DE112012000763B4

DE112012000763B4 - Endoskopoptik und Endoskop

Info

Publication number: DE112012000763B4
Application number: DE112012000763.8T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Fujii
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: JP2012168245A; WO2012108177A1; JP5653243B2; US8767320B2; CN103370646A; CN103370646B; DE112012000763T5; US20130317299A1

Abstract

Endoskopoptik, umfassend:
eine vordere Gruppe (G1); und
eine hintere Gruppe (G2),
wobei die vordere Gruppe (G1) und die hintere Gruppe (G2) in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her so angeordnet sind, dass eine Blende (S) zwischen der vorderen Gruppe (G1) und der hinteren Gruppe (G2) angeordnet ist, wobei:
die vordere Gruppe (G1) eine negative Linse (L1) und eine positive Linse (L2) enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind;
die hintere Gruppe (G2) eine positive Linse (L3) und eine Kittlinse (L4) enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind; und,
wenn f mit der Einheit mm eine Brennweite einer gesamten Endoskopoptik bezeichnet, EX mit der Einheit mm einen Abstand, der objektseitig bezüglich einer Bildebene ein negatives Vorzeichen annimmt, von der Bildebene zu einer Austrittspupille bezeichnet, und f₂ mit der Einheit mm eine Brennweite der hinteren Gruppe (G2) bezeichnet, die Endoskopoptik die Bedingungen erfüllt:

