DE4041240A1

DE4041240A1 - Projektionslinsensystem

Info

Publication number: DE4041240A1
Application number: DE4041240A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Toide
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: DE4041240C2; US5130850A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Projektions linsensystem zur Verwendung in einer Projektions anzeigeeinheit und zur Darstellung eines Bildes auf eine Projektionswand, wobei das Bild auf dem Schirmträger einer Kathodenstrahlröhre (im folgenden als CRT bezeichnet) gebildet wird.

In den vergangenen Jahren trat eine Erhöhung in der Anwendung von Projektionsanzeigeeinheiten auf, die in der Lage sind, ein TV-Bild auf eine großformatige Projektionswand zu projizieren. Obwohl für derartige Projektionsbildeinheiten unterschiedliche Systeme angewandt wurden, wurden diejenigen am häufigsten verwendet, die das auf der CRT gebildete Bild über eine Reihe von Projektionslinsen auf eine Projektionswand darstellten.

Hinsichtlich der Projektionslinsen gab es Forderungen nach Linsen mit einem weiten Feldwinkel, um die Größe des Bildgehäuse so gering wie möglich zu machen. Als weitere Forderung wird von der Projektionslinse erwartet, daß sie eine kleine F-Zahl hat, um eine genügende Helligkeit des Bildes auf der Projektionswand sicherzustellen.

In den US-Patentschriften Nos. 43 00 817 und 47 76 681 offenbarte Projektionslinsen können als übliche Arten von Projektionslinsen erwähnt werden. Das in der US-PS 43 00 817 offenbarte Projektionsobjektiv umfaßt drei Linsengruppen, während dasjenige aus der US-PS 47 76 681 aus fünf Linsengruppe besteht.

Weiterhin gibt es als typische Projektionslinsen solche, die aus zehn Linsen oder mehr zusammenge setzt sind, und eine Projektionslinseneinheit, deren Teillinsengruppe eine asphärische Form aufweist und deren Rest aus Kunststoff hergestellt ist.

Somit sind unterschiedliche Arten von bekannten Projektionslinsen weit verbreitet.

Allerdings können in einer Projektionsanzeigevor richtung zur Anzeige eines Bildes in großen Abmessungen oder eines TV-Bildes großer Bildschärfe, eine Entwicklung, die jetzt fortschreitet, die oben erwähnten Projektionsobjektive nicht immer ein Bild mit den oben erwähnten Forderungen her stellen.

Beispielsweise treten bei den bekannten Projektions objektiven an den Rändern oder Ecken des auf eine Bildwand projizierten Bildes Bildverzerrungen auf und das Volumen des Projektes selbst wird wegen des geringen Feldwinkels der Linse nachteilig groß.

Somit wird eine Projektionslinse bzw. ein Projektionsobjektiv erwartet, das eine gute Modulationsübertragungsfunktion MTF von der Mitte bis zu den Ecken des Bildes auf der Bildwand erzielt und frei von den oben erwähnten Nachteilen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Projektionsobjektiv zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, Aberrationen von der Mitte bis zu dem Rand oder den Ecken des Bildes gut zu korrigieren und das eine ausreichende F-Zahl und einen zufriedenstellenden Feldwinkel aufweist.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Projektionslinsensystem vorgesehen, das aus acht auf der optischen Achse angeordneten Linsen gruppen besteht, wobei die Linsengruppen vom Bildende des Linsensystems her gesehen umfassen:
eine erste Linsengruppe mit einer positiven Verstärkungskraft, die aus einer Meniskus-Linse besteht;
eine zweite Linsengruppe, die insgesamt eine geringe positive Verstärkungskraft hat und aus einem Element insgesamt in Meniskusform besteht, das mindestens eine asphärische Oberfläche aufweist;
eine dritte Linsengruppe mit negativer Verstärkungs kraft und bestehend aus einem Element beispielsweise in Meniskusform;
eine vierte Linsengruppe mit positiver Verstärkungskraft und bestehend aus einem Element in bikonvexer Form;
eine fünfte Linsengruppe, die in Kontakt mit der konvexen bildseitigen Oberfläche der vierten Linsengruppe angeordnet ist, bestehend aus einem Element in beispielsweise Meniskus-Form und eine negative Verstärkungskraft aufweisend;
eine sechste Linsengruppe mit positiver Verstärkungs kraft und bestehend aus einem Element in bikonvexer Form;
einer siebenten Linsengruppe mit positiver Verstärkungskraft, bestehend aus einem Element insgesamt in Meniskusform, das mindestens eine asphärische Oberfläche aufweist; und
eine achte Linsengruppe mit negativer Verstärkungskraft, die aus einem Element in konkaver Form besteht.

