DE2547713C2

DE2547713C2 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE2547713C2
Application number: DE19752547713
Authority: DE
Inventors: Nobuo Tama Tokio/Tokyo Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-10-26
Filing date: 1975-10-24
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS5149734A; JPS5515005B2; DE2547713A1

Description

bis γ_ί die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

ι bis d₆ die Dicken der Linsen bzw. Lufiabsiände zwischen den Linsen, ι bis n₄ die Brechzahlen der Linsen,

bis v₄ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen,
die Brennweite des Objektivs.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive.

Die bekannten Endoskopobjektive werden durch Verstellung des ganzen Linsensystems fokussiert. Objektive vom Typ umgekehrter Teleobjektive sind dafür bekannt, daß das Bildfeld über einen weiten Bereich geebnet werden kann. Bei einem Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist jedoch die Blende innerhalb des Objektivs angeordnet. Infolgedessen ist die Eintrittspupille von der Frontlinse weit abgelegen, und daher ist bei einem derartigen Objektiv der Frontlinsendurchmesser groß.

Weiter ist bei Endoskopen ein Deckglas vor dem Objektiv vorgesehen, um eine ausreichende Wasserdichtigkeit zu gewährleisten. Wenn das Endoskopobjektiv durch Verstellung des Objektivs als Ganzem fokussiert wird und ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit großem Frontlinsendurchmesser verwendet wird, muß der Luftabstand zwischen dem Deckglas und dem Objektiv variiert werden, und dadurch wird der Deckglasdurchmesser sehr groß. Es ist jedoch nachteilig, den Deckglasdurchmesser groß zu machen, da dann die mit der Einführung des Endoskops verbundenen Schmerzen des Patienten groß sind.

Endoskopobjektive haben wegen der dort notwendigen telezentrischen Abbildung (Blende im Objektiv) und der äußerst kurzen Objektabstände, auf die dieses Objektiv scharf einstellbar sein muß, im Gegensatz zu fotografischen Objektiven in der Regel eine Vergrößerung vonß = 1 für die hintere Linsengruppe. Es ist daher unmöglich, diese Objektive lediglich durch Verschieben der hinteren Linsengruppen wirkungsvoll zu fokussieren; denn mit./? = 1 für unendliche Entfernung, f_B = Brennweite der sammelnden hinteren Linsengruppe, Λ = Verschiebeweg des von der zerstreuenden Linsengruppe fokussierten Bildes, wenn der Objektabstand geringer ist, ergibt sich

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Endoskopobjektiven, bei denen aus baulichen Gesichtspunkten die Vergrößerung der hinteren Linsengruppe bei 1 liegt, eine Fokussierung zu ermöglichen.

Dies wird durch eine Ausbildung des Objektivs der bekannten Art mit einem Aufbau gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen erfindungsgemäßer Endoskopobjektive sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Da beim Anmeldungsgege.r.stand die sammelnde hintere Linsengruppe in zwei Untergruppen aufgeteilt ist, kann das Verhältnis zwischen den Vergrößerungen der ersten und der zweiten Linsengruppe durch die folgende

Formel 2 angegeben werden, in der bedeuten:./?, die Vergrößerung der ersten Linsengruppe, wenn das Objektiv in unendlicher Entfernung ist, ß₂ die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe, wenn das Objekt ebenfalls in unendlicher Entfernung ist, / die Brennweite des Endoskopobjektivs und f_F die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe.

β ι ■ β₂=β = — = konstant /f

Aus der Formel (2) ergibt sich

Das heißt, die Summe \ß_x\ und \ß₂\ kann einen willkürlichen Wert haben, welcher größer als 2 τ/\β\ . Um

jedoch sowohl \ß_x \ als auch \ß₂\ kleiner als [ß\ zu machen und gleichzeitig die Möglichkeit zu haben, das Objek-

!5 tiv auf ein Objekt in naher Entfernung zu fokussieren, ist es erforderlich, die folgende Bedingung zu erfüllen

LS.I + LS₂I > 1 + \ß\

Wenn nämlich die Bedingung LS₁1 + LS₂1 > 1 + l/?l erfüllt ist, wird entweder (ß_x + — ) oder (ß₂ + — ) größer \ ß\ J \ ßi J

als iß + — J, und es wird möglich, das Objektiv auf einen Gegenstand in geringer Entfernung zu fokussieren, wenn die Fokussierang durch Bewegung der Linsengrappe erfolgt, für die der obenerwähnte Wert größer als

25 (ß₂ + J-) ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Endoskopobjektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines zweiten Endoskopobjektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive nach der Erfindung.

Das Endoskopobjektiv 1 besitzt die in der Tabelle 1 nachstehend aufgeführten Daten.

