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Die
Erfindung betrifft eine Endoskop-Objektivoptik, in der die Brennweite
durch Bewegen eines Teils der Optik veränderbar ist. Mit einer solchen
Endoskop-Objektivoptik sind eine normale Betrachtung unter einem
weiten Bildfeldwinkel sowie eine vergrößerte Betrachtung mit hoher
Vergrößerung möglich.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Endoskop-Objektivoptik bekannt, die
eine normale und eine vergrößerte Betrachtung
ermöglicht,
indem die Brennweite durch Bewegen eines Teils der Optik (Linsengruppe) verändert wird.
Ist nur eine einzige bewegbare Linsengruppe vorgesehen, so ist der
Maßstabsbereich
(Vergrößerungsbereich)
der bewegbaren Linsengruppe auf einen Abbildungsmaßstab (Vergrößerung)
von 1:1 festgelegt, um die gesamte Optik kompakt zu halten und bei
unveränderter
Gesamtlänge
der Optik trotzdem einen vergleichsweise hohen Abbildungsmaßstab zu
erreichen. Der Objekt-Bild-Abstand, also der Abstand zwischen dem
Objekt und der Bildebene, wird am kürzesten, wenn der Abbildungsmaßstab der
bewegbaren Linsengruppe 1:1 ist. Wird jedoch diese Linsengruppe
aus ihrer Position, in der dieser kürzeste Abstand vorliegt, in
eine Richtung bewegt, entlang der der Abbildungsmaßstab zunimmt,
so wird die Objektentfernung größer. Die
Endoskop-Betrachtungsoptik, die mit einer einzigen bewegbaren Linsengruppe
ausgestattet ist, eignet sich deshalb nicht für den Gebrauch im mittleren
Brennweitenbereich.
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In
dem
US-Patent 6,433,937
B1 ist eine Optik offenbart, in der der Abbildungsmaßstab durch
Bewegen nur einer einzigen Linsengruppe verändert wird. In dieser Druckschrift
ist ein Ausführungsbeispiel
beschrieben, in dem die bewegbare Linsengruppe nicht den Abbildungsmaßstab von
1:1 hat. Jedoch ist in diesem Ausführungsbeispiel der Abbildungsmaßstab nur
unter der Bedingung vergrößert, dass
die Objektentfernung extrem kurz angesetzt ist, nämlich bis
auf etwa 0,8 mm (wobei die Brennweite bei der Einstellung kürzester
Brennweite 1 mm beträgt).
Infolgedessen treten Bereiche auf, in denen die Beleuchtung nicht
ausreichend ist. Um bei normaler Betrachtung einen weiteren Bildfeld-
oder Betrachtungswinkel zu erreichen, ist ferner der Durchmesser der
ersten Linsengruppe vergleichsweise groß. In der
Japanischen Patentveröffentlichung 2876252 ist
eine Optik beschrieben, in der der Abbildungsmaßstab durch eine Linsengruppe
verändert
wird, die starke negative Brechkraft hat. Deshalb ist eine große Zahl
an Linsenelementen erforderlich, um die Abbildungsfehler zu korrigieren.
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In
der ungeprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
JP 11-295596 A ist
eine Optik beschrieben, in der eine Linsengruppe und eine Bildaufnahmevorrichtung
bewegbar sind. Die Bildaufnahmevorrichtung, z. B. eine CCD, erfordert
jedoch eine Signalverarbeitungsplatine sowie daran angeschlossene
Kabel und dergleichen. Um diese Elemente zu bewegen, ist eine starke
Antriebskraft erforderlich. Insbesondere wenn die Linsengruppe über einen
Stellantrieb, einen Motor etc. angetrieben wird, ist es wichtig,
die auf die bewegliche Linsengruppe wirkende Last zu verringern.
Es ist also wünschenswert,
dass die Bildebene ungeachtet der Änderung des Abbildungsmaßstabs ortsfest
bleibt.
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In
der Druckschrift
JP
2001-166203 A und der US-Patentveröffentlichung
US 6,353,504 B1 sind Beispiele
aus dem Stand der Technik offenbart, in denen der Abbildungsmaßstab durch
Bewegen mehrerer Linsengruppen geändert wird.
