DE112017000944T5 - Endoskop-Vergrößerungsoptik, Endoskop und ein Endoskopsystem - Google Patents

Endoskop-Vergrößerungsoptik, Endoskop und ein Endoskopsystem Download PDF

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Abstract

Eine Endoskop-Vergrößerungsoptik umfasst, in der Reihenfolge von einer Objektseite her, eine erste Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat, eine zweite Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat, und eine dritte Linsengruppe, die eine Meniskuslinse mit einer der Objektseite zugewandten konvexen Fläche hat. Ein Abstand von einer Linsenfläche der ersten Linsengruppe, die der Objektseite am nächsten ist, wird zu einer Bildfläche konstant gehalten, während die zweite Linsengruppe in Richtung einer optischen Achse relativ zu der ersten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe, welche feste Linsengruppen sind, bewegt wird und dadurch ein optisches Bild vergrößert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskop-Vergrößerungsoptik, ein Endoskop und ein Endoskopsystem.
  • Stand der Technik
  • Auf medizinischem Gebiet ist ein Endoskop (Fiberskop oder elektronisches Endoskop) weithin bekannt und wird im praktischen Einsatz als eine Vorrichtung zum Beobachten des Inneren einer Körperkavität eines Patienten eingesetzt. Ein Beispiel für ein derartiges Endoskop ist ein Endoskop, in dem eine Vergrößerungsoptik mit einer Vergrößerungsfunktion montiert ist, um Läsionen präzise zu beobachten.
  • Beispielsweise beschreibt das Japanische Patent 3845331 (im Folgenden als „Patentdokument 1“ bezeichnet) eine spezielle Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik. Die Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Patentdokument 1 ist in der Reihenfolge von der Objektseite her versehen mit: einer ersten Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat, einer zweiten Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat, einer dritten Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat, und einer vierten Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat, wobei die Brennweite des Gesamtsystems unter Beibehaltung des Fokussierzustands geändert werden kann, indem die zweite und die dritte Linsengruppe bewegt werden, während der Objektabstand verändert wird, ohne die Gesamtlänge ausgehend von der ersten Linsengruppe bis zur Objektfläche zu ändern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In den vergangenen Jahren ist ein Festkörperbildsensor, der in einem elektronischen Gerät wie einem elektronischen Endoskop montiert ist, für einen kurzen Austrittspupillenabstand einsatzfähig geworden, um dem Bedürfnis einer Verringerung der Baugröße gerecht zu werden. Demgegenüber hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß Patentdokument 1 einen langen Austrittspupillenabstand infolge des Umstands, dass ein aus der dritten Linsengruppe emittierter Lichtstrahl an einer Stelle auf die objektseitige Fläche (konkave Fläche) der vierten Linsengruppe (Meniskuslinse) fällt, die eine vergleichsweise geringe Lichtstrahlhöhe aufweist, und mit einer starken positiven Brechkraft an einer Stelle auf der bildseitigen Fläche (konvexe Fläche) gebrochen wird, die eine vergleichsweise große Lichtstrahlhöhe aufweist. Werden die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß Patentdokument 1 und der Festkörperbildsensor, dessen Konfiguration auf einen kurzen Austrittspupillenabstand ausgelegt ist, miteinander kombiniert, so fällt ein Lichtstrahl unter einem kleinen Winkel (Lichtstrahl, der nahezu telezentrisch ist) auf Randpixel des Festkörperbildsensors, sodass das Problem auftritt, dass das von dem Objekt stammende Licht in den Randpixeln nicht effizient aufgenommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf den vorstehend erläuterten Umstand entstanden, und es ist ihre Aufgabe, eine Endoskop-Vergrößerungsoptik, die für einen auf einen kurzen Austrittspupillenabstand ausgelegten Festkörperbildsensor geeignet ist, ein die Endoskop-Vergrößerungsoptik enthaltendes Endoskop und ein das Endoskop enthaltendes Endoskopsystem anzugeben.
  • Eine Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält in der Reihenfolge von einer Objektseite her: eine erste Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat; eine zweite Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat; und eine dritte Linsengruppe, die eine Meniskuslinse mit einer der Objektseite zugewandten konvexen Fläche hat, wobei ein Abstand von einer Linsenfläche der ersten Linsengruppe, die der Objektseite am nächsten ist, zu einer Bildfläche konstant gehalten wird, während die zweite Linsengruppe in Richtung einer optischen Achse relativ zu der ersten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe, welche feste Linsengruppen sind, bewegt und dadurch ein optisches Bild vergrößert wird.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Konfiguration haben, bei der, falls die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe an einem Tele-Ende mit m2t definiert ist und die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe an einem Weitwinkel-Ende mit m2w definiert ist, die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 1 < m 2 t < m 2 w < 0.35.
    Figure DE112017000944T5_0001
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der, falls die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist und die zusammengesetzte Brennweite der ersten bis dritten Linsengruppe an dem Weitwinkel-Ende mit fw (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 4 < f 3 / f w < 11
    Figure DE112017000944T5_0002
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 6 < f 3 / f w < 10.
    Figure DE112017000944T5_0003
  • Ferner enthält die erste Linsengruppe in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise zwei Linsen mit negativen Brechkräften und eine Linse mit positiver Brechkraft.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der, falls die Brennweite der zweiten Linsengruppe mit f2 (Einheit: mm) definiert ist und die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 0.2 < f 2 / f 3 < 0.7.
    Figure DE112017000944T5_0004
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 0.2 < f 2 / f 3 < 0.4.
    Figure DE112017000944T5_0005
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der, falls die Brennweite der ersten Linsengruppe mit f1 (Einheit: mm) definiert ist und die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 0.7 < | f 3 / f 1 | < 3.5.
    Figure DE112017000944T5_0006
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, bei der die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 1.2 < | f 3 / f 1 | < 3.2.
    Figure DE112017000944T5_0007
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch eine Konfiguration haben, die eine Blende umfasst, die ausgebildet ist, sich einstückig mit der zweiten Linsengruppe auf einer optischen Achse zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe zu bewegen.
  • Ein Endoskop nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung mit einem führenden Ende, in das die oben beschriebene Endoskop-Vergrößerungsoptik integriert ist.
  • Ferner umfasst ein Endoskopsystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung: das oben beschriebene Endoskop, eine Lichtquellensteuerung, die ausgebildet ist, dem Endoskop Bestrahlungslicht zuzuführen; und eine Bildverarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein von dem oben beschriebenen Endoskop ausgegebenes Bildsignal zu verarbeiten.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Endoskop-Vergrößerungsoptik, die für einen Festkörperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist, ein Endoskop, das die Endoskop-Vergrößerungsoptik umfasst, und ein Endoskopsystem, das das Endoskop umfasst, vorgesehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Außenansicht eines elektronischen Endoskops nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 6 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 8 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 10 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 11 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 12 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 13 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 14 ist ein Linsenanordnungsdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 15 ist ein Diagramm, das verschiedene Aberrationen in der Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Endoskop-Vergrößerungsoptik gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Endoskop, in dem die Endoskop-Vergrößerungsoptik enthalten ist, sowie ein Endoskopsystem beschrieben, welches das elektronische Endoskop enthält.
  • 1 ist eine Außenansicht, die ein Endoskopsystem SYS gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, enthält das Endoskopsystem SYS ein elektronisches Endoskop 1 und einen Prozessor 2.
