专利名称：大屏幕用的变焦、正面投影透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影电视用的投影透镜系统，更具体地是指，与阴极射线管(CRT)光学耦合、而又能够在宽的共轭范围上聚焦的投影透镜系统，例如，能够与尺寸范围宽的屏幕一起使用，而在所述的共轭范围上当由相对恒定的调制传递函数(MTF)表示时仍能达到高的性能水平。
在过去的15年里，一直在进行CRT投影电视用投影透镜系统的研制工作。在Betensky的美国专利No.4300817，4348081，4526442，4697892和4801196；Moskovich的美国专利No.4682862，4755028和4776681；Toide的美国专利No.5148320中可以看到这种系统的例子。
投影电视的彩色图像通常是将三种色彩CRT，即红色CRT、绿色CRT和蓝色CRT的图像合成起来而获得的。商售CRT所使用的磷并不发射单一波长的光。具体说，绿色的磷具有明显的蓝色和红色频带。对于红色和蓝色的磷，存在类似的多色性，但是程度比较小。
不管CRT的彩色范围如何，对于许多消费应用来说，可以采用未进行色差校正的透镜系统，然而，对于那些要求高的应用来说，例如高分辨率电视、数据显示、或在高倍放大率下工作的系统，为了避免可见彩色条纹和/或图像对比度的损失，需要进行色差校正。在美国专利4815831；美国专利5404246；美国专利4900139，5309283和5455713；美国专利4963007；美国专利5130850；美国专利5237456中给出了至少进行部分色差校正的投影透镜系统的例子。
在投影电视用投影透镜领域中长期存在的问题是提供一个与CRT光学耦合的、能够在宽的共轭范围上聚焦的、透镜性能不会有实质性退化的、高性能透镜系统。正如现有技术已知的，当透镜系统与CRT之间的界面是通过耦合液(液体)而不是空气时，便产生光学耦合。这种液体耦合的结果，对于不同的共轭点的聚焦，整个系统不能相对CRT移动，尽管通过空气耦合是能够移动的。更确切地说，透镜系统的一部分元件必须相对CRT保持固定，以便使耦合液留在位置上。于是，透镜系统的聚焦涉及对系统的划分。在本发明前，这种聚焦划分一直导致系统性能的较大下降，即系统象差有较大增加，尤其是聚焦在宽的共轭范围上时为甚。
对于大礼堂、讲演厅等大屏幕用正面投影系统而言，投影透镜系统在宽共轭范围上聚焦的能力是极为重要的。众所周知，这种观看屏幕有不同的尺寸。制造商和消费者都要求投影电视能够适应这种尺寸变化，而无需替换透镜以及牺牲性能。
从光学的角度看，为了满足这一需要，投影电视中使用的投影透镜要求可变焦的。本发明通过提供一个完全色差校正、光学耦合、正面投影的透镜系统满足了这一需要，所述的完全色差校正、光学耦合、正面投影的透镜系统能够在宽的屏幕尺寸(屏幕对角线)范围上聚焦并能维持高性能，这可以由MTF在所述屏幕对角线范围上基本保持均匀加以证明。
根据这些情况，本发明提供一个在对角线线(全部对角线)大于1.5米的屏幕上成像的变焦投影透镜系统，所述的系统包括(a)一个固定透镜单元，在使用透镜系统期间用耦合液使固定透镜单元与阴极射线管光学耦合；(b)一个可移动的透镜单元，在屏幕上图像聚焦期间，所述移动透镜单元可以相对固定透镜单元移动，所述的聚焦能够适应至少1.5∶1的屏幕对角线范围。
所述的固定透镜单元、可移动透镜单元和耦合液在阴极射线管上的调制传递函数，在所述屏幕对角线范围上是这样变化的对于达到最大场的0.85的任何视场位置，在所述的屏幕对角线范围上，5周/毫米下调制传递函数最小值与5周/毫米下调制传递函数最大值之比RMin/Max大于0.5。
在一些较佳的实施例中，在所述的1.5∶1的屏幕对角线范围上，RMin/Max大于0.7。在另一些较佳的实施例中，在3.0∶1及更高的屏幕对角线范围上，RMin/Max大于0.5。通常，透镜系统所达到的RMin/Max值随对角线范围的减小而增大，反之亦然。
较佳地，从系统图像一侧起，透镜系统包括(a)主要校正与孔径有关象差的第一透镜单元，所述的第一透镜单元具有光焦度Φ1，包括光焦度为ΦS1的第一子单元和光焦度为ΦS2的第二子单元，所述的每个子单元至少包括一个非球形表面；(b)第二透镜单元，具有光焦度Φ2，从系统图像一侧起依次包括由玻璃制成的第一负透镜元件；由玻璃制成的第二正透镜元件；由玻璃制成的第三正透镜元件；和至少包含一个非球形表面的第四透镜元件；(c)校正透镜单元，具有光焦度ΦCR，包括一块塑料透镜元件，塑料透镜元件两个表面的形状都是凹向图像的，两个表面中至少有一个是非球形表面；(d)校正透镜系统场曲的第三透镜单元，所述的第三透镜单元包括一块凹向图像的透镜元件，在透镜系统使用期间与所述的耦合液接触，所述的第三透镜单元和所述的耦合液具有光焦度Φ3；其中透镜系统和用于把系统与CRT耦合起来的耦合液具有光焦度Φ，这里，Φ1，ΦS1，ΦS2，Φ2，ΦCR，Φ3满足以下条件(1)Φ1＞0；(2)ΦS1＞0；(3)ΦS2＜0；(4)Φ2/Φ＞0.7；(5)ΦCR＜0；及(6)Φ3＜0；这里所称的MTF是计算值(与测量值相对应)，是通过自动相关方法针对不同透镜设计确定的。假定相位是满足线性条件，在所有各种情况下比较调制传递函数。所有的调制值是单色的，在短(CRT)共轭点计算的。对于一个特定的透镜，在一个焦平面上计算任何特定共轭点上的调制值，例如，五个视场点，视场的0％(轴上)、35％、70％、85％和100％。在一系列通过焦点的平面上考虑总体性能，实现焦平面的选择。设计的策略是使五个视场点的焦深达到最大。
在比较透镜与透镜间的MTF值或在本发明的情况中比较相同透镜的共轭点与共轭点时，所用的判据是分布在从轴外到最大视场0.85的所有视场点，在一个焦平面(具体说，CRT磷表面)中，在5周/毫米下获得的最小调制与最大调制之比。在用共轭变化判断象质的稳定度中，以视场点为基础，采用这一判据比较一个视场点上的MTF值，例如，针对最大的屏面对角线，再针对最小屏面对角线，在最大视场的0％、35％、70％和85％处计算MTF，计算每个视场点上最小调制与最大调制之比。然后，利用MTF的最低比值作为共轭稳定度的指示。这就产生排列在0至1之间的比率，1代表理想的共轭稳定性。在达到的这些比率上同时比较径向MTF和切向MTF，径向值与径向值比较，切向值与切向值比较。在计算中采用5周/毫米值，因为这通常对应于1024条水平线的电视分辨率。
如下面的表5所示，本发明的透镜系统，对于大于1.5米的屏面以及对于屏面对角线线至少1.5∶1的范围，达到的MTF值之比高于0.5。因此，透镜系统提供的共轭稳定性水平在以前的高性能、光学耦合、投影透镜系统中是达不到的。
图1A、图2和图3是根据本发明构造的透镜系统的侧视图。
图1B、1C和1D分别是屏幕对角线线为3.0米、1.84米和7.4米图1A透镜系统的MTF曲线(单色光学传递函数)，左面是穿过焦点的数据，右面是546纳米波长焦点上与频率数据的关系，图中，点线代表相位数据，短划线代表径向数据，实线代表切向数据。图1B、1C和1D的参数，包括在右图中焦点位置，在表6中给出。
图4是采用根据本发明构造透镜系统的正面投影电视的示意图。
上述附图放入在说明书中并构成说明书的一部分，它表示了本发明的较佳实施例，与说明书相结合，起说明发明原理的作用。当然，应当明白，附图和说明书都仅仅是解释发明，并不是限制发明。
本发明的透镜系统较佳地包括一个第一透镜单元，一个第二透镜单元、一个第三透镜单元和一个校正透镜单元，其中1)第一透镜单元较佳地包括一个具有较大正光焦度的第一透镜子单元和一个具有较小负光焦度的第二透镜子单元；2)第二透镜单元提供轴上色差校正，具有大的正光焦度；3)第三透镜单元校正透镜系统的场曲，具有较大的负光焦度；4)校正透镜单元校正其中由于离轴光线引起的象差，具有较小的负光焦度。
第一透镜单元起校正与孔径有关象差的作用，包括球差和彗差。如上所述，这个单元包括两个子单元，每个子单元可以由一块或多块透镜元件组成。在图中，第一和第二子单元各由一块透镜元件构成。较佳地，每个子单元包括至少一个非球形表面，子单元的元件较佳地是由塑料材料制成的。
