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Dokumentenidentifikation DE60011768T2 14.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001181607
Titel LINSENANORDNUNG FüR PROJEKTIONSFERNSEHEN
Anmelder 3M Innovative Properties Co., St. Paul, Minn., US
Erfinder BODUREK, J., Felix, Florence, US;
OKOROCHA, O., Livyn, Cincinnati, US
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 60011768
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.04.2000
EP-Aktenzeichen 009263203
WO-Anmeldetag 24.04.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/11018
WO-Veröffentlichungsnummer 0000068723
WO-Veröffentlichungsdatum 16.11.2000
EP-Offenlegungsdatum 27.02.2002
EP date of grant 23.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.2005
IPC-Hauptklasse G02B 7/00
IPC-Nebenklasse G02B 7/02   

Beschreibung[de]

Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der vorläufigen US-Anmeldung Seriennummer 60/132,832, eingereicht am 6. Mai 1999, mit dem Titel PROJECTION TELEVISION LENS ASSEMBLY, von F. J. Bodurek und L. O. Okorocha.

Hintergrund der Erfindung

Projektionsfernseher (PTVs) sind wohlbekannt. Im allgemeinen weist ein Projektionsfernsehgerät oder Projektor drei Kathodenstrahlröhren (CRTs) auf, die den Grundfarben rot, blau und grün entsprechen. Mit jeder der CRTs ist eine Projektionslinsenanordnung verbunden, die aus mehreren Linsenelementen besteht. Insgesamt ist es die Funktion der Linsenanordnung, das Bild zu vergrößern, das auf dem CRT-Schirmträger erscheint, und es dadurch auf einem Betrachtungsprojektionsschirm zu projizieren, der sehr viel größer als der Schirmträger der CRT ist.

In einem Projektionsfernseher wird das Bild, das auf der CRT erscheint, einer beträchtlichen Vergrößerung unterzogen. Zum Beispiel weisen typische CRTs, die in Projektionsfernsehern verwendet werden, einen Durchmesser von 3–6 Inch auf. Jedoch werden die Bilder auf eine Projektionsschirm projiziert, der typischerweise eine Größe aufweist, die von 48 bis 60 Inch oder mehr reicht. In Hinblick auf diese wesentliche Vergrößerung ist es wichtig, daß jede der CRTs eine maximale Helligkeit oder Lichtintensität liefert. Tatsächlich ist der Bedarf nach Lichtintensität ein Grund, warum drei getrennte CRTs in Projektionsfernsehern verwendet werden. Um die Intensität zu maximieren, wird jede CRT mit einer maximalen Leistung betrieben, um eine maximale Lichtausgangsleistung am Schirmträger zu erzeugen. Eine Folge des Betriebs mit einer maximalen Leistung führt zusammen mit der Tatsache, daß jede der CRTs im Projektionsfernseher in einem Gehäuse enthalten ist, zur Erzeugung einer beträchtlichen Wärme im Gehäuse. Folglich kann jedes der Linsensysteme, das mit jeder der CRTs verbunden ist, einer sehr beträchtlichen Temperaturänderung unterliegen. Tatsächlich ist es bei Projektionsfernsehgeräten, die kommerziell vertrieben werden und zuhause verwendet werden, nicht ungewöhnlich, daß die Umgebungstemperatur im Inneren des Geräts um 40°C bis 45°C und bei einigen Komponenten um 90°C erhöht wird.

Als Ergebnis dessen, daß das Linsensystem einer erhöhten Umgebungstemperatur ausgesetzt wird, werden eine Vielfalt von Verzerrungen im Linsensystem verursacht, die von einer thermisch induzierten Ausdehnung der Komponenten des Systems herrühren. Eine besonders unangenehme Verzerrung, die wohlbekannt ist und durch Fachleute erkannt wird, ist die thermisch induzierte Verzerrung eines oder mehrerer Linsenelemente, wodurch sich die Brennweite des Linsensystems ändern wird, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt. Dadurch wird das auf dem Projektionsschirm angezeigte Bild nach einigen Betriebsstunden als Ergebnis der Defokussierung unscharf werden.

Eine veranschaulichende Projektionsfernsehlinsenanordnung 10 des Stands der Technik wird in 1 gezeigt. Wie darin gezeigt, weist eine CRT 9 einen Schirmträger 11 auf. Die Linsenanordnung 10 ist an der CRT 9 befestigt und weist ein erstes Linsenelement 18 auf. Wie gezeigt, besteht das erste Linsenelement 18, das in der Technik häufig als ein „C-Element" oder „Bildfeldebener" bezeichnet wird und eine einheitliche Dicke aufweist, typischerweise aus Kunststoff und ist zur CRT 9 konvex und zur Bildseite der Linsenanordnung 10 konkav. Der Rand des ersten Linsenelements 18 ist zwischen einem Kuppler 19, der wiederum an der CRT 9 gesichert ist, und einer Fokussierfassung 12 angeordnet. Typischerweise ist der Raum 13, der durch das erste Linsenelement 18, den Schirmträger 11 und den Kuppler 19 definiert wird, mit einer Flüssigkeit gefüllt und definiert eine konkave Linse, die als ein sogenannter Bildfeldebener dient. Zusätzlich dient die Flüssigkeit, die im Raum 13 enthalten ist, dazu, Wärme von der CRT 9 zum Kuppler 19 zu leiten, der wiederum zur Maximierung der Wärmeübertragung in die Umgebung typischerweise mit mehreren (nicht gezeigten) Kühlrippen versehen ist.