Die Betriebsweise des Projektionslinsensystems mit dem oben beschriebenen Aufbau wird später erläutert.

Die erste und zweite Linsengruppen dienen haupt sächlich zur Korrektur einer sphärischen Aberration und einer Koma-Aberration mit hoher Genauigkeit; die dritte Linsengruppe dient hauptsächlich zur Korrektur der sphärischen Aberration und stellt den Ausgleich zwischen den Linsengruppen in bezug auf die Aberration-Korrektur her; die vierte Linsengruppe dient dazu, das meiste Licht des Projektionslinsensystems zu sammeln; die fünfte Linsengruppe dient zuerst zur Korrektur einer chromatischen Aberration; die sechste Linsengruppe dient zum Sammeln des Lichtes zusammen mit der vierten Linsengruppe; die siebente Linsen gruppe dient zur Korrektur eines Astigmatismusfehlers, der Verzerrung und der Koma-Aberration mit hoher Genauigkeit und die achte Linsengruppe als Feldabflachelement und korrigiert eine Feld krümmung und einen Astigmatismusfehler.

Die Erfindung kann hinsichtlich ihrer Konstruktion und ihrer Betriebsweise zusammen mit weiteren Zielrichtungen und Vorteilen am besten unter Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen gewertet werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines Projektionslinsensystems entsprechend einem ersten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems entsprechend dem ersten Ausführungs beispiel zeigt,

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht eines Auf baus eines Projektionslinsensystems entsprechend einem zweiten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 5 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines Projektionslinsensystems entsprechend einem dritten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 7 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig. 8 eine erläuternde Ansicht des Aufbaus eines Projektionslinsensystems entsprechend einem fünften Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems entsprechend dem fünften Ausführungs beispiel zeigt, und

Fig. 10 ein Diagramm, das die MTF(Modulations übertragungsfunktion)Kennlinie des Projektionslinsensystems ent sprechend dem sechsten Ausführungs beispiel zeigt.

Die Erfindung wird an sechs Ausführungsbeispielen erläutert, wobei ein gemeinsamer Aufbau für alle Ausführungsbeispiele des Projektionsobjektivs zuerst erläutert wird.

Wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt wird, besteht das Projektionsobjektiv gemäß der vor liegenden Erfindung aus acht Linsengruppen. Jede Linsengruppe des Linsensystems oder Objektivs, d. h. L1 bis L8, ist auf der optischen Achse angeordnet.

Bei einem derartigen Projektionsobjektiv wird eine am vorderen Bildende des Objektivs als erste Linsengruppe L1 und eine am Objektende des Objektivs angeordnete Linse als achte Linsengruppe L8 bezeichnet. Hier besteht jede Linsengruppe aus einem einzigen Element.

Die Projektionslinse mit dem oben angegebenen Aufbau ist gegenüber einem Schirmträger P einer Kathodenstrahlröhre CRT angeordnet und genauer gesagt, ist die achte Linsengruppe über eine Kühlflüssigkeitsschicht C mit dem Schirmträger P verbunden, die zwischen der achten Linsengruppe und dem Schirmträger P, in Kontakt mit dem Schirm träger, angeordnet ist.

Insbesondere ist ein Leuchtstoffschirm I (auf der die durch die Elektronenstrahlen zu bombardierende Leuchtstoffschicht ausgebildet wird) auf der inneren Fläche des Schirmträgers in konvexer Form hergestellt. Genauer gesagt, hat der Leuchtstoff schirm in seiner Mitte eine größere Dicke als am Rand. Eine derartige Struktur erleichtert daher die Konvergenz des von dem Fluoreszenzmaterial am Randbereich emittierten Lichtes in das Projektionsobjektiv, d. h. verbessert das Strahlsammelverhältnis.

