DE2715279C2

DE2715279C2 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE2715279C2
Application number: DE2715279A
Authority: DE
Inventors: Miwako Yokohama Kanagawa Unami; Nobuo Tama Tokio/Tokyo Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE2715279A1; JPS6032856B2; JPS52121347A; US4165917A

Description

J] = -2,6791

= 50,88

»'<, = 25,43

/o = 4,392

η bis /ij die Krümmungsradien der Linsen,

ti. bis <■/» die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

«ι bis »f, die Brechungsindizes der Linsen (/I₃ ist der Brechungsindex des Prismas),

ν, bis i'₆ die Abbe-Zahlen der Linsen (v₃ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P_u die Petzval-Summe des Objektivs,

J\ die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

./ü die Brennweite des Objektivs

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

IU

20

25

Ta'cllc 6

0,3 1,296 0,3

7,46

2,28 -4,376 1,5

27,79 2,48 -2,754 c/, = 0,61 r_x = -15,021

Pa = -0,215 Darin bezeichnen

ds =

/j, = 1,78831

/J₂ = i,7883i

/J₃ = 1,78179

/J₄ = 1,63854

/J₅ = 1,78472

/, = -1,6435

ι-, = 47,39

v₂ = 47,39
V₃ = 37,09

40

Ri -	55,42
Vj =	25,76
/o -	3,482

T₁ bis /g die Krümmungsradien der Linsen,

di bis d₇ die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n, bis W₅ die Brechungsindizes der Linsen (n₂ ist der Brechungsindex des Prismas),

v, bis v_ä die Abbe-Zahlen der Linsen (v₂ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P₀ die Petzval-Summe des Objektivs

/, die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

f_a die Brennweite des Objektivs

50

55

60

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv mit einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden hinteren Linsengruppe mit positiver Brechkraft für ein Endoskop mit M einfach aufgebauten Relaislinsengmppen, die sagittale und meridionale Bildfeldkrümmung mit negativem Vorzeichen hervorrufen.

Aus der US-PS 35 76 358 ist für Endoskope mit Glasfaserbündeln als Lichtleiter ein Varioobjektiv bekannt, das eine zerstreuende Frontlinsengruppe und eine sammelnde hintere Linsengruppe enthält.

Weiterhin ist aus der US-PS 29 33 018 ein Objektiv für Folographie und Projektion bekannt, das hinter einer zerstreuenden Meniskuslinse zwei positive Kittglieder aufweist, bei denen die Krümmungsradien im Bereich von etwa -L2 bis -0,77 liegen.

Es ist beispielsweise aus der DE-AS 12 75 302 ein modifiziertes Gauß-Objektiv für Elektronenbildröhren bekannt, diji tonnenförmige Verzeichnung auf der Seite der kurzen Schniliweite besitzt, die diejenige der üblichen Elektronenstrahlröhren aufhebt, und bei dem auch eine Anpassung seiner Bildfeldkrümmung an die der Röhre durch eine Aufspaltung der Smythschen Linse in zwei Glieder erfolgt.

ίο Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskopobjektiv anzugeben, das die Verwendung von M einfach aufgebauten Relaislinsengruppen zuläßt, dabei aber eine gute Korrektur des ganzen Endoskops über ein großes Bildfeld, insbesondere hinsichtlich der Bildfeldkrümmungen ermöglicht.
Dies wird erreicht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen, aus einer Frontlinsengruppe und einer hinteren Linsengruppc bestehenden Objektivs für Endoskope mit M einfach aufgebauten Reteiislinsengruppen besteht in folgendem: Die zerstreuende Frontlinsengruppe enthält eine zerstreuende Meniskuslinse, bei der die gegenstandsseitige Oberfläche eben 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. AII-gemein werden bei Objektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive sphärische Aberration und Farbvergrößerungsfehler ungünstig, obwohl es möglich ist, die Bildfeldkrümmungen über ein großes Bildfeld gut zu korrigieren. Bei den erfindungsgemäßen Objektiven ist es aber möglich, die beiden Bildfehler gut zu korrigieren. Um sphärische Aberration und Farbvergrößerungsfehlergut zu korrigieren, erfüllt das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Bedingungen:

(1) -0,7 < P₀IMPg < -0,35

(2) -0,75 </,//„< -0,4

(3) 0,6<|r„//₀|<l,2

Darin bezeichnen:

P₀ die Petzval-Summe, bezogen auf die Brennweite des Objektivs,

P_R die Petzval-Summe einer Relaislinsengruppe,

M die Zahl der Relaislinsengruppen, die das Relaislinsensystem bilden,

/i die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe,

f₀ die Brennweite des Objektivs und

r_a den Krümmungsradius der Kittfläche des Kittglieds in der hinteren Linsengruppe.

