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KR100600197B1 - 회절 광표면을 사용하는 색보정 투사렌즈 - Google Patents

회절 광표면을 사용하는 색보정 투사렌즈 Download PDF

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KR100600197B1
KR100600197B1 KR1020017005896A KR20017005896A KR100600197B1 KR 100600197 B1 KR100600197 B1 KR 100600197B1 KR 1020017005896 A KR1020017005896 A KR 1020017005896A KR 20017005896 A KR20017005896 A KR 20017005896A KR 100600197 B1 KR100600197 B1 KR 100600197B1
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lens
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projection
cathode ray
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멜빈 에이치. 크레이처
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

스크린(14) 상에 상을 형성시키기 위해 CRT(16) 및 투사렌즈 시스템(13)을 갖는 투사 텔레비젼 시스템(10)이 제공된다. 투사렌즈 시스템(13)은 렌즈 시스템에 색보정을 제공하는 회절 광표면(DOS)에 특징이 있다. 회절 광표면(DOS)은 회절 광소자(DOE) 또는 렌즈 시스템에 현존하는 렌즈 소자의 일부로서 형성될 수 있다. 회절 광표면(DOS)은 렌즈의 제1렌즈 유닛(U1)의 물체측면(S2) 및 렌즈의 제3렌즈 유닛(U3)의 상측면(S11) 사이에 위치한다. 회절 광표면(DOS) 및 렌즈의 구경 조리개(AS) 사이의 거리는 투사렌즈(13)의 초점길이가 f0일 때 0.1ㆍf0 미만이다.
투사렌즈, 음극선관, 투사 텔레비젼, 색보정, 회절 광표면, 구경 조리개

Description

회절 광표면을 사용하는 색보정 투사렌즈{COLOR CORRECTED PROJECTION LENSES EMPLOYING DIFFRACTIVE OPTICAL SURFACES}
본 발명은 투사형 텔레비젼에 사용하기 위한 투사렌즈 시스템에 관한 것으로, 특히, 만곡된 전면판(curved faceplates)을 갖는 음극선관을 포함하여, 음극선관(CRTs)을 사용하는 색보정된, 넓은 시야, 높은 개구수(numerical aperture)의 투사렌즈 시스템에 관한 것이다.
고화질(high definition) TV 디스플레이(HDTV) 및 데이터 및 그래픽의 투사에서 사용하기 위한 여러 가지 색보정된 고화상 품질의 렌즈가 이 기술분야에 알려져 있다. 이러한 렌즈들은 두 부품 시스템인 "전면 스크린(front screen)", 즉 투사기(projector) 및 스크린(screen)이 2개의 서로 다른 유닛으로 된 시스템에 가장 많이 사용되었다. 투사기와 스크린 사이가 원거리이기 때문에, 그러한 시스템에 사용되는 대부분의 렌즈는 30 ° 미만의 하프 시계(half field of view)를 갖는다.
최근에, 일 부품 투사 TV가 인기를 끌고 있다. 이러한 시스템은 투사기가 단일 부품으로 조합되는 투명 스크린의 후 표면 상에 투사되는 "후면 스크린(rear screen)" 구조를 사용한다. 이러한 시스템에서 전체적으로 소형의 사이즈를 달성하기 위해, 렌즈는 가능한한 넓은 시계를 가져야 한다.
이러한 목적을 달성하는데 도움이 되고 상의 외부에서 증가된 광량을 제공하기 위해, 만곡된 전면판을 갖는 CRT가 이러한 적용에 자주 사용된다. 이러한 CRT의 전면판은 전면판의 만곡된 측면 상에 침전되어 있는 인광물질(phosphor)로 이루어진 평볼록(plano-convex shaped)이다. 그 결과, 전면판의 인광체 측면의 외부는 렌즈 쪽으로 구부러진다.
오목한 표면상의 CRT 상을 투사렌즈 쪽으로 나타냄으로써 렌즈가 40°를 초과하는 하프 관측시계를 달성하도록 하는 것이 가능하다. 그러나, 만곡된 인광체 표면 상의 전자빔 스폿 사이즈(spot size)를 제어하는 것이 평면형 표면보다 더 어렵다. 소형의 잘 제어된 스폿 사이즈가 고 품질의 상을 생성시키는데 필요하기 때문에, 스폿 사이즈의 제어가 중요하다.
스폿 사이즈가 상당히 크면, 투사렌즈는 축상 색을 보정할 필요가 없다. 그러나, 디지털 TV(즉, 위성 TV 및 DVD)의 도입으로 인하여, 소비자용 일부품 후투사 TV 세트의 품질이 상당히 향상되었다.
