JPH0521211B2 - - Google Patents
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- JPH0521211B2 JPH0521211B2 JP58105874A JP10587483A JPH0521211B2 JP H0521211 B2 JPH0521211 B2 JP H0521211B2 JP 58105874 A JP58105874 A JP 58105874A JP 10587483 A JP10587483 A JP 10587483A JP H0521211 B2 JPH0521211 B2 JP H0521211B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- liquid
- refractive index
- lens
- projection device
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/86—Vessels; Containers; Vacuum locks
- H01J29/89—Optical or photographic arrangements structurally combined or co-operating with the vessel
- H01J29/894—Arrangements combined with the vessel for the purpose of image projection on a screen
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7408—Direct viewing projectors, e.g. an image displayed on a video CRT or LCD display being projected on a screen
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Lenses (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、プラスチツクレンズの如き、温度に
よつてその焦点距離が変化するようなレンズを採
用した画像投写装置において、焦点距離の温度に
よる変化特性を補償可能にした温度補償付画像投
写装置に関するものである。 〔発明の背景〕 第１図に画像投写装置の基本構成を示す。同図
で、１はCRTの螢光面、２はレンズ、３はスク
リーンである。レンズは通常、複数枚を組み合わ
せて用いられるが、同図では１枚で代表してあ
る。 プラスチツクレンズの設計及び製造技術の進歩
によつて、近年、透明度が高くかつ軽量なメタク
リル樹脂を材料として用いたプラスチツクレンズ
が使用され始めている。 ところで、メタクリル樹脂は、その屈折率が温
度によつて変化し、従つて、その焦点距離が変化
するために、温度変化に伴つて投写画像のフオー
カスが劣化するという欠点があつた。 第２図に温度上昇に伴うプラスチツクレンズの
焦点距離の増加の模様を示す。同図で矢印の実線
は、常温での光路を示しその焦点距離はｆであ
る。高温になると、点線矢印の光路に示す通り、
焦点距離が△ｆだけ増加する。 周知の通り、焦点距離ｆは次式で求まる。 ｆ≒（１／R1＋１／R2）（ｎ−１） ……(1) ここに、 ｎ：レンズ媒質（プラスチツク）の屈折率 ｎ≒
1.5 R1、R2：レンズの入出射面の近軸曲率半径 メタクリル樹脂の屈折率の温度特性はほぼ次式
の程度であることが分つている。但し温度変化分
を△Ｔ、それに伴う（ｎ−１）の変化分を△（ｎ
−１）とする。 △（ｎ−１）／（ｎ−１）△Ｔ≒−240PPM／℃…
…(2) ここに：PPM≡10-6 またメタクリル樹脂の線膨張係数は約
80PPM／℃故、 △（１／R1＋１／R2）／（１／R1＋１／R2）△Ｔ≒
−80PPM／℃……(3) これらの値を式(1)に代入して、 △ｆ／ｆ≒−320PPM／℃ ……(4) 第１図において、レンズ〜螢光面間の距離を空
気中の距離に換算して得られる等価距離をａ、レ
ンズ〜スクリーン間の距離をｂとすれば、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ よつて、 ａ＝bf／ｂ−ｆ ……(5) 温度が変化してもｂは一定故、焦点距離が変化
してもフオーカスが変化しないためには、ａは(5)
式に(4)式を代入した次式に従つて変化する必要が
ある。 △ａ／ａ△Ｔ≒△ｆ／ｆ（１＋ｆ／ｂ−ｆ） ＝△ｆ／ｆ ｂ／ｂ−ｆ＝△ｆ／ｆ（14１／Ｍ）……
(6) ここにＭ：投写倍率 民生用プロジエクシヨンテレビでは、通常、Ｍ
は約10倍故 △ａ／ａ△Ｔ≒−350PPM／℃ ……(7) 従つて、CRTの螢光面の熱放散に伴う主レン
ズの20℃の温度上昇に対して、 △ａ／ａ≒−350PPM／℃×20℃＝0.7％ ……(8) フオーカスを良好に保つためには、式(6)〜(8)に
従つてａを変化させねばならないが、従来技術に
おいてこれを実現することは極めて困難であつ
た。そのため、スクリーンからCRT側へと光路
を逆様に追跡した場合に、第２図ｄに示すフオー
カス劣化を発生していた。レンズの直径をＤとす
ると、 Ｄ／ｄ＝ａ／△ａ ……(9) の関係がある。プロジエクシヨンテレビへの応用
においてはＦ値の低い大口径レンズの場合には、