第二透镜单元较佳地主要提供透镜系统的正光焦度。这个单元较佳地包括四个透镜元件，即由玻璃制成的第一负透镜元件；由玻璃制成的第二正透镜元件；由玻璃制成的第三正透镜元件；和包含至少一个非球形表面的第四透镜元件。这个单元的正负透镜元件具有适中的光学色散性和焦强，以提供透镜系统的轴上色差校正。
校正单元和第三透镜单元分别起校正轴外与孔径有关象差和与视场有关象差的作用。具体说，在涉及斜角球差，校正单元是有效的，而在降低系统场曲上，第三透镜单元是有效的。校正单元较佳地包括一个由塑料制成的非球面透镜元件，而第三透镜单元是由非球面塑料透镜元件构成的，非球面塑料透镜元件与耦合液接触，把透镜系统与CRT的面板耦合在一起。如果需要的话，第三透镜单元的非球面塑料透镜元件可以包含根据Wessling美国专利No.5055922的吸收彩色滤光片材料。校正透镜单元光焦度与投影透镜总光焦度的绝对值之比较佳地不大于0.5，第三透镜单元光焦度与投影透镜总光焦度的绝对值之比较佳地不大于0.7。
透镜系统的聚焦较佳地是通过改变校正透镜单元与第三透镜单元之间的间距实现的。在有些情况下，例如，为了实现较宽的屏幕对角线范围，可以用第一透镜单元的第一子单元与第二子单元间的间距同校正透镜单元与第三透镜单元间的间距相结合进行聚焦。
图1A、图2和图3是根据本发明构造的各种投影透镜系统。表1、2和3A-E分别给出相应的说明和光学性能。HOYA或SCHOTT符号代表透镜系统使用的玻璃。在本发明的实践中可以采用其它制造商制备的等效玻璃。采用工业合格的材料作塑料元件。
表中列出的非球面系数可用在下面的方程中z=cy21+[1-(1+k)c2y2]1/2+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12+Iy14]]>式中z是在距离系统光轴y处的表面弧度，c是光轴上透镜的曲率，k是圆锥常数，除表1、2和3A-E中所表示的外，k值为0。
以下是表中所使用的缩写EFL有效焦距FVD前顶点距离f/ f数ENP从长共轭点看的入瞳EXP从长共轭点看的出瞳BRL圆筒距离OBJHT 物高MAG放大率STOP 孔径光阑的位置IMD象距OBD物距OVL总长表中与各个表面有关的符号“a”代表非球形表面，即在上述方程中D、E、F、G、H或I中至少有一个不为0的表面。符号“c”代表圆锥表面，即上述方程中k值不为0的表面。表中所给出的所有尺寸单位为毫米。在制表时假设图中的光束是从左传到右的，实际当中观看平面是在左面，CRT是在右面，光束是从右到左的。
图1和图2的CRT面板是由表面S17-S18构成的，图3的CRT面板是由表面S18-S19构成的。在图1和图2中，耦合液位于表面S16与S17之间，在图3中是位于表面S17与S18之间。表中所给的材料符号432550和539590分别表示耦合液和CRT面板的折射率和色散特性。具体而言，通过给符号的前三位数加1000获得材料的Ne值，通过把小数点放在最后一位数前，从最后三位数可获得Ve值。表3A-E中的表面S13是渐晕表面。
在表1和表2中，第一透镜单元包括表面1-4，第二透镜单元包括表面5-12，校正透镜单元包括表面13-14，第三透镜单元包括表面15-18。在表3A-E中，第一透镜单元包括表面1-4，第二透镜单元包括表面5-12，校正透镜单元包括表面14-15，第三透镜单元包括表面16-19。在所有的表中，第一透镜单元的第一和第二子单元分别包括表面1-2和3-4。
图1B-D示出表1(图1A)透镜系统在屏面对角线范围上的典型MTF曲线。对于表2(图2)和表3A-E(图3)的透镜系统，可获得类似的曲线。可以用这种类型的曲线确定上述的和权利要求中的RMin/Max值。
图1B-D中曲线左面表示通过焦点的MTF，右面表示在轴上最佳焦点的MTF。所示的数据针对五个视场点，即轴上、0.35H、0.70H、0.85H和1.0H，这里，H是在CRT上的最大高度。右面的曲线示出在观看屏幕上的实际视场高度。左面和右面曲线都用了这些视场高度，单位是毫米。
通过焦点的数据是在所示的空间频率(周/毫米)上给出的。通过焦点的数据和最佳焦点的数据都示出切向和径向(短划线)MTF。调制系数的刻度在每块的左面，其值从0到1。在最佳焦点曲线中用点线示出了MTF的相位。相位的刻度标示在每个最佳焦点块的右面，以弧度测量。所有的MTF数据都是针对546.1纳米波长的。对于最佳焦点曲线，表6中所给出的轴上焦点位移是相对通过焦点曲线的零位置的。最佳焦平面是在轴上通过焦点曲线的峰值上。
通过对在共轭范围上具有合理性能的候选透镜结构进行辨别，然后在感兴趣的共轭范围上进行所选共轭点透镜质量的同时最佳化，在这些所选共轭点上达到所需的性能水平，设计表1、2和3A-E的透镜系统。设计不同于这里具体讨论结构的透镜系统可以采用同样的方法。
图4是根据本发明构造的正面投影电视10的示意图。图中，组件13示意性地表示根据本发明构造的透镜系统，组件16示意性地表示其有关的CRT管。实际上，采用三个透镜系统13和三个CRT管16把红、绿、蓝三色图像投影到屏幕14上。
表4和表5综合了本发明透镜系统的各种性能。正如表中所示，表1、2和3A-E的透镜系统具有上述的和权利要求中所述的不同结构和性能特征。
尽管是用具体实施例描述和示出本发明的，但是，应当清楚，对于本专业的技术人员来说，从以上的公开说明中显然可以得到不偏离本发明范围和精神的不同改进形式。
表1表面数类型半径 厚度 玻璃净通光孔径直径1 a 151.4728 20.00000 ACRYLIC135.192 a -1697.8961Space 1 131.773 a 169.4013 16.00000 ACRYLIC128.344 a 87.2097 9.22000 130.775 1513.09715.89000FD14 130.656 124.2907 0.05500 129.507 124.5930 31.10000 BACD5 129.508-251.5435 0.20000 129.769 91.3454 33.37000 BACD5 123.3410 -434.5025 5.30000 119.4311 a -6175.938013.43000 ACRYLIC100.5912 a 655.8596 39.76000 86.3513 a -152.2659 8.00000ACRYLIC86.2014 a -25432.3389 Space 2 97.7815 a -104.6496 4.00000ACRYLIC104.5716 -88.0000 7.48000432550 107.4917∞ 10.30000 539590 128.0018∞ 象距 138.00符号说明a-多项式非球面偶数多项式非球面表面数 DEF G H I1-4.9873E-08 -5.5387E-11 1.0693E-15 -8.7256E-19 -2.5226E-22 7.1829E-262 1.0781E-07 -7.2550E-11 1.9791E-16 6.1396E-19 -1.2640E-22 3.2361E-263-1.1549E-06 1.0513E-10 -1.0901E-14 1.0975E-18 3.0961E-22 -7.7844E-264-1.6679E-06 1.4557E-10 2.2439E-15 -5.5246E-18 8.5620E-22 -6.1465E-26115.9606E-07 -1.4945E-10 5.4336E-14 -2.5931E-17 6.0005E-21 -9.4892E-25128.4395E-07 -1.0253E-11 -9.9740E-14 6.5104E-17 -2.6480E-20 7.5907E-2513 -3.6755E-06 1.1736E-11 2.2425E-13 -2.6703E-16 -4.1654E-21 3.2881E-2314 -3.3981E-06 5.0606E-10 4.2038E-15 -2.0290E-16 9.2628E-20 -7.5753E-2415 -1.7708E-06 1.5462E-09 -1.1338E-12 4.6664E-16 -9.7894E-20 9.2391E-24可变空间焦点 空间1空间2焦点位移 图象距离Pos. T(2) T(14)1 9.59815.483-0.873-0.0052 8.37312.437-0.643 0.0063 7.0479.599 -0.438 0.002