Wenn man ferner die Linsenanordnung 10 betrachtet, die in 1 gezeigt wird, sind die Linsenelemente 14, 15, 16 und 17 alle an einem röhrenförmigen Glied 20 befestigt, das als eine Linsenzelle bezeichnet wird, die in einem röhrenförmigen Glied 12 aufgenommen ist, das als Fokussierfassung bezeichnet wird. Das Linsenelement 14 wird häufig als das sogenannte „A-Element" bezeichnet. Entsprechend werden die Linsenelemente 15 und 16 im allgemeinen als die „B-Elemente" bezeichnet. Das Linsenelement 17 kann entweder als ein sogenannter „B/C-Korrektor" kategorisiert werden, oder das Linsenelement 17 kann mit den Linsenelementen 15 und 16 zusammen gruppiert werden und zusammen als die „B-Elemente" bezeichnet werden.

Wie in 1 erkannt werden kann, sind die Abstände zwischen den Linsenelementen 14, 15, 16 und 17 fest, da sie jeweils am röhrenförmigen Glied 20 gesichert sind. Jedoch kann der Abstand zwischen dem Linsenelement 17 und dem ersten Linsenelement 18 eingestellt werden, indem die Linsenzelle 20 zum ersten Linsenelement 18 oder von ihm weg bewegt wird. Wenn Projektionsfernsehgeräte zusammengebaut werden, wird diese axiale Bewegung durchgeführt, um das Bild auf dem Projektionsschirm zu fokussieren. Nachdem das Bild fokussiert ist, wird dann die axiale Position des röhrenförmigen Glieds 20 bezüglich der Fokussierfassung 12 fixiert. Eine Vorrichtung zum Erreichen einer solchen Einstellung wird im US-Patent 5,276,555 gezeigt.

Nachdem die Linsenanordnung 10 fokussiert ist und die Linsenzelle 20 bezüglich der Fokussierfassung 12 fixiert ist, wird das Gerät dann an den Benutzer geliefert. Daraufhin wird beim Betrieb des Linsensystems, wie oben beschrieben, es einer erhöhten Umgebungstemperatur ausgesetzt. Das Linsenelement 16 weist, wie in 1 gezeigt, typischerweise die maximale positive Brechkraft im System auf. Aus diesem Grund und in Vorgriff auf die hohe Temperatur, der es ausgesetzt sein wird, besteht dieses Element typischerweise aus Glas, wodurch es als Ergebnis dessen, daß es einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, einer kleinen Verzerrung unterliegen wird. Jedoch weist im Gegensatz dazu das Linsenelement 18 eine beträchtliche negative Brechkraft auf, besteht aus Kunststoff und ist ziemlich dünn. Wenn es folglich für eine lange Zeitspanne einer erhöhten Umgebungstemperatur und der erwärmten Flüssigkeit im Raum 13 ausgesetzt wird, wird sich das erste Linsenelement 18 verzerren und die Verzerrung wird sich als eine Zunahme des Krümmungsradius der Linse und dadurch einer Abnahme der negativen Brechkraft jenes Elements manifestieren. Ohne Korrektur wird das Ergebnis der Verzerrung des ersten Linsenelements 18 ein Verlust an Bildschärfe des Bildes sein.

Obwohl der Erfindung, die im US-Patent 4,236,790 offenbart wird, einen Mechanismus zur Kompensation der Linsenverzerrung bereitstellt, kann die Erfindung nach dem Zusammenbau nicht manuell fokussiert werden, und kann nur automatisch fokussiert werden, nachdem der Zusammenbau vollendet ist. Ferner lehrt die Linsenanordnung, die im US-Patent Nr. 4,525,745 offenbart wird, eine Fokussierung der Linsenanordnung mit beweglichen Teilen, wo ein Kolben in einem Zylinder, der an der Brennweiteneinstellung der Linsenanordnung angebracht ist, um sich drehend im Zylinder bewegt, der wiederum das Linsegehäuse axial bewegt, wodurch folglich eine automatische Fokussierung sowohl durch eine drehende als auch axiale Bewegung erzielt wird.

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Konstruktion und ein Betriebsverfahren bereitzustellen, wodurch es in einer Projektionsfernseh-Linsenanordnung eine automatische Kompensation der Linsenverzerrung gibt, die als Ergebnis von Temperaturänderungen auftritt, denen die Anordnung ausgesetzt ist. Dadurch wird die Brennweite des Systems aufrechterhalten und die Einbuße an Bildschärfe wird entweder verhindert oder wesentlich reduziert.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Konstruktion und ein Betriebsverfahren einer PTV-Linsenanordnung bereitzustellen, wodurch sich der Verzerrung einer Linse automatisch angepaßt wird.