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In
der
JP 2001-166203
A ist eine aus drei Linsengruppen bestehende Anordnung
offenbart, die eine negative, eine positive und eine positive Linsengruppe
in dieser Reihenfolge umfasst. Die zweite und die dritte Linsengruppe
werden zur Änderung
des Abbildungsmaßstabs
bewegt. Jedoch ist die Brechkraft der zweiten Linsengruppe vergleichsweise
schwach, so dass der Abbildungsmaßstab (Maßstabsverhältnis) vergleichsweise klein
ist. Außerdem
ist die Bildfeldwölbung
bei vergrößerter Betrachtung
vergleichsweise groß.
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In
der Druckschrift
JP
2001-91832 A ist eine aus vier Linsengruppen bestehende
Anordnung offenbart, die eine negative, eine positive, eine negative
und eine positive Linsengruppe in dieser Reihenfolge umfasst und
bei der die dritte Linsengruppe sowie die zweite oder vierte Linsengruppe
zur Änderung
des Abbildungsmaßstabs
bewegt werden. Da jedoch die Brechkraft der dritten Linsengruppe
vergleichsweise stark ist, wird eine große Zahl an Linsenelementen
benötigt,
um die Abbildungsfehler zu korrigieren. Außerdem ist die gesamte Länge der
Optik vergleichsweise groß.
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Aus
der
US 5 721 642 A ist
eine Endoskop-Objektivoptik bekannt, die eine erste Linsengruppe
negativer Brechkraft, eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft,
eine dritte Linsengruppe positiver Brechkraft und eine vierte Linsengruppe
negativer Brechkraft umfasst, die in dieser Reihenfolge vom Objekt
her angeordnet sind. Zur Brennweitenänderung werden die zweite und
die dritte Linsengruppe unter Änderung
ihres Abstandes voneinander bewegt.
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Die
Erfindung stellt eine Endoskop-Objektivoptik bereit, bei der (i)
die Brennweite durch Bewegen eines Teils der Optik veränderbar
ist, (ii) eine Normalbetrachtung unter einem weiten Bildfeld- oder
Betrachtungswinkel und eine vergrößerte Betrachtung mit hohem
Abbildungsmaßstab
möglich
sind, (iii) die gesamte Länge verkürzt ist,
und (iv) der Durchmesser der Optik verringert ist.
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Die
Erfindung erreicht dies durch die Endoskop-Objektivoptik mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in
den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung sieht eine Endoskop-Objektivoptik vor, die eine erste
Linsengruppe negativer Brechkraft, eine zweite Linsengruppe positiver
Brechkraft, eine dritte Linsengruppe positiver Brechkraft und eine vierte
Linsengruppe negativer Brechkraft enthält, die in dieser Reihenfolge
vom Objekt her angeordnet sind.
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Die
positive zweite Linsengruppe und die positive dritte Linsengruppe
sind unter Änderung
der Objektentfernung, in der die Optik auf ein Objekt fokussiert
ist, und ohne Änderung
des Abstands zwischen der ersten Linsengruppe und der Bildebene
der Optik bewegbar. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Brennweite
der Endoskop-Objektivoptik unter Aufrechterhaltung eines fokussierten
Zustandes geändert
wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 die
Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als erstes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite und minimalem Abbildungsmaßstab,
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2A, 2B, 2C, 2D und 2E in
der Linsenanordnung nach 1 auftretende Abbildungsfehler,
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3 die
Linsenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels
bei maximalem Abbildungsmaßstab,
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4A, 4B, 4C, 4D und 4E in
der Linsenanordnung nach 3 auftretende Abbildungsfehler,
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5 die
Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als zweites Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite und minimalem Abbildungsmaßstab,
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6A, 6B, 6C, 6D und 6E in
der Linsenanordnung nach 5 auftretende Abbildungsfehler,
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7 die
Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels
bei maximalem Abbildungsmaßstab,
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8A, 8B, 8C, 8D und 8E in
der Linsenanordnung nach 7 auftretende Abbildungsfehler,
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9 die
Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als drittes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite und minimalem Abbildungsmaßstab,
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10A, 10B, 10C, 10D und 10E in der Linsenanordnung nach 9 auftretende Abbildungsfehler,
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11 die
Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels
bei maximalem Abbildungsmaßstab,
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12A, 12B, 12C, 12D und 12E in der Linsenanordnung nach 11 auftretende Abbildungsfehler,
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13 die
Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als viertes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite und minimalem Abbildungsmaßstab,
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14A, 14B, 14C, 14D und 14E in der Linsenanordnung nach 13 auftretende Abbildungsfehler,
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15 die
Linsenanordnung des vierten Ausführungsbeispiels
bei maximalem Abbildungsmaßstab,
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16A, 16B, 16C, 16D und 16E in der Linsenanordnung nach 15 auftretende Abbildungsfehler,
und
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17 die
am vorderen Ende eines elektronischen Endoskops montierte Endoskop-Objektivoptik
und die Verstellwege der darin enthaltenen Linsengruppen.
