DE2546211C2

DE2546211C2 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE2546211C2
Application number: DE2546211A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Hachiouji Tokyo Imai; Nobuo Tama Tokyo Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-10-15
Filing date: 1975-10-15
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE2546211A1; JPS5144937A; US4042295A; JPS5515004B2

Description

v₄ - 55,7

«s

«6

1,62041
1,78472

V₅ =

60,3
= 25,7

m bis /I₄ die Brechungsindizes der Linsen,

vtbKv4 die Abbezahlen der Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs,

If die Brennweite der Frontlinsengruppe und

/'s die Brennweite der hinteren Linsengruppe.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die bekannten Endoskopobjektive werden im allgemeinen durch Verschieben des ganzen Objektivs fokussiert. Objektive vom Typ umgekehrter Teleobjektive sind Objektive, bei denen die Bildfeldwölbung über einen großen Bereich des Bildfeldes klein gemacht werden kann. Bei einem Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist jedoch die Blende innerhalb des Objektivs anzuordnen. Daher liegt die Eintrittspupille von der Frontlinsenfläche entfernt, wodurch der erforderliche Frontlinsendurchmesse·· groß ist.

Bei Endoskopen ist vor dem Objektiv ein Deckglas aus Gründen der Wasserdichtigkeit vorgesehen. Wenn man das Endoskopobjektiv durch Verschieben des ganzen Objektivs fokussieren will, und das Objektiv ist vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit großem Frontlinsendurchmesser, muß der Luftabstand zwischen dem Deckglas und dem Linsensystem verändert werden, und dafür ist es erforderlich, einen sehr großen Deckglasdurchmesrer vorzusehen. Ein großer Deckglasdurchmesser ist jedoch nachteilig, da er bei Verwendung des Endoskops für medizinische Zwecke die mit der Einführung verbundenen Schmerzen des Patienten vergrößert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive anzugeben, das auf Nahobjekte einwandfrei zu fokussieren ist, und bei dem kein großer Deckglas- bzw. Frontlinsenduruhmesser vorgesehen zu werden braucht.

Dies wird erfindupgsgemäß durch die im Anspruch I gekennzeichnete Ausbildung des Objektivs erreicht.

Durch den Aufbau des erfindungsgemäßen Objektivs aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden Hinterlinsengruppe, wobei die Frontlinsengruppe aus einer negativen Linse besteht, die gleichzeitig als Deckglas dienen kann, kann die Fokussierung in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die hintere, sammelnde Linsengruppe bewegbar. 0- h. in bezug auf die Frontlinsengruppe verschiebbar angeordnet ist.

Aus den nachstehend noch näher erläuterten Gründen ist dabei in den angegebenen Parameterbereichen eine gute Einstellbarkeit auf Nahobjekte gegeben.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufbau eines Endoskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung.

Fig.2 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Objektabstands vom Brennpunkt der vorderen Linsengruppe bzw. des Vorschubs der hinteren Linsengmpp' von der Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

F i g. 3 und 4 Aus.'iihrungsbeispiele von Endoskopobjektiven nach der vorliegenden Erfindung.

Aus dem in F i g. I gezeigten Schnittbild ist ersichtlich, daß das Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe 1 und einer hinteren positiven Linsengruppe 2 besteht. In diesem Objektiv ist die nachstehend angeführte Fonnel (1) erfüllt, wenn mit f die Brennweite des Objektivs, mit fr= -midie Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppr und mit fn=nfd\e Brennweite der hinteren sammelnden Linsengruppe bezeichnet wird, und die Vorschublänge der hinteren, positiven Linsengruppe mit ^l · f bezeichnet wird, wobei der Abstand des

(Gegenstands vom vorderen Brennpunkt /) der /erstreuenden Frontlinsengmppe \i - kfund /J die Vergrößerung der hinteren, positiven Linsengruppe ist. und Vi' den Bildort der /.erstreuenden Frontlinsengruppe charakterisiert.

Hieraus folgt:

IO

Da/= -ffß ist, wird

mß = 1
Aus den Foimein (2) und (3) ergibt sich

(2)

(3)

(4)

/ι im - 1 )-Wenn die Formel (4) differenziert wird, ergibt sich

Γ k _ nv (m -3) ," m η (m - I)³

(5)

und für

i k

ι" m

20

25

30

= 0 folgt m = 3 .

Infolgedessen wird die objektseitige Schnittweite am kleinsten, wenn m = 3 ist, und gleichzeitig wird die Entfernung von der Frontlinsenoberfläche zum Gegenstand, auf den das Objektiv fokussiert werden kann am Kürzesten, wenn m = 3.

