KR950007823Y1

KR950007823Y1 - 프로젝션tv의 투사렌즈 체결구조

Info

Publication number: KR950007823Y1
Application number: KR92017372U
Authority: KR
Inventors: 박성찬
Original assignee: 이헌조; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1995-09-21
Also published as: JPH06175020A; KR940008909U

Abstract

내용 없음.

Description

프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조

제1도는 종래 프로젝션 TV의 투사렌즈 체결구조를 나타내는 단면도.

제2도는 본 고안의 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조가 적용된 제1실시예를 나타내는 단면도.

제3도는 제2도의 각 렌즈들의 데이터.

제4도는 본 고안의 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조가 적용된 제2실시예를 나타내는 단면도.

제5도는 제4도의 MTF(렌즈의 결상능력) 특성을 나타내는 그래프.

제6도는 제4도의 각 렌즈들의 데이터

제7도는 본 고안의 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조가 적용된 제3실시예를 나타내는 단면도.

제8도는 제7도의 MTF(렌즈의 결상능력)특성을 나타내는 그래프.

제9도는 제7도의 각 렌즈들의 데이터.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : CRT유리벌브 20 : C-렌즈

30 : 제1렌즈 40 : 제2렌즈

50 : 제3렌즈 60 : 액체렌즈

본 고안은 선명한 화질을 구현하기 위한 해상도를 향상시켜 주고, 또한 TV세트의 부피를 줄여 컴팩트화시킨 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조에 관한 것이다.

최근 프로젝션(projecton)TV의 화질은 일반적인 직시형 TV와 비교될 만큼 향상되었다. 특히, 이러한 프로젝션TV의 화질향상은 투사렌즈(projection lens)의 발달로 가능하게 되었으며, 이와 같은 투사렌즈는 고화질 및 컴팩트화라는 전제하에서 발전되었다. 이런 형태의 투사렌즈에 관련된 특허는 USP 4948237, USP 4697892 및, USP 4707084등이 있으며, 이런 투사렌즈는 고화질 및 컴팩트화라는 점에서 우수하다. 또한, 콘트라스트를 향상시키기 위하여 CRT와 C-렌즈 사이에 투명한 액체를 삽입시켜 렌즈를 설계하였다. 이때, 투명액체의 굴절율은 CRT유리의 굴절율과 C-렌즈의 굴절율 사이의 값을 갖는 액체를 이용하였다.

종래 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는 제1도에 도시되는 바와 같이, 커플링 (1)의 일측에 체결되며 형광면(2a)을 형성하는 CRT 유리벌브(2)와, 이 커플링(1)의 타측에 체결되며 CRT유리벌브(2)면에 볼록한 C-렌즈(3)와 이 C-렌즈(3)와 CRT유리벌브(2)와의 사이에 채워지는 투명한 액체렌즈(4)와, 이 커플링(1)에 돌출되도록 체결되는 렌즈경통부(5)와, 이 렌즈경통부(5)의 내주면에 체결되며 C-렌즈(3)의 전면으로부터 소정의 간격을 유지하도록 배치되는 제1, 2, 3렌즈(6,7,8)로 이루어졌다.

이러한 종래 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는, CRT유리벌브(2)의 전면에 차례로 렌즈들을 조합시킨다. 이와 같은 렌즈들은 C-렌즈(3)를 접시모양의 요철렌즈로 형성하여 상면만곡 및 왜곡수차를 보정하도록 하며, 제1렌즈(6)는 접시모양의 요철렌즈로 형성하여 고차코마 및 비점수차를 보정하도록 하고, 제2렌즈(7)는 강한 굴절율을 갖는 유리로 양면볼록렌즈를 형성하여 온도에 의한 상점이동을 최소화하도록 하며, 제3렌즈(8)는 약한 굴절율을 갖는 비구면의 양면볼록렌즈로 형성하여 주로 구면수차를 보정하도록 하였다. 또한, CRT유리벌브(2)와 C-렌즈(3) 사이에 채워지는 투명한 액체렌즈(4)는 냉각효과 및 렌즈면에서는 빛반사를 줄여주어 콘트라스트를 향상시키도록 하였다.