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17 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Endoskop-Objektivoptik,
die in einem elektronischen Endoskop eingesetzt wird. Ein Einführteil 100 des
Endoskops enthält
eine ortsfeste erste Linsengruppe 10 negativer Brechkraft,
eine Blende S, eine bewegbare zweite Linsengruppe 20 positiver
Brechkraft, eine bewegbare dritte Linsengruppe 30 positiver
Brechkraft, eine ortsfeste vierte Linsengruppe 40 negativer
Brechkraft, ein Deckglas (Filtergruppe) CG und eine Bildaufnahmevorrichtung 50 in
dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Die Blende S ist an der
positiven zweiten Linsengruppe 20 angebracht und bewegt sich
zusammen mit dieser.
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Um
in dieser Endoskop-Objektivoptik aus einem Betriebszustand normaler
Betrachtung in einer Weitwinkeleinstellung in einen Zustand vergrößerter Betrachtung überzugehen,
werden die positive zweite Linsengruppe 20 und die positive
dritte Linsengruppe 30 einzeln, d. h. unabhängig voneinander
auf das Objekt zu bewegt, um die Gesamtbrennweite der Endoskop-Objektivoptik
zu ändern,
während
zugleich die Objektentfernung verkürzt wird, d. h. der Einführteil 100 näher an das
zu betrachtende Zielobjekt herangebracht wird. Durch das Bewegen
der positiven zweiten Linsengruppe 20 und der positiven
dritten Linsengruppe 30 wird die Endoskop-Objektivoptik
aus ihrer Einstellung minimalen Abbildungsmaßstabs in ihre Einstellung
maximalen Abbildungsmaßstabs überführt, ohne
die Gesamtlänge,
also den Abstand zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und
der Bildaufnahmevorrichtung 50, d. h. der Bildebene zu ändern.
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Legt
man die Objektentfernung Os, die bei der Einstellung S kürzester
Brennweite vorliegt, als Referenzentfernung zugrunde, so werden
die positive zweite Linsengruppe 20 und die positive dritte
Linsengruppe 30 jeweils einzeln, d. h. unabhängig voneinander
in die Einstellung L maximal vergrößerter Betrachtung bewegt,
um die Objektentfernung auf einen Entfernungswert OL zu verringern,
bei dem auf das Objekt scharfgestellt ist. Der Abstand der negativen
ersten Linsengruppe 10 von der Bildaufnahmevorrichtung 50 und
damit der Bildebene bleibt dabei unverändert.
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In
Abhängigkeit
der Verstellwege der positiven zweiten Linsengruppe 20 und
der positiven dritten Linsengruppe 30 kann es vorkommen,
dass selbst dann, wenn sich die Objektentfernung und der Abbildungsmaßstab beim Übergang
aus dem Zustand normaler Betrachtung in der Weitwinkeleinstellung
in den Zustand vergrößerter Betrachtung
monoton ändern,
die Änderung
der Gesamtbrennweite der Endoskop-Objektivoptik nicht monoton ist.