–10 < EX/f < –6 (1),

und

1.15 < f₂/f < 1.35 (2).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopoptik, die eine optische Leistung aufweist, die zur Beobachtung einer Körperkavität geeignet ist, und ein Endoskop, in dem eine solche Endoskopoptik eingebaut ist.
STAND DER TECHNIK
Auf dem Gebiet der Medizintechnik sind elektronische Endoskope weit verbreitet und werden in der Praxis als Vorrichtung zur Beobachtung einer Körperkavität eingesetzt. Beispiele für ein Endoskop dieser Art sind in den vorläufigen japanischen Patentveröffentlichungen JP H02-293 709 A (im Folgenden als Patentdokument #1 bezeichnet), JP H06-308 381 A (im Folgenden als Patentdokument #2 bezeichnet), JP H08-122 632 A (im Folgenden als Patentdokument #3 bezeichnet), JP 2004-61 763 A (im Folgenden als Patentdokument #4 bezeichnet), JP 2004-354 888 A (im Folgenden als Patentdokument #5 bezeichnet) und JP 2007-249 189 A (im Folgenden als Patentdokument #6 bezeichnet) beschrieben. Das Endoskop ist dünn gestaltet, um die Belastung eines Patienten beim Einführen in die Körperkavität des Patienten zu verringern. In jedem der Patentdokumente #1 bis #6 ist ein Austrittspupillenabstand der Endoskopoptik verkürzt, um den Durchmesser der Endoskopoptik zu verringern.
Aus der US 5 175 650 A ist ein Endoskopoptik bekannt, die eine vordere Gruppe und eine hintere Gruppe umfasst, wobei diese beiden Gruppen in dieser Reihenfolge von der Objektseite her derart angeordnet sind, dass sich zwischen ihnen eine Blende befindet. Die vordere Gruppe enthält eine negative Linse und eine positive Linse, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die hintere Gruppe enthält eine positive Linse und eine Kittlinse, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die in jedem der Patentdokumente #1 bis #6 beschriebene Endoskopoptik ist unter der Voraussetzung entworfen, dass die Endoskopoptik für eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer geringen Zahl an Pixeln verwendet wird. Jedoch hat sich in jüngerer Vergangenheit ein elektronisches Beobachtungsgerät in der Praxis durchgesetzt, in dem eine Bildaufnahmevorrichtung, die eine große Zahl an Pixeln aufweist (z. B. eine Megapixel-Bildaufnahmevorrichtung), eingebaut ist.
In dem elektronischen Beobachtungsgerät, in dem die Megapixel-Bildaufnahmevorrichtung eingebaut ist, ist die Größe jedes Pixels gering und die Effizienz der Lichtaufnahme gering. Wird die Endoskopoptik, die in jedem der Patentdokumente #1 bis #6 beschrieben ist, in einem Endoskop verwendet, so wird der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß, da der Eintrittswinkel eines Lichtstrahls, der zu einem Randteil der Bildaufnahmevorrichtung läuft, groß ist. Selbst bei einer Bildaufnahmevorrichtung, auf der ein Mikrolinsen-Array montiert ist, bereitet es Schwierigkeiten, die Abschattung ausreichend zu unterdrücken. Es besteht die Möglichkeit, die Abschattung ausreichend zu unterdrücken, indem die Genauigkeit des Mikrolinsen-Arrays erhöht wird. Unter dem Gesichtspunkt der Fertigungstechnik und der Fertigungskosten bereitet es jedoch Schwierigkeiten, die Strategie einer Unterdrückung der Abschattung durch Erhöhung der Genauigkeit des Mikrolinsen-Arrays anzuwenden.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass sie eine Endoskopoptik bereitstellt, die geeignet ist, den Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung gering zu halten, und ein Endoskop bereitzustellen, das eine solche Optik aufweist.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Endoskopoptik vorgesehen, die eine vordere Gruppe und eine hintere Gruppe enthält. Die vordere Gruppe und die hintere Gruppe sind in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her so angeordnet, dass eine Blende zwischen der vorderen Gruppe und der hinteren Gruppe angeordnet ist. Die vordere Gruppe enthält eine negative Linse und eine positive Linse, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, und die hintere Gruppe enthält eine positive Linse und eine Kittlinse, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Wenn f (Einheit: mm) eine Brennweite der gesamten Endoskopoptik bezeichnet, EX (Einheit: mm) einen Abstand (der objektseitig bezüglich einer Bildebene ein negatives Vorzeichen annimmt) von der Bildebene zu einer Austrittspupille bezeichnet, und f₂ (Einheit: mm) eine Brennweite der hinteren Gruppe bezeichnet, erfüllt die Endoskopoptik die Bedingungen: –10 < EX/f < –6 (1), und 1.15 < f₂/f < 1.35 (2).
Indem die Bedingungen (1) und (2) gleichzeitig erfüllt sind, wird es möglich, eine Endoskopoptik mit einem weiten Feldwinkel so zu gestalten, dass deren Größe gering gehalten ist, damit sie zur Anbringung an einem Endoskop mit einem kleinen Durchmesser geeignet ist, während die optische Leistung, die für die Beobachtung einer feinen Struktur in einer Körperkavität erforderlich ist, sichergestellt ist. Da insbesondere der Lichteintrittswinkel bezüglich einer Bildebene gering gehalten werden kann, indem der Austrittspupillenabstand EX sichergestellt wird, ist der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung klein, selbst wenn ein Bild auf einer Bildaufnahmevorrichtung erzeugt wird, das eine große Anzahl an Pixeln aufweist, z. B. ein Megapixel. Indem ferner die Endoskopoptik so gestaltet wird, dass sie keine telezentrische Optik wird, während der Eintrittswinkel bezüglich der Bildebene klein gehalten wird, wird es möglich, den Durchmesser der Endoskopoptik gering zu halten.
Um eine optische Fläche nahe der Bildebene vorzusehen und dadurch den Austrittspupillenabstand EX noch geeigneter sicherzustellen, kann die Endoskopoptik so ausgebildet sein, dass, wenn f_c (Einheit: mm) ein Brennweite der Kittlinse bezeichnet, die Endoskopoptik eine Bedingung erfüllt: 2 < f_c/f₂ < 3.2 (3).
Um die Aberrationen wie Koma oder chromatische Aberration noch besser zu korrigieren, kann die Endoskopoptik so ausgebildet sein, dass, wenn f₁ (Einheit: mm) eine Brennweite der vorderen Gruppe bezeichnet, die Endoskopoptik eine Bedingung erfüllt: –2.5 < f₁/f < –1.2 (4)
Um den Austrittspupillenabstand EX noch geeigneter sicherzustellen, kann die Endoskopoptik so ausgebildet sein, dass, wenn R₈ (Einheit: mm) einen Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche der Kittlinse bezeichnet und R₁₀ (Einheit: mm) eine Krümmungsradius einer bildseitigen Fläche der Kittlinse der Kittlinse bezeichnet, die Endoskopoptik eine Bedingung (5) oder eine Bedingung (6) erfüllt, die im Folgenden angegeben sind: –0.5 < R₁₀/|R₈| <= 0 (5) |R₈|/R₁₀ < –2 (6).
Um die Aberrationen wie Koma und Astigmatismus noch besser zu korrigieren, kann die Endoskopoptik so ausgebildet sein, dass, wenn die positive Linse der hinteren Gruppe eine positive Meniskuslinse mit einer der Objektseite zugewandten konkaven Fläche ist und wenn f₂₁ (Einheit: mm) eine Brennweite der positiven Linse der hinteren Gruppe bezeichnet und R₆ (Einheit: mm) einen Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche der positiven Linse der hinteren Gruppe bezeichnet, die Endoskopoptik die Bedingungen erfüllt: 1.3 < f₂₁/f < 1.8 (7), und –1 < f/R₆ < –0.3 (8)
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Endoskop vorgesehen, dass ein flexibles Einführrohr umfasst, das eine der oben beschriebenen Endoskopoptiken enthält, die in einem Spitzenteil des flexiblen Einführrohrs vorgesehen ist.
Wie oben beschrieben, sieht die Erfindung eine Endoskopoptik, die geeignet ist, den Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung gering zu halten, und ein Endoskop vor, das eine solche Endoskopoptik aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt das äußere Erscheinungsbild eines elektronischen Beobachtungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik gemäß dem Ausführungsbeispiel (Beispiel 1) der Erfindung angeordnet sind.
3A bis 3D zeigen Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 1 der Erfindung veranschaulichen.
4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 2 der Erfindung angeordnet sind.
5A bis 5D zeigen Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 2 der Erfindung veranschaulichen.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 3 der Erfindung angeordnet sind.
7A bis 7D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 3 der Erfindung veranschaulichen.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 4 der Erfindung angeordnet sind.
9A bis 9D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 4 der Erfindung veranschaulichen.
10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 5 der Erfindung angeordnet sind.
11A bis 11D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 5 der Erfindung veranschaulichen.
12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 6 der Erfindung angeordnet sind.
13A bis 13D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 6 der Erfindung veranschaulichen.
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Beispiel 7 der Erfindung angeordnet sind.
15A bis 15D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach Beispiel 7 der Erfindung zeigen.
16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Vergleichsbeispiel 1 angeordnet sind.
17A bis 17D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach dem Vergleichsbeispiel 1 zeigen.
18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endoskopoptik und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik nach Vergleichsbeispiel 2 angeordnet sind.