表1(续)系统第一级性能，POS 1OBJ. HT-920.00 f/1.14 MAG -0.0730STOP 21.77 after surface7. DIA 128.95EFL 133.446 FVD 229.181ENP 75.7485IMD -.528020E-02 BRL 229.186EXP -78.2775OBD -2008.86 OVL 2238.04系统第一级性能，POS 2OBJ. HT-1500.0 f/ 1.10 MAG -0.0445STOP 21.77 after surface 7. DIA 129.69EFL 134.930 FVD 224.922ENP 73.8016IMD 0.645208E-02 BRL 224.915EXP -76.5637OBD -3214.00 OVL 3438.92系统第一级性能，POS 3OBJ. HT-3700.0 f/1.07MAG -0.0175STOP 21.77 after surface 7. DIA 129.11EFL 136.32 0FVD 220.753ENP 71.7174IMD 0.20898 9E-02 BRL 220.751EXP -74.9383OBD -7972.56 OVL 8193.31元件的第一级性能元件数表面数 光焦度 f1 1 2 0.35380E-02 282.652 3 4 -0.25703E-02-389.053 5 6 -0.56654E-02-176.514 7 8 0.68799E-02 145.355 9 10 0.76509E-02 130.706 11 12-0.83336E-03-1200.07 13 14-0.32231E-02-310.268 15 16 0.96361E-03 1037.89 16 17-0.49091E-02-203.70
表2表面数类型 半径 厚度 玻璃净通光孔径直径1 a 151.2999 20.00000ACRYLIC127.412 a-1470.8759 Space 1124.663 a 176.0888 16.00000ACRYLIC120.744 a 88.2040 8.00000123.1651513.0971 5.89000 FD14 130.706124.2907 0.05500129.507124.6100 31.10000BACD5 129.508 -251.5435 0.20000123.80991.3454 33.37000BACD5 123.4010 -434.5025 8.79000119.5011 a 1284.7020 8.80000 ACRYLIC89.0212 a 387.3041 38.72000 83.6413 a-144.7297 10.10000ACRYLIC84.9114 a-3604.0411 Space 297.9315 a-104.6496 4.00000 ACRYLIC104.6016 -89.0000 7.48000 432550 107.5017 ∞10.30000539590 128.0018 ∞象距 140.00符号说明a-多项式非球面偶数多项式非球面表面数 D E F G HI1-1.2383E-07 -7.3566E-11 -1.1297E-15 -1.2815E-18 -6.0722E-23 6.8198E-262-4.3400E-09 -9.1021E-11 1.4173E-15 1.1015E-18 -1.8614E-22 3.1598E-263-1.2598E-06 1.1729E-10 -8.9211E-15 8.1323E-19 8.7118E-23 -6.6213E-264-1.7888E-06 1.6828E-10 -2.4113E-15 -6.7715E-18 1.2061E-21 -8.2044E-2611 4.3378E-07 -2.2939E-10 2.5757E-14 -2.6463E-17 1.4467E-20 -3.3247E-2412 7.1797E-07 -1.4005E-10 -1.7508E-13 1.3575E-16 -6.5255E-20 9.3449E-2413-2.7640E-06 -6.0873E-10 4.9020E-13 -1.8613E-16 -1.4151E-19 7.1512E-2314-2.4880E-06 -1.3751E-10 4.4652E-13 -3.7105E-16 1.2365E-19 -1.0036E-2315-1.7708E-06 1.5462E-09 -1.1338E-12 4.6664E-16 -9.7894E-20 9.2391E-24可变空间焦点空间1空间2焦点位移 图象距离Pos.T(2) T(14)1 8.66615.152-0.630 0.0072 7.53812.082-0.420 0.0073 6.2959.157 -0.292 0.006
表2(续)系统第一级性能，POS 1OBJ. HT -920.00f/1.21 MAG -0.0730STOP 21.77 after surface 7. DIA 121.07EFL 133.376 FVD 226.630 ENP 72.4610IMD 0.724524E-02 BRL 226.623 EXP -78.4736OBD -2011.04 OVL 2237.67系统第一级性能，POS 2OBJ. HT -1500.0f/1.17 MAG -0.0445STOP 21.77 after surface 7. DIA 121.42EFL 134.896 FVD 222.432 ENP 70.6922IMD 0.665385E-02 BRL 222.425 EXP -76.7499OBD -3216.36 OVL 3438.79系统第一级性能，POS 3OBJ. HT -3700.0f/1.14 MAG -0.0175STOP 21.77 after surface 7. DIA 120.66EFL 136.358 FVD 218.263 ENP 68.7641IMD 0.63818 4E-02 BRL 218.257 EXP -75.0774OBD -7977.86 OVL 8196.12元件的第一级性能元件数 表面数 光焦度 f1 1 2 0.35846E-02 278.972 3 4 -0.26258E-02-380.833 5 6 -0.56654E-02-176.514 7 8 0.68793E-02 145.365 9 10 0.76509E-02 130.706 11 12-0.88767E-03-1126.57 13 14-0.32715E-02-305.678 15 16 0.96361E-03 1037.89 16 17-0.49091E-02-203.70
