DE112015001381B4

DE112015001381B4 - Stereoskopisches optisches Abbildungssystem, stereoskopisches Abbildungsgerät und Endoskop

Info

Publication number: DE112015001381B4
Application number: DE112015001381.4T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Togino
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: WO2015162959A1; CN106233182B; US20160370571A1; JP6280803B2; JP2015210291A; DE112015001381T5; CN106233182A

Abstract

Stereoskopisches optisches Abbildungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildebenenseite umfasst:
eine Frontgruppe mit einer ersten Frontgruppe, die um eine erste Frontgruppenmittelachse zentriert ist, und einer zweiten Frontgruppe, die um eine zweite Frontgruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse verläuft; und
eine Hintergruppe, die um eine einzelne Hintergruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse und zur zweiten Frontgruppenmittelachse verläuft,
wobei die Hintergruppe umfasst:
eine erste Hintergruppe auf der Objektseite;
eine zweite Hintergruppe auf der Bildseite;
eine erste Blende, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist und um ein erstes Blendenzentrum zentriert ist, das von der Hintergruppenmittelachse versetzt ist;
eine zweite Blende, die um ein zweites Blendenzentrum zentriert ist, das in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum ist;
eine erste Ablenkgruppe, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist; und
eine zweite Ablenkgruppe, die in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe ist, wobei
ein erster zentraler Hauptstrahl eines ersten Lichtstrahls, der die erste Frontgruppe durchlaufen hat, die erste Hintergruppe, das erste Blendenzentrum, die erste Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position durchläuft, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und die Bildebene erreicht, und
ein zweiter zentraler Hauptstrahl eines zweiten Lichtstrahls, der die zweite Frontgruppe durchlaufen hat, die erste Hintergruppe, das zweite Blendenzentrum, die zweite Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position durchläuft, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und die Bildebene erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem, ein stereoskopisches Abbildungsgerät und ein Endoskop.
Stand der Technik
Herkömmlich wird ein Verfahren zur Erzeugung eines stereoskopischen Bilds offenbart, in welchem zwei Bilder mit verschiedenen Parallaxen auf im Wesentlichen derselben Ebene abgebildet werden (siehe Patentliteratur 1 bis 4).
Liste der Bezugsliteratur
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP H08 - 122 665 A
Patentliteratur 2: JP 4 248 771 B2
Patentliteratur 3: JP 4 093 503 B2
Patentliteratur 4: JP 2001 - 147 382 A
Patentliteratur 5: US 5 971 915 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die in Patentliteratur 1 bis 3 beschriebenen Technologien werden alle durch ein optisches System erreicht, das zwei optische Achsen auf einer Objektseite und eine optische Achse auf einer Bildseite hat. Eine Technologie, die in Patentliteratur 4 beschrieben wird, wird durch ein optisches System erreicht, das zwei optische Achsen von der Objektseite zur Bildseite hat. Keine der obigen Technologien entspricht den neueren Trends zu einer hohen Auflösung.
Patentliteratur 5 zeigt ein optisches Objektivsystem eines stereoskopischen Endoskops, das ein erstes Linsenpaar und ein zweites Linsenpaar, das konzentrisch zu dem ersten angeordnet ist, sowie eine positive Linsengruppe aufweist. Eine Lichtkomponente eines Lichts von einem Objektteil wird durch eine das erste Linsenpaar bildende Linse zu einer entsprechenden das zweite Linsenpaar bildenden Linse übertragen. Diese Lichtkomponente fällt dann über einen Blendenabschnitt auf die positive Linsengruppe und konvergiert, um ein Bild auf einer Abbildungsfläche einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Situation ersonnen, und eine ihrer Aufgaben ist es, ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem, ein stereoskopisches Abbildungsgerät und ein Endoskop bereitzustellen, die eine kleine Größe haben und es ermöglichen, ein stereoskopisches Bild mit hoher Auflösung und einem weiten Beobachtungsblickwinkel zu erhalten.
Lösung des Problems
Ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem umfasst, der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildebenenseite: Eine Frontgruppe mit einer ersten Frontgruppe, die um eine erste Frontgruppenmittelachse zentriert ist, und einer zweiten Frontgruppe, die um eine zweite Frontgruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse verläuft; und eine Hintergruppe, die um eine einzelne Hintergruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse und zweiten Frontgruppenmittelachse verläuft. Die Hintergruppe umfasst: Eine erste Hintergruppe auf der Objektseite; eine zweite Hintergruppe auf der Bildseite; eine erste Blende, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist und um ein erstes Blendenzentrum zentriert ist, das von der Hintergruppenmittelachse versetzt ist; eine zweite Blende, die um ein zweites Blendenzentrum zentriert ist, das in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum ist; eine erste Ablenkgruppe, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist; und eine zweite Ablenkgruppe, die in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe ist. Der erste zentrale Hauptstrahl eines ersten Lichtstrahls, der die erste Frontgruppe durchlaufen hat, durchläuft die erste Hintergruppe, das erste Blendenzentrum, die erste Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und erreicht die Bildebene, und ein zweiter zentraler Hauptstrahl eines zweiten Lichtstrahls, der die zweite Frontgruppe durchlaufen hat, durchläuft die erste Hintergruppe, das zweite Blendenzentrum, die zweite Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und erreicht die Bildebene.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste Blende und die erste Ablenkgruppe aneinandergrenzend angeordnet, und die zweite Blende und die zweite Ablenkgruppe sind aneinandergrenzend angeordnet.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die erste Ablenkgruppe und die zweite Ablenkgruppe jeweils ein optisches Element, dessen Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse graduell in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse trennt.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das optischen Element eine Keilprismenform auf.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die erste Frontgruppe und die zweite Frontgruppe parallel angeordnete Konkavlinsen, welche dieselbe Form haben.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die parallel angeordneten Konkavlinsen einstückig ausgebildet.