  • Das elektronische Endoskop 1 hat ein flexibles Einführrohr 11, das von einer flexiblen Hülle 11a bedeckt ist. Der führende Endabschnitt (Krümmungsabschnitt 14) des flexiblen Einführrohrs 11 krümmt sich auf eine Fernbetätigung hin (insbesondere eine Drehbetätigung eines Krümmungsknopfs 13a), die über einen in der Hand gehaltenen Bedienteil 13 vorgenommen wird, der an das Basisende des flexiblen Einführrohrs 11 angeschlossen ist. Der Krümmungsmechanismus ist ein an sich bekannter Mechanismus, der in ein gängiges Endoskop eingebaut ist, und veranlasst den Krümmungsabschnitt 14, sich zu krümmen, indem mit einer Drehbetätigung des Krümmungsknopfs 13a an einem Betätigungsdraht gezogen wird. Das Basisende des führenden Endabschnittes 12, das mit einem starren Gehäuse aus Kunstharz bedeckt ist, ist an das führende Ende des Krümmungsabschnitts 14 gekoppelt. Der durch das elektronische Endoskop 1 abgebildete Bereich bewegt sich, da sich die Richtung des führenden Endabschnittes 12 auf eine Krümmungsbetätigung hin ändert, die mit der Drehbetätigung des Krümmungsknopfs 13a vorgenommen wird.
  • Eine Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 (mit gestrichelten Linien dargestellter Block in 1) ist in dem Gehäuse aus Kunstharz des führenden Endabschnittes 12 eingebaut. Um Bilddaten eines Objektes in dem Abbildungsbereich zu erfassen, ermöglicht es die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100, dass das aus dem Objekt stammende Licht auf einer Lichtempfangsfläche eines Festkörperbildsensors (nicht gezeigt) ein Bild erzeugt. Beispiele eines solchen Festkörperbildsensors sind ein CCD-Bildsensor (ladungsgekoppelte Vorrichtung) und ein CMOS-Bildsensor (komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter).
  • Ein Universalkabel 15 erstreckt sich von dem mit der Hand gehaltenen Bedienteil 13, und ein Anschlussteil 16 ist mit dem Basisende des Universalkabels 15 verbunden. Der Anschlussteil 16 ist elektrisch und optisch mit einem Anschlussteil verbunden, der an einer Bedienfeldfläche des Prozessors 2 vorgesehen ist.
  • Der Prozessor 2 ist mit einer Lichtquelleneinrichtung 21 und einer Bildverarbeitungseinrichtung 22 versehen. Eine Lampe hoher Leuchtstärke wie eine Xenonlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilberlampe oder eine Metallhalogenidlampe oder aber eine Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung wie eine LED (Licht emittierende Diode) oder eine LD (Laserdiode) ist in die Lichtquelleneinrichtung 21 eingebaut. Von der Lichtquelleneinrichtung 21 abgestrahltes Licht tritt durch ein LCB (Lichtleiterbündel) des elektronischen Endoskops 1 (d.h. das abgestrahlte Licht wird dem elektronischen Endoskop 1 zugeführt), wird von einer in dem führenden Endabschnitt 12 angeordneten Abstrahlendfläche des LCB emittiert und über eine Lichtzerstreuungslinse, die an der führenden Endfläche des führenden Endabschnittes 12 angeordnet ist, auf biologisches Gewebe in der Körperkavität abgestrahlt. Eine optische Rückmeldung von dem mit dem Licht bestrahlten Objekt erzeugt auf der Lichtempfangsfläche des Festkörperbildsensors über die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 ein optisches Bild.
  • Der Festkörperbildsensor akkumuliert die optischen Bilder, die von den Pixeln auf der Lichtempfangsfläche erzeugt werden, in Form von elektrischen Ladungen, die der Lichtmenge entsprechen, und gibt die elektrischen Ladungen als Bildsignal aus. Das von dem Festkörperbildsensor ausgegebene Bildsignal wird über eine Treiberschaltung, die in dem Anschlussteil 16 vorgesehen ist, an die Bildverarbeitungseinrichtung 22 ausgegeben. Die Bildverarbeitungseinrichtung 22 nimmt an dem zugeführten Bildsignal eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie eine Demosaik-Verarbeitung, eine Matrixberechnung und ein Y/C-Separation vor und erzeugt anschließend Anzeigebilddaten und wandelt die erzeugten Anzeigebilddaten in ein vorbestimmtes Videoformat um. Das umgewandelte Videoformatsignal wird an ein Anzeigegerät (nicht gezeigt), z. b. einen Monitor ausgegeben. Auf einem Anzeigeschirm des Anzeigegerätes wird so ein Bild des Inneren der Körperkavität dargestellt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lichtquelleneinrichtung 21 und die Bildverarbeitungseinrichtung 22 in dem Prozessor 2 vorgesehen; in einem anderen Ausführungsbeispiel können jedoch die Lichtquelleneinrichtung 21 und die Bildverarbeitungseinrichtung 22 auch als separate Einrichtungen vorgesehen sein.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 1 (später im Detail beschrieben) der vorliegenden Erfindung sowie eine Anordnung von optischen Komponenten zeigt, die stromabwärts davon angeordnet sind. 2(a) und 2(b) sind Querschnittsansichten, die entsprechende Linsenanordnungen zeigen, für den Fall, dass die Vergrößerungsposition an einem Weitwinkel-Ende und an einem Tele-Ende ist. In der nachfolgenden Beschreibung ist die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail mit Bezug auf 2 beschrieben.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100, in der Reihenfolge von der Objekt(Subjekt)-Seite her, eine erste Linsengruppe G1, die eine negative Brechkraft hat, eine Blende S, eine zweite Linsengruppe G2, die eine positive Brechkraft hat, und eine dritte Linsengruppe G3. Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 ist dazu ausgebildet, die Brennweite des Gesamtsystems (die zusammengesetzte Brennweite von der ersten Linsengruppe G1 zur dritten Linsengruppe) zu verändern, während der Fokussierzustand beibehalten wird, und somit durch das Bewegen der zweiten Linsengruppe G2 in Richtung einer optischen Achse AX relativ zu der ersten Linsengruppe G1 und der dritten Linsengruppe G3, welche feste Linsengruppen sind, das optische Bild zu vergrößern, wobei der Abstand von der Linsenfläche der ersten Linsengruppe G1, die der Objektseite am nächsten ist, zu der Bildfläche (z.B., die Gesamtlänge der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100) konstant gehalten wird (immer, ohne Berücksichtigung des Objektabstands). Der Bildwinkel an dem Weitwinkel-Ende der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 beträgt 120 Grad oder mehr (der halbe Bildwinkel beträgt 60 Grad oder mehr). Die optischen Linsen, die die Linsengruppen G1 bis G3 bilden, haben Formen, die rotationssymmetrisch um die optische Achse AX der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 sind. Ein Farbkorrekturfilter F für den Festkörperbildsensor ist stromabwärts von der dritten Linsengruppe G3 angeordnet. Der Farbkorrekturfilter F ist an ein Abdeckglas CG angeheftet, das den Festkörperbildsensor schützt.