이러한 시스템의 제조자는 만곡된 인광 표면 상에 스폿 사이즈를 최소화하고 제어하기 위해 더욱 복잡한 전자공학을 사용되고 있다. 즉, 스폿 크기의 사이즈가 0.15 mm 이하가 되도록 제조하고 있다. 따라서, 새로운 고품질 시계의 대구경 렌즈가 만곡된 인광체 CRT의 더 우수한 품질의 제품을 생산하기 위해 필요하다. 데이터 및 그래픽 투사렌즈 TV 시스템에서 사용되는 광학에서 새로운 렌즈가 색 보정을 위해 필요하다.
평면형 전면판 CRT가 사용되는 통상적인 색보정된 렌즈는 전면 위크 비구면 유닛, 렌즈 파워의 대부분을 갖는 색보정 투사 이중렌즈(doublet) 및 강한 포지티브 소자를 포함하는 주 파워 유닛, 주 파워 유닛에 후속되며 적어도 하나의 비구면 표면을 갖는 보정기(corrector) 유닛, 및 CRT 전면판에 결합되고 렌즈의 필드 곡률에 대부분의 보정을 제공하는 강한 네거티브 파워 유닛을 포함하여 긴 공액(conjugate)으로부터 짧은 공액까지로 구성된다. Keitzer의 미국특허 제4,900,139호를 참조하라.
상의 측면으로부터 주 파워 유닛은 통상적으로 유사한 초점길이의 포지티브(positive) 소자가 뒤따르는 이와 반대부호인 네거피브(negative) 소자를 갖는다. 이 두 소자는 렌즈에 색보정을 제공하며, 그 조합 형태는 통상적으로 긴 공액 쪽으로 메니스커스(meniscus)된다. 렌즈 파워의 대부분을 제공하는 단일 포지티브 소자는 통상적으로 색보정 이중렌즈가 뒤따른다.
Moskovich의 미국 재발행특허 제35,310호는 제1 및 제2 유닛의 각각이 포지티브 저분산 소자 및 네거티브 고분산 소자를 갖는 세개의 렌즈를 갖는 색보정 투사렌즈를 개시하고 있다.
Jacob Moskovich의 이름으로 1998. 1. 12. 출원된 미국특허출원 제09/005,916호의 "만곡 전면판 음극선관에 사용되는 색조정 투사렌즈"는 적어도 하나의 렌즈 유닛의 상 측면에 있는 두개의 포지티브 렌즈 소자를 갖는 제2 렌즈 유닛인 만곡 CRT에 사용되는 투사렌즈를 개시하고 있다.
색보정을 달성하기 위한 접근 방법은 네거티브 소자의 부가적인 네거티브 파워를 보상하기 위해 시스템에 부가되어야 하는 부가적인 포지티브 파워를 의미하는 고분산의 적어도 하나의 네거티브 렌즈 소자를 각각 사용한다. 부가적인 포지티브 파워는 강한 포지티브 소자의 형태를 취하나, 많은 경우 시스템 내에 부가적인 포지티브 소자를 포함한다. 부가적인 포지티브 및 네거티브 소자의 결합은 비용, 복잡성 및 렌즈 시스템의 무게를 증가시킨다. 특히, 무게는 유리 소자를 사용하여 색보정을 달성하였을 때 증가된다. 유리 소자의 사용은 또한 네거티브 고분산 소자에 플린트 유리(flint glass)를 사용하는 것을 의미한다. 본 발명분야에서 알려져 있는 바와 같이, 플린트 유리는 크라운 유리(crown glass)보다 작업하기가 더욱 곤란하다.
본 발명의 목적은 (1) 대구경(large aperture), 즉, 약 1.2 또는 그 이하의 f/수(f/number)를 갖고, (2) 넓은 시계(wide field of view), 즉, 최소 35°의 반시계(half field of view)를 가지며, (3) 만곡 전면판을 갖는 음극선관을 포함하여 음극선관에 사용될 때 색수차(chromatic) 및 단일색수차(monochromatic)의 고 레벨 보정을 제공하고, (4) 최소의 부가적인 렌즈 소자를 갖고 어떤 경우에는 부가적인 렌즈 소자가 없이 색수차 보정을 제공하는 투사렌즈 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적과 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기의 구성으로 긴 공액으로부터 짧은 공액까지의 투사렌즈 시스템을 제공한다. 투사렌즈 시스템은
(a) 적어도 하나의 비구면 소자(즉, 적어도 하나의 비구면을 갖는 소자)를 포함하며, 짧은 공액 측면를 갖는(표 1 및 2의 S2) 전면 렌즈(front lens)(제1렌즈 유닛; U1),
(b) 렌즈 시스템 파워의 대부분을 제공하는 포지티브 파워렌즈 유닛(제2렌즈 유닛; U2),
(c) 적어도 하나의 비구면 소자(즉, 적어도 하나의 비구면을 갖는 소자)를 포함하는 보정기 렌즈 유닛(UCR), 및
(d) 긴 공액에 대면하는 강한 오목 표면(표 1 및 2의 S11)을 갖는 CRT 전면판과 결합되고 렌즈이 필드 곡률 대부분의 보정을 제공하며, 긴 공액 측면(표 1 및 2의 S11)를 갖는 강한 네거티브 파워 유닛(제3렌즈; U3)으로 이루어지며, 상기 렌즈 시스템은 렌즈 시스템의 축상 색을 적어도 부분적으로 보정하고, 전면 렌즈 유닛의 짧은 공액 측면와 강한 네거티브 파워 유닛의 긴 공액 측면 사이에 위치하는 적어도 하나의 회절 광표면(DOS)을 포함한다.