Das stereoskopische optische Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt die folgende Bedingungsformel (1): $3 < fl / d < 5$
wobei fl die Gesamtlänge des optischen Systems ist und d der maximale Außendurchmesser des optischen Systems ist.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Abstand zwischen der ersten Frontgruppenmittelachse und der zweiten Frontgruppenmittelachse auf kleiner oder gleich 1,2 mm eingestellt.
Ein stereoskopisches Abbildungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das obige stereoskopische optische Abbildungssystem und ein Abbildungsgerät.
Das stereoskopische Abbildungsgerät gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lentikularlinse auf der Objektseite des Abbildungsgeräts.
Ein Endoskop gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das obige stereoskopische Abbildungsgerät.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung gemäß können ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem, ein stereoskopisches Abbildungsgerät und ein Endoskop mit kleiner Größe bereitgestellt werden, die es ermöglichen, ein stereoskopisches Bild mit hoher Auflösung und einem weiten Beobachtungsblickwinkel zu erhalten.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang einer Mittelachse davon;
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel darstellt, in welchem eine Ablenkgruppe des stereoskopischen optischen Abbildungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu einem Keilprisma geformt ist;
3 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel darstellt, in welchem eine Ablenkgruppe des stereoskopischen optischen Abbildungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu einem Keilprisma geformt ist;
4 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 1 entlang einer Ebene, die eine erste Frontgruppenmittelachse und eine zweite Frontgruppenmittelachse enthält;
5 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 1 entlang einer Ebene rechtwinklig zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und eine Hintergruppenmittelachse enthält;
6 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 1;
7 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 1;
8 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 2 entlang einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält;
9 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 2 entlang einer Ebene rechtwinklig zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält;
10 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 2;
11 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 2;
12 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 3 entlang einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält;
13 ist eine Querschnittsansicht eines stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 3 entlang einer Ebene rechtwinklig zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält;
14 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 3;
15 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems von Beispiel 3;
16 ist eine Ansicht, die auf schematische Weise ein Beispiel darstellt, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem der vorliegenden Ausführungsform für ein stereoskopisches Abbildungsgerät verwendet wird;
17A und 17B sind Ansichten, die ein Beispiel darstellen, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform an ein distales Ende eines Endoskops befestigt ist; und
18 ist ein Beispiel, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform an ein distales Ende eines flexiblen elektronischen Endoskops befestigt ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang einer Mittelachse C davon;
Das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst, der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildebene I-Seite, eine Frontgruppe Gf und eine Hintergruppe Gb. Die Frontgruppe Gf umfasst eine erste Frontgruppe Gf1, die um eine erste Frontgruppenmittelachse Cf1 zentriert ist, und eine zweite Frontgruppe Gf2, die um eine zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 verläuft. Die Hintergruppe Gb ist um eine einzelne Hintergruppenmittelachse Cb zentriert, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 und zur zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2 verläuft. Die Hintergruppe Gb umfasst eine erste Hintergruppe Gb1 auf der Objektseite, eine zweite Hintergruppe Gb2 auf der Bildseite, eine erste Blende S1, die zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet ist und um ein erstes Blendenzentrum CS1 zentriert ist, das von der Hintergruppenmittelachse Cb versetzt ist, eine zweite Blende S2, die um ein zweites Blendenzentrum CS2 zentriert ist, das in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum CS1 ist, eine erste Ablenkgruppe Gv1, die zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet ist, und eine zweite Ablenkgruppe Gv2, die in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe Gvl ist. Ein erster zentraler Hauptstrahl Lc1 eines ersten Lichtstrahls L1, der die erste Frontgruppe Gfl durchlaufen hat, durchläuft die erste Hintergruppe Gb1, das erste Blendenzentrum CS1, die erste Ablenkgruppe Gvl und die zweite Hintergruppe Gb2 an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse Cb getrennt ist, und erreicht die Bildebene I. Ein zweiter zentraler Hauptstrahl Lc2 eines zweiten Lichtstrahls L2, der die zweite Frontgruppe Gf2 durchlaufen hat, durchläuft die erste Hintergruppe Gb1, das zweite Blendenzentrum CS2, die zweite Ablenkgruppe Gv2 und die zweite Hintergruppe Gb2 an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse Cb getrennt ist, und erreicht die Bildebene I.
Das erste Blendenzentrum CS1 kann in einer Verlängerung der ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 liegen, und das zweite Blendenzentrum CS2 kann in einer Verlängerung der zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2 liegen.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Hintergruppe Gb1 und die zweite Hintergruppe Gb2 in einer Rotationssymmetrie in Bezug auf einer einzelnen Mittelachse Cb der Hintergruppe angeordnet, sodass die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 nahe aneinander gebracht werden können. Ferner durchläuft der erste zentrale Hauptstrahl Lc1 des ersten Lichtstrahls L1, der die erste Frontgruppe Gfl durchlaufen hat, die erste Hintergruppe Gb1, das erste Blendenzentrum CS1, die erste Ablenkgruppe Gvl und die zweite Hintergruppe Gb2 an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse Cb getrennt ist, und erreicht die Bildebene I, und der zweite zentrale Hauptstrahl Lc2 des zweiten Lichtstrahls L2, der die zweite Frontgruppe Gf2 durchlaufen hat, durchläuft die erste Hintergruppe Gb1, das zweite Blendenzentrum CS2, die zweite Ablenkgruppe Gv2 und die zweite Hintergruppe Gb2 an einer Position, die von der Hintergruppenmittelachse Cb getrennt ist, und erreicht die Bildebene I, sodass der Abbildungsfehler (Aberration), der beim Durchgang der ersten Hintergruppe Gb1 entsteht, in der zweiten Hintergruppe Gb2 korrigiert werden kann.