19A bis 19D sind Graphen, welche die Abbildungsfehler der Endoskopoptik nach dem Vergleichsbeispiel 2 veranschaulichen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden werden eine Endoskopoptik und ein elektronisches Beobachtungsgerät, welche die Endoskopoptik nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt das äußere Erscheinungsbild eines elektronischen Beobachtungsgerätes 1 gemäß Ausführungsbeispiel. Wie in 1 gezeigt, hat das elektronische Beobachtungsgerät 1 ein flexibles Einführrohr 11 (im Folgenden einfach als flexibles Rohr 11 bezeichnet), das von außen von einer flexiblen Hülle 11a bedeckt ist. Mit einer Spitze des flexiblen Rohrs 11 ist ein Spitzenteil 12 verbunden, das von außen mit einem starren Kunstharzgehäuse bedeckt ist. Ein an einer Verbindungsstelle zwischen des flexiblen Rohrs 11 und dem Spitzenteil 12 vorgesehenes Biegeteil 14 ist so ausgebildet, dass es von einer mit einem proximalen Ende des flexiblen Rohrs 11 verbundenen Bedieneinheit 13 her durch Fernbetätigung (insbesondere durch eine Drehbetätigung eines Biege-Bedienknopfs 13a) frei gebogen werden kann. Dieser Biegemechanismus hat eine in einem üblichen elektronischen Beobachtungsgerät eingebaute übliche Konfiguration und ist ausgebildet, den Biegeteil 14 durch Ziehen eines Betätigungsdrahtes zu biegen, der mit der Drehbetätigung des Biege-Bedienknopfs 13a bewegt wird. Indem die Richtung des Spitzenteils 12 infolge der Biegebewegung, die durch die vorstehend beschriebene Betätigung bewirkt wird, verändert wird, bewegt sich ein Abbildungsbereich des elektronischen Beobachtungsgerätes 1.
In dem Kunstharzgehäuse des Spitzenteils 12 ist eine Endoskopoptik 100 (in 1 in Form eines Kastens angegeben) eingebaut. Um Bilddaten eins Objektes in dem Bildaufnahmebereich zu erhalten, sorgt die Endoskopoptik 100 dafür, dass an dem Objekt reflektiertes Licht auf eine Lichtempfangsfläche einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung (nicht gezeigt) gebündelt wird. Als Festkörperbildaufnahmevorrichtung sind beispielsweise ein CCD(ladungsgekoppelte Vorrichtung)-Bildsensor oder ein CMOS(komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter)-Bildsensor zu nennen.
Das elektronische Beobachtungsgerät 1 gemäß Ausführungsbeispiel ist darauf ausgelegt, zur Beobachtung beispielsweise eines unteren Verdauungsorgans ausgerichtet zu werden. Ist der Sichtwinkel der Endoskopoptik 100 schmal, so besteht deshalb die Befürchtung, dass ein betroffenes Areal übersehen wird. Aus diesem Grund ist die Endoskopoptik 100 gemäß Ausführungsbeispiel unter der Voraussetzung konfiguriert, dass ein Sichtwinkel angewandt wird, der größer ist als der einer üblichen digitalen Fotokamera (z. B. Sichtwinkel größer oder gleich 120°).
2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1 (später im Einzelnen beschrieben) und optische Komponenten zeigt, die stromabwärts der Endoskopoptik 100 angeordnet sind. Im Folgenden wird die Endoskopoptik 100 unter Bezugnahme auf 2 im Einzelnen beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Endoskopoptik 100 mindestens eine vordere Gruppe G1 und eine hintere Gruppe G2, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite (Gegenstand) her angeordnet sind. Dabei bildet eine optische Linsengruppe, die auf der Objektseite bezüglich einer Blende S angeordnet ist, die vordere Linsengruppe G1, und eine optische Linsengruppe, die auf der Bildseite bezüglich der Blende S angeordnet ist, bildet die hintere Gruppe G2. Jede optische Linse, welche die vordere und die hintere Gruppe G1 und G2 bildet, ist rotationssymmetrisch bezüglich einer optischen Achse AX der Endoskopoptik 100 ausgebildet. Hinter der hinteren Gruppe G2 ist eine Filtereinheit F angeordnet, welche die gesamte Fläche der Lichtaufnahmefläche der Bildaufnahmevorrichtung bedeckt. Die Filtereinheit F weist mehrere Lagen auf, z. B. ein Farbkorrekturfilter und ein Deckglas. Zur Vereinfachung ist in dieser Beschreibung und in den Zeichnungen die Filtereinheit f als Einzellage gezeigt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass vorstehend die Formulierung wie „enthält mindestens...” verwendet wurde, da in einer anderen beispielhaften Konfiguration die Endoskopoptik innerhalb des Umfangs des erfindungsgemäßen technischen Konzeptes eine andere optische Komponente enthalten kann. In Betracht kommt beispielsweise eine Konfiguration, bei der eine ebene Platte, die nicht wesentlich zur optischen Leistung der Endoskopoptik beiträgt, der erfindungsgemäßen Endoskopoptik hinzugefügt ist, oder eine Konfiguration, bei der ein optisches Element der Endoskopoptik zugefügt ist, wobei die grundlegende Konfiguration und die Vorteile der erfindungsgemäßen Endoskopoptik beibehalten werden. Aus dem gleichen Grund wird im Folgenden zur Erläuterung der vorderen Gruppe G1 und der hinteren Gruppe G2 die Formulierung wie „enthält mindestens...” verwendet.
Die vordere Gruppe G1 ist eine Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft und enthält mindestens eine negative Linse L1 und eine positive Linse L2, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Die hintere Gruppe G2 ist eine Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft und enthält mindestens eine positive Linse L3 und eine Kittlinse L4, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die Kittlinse L4 ist dadurch hergestellt, dass eine positive und eine negative Linse miteinander verkittet sind.
Im Folgenden wird zur Vereinfachung für jede der optischen Komponenten eine objektseitige Fläche als erste Fläche und eine bildseitige Fläche als zweite Fläche bezeichnet. Die Blende S kann ein plattenartiges Element mit einer vorbestimmten kreisförmigen Öffnung, die um die optische Achse AX zentriert ist, oder ein Lichtabschirmfilm sein, der auf einer Linsenfläche, die in der vorderen Gruppe G1 der Blende S am nächsten ist (d. h. in der Konfiguration nach 2 eine zweite Fläche r4 der positiven Linse R2), einen Bereich bedeckt, der nicht durch einen vorbestimmten kreisförmigen Bereich gegeben ist, der um die optische Achse AX zentriert ist. Die Dicke der Blende S ist beträchtlich kleiner als die Dicke jeder der die Endoskopoptik bildenden optischen Linsen und kann bei der Berechnung der optischen Leistung der Endoskopoptik vernachlässigt werden. In dieser Beschreibung wird deshalb davon ausgegangen, dass die Dicke der Blende S Null ist.
Bezeichnet f (Einheit: mm) die Brennweite der gesamten Endoskopoptik, so bezeichnet EX (Einheit: mm) einen Austrittspupillenabstand von der Bildebene zur Austrittspupille der Endoskopoptik 100 und f₂ (Einheit: mm) die Brennweite der hinteren Gruppe G2, wobei die Endoskopoptik 100 ausgebildet ist, folgende Bedingungen zu erfüllen: –10 < EX/f < –6 (1), und 1.15 < f₂/f < 1.35 (2).
Die Bildebene entspricht der Lichtaufnahmefläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung und ist im Wesentlichen in der gleichen Position wie eine zweite Fläche r12 der Filtereinheit F angeordnet. Der Austrittspupillenabstand EX erstreckt sich von der Bildebene zur Objektseite und nimmt ein negatives Vorzeichen an.
Wird der mittlere Term der Bedingung (1) größer als die obere Grenze der Bedingung (1), so wird der Eintrittswinkel von Licht bezüglich der Lichtempfangsfläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung groß, so dass der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß wird. Da eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer großen Zahl an Pixeln, z. B. ein Megapixel, eine geringe Pixelgröße und eine geringe Lichtaufnahmeeffizienz aufweist (wobei darauf hinzuweisen ist, dass infolge des Einbaus der Bildaufnahmevorrichtung in einem Spitzenteil eines dünnen Endoskops die Größe der Bildaufnahmevorrichtung begrenzt und deshalb die Größe jedes Pixels klein ist), ist die Wirkung eines Mikrolinsen-Arrays im Hinblick auf die Unterdrückung der Abschattung gering und der Mangel an Randlicht groß. Da die Festkörperbildaufnahmevorrichtung ein dünner Chip ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die Position der Lichtaufnahmefläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Richtung der optischen Achse im Wesentlichen gleich der Position des Mikrolinsen-Arrays ist.
Wird der mittlere Term der Bedingung (1) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (1), so wird es erforderlich, den Linsendurchmesser der Kittlinse L4 zu vergrößern, um die geforderte optische Leistung des elektronischen Beobachtungsgerätes 1 zu gewährleisten, das den weiten Feldwinkel (z. B. einen Feldwinkel größer oder gleich 120°) zur Beobachtung einer feinen Struktur in einer Körperkavität aufweist. In diesem Fall wird es schwierig, die Endoskopoptik in dem Spitzenteil 12 einzubauen, das einen kleinen Durchmesser aufweist.
Im Allgemeinen befindet sich in einer Optik, die so aufgebaut ist, dass eine hintere Gruppe mit einer positiven Brechkraft nahe einer Blende angeordnet ist, die vordere Fokuslage der hinteren Gruppe objektseitig einer Blende. Wird die Brechkraft der hinteren Gruppe schwach (d. h. wird die Brennweite groß), so wird deshalb die positive Vergrößerung klein und der Austrittspupillenabstand kurz. Wird der mittlere Term der Bedingung (2) größer als die obere Grenze der Bedingung (2), so wird der Austrittspupillenabstand EX kurz, da die Brechkraft der hinteren Gruppe G2 klein ist und die positive Vergrößerung klein ist; in diesem Fall wird der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß.