  • Das mit der Hand gehaltene Bedienteil 13 umfasst einen Zoomknopf, um einen Vergrößerungsmechanismus zu betätigen. Das Steuersignal, das ausgesendet wird, wenn der Zoomknopf betätigt wird, wird einer Antriebssteuerschaltung zugeführt, die auf einer Leiterplatte montiert ist, die in dem Anschlussteil 16 enthalten ist. Die Antriebssteuerschaltung treibt einen Motor, der in dem mit der Hand gehaltenen Bedienteil 13 enthalten ist, in Abhängigkeit eines Steuersignals an. Der Antrieb des Motors wird über ein Getriebe des Motors und über einen Drehmomentdraht, der sich von dem mit der Hand gehaltenen Bedienteil 13 zum führenden Endabschnitt 12 erstreckt, auf ein in dem führenden Endabschnitt 12 angeordnetes Getriebe übertragen. Ein Nocken bewegt sich in Verbindung mit der Drehung des Getriebes, das in dem führenden Endabschnitt 12 angeordnet ist, und ein Nockenring, der mit dem Nocken verbunden ist, bewegt sich in Richtung der optischen Achse AX. Die zweite Linsengruppe G2 ist in dem Nockenring enthalten. Das bedeutet, dass sich die zweite Linsengruppe G2 in Richtung der optischen Achse AX in Antwort auf eine Betätigung des Zoomknopfs durch den Benutzer bewegt. Aufgrund der Bewegung der zweiten Linsengruppe G2 in Richtung der optischen Achse AX ändert sich die Brennweite des Gesamtsystems, während der Fokussierzustand beibehalten wird, sodass das optische Bild vergrößert wird.
  • Das heißt, dass das elektronische Endoskop 1 eine Antriebssteuerschaltung umfasst, einen Motor, der in Abhängigkeit eines von der Antriebssteuerschaltung ausgegeben Steuersignals bewegt wird, und einen Übertragungsmechanismus (ein Getriebe des Motors, ein Drehmomentdraht, ein Getriebe in dem führenden Endabschnitt 12, ein Nocken und ein Nockenring), der die Antriebskraft des Motors an die zweite Linsengruppe G2 überträgt, und aufgrund dieser Übertragung der Antriebskraft an die zweite Linsengruppe G2 bewegt sich die zweite Linsengruppe G2 in Richtung der optischen Achse AX in Bezug zur ersten Linsengruppe G1 und zur dritten Linsengruppe G3, die feststehende Linsengruppen sind.
  • Die erste Linsengruppe G1 ist eine Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat und in Bezug zur Blende S auf der Objektseite angeordnet ist. In dem in 2 gezeigten Beispiel umfasst die erste Linsengruppe G1 zwei negative Linsen und eine positive Linse. Im Besonderen umfasst die erste Linsengruppe G1 zumindest, in der Reihenfolge von der Objektseite her, eine Linse L1 mit einer negativen Brechkraft, eine Linse L2 mit einer negativen Brechkraft, und eine Linse L3 mit einer positiven Brechkraft. „Umfasst zumindest“ ist geschrieben, weil in dem Anwendungsbereich der technischen Idee der Erfindung ein Konfigurationsbeispiel möglich ist, in welchem andere optische Elemente, wie beispielsweise parallele flache Platten zusätzlich angeordnet sind. Der Ausdruck „umfasst zumindest“ wird auch in der Beschreibung der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 aus demselben Grund genutzt. Da die erste Linsengruppe G1 eine Konfiguration hat, in welcher die negative Brechkraft in der Gruppe zerstreut ist und die erste Linsengruppe G1 eine positive Brechkraft hat, werden das Auftreten einer komatischen Aberration und eine chromatische Aberration vorteilhafterweise unterdrückt. Entsprechend wird eine aberrationale Veränderung in dem gesamten System unterdrückt und eine günstige aberrationale Leistung kann von dem Weitwinkel-Ende zu dem Tele-Ende beibehalten werden.
  • Zu beachten ist in dem Beispiel nach 2(a), dass die erste Linsengruppe G1 drei Linsen in Summe umfasst, aber in einem anderen Beispiel kann die erste Linsengruppe G1 auch zwei Linsen (z.B. in den später beschriebenen Beispielen 6 und 7) umfassen. Ferner können die Linsen L2 und L3 als zementierte Linsen (z.B. im später beschriebenen Beispiel 5) enthalten sein.
  • Die zweite Linsengruppe G2 ist eine Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat und direkt hinter der Blende S angeordnet ist. In dem Beispiel nach 2 umfasst die zweite Linsengruppe G2 zumindest, in der Reihenfolge von der Objektseite her, die Linsen L4 und L5 und die zementierte Linse CL1. Die zementierte Linse CL1 wird durch das Verbinden einer positiven und einer negativen Linse (Linsen L6 und L7) erhalten, um Änderungen der chromatischen Aberration zu unterdrücken. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die negative Linse (L5) an der Objektseite angeordnet, und die positive Linse (L6) ist an der Bildseite in der zementierten Linse CL1 angeordnet, aber in einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die positive Linse an der Objektseite und die negative Linse an der Bildseite angeordnet sein.
  • Die zweite Linsengruppe G2 bewegt sich in Richtung der optischen Achse einstückig mit der Blende S um das optische Bild zu vergrößern, das auf der lichtaufnehmenden Fläche des Festkörperbildsensors entsteht. Aufgrund der einstückigen Bewegung der zweiten Linsengruppe G2 und der Blende S, kann die Erzeugung von Astigmatismus bei Erreichen des Tele-Endes wirksam unterdrückt werden. Zu beachten ist, dass in dem Beispiel nach 2(a), die zweite Linsengruppe G2 in Summe vier Linsen umfasst, aber in einem weiteren Beispiel kann die zweite Linsengruppe G2 auch drei Linsen umfassen (z.B. im später beschriebenen Beispiel 3). Ferner kann die zweite Linsengruppe G2 aus zwei zementierten Linsen gebildet werden (z.B. im später beschriebenen Beispiel 4).
  • Die Blende S ist ein plattenförmiges Element, das eine vorbestimmte kreisförmige Öffnung hat, die auf der optischen Achse AX zentriert ist, oder sie ist ein lichtblockender Film, der die Linsenfläche bedeckt, die am nächsten an der Blende S der zweiten Linsengruppe G2 (in dem Konfigurationsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, die Fläche r8 auf der Objektseite der positiven Linse L4) angeordnet ist, und der eine vorbestimmte kreisförmige Region, die auf der optischen Achse AX zentriert ist, ausschließt. Die Dicke der Blende S ist sehr gering verglichen zur Dicke der optischen Linsen, die die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 umfasst und kann nicht beachtet werden, wenn die optische Leistung der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 berechnet wird. Aus diesem Grund wird die Dicke der Blende S in der vorliegenden Beschreibung als Null angesehen.
  • Die dritte Linsengruppe G3 umfasst zumindest eine Meniskuslinse (Linse L8), die eine negative Brechkraft hat und eine konvexe, der Objektseite zugewandte Fläche. Exemplarisch umfasst die dritte Linsengruppe G3 eine Linse (nur eine Meniskuslinse, die eine positive Brechkraft und eine konvexe, der Objektseite zugewandte Fläche hat). Falls die dritte Linsengruppe G3 exzentrisch hinsichtlich der Linsen wird, besteht ein Risiko, dass sich die Aberration (im Besonderen der Astigmatismus) vergrößert. Falls die dritte Linsengruppe G3 eine Linse umfasst, ist dies vorteilhaft, da das Auftreten dieser Form der Aberration verhindert werden kann.
  • Ferner kann die dritte Linsengruppe G3 eine Konfiguration haben, in welcher eine positive Linse und eine negative Linse in der genannten Reihenfolge beginnend von der Objektseite angeordnet sind. Die positive Linse hat eine Brechkraft gleich der der konvexen Fläche (Objektseiten-Fläche) der Meniskuslinse in der Einzellinsen-Konfiguration, die eine positive Brechkraft und eine der Objektseite zugewandte, konvexe Fläche hat. Die negative Linse hat eine Brechkraft gleich der der konvexen Fläche (Bildseiten-Fläche) der Meniskuslinse in der Einzellinsen-Konfiguration, die eine positive Brechkraft hat und eine der Objektseite zugewandte, konvexe Fläche hat. Das bedeutet, dass die positive und die negative Linse eine Brechkraft haben, die gleich der der Linse L8 ist.
