DE69530162T2

DE69530162T2 - Projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE69530162T2
Application number: DE69530162T
Authority: DE
Inventors: Sung Chan Songpa-Ku Park
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1994-12-10
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-01-19
Also published as: EP0716326A2; KR0141805B1; KR960024488A; EP0716326B1; DE69530162D1; US5633757A; EP0716326A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv zur Verwendung in Kombination mit einer Kathodenstrahlröhre, und insbesondere ein verbessertes Projektionsobjektiv, das im wesentlichen und vorteilhafterweise ein scharfes Bild durch Kompensieren einer chromatischen Aberration und einer Restaberration realisieren kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise ist eine bevorzugte Form von Projektionsobjektiven für Breitwandfernseher in den US-Patenten Nr. 4,300,817; 4,348,081; 4,526,442 und 4,770,513 offenbart.
In diesen früheren Patenten wurden die Linseneinheiten als Gruppen bezeichnet, die eine spezielle optische Funktion durchführen. Hierbei bezieht sich der Begriff „Linseneinheit" auf ein oder mehr Linsenelemente oder Linsenkomponenten, die eine definierte optische Funktion oder definierte optische Funktionen in der Konstruktion des Gesamtobjektivs vorsehen.
Es ist wohlbekannt, dass eine spezielle oder definierte optische Funktion einer Linse oder einer Gruppe in einem Gesamtobjektiv durch Verwenden eines Elements oder einer Komponente oder mehr als einem Element oder mehr als einer Komponente in Abhängigkeit von der gewünschten Korrektur oder Funktion erzielt werden kann. Eine Entscheidung, ob eines oder mehr Elemente als eine Linseneinheit in einer Gesamtobjektivkonstruktion verwendet werden, kann auf verschiedenen Überlegungen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf die Endfunktion des Objektivs, die Endkosten des Objektivs, die akzeptierbare Größe des Objektivs, usw. basieren.
Demgemäß bezieht sich in der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen der Begriff „Linseneinheit" auf ein/eine oder mehr Linsenelemente oder Linsenkomponenten, die eine definierte optische Funktion oder definierte optische Funktionen in der Konstruktion des Gesamtobjektivs vorsehen.
Das in den vorgenannten Patenten offenbarte Objektiv weist im allgemeinen drei Linseneinheiten auf: vom Bildende eine erste Linseneinheit mit wenigstens einer asphärischen Oberfläche, die als ein Aberrationskorrektor dient; eine zweite Linseneinheit mit einem bikonvexen Element, das die gesamte oder im wesentlichen die gesamte positive Energie des Objektivs zuführt; und eine dritte Linseneinheit mit einer konkaven Oberfläche zu dem Bildende des Objektivs, die als Bildfeldebener dient und im wesentlichen die Petzval-Krümmung des Objektivs korrigiert.
Die offenbarten Linsen sind zur Verwendung mit einer Oberfläche einer Kathodenstrahlröhre (CRT) ausgebildet. Die Objektive des US-Patents Nr. 4,300,817, das ein einzelnes bikonvexes Element in der zweiten Linseneinheit verwendet, haben alle eine Äquivalentbrennweite (EFL) von einhundertsiebenundzwanzig Millimeter oder größer, während das Objektiv des US-Patents Nr. 4,348,081, welches eine zweite Zweielement-Linseneinheit mit dem bikonvexen Element verwendet, eine auf fünfundachtzig Millimeter reduzierte EFL haben kann, wie sie für die direkte Projektion einer CRT mit einer Diagonalen von fünf Inch konstruiert ist. Das in dem US-Patent Nr. 4,526,442 beschriebene Objektiv ist so ausgebildet, dass es eine Stufe in der optischen Achse zwischen der ersten und der zweiten Linseneinheit besitzt, und es wurde so ausgebildet, dass die EFL einhundertsechsundzwanzig Millimeter klein ist. Diese EFLs sind auch für CRT-Schirme mit einer Beobachtungsfläche mit einer Diagonalen von etwa fünf Inch geeignet.
Projektionsfernsehgeräte sind ziemlich sperrig und erforderten ein großvolumiges Gehäuse. Eine Art der Reduzierung der Gehäusegröße besteht darin, die EFL der Projektionsobjektive zu verringern. Dies erhöht natürlich den Bildfeldwinkel des Objektivs.
Die EFL des Objektivs ist eine Funktion des gesamten konjugierten Abstandes zwischen der CRT und dem Anzeigeschirm.
Dies ist durch die Beziehung OL = EFL(1 + 1/M) + EFL(1 + M)gezeigt, wobei OL der gesamte konjugierte Abstand des Systems von dem Objekt zum Bild ist, EFL(1 + M) der Abstand vom Bild zu dem ersten Bildhauptpunkt des Objektivs ist, EFL(1 + 1/M) der Abstand von dem Objekt zu dem zweiten Bildhauptpunkt des Objektivs ist, und M die Vergrößerung des Systems, ausgedrückt als das Verhältnis der Objekthöhe zu der Bildhöhe, ist.
Deshalb ist es, um den gesamten Abstand zwischen der CRT und dem Bildschirm zu verringern, notwendig, die EFL zu reduzieren, oder alternativ gesagt, den Bildfeldwinkel des Objektivs zu erhöhen.
Ein Effekt des Erhöhens des Erfassungswinkels des Objektivs als Ergebnis des Verringerns der EFL ist, dass die Aberrationen schwieriger zu korrigieren werden.
Eine weitere Überlegung wird eingeführt, bei der zwischen dem Leuchtschirm der CRT und der dritten Linseneinheit des Projektionsobjektivs ein Abstand vorgesehen ist. Dieser Abstand kann für das Einfügen einer Flüssigkühlung und/oder eines optischen Kopplungsmaterials und ein Gehäuse, das zum Einschließen des Kältemittels gegen die Seite der CRT notwendig ist, erforderlich sein. Dieser zusätzliche Abstand zwischen der Seite der CRT lässt die dritte negative Linseneinheit mehr negative Lichtleistung beitragen, welche durch eine erhöhte Lichtleistung in der positiven zweiten Linseneinheit kompensiert werden muss. In manchen Fällen ist die Leuchtfläche der CRT konvex gekrümmt, um die konvexe Helligkeit zu erhöhen. Dies erlaubt eine Leistungsverminderung in der dritten Gruppe so weit wie das Leistungserfordernis für die Korrektur der Bildebenenkrümmung reduziert wird.