その直径Ｄは、ほぼ、CTR上の画像の高さの半
分に等しいので、式(9)の値は、レンズの温度変化
に伴う、プロジエクシヨンテレビの解像度本数の
劣化を表しているものと見なせる。式(8)を式(9)に
代入して分るように、20℃の温度変化によつて解
像度本数は約140本に劣化してしまうことが分る。
それは、テレビの画面の走査線数490本に対して、
情報再現上、極めて不充分なものであつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上述の如き従来技術の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つて本発明の目
的は、温度変化が生じてもフオーカス劣化が発生
せず、プロジエクシヨンテレビの解像度本数の劣
化を招かないようにした温度補償付画像投写装置
を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の要点は、主レンズとCRTとの間にそ
の屈折率nPが温度上昇と共に低下するような媒質
層を配置し、かつ、その媒質層の厚さを適切に選
定することにより、焦点距離の温度劣化特性を補
償することにある。 また上記した本発明の目的を達成するために、
本発明は、水底の物体を水面上の空気層から観察
したときに、現実よりも底が浅いように錯覚され
る原理を活用する。第３図は、この原理を一般的
に示すための説明図である。同図で４は屈折率１
の空気層、５は屈折率nPの媒質層を示す。 Snellの法則から次式が成立する。 nPsinθP＝sinθA ……(10) また第３図から lAtanθA＝lPAtanθP ……(11) ∴lA＝tanθP／tanθAlP＝lP／nP cosθA／cosθP……
（11A） 通常のプロジエクシヨンテレビでは第１図の光
捕捉角θは約23度故、式（11A）の余弦項を無視
し得る。 ∴lA≒lP／nP ……(12) 即ち、媒質の厚みlPを空気中に換算した等価厚
みlAは式(13)に従う。 従つて温度によるlAの変化分△lAは次式に従
う。 △lA≒lP／nP｛△lP／lP＋△nP／nP｝……(13) 通常の応用においせ、△lP／lPは無視できる程
度に設定する。従つて、次式が成立する。 △lA≒lP／nP △nP／nP ……(14) 次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。 〔発明の実施例〕 第４図に本発明の実施例を要部を示す。同図で
実線は常温での光路を示し、点線は高温での光路
を示す。主レンズ２とCRT原像面との間に配置
する媒質５の厚みlPとその屈折率nPとは次式の関
係を満たすように選定する。 △lA＝△ａ ……(15) 式(6)、式(14)より、 lP／nP・△nP／nP＝ａ△ｆ／ｆ（１＋1 M） ……(16) ∴lP／nPｆ・△nP／nP＝△ｆ／ｆ（１＋１／Ｍ）
2……(17) ところで、温度上昇の主因はCRTの螢光面の
熱放散であり、本発明により追加する媒質５は主
レンズ２よりもCRT側に配置されているために、
媒質４の温度上昇量は、主レンズ４の温度上昇量
の約２倍となる。従つて次式を満足させる。 lP／nPｆ・△nP／nP△Ｔ＝１／２・△ｆ／ｆ△Ｔ（１＋
１／Ｍ）2 ……(18) ≒１／２・（−320PPM／℃）1.12 ≒−200PPM／℃ ……(19) 空間的構成上の制約され上式においてlPはnPｆ
よりも小さくなければならないことは明白であ
る。本発明を効果あらしめることには、式(18)の左
辺の絶対値は、右辺の絶対値の少く共30％以上と
する必要がある。30℃以上となし得る媒質の例の
いくつかを以下に記す。
よつてその焦点距離が変化するようなレンズを採
用した画像投写装置において、焦点距離の温度に
よる変化特性を補償可能にした温度補償付画像投
写装置に関するものである。 〔発明の背景〕 第１図に画像投写装置の基本構成を示す。同図
で、１はCRTの螢光面、２はレンズ、３はスク
リーンである。レンズは通常、複数枚を組み合わ
せて用いられるが、同図では１枚で代表してあ
る。 プラスチツクレンズの設計及び製造技術の進歩
によつて、近年、透明度が高くかつ軽量なメタク
リル樹脂を材料として用いたプラスチツクレンズ
が使用され始めている。 ところで、メタクリル樹脂は、その屈折率が温
度によつて変化し、従つて、その焦点距離が変化
するために、温度変化に伴つて投写画像のフオー
カスが劣化するという欠点があつた。 第２図に温度上昇に伴うプラスチツクレンズの
焦点距離の増加の模様を示す。同図で矢印の実線
は、常温での光路を示しその焦点距離はｆであ
る。高温になると、点線矢印の光路に示す通り、
焦点距離が△ｆだけ増加する。 周知の通り、焦点距離ｆは次式で求まる。 ｆ≒（１／R1＋１／R2）（ｎ−１） ……(1) ここに、 ｎ：レンズ媒質（プラスチツク）の屈折率 ｎ≒
1.5 R1、R2：レンズの入出射面の近軸曲率半径 メタクリル樹脂の屈折率の温度特性はほぼ次式
の程度であることが分つている。但し温度変化分
を△Ｔ、それに伴う（ｎ−１）の変化分を△（ｎ
−１）とする。 △（ｎ−１）／（ｎ−１）△Ｔ≒−240PPM／℃…
…(2) ここに：PPM≡10-6 またメタクリル樹脂の線膨張係数は約
80PPM／℃故、 △（１／R1＋１／R2）／（１／R1＋１／R2）△Ｔ≒
−80PPM／℃……(3) これらの値を式(1)に代入して、 △ｆ／ｆ≒−320PPM／℃ ……(4) 第１図において、レンズ〜螢光面間の距離を空