表3A表面数类型 半径 厚度玻璃净通光孔径直径1 ac126.7164 20.37000ACRYLIC125.302 a-2252.9261 Space 1125.273 ac136.1761 14.06000ACRYLIC121.934 a 95.4612 17.55240 116.615 -570.5465 5.89000 FD1116.306107.3514 0.84986116.267112.0741 28.00000BAC05 116.408 -247.8398 0.20000117.039112.0741 28.00000BACD5 116.3410 -247.8398 0.82000117.1011 ac4394.5410 9.00000 ACRYLIC101.4212 a 1589.9900 7.3459195.1013 ∞37.50000 89.4414 a-217.0705 7.50000 ACRYLIC87.6515 ac -9341.5518 Space 295.9516 a-73.8501 4.00000 ACRYLIC98.3717 -70.0000 7.48000 432550 102.0718 ∞10.30000539590 130.0019 ∞ 象距 142.00符号说明a-多项式非球面c-圆锥曲圆锥面表面数 常数1 -1.0000E+003 1.4 000E+0011 9.0000E+0115 -1.2000E+01偶数多项式非球面表面数 DE F GHI1 1.0460E-07 -3.5070E-11 -2.9197E-15 1.3250E-18 -1.1776E-21 8.5692E-262 2.1519E-07 -8.0922E-11 2.3426E-15 -9.4497E-19 1.9366E-22 -5.3061E-263-8.2429E-07 1.8867E-11 -1.7902E-14 1.0207E-17 -1.3591E-21 2.6542E-264-9.6081E-07 4.9746E-11 3.0592E-14 -9.4770E-18 1.1908E-21 -1.1959E-2511 5.6055E-07 -1.7961E-11 1.6771E-14 -1.5644E-17 5.7995E-21 -1.5444E-2412 4.4506E-07 1.5044E-11 -5.5971E-14 2.7733E-17 -1.1835E-20 8.0704E-2514-3.4545E-06 -5.9560E-10 8.5736E-13 -4.2268E-16 5.4986E-20 1.1607E-2315-2.9763E-06 -1.1018E-10 2.5077E-13 -9.0641E-18 -3.5909E-20 1.0994E-2316-1.0775E-06 9.4275E-10 -1.1670E-12 7.5071E-16 -2.3206E-19 2.8308E-23
表3A(续)可变空间焦点 空间1 空间2 焦点位移 图象距离Pos T(2)T(15)1 1.92618.305 -0.629 0.0022 1.58216.812 -0.428 0.0003 1.09314.682 -0.175-0.003系统第一级性能，POS 1OBJ.HT -1120.0f/1.16 MAG -0.0593STOP 0.00 after surface 5.DIA 115.61EFL 132.571 FVD 219.101 ENP 52.9037IMD 0.209713E-02 BRL 219.099 EXP -80.3490OBD -2423.05 OVL 2642.15系统第一级性能，POS 2OBJ.HT -1500.0f/1.14 MAG -0.0442STOP 0.00 after surface 5.DIA116.01EFL 133.736 FVD 217.263 ENP 52.3994IMD 0.433624E-03 BRL 217.263 EXP-79.7687OBD -3214.06 OVL 3431.33系统第一级性能，POS 3OBJ.HT-2880.0f/1.12 MAG -0.0229STOP 0.00 after surface 5. DIA 116.20EFL 135.439 FVD 214.640 ENP 51.6829IMD -.27364 5E-02 BRL 214.643 EXP -78.9296OBD -6104.03 OVL 6318.67元件的第一级性能元件数 表面数光焦度 f1 1 2 0.40895E-02 244.532 3 4 -0.13655E-02 -732.343 5 6 -0.80324E-02 -124.504 7 8 0.74418E-02 134.385 9 10 0.74418E-02 134.386 11 12-0.19727E-03 -5069.27 14 15-0.22133E-02 -451.828 16 17 0.49404E-03 2024.19 17 18-0.61714E-02 -162.04
表3B表面数类型 半径 厚度 玻璃 净通光孔径直径1 ac128.9734 20.97000 ACRYLIC 125.282 a-1354.52702.38000125.303 ac136.1761 14.06000 ACRYLIC 122.004 a 95.4612 17.55240 116.705 -570.5465 5.89000FD1 116.306107.3514 0.84986 116.307112.0741 28.00000 BACD5 116.408 -247.8398 0.20000 117.109112.0741 28.00000 BACD5 116.4010 -247.8398 0.82000 117.1011 ac4394.54109.00000ACRYLIC 101.5012 a 1589.99007.3459195.1013∞ 37.50000 89.5014 a-199.2794 8.23000ACRYLIC 87.7015 ac -2366.7481Space1 96.0016 a-73.8501 4.00000ACRYLIC 98.4017 -70.0000 7.48000432550102.1018∞ 10.30000 539590130.0019 ∞ 象距 142.00符号说明a-多项式非球面c-圆锥曲面圆锥面表面数 常数1-1.0000E+003 1.4000E+00119.0000E+0115 -1.2000E+01偶数多项式非球面表面数 DEF GHI1 8.9060E-08 -3.2668E-11 -4.7098E-15 1.1697E-18 -1.0821E-21 8.2049E-262 2.0485E-07 -7.8606E-11 7.6762E-16 -1.1476E-18 3.0283E-22 -5.9670E-263-8.2429E-07 1.8867E-11 -1.7902E-14 1.0207E-17 -1.3591E-21 2.6542E-264-9.6081E-07 4.9746E-11 3.0592E-14 -9.4770E-18 1.1908E-21 -1.1959E-25115.6055E-07 -1.7961E-11 1.6771E-14 -1.5644E-17 5.7995E-21 -1.5444E-24124.4506E-07 1.5044E-11 -5.5971E-14 2.7733E-17 -1.1835E-20 8.0704E-2514 -3.2974E-06 -3.6947E-10 6.3662E-13 -4.1618E-16 1.0864E-19 -3.9910E-2415 -2.7996E-06 6.7660E-11 9.4756E-14 1.9549E-17 -2.6809E-20 7.8795E-2416 -1.0775E-06 9.4275E-10 -1.1670E-12 7.5071E-16 -2.3206E-19 2.8308E-23可变空间焦点 空间1焦点位移 图象距离Pos T(15)1 19.853 -0.533 0.0042 18.522 -0.336 0.0013 16.870 -0.100 0.002