Eine zweite Linseneinheit mit einem einzelnen bikonvexen Element, wie sie in den vorgenannten Patenten gezeigt ist, stellt dem Objektivbauer keinen angemessenen Freiheitsgrad zum Korrigieren des resultierenden Astigmatismus und der resultierenden Verzeichnung bereit. Durch Teilen der Lichtleistung der zweiten Linseneinheit, wie in dem US-Patent Nr. 4,348,081 offenbart, kann eine bessere Steuerung der Aberrationen für eine kürzere EFL erzielt werden. Jedoch stellt das bloße Teilen der Lichtleistung der zweiten Linseneinheit auf zwei Elemente, um zusätzliche Freiheitsgrade des optischen Designs zu erzielen, keinen akzeptablen Kontrast und keine akzeptable Auflösung bereit, bei denen die Winkelüberdeckung der Projektionsobjektive siebenundzwanzig Grad übersteigen muss.
Seit dem Aufkommen des Objektivs, wie es in dem US-Patent Nr. 4,300,817 dargestellt ist, welches Heimprojektionsfernsehgeräte mit großen Bildschirmen durchführbar machte, gab es kontinuierliche Anstrengungen, ein Projektionsobjektiv mit größeren Bildfeldwinkeln zu konstruieren, welche kompakter und bei größter Wirtschaftlichkeit einfacher herzustellen sind. Dies ist natürlich eine Anstrengung, die Kosten des Objektivs zu reduzieren und die Tiefen des Gehäuses des Fernsehsystems zu verringern, während die Größe des Betrachtungsbildschirms beibehalten oder vergrößert wird.
Ein Projektionsobjektiv des beschriebenen Allgemeintyps wurde mit verkleinerten EFLs konstruiert, indem eine komplexere zweite Linseneinheit, die in mehr als ein Linsenelement aufgesplittet ist, konstruiert wurde, wie in den in dem US-Patent Nr. 4,697,892 offenbarten Objektiven veranschaulicht.
Diese Konstruktionen werden derzeit bei vielen Breitwand-Projektionsfernsehgeräten verwendet und können eine Äquivalentbrennweite von achtzig Millimeter klein aufweisen. Es ist selbstverständlich, dass die EFL größer wird, wenn in der optischen Achse zwischen der ersten und der zweiten Linseneinheit eine Stufe existiert.
Dieser Ansatz funktioniert sehr gut und führt zu einer hochqualitativen optischen Leistung des Objektivs. Es erfordert jedoch positive Elemente großen Durchmessers in der zweiten Linseneinheit, um die divergierenden Lichtbündel (ausgehend von der langen Achse) aufzunehmen. Dieser Aufbau erfordert auch ein Objektiv eines relativ langen Vorderscheitelabstands (FVD), hauptsächlich wegen eines langen Zwischenraums zwischen dem ersten negativen Element und der folgenden Lichtleistungseinheit, der notwendig ist, um eine angemessene Korrektur der Bildfeldebenenkrümmung und des Astigmatismus zu erzielen. Der Vorderscheitelabstand ist der Abstand von der Bildseite der ersten Linseneinheit zu der Seite der CRT.
Die diesbezügliche anhängige Anmeldung offenbart ein Objektiv der beschriebenen Art, das aus einer ersten Linseneinheit, die ein einzelnes Element mit zwei asphärischen Oberflächen und eine insgesamt positive Meniskusform bevorzugt konvex zu dem Bildende aufweist, einem zweiten positiven Element und einer dritten Linsenseinheit mit einer stark negativen Oberfläche konkav zu dem Bildende besteht. Das erste Linsenelement besitzt eine positive optische Lichtleistung auf der optischen Achse des Objektivs, aber aufgrund der asphärischen Leistung der Oberflächen sinkt die positive Lichtleistung mit dem Abstand von der optischen Achse und kann an der oder nahe angrenzend an die freie Öffnung des ersten Linsenelements stark negativ werden, wie nachfolgend erläutert.
Die stark negative Leistung der dritten Linseneinheit trägt zu der Korrektur der Petzval-Summe weiterer Linsenelemente bei. Die stark konkave Fläche kann asphärisch gemacht sein, um auch den Rest Astigmatismus und die Bildfeldkrümmung des Objektivs zu korrigieren. Das zweite Linsenelement sieht den Hauptteil der positiven Lichtleistung des Objektivs und eine gewisse Korrektur des Astigmatismus vor. Das erste Linsenelement muss dann die Apertur in Abhängigkeit von Aberrationen, insbesondere sphärischen und Koma-Aberrationen korrigieren. Objektive wie in der diesbezüglichen Anmeldung be schrieben, sind sehr kompakt, wobei die erste und die zweiten Linseneinheit enger als bisher beabstandet sind. Objektive wie beschrieben, können einen Bildfeldwinkel so groß wie 73° haben, während sie nur drei Elemente aufweisen.
In Objektiven der in dem US-Patent Nr. 4,300,817 beschriebenen Art sind alle Elemente wegen der Einfachheit der Herstellung asphärischer Oberflächen auf Kunststoff aus Acryl gemacht. Jedoch variiert der Brechungsindex von Acryl deutlich mit der Temperatur. Dies führt zu einer Veränderung der Brennweiten der Acryl-Linsenelemente, was seinerseits zu einer Defokussierung oder einem unscharfen Fokus des Gesamtobjektivs führt.
Ein Weg der Kompensierung der Fokusverschiebung mit der Temperatur ist die Konstruktion eines Objektivträgers und eines Objektivzylinders unter Verwendung einer zweimetallischen Platte oder einer anderen Einrichtung, welche die Position des Objektivs relativ zu der CRT als Funktion der Temperatur in einer solchen Weise verschiebt, dass der Fokus des Objektivs in einer gleichbleibenden Position bleibt. Alternativ kann die zweite oder die Lichtleistungs-Linseneinheit aus Glas gebildet sein, wie in dem US-Patent Nr. 4,348,081 offenbart, was keine wesentliche Veränderung des Brechungsindex mit der Temperatur zeigt. Dies schränkt den Objektivbauer jedoch dahingehend ein, dass es sehr teuer ist, eine asphärische Oberfläche auf Glas zu definieren. Eine weitere Lösung besteht darin, ein Hybridobjektiv unter Verwendung einer Glas-Lichtleistungseinheit mit einem zusätzlichen Acryl-Korrektor mit einer oder mehr asphärischen Oberflächen angrenzend an die Lichtleistungseinheit zu konstruieren. Dies stellt jedoch nicht notwendigerweise ein Objektiv mit einem breiteren Bildfeldwinkel und einer verringerten Länge bereit.
