DE2715279A1

DE2715279A1 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE2715279A1
Application number: DE19772715279
Authority: DE
Inventors: Miwako Unami; Nobuo Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US4165917A; DE2715279C2; JPS6032856B2; JPS52121347A

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 7584

_m y. /, 5. April 1977

Tokyo/Japan ^

L/Br

Endoskopobjektiv

Die Erfindung bezieht steh auf ein Endoskopobjektiv für Endoskope, bei denen das Bild eines Objekts der Reihe nach durch eine Anzahl von Relaislinsengruppen übertragen wird, insbesondere auf ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden Hinterlinsengruppe.

Die meisten der bekannten Endoskopobjektive enthalten eine Einzellinse oder zwei oder drei Linsen_f da das distale Ende eines Endoskops klein im Durchmesser ist und es daher schwierig ist, entsprechende Linsen herzustellen. Andererseits wird in Endoskopen das Bild mehrmals mittels Relaislinsengruppen übertragen und es ist daher notwendig, die Relaislinsengruppen so anzuordnen, daß ihre in Luft stehenden Oberflächen auf ein Minimum reduziert sind, um den Lichtverlust, der durch Reflektion an in Luft stehenden Linsenoberflächen hervorgerufen wird, zu verringern. Daher ist es erforderlich, die

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Relaislinsengruppe so auszubilden, daß sie einen einfachen Linsenaufbau hat, wobei notwendigerweise sagittaler Astigmatismus und meridionaler Astigmatismus mit negativen Werten hervorgerufen werden. Darüber hinaus besitzt das Relaislinsensystem als Ganzes, da es eine Anzahl von Relaislinsengruppen enthält, beträchtlichen Astigmatismus. Es ist daher für das mit dem Endoskop letztlich erhaltene Bild unmöglich, dieses gleichzeitig im Mittelabschnitt und Randabschnitt gut zu fokussieren, selbst wenn die Aberrationen des Objektivs gut korrigiert sind. Darüberhinaus werden in Endoskopen mit Seitenoder Schrägsicht ein oder mehrere Prismen vor dem Objektiv angeordnet, um das Licht zu brechen. Wenn jedoch der Bildfeldwinkel des Objektivs groß ist, wird notwendigerweise das Prisma groß und es wird unmöglich, solch ein großes Prisma am dlstalen Ende des Endoskops anzuordnen, das einen kleinen Durchmesser besitzt. Darüber hinaus ist es, wenn das Prisma groß wird, unvermeidlich, auch das Deckglas groß zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive für Endoskope mit einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden Hinterlinsengruppe anzugeben, das kompakt im Aufbau ist, das einen _weiten Blickfeldwinkel besitzt und das so ausgebildet ist, daß die Aberrationen des Endoskops als Ganzes einschließlich der Relaislinsengruppen gut korrigiert sind.

709841/099« -3-

Dies wird erfindungageraäß gelöst durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen;

Fig. 1 bis 6 schematische Schnittansichten der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 des Endoskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig.7A_f7B,7C,7D,

8a,8B,8C,8D, 9A, Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 1,

9B,9C,9D

Fig,1oA,1oB, loC,

Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 2, loD

Fig.11A,HB, 11C,

Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 3, 11D

Fig.12A,12B,12C,

Korrekturk'-irven des Ausführungsbeispiels 4, 12D

Fig.l3A_f13B,13C,

Korrekturkurven des Ausführungsheispiels 5, 13D

Fig.14A_f14B,14C,

Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 6. 14D

-4-

7098A1 /0998

Der Grundaufbau des erfindungsgemäßen Endoskopobjektivs ist folgender. Das Objektiv besteht aus einer Frontlinsengruppe und einer Hinterlinsengruppe. Die zerstreuende Frontlinsengruppe enthält eine zerstreuende Meniskuslinse, bei der die gegenstandsseitige Oberfläche flach oder konvex ist, so daß es möglich ist, die zerstreuende Meniskuslinse als Deckglas zu verwenden. Die sammelnde Hinterlinsengruppe besteht aus einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied. Allgemein wird bei Objektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive sphärische Aberration und chromatische Queraberration ungünstig, obwohl es möglich ist, die Bildfeldkrümmung über ein breites Bildfeld gut zu korrigieren. Um sphärische Aberration und chromatische Queraberration gut zu korrigieren, ist das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung wie folgt ausgebildet. Die Sammellinse an der Gegenstandsseite der Hinterlinse ist so ausgebildet, daß der Absolutwert des Krümmungsradius auf ihrer gegenstandsseitigen Oberfläche größer als der Absolutwert des Krümmungsradius auf ihrer bildseitigen Oberfläche ist. Durch diese
Sammellinse und das sammelnde Kittglied in der Hinterlinsengruppe kann sphärische Aberration und chromatische Queraberration gut korrigiert werden. Darüber hinaus erfüllt das Linsensystem des Objektivs nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Bedingungen

(1) -0,7 ^Pq/MPr 4-o,35

(2) -o,75 ^f₁Af₀ £ -o,4

(3) 0,6 <. Jr_a/f_ol^1,2

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27Ί5279

Darin bezeichnen

P_ die Petzval-Summe, bezogen auf die Brennweite des Objektivs P_n die Petzval-Summe einer Relaislinsengruppe,

M die Zahl der Relaislinsengruppen,die das Relaislinsensystem

bilden,

f. die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe, f_ die Gesamtbrennweite des Objektivs und r den Krümmungsradius auf der Kittfläche des Kittglieds in der

Hinterlinsengruppe.

Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß es Astigmatismus mit positivem Vorzeichen erzeugt, der ungefähr gleich dem Astigmatismus mit negativem Vorzeichen ist, der durch das Relaislinsensystem als Ganzem verursacht wird, das zur Bildübertragung in dem Endoskop verwendet wird , für das das Objektiv vorgesehen ist» ^so daß der obenerwähnte Astig-

der matismus mit positivem Vorzeichen und ^Astigmatismus mit

negativem Vorzeichen einander aufheben, um im Endoskop als Ganzem Astigmatismus gut zu korrigieren. Um meridionalen Astigmatismus mit negativem Vorzeichen,der durch das Relaislinsensystem verursacht wird, mittels des Objektivs zu korrigieren, ist es erforderlich, die folgende Bedingung zu erfüllen

^M (D

⁽Vo " ⁽V

Darin bezeichnet (R^)_n den Krümmungsradius der meridionalen

ildhöhe y für da 70 9 8 A1/099R

Bildfläche bei der Bildhöhe y für das Objektiv, (R )_, den

Krümmungsradius der meridionalen Bildfläche bei der Bildhöhe y für eine Relaislinsengruppe und M die Anzahl der das Relaislinsensystem bildenden Relaislinsengruppen. Darüber hinaus ist, wenn (R )_Q den Krümmungsradius der sagittalen Bildoberfläche des Objektivs bezeichnet, das Verhältnis zwischen der Petzval-Summe P_ des Objektivs und dem Astigmatismus des Objektivs durch die folgende Formel gegeben

=2P_n (2)

In der gleichen Weise ist das Verhältnis zwischen der Petzval-Sumjne P_R einer Relaislinsengruppe und dem Astigmatismus einer Relaislinsengruppe durch die folgende Formel gegeben, wenn (R )_o den Krümmungsradius der sagittalen Bildebene für eine Relaislinsengruppe bezeichnet

⁽Vr ^{V:

= 2 P_R (3)

Wenn die Zahl der Relaislinsengruppe,die das Relaislinsensystem bildet, durch M angegeben wird, ist das Verhältnis zwischen der Petzval-Summe des Relaislinsensystems als Ganzem und dem Astigmatismus des Relaislinsensystems als Ganzem wie folgt gegeben

^{3M M} - = 2 MP_R (4)

⁽Vr «Vi

709841/0998 ~⁷~

'4f. 2716279

Daher kann der Gesamtastigmatismus des Objektivs und des Relalsllnsensystem als Ganzes wie folgt angegeben werden

(R₃Ji₀ ^l s'R ^v*Wo ^v*VR

(5)

Aus den Formeln 1 und 5 ergibt sich der gesarote sagittale Astigmatismus des Objektivs und Relaislinsensystems als Ganzem wie folgt

= 2 P= 2 MP. (6)

O K

⁽Vo <Vr °

Daher sollte_r um zu erreichen, daß der sagittale Astigmatismus des Objektivs den sagittalen Astigmatismus des Relaislinsensystems als Ganzem aufhebt, wenn der meridionale Astigmatismus des Objektivs den meridionalen Astigmatismus des Relaislinsensystems als Ganzem aufhebt, das Verhältnis zwischen der Petzval-Surame des Objektivs und der Petzval-Summe des Relaislinsensystems als Ganzem wie folgt sein

P₀- - MP_R (7)

Das heißt, um günstig den Astigmatismus des Relaislinsensystems als Ganzem durch Astigmatismus des Objektivs aufzuheben, miissen die Formeln (1) und (7) gleichzeitig erfüllt werden. Es ist jedoch beträchtlich schwierig, sowohl meridionalen als auch sagittalen Astigmatismus gleichzeitig zufriedenstellend