Wird der mittlere Term der Bedingung (2) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (2), so wird es erforderlich, den Linsendurchmesser der Kittlinse L4 zu vergrößern, um die für eine Beobachtung einer Körperkavität erforderliche optische Leistung zu gewährleisten. Da die Bildfeldwölbung (insbesondere die Wölbung der Meridionalbildebene) stark mit einem Anstieg des Durchmessers der Kittlinse L4 korreliert, ist es schwierig, den Astigmatismus für die gesamte Bildhöhe zu korrigieren.
Sind die Bedingungen (1) und (2) gleichzeitig erfüllt, so ist es möglich, die Endoskopoptik 100, die den Weitenfeldwinkel aufweist, so zu gestalten, dass die Endoskopoptik 100 eine für den Einbau in den mit dem kleinen Durchmesser versehenen Spitzenteil 12 geeignete Größe aufweist, während die optische Leistung, die für die Beobachtung einer feinen Struktur einer Körperkavität erforderlich ist, gewährleistet ist. Da insbesondere der Lichteintrittswinkel bezüglich einer Bildebene gering gehalten werden kann, indem der Austrittspupillenabstand EX sichergestellt wird, ist der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung klein, selbst wenn das Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung erzeugt wird, das eine große Zahl an Pixeln aufweist, z. B. ein Megapixel. Indem ferner die Endoskopoptik 100 so gestaltet wird, dass sie nicht als eine telezentrische Optik ausgebildet ist, während der Lichteintrittswinkel bezüglich der Bildebene klein gehalten wird, kann der Durchmesser der Endoskopoptik 100 verringert werden.
Um den Austrittspupillenabstand EX noch geeigneter sicherzustellen, indem eine optische Fläche nahe der Bildebene mit Brechkraft versehen wird, ist die Endoskopoptik 100 ausgebildet, folgende Bedingung zu erfüllen: 2 < f_c/f₂ < 3.2 (3) worin f_c (Einheit: mm) eine Brennweite der Kittlinse L4 bezeichnet.
In einer Optik, in der eine hintere Gruppe mit einer positiven Brechkraft nahe einer Blende angeordnet ist, nähert sich im Allgemeinen, wenn die Brechkraft einer Linse, die in der hinteren Gruppe am weitesten bildseitig angeordnet ist, schwach ist, der vordere Hauptpunkt der hinteren Gruppe der Objektseite an (d. h. näher zur Blende hin), und die positive Vergrößerung wird klein, wodurch der Austrittspupillenabstand kurz wird. Wird der mittlere Term der Bedingung (3) größer als die obere Grenze der Bedingung (3), so wird der Austrittspupillenabstand EX kurz, da die Brennweite der Kittlinse L4 schwach und die positive Vergrößerung klein ist, wodurch der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß wird.
Wird der mittlere Term der Bedingung (3) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (3), so wird es schwierig, für die Kittlinse L4, die so groß ist, dass sie in das Spitzenteil 12 (d. h. das Spitzenteil 12 geringer Größe) passt, die Randdicke sicherzustellen. Da die Brechkraft der Kittlinse zu stark ist, ist ferner die Verschlechterung des Abbildungsfehlers (insbesondere des durch die Wölbung der Meridionalbildebene verursachten Astigmatismus) infolge eines Einbaufehlers (d. h. Dezentrierung) groß.
Um die Abbildungsfehler einschließlich Koma und chromatischer Aberration noch besser zu korrigieren, ist die Endoskopoptik 100 ausgebildet, eine Bedingung zu erfüllen: –2.5 < f₁/f < –1.2 (4) worin f₁ (Einheit: mm) die Brennweite der vorderen Gruppe G1 bezeichnet.
Wird der mittlere Term der Bedingung (4) größer als die obere Grenze der Bedingung (4), so wird die negative Brechkraft der vorderen Gruppe G1 zu stark, so dass es schwierig wird, die Abbildungsfehler einschließlich Koma und chromatische Aberration geeignet zu korrigieren, wenn ein Entwerfer versucht, die Endoskopoptik so zu gestalten, dass sie einen weiten Feldwinkel aufweist, der für die Beobachtung einer Körperkavität erforderlich ist. Da es in diesem Fall ferner erforderlich ist, die Vergrößerung der hinteren Gruppe G2 hoch einzustellen, wird es schwierig, eine Änderung der Vergrößerung der hinteren Gruppe G2, die durch einen Fehler eines Abstandes zwischen der vorderen und der hinteren Gruppe G1 und G2 während des Zusammenbaus verursacht wird, gering zu halten. Da die Änderung des Feldwinkels infolge einer Änderung der Vergrößerung der hinteren Gruppe G2 ebenfalls groß wird, wird es ferner schwierig, einen stabilen Feldwinkel zu gewährleisten, der den Anforderungen genügt.
Wird der mittlere Term der Bedingung (4) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (4), so wird es schwierig, die Endoskopoptik 100 so zu gestalten, dass der äußere Durchmesser jeder optischen Linse gering gehalten wird; deshalb wird die Endoskopoptik 100 ungeeignet für den Einbau in das Spitzenteil 12, das einen kleinen Durchmesser aufweist. Da es in diesem Fall erforderlich ist, die Vergrößerung der vorderen Gruppe G1 so einzustellen, dass sie hoch ist, wird ferner die Neigung der Bildebene, die definiert ist, wenn die vordere Gruppe G1 in einem Zustand eingebaut ist, in dem die vordere Gruppe G1 gegenüber der optischen Achse AX dezentriert ist, groß, und es tritt leicht eine Verschlechterung der Bildqualität im Randteil des Beobachtungsfeldes auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass mit der Neigung der Bildebene ein Phänomen gemeint ist, bei dem die Bildfeldwölbung, die im Idealfall symmetrisch bezüglich der optischen Achse bleibt, in Abhängigkeit des Dezentrierungsbetrages und der Dezentrierungsrichtung einer Abbildungslinse, die während des Zusammenbaus verursacht werden, asymmetrisch bezüglich der optischen Achse bleibt.
Um den Austrittspupillenabstand EX besser sicherzustellen, ist die Endoskopoptik 100 ausgebildet, eine Bedingung (5) oder eine Bedingung (6) zu erfüllen: –0.5 < R₁₀/|R₈| <= 0 (5) |R₈|/R₁₀ < –2 (6) worin R₈ (Einheit: mm) einen Krümmungsradius der zweiten Fläche R₁₀ der Kittlinse L4 bezeichnet und R₁₀ einen Krümmungsradius der zweiten Fläche r10 der Kittlinse L4 bezeichnet.
Wenn der mittlere Term der Bedingung (5) größer als die obere Grenze der Bedingung (5) wird, wird die zweite Fläche R₁₀, die in der hinteren Gruppe G2 am nächsten zur Bildseite hin angeordnet ist, eine konkave Fläche, und der Austrittspupillenabstand EX wird kurz, so dass der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß wird.
Wird der mittlere Term der Bedingung (5) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (5), oder wird die mittlere Term der Bedingung (6) größer als die obere Grenze der Bedingung (6), so wird der Austrittspupillenabstand EX kurz, da die Brechkraft der Kittlinse L4 schwach und die positive Vergrößerung gering ist, so dass der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß wird.
Ist die positive Linse L3 eine Meniskuslinse mit einer objektseitigen konkaven Fläche, wie in 2 gezeigt, bezeichnet f₂₁ (Einheit: mm) die Brennweite der positiven Linse L3, und bezeichnet R₆ (Einheit: mm) den Krümmungsradius der ersten Fläche r6 der positiven Linse L3, so ist die Endoskopoptik 100, um die Abbildungsfehler wie Koma und Astigmatismus noch besser zu korrigieren, so ausgebildet, dass sie gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllt: 1.3 < f₂₁/f < 1.8 (7) und –1 < f/R₆ < –0.3 (8)
Wird der mittlere Term der Bedingung (7) größer als die obere Grenze der Bedingung (7), so ist die Brechkraft der positiven Linse L3 schwach und die Koma nimmt zu. Um die positive Brechkraft sicherzustellen, nimmt insbesondere der Krümmungsradius der ersten Fläche r6 (eine konkave Fläche) anstelle einer zweiten Fläche r7 (eine konvexe Fläche) der positiven Linse L3, deren Krümmungsradius nicht groß eingestellt werden kann, drastisch ab. In diesem Fall nimmt die Koma zu. Um die Brechkraft der hinteren Gruppe G2 aufrechtzuerhalten, muss die Brechkraft der Kittlinse L4 groß eingestellt werden. In diesem Fall besteht die Befürchtung einer Verschlechterung der Aberrationsleistung infolge eines beim Zusammenbau auftretenden Dezentrierfehlers (insbesondere eines Astigmatismus infolge der Wölbung der Meridionalbildebene).
Wird der mittlere Term der Bedingung (7) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (7), so wird es unmöglich, die geeignete Aberrationsleistung zu erzielen, da die Brechkraft der positiven Linse L3 zu stark ist. Insbesondere tritt mit Anstieg der Brechkraft der positiven Linse L3 die sphärische Aberration in einem starken Ausmaß auf; ferner wird die Bildfeldwölbung infolge eines Anstiegs der Petzval-Summe groß, und der Astigmatismus nimmt infolge eines beim Zusammenbau auftretenden Dezentrierfehlers zu.
Wird der mittlere Term der Bedingung (8) größer als die obere Grenze der Bedingung (8), so wird es schwierig, den Astigmatismus zu korrigieren, da der Krümmungsradius der ersten Fläche r6 (eine konkave Fläche) der positiven Linse L3 groß ist.
Wird der mittlere Term der Bedingung (8) kleiner als die untere Grenze der Bedingung (8), so ist die Brechkraft der positiven Linse L3 schwach, und die Koma nimmt zu, da der Krümmungsradius der ersten Fläche r6 (eine konkave Fläche) der positiven Linse L3 klein ist.
Im Folgenden werden sieben konkrete numerische Beispiele (Beispiele 1 bis 7) der Endoskopoptik 100 und zwei Vergleichsbeispiele (Vergleichsbeispiele 1 und 2) erläutert, die mit den Beispielen 1 bis 7 zu vergleichen sind. Die Endoskopoptik jedes der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ist in dem Spitzenteil 12 des in 1 gezeigten elektronischen Endoskops 1 angeordnet.
Beispiel 1
Wie oben beschrieben, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1 den in 2 gezeigten Aufbau.
Tabelle 1 zeigt die numerische Konfiguration (Entwurfswerte) der Endoskopoptik 100 (und optischer Komponenten, die hinter dieser angeordnet sind) nach Bespiel 1. In Tabelle 1 entspricht Fläche Nr. dem Bezugszeichen rn (n: ganze Zahl), das jeder Fläche in