気中の距離に換算して得られる等価距離をａ、レ
ンズ〜スクリーン間の距離をｂとすれば、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ よつて、 ａ＝bf／ｂ−ｆ ……(5) 温度が変化してもｂは一定故、焦点距離が変化
してもフオーカスが変化しないためには、ａは(5)
式に(4)式を代入した次式に従つて変化する必要が
ある。 △ａ／ａ△Ｔ≒△ｆ／ｆ（１＋ｆ／ｂ−ｆ） ＝△ｆ／ｆ ｂ／ｂ−ｆ＝△ｆ／ｆ（14１／Ｍ）……
(6) ここにＭ：投写倍率 民生用プロジエクシヨンテレビでは、通常、Ｍ
は約10倍故 △ａ／ａ△Ｔ≒−350PPM／℃ ……(7) 従つて、CRTの螢光面の熱放散に伴う主レン
ズの20℃の温度上昇に対して、 △ａ／ａ≒−350PPM／℃×20℃＝0.7％ ……(8) フオーカスを良好に保つためには、式(6)〜(8)に
従つてａを変化させねばならないが、従来技術に
おいてこれを実現することは極めて困難であつ
た。そのため、スクリーンからCRT側へと光路
を逆様に追跡した場合に、第２図ｄに示すフオー
カス劣化を発生していた。レンズの直径をＤとす
ると、 Ｄ／ｄ＝ａ／△ａ ……(9) の関係がある。プロジエクシヨンテレビへの応用
においてはＦ値の低い大口径レンズの場合には、
その直径Ｄは、ほぼ、CTR上の画像の高さの半
分に等しいので、式(9)の値は、レンズの温度変化
に伴う、プロジエクシヨンテレビの解像度本数の
劣化を表しているものと見なせる。式(8)を式(9)に
代入して分るように、20℃の温度変化によつて解
像度本数は約140本に劣化してしまうことが分る。
それは、テレビの画面の走査線数490本に対して、
情報再現上、極めて不充分なものであつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上述の如き従来技術の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つて本発明の目
的は、温度変化が生じてもフオーカス劣化が発生
せず、プロジエクシヨンテレビの解像度本数の劣
化を招かないようにした温度補償付画像投写装置
を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の要点は、主レンズとCRTとの間にそ
の屈折率nPが温度上昇と共に低下するような媒質
層を配置し、かつ、その媒質層の厚さを適切に選
定することにより、焦点距離の温度劣化特性を補
償することにある。 また上記した本発明の目的を達成するために、
本発明は、水底の物体を水面上の空気層から観察
したときに、現実よりも底が浅いように錯覚され
る原理を活用する。第３図は、この原理を一般的
に示すための説明図である。同図で４は屈折率１
の空気層、５は屈折率nPの媒質層を示す。 Snellの法則から次式が成立する。 nPsinθP＝sinθA ……(10) また第３図から lAtanθA＝lPAtanθP ……(11) ∴lA＝tanθP／tanθAlP＝lP／nP cosθA／cosθP……
（11A） 通常のプロジエクシヨンテレビでは第１図の光
捕捉角θは約23度故、式（11A）の余弦項を無視
し得る。 ∴lA≒lP／nP ……(12) 即ち、媒質の厚みlPを空気中に換算した等価厚
みlAは式(13)に従う。 従つて温度によるlAの変化分△lAは次式に従
う。 △lA≒lP／nP｛△lP／lP＋△nP／nP｝……(13) 通常の応用においせ、△lP／lPは無視できる程
度に設定する。従つて、次式が成立する。 △lA≒lP／nP △nP／nP ……(14) 次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。 〔発明の実施例〕 第４図に本発明の実施例を要部を示す。同図で
実線は常温での光路を示し、点線は高温での光路
を示す。主レンズ２とCRT原像面との間に配置
する媒質５の厚みlPとその屈折率nPとは次式の関
係を満たすように選定する。 △lA＝△ａ ……(15) 式(6)、式(14)より、 lP／nP・△nP／nP＝ａ△ｆ／ｆ（１＋1 M） ……(16) ∴lP／nPｆ・△nP／nP＝△ｆ／ｆ（１＋１／Ｍ）
2……(17) ところで、温度上昇の主因はCRTの螢光面の
熱放散であり、本発明により追加する媒質５は主
レンズ２よりもCRT側に配置されているために、
媒質４の温度上昇量は、主レンズ４の温度上昇量
の約２倍となる。従つて次式を満足させる。 lP／nPｆ・△nP／nP△Ｔ＝１／２・△ｆ／ｆ△Ｔ（１＋
１／Ｍ）2 ……(18) ≒１／２・（−320PPM／℃）1.12 ≒−200PPM／℃ ……(19) 空間的構成上の制約され上式においてlPはnPｆ
よりも小さくなければならないことは明白であ
る。本発明を効果あらしめることには、式(18)の左
辺の絶対値は、右辺の絶対値の少く共30％以上と
する必要がある。30℃以上となし得る媒質の例の
いくつかを以下に記す。
以上の説明から理解されるように、本発明によ
れば、従来プラスチツクレンズの欠点とされてい
た温度による焦点距離の劣化の問題を克服し、常
にフオーカスの良い美しい画像を提供できる画像
投写装置を構成できる。従つてこの工業的価値は
極めて高いものである。
れば、従来プラスチツクレンズの欠点とされてい
た温度による焦点距離の劣化の問題を克服し、常