Bei Anpassung des Schirmträgers wird seine innere Fläche in konvexer Form ausgebildet, wobei das Beleuchtungsverhältnis zwischen der Mitte und den Ecken der Fläche des Schirmträgers an der Bildseite 1 zu 0,4 ist.

Die Kühlmittelschicht C weist in ihrem Aufbau eine gleichmäßige Dicke auf und das Kühlmittel in ihrem Inneren zirkuliert, um eine übermäßige Wärmebildung an dem Schirmträger zu verhindern.

Im folgenden wird jede Linsengruppe genauer be schrieben.

Die erste Linsengruppe L1, die an dem Bildende des Projektionsobjetivs angeordnet ist, ist eine Linse in Form eines Meniskus, d. h. eine konvex-konkave Linse mit positiver Vergrößerung. Genauer, ist die erste Linsengruppe derart ange ordnet, daß die konvexe Fläche in Richtung zur Schirmseite zeigt.

Die zweite Linsengruppe L2 weist im wesentlichen insgesamt eine relativ geringe Vergrößerung auf und besteht aus einer Linse, die überall die Form eines Meniskus aufweist. Die zweite Linse L2 hat nicht sphärische Oberflächen auf beiden Seiten bei allen Ausführungsbeispielen. Darüber hinaus ist die Linse L2 aus Gründen der Herstellungs vereinfachung aus einem Material wie Kunststoff hergestellt.

Obwohl die Linse L2 nicht sphärische Oberflächen aufweist, hat sie keinen Knickpunkt und hat den Vorteil, daß sie mit großer Genauigkeit hergestellt werden kann.

Die dritte Linsengruppe L3 ist eine Linse mit einer geringen negativen Vergrößerung. In den Ausführungsbeispielen wird eine Linse in Form eines Meniskus, einer plan-konkaven Linse und einer bi-konkaven Linse verwendet.

Die vierte Linsengruppe L4 ist eine bi-konvexe Linse, die eine starke positive Vergrößerung aufweist und die als Hauptlichtsammellinse in dem gesamten Projektionsobjektiv dient.

Die fünfte Linsengruppe L5 ist eine Linse, die in Kontakt mit der konvexen, der Kathodenstrahl röhre zugewandten Fläche der vierten Linsengruppe steht und die eine negative Vergrößerung aufweist. In den Ausführungsbeispielen wird eine bi konkave Linse oder eine Meniskuslinse für die fünfte Linsengrupe L5 verwendet.

Die sechste Linsengruppe L6 wird durch eine bi konvexe Linse mit einer stark positiven Ver größerung gebildet und dient als Hilfssammelvor richtung zusammen mit der vierten Linsengruppe.

Die siebente Linsengruppe L7 ist eine Linse, die auf beiden Seiten asphärische Oberflächen aufweist und überall die Form eines Meniskus und eine geringe positive Vergrößerung hat. Diese siebente Linse L7 wird ebenso unter Berücksichtung der Her stellungsvereinfachung in Kunststoff hergestellt.

Die achte Linsengruppe L8 ist eine Linse, die in Kontakt mit der oben erwähnten Kühlmittelschicht C steht und die aus einer plan-konkaven Linse mit einer starken negativen Vergrößerung besteht. Genauer gesagt, steht die ebene Seite der Linse L8 in Kontakt mit der Kühlmittelschicht C.

Die Wirkungsweise jeder in der oben erwähnten Weise vorgesehenen Linse wird im folgenden erläutert.

Die erste und die zweite Linsengruppe L1 und L2 dienen hauptsächlich zur Korrektur der sphärischen und Koma-Aberration und haben geringe lichtkonver gierende Wirkungen.

Die dritte Linsengruppe L3 korrigiert die sphärische Aberration und hat eine geringe lichtzerstreuende Wirkung. Weiterhin stellt diese dritte Linse L3 den Ausgleich zwischen den Linsengruppen hin sichtlich der Aberrationskorrektur ein.