表3B(续)系统第一级性能，POS 1OBJ. HT -762.00f/1.19MAG-0.0860STOP O.00 after surface 5. DIA 114.86EFL 129.695 FVD 222.435 ENP 54.1630IMD 0.370836E-02 BRL 222.431 EXP -81.0678OBD -1692.68 OVL 1915.11系统第一级性能，POS 2OBJ. HT -889.00f/1.18 MAG -0.0730STOP 0.00 after surface 5. DIA 114.26EFL 130.727 FVD 221.101 ENP 54.1630IMD 0.771195E-03 BRL 221.100 EXP -80.5577OBD -1976.14 OVL 2197.24系统第一级性能，POS 3OBJ. HT -1145.0f/ 1.17 MAG -0.0570STOP 0.00 after surface 5. DIA 113.23EFL 130.032 FVD 219.450 ENP 54.1630IMD 0.171453E-02 BRL 219.448 EXP -79.9176OBD-2502.66 OVL 2722.11元件的第一级性能元件数 表面数 光焦度f112 0.41585E-02 240.47234-0.13655E-02-732.34356-0.80324E-02-124.50478 0.74418E-02 134.3859100.74418E-02 134.38611 12 -0.19727E-03-5069.2714 15 -0.22582E-02-442.83816 170.49404E-03 2024.1917 18 -0.61714E-02-162.04
表3C表面数类型 半径 厚度玻璃 净通光孔径直径1 ac124.395420.97000ACRYLIC124.952 a-2522.3970 0.97000124.013 ac136.176114.06000ACRYLIC122.004 a 95.4612 16.59000 116.705 -570.54655.89000 FD1116.306107.35140.84986116.307112.074128.00000BACD5 116.408 -247.83980.20000117.109112.074128.00000BACD5 116.4010 -247.83980.82000117.1011 ac4394.5410 9.00000 ACRYLIC101.5012 a 1589.9900 7.3459195.1013∞ 37.50000 89.5014 a-199.27948.23000 ACRYLIC87.7015 ac -2366.7481 Space 196.0016 a-73.8501 4.00000 ACRYLIC98.4017 -70.0000 7.48000 432550 102.1018∞ 10.30000539590 130.0019∞ 象距 142.00符号说明a-多项式非球面c-圆锥部分圆锥面表面数 常数1 -1.0000E+0031.4000E+0011 9.0000E+0115 -1.2000E+01偶数多项式非球面表面数 D EFG H I1 1.0119E-07 -3.5184E-11 -1.2054E-15 1.8548E-19 -9.1683E-22 6.1595E-262 2.1323E-07 -7.2674E-11 -6.3369E-15 2.6152E-18 -5.0679E-22 -1.0805E-273-8.2429E-07 1.8867E-11 -1.7902E-14 1.0207E-17 -1.3591E-21 2.6542E-264-9.6081E-07 4.9746E-11 3.0592E-14 -9.4770E-18 1.1908E-21 -1.1959E-2511 5.6055E-07 -1.7961E-11 1.6771E-14 -1.5644E-17 5.7995E-21 -1.5444E-2412 4.4506E-07 1.5044E-11 -5.5971E-14 2.7733E-17 -1.1835E-20 8.0704E-2514-3.2974E-06 -3.6947E-10 6.3662E-13 -4.1618E-16 1.0864E-19 -3.9910E-2415-2.7996E-06 6.7660E-11 9.4756E-14 1.9549E-17 -2.6809E-20 7.8795E-2416-1.0775E-06 9.4275E-10 -1.1670E-12 7.5071E-16 -2.3206E-19 2.8308E-23
表3C(续)可变空间焦点空间2 焦点位移图象距离Pos T(15)1 17.430 -0.500 -0.0082 14.970 -0.120 0.004系统第一级性能，POS 1OBJ. HT -1110.0f/1.16 MAG-0.0590STOP 0.00 after surface 5. DIA 115.06EFL 131.763FVD 217.627ENP 50.8106IMD -.833607E-02 BRL 217.636EXP -80.1355OBD -2420.77 OVL 2638.39系统第一级性能，POS 2OBJ. HT -1860.0f/1.14 MAG-0.0350STOP 0.00 after surface 5. DIA 114.77EFL 133.752 FVD 215.180 ENP 50.8106IMD 0.449809E-02 BRL 215.176 EXP -79.1719OBD -4010.45 OVL 4225.63元件的第一级性能元件数表面数 光焦度 f1 12 0.41393E-02 241.582 34-0.13655E-02-732.343 56-0.80324E-02-124.504 78 0.74418E-02 134.385 9 10 0.74418E-02 134.386 11 12-0.19727E-03-5069.27 14 15-0.22582E-02-442.838 16 17 0.49404E-03 2024.19 17 18-0.61714E-02-162.04
表3D表面数类型 半径 厚度 玻璃 净通光孔径直径1 ac 124.3954 20.97000ACRYLIC 125.002 a -2305.1919 Space 1 119.403 ac 136.1761 14.06000ACRYLIC 122.004 a95.461216.59000116.705 -570.5465 5.89000 FD1 116.306 107.3514 0.84986 116.307 112.0741 28.00000BACD5 116.408 -247.8398 0.20000 117.109 112.0741 28.00000BACD5 116.4010 -247.8398 0.82000 117.1011 ac 4394.5410 9.00000 ACRYLIC 101.5012 a1589.9900 7.34591 95.1013 ∞ 37.5000089.5014 a -199.2794 8.23000 ACRYLIC 87.7015 ac -2366.7481 Space 2 96.0016 a -73.85014.00000 ACRYLIC 98.4017 -70.00007.48000 432550 102.1018 ∞ 10.30000539590 130.0019 ∞ 象距142.00符号说明a-多项式非球面c-圆锥部分圆锥面表面数常数1 -1.0000E+003 1.4000E+0011 9.0000E+0115-1.2000E+01偶数多项式非球面表面数 D E- F G H I1 1.0119E-07 -3.5184E-11 -1.2054E-15 1.8548E-19 -9.1683E-22 6.1595E-262 2.1258E-07 -7.1908E-11 -6.7969E-15 2.6263E-18 -4.8371E-22 -2.4715E-273-8.2429E-07 1.8867E-11 -1.7902E-14 1.0207E-17 -1.3591E-21 2.6542E-264-9.6081E-07 4.9746E-11 3.0592E-14 -9.4770E-18 1.1908E-21 -1.1959E-2511 5.6055E-07 -1.7961E-11 1.6771E-14 -1.5644E-17 5.7995E-21 -1.5444E-2412 4.4506E-07 1.5044E-11 -5.5971E-14 2.7733E-17 -1.1835E-20 8.0704E-2514-3.2974E-06 -3.6947E-10 6.3662E-13 -4.1618E-16 1.0864E-19 -3.9910E-2415-2.7996E-06 6.7660E-11 9.4756E-14 1.9549E-17 -2.6809E-20 7.8795E-2416-1.0775E-06 9.4275E-10 -1.1670E-12 7.5071E-16 -2.3206E-19 2.8308E-23