にフオーカスの良い美しい画像を提供できる画像
投写装置を構成できる。従つてこの工業的価値は
極めて高いものである。
第１図は画像投写装置の基本構成を示す説明
図、第２図は従来技術の問題点を説明するための
説明図、第３図は本発明において採用する基本原
理を説明する図、第４図は本発明の基本構成を示
す説明図、第５図は本発明の具体的実施例を示す
説明図である。 符号説明、１：CRTの螢光面、２：主レンズ、
３：屈折率が温度上昇と共に顕著に低下する媒
質、４：ガラスまたはプラスチツク材。
図、第２図は従来技術の問題点を説明するための
説明図、第３図は本発明において採用する基本原
理を説明する図、第４図は本発明の基本構成を示
す説明図、第５図は本発明の具体的実施例を示す
説明図である。 符号説明、１：CRTの螢光面、２：主レンズ、
３：屈折率が温度上昇と共に顕著に低下する媒
質、４：ガラスまたはプラスチツク材。
Claims (1)
- １ 投写用レンズと陰極線管フエースプレートと
の間に、その屈折率nPが温度上昇と共に低下する
ような液体層を配置し、該液体は、その屈折率の
温度係数の絶対値が、約180PPM／℃より大のも
のを使用し、該液体を封じる容器の一部に、該液
体の膨張収縮を吸収するための低弾性率のプラス
チツク材を使用することにより、該液体層の厚み
の温度変化を低減し、該投写レンズは少く共１個
のプラスチツク材のレンズ要素を含み、該液体の
屈折率の温度依存性の極性が、該プラスチツク材
のレンズ要素に起因する集点位置の温度依存変動
を相殺する極性となるように選定してなることを
特徴とする温度補償付画像投写装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105874A JPS59232314A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 温度補償付画像投写装置 |
| KR8403193A KR870001868B1 (en) | 1983-06-15 | 1984-06-08 | Video projection apparatus with temperature compensation device |
| US06/620,930 US4609945A (en) | 1983-06-15 | 1984-06-15 | Video projection apparatus with temperature compensation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105874A JPS59232314A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 温度補償付画像投写装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59232314A JPS59232314A (ja) | 1984-12-27 |
| JPH0521211B2 true JPH0521211B2 (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=14419089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58105874A Granted JPS59232314A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 温度補償付画像投写装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4609945A (ja) |
| JP (1) | JPS59232314A (ja) |
| KR (1) | KR870001868B1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4755868A (en) * | 1984-02-08 | 1988-07-05 | Tds Patent Management, Inc. | High brightness projection TV system using one or more CRTs with a concave phosphor surface acting to concentrate light into a lens system |
| JPS61116306A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-06-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | 結像レンズの保持装置 |
| JPS61162014A (ja) * | 1985-01-10 | 1986-07-22 | Ricoh Co Ltd | 平行レ−ザ−ビ−ム用光源装置 |
| NL8500842A (nl) * | 1985-03-22 | 1986-10-16 | Philips Nv | Projectietelevisiebeeldbuis. |
| US4777532A (en) * | 1985-08-06 | 1988-10-11 | Pioneer Electronic Corporation | Projection apparatus for a projection television receiver |