Dies bedeutet, dass die Brennweite während dieses Übergangs
ihren maximalen Wert erreicht und dann in der Einstellung maximalen
Abbildungsmaßstabs
kleiner als dieser maximale Wert ist.
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Durch
das Bewegen der positiven zweiten Linsengruppe 20 und der
positiven dritten Linsengruppe 30 kann die Bildebene gegenüber der
negativen ersten Linsengruppe 10 ortsfest gehalten werden,
wenn der Übergang
aus dem Zustand normaler Betrachtung in der Weitwinkeleinstellung
in den Zustand vergrößerter Betrachtung
vorgenommen wird. Außerdem
kann die Änderung
der Objektentfernung, in der auf ein Objekt scharfgestellt ist und
die im Folgenden auch als Schärfenentfernung
bezeichnet wird, monoton vorgenommen werden.
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Ist
die Änderung
der Schärfenentfernung
nicht monoton, so bewegt sich das fokussierte Objekt entweder auf
die negative erste Linsengruppe zu oder von dieser weg, wenn der Übergang
aus dem Zustand normaler Betrachtung in der Weitwinkeleinstellung
in den Zustand vergrößerter Betrachtung
vorgenommen wird. Durch diese nicht-monotone Änderung der Schärfenentfernung
ist in dem kontinuierlichen Übergang
aus dem Zustand normaler Betrachtung in den Zustand vergrößerter Betrachtung
das vordere Ende des Endoskops zunächst näher an das Objekt heranzubringen
und anschließend
wieder von dem Objekt weg zu bewegen. Dies verschlechtert die Bedienbarkeit
des Endoskops und setzt beim Benutzer eine große praktische Erfahrung im Gebrauch
des Endoskops voraus. Eine monotone Änderung der Schärfenentfernung
ist deshalb wichtig, wenn eine Betrachtung in einem Zwischenbereich
zwischen der Einstellung kürzester
Brennweite und der Einstellung maximalen Abbildungsmaßstabs vorgenommen
werden soll.
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Eines
der Merkmale der Erfindung besteht darin, dass rückseitig, d. h. bildebenenseitig
der bewegbaren Linsengruppe(n), d. h. in diesem Ausführungsbeispiel
rückseitig
der zweiten Linsengruppe 20 und der positiven Linsengruppe 30,
die negative vierte Linsengruppe 40 vorgesehen ist. Um
im Zustand normaler Betrachtung einen weiten Bildfeldwinkel und
gleichzeitig einen geringen Linsendurchmesser zu erreichen, ist
es von Vorteil, die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 zu
verstärken.
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Wird
jedoch die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 einfach
verstärkt,
so wird der Abbildungsmaßstab
der negativen ersten Linsengruppe 10 kleiner. Infolgedessen
muss die positive Brechkraft der bewegbaren Linsengruppe verringert
werden, um im Zustand vergrößerter Betrachtung
einen größeren Abbildungsmaßstab zu
erhalten. Wird andererseits die positive Brechkraft der bewegbaren
Linsengruppe herabgesetzt, so wird ihre Bewegungsstrecke länger, was
zu einem Anstieg der Gesamtlänge
der Optik führt.
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Um
den vorstehend erläuterten
Nachteil zu vermeiden, ist also rückseitig, d. h. bildebenenseitig
der beweglichen Linsengruppe(n), d. h. der positiven zweiten Linsengruppe 20 und
der positiven dritten Linsengruppe 30, die negative vierte
Linsengruppe 40 vorgesehen. Die negative vierte Linsengruppe 40 dient
in dieser Anordnung dazu, den Abbildungsmaßstab zu erhöhen. Dadurch
können
die Brechkraft der positiven zweiten Linsengruppe 20 und
die Brechkraft der positiven dritten Linsengruppe 30 verstärkt werden,
wodurch wiederum die Gesamtlänge
der Optik verkürzt
werden kann.
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Die
Bedingung (1) des Anspruchs 2 bestimmt die Brennweite der negativen
vierten Linsengruppe 40.