Die vierte Linsengruppe L4 und die sechste Linsen gruppe L6 dienen hauptsächlich zur Sammlung des Lichts in dem gesamten Projektionsobjektiv.

Die fünfte Linsengruppe L5, die in Kontakt mit der der Kathodenstrahlröhre zugewandten Seite der vierten Linsengruppe L4 angeordnet ist, dient zur Korrektur der chromatischen Aberration.

Die siebente Linsengruppe L7 korrigiert hauptsächlich den Astigmatismus, die Verzeichnung und die Koma- Aberration mit hoher Genauigkeit. Um die Abbildungs fehlerkorrektur mit hoher Genauigkeit durchführen zu können, sind beide Oberflächen der siebenten Linse asphärisch ausgebildet.

Die achte Linsengruppe stellt eine Feldabflachung dar und korrigiert den Astigmatismus ebenso wie die Feldkrümmung.

Im vorliegenden Fall sind die zweite Linsengruppe L2 und die siebente Linsengruppe L7 aus Kunststoff hergestellt. Da sie eine sehr geringe Ver größerung haben, ist es möglich, in einem relativ großen Bereich eine Lagetoleranz sicherzustellen und eine Defokussierung aufgrund von thermischen Veränderungen bis zu einem solchen Grad zu unterdrücken, daß keine Nachteile in der praktischen Verwendung bewirkt werden.

Elemente jeder Projektionslinse in den Ausführungs beispielen werden in den folgenden Tabellen I bis VI beschrieben. Jede Tabellennummer ent spricht der Nummer des Ausführungsbeispiels, d. h. das erste Ausführungsbeispiel ist in Tabelle I dargestellt, während entsprechend das sechste Ausführungsbeispiel in Tabelle VI beschrieben ist.

Tabelle I

Tabelle I (Fortsetzung)

Tabelle II

Tabelle II (Fortsetzung)

Tabelle III

Tabelle III (Fortsetzung)

Tabelle IV

Tabelle IV (Fortsetzung)

Tabelle V

Tabelle V (Fortsetzung)

Tabelle VI

Tabelle VI (Fortsetzung)

Die Bezugssymbole in der Tabelle werden im folgenden beschrieben.

f (mm) bezeichnet eine Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs oder EFL (äquivalente Brenn weite); Fno, eine F-Zahl; β die Quervergrößerung senkrecht zur optischen Achse; ω (Grad), der Halb-Feldwinkel; ν (mm) die Krümmung; und d (mm) der Abstand zwischen Linsenoberflächen oder die Dicke jeder Linse oder den Abstand zwischen den Linsen. Beispielsweise bezeichnet d12 den Abstand zwischen der Oberfläche der ersten Linsengruppe L1 und der zweiten Linsengruppe L2. N ist der Brechungs index jeder Linsengruppe in bezug auf Licht mit einer Wellenlänge von λ = 543 nm und νd bezeichnet die Abbe-Konstante. f₄₊₅ ist der Brechungsindex in dem Zustand, in dem die vierte Linsengruppe L4 und die fünfte Linsengruppe L5 in Kontakt miteinander gehalten werden.

Weiterhin sind k a4, a6, a8, a10 Konstanten für die später beschriebene asphärische Oberfläche.

Die asphärischen Oberflächen der zweiten Linsengruppe L2 und der siebenten Linsengruppe L7 werden durch die folgende Gleichung bestimmt:

x = c × p²/{1 + (1 - (1 + k) × c² × p²)^1/2} + a4 × p⁴ + a6 × p⁶ + a8 × p⁸ + a10 × p¹⁰

wobei

p = (y² + z²)^1/2

ist.

Hier bezeichnen x, y, z Koordinaten im rechtwinkligen Koordinatensystem, in dem die x-Achse die optische Achse darstellt. c bezeichnet einen Krümmungsradius am Linsenscheitel; k eine konische Konstante; und a4, a6, a8, a10 Koeffizienten höherer Ordnung in bezug auf p.

Folglich kann eine Koordinate an jedem Punkt der Linsenoberfläche definiert werden, indem jeder Koeffizient aus den Tabellen in die asphärische Gleichung eingesetzt werden. Die asphärische Oberfläche ist ein symmetrisches Drehmuster zur optischen Achse (x-Achse).