Um die Herstellungskosten von Projektionsobjektiven zu reduzieren, ist es wünschenswert, die Größe der Elemente zu verringern. In der vorliegenden Erfindung wird eine positive erste Linseneinheit verwendet, um den Durchmesser der übrigen Elemente des Objektivs zu reduzieren. Dies wird durch die Verwendung einer positiven ersten Linseneinheit vorzugsweise in der Gesamtform einer Meniskuslinse erzielt, welche die Strahlen zu der stark positiven zweiten Linseneinheit bündelt (ausgehend von der langen Achse). Der Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der zweiten Linseneinheit ist hierdurch reduziert, was in einer Reduzierung des Vorderscheitelabstandes des Objektivs resultiert.
Um solche Probleme zu lösen, wurde das US-Patent Nr. 4,776,681 offenbart.
Bezug nehmend auf 1 wird nun die Erfindung des herkömmlichen Projektionsobjektivs erläutert.
Wie darin gezeigt, wurde das Projektionsobjektiv des beschriebenen Allgemeintyps aus einer nicht-asphärischen Kunststofflinse konstruiert, und die chromatische Aberration wird nicht kompensiert, wie in 2A bis 2C dargestellt.
Das herkömmliche Projektionsobjektiv kann kein optimales Ergebnis durchführen, weil die Objektive in der e-Linie (546,0 nm), was eine mittlere Wellenlänge einer grünen CRT ist, konstruiert sind und dann die gleichen Objektive in der roten und der blauen CRT benutzt werden.
Eine mittlere Wellenlänge der blauen CRT und eine d-Linie (590,0 nm), die eine mittlere Wellenlänge einer roten CRT ist, weichen von der e-Linie (546,0 nm) ab, die eine mittlere Wellenlänge einer grünen CRT ist, zusätzlich ist es, wie in 2B dargestellt, aufgrund einer Sagittal-Feldkurve und einer Tangential-Feldkurve von einem Zentrum eines Aberrationsabstandes schwierig, eine Koma-Aberration und eine konkave Aberration einer oberen Fläche zu kompensieren. Außerdem tritt dabei eine Verzeichnung auf, die in 2C gezeigt.
3A bis 3C zeigen Spektraleigenschaften, die von der grünen, der blauen und der roten CRT erhalten wurden.
Da alle CRTs jeweils einen Teil einer unterschiedlichen Wellenlängenbandbreite haben, entsteht auch eine chromatische Aberration.
Die grüne Objektivanordnung beeinflusst die Anzeigequalität des Fernsehers stark.
Jedoch enthält das Spektrum der grünen CRT, wie in 3A dargestellt, das blaue und das rote Licht neben der mittleren Wellenlänge, sodass eine Kompensation der chromatischen Aberration darin ausgebildet ist.
Im allgemeinen senkt das optische System, in dem die Kompensation der chromatischen Aberration nicht durchgeführt wird, die Anzeigequalität und den Kontrast, sodass eine Kompensation der chromatischen Aberration in dem digitalen Hochauflösungsfernsehen und dem Hochauflösungsvideoprojektor erforderlich ist.
In den Zeichnungen sind die Linseneinheiten durch das Bezugszeichen G gefolgt von fortlaufenden arabischen Ziffern gekennzeichnet, nur eine Korrektorlinseneinheit ist durch das Bezugszeichen CR bezeichnet; Linsenelemente sind durch das Bezugszeichen L gefolgt von fortlaufenden arabischen Ziffern von dem Bildende zu dem Objektende gekennzeichnet. Oberflächen der Linsenelemente sind durch das Bezugszeichen S gefolgt von fortlaufenden arabischen Ziffern von dem Bildende zu dem Objektende gekennzeichnet. Das Bezugszeichen Si bezeichnet die Leuchtfläche einer Kathodenstrahlröhre.
Die erste Linseneinheit G 1 weist ein Element positiver Lichtleistung und einen insgesamt positiv geformten Meniskus auf und besitzt wenigstens eine durch die Gleichung
definierte asphärische Oberfläche, wobei X die Oberflächendurchbiegung in einem Halböffnungsabstand y von der Achse A des Objektivs ist, C die Krümmung einer Linsenfläche auf der optischen Achse A gleich dem Kehrwert des Radius an der optischen Achse ist, K eine Kegelkonstante ist, und D, E, F, G, H und I asphärische Koeffizienten sind.
Die zweite Linseneinheit G2 ist bikonvex und besteht vorzugsweise aus einem einzelnen bikonvexen Element mit sphärischen Oberflächen und ist aus einem Glasmaterial, um die Schwankung des Brechungsindex mit der Temperatur zu minimieren.
Die Linseneinheit G3 dient als Bildfeldebener, d.h. sie korrigiert die Petzval-Krümmung der ersten und der zweiten Linseneinheit. Die konkave Bildseitenoberfläche der dritten Linseneinheit G3 kann sphärisch oder asphärisch sein, wie nachfolgend erläutert. Wie in dem US-Patent Nr. 4,685,774 offenbart, ist der Abstand D₁₂ zwischen dem ersten Element der Linseneinheit G1 und der Linseneinheit G2 wichtig bei der Unterstützung der Korrektur der Feldkrümmung. Der Abstand D₁₂ zwischen der ersten und der zweiten Linseneinheit sollte 0,10 < |D12/F3| < 0,48betragen, wobei F₃ die Äquivalentbrennweite der dritten Linseneinheit ist.
Falls |D₁₂/F₃| unter 0,10 fällt, wird die Feldkrümmung überkorrigiert und die Bildqualität wird inakzeptabel. Falls |D₁₂/F₃| 0,48 übersteigt, wird die Feldkrümmung unterkorrigiert und die Bildqualität ist wieder nicht akzeptabel.
Als ein Versuch zum Erhöhen des Bildfeldwinkels des Objektivs wird mehr Astigmatismus eingeführt. Dies kann auf Kosten der Korrektur der sphärischen Aberration in der zweiten Linseneinheit G2 korrigiert werden.
Die Linseneinheit G1 korrigiert dann die durch die Linseneinheit G2 eingeführte sphärische Aberration sowie die Koma- und einige weitere Nebenachsen-Aberrationen.