US 5,731,917 (Inoue) beschreibt ein Linsensystem für eine Projektionsanzeige mit einem Bimetallblech, das zwischen inneren und äußeren Röhren angeordnet ist, um eine Temperaturkorrektur bereitzustellen. Das Bimetallblech greift in eine Schlitzanordnung ein, so daß eine Biegung des Blechs eine Rotation der Röhren in Bezug zueinander mit einer axialen Bewegung zur Korrektur der Fokussierung bewirkt.

Erfindungsgemäß wird eine Projektionslinsenanordnung bereitgestellt, wie im Anspruch 1 angegeben.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das röhrenförmige Glied in einem Projektionsfernsehlinsensystem, das die A- und B-Elemente trägt, während des Betriebs des Systems nicht longitudinal fixiert. Zusätzlich ist an einem Ende der Linse eine feste Montagestelle vorgesehen, d.h. eine Montagestelle, die in ihrer Position bezüglich der CRT-Anordnung 9 fixiert ist. Es ist dann eine Vorrichtung vorgesehen, die die feste Montagestelle mit dem röhrenförmigen Glied verbindet. Die thermischen und strukturellen Eigenschaften der Vorrichtung werden so gewählt, daß sich die Vorrichtung als Reaktion auf Temperaturänderungen selbst verzerrt und dadurch als Reaktion auf eine erhöhte bzw. verminderte Umgebungstemperatur die A- und B-Linsenelemente nur axial und nicht drehend zum C-Element hin oder von ihm weg bewegt.

In der bevorzugtesten Ausführungsform befindet sich die feste Montagestelle an der Fokussierfassung auf der Bildseite der Linsenanordnung. Die Röhre, die die A- und B-Elemente trägt, die als A/B-Anordnung bekannt sind, ist in der Fokussierfassung angebracht, und ist mit der Fokussierfassung durch einen Polymerstab verbunden, der an einem Ende an der Fokussierfassung befestigt ist, und am anderen Ende an der A/B-Anordnung fixiert ist. Dadurch dehnt sich der Stab aus, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt, und bewegt die A/B-Anordnung nur axial und nicht drehend zum C-Element. Das Material des Stabs und seine Abmessungen werden so ausgewählt, daß als Reaktion darauf, daß sie einer erhöhten Umgebungstemperatur ausgesetzt wird, die A/B-Anordnung um einen Betrag zum C-Element hin bewegt wird, der geeignet ist, die Brennweite aufrechtzuerhalten oder die Verzerrung des C-Elements im wesentlichen auszugleichen. Aufgrund der Beschaffenheit der Anbringung des Stabs an dem röhrenförmigen Glied, das die A/B-Anordnung trägt, bewegt sich das röhrenförmige Glied axial und nicht drehend.

Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Seitenschnittansicht einer Linsenanordnung des Stands der Technik.

2 ist eine schematische Seitenschnittansicht einer Linsenanordnung, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verkörpert.

3 ist eine perspektivische Ansicht eines Kupplers.

4 ist eine perspektivische Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen einer Fokussierfassung und einer Linsenzelle.

5 ist eine perspektivische Ansicht einer Linsenzellenhälfte, die zusammen mit seiner passenden Hälfte die Linsenzelle bildet.

6a ist eine perspektivische Ansicht eines Thermostabs, der die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verkörpert.

6b ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Thermostabs, der in 6a gezeigt wird.

6c ist einen Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen einer Thermostabanordnung, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verkörpert.

6d ist eine perspektivische Ansicht der Thermostabanordnung, die in 6c gezeigt wird.

6e ist eine Seitenschnittansicht der Thermostabanordnung, die in 6d gezeigt wird.

7 ist eine perspektivische Ansicht einer Linsenzelle, die in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.

8 ist eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht einer Linsenzellenanordnung der vorliegenden Erfindung

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bezugnehmend auf 2 wird das Konzept der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie darin gezeigt, weist die Glaslinsenanordnung 23 eine CRT 9 auf, die einen Schirmträger 11 aufweist. An der CRT 9 ist ein Kuppler 32 gesichert bzw. befestigt. Das erste Linsenelement 18 ist in der Linsenanordnung 23 fixiert, indem sein Umfang zwischen dem Kuppler 32 und der Fokussierfassung 30 angeordnet ist. Das röhrenförmige Glied 36, das in der Technik auch als die Linsenzelle bezeichnet wird, ist in der Fokussierfassung 30 angebracht. Die Linsenzelle 36 trägt veranschaulichend mindestens zwei Linsenelemente, nämlich ein „A"-Element 26 und ein „B"-Element 28. Vorzugsweise liefert das „B"-Element 28 den Hauptteil der positiven Brechkraft der Glaslinse 23 und besteht aus Glas. Außerdem besteht das „A"-Element 26 vorzugsweise aus Kunststoff, weist mindestens eine asphärische Fläche auf und korrigiert die öffnungsabhängigen Aberrationen. Die Linsenelemente 26 und 28 sind fest in der Linsenzelle 36 angebracht.