Ferner sind im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Blende S1 und die erste Ablenkgruppe Gvl aneinandergrenzend angeordnet, und die zweite Blende S2 und die zweite Ablenkgruppe Gv2 sind aneinandergrenzend angeordnet.
Abschnitte um die erste Blende S1 und die zweite Blende S2 herum sind Abschnitte, an denen der erste Lichtstrahl L1 und der zweite Lichtstrahl L2 jeweils gesammelt werden und die effektiven Durchmesser der Lichtstrahlen L1 und L2 am kleinsten sind. Dies ermöglicht die Verringerung der effektiven Durchmesser der ersten Ablenkgruppe Gvl und der zweiten Ablenkgruppe Gv2. Dies kann außerdem eine Entfernung zwischen der ersten Blende S1 und der zweiten Blende S2, die parallel angeordnet sind, reduzieren, wodurch die erste Hintergruppe Gb1 und die zweite Hintergruppe Gb2 verkleinert werden, was eine Verkleinerung der Gesamthintergruppe Gb ermöglicht.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel darstellt, in welchem die hintere Ablenkgruppe Gv des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu einem Keilprisma geformt ist. 3 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel darstellt, in welchem die hintere Ablenkgruppe Gv des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu einem Keilprisma geformt ist.
Im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Ablenkgruppe Gvl und die zweite Ablenkgruppe Gv2 jeweils aus optischen Elementen Lv1 und Lv2 aufgebaut, deren Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse Cb allmählich in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse Cb trennt.
Der erste Lichtstrahl L1 und der zweite Lichtstrahl L2 können die zweite Hintergruppe Gb2 in der Nähe der Hintergruppenmittelachse Cb durchlaufen, wodurch die Aberrationskorrekturfähigkeit der zweiten Hintergruppe Gb2 erhöht werden kann. Die optischen Elemente Lv1 und Lv2 können als ein erstes optisches Element Lv1 und ein zweites optisches Element Lv2 separat ausgebildet sein.
Ferner haben im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die optischen Elemente Lv1 und Lv2 eine Keilprismenform.
Das Bilden der optischen Elemente Lv1 und Lv2 zu einer Keilprismenform ermöglicht es, beide Flächen jedes der optischen Elemente Lv1 und Lv2 als eine Ebene zu formen, wodurch es möglich ist, die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Ferner sind im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die erste Frontgruppe Gfl und die zweite Frontgruppe Gf2 aus parallel angeordneten Konkavlinsen derselben Form aufgebaut.
Deshalb ist es möglich, in den jeweiligen Strahlengängen des ersten und des zweiten Lichtstrahls L1 und L2 das Auftreten verschiedener Bildverzeichnungen zu unterdrücken. Ferner weisen die erste Frontgruppe Gfl und die zweite Frontgruppe Gf2 beide eine Linse auf, deren objektseitige Fläche eine plane oder konvexe Fläche hat, die der Objektseite zugewandt ist, und deren Bildebenenseite eine stark konkave Fläche hat, wodurch es möglich wird, das Auftreten einer rotationsasymmetrischen Bildverzeichnung zu reduzieren.
Ferner sind im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die parallel angeordneten Konkavlinsen aus einem Stück gebildet.
Das einstückige Bilden der Frontgruppe Gf kann einen optischen Achsabstand reduzieren, wodurch die Größe des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 weiter reduziert wird.
Ferner erfüllt das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgende Bedingungsformel (1): $3 < fl / d < 5$
wobei fl die Gesamtlänge des optischen Systems ist und d der maximale Außendurchmesser des optischen Systems ist.
Wenn die Untergrenze der Bedingungsformel (1) überschritten wird, wird der maximale Außendurchmesser des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 erhöht, wodurch das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 auf nachteilige Weise vergrößert wird. Wenn die Obergrenze der Bedingungsformel (1) überschritten wird, wird die Gesamtlänge des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 erhöht, wodurch das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 auf nachteilige Weise vergrößert wird.
Ferner ist im stereoskopischen optischen Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Abstand zwischen der ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 und der zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2 auf kleiner oder gleich 1,2 mm eingestellt.
Im Allgemeinen ist die kürzeste Entfernung, bei der wir Dinge stereoskopisch sehen können, etwa 30 cm. Bei einer kürzeren Entfernung als dieser ist es schwer, die Augen anzupassen, was zu einem Unschärfezustand führt. Angenommen, eine Augenweite ist 6 cm, dann ist ein Konvergenzwinkel 6°. Wenn die stereoskopische Betrachtung mit einem Konvergenzwinkel von 6° oder größer durchgeführt wird, fühlen wir uns aufgrund der Homöostase bezüglich der Größe, als sähen wir eine Miniatur oder als seien wir selbst zu einem Riesen geworden.
Wenn wir ein Objekt auf vergrößerte Weise beobachten, indem wir uns dem Objekt nähern, wie in der vorliegenden Ausführungsform, werden der optische Achsabstand zwischen beiden Augen und eine Objektentfernung durch den Konvergenzwinkel bestimmt. Wenn die Objektentfernung zum Beispiel 10 mm ist, sind 2 mm für den optischen Achsabstand erforderlich; wenn die Objektentfernung 6 mm ist, sind 1,2 mm für den optischen Achsabstand erforderlich. Das heißt, zur Durchführung einer vergrößernden Beobachtung bei einer Objektentfernung von 6 mm muss der optische Achsabstand 1,2 mm betragen, wobei der Konvergenzwinkel 6° oder kleiner ist.
Im Folgenden werden Beispiele 1 bis 3 des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zahlenangaben der Beispiele 1 bis 3 werden weiter unten gegeben.
4 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 1 entlang einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält. 5 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 1 entlang einer Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält. 6 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 1. 7 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 1.