2 zugeordnet ist, mit Ausnahme der Fläche Nr. 5 der Blende S. In Tabelle 1 bezeichnet „R” (Einheit: mm) einen Krümmungsradius jeder Linsenfläche, „D” (Einheit: mm) bezeichnet eine Dicke einer optischen Komponente oder einen Abstand zwischen optischen Komponenten, N(d) bezeichnet einen Brechungsindex bei der d-Linie (Wellenlänge 588 nm), und νd ist die Abbe-Zahl bei der d-Linie. Tabelle 2 zeigt Spezifikationen der Endoskopoptik 100. Die Spezifikationen beinhalten eine effektive F-Zahl, die optische Vergrößerungen, den halben Feldwinkel (Einheit: Grad), die Bildhöhe (Einheit: mm), die Schnittweite BF (Einheit: mm), die Gesamtlänge (Einheit: mm) der Endoskopoptik 100, die Brennweite f (Einheit: mm) der gesamten Optik, den Austrittspupillenabstand EX (Einheit: mm), die Brennweite f₁ (Einheit: mm) der vorderen Gruppe G1, die Brennweite f₂ (Einheit: mm) der hinteren Gruppe, die Brennweite f₂₁ (Einheit: mm) der positiven Linse L3 und die Brennweite f_c (Einheit: mm) der Kittlinse L4. Tabelle 1