表3D(续)可变空间焦点空间1空间2 焦点位移图象距离PosT(2) T(15)11.100 18.440 -0.670 -0.00821.200 15.870 -0.310 0.00030.600 13.790 -0.090 -0.00140.400 13.000 0.000 -0.007系统第一级性能，POS 1OBJ. HT -889.00f/1.22 MAG -0.0730STOP 0.00 after surface5. DIA 110.05EFL 130.620 FVD219.368ENP 51.9015IMD -.802219E-02 BRL219.376EXP -80.5261OBD -1975.52 OVL2194.89系统第一级性能，POS 2OBJ. HT -1400.0 f/1.19 MAG -0.0470STOP 0.00 after surface5. DIA 109.56EFL 132.60 3 FVD216.306 ENP 51.1680IMD -.192523E-04 BRL216.306 EXP -79.5264OBD -3009.08 OVL3225.38系统第一级性能，POS 3OBJ. HT -2540.0f/1.17 MAG -0.0260STOP 0.00 after surface5. DIA 109.09EFL 134.234 FVD213.625ENP 50.2926IMD -.125494E-02 BRL213.626EXP -78.7036OBD -5351.86 OVL5565.48系统第一级性能，POS 4OBJ. HT -3700.0f/1.17 MAG -0.0180STOP 0.00 after surface5. DIA108.48EFL 134.869 FVD212.629ENP 50.0020IMD -.671061E-02 BRL212.636EXP -78.3878OBD -7682.22 OVL7894.85元件的第一级性能元件数 表面数 光焦度 f1 120.41567E-02 240.582 34 -0.13655E-02-732.343 56 -0.80324E-02-124.504 780.74418E-02 134.385 910 0.74418E-02 134.386 11 12 -0.19727E-03-5069.27 14 15 -0.22582E-02-442.838 16 17 0.49404E-03 2024.19 17 18 -0.61714E-02-162.04
表3E表面数类型 半径 厚度 玻璃 净通光孔径直径1 ac 128.048020.97000ACRYLIC 127.002 a -1740.4991 Space1 125.573 ac 136.176114.06000ACRYLIC 122.004 a 95.4612 16.59000116.705-570.54655.89000 FD1 116.306 107.35140.84986 116.307 112.074128.00000BACD5 116.408-247.83980.20000 117.109 112.074128.00000BACD5 116.4010-247.83980.82000 117.1011 ac 4394.5410 9.00000 ACRYLIC 101.5012 a 1589.9900 7.34591 95.1013 ∞ 37.5000089.5014 a -199.27948.23000 ACRYLIC 87.7015 ac-2366.7481 Space 2 96.0016 a -73.8501 4.00000 ACRYLIC 98.4017-70.0000 7.48000 432550 102.1018 ∞ 10.30000539590 130.0019 ∞ 象距142.00符号说明a-多项式非球面c-圆锥部分圆锥面表面数 常数1 -1.0000E+003 1.4000E+0011 9.0000E+0115 -1.2000E+01偶数多项式非球面表面数 D E FG HI1 9.3374E-08 -3.6297E-11 -1.9177E-15 2.6734E-21 -9.2665E-22 8.8632E-262 2.0635E-07 -7.1909E-11 -7.6716E-15 2.5147E-18 -4.4906E-22 7.5425E-273-8.2429E-07 1.8867E-11 -1.7902E-14 1.0207E-17 -1.3591E-21 2.6542E-264-9.6081E-07 4.9746E-11 3.0592E-14 -9.4770E-18 1.1908E-21 -1.1959E-2511 5.6055E-07 -1.7961E-11 1.6771E-14 -1.5644E-17 5.7995E-21 -1.5444E-2412 4.4506E-07 1.5044E-11 -5.5971E-14 2.7733E-17 -1.1835E-20 8.0704E-2514-3.2974E-06 -3.6947E-10 6.3662E-13 -4.1618E-16 1.0864E-19 -3.9910E-2415-2.7996E-06 6.7660E-11 9.4756E-14 1.9549E-17 -2.6809E-20 7.8795E-2416-1.0775E-06 9.4275E-10 -1.1670E-12 7.5071E-16 -2.3206E-19 2.8308E-23可变空间焦点空间1空间2焦点位移 图象距离Pos.T(2) T(15)1 3.38920.562-0.456 0.0012 3.13019.355-0.312 0.0003 2.74817.671-0.150 -0.002
表3E(续)系统第一级性能，POS 1OBJ. HT -762.00f/ 1.20 MAG -0.0860STOP0.00 after surface5. DIA 114.35EFL 130.294 FVD223.187ENP 54.1698IMD 0.700414E-03BRL223.187EXP -81.3379OBD -1701.37OVL192 4.56系统第一级性能，POS 2OBJ. HT -88 9.00 f/ 1.18 MAG -0.0740STOP0.00 after surface5. DIA 115.15EFL 131.202 FVD 221.721ENP 53.7870IMD 0.344813E-04 BRL 221.721EXP -80.8776OBD -1960.03 OVL 2181.75系统第一级性能，POS 3OBJ. HT -1143.0f/1.16 MAG -0.0575STOP0.00 after surface5. DIA 115.36EFL 132.489 FVD 219.652ENP 53.2210IMD -.2194 66E-02 BRL 219.655EXP -80.2290OBD -2492.18 OVL 2711.83元件的第一级性能元件数表面数光焦度 f112 0.41097E-02 243.33234 -0.13655E-02-732.34356 -0.80324E-02-124.50478 0.74418E-02 134.385910 0.74418E-02 134.38611 12-0.19727E-03-5069.2714 15-0.22582E-02-442.83816 17 0.49404E-03 2024.1917 18-0.61714E-02-162.04