Dies wird erzielt, indem das Element L 1 mit zwei asphärischen Flächen S1 und S2 versehen wird, die das Element L 1 mit einer positiven Lichtleistung auf der optischen Achse definieren, welche mit dem Abstand von der optischen Achse sinkt und in negative Lichtleistung verändert werden kann, was an dem Zeitlimit der freien Öffnung sehr stark wird.
Es wird die asphärische Lichtleistung K_CA/K_A des ersten Linsenelements L1 jeder Vorschrift an oder nahe der freien Öffnung von der optischen Achse zu der Grenze der freien Öffnung oder nur nahe der Grenze der freien Öffnung erläutert. In jedem Fall ist die Lichtleistung auf der optischen Achse positiv und sinkt mit der Höhe y und kann negativ werden und dann in negativer Lichtleistung auf einen Absolutwert von wenigstens zweieinhalb Mal der optischen Lichtleistung auf der Achse mit einer Ausnahme werden. Diese Beziehungen veranschaulichen die Änderung der Lichtleistung des Linsenelements L 1 von der optischen Achse zu der Grenze der freien Öffnung des Objektivs.
Die Lichtleistung K_y wird aus der Gleichung Ky = (n-1)(C1y-C2Y)berechnet, wobei n der Brechungsindex des Linsenelements L₁ ist, C_1y die lokale Krümmung der ersten Linsenfläche in einer Höhe y von der optischen Achse A ist, und C_2y die lokale Krümmung der zweiten Linsenfläche in der Höhe y von der optischen Achse ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Projektionsobjektiv vorzusehen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Projektionsobjektiv vorzusehen, welches im wesentlichen und vorteilhafterweise ein scharfes Bild durch Kompensieren einer chromatischen Aberration und einer Restaberration realisieren kann.
Um diese Aufgaben zu lösen, ist ein verbessertes Projektionsobjektiv gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 12 vorgesehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer axialen Darstellung eines Projektionsobjektivs und von Nebenachsenstrahlen von einem herkömmlichen Konjugator.
2A bis 2C sind Aberrationsdiagramme der in 1 dargestellten Projektion.
3A ist ein Kennliniendiagramm eines Emissionsspektrums einer grünen CRT-Leuchtfläche.
3B ist ein Kennliniendiagramm eines Emissionsspektrums einer blauen CRT-Leuchtfläche.
3C ist ein Kennliniendiagramm eines Emissionsspektrums einer roten CRT-Leuchtfläche.
4 ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
B ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Seitenansicht eines Projektionsobjektivs eines sechsten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
10A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Aberration des in 4 dargestellten Projektionsobjektivs.
10B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration (Bildfeldkrümmung) des in 4 dargestellten Projektionsobjektivs.
10C ist ein Kennliniendiagramm einer Verzeichnung des in 4 dargestellten Projektionsobjektivs.
11A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Aberration des in 5 dargestellten Projektionsobjektivs.
11 B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration (Bildfeldkrümmung) des in 5 dargestellten Projektionsobjektivs.
11C ist ein Kennliniendiagramm einer Verzeichnung des in 5 dargestellten Projektionsobjektivs.
12A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Aberration des in 6 dargestellten Projektionsobjektivs.
Fig. 12B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration (Bildfeldkrümmung) des in 6 dargestellten Projektionsobjektivs.
12C ist ein Kennliniendiagramm einer Verzeichnung des in 6 dargestellten Projektionsobjektivs.
13A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Flächenaberration des in 7 dargestellten Projektionsobjektivs.
13B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration (Bildfeldkrümmung) des in 7 dargestellten Projektionsobjektivs.
13C ist ein Kennliniendiagramm einer Verzeichnung des in 7 dargestellten Projektionsobjektivs.
14A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Flächenaberration des in 8 dargestellten Projektionsobjektivs.
14B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration des in 8 dargestellten Projektionsobjektivs.
14C ist ein Kennliniendiagramm einer Verzeichnung des in 8 dargestellten Projektionsobjektivs.
15A ist ein Kennliniendiagramm einer sphärischen Flächenaberration des in 9 dargestellten Projektionsobjektivs.
15B ist ein Kennliniendiagramm einer oberen Flächenaberration des in 9 dargestellten Projektionsobjektivs.
15C ist ein Kennliniendiagramm einer Modulationsübertragungsfunktion des in 9 dargestellten Projektionsobjektivs.
16 ist ein Kennliniendiagramm einer Auflösung des in 4 dargestellten Projektionsobjektivs.
17 ist ein Kennliniendiagramm einer Auflösung der in 9 dargestellten Projektion.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezug nehmend auf 4 bis 9 sind Seitenansichten des Projektionsobjektivs gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Wie dargestellt, enthält das Projektionsobjektiv eine erste Linsengruppe 100 mit einer relativ schwachen positiven Lichtleistung zu einem Projektionsschirm zum Beseitigen einer sphärischen Flächenaberration, eine zweite Linsengruppe 101 mit einer positiven Lichtleistung mit einer mit einer konkaven Linse L3 verklebten bikonvexen Linse L2, eine dritte Linsengruppe 102 zum Kompensieren der Koma-Aberration, und eine vierte Linsengruppe 103 mit einer hohen negativen Lichtleistung zum Kompensieren einer bildfeldabhängigen Aberration.
Die Linsenelemente sind mit fortlaufenden Bezugsziffern L1 bis L5 von dem Objekt zu dem Bild versehen.
Die Oberflächen des ersten bis fünften Linsenelements L1 bis L5 sind mit fortlaufenden Bezugsziffern S1 bis S11 und Si bezeichnet.
Zusätzlich gibt „STOP" in den Zeichnungen eine zwischen der ersten Linsengruppe 100 und der zweiten Linsengruppe 101 angeordnete Irisblende an, und „C" gibt ein Kühlmittel an. Wie oben beschrieben, besteht das Linsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung aus vier Gruppen mit fünf Linsen, sodass das Projektionsobjektiv eine Funktion guter Qualität wie beispielsweise einen großen Projektionsschirmdurchmesser, eine Qualitätsanzeige, eine kürzere Brennweite, einen weiteren Anzeigewinkel und eine Athermalisierung sichern kann.
Für eine Qualitätsanzeige sollte F/Anzahl der Linsen kleiner sein, sodass der Durchmesser des Objektivs größer wird.
Da demgemäß die sphärische Aberration steigt, ist das asphärische Linsenelement L1 mit einem Meniskus, der in der gleichen Weise wie die in 4 dargestellte erste Linsengruppe 100 geformt ist, erforderlich, um eine solche sphärische Aberration zu vermeiden.
