동등이상으로 확보하고 있다. 포오커스 특성을 나타내기 위해서, MTF로 평가한 결과를 제 3 도∼제 6 도에 도시한다.

즉, 제 3 도는, 제 1 표에 대응한 특성도, 제 4 도는 제 2 표에 대응한 특성도, 제 5 도는 제 3 표에 대응한 특성도, 제 6 도는 제 4 표에 대응한 특성도면이다.

여기서, 1pl/mm(페아라인(pair line)/mm), 2pl/mm, 3pl/mm의 수치는 브라운관 위에서의 흑,백의 호신호(鎬信號)의 주파수를 나타내고 있으며, 각각 137TV줄(本), 274TV줄, 411TV줄을 나타내고 있다.

텔레비전 화상의 경우, 시각의 포인트(point)가 중심부근에 있는 일이 많고, 주변부보다도 중심부의 화질이 중요하게 된다. 본 발명에 의한 광학계는 제 3 도∼제 6 도의 어느 것을 참조하여도 명학한 바와 같이, 중심부에서 화각 50%까지의 영역에 대해서는 대부분 MTF의 열화가 없는 것이 큰 특징이다. 또, 주변부의 MTF 특성에 대해서도, 현재 사용되고 있는 가정용 투사형 텔레비전용 렌즈와 비교해서 매우 양호한 특성을 얻고 있다.

제 1 표에 표시한 실시예에 대해서는 얻어진 디스토오션의 결과를 제 7 도에 도시한다.

그 외의 실시예에 대해서도 대체로 같은 경향이므로, 본 실시예에 대해서 대표로서 설명한다.

텔레비전 셋트의 경우, 디스토오션에 대해서는 회로에 의한 보정, 평향(偏向) 요크(yoke)에 의한 보정이 행해지고 있다. 디스토오션이 있으면, 라스터(raster)비틀림(歪), 리니어리티(linearity)로 되어서 현상이 나타난다. 특히, 문제로 되는 것은 라스터 비틀림이다.

제 7 도에, 도시한 디스토오션이 생길때의 라스터 비틀림은, 제 8 도, 제 9 도에 도시한다. 제 8 도는, 상, 하 방향의 라스터 비틀림을, 제 9 도는 좌, 우방향의 그것을 각각 표시한 특성도이다.

그리고, (a)는 특성을 도시한 그래프이며, (b)화면에 있어서의 치수관계의 설명도면이다.

상술한 바와 같이, 현재 대부분의 투사형 텔레비전은 라스터 비틀림 보정을 위한 회로를 갖고 있다. 그러나, 이 회로에 의한 보정의 패턴(pattern)은 화각에 비례한 직선적인 보정으로 되어 있고, 그 이외에 비직선적인 패턴에 대해서, 보정하는 것은 어렵고, 또 이것을 행하려고 하면, 코스트 업(cost up)의 원인으로 된다.

제 8 도, 제 9 도에 도시한 비틀림에 대해서, 회로 보정후의 라스터 비틀림을 잔류 비틀림(殘留歪)으로서, 같은 도면에 도시하였다. 동일도면에서 볼 수 있는 바와같이, 잔류 라스터 비틀림은 1%이하로 되어 있으며, 현재 사용하는 렌즈와 동일하고, 문제가 없는 양으로 되는 것이 이해될 것이다.

제 1 표 내지 제 4 표의 실시예에 대해서 다음에 표시하는 양에 대해서 한데모아서 그 결과를 제 5 표에 표시하였다.

[표 5]

① 제 1 렌즈 13의 파워 P₁(촛점 거리의 역수)와 광학계 전체의 파워 P₀과의 비 P₁/P₀

② 제 2 렌즈 14의 파워 P₂와 광학계 전체의 파워 P₀과의 비 P₂/P₀

③ 제 3 렌즈 15의 파워 P₃과 광학계 전체의 파워 P₀과의 비 P/P

④ 제 3 렌즈 15와 제 4 렌즈 16과의 사이의 간격 t와 광학계 전체의 초점거리 f와의 t/f

제 5 표에서

0.05＜P₁/P₀＜0.25

0.85＜P₂/P₀＜0.95

0.2＜P₃/P₀＜0.45

0.25＜t/f＜0.35

의 범위에 있는 것을 알 수 있다.