Darüber hinaus ist die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe geben durch

Λ -Z=Ze(I-JS). (6)

Aus dieser Formel (6) folgt die folgende Formel (7) Tabelle 1

F i g. 2 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen k/k ■ ₍ und m und zwischen d/n und /i). wie es durch die Formeln (4) und (7) gegeben ist. Aus (■" i g. 2 ist daher folgender Umstand ersichtlich. Damit die objektseitige Schnittweitc klein gemacht werden und damit in einen Wert nahe in = 3 haben kann, bei dem es möglich ist. das Objektiv auf den Gegenst ind bei der kleinsten Entfernung zu fokussieren, sollte der Bereich zwischen k/k_m,\~\ und k/k_m~ 1 = 3,5 liegen. Daher ist der bevorzugte Bereich von /;) I.J<;;x20. Auf der anderen Seite ist es vorteilhaft, wenn die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe geringer ist. Wenn dies in Betracht gezogen wird, erscheint es zweckmäßig, daß m<4 ist. und infolgedessen liegt der besonders zu bevorzugende Bereich bei 1.3 < /)) < 4.

LJ!" dü^c. Ob'ekttv suf ein Ob'cki in möplirhsi kleiner F.ntfernung fokussieren zu können, sollte der Wert A-klein gemacht werden. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, den Wert η so groß wie möglich zu machen, was sich aus der Formel (4) ergibt. Wenn jedoch der Wert η groß gemacht wird, wird die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe 2 groß, und daher sollte der Wert η innerhalb einer bestimmten Grenze liegen. Wenn dies in Betracht gezogen wird, erweist es sich als zweckr.'ißig. wenn η in folgenden Grenzen liegt: 1.4<n<3.5. Hierin ist die obere Grenze n< 3.5. die zur Fokussierung des Objektivs auf ein Objekt in kleinem Abstand erforderliche Bedingung und die untere Grenze 1.4 < η ist die Bedingung iur Verhinderung, daß die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe groß wird.

Bei dem in F i g. 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung besteht das Objektiv aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden hinteren Linsengruppe, wobei die Frontlinsengruppe aus einem Linsenglied besteht, das eine negative Linse L< ist und die hintere sammelnde Linsengruppe aus einem Linsenglied, das eine positive Linse L· ist. und einem Linsenglied, das ein Kittglied aus einer positiven Linse Z.j und einer negativen Linse Li ist. besteht.

Dieses Ausführungsbeispiel weist die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten numerischen Werte auf.

	= 1,685	*fs -*	d\	= 0,6
r₂		la,
	= -7,54	η =	*d~i*	= 5,36
O
	= -3,2	d\	= 1,0
r₄
	= 3,127	d,	= 0,2
/■5
	= -2,483	ds	= 1,6
's
	= -8,619	de	= 0,55
r-	= 1,465,
/"	= 1:3,5	- 2,961, J	F ™ ~
	= 2.227,	= 88° 40'
/fj		2,021

η, = 1,51633

= 1,69680

1,62041
1,84666

v, = 64,1

55,7

V₄

60.3
23,9

Die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe zur Fokussierung ist beim ersten Ausflihrungsbeispiel wie folgt:

Entfer> mg zum Objekt °° Entfernung zum Objekt 15 Entfernung zum Objekt 5

Tabelle 2

1,392

r\ =

1,23 3,1 1,027 3,3 0,729 3,6

rf, = 0,3

d, = 0,4

d, = 2,4

d₄ = 0,1

d₅ = 2,2

/■7 =

	-4,09	Ib =	2,901	*Cl₇*	= 1,0
's =		2<y	= 55°
	3,902	/2 =	1,926	d«	= 0,2
/■9 =
	-2,19		do	= 1,5
Ίο =
	-6,541		d\o	= 0,5
r\\ =	1,506,
/" =	1:2,5		. Sf	= -2,696
F =	1,790,		23'
m =

Für die Vorschublänge der hinteren Linsengruppe beim Fokussieren des zweiten Ausführungsbeispiels ergibt sich folgendes:

Hierbei bc/cichnci /ι die Entfernung von der Blende zur ohjektseiligcn ISegretmingsflüche des /weiten LinscMglicds L₂ und ti die Entfernung von der bildseitigen l.inscnfliiche des Objektivs zum Lichtleiter. -, Hei dem in F i g. 4 dargestellten Aiisfiihriing.ibeispiel enthält das Linsensystem zwei Prismen /'< und /',. die /wischen der /erstreuenden Frontlinsengruppe und der hinteren sammelnden Linsengruppe angeordnet sind.