  • Ferner kann die dritte Linsengruppe G3 von einer Meniskuslinse, die eine positive Brechkraft und eine konvexe, der Objektseite zugewandte Fläche hat, und von einer Linse mit einer negativen Brechkraft gebildet werden (eine Konfiguration mit zwei Linsen, die eine Brechkraft gleich der Brechkraft der Linse L8 haben).
  • Durch die Anordnung der Meniskuslinse (Linse L8), die eine positive Brechkraft und eine konvexe, der Objektseite zugewandte Fläche hat, auf der Bildseite der zweiten Linsengruppe G2, ist es somit möglich den Einfluss auf die Brennweite des Gesamtsystems zu unterdrücken und die Bildflächenkrümmung (Astigmatismus) zu reduzieren. Ferner nähert sich die Petzval-Summe der Null, wenn die auf diese Weise angeordnete Linse L8 mit der ersten Linsengruppe G1 kombiniert wird, die einen Aufbau hat, bei welchem die negative Brechkraft verstärkt wird, um die Größe zu reduzieren.
  • Ferner ist es generell so, dass falls eine bewegliche Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft zu dem Tele-Ende bewegt wird, die Meridional- Bildebene unterhalb der Sagittal-Bildebene ist und dadurch Astigmatismus auftritt. Da jedoch in dem in 2 gezeigten Beispiel, die Meniskuslinse (L8) eine positive Brechkraft und eine konkave, der Objektseite zugewandte Fläche hat und auf der Bildseite der bewegbaren Linsengruppe (zweite Linsengruppe G2) angeordnet ist, trägt der äußere Lichtstrahl, der durch die Linse 8 verläuft, dazu bei, den Astigmatismus zu korrigieren, wenn die zweite Linsengruppe G2 zu dem Tele-Ende bewegt wird.
  • Zum Beispiel wird eine Konfiguration betrachtet, bei der eine Meniskuslinse mit einer konkaven, der Objektseite zugewandten Fläche als Endlinse auf der Bildseite der bewegbaren Linsengruppe angeordnet ist. In dieser Konfiguration tritt der aus der bewegbaren Linse emittierte Lichtstrahl an einer Stelle auf, bei welcher die Lichtstrahlhöhe auf der konkaven Fläche (objektseitige Fläche der Meniskuslinse) vergleichsweise gering ist, und wird mit einer starken positiven Brechkraft an einer Stelle gebrochen, bei welcher die Lichtstrahlhöhe auf der konvexen Fläche (bildseitige Fläche der Meniskuslinse) vergleichsweise hoch ist. Aus diesem Grund geht die Meridional-Bildfläche unter, der Austrittspupillenabstand vergrößert sich und ein Lichtstrahl mit einem kleinen Winkel (Lichtstrahl, der nahezu telezentrisch ist) trifft auf die Randpixel des Festkörperbildsensors auf.
  • Im Gegensatz dazu kann in dem Beispiel nach 2, aufgrund der Tatsache, dass die End-Linsenfläche (bildseitige Fläche der Linse L8) der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 eine konkave Fläche ist, der Einfallswinkel des Lichtstrahls auf die Randpixel des Festkörperbildsensors vergrößert werden, verglichen mit dem Fall, in dem die End-Linsenfläche eine konkave Fläche ist. Aus diesem Grund wird das Licht von dem Objekt wirksam an den Randpixeln aufgenommen, falls der Festkörperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand ausgelegt ist. Ferner kann, da der Austrittpupillenabstand zwischen der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 und dem Festkörperbildsensor entsprechend reduziert ist, die Gesamtlänge des führenden Endabschnitts 12 des elektronischen Endoskops 1 verkürzt werden.
  • Ferner ist in dem in 2 gezeigten Beispiel die Meniskuslinse (Linse L8) mit der konvexen, der Objektseite zugewandten Seite als dritte Linsengruppe G3 angeordnet, und deshalb trifft der von der zweiten Linsengruppe G2 emittierte Lichtstrahl an einer Stelle auf, bei welcher die Lichtstrahlhöhe der konvexen Oberfläche der Linse L8 vergleichsweise hoch ist. Aus diesem Grund braucht der Lichtstrahl nicht wesentlich in der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 gebrochen zu werden, und somit sind die Brechkräfte der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 unterdrückt. In anderen Worten, nimmt die Fehlerempfindlichkeit der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 ab, was dazu beiträgt das Ergebnis zu verbessern.
  • Für den Fall, dass die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe G2 an einem Tele-Ende mit m2t definiert ist und die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe G2 an einem Weitwinkel-Ende mit m2w definiert ist, erfüllt die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 die folgende Bedingungsgleichung (1): 1 < m 2 t < m 2 w < 0.35
    Figure DE112017000944T5_0008
  • Falls die Bedingungsgleichung (1) erfüllt ist, kann die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 eine Konfiguration haben, die für eine präzise Fokuseinstellung günstig ist und die einen kompakten Aufbau hat.
  • Falls die Vergrößerung m2w größer oder gleich dem Wert auf der rechten Seite der Bedingungsgleichung (1) ist, ist die Vergrößerung m2w der zweiten Linsengruppe G2 an der Weitwinkel- Seite gering, und deshalb nimmt der Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe G2, der für eine Zunahme der Vergrößerung notwendig ist, zu und die Gesamtlänge der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nimmt zu. Im Ergebnis ist es notwendig, die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 mit einer langen Gesamtlänge vorzusehen, deshalb muss die Gesamtlänge des führenden Endabschnitts 12 des elektronischen Endoskops 1, der ein harter Abschnitt ist, verlängert werden. Ferner, falls die Vergrößerung m2w größer oder gleich dem Wert auf der rechten Seite der Bedingungsgleichung (1) ist, nimmt die Vergrößerung m2t der zweiten Linsengruppe G2 am Tele-Ende relativ zu, und deshalb erhöht sich die Änderung des optimalen Objektabstandes für den Fall, dass die zweite Linsengruppe G2 verschoben wurde. Aus diesem Grund kann eine präzise Fokuseinstellung nicht länger durchgeführt werden.
  • Unter Berücksichtigung der Benutzerfreundlichkeit des elektronischen Endoskops 1 bei der Beobachtung des Inneren einer Körperkavität, nimmt der optimale Objektabstand vorzugsweise ab, wenn das Tele-Ende von dem Weitwinkel-Ende aus erreicht wird und ist beim Erreichen des Tele-Endes vorzugsweise am geringsten. Falls die Vergrößerung m2t aber geringer oder gleich dem Wert auf der linken Seite der Bedingungsgleichung (1) ist, erreicht der optimale Objektabstand sein Minimum bevor das Tele-Ende erreicht ist. Aus diesem Grund nimmt die Benutzerfreundlichkeit des elektronischen Endoskops 1 zum Zeitpunkt der Beobachtung des Inneren einer Körperkavität ab.
  • Falls die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist und die Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkel-Ende mit fw (Einheit: mm) definiert ist, erfüllt die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 die nachfolgende Bedingungsgleichung (2): 4 < f 3 / f w < 11
    Figure DE112017000944T5_0009
  • Falls die Bedingungsgleichung (2) erfüllt ist, werden verschiedene Aberrationen (hauptsächlich Astigmatismus, chromatische Aberration, komatische Aberration und Bildflächenkrümmung) vorteilhaft korrigiert und das Auftreten von Schattierungen wird unterdrückt.
  • Falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (2) größer oder gleich dem Wert auf der rechten Seite ist, ist die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 zu schwach, und es ist deshalb schwierig, Astigmatismus vorteilhaft zu korrigieren. Ferner, falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (2) größer oder gleich dem Wert auf der rechten Seite ist, nehmen die chromatische Aberration und die komatische Aberration zu, weil die dritte Linsengruppe G3 eine zu große Meniskusform hat.
  • Falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (2) kleiner oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, ist die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 zu groß, und die Krümmung der konkaven Fläche ist zu gering in Bezug auf die Krümmung der konkaven Fläche der dritten Linsengruppe G3, wodurch die Petzval-Summe zunimmt und eine Bildflächenkrümmung deutlich auftritt. Ferner, falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (2) geringer oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, ist der Einfallwinkel des Lichts zwischen den Festkörperbildsensoren zu gering, sodass Schattierung auftritt und sich das aufgenommene Bild verschlechtert.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 kann ferner die folgende Bedingungsgleichung (3) erfüllen: 6 < f 3 / f w < 10
    Figure DE112017000944T5_0010
  • Danach werden verschiedene Aberrationen (hauptsächlich Astigmatismus, chromatische Aberration, komatische Aberration und Bildflächenkrümmung) noch vorteilhafter korrigiert, und das Auftreten von Schattierung wird sogar weiter unterdrückt.
  • In dem Fall, dass die Brennweite der zweiten Linsengruppe G2 als f2 (Einheit: mm) definiert ist, erfüllt die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 die folgende Bedingungsgleichung (4): 0.2 < f 2 / f 3 < 0.7
    Figure DE112017000944T5_0011
  • Falls die Bedingungsgleichung (4) erfüllt ist, kann die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 eine Konfiguration haben, die für präzise Fokuseinstellungen günstig ist und die einen kompakten Aufbau hat.
  • Für den Fall, dass der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (4) größer als oder gleich dem Wert auf der rechten Seite ist, ist die negative Brechkraft der zweiten Linsengruppe G2 relativ zu schwach, und deshalb nimmt der Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe G2 zu, was nachteilig ist für eine Reduzierung der Größe der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100. Ferner, falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (4) größer als oder gleich dem Wert auf der rechten Seite ist, ist die der Effekt der Komprimierung des von der dritten Linsengruppe G3 geformten optischen Bildes zu stark. Um den Effekt der Komprimierung des von der dritten Linsengruppe G3 geformten optischen Bildes zu reduzieren, müssen die Durchmesser der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 vergrößert werden.
  • Falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (4) geringer oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, wird die negative Brechkraft der zweiten Linsengruppe G2 relativ stark sein, und der Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe G2 wird geringer sein. Aus diesem Grund muss eine Fokuseinstellung durch leichtes Verschieben der zweiten Linsengruppe G2 vorgenommen werden. Aus diesem Grund ist ein hoch präziser Fokussiermechanismus notwendig, der die Kosten und die Größe des elektronischen Endoskops 1 erhöht. Wenn der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (4) geringer oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, ist ferner eine Änderung des Einfallswinkels des Lichts auf den Festkörperbildsensor bedeutender, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende oder dem Tele-Ende ist. Aus diesem Grund ist eine Anpassung an die Verschattungseigenschaften des Festkörperbildsensors schwierig.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 kann ferner die folgende Bedingungsgleichung (5) erfüllen: 0.2 < f 2 / f 3 < 0.4
    Figure DE112017000944T5_0012
  • Danach kann die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 eine Konfiguration haben, die noch stärker für präzise Fokuseinstellungen günstig ist, und die einen noch kompakteren Aufbau hat.
  • In dem Fall, dass die Brennweite der ersten Linsengruppe G1 als f1 (Einheit: mm) definiert ist, kann die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 ferner die folgende Bedingungsgleichung (6) erfüllen: 0.7 < | f 3 / f 1 | < 3.5
    Figure DE112017000944T5_0013
  • Falls die Bedingungsgleichung (6) erfüllt ist, können verschiedene Aberrationen (hauptsächlich Astigmatismus und Bildflächenkrümmung) vorteilhaft korrigiert werden, und der Aufbau kann noch kompakter gemacht werden.
  • In dem Fall, dass der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (6) geringer oder gleich dem Wert auf der rechten Seite ist, ist die Brechkraft der ersten Linsengruppe G1 zu stark, und deshalb wird die Pretzval-Summe negativ zunehmen und der Astigmatismus und die Bildflächenkrümmung werden so stark auftreten, dass sie nicht durch die dritte Linsengruppe G3 korrigiert werden können.
  • In dem Fall, dass der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (6) größer als oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, ist die Brechkraft der ersten Linsengruppe G1 zu gering und deshalb muss der Durchmesser der ersten Linsengruppe G1 vergrößert werden. Ferner, falls der Wert in der Mitte der Bedingungsgleichung (6) geringer als oder gleich dem Wert auf der linken Seite ist, ist die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 zu stark, und deshalb wird das Vorkommen von komatischen Aberrationen zunehmen, und eine Veränderung des Einfallswinkels des Lichts auf den Festkörperbildsensor wird von größerer Bedeutung sein, wenn sich die Vergrößerungsposition am Weitwinkelende oder am Tele-Ende befindet. Aus diesem Grund ist es schwierig, sich an die Aufhahmeeigenschaften des Festkörperbildsensors anzupassen.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 kann ferner die nachfolgende Bedingungsgleichung (7) erfüllen: 1.2 < | f 3 / f 1 | < 3.2
    Figure DE112017000944T5_0014
  • Danach ist es möglich eine Konfiguration zu erreichen, bei welcher verschiedene Aberrationen (hauptsächlich Astigmatismus und Bildflächenkrümmung) auf noch geeignetere Weise korrigiert werden, und ein noch kleinerer Aufbau ist möglich.
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 ist beispielsweise für einen Festköperbildsensor mit 0.3 oder mehr Megapixeln geeignet. Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 101 ist beispielsweise noch geeigneter für einen Festkörperbildsensor mit 1.0 Megapixeln oder mehr. Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 ist beispielsweise sogar noch geeigneter für einen Festkörperbildsensor mit 1.0 bis 2.0 Megapixeln.
  • Nachfolgend werden sieben Beispiele mit spezifischen numerische Werte der oben beschriebenen Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 beschrieben. Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach einem der Beispiele 1 bis 7 mit spezifischen numerischen Werten ist in dem führenden Endabschnitt 12 des in 1 gezeigten elektronischen Endoskops 1 angeordnet.
  • Beispiel 1
  • Wie oben beschrieben, ist die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wie in 2 dargestellt.
  • Eine Konfiguration mit spezifischen numerischen Werten (Designwerten) der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 (und der optischen Komponenten, die stromabwärts davon angeordnet sind) ist gemäß dem vorliegenden Beispiel 1 in Tabelle 1 gezeigt. Die Flächenzahlen NR, die in dem oberen Bereich (Flächendaten) gezeigt sind, entsprechen den Flächenzahlen nr (n ist eine ganze Zahl), die in 2 gezeigt sind, mit Ausnahme der Flächenzahl 7, die der Blende S entspricht. In dem oberen Bereich der Tabelle 1 gibt R (Einheit: mm) einen Krümmungsradius für jede Fläche der optischen Elemente an, D (Einheit: mm) gibt die Dicke der optischen Elemente an oder das Intervall der optischen Elemente auf der optischen Achse AX, N(d) gibt das Brechungsvermögen einer d-Linie (Wellenlänge 588 nm), und vd gibt die Abbe-Zahl der d-Linie an.