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aufzuheben, d.h. die beiden Formeln (1) und (7) gleichzeitig zu erfüllen. Dies ist auf die Tatsache zurückzufuhren, daß der Bildfeldwinkel des Objektivs groß ist, d.h. 6o bis 8o° betragt, während der Bildfeldwinkel der Relaislinsengruppe etwa 6° beträgt. Das heißt, selbst wenn der Absolutwert der Petzval-Summe des Objektivs,der fUr die paraxialen Strahlen berechnet worden ist, gleich dem absoluten Wert der Petzval-Sunune des Relaislinsensystems als Ganzem berechnet für paraxiale Strahlen ist und die Vorzeichen dieser Werte verschieden sind, wird die Differenz

der Fokussierungsstellungen in dem Bereich des großen Bildfeldwinkels groß infolge Astigmatimus höherer Ordnung, der auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß der Bildfeldwinkel groß ist. Darüber hinaus ist es bei einem Endoskop notwendig, den äußeren Durchmesser so klein wie möglich zu machen. Daher sollte die zerstreuende Frontlinsengruppe des Objektivs einen einfachen Linsenaufbau besitzen und dadurch ist die Zahl der die zerstreuende Frontlinsengruppe bildenden Linsen begrenzt. Um zu erreichen, daß die Petzval-Sunune des Objektivs einen positiven Wert annimmt, ist es daher vorteilhaft, die Brennweite f. der zerstreuenden Frontlinsengruppe klein zu machen. Um jedoch Astigmatismus höherer Ordnung auf ein Minimum herabzusetzen, ist es vorteilhaft, f. groß zu machen. Was den äußeren Durchmesser betrifft, so ist es vorteilhaft, den äußeren Durchmesser der zerstreuenden Frontlinsengruppe klein zu machen, wenn f.. klein ist. Um jedoch den äußeren Durchmesser der sammelnden Hinterlinsengruppe klein zu machen, ist es vorteilhaft, wenn f₁ groß ist. Wegen dieser Einschränkungen ist es günstig, P-VMP₀ innerhalb des durch die

709841 /0999

-9-

Bedingung (1) gegebenen Rahmens zu wählen. Wenn P_Q/MP_R < -o,7, wird es möglich, Astigmatismus an die Petzvalflache anzunähern. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, f.. klein zu machen. Wenn f. klein wird, wird der Außendurchmesser der sammelnden Hinterlinsengruppe notwendigerweise groß und sphärische Aberration mit negativem Vorzeichen und großem Absolutwert tritt auf und es wird Astigmatimus höherer Ordnung verursacht. Darüber hinaus wird, da f. auch in der Bedingung (2), die sich auf Koma bezieht, enthalten ist, Koma verstärkt, wenn f. klein wird.

Wenn andererseits P_/MP > τ«, 35 wird, kann sagittaler Astigmatismus nicht zu-friedenstellend korrigiert werden, obwohl es möglich sein kann, meridionalen Astigmatismus nahezu auf Null zu bringen.

Die Bedingungen (2) und (3) sind zur Erzielung einer günstigen Symmetrie der Koma durch günstige Korrektur des meridionalen Astigmatimus bei gleichzeitiger Erfüllung der Formel (1). Die Bedingung (2) ist besonders wirksam zur Korrektur außeraxialer sphärischer Aberration der niedrigeren Strahlen,d.h. der Korrektureffekt für außeraxiale sphärische Aberration, der durch die Bedingung (2) erreicht wird, ist unterschiedlich für die unteren Strahlen, Hauptstrahlen und oberen Strahlen. Andererseits ist der Korrektureffekt für außeraxiale sphärische Aberration,der durch die Bedingung (3) erreicht wird, unterschiedlich für die oberen Strahlen, Hauptstrahlen und unteren

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Strahlen. Das heißt, der größte Korrektureffekt wird für außeraxiale sphärische Aberration der oberen Strahlen erreicht. Wenn in den Bedingungen (2) und (3) f-i/fg ^oder | ^r _a^^fO^ 9^{rößer als} der obere Grenzwert wird, kann eine gute Symmetrie der Koma nicht erreicht werden ,obwohl Astigmatismus gut korrigiert werden kann. Das heißt, wenn f*/i-. größer als der obere Grenzwert der Bedingung (2) wird, wird außeraxiale sphärische Aberration der unteren Strahlen überkorrigiert und die der oberen Strahlen unterkorrigiert. Andererseits wird, wenn/r /f_o| größer als der

a \j

obere Grenzwert der Bedingung (3) wird, außeraxiale sphärische Aberration der unteren Strahlen unterkorrigiert und die der oberen Strahlen überkorrigiert. Wenn andererseits in den Bedingungen (2) und (3) f₁/f_Q oder Jr /f_o| kleiner als der untere Grenzwert wird, wird meridionaler Astigmatismus unterkorrigiert. Das heißt, wenn entweder f./f- oder Jr /f_oj kleiner als der untere Grenzwert der entsprechenden Bedingung wird, kann es möglich sein, meridionalen Astigmatismus gut zu korrigieren durch Erhöhung des anderen bis auf einen Wert nahe dem oberen Grenzwert. In diesem Fall wird jedoch die Symmetrie der Koma ungünstig aus dem obenerwähnten Grund und das Objektiv eignet sich nicht als Endoskopobjektiv.

