DE2715279A1 - Endoskopobjektiv - Google Patents

Endoskopobjektiv

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DE2715279A1
DE2715279A1 DE19772715279 DE2715279A DE2715279A1 DE 2715279 A1 DE2715279 A1 DE 2715279A1 DE 19772715279 DE19772715279 DE 19772715279 DE 2715279 A DE2715279 A DE 2715279A DE 2715279 A1 DE2715279 A1 DE 2715279A1
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lenses
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    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
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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 Linsenf 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
709841/0998
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.7Af7B,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.l3Af13B,13C,
Korrekturkurven des Ausführungsheispiels 5, 13D
Fig.14Af14B,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 <. Jra/fol^1,2
709841/0998
27Ί5279
Darin bezeichnen
P_ die Petzval-Summe, bezogen auf die Brennweite des Objektivs Pn 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
=2Pn (2)
In der gleichen Weise ist das Verhältnis zwischen der Petzval-Sumjne PR 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 PR (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 MPR (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 sollter 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- - MPR (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
7098A1/0998
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
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-9-
Bedingung (1) gegebenen Rahmens zu wählen. Wenn PQ/MPR < -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^ 9rößer 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 /fo| 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/fQ oder Jr /fo| kleiner als der untere Grenzwert wird, wird meridionaler Astigmatismus unterkorrigiert. Das heißt, wenn entweder f./f- oder Jr /foj 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-of855 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
rlo—9,65 (r«) dlo-9,63 rn»7,3
d, ,=6, ο n?-1,51633 ^-64,15
r12-7,3 d12«o,56 r13" °°
7098 A1/0998
-A3-
n8-1,62oo4
rl5=15,741
d15»2,5 n9-1,6516o t^-58,52
r16«-3,347
dl6«1,5 »1ο-1,βοβθ1 l^lo-4°'75
r17=-7,4o4 dl7-1,75
dl8»24,9 n1t-l »62oo4 ^u"36'25
r19—11,o3 d19=4.o
r2o-11,o3
d2o-24,9 n12-l,«2oo4 ^12«36,25
r22-15,741
•1,6516ο ι/13-58,52
d23=1,5 · nJ4-Jf8o8o1 ^14-4o,75
r24—7,4o4 d24-1,75
d25-24,9 nJ5-l,62oo4 ^15«36,25
r26-ll,o3 d26-4
(r2o bis r26, d2o 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 nl6-1,62oo4
r28-°°
-1,6516ο
r29=15,741
r3o-3'347
d3o-1,5 D18-If8o8o1 ^18-4o,75
r 3 ,—7,404 -3,-1.75 r32- co
d32-23,9 * nJ9-l,62oo4 ^,-36,25
r34-17,956
d34-1,o B20-J,78472
r35-6f345
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, PR-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 PR-o,695 fj—ifo363 fo-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 rg-13,199
d6-1,74 n4-l ,63854 ^4«55,42
r7—1,999
d?-o,43 A5-J, 84 666 ^-23,83
re-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—lf775
d7-o,43 n5-1,78472
r8—J 1,842
,295 PR-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^4-4or75
r7-25f579
d7-3,17 n5-Jf 65844 ^-50,88
r8—2,978
d8=o,78 n6-1,8o518 J6«25,43
P0--o,112 PR-o,213 £,—2,6791 f -4,392
7098A1/0998
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 PR-o,4o4 f j—1,6435 fQ-3r482
Darin bezeichnen:
r-, r» ... die Krümmungsradien der Linsen, dlfd_ ... 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, PR die Petzval-Summe des Relaislinsensystems, f1 die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und fQ die Brennweite des Objektivs.
709841 /0998
- 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
d2o-26,o1 r21- oo
- a-1 -
?»belle 3R
r2o-9,492 ^* 2715279
2o
19,78 n12-1r62oo4
d25-19f78 . B]5-]f62oo4
r26—9,492
Tabelle 4R
d21-2,52 r22-8,o4 d22-1,61 n)3-1v8o8o1
d23-2,68 n14-lf6516ο
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
nJ3-1,8o8o1 V13-4o,75
Hj4-1,6516ο V^-58,52
l/J5-36,25
J5
Tabelle
r2o-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 den 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
59,995
51 f 253
64foll
116,996
1o3,364
o, 139 o,139 o,16l o, 129 ofo71 O,o8o7
1,025 lfo25
1f2998 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 PRXM -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
-1f59
-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
'79Ο 1,ο25 0,277 1,156 -ο,294
81Ο 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/MPR -1,o84 Vfo
-o, 53 -1,o33 -0,494
-o, 42 *«1,oo8 -0,666
-o,395 -o,811 -o,545
-of46 •*>,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.
709841/0998
5 Leerseite

Claims (1)

  1. 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) -of7 < P0/MPR £ -o,35
    (2) -o,75 £ ί,/fQ i-o,4
    (3) of6£lra/f0l£i,2
    darin bezeichnen
    PQ die Petzval«Summe des Objektivs,
    Pn 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
    rT-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
    ds-o,8 n3-1,691oo
    n4-1,62588 r7—3,oo1 d7-of4 r8-14,319
    dg-2,o n5-1,62o41
    r9—2,382
    d9-o,5 · n6-1,78472
    rlo--9,65 (r«)
    P0= - ο,369 PR- 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), PQ die Petzval-Summe des Objektivs, PR die Petzval-Summe des Relaislinsensystems, f. die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und fQ 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 PR-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
    rfi=13,199
    dfi=1,74 n4-1,63854 <J4-55,42
    r7—1,999
    d?-of43 n5-J, 84666 ^-23,83
    r8-9,4o3
    Pä—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
    ns«l,78472 fc/j-25,76
    P --o,295 PR-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?-25f579
    d?-3,17 ns-3,65844 ^-50,88
    r8—2,978
    d8*=o,78 n6-l,8o5i8 ^6-25f43
    , 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 ng 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 fQ die Gesaatbrennveite des Objektivs. U3
    BAD ORIGINAL
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