Im Querfehlerdiagramm geben Winkel, die in einer Mitte der Zeichnung gezeigt werden, (Blickwinkel in einer vertikalen Richtung) an, und Querfehler bei den Winkeln in einer Y-Richtung (Meridianrichtung) und in einer X-Richtung (Sagittalrichtung) sind dargestellt. Ein negativer Blickwinkel bedeutet einen Winkel im Uhrzeigersinn in Bezug auf eine positive X-Achsen-Richtung. Dasselbe gilt für die Querfehlerdiagramme von Beispiel 1 bis 3.
Wie in 4 dargestellt, umfasst das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß Beispiel 1, der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildseite, eine Frontgruppe Gf und eine Hintergruppe Gb. Die Frontgruppe Gf umfasst eine erste Frontgruppe Gfl mit einer ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 und eine zweite Frontgruppe Gf2 mit einer zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 verläuft. Die Hintergruppe Gb weist eine einzelne Hintergruppenmittelachse Cb auf.
Die parallele Anordnung der ersten Frontgruppe Gfl und der zweiten Frontgruppe Gf2 erlaubt die stereoskopische Beobachtung.
Die erste Frontgruppe Gfl weist eine plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die zweite Frontgruppe Gf2 weist eine plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die erste Frontgruppe Gfl und die zweite Frontgruppe GF2 sind bevorzugt einstückig und gleich geformt.
Die Hintergruppe Gb umfasst eine erste Hintergruppe Gb1, eine zweite Hintergruppe Gb2, eine erste Blende S1, eine zweite Blende S2, eine erste Ablenkgruppe Gvl und eine zweite Ablenkgruppe Gv2. Die erste Hintergruppe Gb1 weist auf: Eine verkittete Linse SUb1₁ , die aus einer konkav-konkaven Negativlinse Lb1₁₁ und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb1₁₂ zusammengesetzt ist; und eine konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ . Die zweite Hintergruppe Gb2 weist auf: Eine verkittete Linse SUb2₁ , die aus einer negativen Meniskuslinse Lb2₁₁ , deren konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb2₁₂ zusammengesetzt ist; und eine verkittete Linse SUb2₂ , die aus einer konvex-konvexen Positivlinse Lb2₂₁ und einer konkav-konkaven Negativlinse Lb2₂₂ zusammengesetzt ist. Die erste Blende S1 ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet und um ein erstes Blendenzentrum CS1 zentriert, das von der Hintergruppenmittelachse Cb versetzt ist. Die zweite Blende S2 ist um ein zweites Blendenzentrum CS2 zentriert, das in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum CS1 ist. Die erste Ablenkgruppe Gvl ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet. Die zweite Ablenkgruppe Gv2 ist in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe Gvl ist.
Die erste Blende S1 und die erste Ablenkgruppe Gvl sind aneinandergrenzend angeordnet, und die zweite Blende S2 und die zweite Ablenkgruppe Gv2 sind aneinandergrenzend angeordnet. In Beispiel 1 ist die erste Blende S1 auf der Objektseite der ersten Ablenkgruppe Gvl angeordnet, und die zweite Blende S2 ist auf der Objektseite der zweiten Ablenkgruppe Gv2 angeordnet.
Die erste und die zweite Ablenkgruppe Gvl und Gv2 von Beispiel 1 bestehen beide aus einem keilprismenförmigen optischen Element, dessen Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse Cb allmählich in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse Cb trennt. Ferner sind die keilprismenförmigen optischen Elemente, aus denen die erste und die zweite Ablenkgruppe Gvl und Gv2 von Beispiel 1 bestehen, einstückig ausgebildet. Das einstückig ausgebildete optische Element von Beispiel 1 hat eine objektseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zur Hintergruppenmittelachse Cb ist, und eine bildebenenseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die relativ zur Hintergruppenmittelachse Cb geneigt ist.
Ferner sind ein Filter F und ein Deckglas CG direkt vor der Bildebene I angeordnet.
Ein erster Lichtstrahl L1, der von einer nicht dargestellten ersten Objektebene aus in die erste Frontgruppe Gfl der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ , um aus der ersten Frontgruppe Gfl auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der erste Lichtstrahl L1, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die erste Blende S1. Der erste Lichtstrahl L1, das die erste Blende S1 durchlaufen hat, durchläuft die erste Ablenkgruppe Gvl und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Der erste Lichtstrahl L1, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die verkittete Linse SUb2₂ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
Ein zweiter Lichtstrahl L2, der von einer nicht dargestellten zweiten Objektebene aus in die zweite Frontgruppe Gf2 der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ , um aus der zweiten Frontgruppe Gf2 auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die zweite Blende S2. Der zweite Lichtstrahl L2, das die zweite Blende S2 durchlaufen hat, durchläuft die zweite Ablenkgruppe Gv2 und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die verkittete Linse SUb2₂ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
8 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 2 entlang einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält. 9 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 2 entlang einer Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält. 10 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 2. 11 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 2.
Wie in 8 dargestellt, umfasst das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß Beispiel 2, der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildseite, eine Frontgruppe Gf und eine Hintergruppe Gb. Die Frontgruppe Gf umfasst eine erste Frontgruppe Gf1 mit einer ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 und eine zweite Frontgruppe Gf2 mit einer zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 verläuft. Die Hintergruppe Gb weist eine einzelne Hintergruppenmittelachse Cb auf.
Die parallele Anordnung der ersten Frontgruppe Gfl und der zweiten Frontgruppe Gf2 erlaubt die stereoskopische Beobachtung.
Die erste Frontgruppe Gfl weist eine plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die zweite Frontgruppe Gf2 weist eine plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die erste Frontgruppe Gf1 und die zweite Frontgruppe GF2 sind bevorzugt einstückig und gleich geformt.