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Unterschreitet
f4/fw die untere Grenze der Bedingung (1), so verringert sich der
Abbildungsmaßstab der
negativen vierten Linsengruppe 40. Dadurch wird es schwierig,
den Abbildungsmaßstab
der gesamten Endoskop-Objektivoptik zu erhöhen und dabei gleichzeitig
die Gesamtlänge
der Optik kurz zu halten.
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Übersteigt
f4/fw die obere Grenze der Bedingung (1), so wird die negative Brechkraft
der vierten Linsengruppe 40 stärker, wodurch sich die Telezentrizität der Endoskop-Objektivoptik
verschlechtert.
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Um
die gesamte Länge
der Endoskop-Objektivoptik zu verringern, enthält die negative erste Linsengruppe 10 vorteilhaft
ein negatives Einzellinsenelement, das vorzugsweise die Bedingung
(2) des Anspruchs 3 erfüllt.
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Unterschreitet
f1/fw die untere Grenze der Bedingung (2), so wird der Durchmesser
des negativen Linsenelementes größer, sobald
man den Versuch unternimmt, einen weiteren Bildfeldwinkel im Zustand
normaler Betrachtung zu erhalten. Außerdem wird die Bildfeldwölbung im
Zustand vergrößerter Betrachtung
verstärkt.
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Übersteigt
f1/fw die obere Grenze der Bedingung (2), so wird der Abbildungsmaßstab der
negativen ersten Linsengruppe 10 kleiner. Will man den
Abbildungsmaßstab
der gesamten Endoskop-Objektivoptik im Zustand vergrößerter Betrachtung
erhöhen,
so wird deshalb die Brennweite der positiven Linsengruppe so groß, dass
die Abmessung der die Endoskop-Objektivoptik enthaltenden Einrichtung
unvorteilhaft vergrößert werden
muss. Außerdem
nehmen in der negativen ersten Linsengruppe 10 Astigmatismus
und Koma zu. Diese Abbildungsfehler können durch die anderen Linsengruppen
nur schwer korrigiert werden.
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Die
Bedingung (3) des Anspruchs 4 bestimmt die Brennweite der positiven
zweiten Linsengruppe 20.
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Unterschreitet
f2/fw die untere Grenze der Bedingung (3), so kann im Zustand vergrößerter Betrachtung
ein ausreichender Abbildungsmaßstab
nicht erreicht werden.
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Überschreitet
f2/fw die obere Grenze der Bedingung (3), so wird die Verstellstrecke
der positiven zweiten Linsengruppe 20 kleiner, um den Abbildungsmaßstab zu
vergrößern, und
die Gesamtlänge
der Endoskop-Objektivoptik nimmt zu.
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Die
Bedingung (4) des Anspruchs 4 bestimmt den Änderungsbereich der kombinierten
Brennweite der beweglichen Linsengruppen, d. h. der zweiten Linsengruppe 20 und
der positiven dritten Linsengruppe 30.
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Unterschreitet
(f23t × fw)/(f23w × ft) die
untere Grenze der Bedingung (4), so wird die Brechkraftänderung
mit Änderung
des Abbildungsmaßstabs
so groß,
dass die Schwankungen in den Abbildungsfehlern zunehmen. Dadurch
wird es schwierig, die Abbildungsfehler über den gesamten Brennweitenbereich
auszugleichen.
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Übersteigt
(f23t × fw)/(f23w × ft) die
obere Grenze der Bedingung (4), so wird der Abstand zwischen der
positiven zweiten Linsengruppe 20 und der positiven dritten
Linsengruppe 30 so groß,
dass die Gesamtlänge
der Endoskop-Objektivoptik unvorteilhaft zunimmt.
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Im
Folgenden werden die numerischen Daten für die Ausführungsbeispiele angegeben.
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In
den Diagrammen des sphärischen
Abbildungsfehlers, d. h. der sphärischen
Abberation und der Sinusbedingung geben jeweils die durchgezogene
Linie die sphärische
Aberration SA und die gestrichelte Linie die Sinusbedingung SC an.
