Объектив для проекционного телевизора
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при конструировании объективов для проекционного телевизора. Оптическая схема проекционного объектива содержит два оптических модуля. Линзовый модуль состоит из коррекционно-силовой линзы и комбинированной линзы. Комбинированная линза имеет симметричную двояковыпуклую стеклянную компоненту. Оптический модуль электронно-лучевой трубки состоит из коррекционного элемента, окна электронно-лучевой трубки и охлаждающей жидкости. Силовая линза состоит из симметричного двояковыпуклого стеклянного компонента и пластикового слоя со сферической поверхностью контакта и внешней асферической поверхностью. Относительная оптическая сила комбинированной линзы составляет 0,95-0,98 оптической силы всего объектива. Изобретение обеспечивает уменьшение стоимости изготовления линзового модуля при сохранении качества изображения объектива. 5 ил.
Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к конструированию оптических схем проекционных устройств.
Известны оптические схемы объективов для проекционных телевизоров, построенных на основе электронно-лучевых трубок, содержащие несколько последовательно установленных линзовых компонентов со сферическими и асферическими поверхностями (см. патенты США № 4824224 [1], № 4948237 [2], № 5029993 [3], № 5296967 [4]), у которых оптическая схема конструктивно разделена на два модуля: линзовый модуль и оптический модуль электронно-лучевой трубки. Линзовый модуль проекционного объектива состоит из трех или более компонентов, например двух пластиковых коррекционно-силовых линз и одной стеклянной силовой линзы.
В качестве прототипа выбрано решение [3], оптическая схема которого представлена на Фиг.1. Линзовый модуль M1 состоит из трех линз: линза 1 служит для коррекции сферической аберрации по апертуре, линза 2 обеспечивает требуемое увеличение объектива, линза 3 исправляет кривизну поля. Оптический модуль М2 электронно-лучевой трубки проекционного объектива состоит из коррекционного элемента 4 С-образной формы, окна 6 электронно-лучевой трубки и заключенной между ними охлаждающей жидкости 5.
Недостатком всех указанных объективов для проекционных телевизоров известных оптических схем, в том числе и прототипа [3], является высокая стоимость изготовления элементов линзового модуля M1, определяемая необходимостью разработки и изготовления пресс-форм для двух и более пластиковых линз с асферическими поверхностями, производством пластиковых линз, жесткими допусками на изготовление стеклянной линзы.
Технический результат изобретения заключается в снижении стоимости изготовления линзового модуля проекционного объектива при сохранении качества изображения.
Технический результат достигается тем, что в объективе для проекционного телевизора, содержащем линзовый модуль и оптический модуль электронно-лучевой трубки, линзовый модуль содержит только два элемента: одну пластиковую коррекционно-силовую линзу и одну силовую комбинированную линзу, состоящую из симметричной двояковыпуклой стеклянной компоненты, у которой на одну поверхность нанесен пластиковый слой, выполненный, например, из полиметилметакрилата, со сферической поверхностью контакта и внешней асферической поверхностью. Причем снижение стоимости изготовления линзового модуля проекционного объектива осуществляется за счет уменьшения требуемого количества пресс-форм, необходимых для формообразования асферических поверхностей; сокращения количества пластиковых линз; объединения технологических операций формообразования сферических поверхностей вследствие симметричности стеклянной компоненты комбинированной линзы; расширения допусков на изготовление стеклянной компоненты комбинированной линзы вследствие наличия компенсирующего пластикового слоя, а сохранение качества изображения оптической системы проекционного телевизора достигается за счет использования в линзовом модуле проекционного объектива силовой комбинированной линзы с относительной оптической силой, равной 0,95...0,98 оптической силы всего объектива, при этом форма внешней асферической поверхности комбинированной линзы описывается уравнением
где z - продольная координата; с - кривизна поверхности; ρ - радиальная координата; k - коническая постоянная; αi - коэффициенты полинома, определяющие отклонение асферической поверхности от сферической, и значение этих коэффициентов выбирают так, что 
Сущность изобретения поясняется Фиг.2, на которой представлен описанный вариант построения оптической схемы объектива для оптической системы проекционного телевизора. Оптическая схема проекционного объектива содержит два оптических модуля M1 и М2. Линзовый модуль M1 состоит из коррекционно-силовой линзы 1 и комбинированной линзы 2, имеющей симметричную двояковыпуклую стеклянную компоненту. Оптический модуль М2 электронно-лучевой трубки состоит из коррекционного элемента 4 С-образной формы, окна 6 электронно-лучевой трубки и заключенной между ними охлаждающей жидкости 5.
Конструкция комбинированной линзы 2 поясняется на Фиг.3, где 2а - стеклянная компонента, 2б - пластиковый слой, выполненный, например, из полиметилметакрилата, со сферической поверхностью контакта и внешней асферической поверхностью.
На Фиг.4 показан пример применения объектива, построенного по описанной оптической схеме, в составе проекционного телевизора.
Оптическая система 8 состоит в данном случае из объектива, представленного на Фиг.2 и включающего два элемента: асферический коррекционный мениск 1 и комбинированный компонент 2, представляющий собой симметричную двояковыпуклую стеклянную линзу 2а (стекло марки К8), у которой на одну поверхность нанесен асферический пластиковый слой 2б из полиметакрилата. Комбинированный компонент 2 обладает относительной оптической силой, равной 0,97 оптической силы объектива.
Радиус кривизны внешней поверхности мениска 1 равен 47.2 мм, радиус кривизны внутренней поверхности мениска 1 равен 75.5 мм. Максимальная толщина мениска 1 составляет 6 мм. Радиус кривизны симметричной двояковыпуклой стеклянной линзы 2а комбинированного компонента 2 равен 68.8 мм. Максимальная толщина стеклянной линзы 2а составляет 25 мм. Радиус окна 6 трубки равен 350 мм, толщина слоя 5 охлаждающей жидкости по оси составляет 14.1 мм.
Изображение высокой яркости, сформированное в окне 6 электронно-лучевой трубки 7, с помощью оптической системы 8 и наклонного зеркала 9 переносится на экран 10 проекционного телевизора 11.
Геометрическая модуляционная функция для зеленого канала в диапазоне частот от 0 до 5 лин/мм для различных точек экрана диагональю 43" представлена на Фиг.5.
Для получения на экране 10 проекционного телевизора цветного изображения используются три оптических канала, в которых установлены электронно-лучевые трубки 7 красного, зеленого и синего цветов свечения. Восприятие изображения, сформированного на экране проекционного телевизора, как цветного осуществляется вследствие визуального суммирования отдельных изображений трех каналов.
Оптическая схема объектива для проекционного телевизора, содержащая оптический модуль электронно-лучевой трубки и линзовый модуль, включающий коррекционно-силовую пластиковую линзу и силовую линзу, отличающаяся тем, что силовая линза выполнена комбинированной и состоит из симметричного двояковыпуклого стеклянного компонента и пластикового слоя со сферической поверхностью контакта и внешней асферической поверхностью, причем относительная оптическая сила комбинированной линзы составляет 0,95-0,98 оптической силы всего объектива, а коэффициенты формы ее внешней асферической поверхности описываются уравнением вида:
где z - продольная координата; с - кривизна поверхности, ρ - радиальная координата; k - коническая постоянная; αi - коэффициенты полинома, определяющие форму поверхности, выбирают таким образом, что 