회절 광표면은 일반적으로 포지티브 광 파워를 갖는다. 따라서, 고분산 네거티브 렌즈 소자의 사용과는 달리 색보정을 달성하기 위해, 회절 광표면의 사용은 부가적인 포지티브 파워를 부가된 네거티브 파워와 균형을 맞추기 위해 결합할 필요가 없다. 따라서, 포지티브 회절 광표면의 사용은 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 포지티브 소자의 파워를 최소한 어느 정도 감소시킬 수 있고, 다시 말하면, 시스템의 수차의 전체적인 보정을 용이하게 할 수 있다.
적어도 하나의 회절 광표면은 블레이즈 키노폼(blazed kinoform) 또는 블레이즈 키노폼에 바이너리 근사(binary approximation)가 될 수 있고, (1) 분리 광소자의 표면(예를 들면, 하나의 측 상에 플라노(plano)가 있고 다른 측 상에 회절 광 표면을 갖는 회절 광소자(DOE)), 또는 (2) 포지티브 파워렌즈 유닛(U2) 또는 보정기 렌즈 유닛(UCR)의 일부 또는 전체를 형성하는 소자의 표면으로 이루어질 수 있다.
포지티브 파워렌즈 유닛 또는 보정기 유닛의 일부로 형성될 때, 회절 광표면은 어떤 부가적인 렌즈 소자를 필요로 하지 않고 렌즈 시스템에 색보정을 제공한다. DOE의 표면으로 형성될 때, 단지 하나의 소자만이 필요하다. 따라서, 위의 경우중 하나에서, 본 발명의 회절 광표면은 시스템의 복잡성, 비용, 및 무게를 최소한으로 증가시키는 투사렌즈 시스템에 대하여 색보정을 제공할 수 있다. 비록 그렇게 바람직하지는 않지만 필요하다면 다중 회절 광표면이 사용될 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따라 구성된 렌즈 시스템의 개략적인 측면도.
도 3은 도 1 및 2의 렌즈 시스템에 비교되는 구성으로서 회절 광표면이 없는 렌즈 시스템의 개략적인 측면도.
도 4a, 4b, 및 4c는 -0.117의 배율의 상에 대한 각각 도 1, 2, 및 3의 렌즈 시스템의 수평 수차(lateral aberration) 대 상대 입사동 좌표(relative entrance pupil coordinates)의 계산된 그래프. 상기 도면에 대한 파라미터는 표 4에 표시되어 있다.
도 5a, 5b, 및 5c는 -0.101의 배율의 상에 대한 각각 도 1, 2, 및 3의 렌즈 시스템의 수평 수차 대 상대 입사동 좌표의 계산된 그래프. 상기 도면에 대한 파라 미터는 표 5에 표시되어 있다.
도 4 및 5에서, 실선은 TAN 데이터를 표시하고, 대시선은 SAG 데이터를 표시하며, 점선은 SAG-Y 데이터를 표시한다. 원, 삼각형, 사각형 데이터 포인트에 대한 파장은 각각 0.546 마이크론, 0.480 마이크론 및 0.644 마이크론이다. 상기 도면에 주어진 H' 단위는 밀리미터이고 수직표시선은 0.1 밀리미터 단위이다.
도 6은 본 발명에 따라 구성된 렌즈 시스템을 사용하는 후 투사 TV의 개략도이다.
본 명세서와 결합되어 구체화되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 된다. 물론, 도면 및 상세한 설명은 설명을 위한 것이고 본 발명을 제한하는 것이 아님을 이해할 것이다.