Die Linsenzelle 36 weist zwei Stifte 40 auf, die daran angebracht sind und die an der Linsenzelle 36 annähernd 180° voneinander beabstandet angeordnet sind. Wie in 2 gezeigt, erstrecken sich die Stifte 40 nach außen und sind mit einem Stab 41 an einem Ende desselben verbunden. Das andere Ende jedes Stabs 41 ist mit den Stiften 43 verbunden, die sich radial durch die Fokussierfassung 30 nach außen erstrecken.

Wenn eine Linsenanordnung 23 des in 2 gezeigten Typs in einem Projektionsfernsehgerät angeordnet ist, wie oben erläutert, nimmt die Temperatur im PTV-Gerät zu, wenn des Fernsehgerät verwendet wird. Als Folge nimmt die Temperatur des ersten Linsenelements oder „C"-Elements 18 zu, und folglich wird es, wie in 2 gezeigt, zum Beispiel zu einer neuen Position 18a verzerrt. Als Ergebnis nimmt die Brechkraft der Linseneinheit ab, die aus dem Kuppler 32, dem Schirmträger 11 der CRT 9, dem „C"-Element 18 und dem Fluid besteht, das im Raum 13 enthalten ist. Gleichzeitig dehnen sich die beiden Stäbe 41 aus, wenn die Temperatur zunimmt. Da die Stifte 43 an der Fokussierfassung 30 fixiert sind, die wiederum durch die Verbindung mit dem Kuppler 32 an der CRT 9 fixiert ist, bewegt die Ausdehnung der Stäbe 41 folglich die Linsenzelle zum „C"-Element 18 hin. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Stäbe 41 und die Länge der Stäbe 41 sind so ausgewählt, daß die Ausdehnung der Stäbe 41, und dadurch die Bewegung der Linsenzelle einen Abstand zwischen den Linsenelementen 28 und 18 aufrechterhält, so daß die Bildschärfe aufrechterhalten wird. Wenn ein PTV-Gerät, das eine solche Linsenanordnung 23 enthält, ausgeschaltet wird, wird die Temperatur im Gerät und dadurch die Umgebungstemperatur der Linsenanordnung 23 reduziert, die in 2 gezeigt wird, und wenn die Abkühlung stattfindet, kehrt das erste „C"-Element 18 an seine ursprüngliche Position zurück. Entsprechend ziehen sich die Stäbe 41, wenn sie abkühlen, zu ihrer ursprünglichen Position zusammen, und die Linsenzellenanordnung 23 wird zu ihrer ursprünglichen Position zurückgebracht. Daher ist die Bildschärfe bzw. der Fokus richtig, wenn das Gerät das nächste Mal eingeschaltet wird.

Es wird nun die Konstruktion spezifischer Komponenten zur Bildung der Linsenanordnung 23, die in 2 gezeigt wird, und zur Verwirklichung der bevorzugtesten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In 3 wird die Bildseite eines Kupplers 100 gezeigt, der dazu bestimmt ist, an einer CRT 9 in einer herkömmlichen Weise befestigt zu werden, die Fachleuten bekannt ist. Der Kuppler 100 besteht typischerweise aus einem geformten Kunststoffmaterial. Typischerweise ist eine Stütze bzw. Klammer um die CRT 9 befestigt und weist Aufnahmestützen auf. Wenn er an einer CRT 9 befestigt ist, erstreckt sich ein Bolzen durch jede Stütze und geht durch jedes der Löcher 147, die in jeder Ecke des Kupplers 100 angeordnet sind. Der Kuppler 100 wird dadurch an der Vorderseite der CRT 9 angebracht und abgedichtet. Wie in 3 gezeigt, endet die Bildseite des Kupplers 100 in einer kreisförmigen Öffnung 106, die einen Vorsprung 108 aufweist. Der Kuppler 100 weist eine Öffnung 110 auf, die verwendet werden kann, um den Kuppler 100 mit einer Kopplungsflüssigkeit zu füllen, wenn die endgültige Linsenanordnung 23 vollendet ist. Ein O-Ring 112 ist am Vorsprung 108 angeordnet. Die kreisförmige Öffnung 106 ist von senkrechten Pfosten 114 umgeben, die jeweils eine Ausrichtungsstiftaufnahmeöffnung 116 in deren Ende aufweisen. Der in 3 gezeigte Kuppler 100 weist sechs solcher Pfosten 114 auf. Die Ausrichtungsstiftaufnahmeöffnungen 116 sind Ausrichtungsöffnungen und ihre Funktion wird im folgenden beschrieben. In jeder Ecke des Kuppler 100 befindet sich ein senkrechter Steg 149, der an einer Anschlußfläche 104 endet, die eine Öffnung 102 darin aufweist. Die Anschlußflächen 104 sind koplanar, und wenn der Kuppler 100 an einer CRT 9 angebracht wird, weisen die Anschlußflächen zur Bildseite der Linsenanordnung 23.

Bezugnehmend auf 4, wird darin eine Fokussierfassung 120 gezeigt, die wie der Kuppler 100 typischerweise aus einem geformten Polymer besteht. Von der unteren oder Gegenstandsseite der Fokussierfassung 120 erstrecken sich sechs Ausrichtungsstifte 122. Um den Umfang der Fokussierfassung 120 sind auf deren Gegenstandsseite vier Befestigungsstützen 126 angeordnet, von denen jede eine Öffnung 128 aufweist. Ferner weist die Oberseite der Fokussierfassung 120 einen Steg 144 auf, der einen Fokussierungsschlitz 142 aufweist.