Tabelle 1

r ι =
r ι = r 3 =

r 6 =
r-, =
r 8 ⁼ r 9 -
f =
ff =
ß =

6,888

1,446 -7,022 -3,565 19,657 -5,829

7,783 -2,831 43,3

2,493 -1,651, -0,673,

d, = 0,7

d₂ = (variabel)

dz - M

d₄ = (variabel)

d₅ = 1,2

d₆ = 0,2

ά_Ί = 2

di - 0,7

1:3,0

/I₁ = 1,51633

Ti₂ = 1,69680

i7₃ = 1,69680

= 1,69680

= 1 ISdT)

V₁ = 64,1

V₂ = 55,7

V₃ = 55,7

v₄ = 55,7

ti. = TS 7

2 ω = 70° (diagonal)

Ib = 3,305 ßi = 6,896,

ß₂ = -0,098

60 darin bezeichnen:

T₁ bis γ_ί die Krümmungsradien der Oberflächen der entsprechenden Linsen,

di bis d_b die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n_x bis n₄ die Brechzahlen der Linsen,

Vi bis V₄ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs,

f_F die Brennweite der Frontlinsengruppe,

f_B die Brennweite der hinteren Linsengruppe,

ßl

die Vergrößerung der hinteren Linsengruppe,

die Vergrößerung der ersten Untergruppe und

die Vergrößerung der zweiten Untergruppe der hinteren Linsengruppe.

Dieses Objektiv weist, vgl. Fig. 1, eine zerstreuende Frontlinsengruppe und eine sammelnde hintere Linsengruppe auf. Die Frontlinsengruppe besteht aus einem ersten Linsenglied L ,, und die sammelnde hintere Linsengruppe besteht aus einem zweiten Linsenglied L₂, einem dritten Linsenglied L₃ und einem vierten Linsenglied L₄. Die sammelnde hintere Linsengruppe ist in zwei Untergruppen aufgeteilt, d. h. eine erste Linsengruppe, welche das zweite Linsenglied umfaßt und eine zweite Linsengruppe, welche das dritte Linsenglied und das vierte Linsenglied umfaßt, und das Objektiv 1 ist so ausgebildet, daß es durch Veränderung des Luftabstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe fokussiert wird. Zur Veränderung des Luftabstandes rf₄ gibt es zwei Verfahren. Das eine Verfahren besteht darin, die zweite Linsengruppe zu verschieben und die andere die erste Linsengruppe zu verschieben. Die Werte der Luftabstände d₂ und rf₄, wenn der Luftabstand rf₄ verändert wird, ergeben sich wie folgt

(1) Wenn die zweite Linsengruppe bewegt wird

	di	1,5
bei «>	2,51	0,43
bei einem Objektabstand von 4 Längeneinheiten	2,51
(2) Wenn die erste Linsengruppe	bewegt wird	d₄
	di	1,7
bei~	2,5	0,05
bei einem Objektabstand von 4 Längeneinheiten	4,15

Das Objektiv 2 besitzt die nachstehend in der Tabelle 2 aufgeführten Werte.

Tabelle 2

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	1,921	OO	di	= 0,6	«ι =	1,51633	Vi =	64,1
ri =
	OO	d₂	= 0,9
^ 3 =
	-49,257	d₃	= 6,9	*"2 =*	1,80610	V₂ =	40,8 (Prisma)
'4 =
	-5,02	*di,*	= (variabel)
*r 5 =*
	4,254	ds	= 1,0	"3 ⁼	1,69680	V₃ =	CC Π JJ,/
*re =*
	-3,883	d₆	= 0,2
ri =
	-7,972	di	= 1,6	"4 =	1,62041	V₄ =	60,3
*r% =*
	-3,885	ds	= 0,5	«5 =	1,84666	V₅ =	23,9
r 9 =
	-6,706	d₉	= (variabel)
»Ίο =	2,178
	du	,= 0,5	"6 =	1,84666	^V6 ⁼	23,9
»Π =
/ =	1:	3,0	2ö> =	85° 28' (diagonal)

f_F = -1,935 f_B = 2,703

β = 0,825 ß_x = -0,641 ß₂ = 1,286

45 50 55 60 65

darin bezeichnen:

/¹I bis r-, die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

d\ bis ct₆ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

η ι bis /Z₄ die Brechzahlen der Linsen,

Vi bis V₄ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs,

ff die Brennweite der Frontlinsengruppe,

f_B die Brennweite der hinteren Linsengruppe,

ίο β die Vergrößerung der hinteren Linsengruppe,

ß\ die Vergrößerung der ersten Linsengruppe und

βϊ die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe der hinteren Linsengruppe.

Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Objektiv 2 ist eine zerstreuende Frontlinsengrappe, ein Prisma und eine sammelnde hintere Linsengruppe vorgesehen. Die zerstreuende Frontlinsengrappe enthält ein erstes Linsenglied L,, und die sammelnde hintere Linsengrappe besteht aus einem zweiten Linsenglied L₂, einem dritten Linsenglied L₃ und einem vierten Linsenglied L₄. Die sammelnde hintere Linsengrappe ist in zwei Untergruppen geteilt, d. h. eine erste Linsengrappe, die das zweite Linsenglied L₂ und das dritte Linsenglied L₃ und eine zweite Linsengrappe, welche das vierte Linsenglied L₄ enthält, wobei das Objektiv 2 so ausgebildet ist, daß es durch Veränderung des Luftabstandes dg zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe fokussiert wird. Die Werte der Luftabstände rf₄ und d₉ ergeben sich, wenn der Luftabstand d₉ verändert wird, wie folgt

(/4 dg

bei 00 1,33 1,5

bei einem Objektabstand von 0,7 2,13

4 Längeneinheiten

Wie schon erwähnt kann das Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive erfindungsgemäß fokussiert werden ohne Vorschub des ganzen Objektivs, d. h. bei ortsfester Frontlinse. Daher kann die Frontlinse auch als Deckglas zum wasserdichten Abschluß dienen. Mit der vorliegenden Erfindung wird also ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive angegeben, das kleine Ausmaße besitzt und günstig fokussiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe aus einer ortsfesten und einer bewegbaren Untergruppe aufgebaut ist und daß die Fokussierang lediglich durch Verschiebung der bewegbaren Untergruppe unter Einhaltung der folgenden Bedingung erfolgt:

\ß\\ + \ßl\>l+ß

ίο worin bezeichnen:

jSi die Vergrößerung der ersten Untergruppe der hinteren Linsengruppe ß₂ die Vergrößerung der zweiten Untergruppe der hinteren Linsengruppe β die Vergrößerung der hinteren Linsengruppe.

2. Endoskopobjektiv nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstreuende Frontlinsengruppe aus einem ersten negativen Linsenglied (L₁), die hintere Linsengrappe aus einem zweiten positiven Linsenglied (L₂), einem dritten positiven Linsenglied (L₃) und einem vierten positiven Kittglied (L₄) besteht, wobei zur Fokussierung das dritte und vierte Linsenglied verschieblich sind und das Objektiv die aus der nachfol genden Tabelle 1 ersichtlichen Daten aufweist

Tabelle 1

r ι = 6,888

rf, = 0,7 η, = 1,51633 ν, = 64,1

τ ₂ = 1,446

d₂ = (variabel) r j = -7,022

d_} = 1,2 n₂ = 1,69680 V₂ = 55,7

r₄= -3,565

rf₄ = (variabel) r j = 19,657

d_s = 1,2 n_} = 1,69680 v₃ = 55,7

r j - -5,829

d_b = 0,2

r ₇ = 7,783

rf₇ = 2 n₄= 1,69680 v₄ = 55,7

r_t= -2,831

d_% = 0,7 n₅ = 1,78472 v₅ = 25,7

A₉= 43,3

/ = 2,493 1 :3,0 2 ω = 70° (diagonal)

darin bezeichnen:

/·, bis r₇ die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

d\ bis rf₆ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

H₁ bis n₄ die Brechzahlen der Linsen,

Vi bis v₄ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen,

so / die Brennweite des Objektivs.

3. Endoskopobjektiv nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Linsenglied in der hinteren Linsengruppe anstelle des dritten und vierten Linsenglieds zur Fokussierang verschieblich angeordnet ist.

4. Endoskopobjektiv nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv zwischen der zerstreuenden Frontlinsengruppe und der hinteren Linsengrappe ein Prisma (P) enthält, wobei die zerstreuende Frontlinsengruppe aus einem ersten negativen Linsenglied (L₁) und die sammelnde hintere Linsengrappe aus einem zweiten positiven Linsenglied (L₂), einem dritten positiven Kittglied (L₃) und einem vierten negativen Linsenglied (L₄) besteht und das zweite und das dritte Linsenglied zur Fokussierung des Objektivs verschieblich angeordnet sind und das Objektiv die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten Daten aufweist:

Tabelle 2 y _r j = oo %
% r ₂ = 1,921 y - = oo r_A = ο= λ j = -49,257 re» -5,02 τ ₇ = 4,254 P r 8 = -3,883 r ₉ = -7,972 r₁₀ = -3,885 r_u = -6,706 / = 2,178 darin bezeichnen:

d_x = 0,6 H₁ = 1,51633 ν, = 64,1

d₂ = 0,9

d} = 6,9 /I₂ = 1,80610 V₂ = 40,8 (Prisma)

da, = (variabel) ίο

d₅ = 1,0 W₃ = 1,69680 v₃ = 55,7

d₆ = 0,2

d_n = 1,6 n₄ = 1,62041 v₄ = 60,3

d_t = 0,5 n₅ = 1,84666 v₅ = 23,9

d₉ = (variabel) 20

d_]0= 0,5 W₆ = 1,84666 v₆ = 23,9

1 : 3,0 2 ω = 85° 28' (diagonal) 25