Die Hintergruppe Gb umfasst eine erste Hintergruppe Gb1, eine zweite Hintergruppe Gb2, eine erste Ablenkgruppe Gv1, eine zweite Ablenkgruppe Gv2, eine erste Blende S1 und eine zweite Blende S2. Die erste Hintergruppe Gb1 weist auf: Eine verkittete Linse SUb1₁ , die aus einer konkav-konkaven Negativlinse Lb1₁₁ und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb1₁₂ zusammengesetzt ist; und eine konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ . Die zweite Hintergruppe Gb2 weist auf: Eine verkittete Linse SUb2₁ , die aus einer negativen Meniskuslinse Lb2₁₁ , deren konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb2₁₂ zusammengesetzt ist; und eine verkittete Linse SUb2₂ , die aus einer konvex-konvexen Positivlinse Lb2₂₁ und einer negativen Meniskuslinse Lb2₂₂ zusammengesetzt ist, deren konvexe Fläche der Bildebene I-Seite zugewandt ist. Die erste Ablenkgruppe Gv1 ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet. Die zweite Ablenkgruppe Gv2 ist in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe Gv1 ist. Die erste Blende S1 ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet und um ein erstes Blendenzentrum CS1 zentriert, das von der Hintergruppenmittelachse Cb versetzt ist. Die zweite Blende S2 ist um ein zweites Blendenzentrum CS2 zentriert, das in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum CS1 ist.
Die erste Blende S1 und die erste Ablenkgruppe Gv1 sind aneinandergrenzend angeordnet, und die zweite Blende S2 und die zweite Ablenkgruppe Gv2 sind aneinandergrenzend angeordnet. In Beispiel 2 ist die erste Blende S1 auf der Bildseite der ersten Ablenkgruppe Gv1 angeordnet, und die zweite Blende S2 ist auf der Bildseite der zweiten Ablenkgruppe Gv2 angeordnet.
Die erste und die zweite Ablenkgruppe Gv1 und Gv2 von Beispiel 2 bestehen beide aus einem keilprismenförmigen optischen Element, dessen Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse Cb allmählich in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse Cb trennt. Ferner sind die keilprismenförmigen optischen Elemente, aus denen die erste und die zweite Ablenkgruppe Gvl und Gv2 von Beispiel 2 bestehen, einstückig ausgebildet. Das einstückig ausgebildete optische Element von Beispiel 2 hat eine objektseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zur Hintergruppenmittelachse Cb ist, und eine bildebenenseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die relativ zur Hintergruppenmittelachse Cb geneigt ist.
Ferner sind ein Filter F und ein Deckglas CG direkt vor der Bildebene I angeordnet.
Ein erster Lichtstrahl L1, das von einer nicht dargestellten ersten Objektebene aus in die erste Frontgruppe Gf1 der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ , um aus der ersten Frontgruppe Gf1 auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der erste Lichtstrahl L1, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die erste Ablenkgruppe Gv1. Der erste Lichtstrahl L1, das die erste Ablenkgruppe Gv1 durchlaufen hat, durchläuft die erste Blende S1 und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Der erste Lichtstrahl L1, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die verkittete Linse SUb2₂ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
Ein zweiter Lichtstrahl L2, das von einer nicht dargestellten zweiten Objektebene aus in die zweite Frontgruppe Gf2 der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ , um aus der zweiten Frontgruppe Gf2 auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die konvex-konvexe Positivlinse Lb1₂₁ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die zweite Ablenkgruppe Gv2. Der zweite Lichtstrahl L2, das die zweite Ablenkgruppe Gv2 durchlaufen hat, durchläuft die zweite Blende S2 und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die verkittete Linse SUb2₂ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
12 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 3 entlang einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält. 13 ist eine Querschnittsansicht des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 3 entlang einer Ebene senkrecht zu einer Ebene, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält. 14 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 3. 15 ist ein Querfehlerdiagramm des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 von Beispiel 3.
Wie in 12 dargestellt, umfasst das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß Beispiel 3, der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildseite, eine Frontgruppe Gf und eine Hintergruppe Gb. Die Frontgruppe Gf umfasst eine erste Frontgruppe Gfl mit einer ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 und eine zweite Frontgruppe Gf2 mit einer zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 verläuft. Die Hintergruppe Gb weist eine einzelne Hintergruppenmittelachse Cb auf.
Die parallele Anordnung der ersten Frontgruppe Gfl und der zweiten Frontgruppe Gf2 erlaubt die stereoskopische Beobachtung.
Die erste Frontgruppe Gfl weist eine plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die zweite Frontgruppe Gf2 weist eine plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ auf, deren ebene Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die erste Frontgruppe Gfl und die zweite Frontgruppe GF2 sind bevorzugt einstückig und gleich geformt.
Die Hintergruppe Gb umfasst eine erste Hintergruppe Gb1, eine zweite Hintergruppe Gb2, eine erste Blende S1, eine zweite Blende S2, eine erste Ablenkgruppe Gvl und eine zweite Ablenkgruppe Gv2. Die erste Hintergruppe Gb1 weist auf: Eine verkittete Linse SUb1₁ , die aus einer negativen Meniskuslinse Lb1₁₁ , deren konvexe Fläche der Bildebene I-Seite zugewandt ist, einer konkav-konkaven Negativlinse Lb1₁₂ und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb1₁₃ zusammengesetzt ist; und eine verkittete Linse SUb1₂ , die aus einer negativen Meniskuslinse Lb1₂₁ , deren konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, und einer konvex-konvexen Positivlinse Lb1₂₂ zusammengesetzt ist. Die zweite Hintergruppe Gb2 weist auf: Eine verkittete Linse SUb2₁ , die aus einer konvex-konvexen Positivlinse Lb2₁₁ und einer negativen Meniskuslinse Lb2₁₂ zusammengesetzt ist, deren konvexe Fläche der Bildebene I-Seite zugewandt ist; und eine positive Meniskuslinse Lb2₂₁ deren konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist. Die erste Blende S1 ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet und um ein erstes Blendenzentrum CS1 zentriert, das von der Hintergruppenmittelachse Cb versetzt ist. Die zweite Blende S2 ist um ein zweites Blendenzentrum CS2 zentriert, das in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum CS1 ist. Die erste Ablenkgruppe Gv1 ist zwischen der ersten Hintergruppe Gb1 und der zweiten Hintergruppe Gb2 angeordnet. Die zweite Ablenkgruppe Gv2 ist in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse Cf1 und die zweite Frontgruppenmittelachse Cf2 enthält und die Hintergruppenmittelachse Cb enthält, an einer Position angeordnet, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe Gv1 ist.