  • Der untere Bereich (verschiedene Werte) der Tabelle 1 zeigt die Spezifikationen (aktuelle F-Zahl, Brennweite (Einheit: mm) des Gesamtsystems, optische Vergrößerung, halber Bildwinkel (Einheit: Grad), Bildhöhe (Einheit: mm), Gruppenintervall D6 (Einheit: mm) und Gruppenintervall D14 (Einheit: mm)) der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel 1 für das Weitwinkel-Ende und das Tele-Ende. Das Gruppenintervall D6 ist das Gruppenintervall zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2. Das Gruppenintervall D14 ist das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3. Das Gruppenintervall D6 und das Gruppenintervall D14 ändern sich je nach Vergrößerungsposition.
  • Tabelle 1
  • Beispiel 1
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.460 1.88300 40.8
    2 1.812 0.801
    3 -1.681 0.805 1.80611 40.7
    4 -2.106 0.058
    5 1.850 0.378 1.74950 35.3
    6 2.299 D6
    7 Blende unendlich 0.092
    8 2.231 0.345 1.80400 46.6
    9 6.668 0.058
    10 1.840 0.396 1.88300 40.8
    11 1.365 0.416
    12 -10.619 0.345 1.84666 23.8
    13 2.083 0.671 1.72916 54.7
    14 -1.834 D14
    15 5.034 0.460 1.72916 54.7
    16 16.258 0.779
    17 unendlich 1.000 1.51407 73.4
    18 unendlich 0.250 1.51000 63.0
    19 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 9.0 11.2
    Brennweite 1.29 1.77
    Vergrößerung -0.090 -0.542
    halber Bildwinkel 70.7 40.6
    Bildhöhe 1.32 1.32
    D6 1.658 0.218
    D14 0.765 2.205
  • Die Diagramme A bis D in 3(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 1 ist. Die Diagramme A bis D in 3(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 1 ist. Das Diagramm Ain den 3(a) und 3(b) zeigt eine sphärische Aberration und eine axiale chromatische Aberration an einer d-Linie, einer g-Linie (Wellenlänge 436 nm) und einer C-Linie (Wellenlänge 656 nm). Das Diagramm B in den 3(a) und 3(b) zeigt eine chromatische Vergrößerungsaberration an der d-Linie, der g-Linie, und der C-Linie. In den Diagrammen A und B zeigen die durchgezogenen Linien Aberrationen an der d-Linie, die Punktlinien zeigen Aberrationen an der g-Linie, und die Strichpunklinien zeigen Aberrationen an der C-Linie. Das Diagramm C in den 3(a) und 3(b) zeigt Astigmatismus. Im Diagramm C zeigt die durchgezogenen Linie eine Sagittal-Komponente und die gepunktete Linie zeigt eine Meridional-Komponente. Das Diagramm D in den 3(a) und 3(b) zeigt Verzerrung. Die vertikalen Achsen der Diagramme A bis C geben die Bildhöhe an und die horizontalen Achsen geben den Aberrationsbetrag an. Die vertikale Achse im Diagramm D gibt die Bildhöhe und die horizontale Achse gibt den Betrag der Verzerrung an. Zu beachten ist, dass die Beschreibung der Tabellen und Zeichnungen des Beispiels 1 auch auf die Tabellen und Zeichnungen mit numerischen Werten in den nachfolgenden Beispielen anzuwenden ist.
  • Die Aberrationen werden sowohl am Weitwinkel-Ende, als auch am Tele-Ende günstig korrigiert (siehe 3) und als dritte Linsengruppe G3 ist eine Meniskuslinse mit konvexer, der Objektseite zugewandter Fläche angeordnet (siehe 2 und Tabelle 1), sodass die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 1 eine Konfiguration hat, die geeignet ist für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand.
  • Beispiel 2
  • Die 4(a) und 4(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 2 zeigen. 4(a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 4(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 5(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 2 ist. Die Diagramme A bis D in 5(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 2 ist.
  • Tabelle 2 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 2. Wie aus den 4 und 5 und aus Tabelle 2 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel 2 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 2
  • Beispiel 2
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.350 1.88300 40.8
    2 1.372 0.619
    3 -1.251 0.613 1.80611 40.7
    4 -1.565 0.044
    5 1.328 0.321 1.74950 35.3
    6 1.571 D6
    7 Blende unendlich 0.070
    8 2.643 0.263 1.95906 17.5
    9 2.469 0.044
    10 1.220 0.404 1.88300 40.8
    11 1.202 0.302
    12 24.692 0.263 1.84666 23.8
    13 1.338 0.547 1.77250 49.6
    14 -1.535 D14
    15 3.810 0.350 1.72916 54.7
    16 9.976 0.470
    17 unendlich 0.876 1.51407 73.4
    18 unendlich 0.263 1.51000 63.0
    19 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 8.1 10.0
    Brennweite 1.00 1.39
    Vergrößerung -0.091 -0.553
    Halber Bildwinkel 70.1 40.0
    Bildhöhe 1.00 1.00
    D6 1.221 0.070
    D14 0.929 2.080
  • Beispiel 3
  • Die 6(a) und 6(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 3 zeigen. 6(a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 6(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 7(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 3 ist. Die Diagramme A bis D in 7(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 3 ist.
  • Tabelle 3 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 3. Zu beachten ist, dass in Tabelle 3 das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 mit dem Bezugszeichen „D12“ gekennzeichnet ist. Wie aus den 6 und 7 und aus Tabelle 3 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel 3 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 3
  • Beispiel 3
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.452 1.88300 40.8
    2 2.426 0.663
    3 -1.781 0.791 1.84666 23.8
    4 -2.907 0.113
    5 -5.413 0.678 1.77250 49.6
    6 -2.647 D6
    7 Blende unendlich 0.091
    8 1.734 0.849 1.95906 17.5
    9 1.599 0.186
    10 -5.791 0.339 1.92286 18.9
    11 2.680 0.551 1.77250 49.6
    12 -1.717 D12
    13 3.390 0.565 1.72916 54.7
    14 15.844 0.795
    15 unendlich 0.800 1.51407 73.4
    16 unendlich 0.400 1.51000 63.0
    17 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 6.8 8.9
    Brennweite 1.31 1.85
    Vergrößerung -0.116 -0.567
    Halber Bildwinkel 71.2 41.5
    Bildhöhe 1.30 1.30
    D6 1.813 0.080
    D12 1.017 2.750
  • Beispiel 4
  • Die 8(a) und 8(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach Beispiel 4 zeigen. 8(a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 8(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 9(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 4 ist. Die Diagramme A bis D in 9(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 4 ist.
  • Tabelle 4 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 4. Zu beachten ist, dass in Tabelle 4 das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 mit dem Bezugszeichen „D13“ gekennzeichnet ist. Wie aus den 8 und 9 und aus Tabelle 4 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel 4 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 4
  • Beispiel 4
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.356 1.88300 40.8
    2 1.300 0.600
    3 -1.311 0.552 1.84666 23.8
    4 -1.597 0.089
    5 1.315 0.379 1.77250 49.6
    6 1.585 D6
    7 Blende unendlich 0.082
    8 2.670 0.267 1.88300 40.8
    9 1.871 0.623 1.84666 23.8
    10 2.907 0.096
    11 -12.488 0.267 1.84666 23.8
    12 1.288 0.531 1.77250 49.6
    13 -1.322 D13
    14 4.647 0.445 1.72916 54.7
    15 14.634 0.429
    16 unendlich 1.000 1.51407 73.4
    17 unendlich 0.200 1.51000 63.0
    18 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 6.1 7.4
    Brennweite 1.00 1.34
    Vergrößerung -0.091 -0.531
    Halber Bildwinkel 67.9 41.1
    Bildhöhe 1.00 1.00
    D6 1.161 0.120
    D13 1.047 2.088
  • Beispiel 5
  • Die 10(a) und 10(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 5 zeigen. 10 (a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 10(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 11(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 5 ist. Die Diagramme A bis D in 11(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 5 ist.