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, in der die Gesamtstruktur eines Projektionsobjektivs 10 in Übereinstimmung mit der Erfindung dargestellt ist. Dieses Objektiv 10 weist einen Aufbau auf der Grundlage der numerischen Werte in der vorge schriebenen Tabelle auf. Jede Linsengruppe L1 bis L8 aus Fig. 1 besteht aus einem einzigen Element. Alternativ kann jede Linsengruppe aus einer Mehrzahl von Linsenelementen geformt werden.

Dieses Projektionsobjektiv nach dem ersten Aus führungsbeispiel ist gekennzeichnet dadurch, daß die fünfte Linsengruppe L5 aus einer bi-konkaven Linse besteht. Diese fünfte Linsengruppe ist allerdings in anderen Ausführungsbeispielen als Meniskuslinse ausgebildet. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel der Halbfeldwinkel ω 28 Grad; Fno ist 1,19 und ein breiter Feldwinkel und ein genügendes Öffnungsverhältnis ist sichergestellt.

Fig. 2 zeigt die MTF-Kennlinie des Projektions objektivs 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel.

Die MTF-Kennlinie ist definiert für eine Orts frequenz auf der Fläche des Schirmträgers der CRT von 7 Linienpaaren/mm. Die Längsachse be zeichnet die MTF (Modulationsübertragungsfunktion), während die Querachse das Verhältnis des Abstandes der Versetzung zur Achse relativ zur optischen Achse zeigt, nämlich ein Verhältnis des Ab standes von der optischen Achse zu dem Diagonal abstand im Rasterfeld mit einer Abmessung von 5,2 inches angenommen als 1. Genauer gesagt, ist die Lage der optischen Achse 0, während die entfernteste Stelle von der optischen Achse 1 ist.

Bei der Berechnung der MTF (Modulationsübertragungs funktion) wird 1 für einen Gewichtskoeffizienten für das Licht mit einer Wellenlänge von λ= 621 (nm) verwendet, während 5 für das Licht mit einer Wellenlänge von λ = 582 (nm) verwendet wird. 100 wird für das Licht mit einer Wellenlänge von λ = 543 (nm) und 30 wird für das Licht mit einer Wellenlänge von λ = 688 (nm) verwendet.

Wie in Fig. 2 in Übereinstimmung mit dem Projektions linsensytem 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ist es möglich, eine MTF von 80% oder mehr in der Mitte der Bildwand zu erzielen. Darüber hinaus ist es möglich, eine geeignete Modulationsübertragungsfunktion MRF bis zur Aus dehnung des äußeren Randes der Bildwand sicherzu stellen. In gleicher Weise wird eine hohe Modulations übertragungsfunktion MTF sowohl in sagitaler Richtung S als auch in meridionaler Richtung M realisiert.

Es kann somit erkannt werden, daß das Projektions linsensystem 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine gute Korrektur der Aberration bis zu den Rändern der Bildwand ermöglicht und einen weiten Feldwinkel und ein ausreichendes Fno (F-Zahl) sicherstellt.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Gesamt aufbaus eines Projektionslinsensystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Linsensystem weist einen Aufbau auf der Grundlage der in der Tabelle II aufgelisteten numerischen Werte auf.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht die dritte Linsengruppe L3 aus einer plan-konkaven Linse.

Das Projektionslinsensystem 20 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel hat einen kleineren Halb- Feldwinkel von 23 Grad und ein Fno von 1,17 im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie anhand der MTF-Kennlinie nach Fig. 4 zu erkennen ist, wird nach dem zweiten Ausführungs beispiel eine extrem hohe Modulationsübertragungs funktion MTF von 90% und mehr an der optischen Achse zur Verfügung gestellt. Weiterhin kann eine geeignete Modulationsübertragungsfunktion MTF selbst im Bereich entfernt von der optischen Achse aufrechterhalten werden.