| GB8608925D0 (en) * | 1986-04-11 | 1986-05-14 | Philips Nv | Projection television system |
| JPS62277117A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-02 | Jiyuujiyouha Giken Kk | 濾過装置 |
| JPS6329129U (ja) * | 1986-08-09 | 1988-02-25 | ||
| JPS63155523A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Pioneer Electronic Corp | ビデオプロジエクタ−用冷却装置 |
| NL8700440A (nl) * | 1987-02-23 | 1988-09-16 | Philips Nv | Optische inrichting bevattende een houder met daarin aangebracht een optisch stelsel. |
| US5412510A (en) * | 1989-05-15 | 1995-05-02 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Imaging optical system for compensating change of temperature |
| US4982289A (en) * | 1989-05-15 | 1991-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid cooled cathode ray tube apparatus for video projection system |
| US5196957A (en) * | 1990-03-20 | 1993-03-23 | Olive Tree Technology, Inc. | Laser scanner with post-facet lens system |
| JPH0481801A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Kuraray Co Ltd | 光学用成形品 |
| JP3193062B2 (ja) * | 1990-12-26 | 2001-07-30 | パイオニア株式会社 | ３管式プロジェクションテレビ |
| JP3210361B2 (ja) * | 1991-05-30 | 2001-09-17 | ソニー株式会社 | プロジェクター |
| JP2869694B2 (ja) * | 1992-10-26 | 1999-03-10 | 三菱電機株式会社 | 投写型表示装置 |
| JP3627252B2 (ja) * | 1994-03-30 | 2005-03-09 | ソニー株式会社 | プロジェクションテレビのレンズ組立体およびプロジェクションテレビ装置 |
| US6104554A (en) * | 1999-05-06 | 2000-08-15 | U.S. Precision Lens | Projection television lens assembly |
| US7570386B2 (en) * | 2005-09-15 | 2009-08-04 | Lexmark International, Inc. | Systems and methods that compensate for scan path errors in a multi-beam electrophotographic imaging apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4405949A (en) * | 1982-03-22 | 1983-09-20 | Zenith Radio Corporation | Liquid cooling in projection cathode ray tubes |
| US4511927A (en) * | 1983-01-10 | 1985-04-16 | National Viewtech Corp. | Liquid coupling system for video projectors |
-
1983
- 1983-06-15 JP JP58105874A patent/JPS59232314A/ja active Granted
-
1984
- 1984-06-08 KR KR8403193A patent/KR870001868B1/ko not_active Expired
- 1984-06-15 US US06/620,930 patent/US4609945A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59232314A (ja) | 1984-12-27 |
| US4609945A (en) | 1986-09-02 |
| KR870001868B1 (en) | 1987-10-17 |
| KR850000871A (ko) | 1985-03-09 |
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