제 1 표∼제 4 표의 각 실시예에도 제 2 렌즈 14는 구면 형상의 유리렌즈로 구성되어 있다. 프라스틱 렌즈를 사용하면 온도 변화에 의해, 굴절율이 변화, 혹은 열팽창에 의한 형상변화를 일으키기 때문에, 상면(像面)이 시프트(shift)하여, 포오커스를 열화시키지만, 그 대책으로서 본 발명에서는 유리렌즈(구체적으로서는 제 2 렌즈 14)는 큰 파워를 갖게 하였다. 또, 제 4 렌즈 16도 구면형상의 유리렌즈로 되어 있다.

이것은 렌즈와 브라운관면과의 사이의 결합구조를 간략한 구성으로하여 신뢰성의 향상과 코스트 다운을 꾀하였기 때문이다.

즉, 이 렌즈를 프라스틱으로 구성하였다고 하면, 다음에 기술하는 것과 같이 신뢰성이 저감한다.

즉, 프라스틱 렌즈가 냉각액체에 침범되어, 표면이 변질한다든가, 프라스틱 렌즈가 높은 휘도, 고온의 형광면에 가까운 위치에 있으므로, 고온으로 되어 열변형을 일으킨 것과 같은 문제가 발생하여 신뢰성의 저감에 직결되는 것이다.

제 10 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

동일도면에 있어서, 105는 브라운관 형광면, 106은 스크린, 107은 제 1 렌즈, 108은 제 2 렌즈, 109는 제 3 렌즈, 110은 제 4 렌즈, 111은 냉각 액체, 112는 유리 벌브이다.

제 1 도에 도시한 광학계는 브라운관 형광면 105위의 길이 4.5인치의 라스터를 스크린 106위에 45인치로, 즉 10배로 하였을때에 가장 양호한 성능이 얻어지도록 구성되어 있다. 제 1 렌즈 107에서 스크린 106까지의 거리 L, 즉, 투사거리는 700mm로 되어 있다. 화각으로하면, 약 40도로 되고, 종래 일반으로 사용하고 있는 렌즈계에 의한 투사거리 및 화각은 각각 120mm, 약 25도이기 때문에 이것에 비해서 아주 넓은 각 렌즈로 되어 있는 것을 알 수 있을 것이다.

제 1 렌즈 107은 구경(口徑)에 따른 구면 수차를 없애기 위하여, 비구면형상으로 되어 있다. 제 2 렌즈 108은, 온도 변화에 의한 포오커스 드립트(drift)를 저감하기 위하여 유리렌즈로 하고, 또한 파워를 가능한한 크게하고 있다. 제 3 렌즈 109는 고차(高次)의 코우마(coma), 비점수차(非點收差)를 제거하기 위하여, 비구면 구성으로 하고, 또한 파워는 가능한한 적게하고 있다. 제 4 렌즈 110은, 상면완곡(像面완曲)보정용 렌즈이지만, 상술한 바와같이, 브라운관에서 발생하는 발열을 받으므로, 이것에 의한 가열등에 견딜 수 있도록 유리렌즈로 구성하며, 또한 코스트를 가능한 낮게하기 위하여 凹메니커스 렌즈(meniscus lense)로 하고 있다.

또, 브라운관 형광면 105는, 상면 완곡을 보정하기 위하여, 곡률을 갖게하고 있다. 특히 고차의 상면완곡을 보정하기 위하여, 비 구면형상으로 되어 있다. 일반적으로 브라운관의 형광면쪽은 프레스 가공을 실시할 뿐, 그후의 가공(加工)은 하지 않으므로, 그 형상이 비구면이라도 제조자체는 변하지 않는다. 중심부에 대하여서는, 본 발명에 의한 렌즈계(광학형)은 구면 수차가 거의 영이며, 색수차만을 발생한다. 상술한 미국 특허 제 4300817호에 기재한 것에 비해서, 색수차는(700/1200)으로 되며, 약 40%의 센터 포오커스(center focus) 개선된다.

본 렌즈계에서 사용하고 있는 프라스틱 렌즈는, 매우 파워가 적다. 즉, 두께가 얇고, 또한 중심과 주변의 두께차가 적고, 성형으로 만들기 쉬운 렌즈로 되어 있다. 본 렌즈계의 취할 수 있는 구체적 렌즈 데이터를 제 6 표 내지 제 9 표에 각각 도시한다. 모든 렌즈의 F넘버는 0.1이며, 매우 높은 휘도를 달성하고 있다. 화각은 40도이다.