Darüber hinaus werden, ura die einzelnen Aberrationen günstiger zu korrigieren, ohne' in großem Umfang den Grundaufbau des Objektivs nach der vorliegenden Erfindung zu verändern, die folgenden Alternativen betrachtet. Eine besteht darin, eine Sammellinse vor der sammelnden Hinterlinsengruppe des zuvor erwähnten Grundaufbaus als weiteres Glied der Hinter1insengruppe vorzusehen. So

70.9 841/0998

1st es möglich, sphärische Aberration besser zu korrigieren. Die andere besteht darin, eine Zerstreuungslinse hinter der Hinterlinsengruppe nach dem Grundaufbau als weiteres Glied der Hinterlinsengruppe anzuordnen. Dadurch ist es möglich, die chromatische Aberration besser zu korrigieren.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

709841/0998

< U.

Das Aueführungsbeispiel 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufge-

2715279 führten numerischen Daten ι * ' ' ^OL ' ^a

Tabelle 1

«1,-0,31 η,-3,51633 17,-64,15

r₂«0Q d₂-o,55

T₃-CO . ■ *

d₃«o,44 n₂-1,78833 ^-47,39

r₄-o_f855 d₄-o,4 r₅—8,242

d₅-o,8 · n₃-l,691oo ^₃-54,71

d₆-6,oo2 n₄-1,62588 ^₄-35,7o

r₇—3,oo1 d_?-o,4 r₈-14,319

d₈-2,o n₅-1,62o41 \^₅-6o,27

r₉—2,382

d₉-o,5 · n₆-1,78472 J₆«25,71

r_lo—9,65 (r«) d_lo-9,63 r_n»7,3

d, ,=6, ο n_?-1,51633 ^-64,15

r₁₂-7,3 d₁₂«o,56 ^r13" °°

7098 A1/0998

-A3-

n₈-1,62oo4

r_l5=15,741

d₁₅»2,5 n₉-1,6516o t^-58,52

r₁₆«-3,347

d_l6«1,5 »_1ο-1,βοβθ1 l^_lo-⁴°'⁷⁵

r₁₇=-7,4o4 d_l7-1,75

d_l8»24,9 n_1t-l »62oo4 ^u"³⁶'²⁵

r₁₉—11,o3 d₁₉=4.o

r_2o-11,o3

d_2o-24,9 n₁₂-l,«2oo4 ^₁₂«36,25

r₂₂-15,741

•1,6516ο ι/₁₃-58,52

d₂₃=1,5 · n_J4-J_f8o8o1 ^₁₄-4o,75

r₂₄—7,4o4 d₂₄-1,75

d₂₅-24,9 n_J5-l,62oo4 ^₁₅«36,25

r₂₆-ll,o3 ^d26-⁴'°

(r_2o bis r₂₆, d_2o bis d₂₆, n₁₂ ble n₁₅ und^_J2 MeJ₁₅ beziehen sich auf die Relalsllnsengruppe und wiederholen sich entsprechend

doskop bildenden

709Ri1/0998

der Anzahl der das Endoskop bildenden Relalsllnengruppen)

271S279

d₂₇-24,9 n_l6-1,62oo4

^r28-°°

-1,6516ο

r₂₉=15,741

^r3o-³'³⁴⁷

d_3o-1,5 D₁₈-I_f8o8o1 ^₁₈-4o,75

r 3 ,—7,404 -3,-1.75 r₃₂- co

d₃₂-23,9 * n_J9-l,62oo4 ^,-36,25

r₃₄-17,956

d₃₄-1,o B₂₀-J,78472

r₃₅-6_f345

d₃₅-3,3 n₂j-1,67ΟΟ3

r₃₆—15,967

^Γ37"°°

d₃₇-i,o H₂₂-1,51633 J₂₂-64,15

₃₇-i,o H₂₂-1,51633 J₂₂

3,-0,369, P_R-o,695, f,—1,o85, f₀»2,197

709841 /0998

-Λ5-

• lc.

Das Ausführungsbeispiel 2 hat die nachstehend In Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten: 2 / I b2 /3

Tabelle 2

Γ,-ΟΟ

-1,78831

d₃«O,656 n₂-1,78831

^d4⁼¹'³³ n₃-1,8o8o1

,9o3

⁴⁵ »₄-1»63854

°'³⁶ n₅-1,75574

~7,136

7 09841/0998

P₀-o,294 P_R-o,695 fj—i_fo363 f_o-1,556

Das Aueführungsbeispiel 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten: 2'/1t>27 9

Tabelle

r,- OO

d₁«o,24 η,-1,78831 1^-47,39

r₂«o,846 d₂-o,36

-1,78831 ^-47,39

d₄-1,6 · n₃-J,8o8o1 ^₃«4o,75

r₅—2,854 d₅-o,36 r_g-13,199

d₆-1,74 n₄-l ,63854 ^₄«55,42

r₇—1,999

d_?-o,43 A₅-J, 84 666 ^-23,83

r_e-9.4o3

P -ο,βο5 *.—1,ο72

7 0 9 8 A 1 /0998

- YI -Das AusfUhrungsbeispiel 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufge-

Il fb2V3

führten numerischen Daten:

Tabelle 4

, 3 n,-1,78831 ^-47,39

r_- σο

,78831

d₄=1,6 n₃-l,8o8o1

r₅—2,849

d₅»o,36

r₆=15,751

d₆=1,74 n₄-l,63854

r₇—l_f775

d₇-o,43 n₅-1,78472

r₈—J 1,842

,295 P_R-o,645 fj—1,1498

7 098Λ1 /0998

9.