Die erste Blende S1 und die erste Ablenkgruppe Gvl sind aneinandergrenzend angeordnet, und die zweite Blende S2 und die zweite Ablenkgruppe Gv2 sind aneinandergrenzend angeordnet. In Beispiel 3 ist die erste Blende S1 auf der Objektseite der ersten Ablenkgruppe Gb1 angeordnet, und die zweite Blende S2 ist auf der Objektseite der zweiten Ablenkgruppe Gv2 angeordnet.
Die erste und die zweite Ablenkgruppe Gv1 und Gv2 von Beispiel 3 bestehen beide aus einem keilprismenförmigen optischen Element, dessen Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse Cb allmählich in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse Cb trennt. Ferner sind die keilprismenförmigen optischen Elemente, aus denen die erste und die zweite Ablenkgruppe Gv1 und Gv2 von Beispiel 3 bestehen, einstückig ausgebildet. Das einstückig ausgebildete optische Element von Beispiel 3 hat eine objektseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die relativ zur Hintergruppenmittelachse Cb geneigt ist, und eine bildebenenseitige Fläche, die in einer Ebene liegt, die relativ zur Hintergruppenmittelachse Cb geneigt ist.
Ferner sind ein Filter F und ein Deckglas CG direkt vor der Bildebene I angeordnet.
Ein erster Lichtstrahl L1, der von einer nicht dargestellten ersten Objektebene aus in die erste Frontgruppe Gfl der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf1₁₁ , um aus der ersten Frontgruppe Gfl auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der erste Lichtstrahl L1, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die verkittete Linse SUb1₂ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die erste Blende S1. Der erste Lichtstrahl L1, das die erste Blende S1 durchlaufen hat, durchläuft die erste Ablenkgruppe Gvl und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Das erste Lichtbündel L1, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die positive Meniskuslinse SUb2₂₁ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
Ein zweiter Lichtstrahl L2, der von einer nicht dargestellten zweiten Objektebene aus in die zweite Frontgruppe Gf2 der Frontgruppe Gf eingetreten ist, durchläuft die plankonkave Negativlinse Lf2₁₁ , um aus der zweiten Frontgruppe Gf2 auszutreten, und tritt in die Hintergruppe Gb ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die erste Hintergruppe Gb1 der Hintergruppe Gb eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb1₁ und die verkittete Linse SUb1₂ , um aus der ersten Hintergruppe Gb1 auszutreten, und durchläuft dann die zweite Blende S2. Der zweite Lichtstrahl L2, das die zweite Blende S2 durchlaufen hat, durchläuft die zweite Ablenkgruppe Gv2 und tritt in die zweite Hintergruppe Gb2 ein. Der zweite Lichtstrahl L2, das in die zweite Hintergruppe Gb2 eingetreten ist, durchläuft die verkittete Linse SUb2₁ und die positive Meniskuslinse SUb2₂₁ , um aus der zweiten Hintergruppe Gb2 auszutreten, durchläuft das Filter F und das Deckglas CG, und erreicht die Bildebene I.
Im Folgenden werden Konfigurationsparameter in den obigen Beispielen 1 bis 3 beschrieben.
Ein Koordinatensystem wird für jede Fläche definiert. Eine Richtung, die von einem Ursprung O des Koordinatensystems, auf welchem die Fläche definiert ist, entlang der Mittelachse zur Bildebene gerichtet ist, wird als positive Z-Achsen-Richtung definiert. Eine Richtung, die auf der gleichen Fläche von der zweiten Frontgruppenmittelachse Cf2 zur ersten Frontgruppenmittelachse Cf1 gerichtet ist, wird als positive X-Achsen-Richtung definiert. Eine positive Y-Achsen-Richtung wird durch ein rechtshändiges Koordinatensystem definiert.
Falls von den optischen Flächen, die in jedem Beispiel das optische System bilden, eine spezifische Fläche und die nachfolgende Fläche zusammen ein koaxiales optisches System bilden, werden ihnen Oberflächentrennungen gegeben. Zusätzlich sind Krümmungsradien von Flächen, Brechungsindizes von Medien und Abbe-Konstanten wie üblich angegeben.
Für jede exzentrische Fläche ist ein exzentrischer Betrag des Koordinatensystems angegeben, auf welchem diese Fläche definiert ist, vom Ursprung O (X, Y und Z in Richtung der X-, Y- und Z-Achse), und die Neigungswinkel (α, β, γ(°)) des Koordinatensystems, um jede Fläche mit den X-, Y- und Z-Achsen des im Ursprung als Zentrum definierten Koordinatensystem zu definieren. Dann bedeuten das positive α und β die Linksdrehung in Bezug auf die positive Richtung der jeweiligen Achsen, und das positive y bedeutet die Rechtsdrehung in Bezug auf die positive Richtung der Z-Achse. Hier auf die α, β, γ-Drehung der Mittelachse einer bestimmten Fläche Bezug nehmend, wird das Koordinatensystem zum Definieren jeder Fläche zuerst um die X-Achse des Koordinatensystems, das auf dem Ursprung eines optischen Systems definiert ist, um α nach links gedreht. Dann wird die Mittelachse der gedrehten Fläche um die Y-Achse des neuen Koordinatensystems um β nach links gedreht. Schließlich wird die Mittelachse um die Z-Achse des neuen Koordinatensystems um γ nach rechts gedreht.
Die Brechungsindices und Abbe-Konstanten auf der d-Linie (Wellenlänge: 587,56 nm) sind angegeben, und die Länge ist in mm angegeben. Der Exzenter jeder Fläche wird durch den exzentrischen Betrag von der Bezugsfläche ausgedrückt, wie oben beschrieben. Das Symbol „∞“, das dem Krümmungsradius angehängt ist, steht für unendlich.
Asphärische Daten, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, beinhalten Daten über asphärische Linsenflächen. Eine asphärische Oberflächenform oder Konfiguration kann durch die folgende Formel (a) ausgedrückt werden: $Z = (y^{2} / r) / [1 + {1 - (1 + K) \cdot {(y / r)}^{2}}^{1} /^{2}]$
$+ A 4 y^{4} + A 6 y^{6} + A 8 y^{8} + A 10 y^{10} \dots$
wobei z eine optische Achse angibt, in welcher die Ausbreitungsrichtung des Lichts positiv ist, und y eine Richtung rechtwinklig zur optischen Achse angibt.
In der obigen Formel ist r ein paraxialer Krümmungsradius, K ist der konische Koeffizient, und A4, A6 und A8 sind jeweils asphärische Koeffizienten 4., 6. und 8. Ordnung. Es ist anzumerken, dass das Symbol „e“ angibt, dass der nachfolgende Zahlenwert ein Potenzexponent mit 10 als Basis ist. „1.0e-5“ bedeutet zum Beispiel „1.0×10^-5“.
Beispiel 1