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In
den Diagrammen der chromatischen Aberration (chromatische Längsaberration),
dargestellt durch die sphärische
Aberration, geben jeweils die durchgezogene Linie und die beiden
gestrichelten Linien die sphärischen
Aberrationen bei der d-, der g- bzw. der C-Linie an.
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In
den Diagrammen der chromatischen Queraberration geben die beiden
gestrichelten Linien den Abbildungsmaßstab bei der g- bzw. der C-Linie
an. Die d-Linie fällt
als Basislinie mit der Ordinatenachse zusammen.
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In
den Diagrammen des Astigmatismus bezeichnet S das Sagittalbild und
M das Meridionalbild.
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In
den Tabellen bezeichnet m den Abbildungsmaßstab (Lateralvergrößerung)
der gesamten Endoskop-Objektivoptik, f die Brennweite der gesamten
Endoskop-Objektivoptik,
ODIS die Objekt- oder Schärfenentfernung,
d. h. die äquivalente
Luftdicke längs
der optischen Achse zwischen dem Objekt und der am weitesten objektseitig
angeordneten Linsenfläche,
fB die bildseitige Schnittweite, d. h. die äquivalente
Luftdicke längs
der optischen Achse zwischen der am weitesten bildseitig angeordneten
Fläche
des Deckglases CG und der Bildebene der Bildaufnahmevorrichtung 50,
FE die effektive f-Zahl, W den halben Bildfeldwinkel, r den Krümmungsradius,
d die Linsenelementdicke bzw. den Abstand zwischen den Linsenelementen,
Nd den Brechungsindex bei der d-Linie und νd die
Abbe-Zahl.
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Ausführungsbeispiel
1
-
1 zeigt
die Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als erstes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite, d. h. der Einstellung minimalen Abbildungsmaßstabs.
Die
2A bis
2E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
1 auftretenden
Abbildungsfehler oder Aberrationen.
3 zeigt
die Linsenanordnung der Endoskop-Objektivoptik des ersten Ausführungsbeispiels
bei der Einstellung maximalen Abbildungsmaßstabs. Die
4A b
bis
4E zeigen die in der Linsenanordnung nach
3 auftretenden
Abbildungsfehler. In Tabelle 1 sind die numerischen Werte für das erste
Ausführungsbeispiel
angegeben. Die negative erste Linsengruppe
10 enthält ein negatives
Einzellinsenelement. Die positive zweite Linsengruppe
20 enthält ein Einzellinsenelement.
Die positive dritte Linsengruppe
30 enthält ein Kittglied,
das aus einem negativen Linsenelement und einem positiven Linsenelement
besteht. Die negative vierte Linsengruppe
40 enthält ein Einzellinsenelement.
Die Blende S ist in einem Abstand von 0,278 vorder- oder objektseitig
der positiven zweiten Linsengruppe
20 (Fläche Nr.
3) angeordnet. Tabelle
1
| m | -0,119––0,827 | |
| f | 1,320–2,000 | |
| ODIS | –10,00––2,50 | |
| fB
| 0,050–0,050 | |
| FE | 5,74–6,72 | |
| W | 70,6–29,5 | |
| f1 | –2,264 | |
| f2 | 2,380 | |
| f4 | –6,246 | |
| f23t | 2,198 | |
| f23w | 2,060 | |
| Fläche Nr. | r | D | Nd
| νd
|
| 1 | ∞ | 0,300 | 1,88300 | 40,8 |
| 2 | 1,999 | 3,007–0,978 | - | - |
| 3 | –221,978 | 1,738 | 1,87433 | 43,3 |
| 4 | –2,069 | 0,651–1,078 | - | - |
| 5 | 9,374 | 0,312 | 1,84666 | 23,8 |
| 6 | 1,631 | 1,100 | 1,66792 | 62,7 |
| 7 | –3,552 | 0,321–1,922 | - | - |
| 8 | –2,749 | 0,300 | 1,85026 | 32,3 |
| 9 | –5,986 | 0,923 | - | - |
| 10 | ∞ | 1,000 | 1,51633 | 64,1 |
| 11 | ∞ | 0,300 | 1,53113 | 62,4 |
| 12 | ∞ | - | - | - |
-
Ausführungsbeispiel
2
-
5 zeigt
die Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als zweites Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite, d. h. der Einstellung minimalen Abbildungsmaßstabs.