본 발명의 렌즈 시스템은 바람직하게는 제1렌즈 유닛, 제2렌즈 유닛, 제3렌즈 유닛, 및 보정기 렌즈 유닛을 포함하며, (1) 제1렌즈 유닛은 적어도 하나의 비구면을 포함하고, (2) 제2렌즈 유닛은 강한 포지티브 광 파워를 갖고, (3) 제3렌즈 유닛은 렌즈 시스템의 필드 곡률을 보정하고 상대적으로 강한 네거티브 광 파워를 가지며, (4) 보정기 렌즈 유닛은 특히 축이탈 광선에 기인한 수차를 보정하고 상대적으로 약한 광 파워를 갖는다. 또한 상기 시스템은 렌즈 시스템에 적어도 부분적인 색보정을 제공하는 적어도 하나의 회절 광표면을 포함한다.
제1렌즈 유닛은 구면 수차 및 코마를 포함하는 구경형 수차를 보정하고, 하 나 또는 그 이상의 렌즈 소자로 구성될 수 있다. 바람직하게는 제1렌즈 유닛의 소자 또는 소자들은 플라스틱 물질, 예를 들면, 아크릭(acrylic) 플라스틱으로 형성된다.
제2렌즈 유닛은 바람직하게는 렌즈 시스템의 포지티브 광 파워의 대부분을 제공한다. 비록 이 렌즈가 다중 렌즈를 포함할 수 있고 하나 또는 그 이상의 비구면을 가질 수 있을 지라도, 이 유닛은 비구면을 갖는 단일 유리 소자로 구성되는 것이 바람직하다.
보정기 유닛 및 제3렌즈 유닛은 각각 축이탈 구경 종속 수차(off-axis aperture dependent aberration) 및 필드 종속 수차(field dependent aberration)를 보정한다. 특히, 보정기 유닛은 비스듬한 구면 수차를 다루는데 효과적이며, 한편 제3렌즈 유닛은 시스템의 필드 곡률을 감소시키는데 효과적이다.
보정기 렌즈 유닛은 하나 또는 그 이상의 렌즈 소자로 구성될 수 있다. 이 유닛의 소자 또는 소자들은 플라스틱 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
제3렌즈 유닛은 렌즈 시스템을 CRT의 전면판에 결합시키는 유체에 접촉하는 비구면 플라스틱 렌즈소자로 구성되는 것이 바람직하다. 만일, 필요하다면, 제3렌즈 유닛의 비구면 플라스틱 렌즈 소자는 Wessling의 미국특허 제5,055,922호에 따른 흡수 색필터(absorptive color filter) 물질을 포함할 수 있다.
정량적으로, 투사렌즈의 전체 초점길이(f0)에 대한 제1렌즈 유닛의 초점길이(f1)의 절대값 비는 2.5 이상이 바람직하고, 투사렌즈의 전체 초점길이에 대한 제2렌즈 유닛의 초점길이(f2)의 비는 1.5 미만이 바람직하며, 투사렌즈의 전체 초점길이에 대한 보정기 유닛의 초점길이(fCR)의 절대값 비는 2.0 이상이 바람직하고, 투사렌즈의 전체 초점길이에 대한 제3렌즈 유닛의 초점길이(f3)의 절대값 비는 2.5 이하가 바람직하다.
회절 광표면(DOS)은 투사렌즈에 대하여 적어도 부분적인 축상 색보정을 제공한다. DOS를 사용하여 투사렌즈를 설계하기 위하여, 회절 표면이 0.486 내지 0.656 마이크론 범위 내에서 사용될 수 있는 렌즈에 대하여 매우 큰 굴절율(통상적으로 9999) 및 -3.4의 V-수를 갖는 굴절 표면으로서 다루어지는 Sweatt 모델이 사용될 수 있다. W.C. Sweatt의 "홀로그래픽 광소자 및 초굴절 렌즈 사이의 수학적 등가", 미국 광협회의 저널, 69:486-487,1979.
얇은 렌즈 무색 이중렌즈의 제1 정렬 이론이 색수차를 없애는데 필요한 굴절 파워를 계산하는데 사용된다. 예를 들어, Warren J. Smith의 현대광학기술(Modern Optical Engineering), 제2판, MaGraw-Hill, Inc., 뉴욕, 1990, 페이지 372~375 참조하라.
이 이론은 굴절 광표면의 광 파워 ΦDOS, 나머지 렌즈의 광 파워 ΦL 및 VL과 VDOS, 평균 렌즈 유리 또는 플라스틱(통상적으로 약 60) 및 굴절 소자(예를 들면, -3.4)의 관계는 하기와 같다.