  • Tabelle 5 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 5. Zu beachten ist, dass in Tabelle 5 das Gruppenintervall zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 mit dem Bezugszeichen „D5“ gekennzeichnet ist, und dass das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 mit dem Bezugszeichen „D13“ gekennzeichnet ist. Wie aus den 10 und 11 und aus Tabelle 5 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel 5 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende, und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 5
  • Beispiel 5
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.440 1.88300 40.8
    2 3.125 0.592
    3 -2.063 1.476 1.88300 40.8
    4 -3.400 0.330 1.77250 49.6
    5 -2.596 D5
    6 Blende unendlich 0.088
    7 1.497 0.660 1.88300 40.8
    8 1.420 0.411
    9 -3.050 0.415 1.80400 46.6
    10 -1.740 0.296
    11 -9.171 0.554 1.77250 49.6
    12 -1.659 0.330 1.95906 17.5
    13 -3.495 D13
    14 2.549 0.496 1.72916 54.7
    15 3.822 1.149
    16 unendlich 0.700 1.51407 73.4
    17 unendlich 0.250 1.51000 63.0
    18 unendlich -
    Various data
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 5.8 7.1
    Brennweite 1.37 1.75
    Vergrößerung -0.133 -0.565
    Halber Bildwinkel 74.4 43.8
    Bildhöhe 1.28 1.28
    D5 1.583 0.115
    D13 0.330 1.798
  • Beispiel 6
  • Die 12(a) und 12(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 6 zeigen. 12 (a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 12(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 13(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 6 ist. Die Diagramme A bis D in 13(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 6 ist.
  • Tabelle 6 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 6. Zu beachten ist, dass in Tabelle 6 das Gruppenintervall zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 mit dem Bezugszeichen „D4“ gekennzeichnet ist, und dass das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 mit dem Bezugszeichen „D12“ gekennzeichnet ist. Wie aus den 12 und 13 und aus Tabelle 6 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 320 gemäß dem vorliegenden Beispiel 6 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende, und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 6
  • Beispiel 6
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.340 1.88300 40.8
    2 1.876 0.614
    3 -1.361 0.847 1.88300 40.8
    4 -1.636 D4
    5 Blende unendlich 0.111
    6 1.592 0.695 1.88300 40.8
    7 1.465 0.315
    8 -4.358 0.434 1.80400 46.6
    9 -1.471 0.131
    10 12.713 0.548 1.88300 40.8
    11 -1.853 0.255 1.95906 17.5
    12 -14.011 D12
    13 2.509 0.441 1.72916 54.7
    14 4.185 0.618
    15 unendlich 0.850 1.51407 73.4
    16 unendlich 0.255 1.51000 64.1
    17 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 8.2 9.7
    Brennweite 1.00 1.28
    Vergrößerung -0.106 -0.460
    Halber Bildwinkel 75.9 46.4
    Bildhöhe 1.00 1.00
    D4 1.030 0.085
    D12 0.116 1.062
  • Beispiel 7
  • Die 14(a) und 14(b) sind Querschnittsansichten, die eine Anordnung optischer Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 7 zeigen. 14(a) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition am Weitwinkel-Ende ist. 14(b) zeigt eine Linsenanordnung, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende ist.
  • Die Diagramme A bis D in 15(a) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Weitwinkel-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 7 ist. Die Diagramme A bis D in 15(b) zeigen verschiedene Aberrationen, wenn die Vergrößerungsposition an dem Tele-Ende in der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 7 ist.
  • Tabelle 7 zeigt Konfigurationen und Spezifikationen unter Verwendung spezifischer numerischer Werte von optischen Komponenten einschließlich der Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 nach dem vorliegenden Beispiel 7. Zu beachten ist, dass in Tabelle 7 das Gruppenintervall zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 mit dem Bezugszeichen „D4“ gekennzeichnet ist, und dass das Gruppenintervall zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 mit dem Bezugszeichen „D12“ gekennzeichnet ist. Wie aus den 14 und 15 und aus Tabelle 7 ersichtlich, hat die Endoskop-Vergrößerungsoptik 540 gemäß dem vorliegenden Beispiel 7 eine günstige optische Leistung bei jeder Vergrößerungsposition von dem Weitwinkel-Ende bis zum Tele-Ende, und hat eine Konfiguration, die für einen Festköperbildsensor für einen kurzen Austrittspupillenabstand geeignet ist.
  • Tabelle 7
  • Beispiel 7
  • Bilddaten
    NR R D N(d) vd
    1 unendlich 0.336 1.88300 40.8
    2 1.819 0.637
    3 -1.257 0.838 1.88300 40.8
    4 -1.589 D4
    5 Blende unendlich 0.067
    6 1.427 0.670 1.88300 40.8
    7 1.387 0.251
    8 -3.590 0.335 1.80400 46.6
    9 -1.410 0.243
    10 -12.863 0.251 1.95906 17.5
    11 3.069 0.503 1.77250 49.6
    12 -3.069 D12
    13 2.546 0.335 1.72916 54.7
    14 3.875 0.674
    15 unendlich 0.750 1.51407 73.4
    16 unendlich 0.255 1.51000 63.0
    17 unendlich -
    Verschiedene Daten
    Weitwinkel Tele
    F-Zahl 5.7 7.0
    Brennweite 0.99 1.32
    Vergrößerung -0.106 -0.562
    Halber Bildwinkel 80.5 42.9
    Bildhöhe 1.00 1.00
    D4 1.274 0.167
    D12 0.396 1.502
  • Verifizierung der Bedingungsgleichung
  • Tabelle 8 ist eine Liste von Werten, die berechnet werden, wenn die Bedingungsgleichungen (1) bis (7) auf die Beispiele 1 bis 7 angewendet werden.
  • Tabelle 8
  • (Auswertung der Bedingungsleichungen)
  • Bedingungsgleichung Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Bsp. 6 Bsp. 7
    (1) m2w -0.455 -0.469 -0.366 -0.408 -0.389 -0.468 -0.469
    (1) m2t -0.954 -0.983 -0.853 -0.945 -0.823 -0.873 -0.949
    (2)(3) f3/fw 7.6 8.3 4.4 9.2 6.6 7.7 9.3
    (4)(5) f2/f3 0.29 0.27 0.61 0.24 0.38 0.30 0.25
    (6)(7) |f3/f1| 2.43 2.78 0.81 3.11 1.39 2.27 3.04
  • Die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß den Beispielen 1, 2, und 4 bis 7 erfüllt die Bedingungsgleichungen (1) bis (7), wie in Tabelle 8 gezeigt. Ferner, erfüllt die Endoskop-Vergrößerungsoptik 100 gemäß Beispiel 3 die Bedingungsgleichungen (1), (2), (4) und (6), wie in Tabelle 8 gezeigt. Dementsprechend werden in den Beispielen 1 bis 7 weitere Effekte erreicht, da die Bedingungsgleichungen erfüllt sind.