Das Ausführungsbeispiel 5 hat die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten: 271527

r,- oo

Tabelle 5

I,1 D₁-I,78472 —8,2o3

o,4 n₂-J, 6935ο J, 799

d₄-6,53 * H₃-J,78831 v^-47,39

r₅-oo

<J₅-2,93 n₄-1,8o8ol t^₄-4o_r75

r₇-25_f579

d₇-3,17 n₅-J_f 65844 ^-50,88

r₈—2,978

d₈=o,78 n₆-1,8o518 J₆«25,43

P₀--o,112 P_R-o,213 £,—2,6791 f -4,392

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Das AusfUhrungsbeispiel 6 hat die nachstehend in Tabelle 6 aufgeführten numerischen Daten: Z f ID/ I 9

Tabelle 6

^r1	- OO
^d1	-o,3
^r2	-1,296
^d2	«o,3
^r3	m CO
^d3	»7,46
^r4	- 00
^d4	»2,28
^r5	—4,376
^d5
^r6	-27,79
^d6	-2,48
^r7^!	»-2,754
«V	-0,61
_r ,	—15,o21

η,-1,78831 ^-47,39

n₂-1,78831 n₃-l,78J79

₄-l,63854 -J,78472

215 P_R-o,4o4 f j—1,6435 f_Q-3_r482

Darin bezeichnen:

r-, r» ... die Krümmungsradien der Linsen, d_lfd_ ... die Dicken der Linsen bzw. Luftabständezwisehen den

Linsen-η-,η-... die Brechungsindizes der Linsen und

0 1' O2 '" ^d4"^e Abbe-Zahlen der Linsen. P₀ die Petzval-Summe des Objektivs, P_R die Petzval-Summe des Relaislinsensystems, f₁ die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und f_Q die Brennweite des Objektivs.

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- 2β -

Das Aueführungsbeispiel 1 hat den in Fig. 1 gezeigten Aufbau, wobei C das Deckglas, O das Objektiv, R die Relaislinsengruppe und E das Okkular bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Objektiv 0 aus einer Zerstreuungslinsengruppe mit einer Zerstreuungslinse und einer Sammellinsengruppe mit zwei sammelnden Kittgliedern. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner die Oberfläche auf der Gegenstandsseite der Zerstreuungslinsengruppe geneigt. Dies dient zur Verwendung des Objektivs für Schrägbetrachtung durch Brechung des Lichtes durch diese Oberfläche und daher ist das vor der Zerstreuungslinsengruppe angeordnete Deckgla-s ebenfalls geneigt. Das Ausführungsbeispiel 2 hat die in Fig. 2 gezeigte Ausbildung, wobei nur das Objektiv gezeichnet ist. Der übrige Aufbau ist gleich dem, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Die Ausführungsbeispiele. 3 bis 6 sind, wie in Fig. 3 bis 6 eingezeichnet, ausgebildet, wobei ebenfalls nur die Objektive dargestellt sind, da die übrige Anordnung im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten entspricht. Bei diesen Ausführungsbeispielen bezeichnet P Prismen zur Änderung der Lichtrichtung,um das Objektiv für eine Seitenbetrachtung oder Schrägbetrachtung verwenden zu können,wobei diese Prismen einfach durch Glasblöcke veranschaulicht sind. In jeder dieser Figuren ist das Prisma an die Sammellinse hinter dem Prisma angekittet. Es ist natürlich auch möglich, Prisma und Sammellinse mit Luftabstand ohne Verkitten anzuordnen. Für die Ausführungsbeispiele 3 bis 6 sind die numerischen Werte der Relaislinsengruppen wie folgt

709841 /0998

d₂₁-2.5 r₂₂-6,133 d₂₂-1,61 r₂₃-2,836 ^d23*²'⁶⁸ r₂₄—14,138

d_2o-26,o1 r₂₁- oo

- a-1 -

?»belle 3R

r_2o-9,492 ^* 2715279

_2o

19,78 n₁₂-1_r62oo4

d₂₅-19_f78 . B_]5-]_f62oo4

r₂₆—9,492

Tabelle 4R

d₂₁-2,52 r₂₂-8,o4 d₂₂-1,61 n₎₃-1_v8o8o1

d₂₃-2,68 n₁₄-l_f6516ο

r₂₄—16,46 d₂₄-1,18

7098 4 1 /0998

r^-21,431	5o,31
^d2o-
'21-	2,58
*^d21-	15,72
'22-	1
^d22-	7,152
'23-	3
^d23-	-28,266
'24-	1,8
^d24-	oo
'25-	5o,31
^d25-	-21,433
'26-