Folglich kann selbst bei dem Projektionslinsensystem 20 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel eine geeignete Modulationsübertragungsfunktion MTF über den gesamten Bereich der Bildwand sichergestellt werden und eine ausreichende Aberrationskorrektur kann auf der Bildwand erzielt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt schematisch den Gesamtaufbau eines Projektionslinsensystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei als dritte Linsengruppe L3 eine bi-konkave Linse verwendet wird.

Wie aus der Tabelle 3 zu entnehmen ist, stellt das Projektionslinsensystem nach dem dritten Ausführungsbeispiel einen Halb-Feldwinkel von 28 Grad sicher, der so groß ist wie derjenige des Projektionslinsensystems des ersten Aus führungsbeispiels und erzielt ein Fno (F-Zahl) von 0,19.

Fig. 6 stellt die Modulationsübertragungsfunktions- Kennlinie des Projektionsobjektivs nach dem dritten Ausführungsbeispiel dar.

Wie aus dieser Kennlinie zu ersehen ist, kann mit dem dritten Ausführungsbeispiel eine geeignete Modulationsübertragungsfunktion MTF selbst bis in den von der optischen Achse entfernten Bereichen realisiert werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Das in Tabelle IV aufgelistete vierte Ausführungs beispiel ist ein Muster eines Linsensystems, das durch geringe Modifikationen des Linsensystems nach dem dritten Ausführungsbeispiel erhalten wird. Eine schematische Darstellung des vierten Aus führungsbeispiels wird hier weggelassen, da der Aufbau sehr ähnlich zu dem des Linsensystems nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist.

In dem Projektionslinsensystem nach dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Halb-Feldwinkel 28 Grad und ein Fno von 1,19 wird erhalten.

Wie die Fig. 7 zeigt, wird eine Modulations übertragungsfunktions-Kennlinie ähnlich zu der nach dem dritten Ausführungsbeispiel erzielt.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau eines Projektionslinsensystems 50 nach dem fünften Ausführungsbeispiel.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht die dritte Linsengruppe L3 wie im ersten Ausführungsbeispiel aus einer Meniskus-Linse.

Es wird ein Fno von 1,17 und ein Halb-Feldwinkel ω von 23 Grad erzielt, diese Werte sind äquivalent zu denen des zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 9 zeigt die Modulationsübertragungsfunktions- Kennlinie des Projektionslinsensystems 50 des fünften Ausführungsbeispiels. Dabei ist die Modulationsübertragungsfunktions-Kennlinie an dem Rand der Bildwand besonders hoch. Dazu zeigt auch die MTF an der optischen Achse einen geeigneten Wert.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Das in Tabelle VI beschriebene sechste Ausführungs beispiel realisiert einen Halb-Feldwinkel ω und ein Fno entsprechend dem fünften Ausführungs beispiel und wegen der Ähnlichkeit mit dem Aufbau des fünften Ausführungsbeispiels wird hier die schematische Ansicht ausgelassen.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist es mit dem sechsten Ausführungsbeispiel möglich, eine ungefähr konstante Modulationsübertragungsfunktion MTF von der Mitte an der optischen Achse bis zum Bereich, entfernt von der optischen Achse, sicherzustellen, d. h. es sei darauf hingewiesen, daß gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die Aberrationskorrektur besonders an den Rändern der Bildwand erzielt wird.

Merkmale der Ausführungsbeispiele

Die einzelnen Ausführungsformen der sechs Aus führungsbeispiele erfüllen die folgenden sechs Beziehungen:

0,50 < f/f₁ < 0,60 (1)

-0,65 < f/f₃ < -0,57 (2)

0,55 < f/f₄₊₅ < 0,85 (3)

0,50 < f₆ < 0,80 (4)

0,10 < d₂₃/f < 0,20 (5)

0,90 < d₃₄/d₂₃ < 1,8 (6)

wobei der Ausdruck 1 die Beziehung zwischen f und f₁ bezeichnet. Wenn f/f₁ die obere Grenze überschreitet, wird es unmöglich, die Korrektur der Koma-Aberration zu erzielen, während die Länge des Gesamtprojektionsobjetivs nachteilig lang wird, wenn der Wert unter der unteren Grenze liegt.