Fläche Nr.	Krümmungs- radius	Flächen- trennung	Exzentrizität	Brechungs- index	Abbesche Zahl
Objektebene	∞	5,000
1	∞	0,400		1,8830	40,7
2	Asphärische Fläche [1]	0,400
3	∞ (virtuelle Fläche)	0,000	Exzentrizität (1)
4	-12,178	0,500		1,8830	40,7
5	1,935	1,200		1,7847	25,7
6	-2,622	0,050
7	5,891	0,700		1,8830	40,7
8	-5,975	0,301
9	Blende	0,050	Exzentrizität (2)
10	∞	0,400	Exzentrizität (2)	1,6477	33,8
11	∞	0,150	Exzentrizität (3)
12	14,172	0,400		1,9229	18,9
13	1,800	1,500		1,6516	58.5
14	-2,747	0,207
15	1,987	1,300		1,8830	40,7
16	-2,004	0,400		1,9229	18,9
17	57,910	0,129
18	∞	0,400		1,5163	64,1
19	∞	0,400		1,5163	64,1
20	∞	0,000
Bildebene	∞

Asphärische Fläche [1]
Krümmungsradius		0,536
k	-7,2906e-001

Exzentrizität [1]
X	0,500	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [2]
X	-0,450	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [3]
X	-0,450	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	-19,101	γ	0,000

Spezifikationen
Grundlänge (Eintrittspupillenabstand)	1,0 mm
Blickwinkel (diagonal)	130°
Blendendurchmesser	φ 0,55 mm
Bildgröße	φ 1,41 mm (1,00 × 1,00)
Brennweite	0,472 mm
Effektive Blendenzahl	3,030

Beispiel 2

Fläche Nr.	Krümmungs- radius	Flächen- trennung	Exzentrizität	Brechungs- index	Abbesche Zahl
Objektebene	∞	5,000
1	∞	0,500		1,8830	40,7
2	Asphärische Fläche [1]	0,350
3	∞ (virtuelle Fläche)	0,000	Exzentrizität (1)
4	-7,102	0,400		1,8830	40,7
5	2,200	1,500		1,7618	26,5
6	-2,430	0,578
7	6,072	0,800		1,4875	70,2
8	-3,094	0,050
9	∞	0,500	Exzentrizität (2)	1,8830	40,7
10	∞	0,200	Exzentrizität (3)
11	Blende	0,100	Exzentrizität (2)
12	5,538	0,500		1,9229	18,9
13	1,900	1,400		1,7440	44,8
14	-5,238	0,197
15	2,752	1,600		1,7847	25,7
16	-2,200	0,400		1,9229	18,9
17	-6,900	0,125
18	∞	0,400	Exzentrizität (4)	1,5163	64,1
19	∞	0,400	Exzentrizität (4)	1,5163	64,1
20	∞	0,000	Exzentrizität (4)
Bildebene	∞		Exzentrizität (4)

Asphärische Fläche [1]
Krümmungsradius		0,413
k	-9,9488e-001

Exzentrizität [1]
X	0,500	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [2]
X	-0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [3]
X	-0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	-22,841	γ	0,000

Exzentrizität [4]
X	-0,400	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Spezifikationen
Grundlänge (Eintrittspupillenabstand)	1,0 mm
Blickwinkel (diagonal)	130°
Blendendurchmesser	φ 0,60 mm
Bildgröße	φ 1,41 mm (1,00 × 1,00)
Brennweite	0,394 mm
Effektive Blendenzahl	3,339

Beispiel 3

Fläche Nr.	Krümmungs- radius	Flächen- trennung	Exzentrizität	Brechungs- index	Abbesche Zahl
Objektebene	∞	5,400
1	∞	0,400		1,8830	40,7
2	Asphärische	0,325
	Fläche [1]
3	∞ (virtuelle Fläche)	0,000	Exzentrizität (1)
4	-9,943	1,000		1,9229	18,9
5	-1,908	0,400		1,8830	40,7
6	2,100	1,400		1,5927	35,3
7	-3,604	0,050
8	3,582	0,500		1,8830	40,7
9	2,109	1,600		1,6516	58,5
10	-2,974	0,000
11	Blende	0,100	Exzentrizität (2)
12	∞	0,400	Exzentrizität (3)	1,6516	58,5
13	∞	0,200	Exzentrizität (4)
14	2,947	1,500		1,5831	59,4
15	-2,000	0,500		1,9229	18,9
16	-9,018	0,617
17	2,347	1,000		1,8830	40,7
18	31,144	0,133
19	∞		Exzentrizität (5)	1,5163	64,1
20	∞		Exzentrizität (5)	1,5163	64,1
21	∞		Exzentrizität (5)
Bildebene	∞		Exzentrizität (5)

Asphärische Fläche [1]
Krümmungsradius		0,575
k	-6.6917e-001

Exzentrizität [1]
X	0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [2]
X	-0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Exzentrizität [3]
X	-0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	11,188	γ	0,000

Exzentrizität [4]
X	-0,550	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	-16,902	γ	0,000

Exzentrizität [5]
X	-0,400	Y	0,000	Z	0,000
α	0,000	β	0,000	γ	0,000

Spezifikationen
Grundlänge (Eintrittspupillenabstand)	1,1 mm
Blickwinkel (diagonal)	130°
Blendendurchmesser	φ 0,80 mm
Bildgröße	φ 1,41 mm( 1,00 × 1,00)
Brennweite	0,468 mm
Effektive Blendenzahl	3,020

Werte der Elemente und der Bedingungsformel (1) für die obigen Beispiele 1 bis 3 werden unten gegeben.