Tabelle 5%

n,,-l,62oo4 l/,,-3

n_J3-1,8o8o1 V₁₃-4o,75

Hj₄-1,6516ο V^-58,52

l/_J5-36,25

_J5

Tabelle

r_2o-18,645

^d2o"⁴⁴'⁴⁶ Λ₁₂-1,62οο4 l^₁₂-36,25

OO

r₂₂-24,71

^d22"²'⁶⁵ n₁₃-1,6516ο

r₂₃«-6,259

^d23-°'⁸⁸ . η₁₄-1,βοβο1

r₂₄—13,957 d₂₄-1,81 '25-

---18,645

7098A1 /0998

Bel dem AusfUhrungsbelsplel 1 wurden für die Relaislinsengruppen die Krümmungsradien beispielsweise als r~ bis r angegeben. Deshalb ist in den obenerwähnten numerischen Daten der Relaislinsengruppen für die Ausführungsbeispiele 3 bis 6 die gleiche Indizierung wie beim Ausführungsbeispiel 1 beibehalten worden.

Im folgenden werden nun die Werte für Astigmatismus

usw. bei d_en betreffenden Ausführungsbeispielen angegeben.

709841 /0998

(1) Für die Relaisllnsengruppeni

Länge einer Relalslineengruppe Bildhöhe

O
CO
CD
CD

AusfUhrungsbeispiel 1

AusfUhrungsbeispiel 2 AuefUhrungsbeispiel 3 AusfUhrungsbeispiel 4 AuefUhrungsbeispiel AuefUhrungsbeispiel

AusfUhrungsbeispiel 1 AusfUhrungsbeispiel 2 AusfUhrungsbeispiel 3 AusfUhrungsbeispiel 4 AuefUhrungsbeispiel 5 AuefUhrungsbeispiel 6

59,995

51 _f 253

64_foll

116,996

1o3,364

o, 139 o,139 o,16l o, 129 o_fo71 O,o8o7

1,025 l_fo25

1_f2998 2,6499 1,8oo2

4 ·

'-o, -o,465 -ο, Θ6 -o, -I,o32 -0,9.15

Zahl der Relaislinsen-	Aa	für eine Relais
gruppe (M)	««,o93	linsengruppe
	-o,o93	Δ m
5	•«,172	-o, 131
5	««,138	-o,131
5	-o,344	-o, 243
5	-«,183	-o, 196
3	P_RXM	-o,53
5	0,695	-o,286
AnXM	o,695
««,655	o,8o5	1
-«,655	o,645
-1,215	o,2)3
-«,98	o,4o4
-1_f59
-1,43

K) UD

(2) FUr das Objektivs

AusfUhrungsbeispiel 1 AusfUhrungsbeispiel 2 AusfUhrungsbeispiel 3 Aueführungsbeispiel 4 AusfUhrungsbeispiel 5 AuefUhrungsbeispiel 6

Bildfeldwinkel	Bildhöhe	Δ 8	ο, 565	¹O
54°29·	1,ο25	ο,327	ο,535	-ο,369
'79^Ο6·	1,ο25	0,277	1,156	-ο,294
81^Ο6·	1,3	0,553	ο,868	-ο,318
7ο°6«	1,3	ο,45	1,3ο8	-ο,295
69°59»	2,63	0,693	1,447	-ο,112
59°23«	1,β	0.698	-ο,215

(3) Werte bezüglich der Bedingungen (1), (2) und (3)

-*. AusfUhrungsbeispiel 1

AusfUhrungsbeispiel 2

£ AusfUhrungsbeispiel 3

AusfUhrungsbeispiel 4 AusfUhrungsbeispiel 5 AusfUhrungsbeispiel 7

P₀/MP_R	-1,o84	V^fo
-o, 53	-1,o33	-0,494
-o, 42	*«1,oo8	-0,666
-o,395	-o,811	-o,545
-o_f46	*•>,678**	-o,525
-o,53	-o,791	-o,61o
-o.53	-o,472

Darin bezeichneta s den saglttalen Astigmatisms _r wenn die Bildhöhe maximal ist und Δ m den meridionalen Astigmatismus, wenn die Bildhöhe maximal ist. Bei den Relaislinsengruppen sind diese numerischen Werte für eine Relaislinsengruppe angegeben. Darüber hinaus ist die Petzval-Summe P=E₁ z— nicht

auf die Brennweite normalisiert.