表4ΦΦS1ΦS2Φ1Φ2ΦE4ΦCRΦ3ΦCR&31.00749.00354 -.00257.00138.00860-.00083-.00322 -.00401 -.007492.00749.00358 -.00263.00137.00859-.00089-.00327 -.00401 -.007563A.00754.00409 -.00137.00301.00754-.00020-.00221 -.00579 -.008303B.00771.00416 -.00137.00308.00754-.00020-.00226 -.00579 -.008383C.00753.00414 -.00137.00306.00754-.00020-.00226 -.00579 -.008333D.00766.00416 -.00137.00308.00754-.00020-.00226 -.00579 -.008363E.00768.00411 -.00137.00304.00754-.00020-.00226 -.00579 -.00839Φ在最小屏蔽放大率下整个透镜的光焦度其中 ΦS1第一元件的光焦度(也称为ΦA)ΦS2第二元件的光焦度(也称为ΦB)Φ1前二个元件的组合光焦度Φ 第一至第六个元件的组合光焦度Φ2第六个元件的光焦度(也称为ΦF)ΦCR第七个元件的光焦度(也称为ΦG)Φ3第八个元件组件的光焦度(也称为ΦH)ΦCR&3在最小屏蔽放大率下第七至第八个元件组件的组合光焦度表5RMin/Max1视场位置2MTF3屏幕对角 最小屏蔽的范围 对角41 0.73 85％ T4.02-1 1.842 0.77 70％ T4.02-1 1.843A0.74 85％ S2.57-1 2.243B0.54 70％ T1.50-1 1.523C0.58 85％ S1.68-1 2.223D0.62 85％ S4.16-1 1.783E0.83 85％ S1.50-1 1.521最小值2视场位置指在最大视场的百分比下出现RMin/Max最小值3MTF指出现的RMin/Max最小值，“S”代表弧矢，“T”代表切向4以米为单位表示的值，代表整个屏幕对角线，即表1、2和3A-E中物高的两倍表6图1B 图1C 图1D焦距 134.93 133.45136.32放大率 -0.045 -0.073-0.018F数 1.10 1.14 1.07物高-1500.00 -920.00 -3700.00象高 67.32 67.33 65.65在焦点位置 0.033 0.02 0.006波长(nm) 546546 546权重 1.01.0 1.0
权利要求
1.一种在对角线线大于1.5米屏幕上成像的变焦、正面投影的透镜系统，其特征在于，在使用期间用耦合液使所述的系统与阴极射线管光学耦合，所述的系统和所述的耦合液具有光焦度Φ，从系统图像一侧起，所述的系统依次包括(a)主要校正与孔径有关象差的第一透镜单元，所述的第一透镜单元具有光焦度Φ1，至少包括一个非球形表面；(b)第二透镜单元，具有光焦度Φ2，至少包括一个非球形表面；(c)校正透镜单元，具有光焦度ΦCR，至少包括一个非球形表面；(d)校正透镜系统场曲的第三透镜单元，所述的第三透镜单元包括一块凹向图像的透镜元件，在透镜系统使用期间与所述的耦合液接触，所述的第三透镜单元和所述的耦合液具有光焦度Φ3，其中(1)Φ1＞0；(2)Φ2/Φ＞0.7；(3)ΦCR＜0；(4)Φ3＜0；(5)校正透镜单元与第三透镜单元相隔距离DCR/3，图像在屏幕上会聚期间可以改变这一距离，所述的会聚能够适应至少1.5∶1的屏幕对角线范围。(6)所述透镜系统和耦合液在阴极射线管上具有调制传递函数，在所述屏幕对角线范围上是这样变化的，对于达到最大场的0.85的任何视场位置，在所述的屏幕对角线范围上，使5周/毫米下调制传递函数最小值与5周/毫米下调制传递函数最大值之比RMin/Max大于0.5。
2.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于RMin/Max大于0.7。
3.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于屏幕对角线线的范围至少为3.0∶1。
4.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第一透镜单元包含一个光焦度为ΦS1的第一子单元和一个光焦度为ΦS2的第二子单元，这里ΦS1＞0；ΦS2＜0。
5.如权利要求4所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于ΦS1/Φ＞0.4；|ΦS2|/Φ＜0.4。
6.如权利要求4所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第一和第二子单元各包含至少一个非球形表面。
7.如权利要求4所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第一和第二子单元各由一块塑料透镜元件构成。
8.如权利要求4所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于在图像聚焦期间，第一和第二子单元的间隔距离ΦS1/S2是变化的。
9.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第二透镜单元从系统图像一侧起依次包括由玻璃制成的第一负透镜元件；由玻璃制成的第二正透镜元件；由玻璃制成的第三正透镜元件；和第四透镜元件，该透镜元件包含第二透镜单元的至少一个非球形表面。
10.如权利要求9所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第一负透镜元件是双凹透镜，第二正透镜元件是双凸透镜，第三正透镜元件是双凸透镜，第四透镜元件是由塑料制成的。
11.如权利要求9所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第四透镜元件的光焦度为ΦE4，这里，|ΦE4|/Φ＜0.2。
12.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于校正透镜单元是由一块双表面的整个形状为凹向图像的单块塑料透镜元件构成的。
13.如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第三透镜单元包括一个非球形表面。
14.一种在对角线线大于1.5米屏幕上成像的变焦、正面投影的透镜系统，其特征在于在使用期间用耦合液使所述的系统与阴极射线管光学耦合，所述的系统和所述的耦合液具有光焦度Φ，从系统图像一侧起，所述的系统依次包括(a)主要校正与孔径有关象差的第一透镜单元，所述的第一透镜单元具有光焦度Φ1，包括光焦度为ΦS1的第一子单元和光焦度为ΦS2的第二子单元，所述的每个子单元至少包括一个非球形表面；(b)第二透镜单元，具有光焦度Φ2，从系统图像一侧起依次包括由玻璃制成的第一负透镜元件；由玻璃制成的第二正透镜元件；由玻璃制成的第三正透镜元件；和至少包含一个非球形表面的第四透镜元件；(c)校正透镜单元，具有光焦度ΦCR，包括一块塑料透镜元件，塑料透镜元件两个表面的形状都凹向图像，两个表面中至少有一个是非球形表面；(d)校正透镜系统场曲的第三透镜单元，所述的第三透镜单元包括一块凹向图像的透镜元件，在透镜系统使用期间与所述的耦合液接触，所述的第三透镜单元和所述的耦合液具有光焦度Φ3，其中(1)Φ1＞0；(2)ΦS1＞0；(3)ΦS2＜0；(4)Φ2/Φ＞0.7；(5)ΦCR＜0；(6)Φ3＜0；(7)校正透镜单元与第三透镜单元相隔距离DCR/3，图像在屏幕上聚焦期间可以改变这一距离，所述的聚焦能够适应至少1.5∶1的屏幕对角线范围。(8)所述透镜系统和耦合液在阴极射线管上具有调制传递函数，在所述屏幕对角线范围上是这样变化的对于达到最大场的0.85的任何视场位置，在所述的屏幕对角线范围上，使5周/毫米下调制传递函数最小值与5周/毫米下调制传递函数最大值之比RMin/Max大于0.5。