Beim Vorgang des Zusammenbaus wird der in 3 gezeigte Kuppler 100 an einer CRT 9 befestigt, wie oben beschrieben. Danach wird das „C"-Element oder das erste Linsenelement 18, das in 2 gezeigt wird, auf dem Kuppler 100 in der Öffnung 106 angeordnet, und der konvexe Abschnitt der Linse erstreckt sich darin nach unten, d.h. er ist in der kreisförmigen Öffnung 106 angeordnet und sein Rand ruht auf dem O-Ring 112, der durch den Vorsprung 108 gehalten wird. Danach wird die in 4 gezeigte Fokussierfassung 120 mit dem Kuppler 100 zusammengefügt, indem die Ausrichtungsstifte 122 in jede der Ausrichtungsstiftaufnahmeöffnungen 116 eingefügt werden, wodurch die Fokussierfassung in einen dichten Eingriff mit dem Kuppler 100 gebracht wird. Dadurch fügt sich die Umfangsfläche 129 des Kupplers 100 mit dem Umfang des „C"-Elements zusammen, das zuvor in der kreisförmigen Öffnung 106 des Kupplers 100 angeordnet wurde. Als Folge dieses Zusammenfügungsvorgangs wird jede Befestigungsstütze 126 an der Fokussierfassung 120 in direkten Eingriff mit einer jeweiligen Anschlußfläche 104 am Kuppler 100 gebracht und jede Öffnung 128 in jeder Befestigungsstütze 126 wird in Ausrichtung mit einer jeweiligen Öffnung 102 einer Anschlußflächen 104 gebracht. Es wird ein Bolzen durch jede der Öffnung 102 und Öffnung 128 geschoben, und dadurch wird die Fokussierfassung 120 an der Vorderseite des Kupplers 100 befestigt.

4 zeigt außerdem eine Linsenzelle 130. Wie im folgenden detaillierter beschrieben wird, weist die Linsenzelle 130 zwei Linsenzellenhälften 130a bzw. 130b auf, die wenn sie zusammengesetzt sind, die Linsenzelle 130 bilden. Die Linsenzellenhälften 130a und 130b werden miteinander verblockt, indem eine Schraube in jeder von vier Öffnungen 133 befestigt wird, die in der Linsenzellenhälfte angeordnet sind, die teilweise in 5 gezeigt werden. Beim Zusammenbau einer Linsenzelle 130 werden die darin enthaltenen Linsen, zum Beispiel die Linsenelemente 26 bzw. 28 der sogenannten „A"-Gruppe und „B"-Gruppe im Inneren einer ersten Linsenzellenhälfte angeordnet. Der Rand jeder Linse wird in eine Nut aufgenommen, die im Inneren der ersten Linsenzellenhälfte ausgeformt ist. Wenn die Linsen so angeordnet sind, wird eine passende Linsenzellenhälfte mit der ersten Linsenzellenhälfte zusammengefügt und die beiden Linsenzellenhälften werden miteinander verblockt, indem vier Schrauben in den vier Öffnungen 133 der Linsenzelle 130 befestigt werden.

Die in 4 gezeigte Linsenzelle 130 weist die Komponenten auf, die zusammen die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufweisen. So wird, bezugnehmend auf die in 5 gezeigte Linsenzellenhälfte 130A, eine aufrechte Versteifungsrippe 132 bereitgestellt, die ein integraler Teil der Linsenzellenhälfte 130a ist und annähernd im mittleren Abschnitt der Linsenzellenhälfte 130a angeordnet ist. Die Versteifungsrippe 132 weist an einem Ende ein Säulenglied 54 und am gegenüberliegenden Ende einen ausgesparten ovalen Schlitz 137 auf. Eine (in 6d gezeigte) Ausdehnungs- oder Thermostabanordnung 66 ist auf der Versteifungsrippe 132 angeordnet. Die Thermostabanordnung 66 weist einen Thermostab 67 und ein Buckelglied 64 auf. Insbesondere weist der Thermostab 67 ein Säulenaufnahmeloch 69 auf, das der Form des Säulenglieds 54 entspricht und das das Säulenglied 54 sicher aufnimmt, das in den 66c gezeigt wird. Ferner weist der Thermostab 67 eine größere Öffnung 68 auf, die so bemessen ist, daß sie das (in 6c gezeigte) Buckelglied 64 aufnimmt. Der Thermostab 67 weist außerdem zwei (2) Hebeflächen 71 auf, die zwischen dem Säulenaufnahmeloch 69 und der Öffnung 68 angeordnet sind. Wie in 6c gezeigt, weist das Buckelglied 64 einen zylindrischen Körper 62c auf, der einen inneren Kern 63 aufweist, der mit einem Gewinde versehen ist. Außerdem weist das Ende des zylindrischen Körpers 62c einen radialen Flansch 62 auf, der integral mit dem zylindrischen Körper 62c ist. Der radiale Flansch 62 weist zwei Rippen 61 an einer Oberseite 62a des Flansches 62 auf, wobei alle Rippen 61 um annähernd 180° voneinander beabstandet sind. Das Buckelglied 64 ist in der Öffnung 68 durch den Unterteil des Thermostabs 67 gesichert, so daß die Rippen 61 auf der Oberseite 62a des Flansch 62 mit einem entsprechenden Satz von Schlitzen 65 im Unterteil des (in 6b gezeigten) Thermostabs 67 zusammenpassen, wodurch sie folglich das Buckelglied 64 in der Öffnung 68 des Thermostabs 67 sichern, die in 6d und 6e gezeigt wird. Ein Ende der Thermostabanordnung 66 ist am Säulenglied 54 der Linsenzellenhälfte 130a über das Säulenaufnahmeloch 69 verankert, wohingegen das Ende des Buckelglieds 64 im Inneren des ausgesparten ovalen Schlitzes 137 der Linsenzellenhälfte 130a angeordnet ist. Die Unterseite des Flansches 62 kommt mit der Linsenzellenhälfte 130a in Reibungseingriff, wo der Flansch 62 des Buckelglieds 64 im ausgesparten ovalen Schlitz 137 gesichert ist. Wenn dadurch die Linsenzellenhälfte 130a mit ihrer passenden Zellenhälfte 130b zusammengefügt wird, erstreckt sich ein Ende des Thermostabs 67 longitudinal zur Bildseite der Linsenzelle 130 hin und ist an der Linsenzelle 130 über das Säulenglied 54 befestigt. Entsprechend weist die Linsenzellenhälfte 130b eine Thermostabanordnung 66 auf, die an ihr gesichert ist, und die beiden Linsenzellenhälften werden miteinander mit Schrauben verblockt, die in die Öffnungen 133 geschraubt werden, die in den 5 und 7 gezeigt werden.