Die Aberrationen der AusfUhrungsbeispiele sind in den Figuren 7A , 7B,7C, 7D bis 14 A,14B,14C und 14D dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 7A,7B,7C und 7D die Korrekturkurven des gesamten optischen Systems des Endoskops nach dem Ausführungsbeispiel 1 mit Ausnahme des Okkulars. Die Figuren 8A, 8B,8C und 8D zeigen die Korrekturkurven nur des Objektivs vom Ausführungsbeispieli und Fig. 9A, 9B,9C und 9D die Korrekturkurven einer Relaislinsengruppe des Ausführungsbeispiels 1. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, hat das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung Astigmatismus von großem positiven Wert, so daß der Astigmatismus mit negativen Vorzeichen,der durch das Relaislinsensystem als Ganzem hervorgerufen wird, durch den Astigmatismus des Objektivs ausgeglichen wird, so daß die Aberrationen des optischen Systems als Ganzes gut korrigiert sind, wie Fig. 7A, 7B, 7C und 7D erkennen läßt. Für die AusfUhrungsbeispiele 2 bis 6 sind nur die Korrekturkurven der Objektive in Fig. Ι0Α, Ι0Β, I0C und I0D bis Fig. 14A, 14B, 14C und 14D angegeben. Für diese Ausführungsbeispiele ergibt sich aus diesen Figuren, daß die Objektive Astigmatismus mit positivem Wert in der gleichen Weise wie der Astigmatismus des Ausführungsbeispiels 1 entsprechend

709841/0998

Fig, 8B haben und daher haben diese Objektive die gleiche Wirkung wie das Ausführungsbeispiel 1.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv ein kompaktes Weitwinkelobjektiv, das so ausgebildet ist, daß es Astigmatismus mit positivem Wert verursacht. Daher kann der von den Relaislinsengruppen verursachte Astigmatismus mit negativen Vorzeichen vollständig durch den Astigmatismus des Objektivs mit positiven Vorzeichen aufgehoben werden und es ist daher möglich, Beobachtungen mit hervorragender Bildqualität durchzuführen.

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5 Leerseite

Claims

Patentansprüche

1, Endoskopobjektiv für Endoskope, die das Bild eines Gegenstandes durch eine Anzahl von Relaislinsengruppen übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer zerstreuenden Prontlinsengruppe mit negativer Brechkraft und einer sammelnden Hinterlinsengruppe mit einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Hinterlinsensystem, dessen Kittfläche negative Brechkraft hat, den folgenden Bedingungen genügt

(1) -o_f7 < P₀/MP_R £ -o,35

(2) -o,75 £ ί,/fQ i-o,4

(3) o_f6£lr_a/f₀l£i,2

darin bezeichnen

P_Q die Petzval«Summe des Objektivs,

P_n die Petzval-Summe einer Relaislinsengruppe, f₁ die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe,

f_ die Gesamtbrennweite des Objektivs,

r den Krümmungsradius der Kittfläche des Kittgliedes in

der Hinterlinsengruppe.

709841/0998

-2-

·* 2

2, Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sammelnde Hinterlinsengruppe weiter eine an der Gegenstandsseite der Hinterlinsengruppe angeordnete Sammellinse enthält.

3, Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterlinsengruppe weiter eine an der Bildseite der Hinterlinsengruppe angeordnete Zerstreuungslinse enthält.

4, Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die zerstreuende Frontlinsengruppe aus einer Zerstreuungslinse und die sammelnde Hinterlinsengruppe aus zwei Kittgliedern besteht und daß das Objektiv die folgenden numerischen Daten aufweist]

-3-

709JU1 /0998

r_T-oo

r₂» op d₂-o,55

d₄-o,4

r₆-3,oo1

Tabelle

α,-0,31 η,-1,51633 v^-64,15

d₃«o,44 n₂-l,78831 ^₂-47,39

r.-o,855

r₅—8,242

d_s-o,8 n₃-1,691oo

n₄-1,62588 r₇—3,oo1 d₇-o_f4 r₈-14,319

dg-2,o n₅-1,62o41

r₉—2,382

d₉-o,5 · n₆-1,78472

r_lo--9,65 (r«)

P₀= - ο,369 P_R- o,695 ^-1,085 %=2,197

7098 A 1 /0998

Darin bezeichnen

r. bis r. die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d₁ bis d die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n, bis n, die Brechungsinidzes der Linsen ( n, bezeichnet den ι ο ι

Brechungsindex des Deckglases), J₁ bis ^₆ die Abbe-Zahlen der Linsen ( J. bezeichnet die

Abbe-Zahl des Deckglases), P_Q die Petzval-Summe des Objektivs, P_R die Petzval-Summe des Relaislinsensystems, f. die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und f_Q die Brennweite des Objektivs.

5. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe in Form einer Zerstreuungslinse und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Pbjektiv die folgenden numerischen Werte aufweist:

-5-

709841/0998

Tabelle 2

,2 B₁-I₉TeSSI v^-47,39

d₃-3,656 n₂-1,78831

n₃-J,8o8o1

^-55,42 -J,75574

r₈—7,136

P₀-τ«, 294 P_R-O,695 £j—1,ο363 f^-1,556

Darin bezeichnen.

r. bis. r„ die Krümmungsradien der Linsen,

d. bis d₇ dle Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n. bis n_ die Brechungsindizes der Linsen (n_ ist der Brechungsindex des Prismas)