이와 같은 종래 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는 CRT유리벌브(2)의 형광면(2a)에 형성된 화상은 투명한 액체렌즈(4)를 통과하여 C-렌즈(3)에 입사되고, 이 C-렌즈(3)에 입사된 화상은 약한 굴절율을 갖는 제1렌즈(6)에서 굴절되고, 이 제1렌즈(6)를 통과한 화상은 강한 굴절율을 갖는 제2렌즈(7)에서 굴절되며, 이 제2렌즈 (7)를 통과한 화상은 접시모양의 제3렌즈(8)에서 굴절되어 스크린에 확대 투사되었다.

그러나, 최근에는 보다 더 선명한 화질을 구현하기 위하여 해상도의 증가를 요구하게 되었고, 또한 TV세트를 부피를 줄이기 위한 컴팩트화를 요구하게 되어 이에 부응한 투사렌즈의 개발이 요청되었다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 요청을 해결하기 위한 것으로, 단촛점렌즈와 대구경비의 렌즈를 구현시키고, 유리렌즈인 제2렌즈가 보다 강한 굴절율(power)을 갖도록 하며, 이차모멘트에 의한 설계를 하여, 보다 선명한 화질을 구현하기 위한 해상도를 향상시키고, 또한 TV세트의 부피를 줄여 컴팩트화시키기 위한 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 위한 본 고안에 의한 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는, 전체 초점거리에 비하여 제3렌즈와 제2렌즈간의 이격거리를 종래의 것보다 작도록 설치하고, 유리렌즈인 제2렌즈의 구경과 플라스틱렌즈인 제1렌즈의 구경의 비를 보다 작도록 형성하므로, 대구경비를 구현한 수 있으며, 초점거리가 87㎜로써 종래의 것보다 짧게 되고, 또한 렌즈의 OAL(Over All Length)도 매우 짧게 되어 TV세트의 컴팩트화 및 고화질을 실현할 수 있음을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조를 적용한 구체적인 제1실시예는 제2도와 제3도에 도시되는 바와 같이, CRT유리벌브(10)의 전면에 차례대로 렌즈들을 조합하는 것에 있어서, C-렌즈(20)는 CRT유리벌브(10)에 볼록한 면이 위치되도록 접시모양의 요철렌즈로 형성되어 왜곡수차 보정 및 필드프레트너(field flatnner)역활을 하도록 하며, 제1렌즈(30)는 비구면 플라스틱렌즈로 형성하여 고차 구면수차 및 상면 만곡을 보정하도록 하고, 제2렌즈(40)는 양면볼록 유리렌즈(비중이 플라스틱렌즈보다 약 2.5배 크다)로 형성하여 투사렌즈의 대부분의 굴절율(power)을 갖도록 하며, 제3렌즈(50)는 접시형태의 대구경렌즈로 형성하여 구면수차를 보정하도록 하고, 투명한 액체렌즈(60)는 CRT유리벌브(10)와 C-렌즈(20) 사이에 채워져 냉각효과 및 렌즈면에서의 빛반사를 줄여주어 콘트라스트를 향상시키도록 구성한다.

이러한 본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는, 전체 굴절율(power)에 대한 각 렌즈의 굴절율(power)의 분배가 매우 중요하다.

이와 같은 굴절율(power)의 분배에 대한 본 고안의 실시예는, 양면볼록 유리렌즈인 제2렌즈(40)의 굴절율(power)을 전체 투사렌즈의 굴절율(power)에 대하여 약 80%정도가 되도록 하여 TV세트의 내부 온도변화에도 안정된 결상능력을 갖도록 하고, 나머지 렌즈들은 주로 고차 수차를 보정하는 역할을 하도록 한다.