Der Zusammenbau der in 4 gezeigten Einheiten geht wie folgt vor sich. Nachdem die Fokussierfassung 120 am Kuppler 100 angebracht ist, wie oben beschrieben, wird die Linsenzelle 130 in die Fokussierfassung 120 eingesetzt, wie durch den Pfeil 140 in 4 angegeben. Die Linsenzelle 130 wird in der Fokussierfassung 120 so angeordnet, daß das Buckelglied 64 unter dem Fokussierungsschlitz 142 im Steg 144 angeordnet und darin gesichert wird. Der zylindrische Körper 62c des Buckelglieds 64 erstreckt sich durch den Fokussierungsschlitz 142 im Steg 144 nach außen. Es wird eine Befestigungsschraube 180 durch das Äußere der Fokussierfassung 120 in den Innenkern 63 des Buckelglieds 64 eingesetzt und eingeschraubt, wie in 8 gezeigt. Daraufhin kann, wenn die CRT 9 aktiviert wird, die Linsenzelle 130 gedreht werden, und da jeder der Fokussierungsschlitze 142 schief angeordnet ist, bewirkt diese Rotation der Linsenzelle 130 eine longitudinale Bewegung, und dadurch kann das Gerät fokussiert werden. Wenn die Bildschärfe erreicht ist, wird die Befestigungsschraube 180 festgezogen, wodurch die Oberseite 62a des Flansches 62 des Buckelglieds 64 in Lagerkontakt und festen Reibungseingriff mit der Unterseite des Stegs 144 kommt, der den Fokussierungsschlitz 142 umgibt. Außerdem kommen die beiden Hebeflächen 71 in Reibungskontakt mit der Innenseite der Fokussierfassung 120. Wenn diese Anordnung erreicht ist, wird zu erkennen sein, daß die Linsenzelle 130 in der Fokussierfassung 120 vermöge der Thermostabanordnung 66 gehalten wird, die an einem Ende über das Säulenglied 54 an der Linsenzelle 130 und am anderen Ende über das Buckelglied 64 an der Fokussierfassung 120 verankert ist. Wenn sich der Thermostab 67 infolge einer Umgebungstemperaturänderung im Gerät ausdehnt, wird die Wärmeenergie zum Ende des Thermostabs 67 geleitet, der über das Säulenglied 54 an der Linsenzelle 130 verankert ist. Folglich wird es nur zugelassen, daß sich die Linsenzelle 130 axial in die Richtung des „C"-Linsenelements bewegt.

Die Details der Struktur und der Anordnung der oben beschriebenen Vorrichtung werden in den 58 dargestellt. Bezugnehmend auf 5, wird nur die Hälfte der Linsenzelle 130 gezeigt; die andere Hälfte wird zur Klarheit weggelassen. Zwei der Öffnungen 133, die in passende Teile an der anderen Hälfte der Linsenzelle eingreifen, werden in 5 deutlich gezeigt. Außerdem wird die Versteifungsrippe 132 und das Säulenglied 54 gezeigt, das als ein integraler Teil der Linsenzellenhälfte 130a geformt ist. Auf der Projektionsschirmseite der Linsenzellenhälfte 130a ist ein ausgesparter ovaler Schlitz 137 vorgesehen. Es wird gezeigt, daß das Buckelglied 64 im Inneren der Linsenzelle 130 angeordnet ist und sich radial durch den ausgesparten Schlitz 137 erstreckt. Eine detailliertere Ansicht der Buckelglieds 64 wird perspektivisch in 6c gezeigt.