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표

[표 9]

스크린 106은 곡률반경이 ∞, 즉 평형이며, 광학성능적으로 보증되는 유효반경(크랩반경)이 600mm, 스크린면에서 제 1 렌즈 107의 면 S₁까지의 광축상의 거리(면반경)가 701.0mm, 그 사이의 (공기의) 굴절율이 1.0이다.

제 1 렌즈 107의 S₁면의 굴곡반경은 89.5209mm이다. 크랩반경(광학성능적으로 유효한 반경)은 40.0mm이며, 렌즈면 S₁과 S₂의 사이의 광축상의 간격(면간격)이 7.049mm이며, 그 사이의 굴절율이 1.4936이다.

유리 벌브 112의 형광면 105(P₁)의 곡률반경이 -171.05mm, 크랩반경이 65.0mm, 유리 벌브 112의 광축상의 두께가 13.3mm, 굴절율이 1.5401인 것을 나타내고 있다.

다음에, 제 1 렌즈 107의 면 S₁및 S₂와 제 3 렌즈 109의 면 S₅및 S₆과 형광면 105(P₁)에 대해서 비구면 계수가 도시되어 있다.

여기서, 비구면계수라는 것은, 면형상을 다음식으로 표현하였을 때의 계수이다.

단, Z는 제 2 도에서 도시한 바와 같이 광축방향을 Z축으로 하고, 렌즈의 반경방향을 R축으로 하였을 때의 렌즈면의 높이(r의 관수)를 나타내며, r은 반경방향의 거리를 나타내고, R_D는 곡률반경을 표시하고 있다. 따라서, CC, AD, AE, AR, AG의 각 계수가 부여되면, 상기 식에 따라서 렌즈면의 높이, 즉 형상이 결정되게 된다.

그리고, 제 10 도에 있어서 제 2 렌즈 108와 제 4 렌즈 110은 구면 렌즈이기 때문에 비구면계수는 전부 0이다.

본 발명에 의한 광학계는, 이상 설명한 것과 같은 구성의 렌즈 및 브라운관을 사용한 것에 의해서, 종래보다도 크게 투사거리를 짧게하고,또한 포오커스 성능을 향상할 수가 있었다.

다음에 이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의한 광학계를 사용하여 형광면상의 4.5인치의 상을 스크린상에, 45인치로 확대하여 투사하였을때의 MTF(Modulation Transfer Function)에 의한 포오커스 특성의 평가 결과를 제 2 도 내지 제 5 도에 도시한다.

제 11 도∼제 14 도는, 각각 제 6 표∼제 9 표에 의한 경우의 특성도면이다.

그리고, 브라운관 위에서와 흑, 백의 호신호의 주파수로서의 140TV 줄을 취했을 경우와, 280TV 줄을 취하였을 경우를 표시하고 있다. 280TV줄의 MTF특성에 대해서는, 미국 특허 제 4526442호의 명세서에 제시한 것과 비교해서, 모든 화각을 평균해서 보았을 때, 50%이상 개선되어 있다.

제 15 도는 제 8 표에 표시한 예에 대한 디스토오션 특성도면이다.

다른 실시예에 대해서도 이것과 근사한 수치로 되어 있다.

제 15 도에 의하면, 디스토오션이 7.3%로 약간 크게 되어 있다. 그러나, 이 디스토오션 특성은 단조관계(單調關係)에 따른 특성이며, 브라운관위에 배럴(barrel) 비틀림을 발생시키는 것에 의해서, 디스토오션을 없애고, 스크린 위에 비틀림이 없는 라스터를 생성할 수가 있다.

이 배럴 비틀림은 편향 요크에 보정전류를 흘리든가, 혹은 편향 요크 후부(后部)에 마련한 콘버젠스 요크(convergence yoke)에 보정전류를 흘리는 것에 의해서 발생시킬 수가 있다.

본 발명에 의한 광학계는, 투사거리가 종래의 광학계에 비해서 단축되어 있으나, 동시에 전체 치수도 매우 소형으로 되어 있다. 미국 특허 제 4526442호의 명세서에 제시된 것에 비해서 렌즈계의 길이, 구경도 30∼50% 단축화되어 있다.

그 결과, 값싼 렌즈계를 실현할 수 있고, 투사 TV 셋트도 콤팩트화할 수 있다.