한편, 제2렌즈(40)의 구경에 대한 제3렌즈(50)의 구경비는 비축광선중에 상광선의 비넷팅(vignetting)특성을 나타내는 양이고, 제1렌즈(30)의 구경에 대한 제2렌즈(40)의 구경비는 비축광선중에 하광선의 비넷팅(vignetting)특성을 나타내는 양이므로, 이러한 양들을 적절하게 조절하면 투사렌즈의 주변광량비를 크게 할 수 있다.

이러한 조건들을 충족시키는 본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조가 적용된 제1, 제2, 제3실시예들 모두 다음과 같은 조건들을 만족시키는 범위내에서 형성된다.

첫째, 투사렌즈의 전체촛점거리에 대한 각 렌즈들의 촛점거리의 비는,

상기에서, f는 투사렌즈의 전체 초점거리이며, f₁은 제1렌즈의 초점거리이고, f₂는 제2렌즈의 초점거리이며, f₃은 제3렌즈의 초점거리이고, f_c는 C-렌즈의 초점거리이다.

둘째, 각 렌즈들의 구경비와 이격거리의 비는,

상기에서, D₁은 제1렌즈의 구경이고, D₂는 제2렌즈의 구경이며, D₃은 제3렌즈의 구경이고, f는 투사렌즈의 전체 초점거리이며, dc-1는 C-렌즈와 제1렌즈 사이의 이격거리이고, d_1-2는 제1렌즈와 제2렌즈 사이의 이격거리이며, d_2-3은 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 이격거리이다.

셋째, 이차모멘트를 작게 하여 제작공차가 크게 되도록 하면, 제작오차가 줄어들게 되며, 또한 컴팩트화하여 제작단가를 줄여주고, 보다 안정된 화질을 구현할 수 있게 된다. 이러한 이차모멘트를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

여기에서, 수식(1)은 축상 주변광선의 이차모멘트, 수식(2)은 주광선의 이차모멘트, h_i는 축상 주변광선 각면에서의 입사고, Q_i는 축상 주변광선 각면에서의 Abbe 불변량,는 주광선 각면에서의 입사고,는 주광선 각면에서의 Abbe 불변량이다.

한편, 첨부된 도면 제3도는 본 고안의 제1실시예에 나타난 각 렌즈들의 데이터이고, 제4도는 본 고안이 적용된 제2실시예를 나타내는 단면도이며, 제5도는 제2실시예의 MTF특성을 나타내는 그래프이고, 제6도는 제2실시예가 적용된 각 렌즈들의 데이터이며, 제7도는 본 고안의 제3실시예를 나타내는 단면도이고, 제8도는 제3실시예의 MTF특성을 나타내는 그래프이며, 제9도는 제3실시예가 적용된 각 렌즈들을 나타내는 데이터이다. 여기에서 MTF곡선은 각 렌즈들의 결상능력을 나타내는 곡선이다.

이러한 본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조가 적용된 제1, 제2, 제3실시예들의 특성을 비교하여 표 1과 표 2에 나타내면 다음과 같다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 1과 표 2에서 표시된 미설명부호, f는 투사렌즈의 전체 초점거리이며, f₁은 제1렌즈의 초점거리이고, f₂는 제2렌즈의촛점거리이며, f₃은 제3렌즈의 초점거리이고, f_c는 C-렌즈의 초점거리이며, D₁은 제1렌즈의 구경이고, D2는 제2렌즈의 구경이며, D₃은 제3렌즈의 구경이고, OAL은 투사렌즈의 전체길이를 나타내며, d_c-1는 C-렌즈와 제1렌즈 사이의 이격거리이고, d_1-2는 제1렌즈와 제2렌즈 사이의 이격거리이며, d_2-3은 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 이격거리이고, m은 축상 주변광선의 이차모멘트이며, mc는 주광선의 이차모멘트이다.