Figure 112001010794040-pct00001
도 1 및 2의 렌즈에서, 렌즈에 제공된 총 광 파워는 약 0.014 mm-1이다. 상기 식의 응용이 총 색보정을 달성하기 위하여 필요한 굴절 소자의 파워에 대하여 약 0.0007mm-1의 값으로 주어졌다. 볼록-플라노 DOE를 가정하고, 9999의 굴절율 및 볼록 표면에 대하여 약 0.00000007 mm-1의 곡률 "c"를 사용하면 다음과 같은 관계식이 얻어진다.
Figure 112001010794040-pct00002
여기에서, "n"은 DOE의 굴절율이다.
도 1 및 2의 렌즈에서, 0.0007 mm-1 보다는 사실상 0.0005 mm-1의 광 파워가 사용되었다. 이 결과 투사렌즈는 전체적으로 색보정되지는 않았지만 DOS의 굴절율 효율의 향상이 있었다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 굴절 광표면은 제1렌즈 유닛의 물체측과 제3렌즈 유닛의 상측 사이, 즉, 상기 도면에서 표면 S2와 S11 사이에 위치된다. 바람직하게는, DOS는 투사렌즈의 개구조리개(AS) 근처에 위치된다. 특히, 초점길이 f0 및 DOS와 개구조리개 사이의 거리 "d"를 갖는 투사렌즈에 대하여, d/f0 비는 0.1 미 만이 바람직하고, 가장 바람직하게는 0.05 미만이다. d/f0 비가 0.1 이사으로 상승하는 것은 수평 색의 고 레벨을 받아들이지 못하기 때문에 바람직하지 않다. 도 1 및 2의 투사렌즈에 대하여 이 비는 약 0.01이다.
DOS는 현재 알려져 있거나 또는 개발되는 여러 가지 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기술들의 예로서, 다이아몬드 터닝 머신을 사용하여 독립적인 소자를 기계가공하는 것을 포함하고, 더욱 바람직하게는 마스터 몰드를 생산하고 사출성형기술을 사용하여 원하는 굴절 표면을 갖는 소자를 형성하는 것이다. DOS 표면에 대한 바이너리 근사가 본 발명분야에서 알려진 사진석판기술을 사용하여 제조될 수 있다. 굴절 광표면을 갖는 소자는 특히 성형에 의해 제조될 때, 일반적으로 플라스틱 물질, 예를 들어, 아크릭 폴리머로 구성되고, 만일 필요하다면 유리 물질과 같은 다른 물질이 사용될 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따라 구성된 다양한 투사렌즈를 도시하고 있다. 도 3은 도 1 및 2의 렌즈 시스템에 비교되는 구성을 갖고 굴절 광표면이 없는 투사렌즈를 도시한다. 대응하는 규정이 표 1 내지 3에 있다. 다른 제조자에 의해 제조된 동등한 유리가 본 발명의 실제 적용에 사용될 수 있다. 산업적으로 가능한 물질이 플라스틱 소자로 사용될 수 있다.
표에 기재된 비구면 계수는 하기 식에서 사용된다.
Figure 112001010794040-pct00003
여기에서, z는 시스템의 광축으로부터 거리 y에서의 표면 새그이고, c는 광축에서 렌즈의 곡률이며, k는 원추상수이며 표 1-3의 규정에서는 0이다.
표에서 다양한 표면에 결합된 표시 "a"는 비구면을 나타내며, 즉, 상기 식에서 적어도 하나의 D, E, F, G, H 또는 I 표면은 0이 아니다. 표에 주어진 모든 치수는 mm 이다. 표 1-3은 도면이 광이 좌측으로부터 우측으로 간다고 가정하에서 구성되었다. 실제 적용에서, 스크린은 좌측에 있고 CRT는 우측에 있으며, 광은 우측에서 좌측으로 이동할 것이다.
CRT 전면판은 표 1-2의 표면 13-14 및 표 3의 표면 11-12를 구성한다. 결합 유체는 표 1-2의 표면 12-13과 표 3의 표면 10-11 사이에 위치한다. 이러한 성분의 물질 지정은 표에 6개의 아라비아 숫자로 기재되어 있고, 물질에 대한 Ne 값은 제1의 세개의 숫자에 1000을 부가함으로써 얻을 수 있고, Ve 값은 마지막 숫자 앞에 소수점을 표시함으로써 마지막 세개의 숫자로부터 얻는다. 표 1 및 2의 별표는 DOS에 대한 Sweatt 모델에서 사용되는 굴절율 및 Abbe 수, 즉 9999의 Ne 값 및 -3.4의 Ve 값을 나타낸다.
표 1에서, 제1렌즈 유닛은 표면 1-2로 구성되고, 제2렌즈 유닛은 표면 4-5로 구성되며, DOE는 표면 6-8로 구성되고, 보정기 렌즈 유닛은 표면 9-10으로 구성되며, 제3렌즈 유닛은 표면 11-14로 구성된다. 표면 3은 광학적 구경식(口徑蝕, vignetting)이다.