Erneut auf 5 bezugnehmend, ist die Form des Schlitzlochs 137 wichtig. Wie oben beschrieben, wird sich, insbesondere wenn die Linsenanordnung 140 vollständig ist und die Vorrichtung verwendet wird, die Linsenzelle 130 als Reaktion auf eine Zunahme der Umgebungstemperatur axial zur CRT 9 hin bewegen. Um eine solche Bewegung zuzulassen, ist es notwendig, den ovalen oder länglichen ausgesparten Schlitz 137 vorzusehen. Mit anderen Worten wird der zylindrische Körper 62c des Buckelglieds 64 an der Fokussierfassung 120 fixiert sein und sich nicht bewegen können, wohingegen der Flansch 62 des Buckelglieds 64 der Teil ist, der in dem ausgesparten ovalen Schlitz 137 gehalten wird, sich jedoch axial innerhalb des ausgesparten ovalen Schlitzes 137 bewegen kann. Um sicherzustellen, daß sich die Linsenzelle 130 axial bewegen kann, ist es notwendig, den länglichen ausgesparten Schlitz 137 vorzusehen.

Bezugnehmend auf 7 wird die Linsenzelle 130 mit einer daran angebrachten Thermostabanordnung 66 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, und wie oben beschrieben, erstreckt sich das Säulenglied 54 durch die Säulenaufnahmeöffnung 69, die an einem Ende des Thermostabs 67 vorgesehen ist. Die Größe des Säulenglieds 54 und der Öffnung 69 sind so gestaltet, daß es einen festen Reibungseingriff des Säulenglieds 54 und der Öffnung 69 gibt. Am anderen Ende erstreckt sich der obere Abschnitt des zylindrischen Körpers 62c durch die größere Öffnung 68 des Thermostabs 67. Als Ergebnis wird, wenn die Linsenzelle 130 innerhalb der Fokussierfassung 120 angeordnet ist, wie in 8 gezeigt, die Linsenzelle 130 an der Fokussierfassung 120 durch den Ausdehnungsstab 67 und das Buckelglied 64 angebracht, das an der Fokussierfassung 120 befestigt ist, indem eine Befestigungsschraube 180 innerhalb des Kerns 63 des Buckelglieds 64 gesichert wird und die Linsenanordnung 140 mit einer Unterlegscheibe 181 und einer Mutter 182 festgezogen wird. Folglich kann sich im Betrieb die Linsenzelle 130 als Reaktion auf eine Änderung der Umgebungstemperatur axial bewegen, wie in 2 funktionell angezeigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Thermostab 67 aus hochdichtem Polyethylen gefertigt. Im allgemeinen, und wie vorhergehend angegeben, wird das Material für den Thermostab 67 so ausgewählt, daß die Fokussierfassung 120 in Hinblick auf die zu erwartende Temperaturänderung und die zu erwartende Verzerrung des „C"-Elements 18 einer Bewegung unterliegen wird, die ausreicht, die Verzerrung des ersten „C"-Elements 18 und die Änderung der Brechkraft der Linse auszugleichen, die durch dieses Element gebildet wird. Berechnungen, die erforderlich sind, um die Verzerrung des „C"-Elements 18 und die resultierende Änderung der Brechkraft zu bestimmten, sind Fachleuten der Technik offensichtlich, zu der diese Erfindung gehört. Sobald die Änderung der Brechkraft bestimmt worden ist, können dann Fachleute abhängig von der Beschaffenheit der Linsen, die in der Linsenzelle 130 enthalten sind, das Ausmaß bestimmen, in dem sich die Linsenzelle 130 zur CRT 9 bewegen muß. Wenn dieser Abstand bestimmt worden ist, ist es dann eine Trivialität, um in Kenntnis der zu erwartenden Temperaturänderung den erforderlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Länge für den Thermostab 67 zu bestimmen.

Folglich wird nach dem Zusammenbau der Linsenanordnung 140 für Projektionsfernsehen der vorliegenden Erfindung die Linsenanordnung 140 anfänglich auf eine manuell eingestellte Fokussierungsposition manuell fokussiert, indem gleichzeitig die Linsenzelle 130 bezüglich der Fokussierfassung 120 gedreht wird und die Linsenzelle 130 bezüglich der Fokussierfassung 120 axial bewegt wird. Die manuell eingestellte Fokussierungsposition wird anschließend an ihrem Ort durch eine Befestigungsschraube 180 verriegelt, die die Position der Linsenzelle 130 bezüglich der Fokussierfassung 120 verriegelt und jede weitere Drehbewegung der Linsenzelle 130 innerhalb der Fokussierfassung 120 verhindert. Folglich wird daraufhin, daß die manuell eingestellten Fokussierungsposition verriegelt ist, die Linsenanordnung 140 dann als Reaktion auf Änderungen der Umgebungstemperatur der Linsenanordnung 140 automatisch fokussiert. Insbesondere bewirken Änderungen der Umgebungstemperatur der Linsenanordnung 140 eine Ausdehnung des Thermostabs 67, die nur die axiale Bewegung und nicht die Drehbewegung der Linsenzelle 130 bezüglich der Fokussierfassung 120 bewirkt.