Außerdem erfordert das Projektionsobjektiv ein Objektiv mit einem großen Vergrößerungsfaktor, um die Fokusverschiebung entsprechend Temperaturveränderungen zu minimieren, sodass das Objektiv ein bikonvexes Objektiv und aus Glas gemacht sein sollte.
Das Projektionsobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung macht eine Aberration in einem oberen Teil (in einem Außenteil des Bildfeldes), einschließlich einer Verzeichnisaberration, da die Größe des hochauflösenden Satzes sinkt, sodass ein zu der „oberen" Fläche des Projektionsschirms der vierten Linsengruppe 103 konkaves Linsenelement L5, wie in 4 dargestellt, vorteilhafterweise vorgesehen ist. Außerdem ist es effektiver, eine asphärische Fläche S9 an der oberen Projektionsschirmfläche eines solchen Objektivs vorzusehen und eine geeignete Krümmung an der Leuchtfläche Si der CRT vorzusehen.
Da es jedoch nach wie vor schwierig ist, die Koma-Aberration und Restaberrationen zu korrigieren und die Außen- oder Randbeleuchtung unter Verwendung nur der vierten Linsengruppe 103 zu verbessern, muss, wie in 4 dargestellt, die zwischen der zweiten Linsengruppe 101 und der vierten Linsengruppe 103 vorgesehene dritte Linsengruppe 102 solche Probleme korrigieren.
Zunächst ist es sehr effektiv, die Petzval-Summe P_G3 der dritten Linsengruppe 102 zu minimieren, um die „obere" oder äußere Flächenaberration (Bildfeldkrümmung) zu vermeiden, welche in der vierten Linsengruppe 103 nicht wesentlich korrigiert wird. PG3 = KG3/NG3 = {C7(NG3 – 1) + C8(1 – NG3)}/NG3 (1) = {(NG3 – 1)/NG3}(C7-C8) (2)
wobei P_G3 die Petzval-Summe der dritten Linsengruppe 102 ist, K_G3 der Leistungsfaktor der dritten Linsengruppe 102 ist, N_G3 der Leistungsfaktor des vierten Linsenelements L4 der dritten Linsengruppe 102 ist, C₇ die Krümmung der „oberen" Fläche der Projektionsschirmseite des vierten Linsenelements L4 der dritten Linsengruppe 102 ist, und C₈ die Krümmung zu der Seite der Oberfläche der CRT des vierten Linsenelements L4 der dritten Linsengruppe 102 ist.
Demgemäß sollte, wie durch die Formel 2 gezeigt, die Krümmung beider Flächen S7 und S8 des vierten Linsenelements L4 den gleichen Vorzeichenwert haben, um die Petzval-Summe der dritten Linsengruppe 102 zu minimieren. Das Vorzeichen des Krümmungsradius auf der optischen Achse sollte ein Minus sein, sodass dessen konkave Form zu dem Projektionsschirm vorgesehen ist.
Zusätzlich sollte die Form der dritten Linsengruppe 102 an einem Außenmaß oder effektiven Durchmesser (d. h. dem Endabschnitt des vierten Linsenelements L4) konkav sein, sodass Strahlen am effektiven Durchmesser nicht abgeschnitten werden, wodurch das Bild an dem Endabschnitt (den Ecken) der Leuchtfläche Si der CRT angezeigt wird.
Zusätzlich werden Kunststofflinsen vorzugsweise nicht als Lichtleistungslinsen verwendet, weil die Veränderungen des Krümmungsfaktors gemäß Temperaturveränderungen das 10-fache von Glas betragen.
Demgemäß sollte die Krümmung (und entsprechend die Lichtleistung) der Kunststofflinse klein sein, sodass die Funktion des Projektionsobjektivs im wesentlichen durch Anpassen der asphärischen Fläche erzielt werden kann, welche für die Aberrationskorrektur gut ist.
Bezug nehmend auf die 4 bis 9 ist die zweiten Linsengruppe 101 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Paar von verklebten Glaslinsen.
Hierbei ist der Grund, warum die zweite Linsengruppe 101 aus verklebten Linsen gebildet ist, wie folgt.
Im allgemeinen wird die Anzeige-(Bild-)Qualität des Projektionsfernsehers durch die Linsenelemente, welche auf die grüne CRT angepasst sind, beeinflusst.
Jedoch kommen, Bezug nehmend auf 3A, welche eine Untersuchung der Spektralcharakteristik der grünen CRT zeigt, das rote und das blaue Signal gleichzeitig neben der mittleren Wellenlänge, welche als das grüne Signal bezeichnet ist, heraus, sodass chromatische Aberrationen aufgrund einer weiteren Farbe der grünen CRT auftreten ( 3A).
Die chromatische Aberration wirkt als ein Faktar des Verringerns der Auflösung des Objektivs und des Verringerns des Kontrastes, sodass sie nicht gut für das optische System eines Qualitätsanzeige- und Hochauflösungs-Fernsehens ist.
Die vorliegende Erfindung sieht eine mit einer konkaven Linse verklebte bikonvexe Linse in der zweiten Linsengruppe 101 vor.
Die verklebte Linse der zweiten Linsengruppe 101 besteht aus einem zweiten Linsenelement L2 mit einer konvexen Form mit einer geringen Dispersion (einer großen Abbeschen Zahl) und aus einem dritten Linsenelement L3 mit einer konkaven Form mit einer großen Dispersion (einer kleinen Abbeschen Zahl) und ist effektiv zum Korrigieren der chromatischen Abberation des optischen Systems.
Das Spektrum der Leuchtfläche Si der CRT hat, wie in 3C dargestellt, eine starke Farbcharakteristik, weil die Breite der Wellenlänge gering ist, sodass eine chromatische Abberation nicht auftreten kann. Wie in 3B dargestellt ist, ist das Spektrum der blauen CRT in dem weiten Bereich der Wellenlänge vorgesehen, sodass die Kompensation der chromatischen Aberrationen erforderlich ist.
Die für die von der grünen CRT ausgestrahlten Farbe und in dem Objektiv gemäß der vorliegenden Erfindung angepassten Gewichtungen sind wie folgt.

Wellenlänge (nm) Gewichtung

590 nm 6

544 nm 80

450 nm 14
Bezug nehmend auf 10A bis 15C sind Aberrationen des in 4 bis 9 dargestellten Objektivs gemäß der vorliegenden Erfindung, das durch Anpassen solcher Konzepte ausgebildet ist, dargestellt.