이와 같은 특성을 갖는 본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는, CRT의 상을 투사렌즈를 이용하여 스크린에 확대시켜 대화면을 얻는 프로젝션TV 형태의 시스템에 적용되며, 결상력이 우수하고 구성이 컴팩트하여 프로젝션TV 세트의 크기를 줄여 주고, 또한 렌즈의 허용공차를 크게 할 수 있어서 제작오차를 줄여 주며 온도변화에도 안정된 결상능력을 갖춘 렌즈로서 TV의 화질을 선명하게 재현시킬 수 있다.

한편, 본 고안과 관련하여 CRT의 유효직경은 5.3"(인치)이고, 스크린의 크기는 45"(인치)에 대응되도록 설계되었다.

상기와 같은 본 고안 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조는, 종래 투사렌즈의 해상도가 NTSC급의 400-600TV라인 정도이었지만, 본 고안에 의한 투사렌즈는 800TV라인 정도로 고해상 및 고화질이 실현이 가능하며, 또한 단촛점 대구경비를 갖는 투사렌즈로서 TCL(Total Conjugate Length)이 940㎜(45인치 스크린)이하가 되어 매우 컴팩트하고, 본 고안의 투사렌즈를 이용하면 45"(인치) TV의 경우에 TV세트의 두께를 52㎜이하로 줄여줄 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 전체 초점거리에 비하여 제3렌즈와 제2렌즈간의 이격거리를 종래의 것보다 작게 하고, 유리렌즈인 제2렌즈의 구경과 플라스틱렌즈인 제1렌즈(30)의 구경의 비를 작게 구성하며, 이차모멘트에 의한 설계를 함으로써, 대구경비의 렌즈를 구현하여 주며, 유리렌즈인 상기 제2렌즈가 보다 강한 굴절율(power)을 갖도록 하여 주고, 보다 선명한 화질을 구현하기 위한 해상도를 향상시켜 주며, 또한 TV세트의 부피를 줄여 보다 컴팩트하게 제작할 수 있는 유용한 것이다.

Claims

CRT유리벌브의 전면에 차례대로 렌즈들을 조합하는 투사렌즈에 있어서, CRT유리벌브에 볼록한 면이 위치되도록 요철렌즈로 형성되어 왜곡수차를 보정하는 C-렌즈와, 비구면 플라스틱렌즈로 형성되어 구면수차 및 상면 만곡을 보정하는 제1렌즈와, 양면 볼록렌즈로 형성되어 전체 굴절율의 약 80%정도를 차지하는 제2렌즈와, 접시형태의 대구경렌즈로 형성되어 구면수차를 보정하는 제3렌즈와, 상기 CRT유리벌브와 C-렌즈 사이에 채워져 냉각 효과 및 렌즈면에서의 빛반사를 줄여주어 콘트라스트를 향상시키는 투명한 액체렌즈로 구성되어, 투사렌즈의 전체촛점거리에 대한 각 렌즈들의 초점거리의 비가 하기의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조.

상기에서, f는 투사렌즈의 전체 초점거리이며, f₁은 제1렌즈의 초점거리이고, f₂는 제2렌즈의 초점거리이며, f₃은 제3렌즈의 초점거리이고, f_c는 C-렌즈의 초점거리이다.
제1항에 있어서, 각 렌즈들의 구경비와이격거리의 비가 다음의 조건을 만족시킴을 특징으로 하는 프로젝션TV의 투사렌즈 체결구조.

상기에서, D₁은 제1렌즈의 구경이고, D₂는 제2렌즈의 구경이며, D₃은 제3렌즈의 구경이고, f는 투사렌즈의 전체 초점거리이며, d_c-1는 C-렌즈와 제1렌즈 사이의 이격거리이고, d_1-2는 제1렌즈와 제2렌즈 사이의 이격거리이며, d_2-3은 제2렌즈와 제3렌즈 사이의 이격거리이다.