Dieses Ausführungsbeispiel weist die in der folgenden ίο Tabelle 2 aufgeführten numerischen Werte auf.

= 1,51633

= 1,80610

= 1,69680

ν, = 64,1

»'2

40,8

/I₅ =

//6 = 1

,62041
,784^-72

v₃ = 40,8

v₄ = 55,7

V₅ = 60,3

V₆ = 25,7

Entfernung zum	Objekt °°	1,424	3,331
Entfernung zum	Objekt 15	1,2	3,551
Entfernung zum	Objekt 7	0,912	3,843
Entfernuns zum	Objekt 5	0,62	4,135

Wie sich hieraus ergibt, kann das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive dadurch fokussiert werden, daß die hinteren, sammelnde Linsengruppe relativ zur vorderen, streuenden Linsengruppe verschoben wird. Daher bleibt die Frontlinse des Objektivs ortsfest. Infolgedessen kann sie gleichzeitig als Deckglas dienen, und es ist möglich, den vorderen Teil des Endoskopsobjektivs klein zu machen, trotz der Verwendung eines Objektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 211 2 Patentansprüche: = OO rf, = 0,6 = 1,685 rfj = 5,36 = -744 rf₃ = 1,0 = "3,2 d_A = 0,2 = 3,127 rfs - 1,6 = -2,483 rf₆ = 0,55 = -8,619 rf, = 0,3 r₂ - 1,392 5 "1 2. Endoskopobjektiv nach Ansprach 1, dadurch 1, Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter = 1,465, f_B = 2,961, f_F = -3,263 rf₂ = 0,4
O = °° gekennzeichnet, daß es der folgenden Bedingung Teleobjektive mit einer zerstreuenden Frontlinsen = 1 : 3,5 2 ω = 88° 40' rfj = 2,4
Γ4 =OO genügt; gruppe und einer sammelnden Hinterlinsengruppe, Worin bezeichnen: rfa = 0,1 dadurch gekennzeichnet, daß die hintere /Ί bis η die Krümmungsradien der Linsenflächen, «2 I₁J /TJ Linsengruppe zur Scharfeinstellung des Objektivs d\ bis dt, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände IO 3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 2, bei dem die auf Nahobjekte verschiebbar ist und daß für die zwischen den Linsen, zerstreuende Frontlinsengruppe aus einer negativen Brennweite der Frontlinsengruppe /> bzw. die n\ bis m die Brechungsindizes der Linsen, Linse (L\) und die sammelnde hintere Linsengruppe Brennweite der Hinterlinsengruppe f_B folgende ν, bis Vi die Abbezahlen der Linsen, "3 aus einer positiven Linse (Li) und einem positiven Bedingungen erfüllt sind: /' die Brennweite des Objektivs, Kittglied (Li, L₄) besteht, gekennzeichnet durch die ff die Brennweite der Frontlinsengruppe und "4 in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten />= - mi'mit U < m < 20 und (b die Brennweite der hinteren Linsengruppe. numerischen Werte. f_B=nf'mit l,4<n<3,5 Tabelle 2 Tabelle 1 η = 1,51633 v, = 64,1 25 46 T₂ r₃ = 1,69680 v₂ = 55,7 η rs = 1,62041 V₃ = 60,3 Tb = 1,84666 V₄ = 23,9 T₁ f 45 F 4. Endoskopobjektiv nach Anspruch 2, bei dem zwischen der aus einer negativen Linse (L\) bestehenden Frontlinsengruppe und der aus einer positiven Linse (Li) und einem positiven Kittglied 50 (L), Li) bestehenden hinteren Linsengruppe zwei Prismen (Pt, P?) angeordnet sind, gekennzeichnet durch die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten /i, = 1,51633 v, = 64,1 /I₂ = 1,80610 v₂ = 40,8

Γ Fortsetzung OQ f„ = ds = 2,2 f_S = 2ω = OO Worin bezeichnen: df, = Ί Tb = OO ¹ τι = -4,09 d* = 0,2 r, = 3,902 d₉ = 1,5 r₉ = -2,19 d\o = 0,5 r\o = -6,541 2,901, f_r = -2,696 T\\ = 1,506, 55° 23' $ / = i:2,5 a
1 F = 1

η bis η die Krümmungsradien der Linsenflächen. d\ bis dt, die Dicken der Linsen bzw. Luftabslände zwischen den Linsen.

/I₃ = 1,80610

= 1,69680

40,8