표 2에서, 제1렌즈 유닛은 표면 1-2로 구성되고, 제2렌즈 유닛은 표면 3-4로 구성되며, DOE는 표면 5-7로 구성되고, 보정기 렌즈 유닛은 표면 9-10으로 구성되며, 제3렌즈 유닛은 표면 11-14로 구성된다. 표면 8은 광학적 구경식이다.
표 6은 본 발명의 렌즈 시스템의 다양한 특성을 요약한 것이다. 여기에서 기술된 바와 같이, 표 1-2의 렌즈 시스템은 상술한 다양한 바람직한 특성을 갖는다. 이 표에서, "1/2w"의 표시는 렌즈 시스템의 반 시계를 나타낸다.
도 4 및 5는 본 발명을 사용하는 도 1 및 2의 렌즈의 색수차와 DOS가 없는 비교되는 구성을 가진 도 3의 렌즈의 색수차를 비교한 것이다. 이 도에서 보는 바와 같이, DOS는 시스템의 색수차를 실질적으로 감소시킨다. 도 1 및 2의 렌즈에 대한 계산된 단일색 광전송 함수(도시되지 않음)는 도 3의 렌즈에 대한 것에 비교된다.
표 1의 투사렌즈가 준비되어 시험되었다. 테스트에서, DOS는 사진석판기술을 사용하여 준비된 16-레벨 바이너리 근사 키노폼이다. 또 다른 테스트에서, DOE는 다이아몬드 터닝에 의해 준비된 블레이즈 키노폼이다. 양자의 경우, 투사렌즈는 필요한 콘트라스트(contrast) 수준보다 약간 낮게 나타난다는 것을 제외하고는 성공적으로 수행되었다. 이러한 콘트라스트 손실의 일부는 키노폼이 완전하지 않게 제조된다는 사실에 기인된다. 또 다른 콘트라스트 손실은 감소된 축상 색을 갖는 렌즈의 스펙트럼의 확장, 즉 480 내지 640 나노미터에 있다.
도 6은 본 발명에 따라 구성된 CRT 투사 텔레비젼(10)의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 투사 텔레비젼(10)은 그 전면에 따라 형성된 투사 스크린(14) 및 그 배면에 따라 형성된 비스듬한 거울(18)을 갖는 캐니넷(12)를 포함한다. 모듈(13)은 본 발명에 따라 구성된 렌즈 시스템을 개략적으로 나타내고, 모듈(16)은 그와 결합된 CRT 관을 나타낸다. 실제로 세개의 렌즈 시스템(13) 및 세개의 CRT 관(16)이 스크린(14) 상에 적색, 녹색 및 청색 상을 투사하도록 사용된다.
비록 본 발명의 특수한 실시예가 설명되었지만, 본 기술분야의 기술자에 의해 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
표면 넘버 유형 반경 두께 유리 클리어 구경 직경
1 a 55.6214 9.00000 아크릭 86.77
2 a 55.9468 22.11697 74.61
3 ∞ 0.00000 68.19
4 63.9494 18.00000 BACD5 67.59
5 -134.1724 1.00000 66.45
6 ∞ 0.00500 ★★★★★ 62.17
7 ∞ 6.00000 아크릭 62.17
8 ∞ 9.48017 58.89
9 a -903.7057 8.00000 아크릭 58.91
10 a -96.6566 공간 1 59.68
11 a -40.3999 4.00000 아크릭 65.57
12 -42.6000 9.00000 432500 71.72
13 ∞ 14.10000 562500 130.00
14 -350.0000 상거리 130.00
기호설명
a-다항식 비구
물체 및 상 표면
표면 반경
상 -350.0000
짝수 다항식 비구
표면 넘버 D E F G H I
1 -1.2325E-06 -7.5049E-10 -2.7130E-13 -4.1105E-16 4.4689E-19 -1.0050E-22
2 -2.1192E-07 3.0589E-11 -1.9537E-13 -1.3666E-15 1.4025E-18 -3.2263E-22
9 9.1273E-07 1.9563E-09 2.4017E-12 -2.9884E-15 1.2489E-18 -1.2894E-22
10 2.3025E-06 3.1721E-09 -6.1199E-12 1.9111E-14 -2.0515E-17 7.8340E-21
11 -9.3441E-06 3.6121E-08 -7.8947E-11 9.0452E-14 -5.1560E-17 1.0853E-20
가변 공간
줌 공간 1 T(10) 초점 변이 상거리
1 27.225 -0.077 0.000
2 26.526 0.080 0.000
제1정렬 데이터
f/수 1.29 1.27
배율 -0.1167 -0.1013
물체높이 -584.28 -673.15
물체거리 -672.07 -769.94
유효초점길이 71.134 71.629
상 거리 0.00 0.00
전체길이 800.00 897.17
선정점거리 127.93 127.23
배럴 길이 127.93 127.23
조리개 표면 수 4 4
조리개까지의 거리 18.39 18.39
조리개 직경 65.166 65.209
입사동 거리 46.271 46.271
출사동 거리 -54.690 -54.331
소자의 제1정렬 특성