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.619	1.88300	40.8
2	0.682	0.199
3	1.610	0.724	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.086
6	–3.174	0.769	1.88300	40.8
7	–1.130	0.246
8	14.325	0.286	1.92286	18.9
9	1.585	1.838	1.77250	49.6
10	–2.530	1.002
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 2

F-Zahl	5.700
Vergrößerung	–0.086
Halber Feldwinkel	72.200
Bildhöhe	1.210
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	6.770
Brennweite f	1.179
Austrittspupillenabstand EX	–8.090
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–1.579
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.523
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	1.689
Brennweite f_c der Kittlinse L4	3.544

Die 3A bis 3D sind Aberrationsdiagramme der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Dabei ist 3A ein Graph, der die sphärische Aberration und die chromatische Längsaberration jeweils bei der d-Linie (588 nm), der g-Linie (436 nm), der C-Linie (656 nm), der F-Linie (486 nm) und der e-Linie (546 nm) zeigt. 3B ist ein Graph, der die chromatische Vergrößerungsdifferenz jeweils bei der d-Linie, der g-Linie, der C-Linie, der F-Linie und der e-Linie zeigt. In den 3A und 3B stellt eine mit einer durchgezogenen Linie angegebene Kurve die Aberration bei der d-Linie, eine mit einer gepunkteten Linie angegebene Kurve die Aberration bei der g-Linie, eine mit einer Strichpunktlinie angegebene Kurve die Aberration bei der C-Linie, eine mit einer kurzgestrichelten Linie angegebene Kurve die Aberration bei der F-Linie, eine mit einer langgestrichelten Linie angegebene Kurve die Aberration bei der e-Linie dar. 3C zeigt den Astigmatismus. In 3C stellt eine mit einer durchgezogenen Linie angegebene Kurve eine Sagittal-Komponente und eine mit einer gepunkteten Linie angegebene Kurve eine Meridional-Komponente dar. 3D zeigt die Verzeichnung. In den 3A bis 3C stellt jeweils die vertikale Achse die Bildhöhe und die horizontale Achse den Aberrationswert dar. In 3D bezeichnet die vertikale Achse die Bildhöhe und die horizontale Achse die Verzeichnung. Die Definitionen der Symbole und die Erläuterungen zu den Tabellen und Zeichnungen in Beispiel 1 finden auch Anwendung auf die Tabellen und Zeichnungen der folgenden Beispiele und der Vergleichsbeispiele.
Beispiel 2

4 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 2 zeigt. Wie in 4 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 2 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik nach Beispiel 1. Die 5A bis 5D sind Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik nach Beispiel 2. Tabelle 3 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 2. Tabelle 4 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik nach Beispiel 2. Tabelle 3

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	13.968	0.757	1.88300	40.8
2	0.975	0.303
3	4.838	0.977	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.105
6	–2.354	1.072	1.88300	40.8
7	–1.290	0.621
8	15.582	0.466	1.92286	18.9
9	2.140	1.503	1.77250	49.6
10	–3.338	1.710
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 4

F Zahl	5.6000
Vergrößerung	–0.077
Halber Feldwinkel	60.900
Bildhöhe	1.320
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	8.510
Brennweite f	1.367
Austrittspupillenabstand EX	–10.754
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–1.653
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.813
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	2.194
Brennweite f_c der Kittlinse L4	4.544

Beispiel 3

6 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 3 zeigt. Wie in 6 gezeigt, hat die Endoskopoptik nach Beispiel 3 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 7A bis 7D sind Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 3. Tabelle 5 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 3. Tabelle 6 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 3. Tabelle 5

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.623	1.88300	40.8
2	0.877	0.195
3	2.735	0.974	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.088
6	–1.851	0.653	1.88300	40.8
7	–0.983	0.458
8	–23.602	0.390	1.92286	18.9
9	2.159	1.266	1.77250	49.6
10	–2.159	1.392
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 6

F-Zahl	8.500
Vergrößerung	–0.132
Halber Feldwinkel	64.900
Bildhöhe	1.170
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	7.040
Brennweite f	1.195
Austrittspupillenabstand EX	–8.159
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–1.570
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.559
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	1.755
Brennweite f_c der Kittlinse L4	3.580

Beispiel 4

8 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 4 zeigt. Wie in 8 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 4 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 9A bis 9D sind Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 4. Tabelle 7 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 4. Tabelle 8 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 4. Tabelle 7

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.717	1.88300	40.8
2	1.174	0.235
3	3.842	1.198	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.101
6	–3.119	1.243	1.88300	40.8
7	–1.344	0.538
8	UNENDLICH	0.448	1.92286	18.9
9	2.304	1.512	1.81600	46.6
10	–3.648	1.432
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 8