Der Ausdruck 2 bezeichnet die Beziehung zwischen f und f₃. Wenn f/f₃ die obere Grenze überschreitet, wird das sagitale Flimmern groß und es wird unmöglich, eine Korrektur der chromatischen Aberration durchzuführen. Wenn dagegen der Wert f/f₃ niedriger als die untere Grenze ist, wird es schwierig, eine Korrektur der Koma-Aberration zu erzielen.

Der Ausdruck 3 bezeichnet die Beziehung zwischen f und f₄₊₅. Wenn der Wert von f/f₄₊₅ die obere Grenze überschreitet, wird eine Korrektur der Koma-Aberration schwierig, während, wenn der Wert unter der unteren Grenze liegt, die Korrektur der Koma-Aberration und des Astigmatismus wegen der Notwendigkeit der Erhöhung der Vergrößerungs kraft der sechsten Linsengruppe L6 schwierig zu realisieren sind.

Der Ausdruck 4 stellt den Bereich der fokalen Länge f₆ der sechsten Linsengruppe dar. Wenn der Wert die obere Grenze überschreitet, kann die Korrektur der Koma-Aberration und des Astigmatismus nur schwer realisiert werden. Wenn der Wert unter der unteren Grenze liegt, wird es wegen der Notwendigkeit des Erhöhens der Verstärkungskraft der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5 schwer, die Koma-Aberration zu korrigieren.

Der Ausdruck 5 zeigt die Beziehung zwischen d₂₃, d. h. dem axialen Abstand zwischen den Ober flächen der zweiten und der dritten Linsengruppen L2, L3, und der Brennweite f. Wenn in dieser Beziehung d₂₃/f die obere Grenze überschreitet, kann die Korrektur der Koma-Aberration schwierig erreicht werden, während die Korrektur des Astigmatismus schwer zu realisieren ist, wenn der Wert unter der unteren Grenze liegt.

Der Ausdruck 6 stellt die Beziehung zwischen dem axialen Abstand d₃₄, zwischen den Oberflächen der dritten und der vierten Linsengruppe L3, L4 und dem axialen Abstand d₂₃ zwischen den Linsen oberflächen der zweiten und der dritten Linsen gruppe L2, L3 dar. Wenn d₃₄/d₂₃ die obere Grenze überschreitet, kann leicht die chromatische Aberration auftreten. Wenn andererseits der Wert unter der unteren Grenze liegt, kann in nachteiliger Weise das sagitale Flimmern auftreten. Wenn im allgemeinen der Wert den Bereich jedes beschriebenen Ausdruckes überschreitet, muß der Grad der asphärischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe und der siebenten Linsengruppe L2, L7 erhöht werden, wodurch die Herstellung des Linsensystems erschwert wird.

Jedes Ausführungsbeispiel entsprechend der vor liegenden Erfindung erfüllt alle sechs Beziehungen und daher werden die oben erwähnten Nachteile verhindert und eine geeignete Aberrations-Korrektur wird bis zu den Ecken bzw. Rändern der Bildwand erzielt.

Mit der Verwendung des Projektionslinsensystems, bestehend aus acht Linsengruppen, ist es möglich, den ausreichenden Feldwinkel und die ausreichende F-Zahl sicherzustellen und zusätzlich ist es möglich, die geeignete Modulationsübertragungs funktions-Kennlinie von der Mitte der Bildwand bis zu ihrem äußeren Rand zu erhalten.

Somit ist es möglich, ein Projektionslinsensystem zur Verfügung zu stellen, das für die Verwendung beim Fernsehen (TV) mit hoher Auflösung geeignet ist, dessen Entwicklung zur Zeit voranschreitet.

Wie in den Tabellen dargestellt ist, kann das Projektionslinsensystem mit geringen Kosten hergestellt werden, da jede Projektionslinsen gruppe entsprechend der vorliegenden Erfindung ohne die Verwendung von kostenintensivem Glas material mit einem Brechungsindex von 1,7 oder mehr gebildet werden kann.