소자 넘버 표면 넘버 파워 f'
1 1 2 0.52370E-03 1909.5
2 4 5 0.13195E-01 75.786
5 9 10 0.45771E-02 218.48
6 11 12 -0.25187E-03 -3970.3
7 12 13 -0.10141E-01 -98.611
8 13 14 0.16057E-02 622.78
표면 넘버 유형 반경 두께 유리 클리어 구경 직경
1 a 48.2124 6.00000 아크릭 86.51
2 a 48.8057 26.68512 76.70
3 62.2295 18.00000 BACD5 68.70
4 -170.9164 1.00000 67.35
5 ∞ 0.00500 ★★★★★ 63.81
6 ∞ 6.00000 아크릭 63.81
7 ∞ 6.60000 60.54
8 ∞ 3.91941 58.16
9 a -1279.6190 7.00000 아크릭 61.57
10 a -94.3146 공간 1 61.24
11 a -43.9745 4.00000 아크릭 67.01
12 -44.0000 9.00000 432500 73.18
13 ∞ 14.10000 562500 113.98
14 -350.0000 상거리 124.74
기호설명
a-다항식 비구
물체 및 상 표면
표면 반경
상 -350.0000
짝수 다항식 비구
표면 넘버 D E F G H I
1 -1.3620E-06 -3.0451E-11 -1.6856E-12 -9.8743E-17 6.9042E-19 -2.0047E-22
2 -4.0532E-07 5.7926E-10 -1.6747E-12 -7.2393E-16 1.2554E-18 -2.8790E-22
9 1.4074E-06 -6.4383E-10 8.5939E-12 -8.5760E-15 5.1244E-18 -1.6711E-21
10 2.1954E-06 4.1546E-09 -6.3741E-12 1.7081E-14 -1.4451E-17 4.3058E-21
11 -8.8062E-06 3.1881E-08 -7.2816E-11 8.6836E-14 -5.1853E-17 1.1727E-20
가변 공간
줌 공간 1 T(10) 초점 변이 상거리
1 27.960 -0.361 0.001
2 27.243 -0.205 0.000
제1정렬 데이터
f/수 1.27 1.26
배율 -0.1167 -0.1013
물체높이 -584.20 -673.10
물체거리 -669.93 -767.93
유효초점길이 71.548 72.003
상 거리 0.53677E-03 0.43109E-03
전체길이 800.20 897.48
선정점거리 130.27 129.55
배럴 길이 130.27 129.55
조리개 표면 수 4 4
조리개까지의 거리 -0.75 -0.75
조리개 직경 65.234 64.831
입사동 거리 46.909 46.909
출사동 거리 -57.231 -56.848
소자의 제1정렬 특성
소자 넘버 표면 넘버 파워 f'
1 1 2 0.54070E-03 1849.5
2 3 4 0.12592E-01 79.414
5 9 10 0.48590E-02 205.80
6 11 12 0.33091E-03 3022.0
7 12 13 -0.98182E-02 -101.85
8 13 14 0.16057E-02 622.78
표면 넘버 유형 반경 두께 유리 클리어 구경 직경
1 a 52.8412 9.00000 아크릭 87.52
2 a 53.6487 23.92789 74.93
3 ∞ 0.00000 67.51
4 62.3370 18.00000 BACD5 68.53
5 -151.5454 8.00000 67.34
6 ∞ 5.71170 57.52
7 a 1639.1639 9.00000 아크릭 59.76
8 a -97.1935 공간 1 60.26
9 a -40.3999 4.00000 아크릭 65.82
10 -42.6000 9.00000 432500 72.01
11 ∞ 14.10000 562500 130.00
12 -350.0000 상거리 130.00
기호설명
a-다항식 비구
물체 및 상 표면
표면 반경
상 -350.0000
짝수 다항식 비구
표면 넘버 D E F G H I
1 -8.3461E-07 -5.6730E-10 -4.5333E-13 -4.3712E-16 4.7297E-19 -1.0474E-22
2 4.0601E-07 -2.8649E-10 2.6176E-14 -1.3875E-15 1.2042E-18 -2.3346E-22
7 6.6165E-07 9.2944E-10 3.2892E-12 -3.1069E-15 1.2133E-18 -1.0162E-23
8 1.8506E-06 2.9676E-09 -6.7252E-12 1.9458E-14 -1.9846E-17 7.6258E-21
9 9.3441E-06 3.6121E-08 -7.8947E-11 9.0452E-14 -5.1560E-17 1.0853E-20
가변 공간
줌 공간 1 T(10) 초점 변이 상거리