Die
6A bis
6E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
5 auftretenden
Abbildungsfehler.
7 zeigt die Linsenanordnung
der Endoskop-Objektivoptik des zweiten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung
maximalen Abbildungsmaßstabs.
Die
8A bis
8E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
7 auftretenden
Abbildungsfehler. In Tabelle 2 sind die numerischen Werte für das zweite
Ausführungsbeispiel
angegeben. Die grundlegende Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels
ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Blende
S befindet sich in einem Abstand von 0,090 vorder- oder objektseitig
der zweiten Linsengruppe
20 (Fläche Nr. 3). Tabelle
2
| m | –0,121––0,825 | |
| f | 1,328–1,987 | |
| ODIS | –10,00––2,50 | |
| fB
| 0,050–0,050 | |
| FE | 5,73–6,43 | |
| W | 70,5–30,6 | |
| f1 | –1,805 | |
| f2 | 2,551 | |
| f4 | –7,900 | |
| f23t | 2,156 | |
| f23w | 2,379 | |
| Fläche Nr. | r | D | Nd
| νd
|
| 1 | ∞ | 0,300 | 1,88300 | 40,8 |
| 2 | 1,594 | 2,636–0,790 | - | - |
| 3 | –11,548 | 1,719 | 1,88300 | 40,8 |
| 4 | –2,016 | 1,378–0,766 | - | - |
| 5 | 8,166 | 0,300 | 1,84666 | 23,8 |
| 6 | 1,667 | 1,289 | 1,6400 | 60,1 |
| 7 | –3,199 | 0,300–2,758 | - | - |
| 8 | –5,031 | 0,300 | 1,88300 | 40,8 |
| 9 | –18,554 | 0,928 | - | - |
| 10 | ∞ | 1,000 | 1,51633 | 64,1 |
| 11 | ∞ | 0,300 | 1,53113 | 62,4 |
| 12 | ∞ | - | - | - |
-
Ausführungsbeispiel
3
-
9 zeigt
die Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als drittes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite, d. h. der Einstellung minimalen Abbildungsmaßstabs.
Die
10A bis
10E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
9 auftretenden
Abbildungsfehler.
11 zeigt die Linsenanordnung
der Endoskop-Objektivoptik des dritten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung
maximalen Abbildungsmaßstabs.
Die
12A bis
12E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
11 auftretenden Abbildungsfehler.
In Tabelle 3 sind die numerischen Werte für das dritte Ausführungsbeispiel
angegeben. Die grundlegende Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels
ist die gleiche wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Blende
S befindet sich in einem Abstand 0,030 vorder- oder objektseitig
der zweiten Linsengruppe
20 (Fläche Nr. 3). Tabelle
3
| m | –0,119––0,826 | |
| f | 1,303–1,941 | |
| ODIS | –10,00––2,50 | |
| fB
| 0,050–0,050 | |
| FE | 5,78–7,05 | |
| W | 69,8–30,2 | |
| f1 | –1,897 | |
| f2 | 2,214 | |
| f4 | –9,952 | |
| f23t | 1,883 | |
| f23w | 2,099 | |
| Fläche Nr. | r | D | Nd
| νd
|
| 1 | ∞ | 0,300 | 1,88300 | 40,8 |
| 2 | 1,675 | 2,368–0,730 | - | - |
| 3 | ∞ | 1,290 | 1,77250 | 49,6 |
| 4 | –1,710 | 0,931–0,305 | - | - |
| 5 | 8,450 | 0,300 | 1,84666 | 23,8 |
| 6 | 1,517 | 1,100 | 1,58913 | 61,2 |
| 7 | –2,332 | 0,320–2,584 | - | - |
| 8 | –2,459 | 0,310 | 1,84666 | 23,8 |
| 9 | –3,673 | 0,705 | - | - |
| 10 | ∞ | 1,000 | 1,51633 | 64,1 |
| 11 | ∞ | 0,300 | 1,53113 | 62,4 |
| 12 | ∞ | - | - | - |
-
Ausführungsbeispiel
4
-
13 zeigt
die Linsenanordnung einer Endoskop-Objektivoptik als viertes Ausführungsbeispiel
bei der Einstellung kürzester
Brennweite, d. h. der Einstellung minimalen Abbildungsmaßstabs.