Zusätzlich sind Beispiele von Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung in den folgenden Tabellen dargestellt.
Tabelle I. Das erste Ausführungsbeispiel (Fig. 4 und 10)
Tabelle II. Das zweite Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 11)
Tabelle III. Das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 6 und 12)
Tabelle IV. Das vierte Ausführungsbeispiel (Fig. 7 und 13)
Tabelle V. Das fünfte Ausführungsbeispiel (Fig. 8 und 14)
Tabelle VI. Das sechste Ausführungsbeispiel (Fig. 9 und 15)
Wie in 15A bis 15C gezeigt, sind die sphärische Aberration, die asphärische Aberration der oberen Fläche und die chromatische Aberration im Vergleich zum Stand der Technik relativ korrigiert.
Bezug nehmend auf 16 bis 17 sind MTF-Kennlinien von 4 (Tabelle I) und 9 (Tabelle VI) gezeigt.
Alle Objektive haben einen genügen MTF-Wert bei einer Raumfrequenz von 61 p/mm. Wenn hierbei die Raumfrequenz von 61 p/mm als horizontale Auflösung des Fernsehgeräts berechnet wird, beträgt sie etwa 1.200 Fernsehzeilen. Das Projektionsobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine richtige Funktionsfähigkeit als Objektiv eines hochauflösenden Fernsehgeräts.
Bezug nehmend auf 4 bis 9 bezeichnet Si die Leuchtfläche der CRT. S11 betrifft eine ebene Fläche der CRT, und C betrifft ein Kühlmittel.
Das Projektionsobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung hat die höchste Fokussierkapazität, wenn die Rastergröße von 12,7 cm × 13,5 cm (5,0''–5,3'') auf dem Projektionsschirm von 9 bis 15 Mal der CRT-Rastergröße angezeigt wird.
Zusätzlich beträgt der maximale Halbbildfeldwinkel des Objektivs gemäß der vorliegenden Erfindung über 35°, und F/Anzahl von Linsen ist unter 1,05. Der Abstand von dem Projektionsschirm zu der Leuchtfläche Si der vierten Linsengruppe 103 ist sehr kurz, sodass ein Fernsehgerät mit einer dünnen Dicke mit einem voll reflektierenden Spiegel möglich ist.
Insbesondere ist das Projektionsobjektiv, dessen Daten in Tabellen 1 bis 5 dargestellt sind, gemäß der vorliegenden Erfindung auf einem Projektionsschirm von 15,2 cm × 17,8 cm (60''–70'') möglich und die Tabelle VI zeigt Daten für den Projektionsschirm von 10,2 cm × 12,7 cm (40''–50'') des Projektionsobjektivs.
Zusätzlich ist die Brennbreite der Linse 80–85 mm.
Die Tabellen I bis VI sind wie folgt zu lesen.
Zum Beispiel ist die Krümmung des Projektionsschirms eine flache Unendlichkeit und der Abstand von dem Projektionsschirm zu der Vorderseite S1 des ersten Linsenelements L1 der ersten Linsengruppe 100 beträgt 1.148,44 mm.
Der Abstand zwischen dem Projektionsschirm und der Vorderseite S1 des ersten Linsenelements L1 wird Objektabstand OBJ genannt, und der Brechungsindex beträgt 1,0, weil der Raum in Luft ist.
Die Krümmung der Vorderseite S1 der ersten Linsengruppe 100 beträgt 79,70 mm und die Dicke ist 6,0 mm und der Krümmungsfaktor Nd der ersten Linseneinheit L1 ist 1,4915 an der d-Linie und die Abbesche Zahl davon beträgt 57,9.
Die Vorderseite S1 der ersten Lineneinheit L1 ist asphärisch, und K, A, B C und D sind gemäß der folgenden Gleichung definiert.
Z = (r2/RD)[1 + { 1 – (1 + K)r2/Rp2}1/2] + A·r4 + B·r6 + C·r8 + D·r10 (3)
wobei R_D der Krümmungsradius ist und r² = x² + y² gilt.
Die Z-Achse in der Formel 3 ist eine optische Achse. Wenn die Tangentialrichtung der Linse die Y-Achse ist, ist Z der Elementwert jedes Objektivs.
Das erste bis fünfte Linsenelement L1 bis L5 der zweiten bis vierten Linsengruppe 101 bis 103 einschließlich der ersten Linsengruppe 100 und der Leuchtfläche Si der CRT sowie der Radius, die Dicke, der Index und die Abbesche Zahl Vd der ebenen Fläche S11 der CRT sind die gleichen wie oben.
Die Form der asphärischen Fläche sollte vorzugsweise für eine einfache Herstellung glatt gehalten werden.
Zusätzlich sollte die Dicke der Kunststofflinse vorzugsweise in einem Bereich von 3–8 mm konstruiert sein, weil die Dicke eng mit dem Herstellnettopreis und der Herstellzeit zusammenhängt.
Als Ergebnis enthält das Projektionsobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Linsengruppe 100 mit einem geringen Krümmungsfaktor und folglich einer kleinen Lichtleistung zum Kompensieren der sphärischen Abberation, die eng mit der Apertur des Objektivs zusammenhängt, eine zweite Linsengruppe 101 mit einer hohen Krümmung zum Gewährleisten der stabilen Leistung und des Vergrößerungsfaktors, wenn die Umgebungstemperatur sich ändert, durch Verkleben des konvexen zweiten Linsenelements L2 und des konkaven dritten Linsenelements L3 mit unterschiedlichen Dispersionen, eine dritten Linsengruppe 102 mit einem vierten Linsenelement L4, welches das gleiche Vorzeichen wie die Krümmung R_D beider Flächen aufweist, um die obere Außenflächenaberration zu kompensieren und die Lichtmenge in den Ecken zu erhöhen, und eine vierte Linsengruppe 103 mit einer fünften Linse L5 mit einer hohen negativen Lichtleistung zu der „oberen" Fläche des Projektionsschirms, um die Aberration und die Verzeichnungsaberration der „oberen" Fläche zu kompensieren. Das Projektionsobjektiv mit den vorgenannten Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung genügt der folgenden Bedingung, wie z. B. in Tabelle VII gezeigt: Tabelle VII.