Obwohl eine spezifische Ausführungsform der Erfindung hierin im Detail beschrieben worden ist, werden Fachleuten Variationen derselben offensichtlich sein, ohne die Erfindung zu verlassen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]
  1. Linsenanordnung für Projektionsfernsehen mit:

    a) einem ersten Gehäuse, das zur Anbringung an eine bilderzeugende Vorrichtung angepaßt ist und mindestens eine erste Linse aufweist;

    b) mindestens einer anderen Linse, die längs einer optischen Achse in einem zweiten Gehäuse und auf der Projektionsschirmseite der ersten Linse angeordnet ist, wobei das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse so gestaltet und angeordnet sind, daß sie eine anfängliche manuelle Fokussierung der Anordnung durch Drehung von mindestens einem des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses bereitstellen; und

    c) mindestens einem Stabglied, das an einem Ende fest mit dem ersten Gehäuse verbunden ist und an dem anderen Ende fest mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist, wobei das Stabglied zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse angeordnet ist, wobei das Stabglied im wesentlichen parallel zur optischen Achse angeordnet ist, so daß es nur eine axiale und keine Drehbewegung der mindestens einen anderen Linse zu bzw. weg von der ersten Linse und längs der optischen Achse der ersten Linse und der mindestens einen anderen Linse als Reaktion auf eine thermische Ausdehnung bzw. Kontraktion des Stabglieds infolge von Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkt, der die Linsenanordnung ausgesetzt ist, um die Verzerrung der ersten Linse auszugleichen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die bilderzeugende Vorrichtung eine Kathodenstrahlröhre ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei es mindestens zwei andere Linsen auf der Projektionsschirmseite der ersten Linse gibt und der Abstand zwischen den mindestens zwei anderen Linsen fest ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Linse, die eine der mindestens zwei anderen Linsen aufweist und der ersten Linse am nächsten liegt, mehr als die Hälfte zur positiven Brechkraft der Linsenanordnung beiträgt.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die erste Linse und die Linse, die der Projektionsschirmseite am nächsten liegt, Kunststofflinsen sind und die Linse, die am meisten zur positiven Brechkraft der Linsenanordnung beiträgt, eine Glaslinse ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Stabglied ferner zwei Öffnungen aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei eine der Öffnungen ein Säulenglied sichert, das sich vom zweiten Gehäuse erstreckt, und die andere der Öffnungen ein Buckelglied sichert, wobei ein Ende des Buckelglieds verschiebbar in einem oval geformten, ausgesparten Schlitz des zweiten Gehäuses gesichert ist, und das andere Ende des Buckelglieds fest mit dem ersten Gehäuse verbunden ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei das Buckelglied an dem anderen Ende nahe dem ersten Gehäuse eine Öffnung mit Innengewinde zur Aufnahme einer Befestigungsschraube aufweist.
  8. Anordnung nach Anspruch 2, die ferner aufweist: eine Kathodenstrahlröhre, an der das erste Gehäuse angebracht ist, wobei die erste Linse zur Kathodenstrahlröhre konkav ist.
  9. Linsenanordnung nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine Stabglied mit dem ersten Gehäuse an einer Position verbunden ist, die näher zur Projektionsschirmseite der Anordnung liegt, als die Position, an der das Stabglied mit dem zweiten Gehäuse verbunden ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 1, die ferner ein zweites Stabglied aufweist, das angepaßt ist, mit dem zweiten Gehäuse in derselben Weise wie das mindestens eine Stabglied fest verbunden zu werden, jedoch annährend 180° auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuses angeordnet ist.
  11. Verfahren zur Einstellung der Brennweite einer Linsenanordnung für Projektionsfernsehen, die eine Kathodenstrahlröhre, einen Kuppler, der an der Kathodenstrahlröhre befestigt ist, eine Fokussierfassung, die an dem Kuppler befestigt ist, eine Linsenzellenanordnung, die innerhalb der Fokussierfassung angeordnet ist, aufweist, und mindestens zwei Linsen enthält, eine Kunststofflinse, die dicht an und konvex zur Kathodenstrahlröhre angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: anfänglich manuelles Einstellen, indem die Linsenanordnung für Projektionsfernsehen sowohl axial als auch in eine Drehrichtung zu einer manuell eingestellten Fokussierungsposition bewegt wird; und anschließend automatisches Einstellen der manuell eingestellten Fokussierungsposition nur in die axiale Richtung und nicht in die Drehrichtung zu bzw. weg von der Kunststofflinse als Reaktion auf eine thermische Ausdehnung bzw. Kontraktion infolge von Änderungen der Umgebungstemperatur, die die Projektionslinsenanordnung während des Betriebs ausgesetzt ist, um Verzerrungen der Kunststofflinse auszugleichen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des anschließenden automatischen Einstellens den Schritt aufweist, sich zuerst in der manuell eingestellten Fokussierungsposition zu verriegeln.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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