F-Zahl	8.100
Vergrößerung	–0.080
Halber Feldwinkel	62.200
Bildhöhe	1.300
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	8.420
Brennweite f	1.370
Austrittspupillenabstand EX	–10.312
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–2.029
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.806
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	2.013
Brennweite f_c der Kittlinse L4	5.378

Beispiel 5

10 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 5 zeigt. Wie in 10 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 5 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 11A bis 11D sind Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 5. Tabelle 9 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 5. Tabelle 10 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 5. Tabelle 9

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.652	1.88300	40.8
2	0.864	0.178
3	2.650	0.814	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.088
6	–2.973	0.963	1.88300	40.8
7	–1.152	0.385
8	11.676	0.389	1.92286	18.9
9	1.752	1.460	1.77250	49.6
10	–3.066	1.103
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 10

F-Zahl	6.000
Vergrößerung	–0.129
Halber Feldwinkel	72.400
Bildhöhe	1.240
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	7.030
Brennweite f	1.192
Austrittspupillenabstand EX	–8.129
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–1.552
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.497
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	1.707
Brennweite f_c der Kittlinse L4	4.105

Beispiel 6

12 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 6 zeigt. Wie in 12 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 6 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 13A bis 13D sind Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 6. Tabelle 11 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 6. Tabelle 12 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 6. Tabelle 11

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.650	1.88300	40.8
2	0.937	0.196
3	2.301	0.764	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.090
6	–3.720	1.407	1.88300	40.8
7	–1.480	0.050
8	–75.371	0.903	1.77250	49.6
9	–1.206	0.300	1.92286	18.9
10	–2.534	1.708
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 12

F-Zahl	4.800
Vergrößerung	–0.065
Halber Feldwinkel	70.300
Bildhöhe	1.250
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	7.070
Brennweite f	1.239
Austrittspupillenabstand EX	–8.322
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–1.976
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.527
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	2.151
Brennweite f_c der Kittlinse L4	4.198

Beispiel 7

14 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 7 zeigt. Wie in 14 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 7 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 15A bis 15D zeigen Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 7. Tabelle 13 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 7. Tabelle 14 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100 nach Beispiel 7. Tabelle 13

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.687	1.88300	40.8
2	1.071	0.210
3	1.947	0.981	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.095
6	–1.397	0.846	1.88300	40.8
7	–1.007	0.354
8	–5.635	0.317	1.92286	18.9
9	2.355	1.586	1.88300	40.8
10	–2.347	1.470
11	UNENDLICH	1.000	1.51633	64.1
12	UNENDLICH	-

Tabelle 14

F-Zahl	11.10
Vergrößerung	–0.064
Halber Feldwinkel	69.000
Bildhöhe	1.310
Schnittweite	0.000
Objektivgesamtlänge	7.550
Brennweite f	1.322
Austrittspupillenabstand EX	–12.199
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–3.182
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.669
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	2.025
Brennweite f_c der Kittlinse L4	3.806

Vergleichsbeispiel 1

16 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1 zeigt. Wie in 16 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 17A bis 17D zeigen Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1. Tabelle 15 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1. Tabelle 16 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1. Tabelle 15

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.609	1.88300	40.8
2	1.793	0.102
3	1.762	0.812	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.060
6	–0.722	1.039	1.88300	40.8
7	–0.928	0.051
8	–11.759	0.355	1.92286	18.9
9	2.672	1.288	1.77250	49.6
10	–1.941	1.410
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 16

F-Zahl	7.500
Vergrößerung	–0.081
Halber Feldwinkel	74.400
Bildhöhe	1.300
Schnittweite	0.020
Objektivgesamtlänge	6.750
Brennweite f	1.279
Austrittspupillenabstand EX	–15.998
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	83.156
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.338
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	2.703
Brennweite f_c der Kittlinse L4	3.254

Vergleichsbeispiel 2

18 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 2 zeigt. Wie in 18 gezeigt, hat die Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 2 die gleiche Zahl an optischen Komponenten wie die Endoskopoptik 100 nach Beispiel 1. Die 19A bis 19D zeigen Aberrationsdiagramme (sphärische Aberration, chromatische Längsaberration, chromatische Vergrößerungsdifferenz, Astigmatismus und Verzeichnung) der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 2. Tabelle 17 zeigt die numerische Konfiguration der optischen Komponenten einschließlich der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 2. Tabelle 18 zeigt die Spezifikationen der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 2. Tabelle 17

Fläche Nr.	R	D	N(d)	νd
1	UNENDLICH	0.305	1.88300	40.8
2	0.626	0.406
3	1.260	0.813	1.84666	23.8
4	UNENDLICH	0.000
5 (Blende)	UNENDLICH	0.061
6	–30.139	0.516	1.88300	40.8
7	–1.487	0.074
8	–7.060	0.355	1.92286	18.9
9	1.508	1.524	1.77250	49.6
10	–2.196	1.233
11	UNENDLICH	1.000	1.51680	64.2
12	UNENDLICH	-

Tabelle 18

F-Zahl	7.700
Vergrößerung	–0.081
Halber Feldwinkel	72.300
Bildhöhe	1.300
Schnittweite	0.020
Objektivgesamtlänge	6.310
Brennweite f	1.235
Austrittspupillenabstand EX	–4.950
Brennweite f₁ der vorderen Gruppe G1	–2.836
Brennweite f₂ der hinteren Gruppe G2	1.791
Brennweite f₂₁ der positiven Linse L3	1.757
Brennweite f_c der Kittlinse L4	5.056

Vergleich

Die folgende Tabelle 19 zeigt die Werte der Bedingungen (1) bis (8) jeweils für die oben beschriebenen Beispiele 1 bis 7 und die Vergleichsbeispiel 1 und 2. Tabelle 19