  • Das Vorstehende ist eine Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den oben beschriebenen Inhalt beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind im Rahmen der technischen Idee der vorliegenden Erfindung möglich. Zum Beispiel umfasst die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung auch den Inhalt, der gegebenenfalls durch die Kombination der beispielhaft offenbarten Ausführungsform und einer offensichtlichen Ausführungsform, und Ähnlichem, erhalten wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3845331 [0003]

Claims (12)

  1. Endoskop-Vergrößerungsoptik, umfassend in der Reihenfolge von einer Objektseite her: eine erste Linsengruppe, die eine negative Brechkraft hat; eine zweite Linsengruppe, die eine positive Brechkraft hat; und eine dritte Linsengruppe, die eine Meniskuslinse mit einer der Objektseite zugewandten konvexen Fläche hat, wobei ein Abstand von einer Linsenfläche der ersten Linsengruppe, die der Objektseite am nächsten ist, zu einer Bildfläche konstant gehalten wird, während die zweite Linsengruppe in Richtung einer optischen Achse relativ zu der ersten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe, welche festen Linsengruppen sind, bewegt und dadurch ein optisches Bild vergrößert wird.
  2. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Anspruch 1, bei der, falls die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe an einem Tele-Ende mit m2t definiert ist und die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe an einem Weitwinkel-Ende mit m2w definiert ist, die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 1 < m 2 t < m 2 w < 0.35
    Figure DE112017000944T5_0015
  3. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, bei der, falls die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist und die zusammengesetzte Brennweite der ersten bis dritten Linsengruppe an dem Weitwinkel-Ende mit fw (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 4 < f 3 / f w < 11
    Figure DE112017000944T5_0016
  4. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Anspruch 3, bei der die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 6 < f 3 / f w < 10
    Figure DE112017000944T5_0017
  5. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste Linsengruppe zwei Linsen mit negativen Brechkräften und eine Linse mit positiver Brechkraft enthält.
  6. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der falls die Brennweite der zweiten Linsengruppe mit f2 (Einheit: mm) definiert ist und die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 0.2 < f 2 / f 3 < 0.7
    Figure DE112017000944T5_0018
  7. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Anspruch 6, bei der die folgende Bedingungsgleichung erfolgt ist: 0.2 < f 2 / f 3 < 0.4
    Figure DE112017000944T5_0019
  8. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei falls die Brennweite der ersten Linsengruppe mit f1 (Einheit: mm) definiert ist und die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f3 (Einheit: mm) definiert ist, die folgende Gleichung erfüllt ist: 0.7 < | f 3 / f 1 | < 3.5
    Figure DE112017000944T5_0020
  9. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach Anspruch 8, wobei die folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist: 1.2 < | f 3 / f 1 | < 3.2
    Figure DE112017000944T5_0021
  10. Endoskop-Vergrößerungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine Blende, die ausgebildet ist, sich einstückig mit der zweiten Linsengruppe auf einer optischen Achse zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe zu bewegen.
  11. Endoskop, bei dem eine Endoskop-Vergrößerungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 10 an einem führenden Ende des Endoskops eingebaut ist.
  12. Endoskopsystem, umfassend: das Endoskop nach Anspruch 11; eine Lichtquelleneinrichtung, die ausgebildet ist, dem Endoskop Bestrahlungslicht zuzuführen; und eine Bildverarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein von dem Endoskop ausgegebenes Bildsignal zu verarbeiten.
DE112017000944.8T 2016-02-23 2017-02-21 Endoskop-Vergrößerungsoptik, Endoskop und ein Endoskopsystem Active DE112017000944B4 (de)

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PCT/JP2017/006296 WO2017146021A1 (ja) 2016-02-23 2017-02-21 内視鏡用変倍光学系、内視鏡及び内視鏡システム

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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108604001B (zh) * 2016-02-24 2020-12-15 松下知识产权经营株式会社 变焦透镜系统、具有变焦透镜系统的摄像装置及具有摄像装置的车辆
JP6404531B1 (ja) * 2016-12-21 2018-10-10 オリンパス株式会社 内視鏡用対物光学系
DE102017107106A1 (de) 2017-04-03 2018-10-04 Hoya Corporation Endoskop mit weitwinkeloptik und arbeitskanal
JP6861131B2 (ja) 2017-09-12 2021-04-21 Hoya株式会社 内視鏡用対物レンズユニット及び内視鏡
JP2019049680A (ja) 2017-09-12 2019-03-28 Hoya株式会社 内視鏡用対物レンズユニット及び内視鏡
CN111279241A (zh) * 2017-12-12 2020-06-12 株式会社日东 摄像用的光学系统和摄像装置
WO2019180984A1 (ja) * 2018-03-22 2019-09-26 オリンパス株式会社 内視鏡対物光学系
US20220091400A1 (en) * 2019-01-28 2022-03-24 Nikon Corporation Variable magnification optical system, optical equipment, and method for producing variable magnification optical system
CN112006639B (zh) * 2019-05-31 2024-02-23 北京点阵虹光光电科技有限公司 电子内窥镜成像镜头
CN112213846B (zh) * 2019-07-09 2022-08-02 Oppo广东移动通信有限公司 变焦镜头和电子装置
CN110806569A (zh) * 2019-10-14 2020-02-18 北醒(北京)光子科技有限公司 一种激光雷达
CN110873950A (zh) * 2019-11-29 2020-03-10 浙江大学 内窥镜物镜变焦光学系统
CN111522081A (zh) * 2020-05-26 2020-08-11 重庆金山科技(集团)有限公司 一种液体透镜、变焦内窥镜物镜、内窥镜及变焦方法
CN112731638B (zh) * 2020-12-31 2022-08-16 上海澳华内镜股份有限公司 一种内窥镜光学系统
CN113341550B (zh) * 2021-07-29 2021-11-09 成都极米科技股份有限公司 一种应用于投影的变焦镜头
CN115268039B (zh) * 2022-09-28 2023-02-03 江西联创电子有限公司 光学镜头
CN117796746A (zh) * 2024-03-01 2024-04-02 科弛医疗科技(北京)有限公司 内窥镜镜头组件及内窥镜

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3845331B2 (ja) 2002-04-05 2006-11-15 ペンタックス株式会社 内視鏡対物光学系

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6424214A (en) * 1987-07-20 1989-01-26 Canon Kk Variable power optical system
JP3503902B2 (ja) 1992-05-18 2004-03-08 富士写真光機株式会社 小型ズームレンズ
JP3723641B2 (ja) * 1996-08-01 2005-12-07 ペンタックス株式会社 変倍光学系
JP2005037576A (ja) 2003-07-18 2005-02-10 Minolta Co Ltd 撮像レンズ装置
JP2005292403A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Konica Minolta Opto Inc 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
JP2007093961A (ja) 2005-09-28 2007-04-12 Fujinon Corp 2焦点切替型結像レンズ
JP5152854B2 (ja) 2008-07-24 2013-02-27 富士フイルム株式会社 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置
JP4819969B2 (ja) 2009-04-16 2011-11-24 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 対物光学系
EP2960701A4 (de) * 2013-02-22 2016-09-21 Olympus Corp Optisches system für ein endoskopobjektiv und bildgebungsvorrichtung
TWI507727B (zh) * 2013-04-30 2015-11-11 Young Optics Inc 變焦鏡頭
JP5892985B2 (ja) * 2013-09-27 2016-03-23 富士フイルム株式会社 内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法
WO2015087619A1 (ja) * 2013-12-11 2015-06-18 オリンパス株式会社 変倍光学系及びそれを備えた撮像装置、撮像システム
CN106716214A (zh) 2015-09-07 2017-05-24 Hoya株式会社 内窥镜用变倍光学系统以及内窥镜
CN107076967B (zh) 2015-09-07 2020-09-01 Hoya株式会社 内窥镜用变倍光学系统及内窥镜
WO2017145264A1 (ja) 2016-02-23 2017-08-31 Hoya株式会社 内視鏡用変倍光学系及び内視鏡

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3845331B2 (ja) 2002-04-05 2006-11-15 ペンタックス株式会社 内視鏡対物光学系

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