1 27.305 -0.088 0.000
2 26.612 0.080 0.000
제1정렬 데이터
f/수 1.29 1.25
배율 -0.1167 -0.1013
물체높이 -584.28 -673.15
물체거리 -671.98 -770.12
유효초점길이 71.364 71.857
상 거리 0.00 -0.10587E-03
전체길이 800.02 897.47
선정점거리 128.04 127.35
배럴 길이 128.04 127.35
조리개 표면 수 4 4
조리개까지의 거리 18.61 18.61
조리개 직경 64.262 66.019
입사동 거리 49.132 49.132
출사동 거리 -54.667 -54.331
소자의 제1정렬 특성
소자 넘버 표면 넘버 파워 f'
1 1 2 0.65884E-03 1571.8
2 4 5 0.12971E-01 77.093
3 7 8 0.53724E-02 186.14
4 9 10 -0.25187E-03 -3970.3
5 10 11 -0.10141E-01 -98.611
6 11 12 0.16057E-02 622.78
도 4a 도 4b 도 4c
초점길이 71.13 71.55 71.36
배율 -0.117 -0.117 -0.117
f/수 1.29 1.27 1.29
상높이 -584.28 -584.20 -584.28
물체높이 61.64 62.30 61.90
도 5a 도 5b 도 5c
초점길이 71.63 72.00 71.86
배율 -0.101 -0.101 -0.101
f/수 1.27 1.26 1.25
상높이 -673.15 -673.10 -673.15
물체높이 61.50 62.18 61.81
f0 f1 f2 fcr f3 f DOE 1/2w
1 71.13 1909.5 75.79 218.48 -113.60 2000.0 40.5°
2 71.55 1849.5 79.41 205.80 -126.78 2000.0 40.2°

Claims (6)

  1. 음극선관용 투사렌즈 시스템에 있어서, 상기 투사렌즈 시스템은 긴 공액 측면 및 짧은 공액 측면를 갖고, 긴 건주게이트 측면로부터 순서대로
    (a) 구경 종속 수차를 주로 보정하고, 짧은 공액 측면를 가지며 및 적어도 하나의 비구면을 포함하는 제1렌즈 유닛;
    (b) 포지티브 광 파워를 갖는 제2렌즈 유닛;
    (c) 적어도 하나의 비구면을 포함하는 보정기 렌즈 유닛; 및
    (d) 렌즈 시스템의 사용시 음극선관렌즈 시스템과 결합되어 렌즈시스템의 필드 곡률의 보정을 제공하며, 긴 공액 측면를 갖는 제3렌즈 유닛으로 이루어지며,
    상기 렌즈 시스템은 렌즈 시스템의 축상 색을 적어도 부분적으로 보정하고 제1렌즈 유닛의 짧은 공액 측면와 제3렌즈 유닛의 긴 공액 측면 사이에 위치하는 적어도 하나의 회절 광표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 투사렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회절 광표면은 두개의 광표면을 포함하는 회절 광소자 상에 형성되며, 상기 광표면 중의 하나는 플라노이고 상기 광표면의 다른 것은 회절 광표면인 것을 특징으로 하는 음극선관용 투사렌즈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    (i) 투사렌즈 시스템은 구경 조리개 및 초점길이 f0을 갖고; 및
    (ii) 회절 광표면 및 구경 조리개 사이의 거리가 0.1ㆍf0 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관용 투사렌즈 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회절 광표면 및 구경 조리개 사이의 거리가 0.05ㆍf0 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관용 투사렌즈 시스템.
  5. 음극선관 및 상을 형성하기 위해 음극선관으로부터 나온 광을 스크린 상에 투사하는 투사렌즈 시스템을 포함하여 이루어지는 투사 텔레비젼 시스템에 있어서, 상기 투사렌즈 시스템은 제1항의 투사렌즈 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투사 텔레비젼 시스템.
  6. 세개의 음극선관과 세개의 투사렌즈 시스템을 포함하여 이루어지는 투사 텔레비젼 시스템에 있어서, 하나의 투사렌즈 시스템은 상을 형성하기 위해 상기 관으로부터 나온 광을 공통 스크린 상으로 투사하기 위하여 각 음극선관에 결합되어 있고, 각 투사렌즈 시스템은 제1항의 투사렌즈 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투사 텔레비젼 시스템.
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