Claims

1. Projektionslinsensystem zur Anzeige eines auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre geformten Bildes auf einer Bildwand, bestehend aus einer Mehrzahl von auf der optischen Achse angeordneten Linsengruppen, die vom Bildende des Linsensystems gesehen wie folgt aufgebaut ist:

a) eine erste Linsengruppe (L1) mit positiver Vergrößerungskraft, die an dem Bildende der Reihe von Projektionslinsen angeordnet ist und eine Meniskus-Form mit einer zum Bild konvexen Oberfläche aufweist;
b) eine zweite Linsengruppe (L2) mit einer insgesamt positiven Vergrößerungskraft, die zwischen der ersten Linsengruppe (L1) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist und insgesamt eine Meniskus-Form mit mindestens einer asphärischen Oberfläche und einer zum Bild konvexen Oberfläche aufweist;
c) eine dritte Linsengruppe (L3) mit negativer Vergrößerungskraft, die zwischen der zweiten Linsengruppe (L2) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist;
d) eine vierte Linsengruppe (L4) mit positiver Vergrößerungskraft, die zwischen der dritten Linsengruppe (L3) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist und bikonvex ausgebildet ist;
e) eine fünfte Linsengruppe (L5) mit negativer Vergrößerungskraft, die zwischen der vierten Linsengruppe (L4) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist und in Kontakt mit der der Kathodenstrahlröhre zugewandten Oberfläche der vierten Linsengruppe (L4) gehalten ist;
f) eine sechste Linsengruppe (L6) mit positiver Vergrößerungskraft, die zwischen der fünften Linsengruppe (L5) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist und bikonvex ausgebildet ist;
g) eine siebente Linsengruppe (L7) mit einer insgesamt positiven Vergrößerungs kraft, die zwischen der sechsten Linsen gruppe und dem Bildschirm angeordnet ist und insgesamt eine Meniskus-Form mit mindestens einer asphärischen Oberfläche und einer zum Bild konkaven Oberfläche aufweist; und
h) eine achte Linsengruppe (L8) mit negativer Vergrößerungskraft, die zwischen der siebenten Linsengruppe L7) und dem Bildschirm (P) angeordnet ist, und eine plan-konkave Form mit einer zum Bild konkaven Oberfläche aufweist.

2. Projektionslinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Linsen gruppe die folgenden Beziehungen erfüllt:   0,50 < f/f₁ < 0,60
-0,65 < f/f₃ < -0,57
  0,55 < f/f₄₊₅ < 0,85
  0,50 < f₆ < 0,80
  0,10 < d₂₃/f < 0,20
  0,90 < d₃₄/d₂₃ < 1,8,wobei f die Brennweite des gesamten Projektions objektivs bezeichnet; f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe, f₃ die Brennweite der dritten Linsengruppe, f₄₊₅ die Brennweite der aus der vierten Linsengruppe und der fünften Linsengruppe zusammengesetzten Linse, d₂₃ der Abstand zwischen der Linsenoberfläche der zweiten Linsengruppe und der Linsen oberfläche der dritten Linsengruppe und d₃₄ der Abstand zwischen der Linsenoberfläche der dritten Linsengruppe und der Linsenober fläche der vierten Linsengruppe.

3. Projektionslinsensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Linsengruppe aus einem einzelnen Linsenelement besteht.

4. Projektionslinsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die siebente Linsengruppe asphärische Oberflächen auf beiden Seiten aufweisen.

5. Projektionslinsensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und siebente Linsengruppe aus Kunststoff herge stellt sind.

6. Projektionslinsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenoberfläche der zweiten Linsengruppe keinen Biegepunkt aufweisen.

7. Projektionslinsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Linsen gruppe aus einer bikonkaven Linse besteht.

8. Projektionslinsensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsen gruppe aus einer Meniskus-Linse mit einer zum Bild konvexen Oberfläche besteht.

9. Projektionslinsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Linsengruppe aus einer Meniskus-Linse mit einer zum Bild konkaven Oberfläche besteht.

10. Projektionslinsensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe aus einer bikonkaven Linse besteht.

11. Projektionslinsensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe aus einer Meniskus-Linse mit einer zum Bild konvexen Oberfläche besteht.

12. Projektionslinsensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe aus einer plan-konvexen Linse mit einer zum Bild gerichteten planen Oberfläche besteht.