15.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于RMin/Max大于0.7。
16.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于屏幕对角线线的范围至少为3.0∶1。
17.如权利要求16所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于在图像聚焦期间，第一透镜单元的第一和第二子单元的间隔距离ΦS1/S2是变化的。
18.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于ΦS1/Φ＞0.4；|ΦS2|/Φ＜0.4。
19.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第一透镜单元的第一和第二子单元各由一块塑料透镜元件构成。
20.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第二透镜单元的第一负透镜元件是双凹透镜，第二透镜单元的第二正透镜元件是双凸透镜，第二透镜单元的第三正透镜元件是双凸透镜，第二透镜单元的第四透镜元件是由塑料制成的。
21.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第二透镜单元的第四透镜元件的光焦度为ΦE4，这里，|ΦE4|/Φ＜0.2。
22.如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统，其特征在于第三透镜单元包括一个非球形表面。
23.一种在屏幕上成像的投影透镜系统，其特征在于在使用期间用耦合液使所述的系统与阴极射线管光学耦合，所述的系统和所述的耦合液具有光焦度Φ，从系统图像一侧起，所述的系统依次包括(a)一块由塑料制成的透镜元件，光焦度为ΦA，至少包含一个非球形表面；(b)一块由塑料制成的透镜元件，光焦度为ΦB，至少包含一个非球形表面；(c)一块由玻璃制成的透镜元件，光焦度为ΦC；(d)一块由玻璃制成的双凸透镜元件，光焦度为ΦD；(e)一块由玻璃制成的双凸透镜元件，光焦度为ΦE；(f)一块由塑料制成的透镜元件，光焦度为ΦF，至少包含一个非球形表面；(g)一块由塑料制成的透镜元件，光焦度为ΦG，所述透镜元件每个表面的形状为凹向图像的，至少包含一个非球形表面；(h)校正透镜系统场曲的透镜单元，所述的透镜单元包括一块凹向图像的透镜元件，在透镜系统使用期间与所述的耦合液接触，是由塑料制成的，并至少有一个非球形表面，所述的透镜单元和所述的耦合液具有光焦度ΦH，其中(1)ΦA，ΦD，ΦE各＞0；(2)ΦB，ΦC，ΦG，ΦH各＜0；(3)ΦA/Φ＞0.4；(4)|ΦB|/Φ＜0.4；(5)|ΦF|/Φ＜0.2；
24.如权利要求23所述的投影透镜系统，其特征在于光焦度为ΦG的透镜元件与透镜单元间隔距离在屏幕上图像聚焦期间是可以改变的，所述的聚焦能够适应至少1.5∶1的屏幕对角线范围。所述透镜系统和耦合液在阴极射线管上具有调制传递函数，在所述屏幕对角线范围上是这样变化的对于达到最大场的0.85的任何视场位置，在所述的屏幕对角线范围上，使5周/毫米下调制传递函数最小值与5周/毫米下调制传递函数最大值之比RMin/Max大于0.5。
25.如权利要求24所述的投影透镜系统，其特征在于RMin/Max大于0.7。
26.如权利要求24所述的投影透镜系统，其特征在于屏幕对角线线的范围至少为3.0∶1。
27.如权利要求26所述的投影透镜系统，其特征在于在屏幕上图像聚焦期间，光焦度为ΦA的透镜元件与光焦度为ΦB的透镜元件间的距离是可以改变的。
28.一种在对角线线大于1.5米屏幕上成像的变焦投影透镜系统，其特征在于所述的系统包括(a)一个固定透镜单元，在使用透镜系统期间用耦合液使固定透镜单元与阴极射线管光学耦合；(b)一个可移动的透镜单元，在屏幕上图像聚焦期间，所述移动透镜单元可以相对固定透镜单元移动，所述的聚焦能够适应至少1.5∶1的屏幕对角线范围。所述的固定透镜单元、可移动透镜单元和耦合液在阴极射线管上具有调制传递函数，在所述屏幕对角线范围上是这样变化的对于达到最大场的0.85的任何视场位置，在所述的屏幕对角线范围上，使5周/毫米下调制传递函数最小值与5周/毫米下调制传递函数最大值之比RMin/Max大于0.5。
29.如权利要求28所述的变焦投影透镜系统，其特征在于RMin/Max大于0.7。
30.如权利要求28所述的变焦投影透镜系统，其特征在于屏幕对角线线的范围至少为3.0∶1。
31.如权利要求30所述的变焦投影透镜系统，其特征在于可移动的透镜单元包括两个子单元，在图像聚焦期间，两个子单元之间作相对移动。
32.一种投影电视系统，其特征在于包括一个阴极射线管和一个把光从阴极射线管投射到屏幕上形成图像的投影透镜系统，所述的投影透镜系统包括如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统。
33.一种投影电视系统，其特征在于包括三个阴极射线管和三个投影透镜系统，一个投影透镜系统与一个阴极射线管相联系，把光从该射线管投射到一个共有的屏幕上形成图像，每个投影透镜系统包括如权利要求1所述的变焦、正面投影、透镜系统。
34.一种投影电视系统，其特征在于包括一个阴极射线管和一个把光从阴极射线管投射到屏幕上形成图像的投影透镜系统，所述的投影透镜系统包括如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统。
35.一种投影电视系统，其特征在于包括三个阴极射线管和三个投影透镜系统，一个投影透镜系统与一个阴极射线管相联系，把光从该射线管投射到一个共有的屏幕上形成图像，每个投影透镜系统包括如权利要求14所述的变焦、正面投影、透镜系统。
36.一种投影电视系统，其特征在于包括一个阴极射线管和一个把光从阴极射线管投射到屏幕上形成图像的投影透镜系统，所述的投影透镜系统包括如权利要求23所述的变焦、正面投影、透镜系统。
37.一种投影电视系统，其特征在于包括三个阴极射线管和三个投影透镜系统，一个投影透镜系统与一个阴极射线管相联系，把光从该射线管投射到一个共有的屏幕上形成图像，每个投影透镜系统包括如权利要求23所述的变焦、正面投影、透镜系统。
38.一种投影电视系统，其特征在于包括一个阴极射线管和一个把光从阴极射线管投射到屏幕上形成图像的投影透镜系统，所述的投影透镜系统包括如权利要求28所述的变焦、正面投影、透镜系统。
39.一种投影电视系统，其特征在于包括三个阴极射线管和三个投影透镜系统，一个投影透镜系统与一个阴极射线管相联系，把光从该射线管投射到一个共有的屏幕上形成图像，每个投影透镜系统包括如权利要求28所述的变焦、正面投影、透镜系统。
全文摘要
本发明提供一种大屏幕(14),例如整个对角线线为1.5米或以上的屏幕用的变焦、液体耦合、正面投影的透镜系统(13)。透镜系统(13)能够在屏幕对角线至少1.5∶1的范围上聚焦,同时维持高的性能水平,这得到透镜系统在聚焦时其调制传递函数(MTF)的变化较小的证明。透镜系统可以包括四个透镜单元,即具有一个正子单元和一个负子单元的第一正透镜单元;具有四个透镜元件的第二正透镜单元,四个透镜元件中至少有一个是负透镜元件;有一个非球形透镜元件的负校正透镜单元;以及在使用期间与阴极射线管(16)液体耦合的第三透镜单元。
文档编号G02B27/18GK1178330SQ97119219
公开日1998年4月8日 申请日期1997年9月26日 优先权日1997年9月26日
发明者梅尔文H·克赖茨尔 申请人:美国精密镜片股份有限公司