Die
14A bis
14E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
13 auftretenden
Abbildungsfehler.
15 zeigt die Linsenanordnung
der Endoskop-Objektivoptik des vierten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung
maximalen Abbildungsmaßstabs.
Die
16A bis
16E zeigen
die in der Linsenanordnung nach
15 auftretenden Abbildungsfehler.
In Tabelle 4 sind die numerischen Werte für das vierte Ausführungsbeispiel
angegeben. Die zugrundeliegende Linsenanordnung des vierten Ausführungsbeispiels
entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels,
abgesehen davon, dass die dritte Linsengruppe
30 ein positives
und ein negatives Linsenelement enthält, die in dieser Reihenfolge
vom Objekt her angeordnet sind. Die Blende S befindet sich in einem
Abstand von 0,281 vorder- oder objektseitig der zweiten Linsengruppe
20 (Fläche Nr.
3) Tabelle
4
| m | –0,130––0,827 | |
| f | 1,426–1,988 | |
| ODIS | –10,00––2,50 | |
| fB
| 0,050–0,050 | |
| FE | 5,77–6,93 | |
| W | 62,2–30,2 | |
| f1 | –2,378 | |
| f2 | 2,095 | |
| f4 | –7,791 | |
| f23t | 1,937 | |
| f23w | 1,914 | |
| Fläche Nr. | r | D | Nd
| νd
|
| 1 | ∞ | 0,300 | 1,88300 | 40,8 |
| 2 | 2,100 | 2,562–0,981 | - | - |
| 3 | –71,482 | 1,497 | 1,80400 | 46,6 |
| 4 | –1,661 | 0,300–0,400 | - | - |
| 5 | ∞ | 1,200 | 1,69680 | 55,5 |
| 6 | –1,227 | 0,300 | 1,84666 | 23,8 |
| 7 | –3,560 | 0,300–1,771 | - | - |
| 8 | –2,527 | 0,450 | 1,84666 | 23,8 |
| 9 | –4,431 | 1,026 | - | - |
| 10 | ∞ | 1,000 | 1,51633 | 64,1 |
| 11 | ∞ | 0,300 | 1,53113 | 62,4 |
| 12 | ∞ | - | - | - |
-
In
Tabelle 5 sind für
jedes Ausführungsbeispiel
die auf die einzelnen Bedingungen bezogenen Werte angegeben. Tabelle
5
| | Beispiel
1 | Beispiel
2 | Beispiel
3 | Beispiel
4 |
| Bedingung
(1) | –4,732 | –5,949 | –7,638 | –5,464 |
| Bedingung
(2) | –1,715 | –1,359 | –1,456 | –1,668 |
| Bedingung
(3) | 1,803 | 1,921 | 1,699 | 1,469 |
| Bedingung
(4) | 0,704 | 0,606 | 0,602 | 0,726 |
-
Wie
aus Tabelle 5 hervorgeht, sind in allen Ausführungsbeispielen alle Bedingungen
erfüllt.
Den Aberrationsdiagrammen ist zu entnehmen, dass die verschiedenen
Abbildungsfehler oder Aberrationen gut korrigiert sind.
-
Wie
aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, stellt die Erfindung eine
Endoskop-Objektivoptik bereit, in der (i) die Brennweite durch Bewegen
eines Teils der Optik (Linsengruppe) veränderbar ist, (ii) eine Normalbetrachtung
unter weitem Bildfeldwinkel und eine vergrößerte Betrachtung mit einem
hohen Abbildungsmaßstab
möglich
sind, (iii) die Gesamtlänge
verkürzt
ist, und (iv) der Durchmesser der Optik (Linsengruppe) verringert
ist.