0,11 < f0/f1 < 0,14 (4) 0,91 < f0/f2 < 0,95 (5) 0,21 < f0/f3 < 0,25 (6) –0,68 < f0/f4 < –0,62 (7)wobei f0 die Gesamtbrennweite des Projektionsobjektivs ist, f1 die Brennweite der ersten Linsengruppe ist, f2 die Brennweite der zweiten Linsengruppe ist, f3 die Brennweite der dritten Linsengruppe ist, und f4 die Brennweite der vierten Linsengruppe ist.
Zusätzlich sollte die folgende, in Tabelle VIII gezeigte Bedingung erfüllt sein, um eine vorgegebene Leistung und eine Lichtmenge an dem Umfang oder den Ecken des Projektionsschirms zu erzielen: Tabelle VIII.
wobei D12 der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 100 und der zweiten Linsengruppe 101 ist, und fll die Brennweite des gesamten Objektivs ist.0,32 < D 12/f0 < 0,42 (8)
Wenn der Abstand D23 zwischen der zweiten Linsengruppe 101 und der dritten Linsengruppe 102 der folgenden Bedingung genügt, ist die Kompensation der Koma-Aberration in dem Außenfeld sehr effektiv. 1,1 < D23/f0 < 1,7 (9)
Zusätzlich sollte der Abstand D34 zwischen der dritten Linsengruppe 102 und der vierten Linsengruppe 103 der folgenden Bedingung genügen. 0,40 < D34/f0 < 0,43 (10)
Wenn der Abstand D34 größer wird, sinkt der Lichtmengenanteil oder die Helligkeit an den Ecken des Projektionsschirms. Falls dagegen der Abstand D34 kleiner wird, treten eine Aberration der oberen Fläche (Feldkrümmung) und eine Koma-Aberration auf, sodass die Fokussierleistung des Projektionsobjektivs geringer wird.
Die konkave Linse sollte in der zweiten Linsengruppe 101 vorgesehen sein, und die konkave Linse des Projektionsobjektivs gemäß der vorliegenden Erfindung kompensiert die chromatische Aberration und die Koma-Aberration.
Wie zum Beispiel in Tabelle IX dargestellt, sollte in der zweiten Linsengruppe 101 die folgende Bedingung erfüllt sein, um die chromatische Aberration effektiv zu kompensieren. Tabelle IX.
wobei f2a die Brennweite des zweiten Linsenelements L2 zu dem Projektionsschirm in der zweiten Linsengruppe ist, V2a die Dispersion des Materials ist, f2b die Brennweite des dritten Linsenelements L3 zu der CRT in der zweiten Linsengruppe 101 ist, und V2b die Dispersion des Materials ist.
Demgemäß muss die zweite Linsengruppe 101 eine bikonvexe Linse und eine konkave Linse mit negativer Lichtleistung haben, um die chromatische Aberration und die Koma-Aberration zu kompensieren. 0,62 < f2a V2a/f2b V2b < –0,4 (11)
Auf die Formel 11 wird in der folgenden Beschreibung Bezug genommen.
Die Brennweitenänderung δf2 aufgrund Brennweitenschwankungen des Objektivs, in dem das zweite konvexe Linsenelement L2 und das dritte konkave Linsenelement L3 zueinander unterschiedliche Dispersionen haben, wie in der zweiten Linsengruppe 101, ist wie folgt. δf2 = 1/(f2a V2a) + 1/(f2b V2b) (12)
Hierbei sollte, um eine vorgegebene Brennweite für Wellenlängenänderungen beizubehalten, δf2 Null sein. Jedoch existiert die chromatische Aberration für das System des zweiten konvexen Linsenelements L2 und des dritten konvexen Linsenelements L3 in einem vorgegebenen Bereich, da die aufgrund der anderen Linsengruppe auftretende chromatische Aberration hinzugefügt wird. Um eine geeignete chromatische Aberration der zweiten Linsengruppe 101 zu erzielen, ist es möglich, die Relativwerte von f2a V2a und f2b V2b in Gleichung 12 zu konstruieren.
Wenn der Wert von f2a V2a/f2b V2b in der Formel 11 größer als –0,4 ist, wird die chromatische Aberration ein Untertyp, wenn der Krümmungsfaktor des zweiten Linsenelements L2 relativ ansteigt; falls dagegen der Wert von f2a V2a/f2b V2b in der Gleichung 11 kleiner als –0,6 ist, wird die chromatische Aberration ein Übertyp, da die Lichtleistung des dritten Linsenelements L3 ansteigt, sodass die gesamte chromatische Kompensation nicht sichergestellt werden kann.
Demgemäß wird die chromatische Kompensation gut erzielt, wenn der Wert von f2a V2a/f2b V2b zwischen –0,62 und –0,4 liegt.

Claims

Projektionsobjektiv für eine Projektion auf einen Projektionsschirm, mit einer ersten Linsengruppe (100) mit einem Linsenelement (L1), das zu einem Projektionsschirm konvex ist und eine relativ schwache positive Lichtleistung aufweist, um sphärische Aberrationen zu beseitigen; einer zweiten Linsengruppe (101) mit einer positiven Lichtleistung, mit einem Linsenelement mit einem Element positiver Lichtleistung und einem Linsenelement mit einem Element negativer Lichtleistung, die unterschiedliche Dispersionen aufweisen; einer dritten Linsengruppe (102) mit einer positiven Lichtleistung auf einer optischen Achse und einem Radiusmerkmal einer Krümmungsfläche zu einer oberen Fläche mit dem gleichen Radiusmerkmal wie der Radius zur Kompensation von starken Koma-Aberrationen; und einer vierten Linsengruppe mit einer relativ hohen negativen Lichtleistung zu einer oberen Fläche des Projektionsschirms zur Kompensation von feldabhängigen Aberrationen, wobei das Objektiv einer Bedingung 0,32 < D12/f0 < 0,42genügt, wobei D12 der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe ist und f0 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist, und einer Bedingung 0,11 < f0/f1 < 0,14 0,91 < f0/f2 < 0,95 0,21 < F0/f3 < 0,25 –0,68 < F0/f4 < –0,62genügt, wobei f1 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist, f1 die Brennweite der ersten Linsengruppe ist, f2 die Brennweite der zweiten Linsengruppe ist, f3 die Brennweite der dritten Linsengruppe ist, und f4 die Brennweite der vierten Linsengruppe ist.
Objektiv nach Anspruch 1, bei welchem die erste Linsengruppe aus einem asphärischen Einzellinsenelement gebildet ist, das auf der optischen Achse positiv ist und angrenzend an den Außenumfang einer klaren Öffnung zu einer negativen Lichtleistung wechselt, um Öffnungsaberrationen zu kompensieren.
Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die zweite Linsengruppe hoher Lichtleistung ein bikonvexes Linsenelement mit einer Abbe'schen Dispersionszahl Vd von mehr als 60 und eine zu dem Projektionsschirm konkave Linse mit einer Abbe'schen Dispersionszahl Vd niedriger als 35 enthält.
Objektiv nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem die zweite Linsengruppe einer Bedingung –0,62 < f2a V2a/f2b V2b < –0,4genügt, wobei f_2a die Brennweite des Linsenelements mit einer positiven Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist, fzb die Brennweite des Linsenelements mit einer negativen Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist, V_2a die Abbe'sche Dispersionszahl des positiven Linsenelements in der zweiten Linsengruppe ist, und Vzb die Abbe'sche Dispersionszahl des negativen Linsenelements in der zweiten Linsengruppe ist.
Objektiv nach Anspruch 1, bei welchem das Objektiv einer Bedingung 0,11 < D23/f0 < 0,17genügt, wobei D23 der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe ist, und f0 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist.
Objektiv nach Anspruch 1, bei welchem der Abstand zwischen der dritten Linsengruppe und der vierten Linsengruppe einer Bedingung 0,40 < D34/f0 < 0,43genügt, wobei D34 der Abstand zwischen der dritten Linsengruppe und der vierten Linsengruppe ist, und f0 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist.
Objektiv nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Linsengruppe einer Bedingung –0,62 < f2a V2a/f2b V2b < –0,4genügt, wobei f_2a die Brennweite des dem Projektionsschirm zugewandten Linsenelements ist, V_2a die Dispersion des Materials dieser Linse ist, fzb die Brennweite des der Kathodenstrahlröhre zugewandten Linsenelements ist, und V_2b die Dispersion des Materials dieser Linse ist.
Objektiv nach Anspruch 7, bei welchem die Brennweite der zweiten Linsengruppe einer Bedingung δf2 = 1/(f2a V2a) + 1/(f2b V2b)genügt, wobei δf2 die Brennweitenverschiebung entsprechend der Wellenlänge der zusammengekitteten Linse ist, f_2a die Brennweite des dem Projektionsschirm zugewandten Linsenelements ist, V_2a die Dispersion des Materials dieser Linse ist, f_2b die Brennweite des der Kathodenstrahlröhre zugewandten Linsenelements ist, und V_2b die Dispersion des Materials dieser Linse ist.
Projektionsobjektiv, mit einer ersten Linsengruppe (100) mit einer Linse (L1), die zu einem Projektionsschirm konvex ist und eine schwache positive Lichtleistung aufweist, um eine sphärische Aberration zu beseitigen; einer zweiten Linsengruppe mit einer insgesamt positiven Lichtleistung und bestehend aus einem positiven bikonvexen Linsenelement (L2) in Kontakt mit einem negativen Linsenelement (L3), die jeweils unterschiedliche optische Dispersionen aufweisen; einer dritten Linsengruppe (102); und einer vierten Linsengruppe mit einer negativen Lichtleistung, die zu dem Projektionsschirm konkav ist, zur Kompensation von feldabhängigen Aberrationen, wobei das Objektiv einer Bedingung 0,32 < D12/f0 < 0,42genügt, wobei D12 der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe ist und f0 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist, und das Objektiv ferner einer Bedingung 0,11 < D23 /f0 < 0,17genügt, wobei D23 der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe ist und in die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist.
Objektiv nach Anspruch 9, bei welchem die erste Linsengruppe aus einem asphärischen Einzellinsenelement gebildet ist, das eine Lichtleistung besitzt, die auf der optischen Achse positiv ist und angrenzend an den Außenumfang einer klaren Öffnung zu einer negativen Lichtleistung wechselt, um eine öffnungsabhängige Aberration zu kompensieren.
Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zweite Linsengruppe aus Glas gebildet ist.
Objektiv nach Anspruch 9, bei welchem die zweite Linsengruppe einer Bedingung –0,62 < f2a V2a /V2b V2b < –0,4genügt, wobei f_2a die Brennweite des Linsenelements mit einer positiven Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist, f_2b die Brennweite des Linsenelements mit einer negativen Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist, V_2a die Abbe'sche Dispersionszahl des Linsenelements mit einer positiven Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist, und Vzb die Abbe'sche Dispersionszahl des Linsenelements mit einer negativen Lichtleistung in der zweiten Linsengruppe ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 9, 10 und 12, bei welchem die dritte Linsengruppe und die vierte Linsengruppe um einen vorgegebenen Abstand beabstandet sind, der einer Bedingung 0,40 < D34/f0 < 0,43genügt, wobei D34 der Abstand zwischen der dritten Linsengruppe und der vierten Linsengruppe ist und f0 die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 9, 10 und 12, bei welchem das Linsensystem einer Bedingung 0,11 < f0/f1 < 0,14 0,91 < f0/f2 < 0,95 0,21 < f0/f3 < 0,25 –0,68 < f0/f4 < –0,62genügt, wobei ill die Brennweite des gesamten Projektionsobjektivs ist, f1 die Brennweite der ersten Linsengruppe ist, f2 die Brennweite der zweiten Linsengruppe ist, f3 die Brennweite der dritten Linsengruppe ist, und f4 die Brennweite der vierten Linsengruppe ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 9, 10 und 12, bei welchem die zweite Linsengruppe einer Bedingung –0,62 < f2a V2a /f2b V2b < –0,4genügt, wobei f_2a die Brennweite des dem Projektionsschirm zugewandten Linsenelements ist, V_2a die Dispersion des Materials dieser Linse ist, f_2b die Brennweite des der Kathodenstrahlröhre zugewandten Linsenelements ist, und Vzb die Dispersion des Materials dieser Linse ist.
Objektiv nach Anspruch 15, bei welchem die zweite Linsengruppe eine Brennweite besitzt, die einer Bedingung δf2 = 1/(f2a V2a) + 1/(f2b V2b) genügt, wobei δf2 die Brennweitenverschiebung entsprechend der Wellenlänge der zusammengekitteten Linse ist, f_2a die Brennweite des dem Projektionsschirm zugewandten Linsenelements ist, V_2a die Dispersion des Materials dieser Linse ist, f_2b die Brennweite des der Kathodenstrahlröhre zugewandten Linsenelements ist, und V_2b die Dispersion des Materials dieser Linse ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 9, 10 und 12–15, bei welchem die zweite Linsengruppe aus Glas gebildet ist.