BEDINGUNG	BEISPIEL 1	BEISPIEL 2	BEISPIEL 3	BEISPIEL 4	BEISPIEL 5
(1)	–6.859	–7.865	–6.831	–7.525	–6.817
(2)	1.292	1.326	1.305	1.318	1.255
(3)	2.327	2.057	2.296	2.978	2.743
(4)	–1.339	–1.209	–1.314	–1.480	–1.302
(5)	–0.177	–0.214	–0.091	0.000	–0.263
(6)	–5.661	–4.669	–10.934	–∞	–3.808
(7)	1.432	1.605	1.469	1.469	1.431
(8)	–0.371	–0.581	–0.645	–0.439	–0.401
BEDINGUNG	BEISPIEL 6	BEISPIEL 7	VERGLEICHSBEISPIEL 1	VERGLEICHSBEISPIEL 2
(1)	–6.718	–9.231	–12.505	–4.007
(2)	1.233	1.263	1.046	1.450
(3)	2.749	2.280	2.432	2.824
(4)	–1.595	–2.408	65.001	–2.296
(5)	–0.034	–0.416	–0.165	–0.311
(6)	–29.741	–2.402	–6.057	–3.214
(7)	1.737	1.532	2.113	1.423
(8)	–0.333	–0.946	–1.771	–0.041

Wie in Tabelle 19 gezeigt, erfüllt die Endoskopoptik 100C nach jedem der Vergleichsbeispiel 1 und 2 nicht die Bedingungen (1) und (2). Da der Linsendurchmesser der Kittlinse L4 der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1 groß ist, wie 16 oder 17 zeigt, ist die Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1 nicht für den Einbau in das Spitzenteil 12 geeignet und verursacht einen starken Astigmatismus infolge der Bildfeldwölbung (insbesondere der Wölbung der Meridionalbildebene). Da der Austrittspupillenabstand EX der Endoskopoptik 100C nach Vergleichsbeispiel 1 kurz ist, wie Tabelle 18 zeigt, ist der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung groß wie im Falle der Endoskopoptik, die jeweils in den Patentdokumenten #1 bis #6 beschrieben ist.
Im Gegensatz dazu erfüllt die Endoskopoptik 100 nach jedem der Beispiele 1 bis 7 die Bedingungen (1) und (2) gleichzeitig, wie in Tabelle 19 gezeigt ist. Deshalb kann die Endoskopoptik 100 nach jedem der Beispiele 1 bis 7 so ausgebildet sein, dass ihre Größe so reduziert ist, dass sie für den Einbau in das Spitzenteil 12, das den kleinen Außendurchmesser aufweist, geeignet ist, während die optische Leistung, die zur Beobachtung einer feinen Struktur in einer Körperkavität erforderlich ist, sichergestellt ist. Da insbesondere der Lichteintrittswinkel bezüglich der Bildebene klein gehalten werden kann, indem der Austrittspupillenabstand EX sichergestellt wird, ist der Mangel an Randlicht infolge einer Abschattung auch dann klein, wenn das Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung erzeugt wird, die eine große Zahl an Pixeln aufweist, z. B. ein Megapixel.
Die Endoskopoptik 100 nach jedem der Beispiele 1 bis 7 erfüllt ferner die Bedingungen (3) bis (8). Deshalb ist die Endoskopoptik 100 nach jedem der Beispiele 1 bis 7 auch imstande, zusätzlich zu den Vorteilen, die durch die Erfüllung der Bedingung (1) und (2) erreicht werden, diejenigen Vorteile zu erzielen, die weiter oben im Hinblick auf die Bedingungen (3) bis (8) erläutert wurden.
In der vorstehenden Beschreibung ist das Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist und dass verschiedenartige Variationen innerhalb des Umfangs des erfindungsgemäßen technischen Konzeptes möglich sind.

Claims

Endoskopoptik, umfassend: eine vordere Gruppe (G1); und eine hintere Gruppe (G2), wobei die vordere Gruppe (G1) und die hintere Gruppe (G2) in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her so angeordnet sind, dass eine Blende (S) zwischen der vorderen Gruppe (G1) und der hinteren Gruppe (G2) angeordnet ist, wobei: die vordere Gruppe (G1) eine negative Linse (L1) und eine positive Linse (L2) enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind; die hintere Gruppe (G2) eine positive Linse (L3) und eine Kittlinse (L4) enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind; und, wenn f mit der Einheit mm eine Brennweite einer gesamten Endoskopoptik bezeichnet, EX mit der Einheit mm einen Abstand, der objektseitig bezüglich einer Bildebene ein negatives Vorzeichen annimmt, von der Bildebene zu einer Austrittspupille bezeichnet, und f₂ mit der Einheit mm eine Brennweite der hinteren Gruppe (G2) bezeichnet, die Endoskopoptik die Bedingungen erfüllt: –10 < EX/f < –6 (1), und 1.15 < f₂/f < 1.35 (2).
Endoskopoptik nach Anspruch 1, wobei, wenn f_c mit der Einheit mm eine Brennweite der Kittlinse (L4) bezeichnet, die Endoskopoptik folgende Bedingung erfüllt: 2 < f_c/f₂ < 3.2 (3).
Endoskopoptik nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn f₁ mit der Einheit mm eine Brennweite der vorderen Gruppe (G1) bezeichnet, die Endoskopoptik folgende Bedingung erfüllt: –2.5 < f₁/f < –1.2 (4)
Endoskopoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn R₈ mit der Einheit mm einen Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche der Kittlinse (L4) bezeichnet und Rio mit der Einheit mm einen Krümmungsradius einer bildseitigen Fläche der Kittlinse (L4) bezeichnet, die Endoskopoptik folgende Bedingung erfüllt: –0.5 < R₁₀/|R₈| <= 0 (5).
Endoskopoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn R₈ mit der Einheit mm einen Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche der Kittlinse (L4) bezeichnet und Rio mit der Einheit mm einen Krümmungsradius einer bildseitigen Fläche der Kittlinse (L4) bezeichnet, die Endoskopoptik folgende Bedingung erfüllt: |R₈|/R₁₀ < –2 (6).
Endoskopoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die positive Linse (L3) der hinteren Gruppe (G2) eine positive Meniskuslinse mit einer der Objektseite zugewandten konkaven Fläche ist; und, wenn f₂₁ mit der Einheit mm eine Brennweite der positiven Linse (L3) der hinteren Gruppe (G2) bezeichnet und R₆ mit der Einheit mm einen Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche der positiven Linse (L3) der hinteren Gruppe (G2) bezeichnet, die Endoskopoptik folgende Bedingungen erfüllt: 1.3 < f₂₁/f < 1.8 (7) und –1 < f/R₆ < –0.3 (8)
Endoskop (1), umfassend: ein flexibles Einführrohr (11) mit einer Endoskopoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die in einem Spitzenteil (12) des flexiblen Einführrohrs (11) vorgesehen ist.