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

Element d 2,13 2,41 2,45

Element Lb 8,89 10,00 10,93

Bedingungsformel (1) Lb/f 4,17 4,15 4,46
Im Folgenden werden Anwendungsbeispiele des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
16 ist eine Ansicht, die auf schematische Weise ein Beispiel darstellt, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform als ein stereoskopisches Abbildungsgerät 10 verwendet wird.
Das stereoskopische Abbildungsgerät 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem 1 und ein Abbildungsgerät 11. Das Abbildungsgerät 11 ist auf der Bildebene I des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 angeordnet. Ein Lichtstrahl, welcher das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 durchlaufen hat, erzeugt auf dem Abbildungsgerät 11 ein Bild. Daher kann die stereoskopische Abbildung genau durchgeführt werden.
Das stereoskopische Abbildungsgerät 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Lentikularlinse 12 auf der Objektseite des Abbildungsgeräts 11 umfassen. Das Vorhandensein der Lentikularlinse ermöglicht eine genauere stereoskopische Abbildung.
17A und 17B sind Ansichten, die ein Beispiel darstellen, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem 1 verwendet wird, das an ein distales Ende eines Endoskops befestigt ist.
17A und 17B sind Ansichten, die ein Beispiel darstellen, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein stereoskopisches optisches Abbildungssystem 1 verwendet wird, das an ein distales Ende eines Endoskops 110 befestigt ist. 17A ist ein Beispiel, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zur Abbildung/Beobachtung eines omnidirektionalen Bilds an das distale Ende eines starren Endoskops 110 befestigt ist. 17B stellt eine schematische Konfiguration des distalen Endes des starren Endoskops 110 dar.
18 ist ein Beispiel, in welchem das stereoskopische optische Abbildungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so an ein distales Ende eines flexiblen elektronischen Endoskops 113 befestigt ist, dass aufgenommene Bilder nach einer Verzeichnungskorrektur durch Bildverarbeitung auf einer Anzeigeeinrichtung 114 stereoskopisch angezeigt werden.
Wie in 18 dargestellt, ist es durch Verwenden des stereoskopischen optischen Abbildungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform für das Endoskop 113 möglich, ein omnidirektionales Bild stereoskopisch abzubilden/zu beobachten und verschiedene Bereiche aus Winkeln stereoskopisch abzubilden/zu beobachten, die sich von den herkömmlichen unterscheiden.
Auch wenn verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht nur darauf beschränkt ist: Änderungen oder Modifikationen, die an der Konstruktion solcher dieser Ausführungsformen vorgenommen werden, sowie Kombinationen daraus liegen auch im Umfang der Erfindung.
Bezugszeichenliste

1:: Stereoskopisches optisches Abbildungssystem
Gf:: Frontgruppe
Gf1:: erste Frontgruppe
Cf1:: erste Frontgruppenmittelachse
Gf2:: zweite Frontgruppe
Cf2:: zweite Frontgruppenmittelachse
Gb:: Hintergruppe
Cb:: Hintergruppenmittelachse
Gb1:: erste Hintergruppe
Gb2:: zweite Hintergruppe
Gv1:: erste Ablenkgruppe
Gv2:: zweite Ablenkgruppe
S1:: erste Blende
CS1:: erstes Blendenzentrum
S2:: zweite Blende
CS2:: zweites Blendenzentrum
I:: Bildebene

Claims

Stereoskopisches optisches Abbildungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es der Reihe nach von einer Objektseite zu einer Bildebenenseite umfasst: eine Frontgruppe mit einer ersten Frontgruppe, die um eine erste Frontgruppenmittelachse zentriert ist, und einer zweiten Frontgruppe, die um eine zweite Frontgruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse verläuft; und eine Hintergruppe, die um eine einzelne Hintergruppenmittelachse zentriert ist, die parallel zur ersten Frontgruppenmittelachse und zur zweiten Frontgruppenmittelachse verläuft, wobei die Hintergruppe umfasst: eine erste Hintergruppe auf der Objektseite; eine zweite Hintergruppe auf der Bildseite; eine erste Blende, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist und um ein erstes Blendenzentrum zentriert ist, das von der Hintergruppenmittelachse versetzt ist; eine zweite Blende, die um ein zweites Blendenzentrum zentriert ist, das in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zum ersten Blendenzentrum ist; eine erste Ablenkgruppe, die zwischen der ersten Hintergruppe und der zweiten Hintergruppe angeordnet ist; und eine zweite Ablenkgruppe, die in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu einer Ebene ist, welche die erste Frontgruppenmittelachse und die zweite Frontgruppenmittelachse enthält und die Hintergruppenmittelachse enthält, an einer Position angeordnet ist, die plansymmetrisch zur ersten Ablenkgruppe ist, wobei ein erster zentraler Hauptstrahl eines ersten Lichtstrahls, der die erste Frontgruppe durchlaufen hat, die erste Hintergruppe, das erste Blendenzentrum, die erste Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position durchläuft, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und die Bildebene erreicht, und ein zweiter zentraler Hauptstrahl eines zweiten Lichtstrahls, der die zweite Frontgruppe durchlaufen hat, die erste Hintergruppe, das zweite Blendenzentrum, die zweite Ablenkgruppe und die zweite Hintergruppe an einer Position durchläuft, die von der Hintergruppenmittelachse getrennt ist, und die Bildebene erreicht.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blende und die erste Ablenkgruppe aneinandergrenzend angeordnet sind, und die zweite Blende und die zweite Ablenkgruppe aneinandergrenzend angeordnet sind.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Ablenkgruppe jeweils ein optisches Element umfassen, dessen Dicke in Richtung der Hintergruppenmittelachse graduell in einer Richtung zunimmt, die sich von der Hintergruppenmittelachse trennt.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element eine Keilprismenform hat.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Frontgruppe parallel angeordnete Konkavlinsen umfassen, welche die gleiche Form haben.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel angeordneten Konkavlinsen einstückig ausgebildet sind.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgende Bedingungsformel (1) erfüllt: $3 < fl / d < 5$
wobei fl die Gesamtlänge des optischen Systems ist und d der maximale Außendurchmesser des optischen Systems ist.
Stereoskopisches optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der ersten Frontgruppenmittelachse und der zweiten Frontgruppenmittelachse auf kleiner oder gleich 1,2 mm eingestellt ist.
Stereoskopisches Abbildungsgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: das stereoskopische optische Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und ein Abbildungsgerät.
Stereoskopisches Abbildungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es auf der Objektseite des Abbildungsgeräts eine Lentikularlinse umfasst.
Endoskop, dadurch gekennzeichnet, dass es das stereoskopische Abbildungsgerät nach Anspruch 9 oder 10 umfasst.