^₁ bis i^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen ( \J _ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P₀ die Petzval-Summe des Objektivs

f. die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

f die Gesamtbrennweite des Objektivs. -6-

2716279

i. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus'einer zerstreuenden Frontlinsengruppe in Form einer Zerstreuungslinse und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Objektiv die folgenden numerischen Werte auf- Tabelle 3 weist:

d₁-o,24 n,-1,78831 1^-47,39

r₂-o,846

2 ' r,~ öd

d₃"4,425 . n₂-1,78831 1^-47,39

d₄»1,6 n₃-1,8o8o1 v^"*⁰»?⁵

r₅—2,854

r_fi=13,199

d_fi=1,74 n₄-1,63854 <J₄-55,42

r₇—1,999

d_?-o_f43 n₅-J, 84666 ^-23,83

r₈-9,4o3

P_ä—O.3J8 P_-o,8o5 f,—1,072 f -1,967

7098 Λ 1 /0998

2716279

Darin bezeichnen

r^ bis r. die Krümmungsradien der Linsen»

dj bis d- die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n~ bis n. die Brechungsindizes der Linsen (n₂ist der Brechungsindex des Prisma), "

•Q y bis ^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen ( \)~ bezeichnet die Abbe· Zahl des Prismas)

P die Petzval-Summe des Objektivs, O

f* die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und £ die Gesaatbrennweite des Objektivs.

7. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe in Form einer Zerstreuungslinse und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Objektiv die folgenden numerischen Werte aufweist:

709841 /0998

Tabelle 4

^ri' - OO 3 ^d1 -o. 9o7 ^r2 "O, 9 ^d2 -Of O ^r3 ■ σ 59 ^d3 -3, ^r4 ^d4 ,849 ^r5 —2 36 ^d5 =Of ,751 ^r6 = 15 74 ^d6 = 1. ,775 ^r7 — 1 43 ^d7 -O, 1,842 ^r8 —1

₁-I,78831 ^₁«47,39

n₂-1,78831 1^-47,39

n₃-J,8o8ol

n₄-l, 63854 i^₄-55,42

n_s«l,78472 fc/j-25,76

P --o,295 P_R-o,645 £,—1,1498

Ό

Darin bezeichnen

r. bis Tg die Krümmungsradien der Linsen,

dj bis d- die Dicken der Linsen und Luftabst&nde zwischen den Linsen,

n. bis n₅ die Brechungsindizes der Linsen (n_ist der Brechungeindex des Prisma),

Ό j bis ^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen ( \)~ bezeichnet die Abbe- Zahl des Prismas)

Pg die Petzval-Summe des Objektivs,

fj die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

f die Gesamtbrennweite des Objektive. O

7 o r;;-. ύ ι / η π π ρ

COPY

6. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das - aus einer zerstreuenden Frontlinsengruppe in Form eines zerstreuenden Kittgliedes und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und eines sammelnden Kittgliedes bestehende Objektiv die folgenden numerischen Daten aufweist:

r₂»-8,2o3

-1,799

Tabelle 5

B₁-1,78472 vJj-25,76

n₂-l,6935ο ι/₂«53,33

,78831

r₆~4,965 dg-o,66 r_?-25_f579

d_?-3,17 n_s-3,65844 ^-50,88

r₈—2,978

d₈*=o,78 n₆-l,8o5i8 ^₆-25_f43

, 868

P --o,132 P₀-O,213 f.—2,6791 f -4,392

709841/0998

Copy

2715273

Darin bezeichnen

r^ bis r die Krümmungsradien der Linsen»

d- bis dg die Dicken der Linsen und Luftabstlnde «wischen den Linsen,

n. bis n_g die Brechungsindizes der Linsen (n_ ist der Brechungsindex des Prisma), ^%

V? j bis ^₆ die Abbe-Zahlen der Linsen ( \) ₃bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P die Petzval-Summe des Objektivs. 0

f^ die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

f die Gesantbrennwelte des Objektivs. ο

9, Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer zerstreuenden Prontlinsengruppe in Form einer Zerstreuungslinse und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Objektiv die folgenden numerischen Werte aufweist:

709841/0998

-11-

2 7 1 b 2 7 9

Tabelle 6

^di"°'³ Β,-1,78831 ^₁-47,39

r₂-1,29i

^d3"⁷·⁴⁶ ' D₂-I,78831 1^-47,39

V²'²⁸ »₃-1,78179 lS₃-37,o9

r₅—4,37« d₅.1.5 r₆-27,79

V²'⁴⁸ n₄-l,«3854 ^-55,42

r₇—2,754

^d7"°'⁶¹ n₅-1,78472 ^₅«25,7β

r-3,4*3L

Darin bezeichnen

r^ bis r- die KrOnsrangsradien der Linsen_#

dj bis d₇ die Dicken der Linsen und Luftabetlnde swischen den Linsen,

η. bis n. die Brechungalndises der X^nsea (n.let. der Bxedran?·· index des Prisma), *

J _} bis ^₅ die Abbezahlen der Linsen ( \)₂ beselchnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P die Petzval-Summe des Objektivs, O

fj die Brennweite der zerstreuenden Prontlinsengruppe and

7098Δ1 /0998 f_Q die Gesaatbrennveite des Objektivs. ^U3

BAD ORIGINAL