제 6 표∼제 9 표에 표시한 각 실시예에 대해서 모든 계의 파워를 P₀, 제 1 렌즈, 제 2 렌즈, 제 3 렌즈 및 제 4 렌즈 파워들 P₁, P₂, P₃및 P₄로 하였을 때, 제 10 표에 표시한 관계가 성립하고 있다.

[표 10]

즉,

0.1＜P₁/P₀＜0.19

0.86＜P₂/P₀＜0.9

0.25＜P₃/P₀＜0.33

0.82＜P₄/P₀＜0.95

의 관계가 성립되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 형광면의 비구면형상에 대해서, 다음의 것을 말할 수 있다. 다음에 제 16 도를 참조하여 설명한다.

제 16 도는 형광면 105의 비구면형상을 나타낸 설명도면이다. 동일도면에서 볼 수 있는 바와같이, 중심축위의 곡률반경 R, 중심에서 2.25인치, 즉 57mm 만큼 중심축에 직교하는 방향으로 떨어진 곳의 형광면 위의 1점과 형광면 중심 상단면과의 축방향 편위(偏位)를 △Z하면, 형광면이 만약 구면이라고 하면,

△Z=(57²)/(2R)

의 관계가 성립하는 것이지만, 이 경우 구면은 아니며, 비구면이기 때문에 상기의 관계는 성립되지 않으며, 이로부터 약간 벗어난다. 그래서, (57²)/(2R)=△Z₁로 되고, 제 6 표∼제 9 표에 표시한 각 실시예에 대해 실제로 얻어지는 △Z의 치수를 △Z₁와 비교하여 어느 만큼 벗어나는가를 정리해서 표시한 설명도가 제 11 표이다.

[표 11]

이 제 11 표에서 표시한 데이터에서 0.4＜△Z/△Z₁＜0.7 -300＜R＜-100 로 되어 있는 것을 알 수가 있다.

Claims (6)

1. 텔레비전 수상기의 수상관에서 스크린 위에 화상을 투사하기 위한 투사형 텔레비전용 광학계로서, 스크린쪽에서 수상관의 관면에 걸쳐 다음의 순서로 배치된 다음의 각 렌즈로 되며, 또한 상기 관면을 스크린 위의 투사화상의 상면 완곡을 보정하는 방향에 있어서, 완곡시킨 투사형 텔레비전용 광학계.

   (ㄱ) 광학계 전체의 파워(촛점거리의 역수)를 P₀으로 하였을 때, 그 R₀과 그 파워 R₁과의 비가 0.05＜P₁/P₀＜0.25의 범위에 있는 제 1의 렌즈(13).

   (ㄴ)마찬가지로, 그 P₀과 그 파워 P₂의 비가 0.85＜P₂/P₀＜0.95의 범위에 있는 제 2의 렌즈(14).

   (ㄷ) 마찬가지로, 그 R₀과 그 파워 R₃과의 비가 0.2＜P₃/P₀＜0.45의 범위에 있는 제 3의 렌즈(15).

   (ㄹ)스크린 위의 투사화상의 상면완곡을 보정하기 위하여, 배치된 凹 렌즈로 되는 제 4의 렌즈(16).
2. 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 투사형 텔레비전용 광학계에 있어서, 광학계 전체의 초점거리 f와 제 3의 렌즈(15)와, 제 4의 렌즈(16)와의 간격 t와의 비가 0.25＜t/f＜0.35 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전용 광학계.
3. 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 투사형 텔레비전용 광학계에 있어서, 제 1의 렌즈(13)와 제 3의 렌즈(15)에 있어서, 각각 적어도 한쪽면을 비구면으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전용 광학계.
4. 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 투사형 텔레비전용 광학계에 있어서, 제 4의 렌즈(16)를 구면의 유리로 구성한 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전용 광학계.
5. 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 투사형 텔레비전용 광학계에 있어서, 상기 제 4의 렌즈(16)와 수상관의 관면과의 사이에 냉각 액체(8)를 충만시킨 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전용 광학계.
6. 특허 청구의 범위 제 1 항 기재의 투사형 텔레비전용 광학계에 있어서, 스크린 위에 화상의 비틀림을 일으키는 디스토오션이 (-5)∼(-9)%의 범위내에 있고, 화각에 대해서 단조증가 함수로 되도록 한 것을 특징으로 하는 투사형 텔레비전용 광학계.

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