Von besonderer Bedeutung ist, daß das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung 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 Astigmatismus mit positivem Vorzeichen und der Astigmatismus mit negativem Vorzeichen einander aufheben, um im ganzen Endoskop Astigmatismus gut zu korrigieren. Um meridionale Bildfeldkrümmung mit negativem Vorzeichen, die durch das Relaislinsensystcm verursacht wird, mittels des Objektivs zu korrigieren, ist es daher erforderlich, die folgende Bedingung zu erfüllen:

1 _ „ M _m

(_m)o (_m)_R

Darin bezeichnet (R_m)₀ den Krümmungsradius der meridionalen Bildfläche bei der Bildhöhe y für das Objektiv, (R_m)_R den Krümmungsradius der meridionale Bildfläche bei derBiklhöhe ν füreine Relaislinsengruppe und M die Anzahl der das Relaislinsensystem bildenden Relaislinsengruppen.

Darüber hinaus ist, wenn (RJ₀ den Krümmungsradius der sagittalen Bildfläche des Objektivs bezeichnet, die Beziehung zwischen der Petzval-Summe P₀ des Objektivs und den Bildfeldkrümmungen des Objektivs durch folgende Formel gegeben:

In der gleichen Weise ist das Verhältnis zwischen der Petzval-Summe P_R einer Rclaislinsengruppc und dem Astigmatismus einer Relaislinsengruppe durch die folgende Formel gegeben, wenn {R_S)_R den Krümmungsradius der sagittalen Bildfläche für eine Reiaisiinsengruppe bezeichnet

—K- - ^J^ = 2P_R. (3)

Wenn die Zahl der Relaislinsengrif.ppen, die das Relaislinsensystem bilden, durch M angegeben wird, ist das Verhältnis zwischen der Petzval-Summe des ganzen Relaislinsensystems und dem Astigmatismus des ganzen -^claislinscnsystems wie folgt angegeben:

-2g- - -£L- = 2MP_R. (4)

Daher kann der Gesamtastigmatismus des aus Objektiv und dem ganzen Relaislinsensystem bestehenden Linsensystem wie folgt angegeben werden:

Aus den Formeln 1 bis 5 ergibt sich die gesamte sagittale Bildfeldkrümmung des aus Objektiv und ganzem Rclaislinsensystem bestehenden Linsensystems wie folgt:

i^r-T^r = ²^ = ²^· ⁽⁶⁾ *

Daher sollte, um zu vermeiden, daß die sagittale Bildfeldkrümmung des Objektivs die sagittale Bildfeldkrümmung des ganzen Relaislinsensystems aufhebt, wenn die meridionale Bildfeldkrümmung des Objektivs die mcridionale Bildfeldkrümmung des ganzen Relaislinsensystems aufhebt, das Verhältnis zwischen der Petzval-Summe des Objektivs und der Petzval-Summe des ganzen Relaislinsensystems wie folgt sein:

Pt, - -MPh (7)

Das heißt, um weitgehend den Astigmatismus des Relaislinsensystems durch Astigmatismus des Objektivs zu beheben, müssen die Formeln (1) bis (7) gleichzeitig erfüllt werden. Es ist jedoch sehr schwierig, sowohl meridionale wie auch sagittale Bildfeldkrümmung gleichzeitig zufriedenstellend zu beheben, d. h. die beiden Formeln (1) und (7) gleichzeitig zu erfüllen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Bildfeldwinkel des Objektivs groß ist, d. h. 60 bis 80° beträgt, während der Bildfeldwinkel der Relaislinsengruppe etwa 6° beträgt. Das heißt, selbst wenn der Absolutwert der Petzval-Summe des Objektivs, der für die paraxialen Strahlen berechnet worden ist, gleich dem absoluten Wert der Petzval-Summe des ganzen Relaislinsensystems berechnet für paraxiaie Strahlen ist, und die Vorzeichen dieser Werte verschieden sind, wird die SchnittweitenditTerenz in dem Bereich des großen Biidfeidwinkeis groß infolge Astigmatismus 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, dadurch ist die Zahl der die zerstreuende Frontünsengruppe bildenden Linsen begrenzt. Um zu erreichen, daß die Petzval-Summe des Objektivs einen positiven Wert annimmt, ist es vorteilhaft, die Brennweite /, der zerstreuenden Frontlinsengruppe klein zu machen. Un. jedoch Astigmatismus höherer Ordnung auf ein Minimum herabzusetzen, ist es vorteilhaft, Z₁ groß zu machen. Was den freien Durchmesser betrifft, so ist es vorteilhaft, den freien Durchmesser der zerstreuenden Frontlinscngruppe klein zu machen, wenn f_x klein ist. Um jedoch den freien Durchmesser der sammelnden hinteren Linsengruppe klein zu machen, ist es vorteilhaft, wenn /, groß ist. Wegen dieser Einschränkungen ist es günstig, P₁₁/MPk innerhalb des durch die Bedingung (1) gegebenen Rahmens zu wählen. Wenn P₀IMP_R < -0,7, wird es möglich, die meridionale und sagittale Bildfläche an die Petzvalfläche anzunähern. In diesem Fall ist es jedoch notwendig, f, klein zu machen. Wenn f, klein wird, wird der freie Durchmesser der sammelnden hinteren Linscngruppe notwendigerweise groß und sphärische Bildfeldkrümmung mit negativem Vorzeichen und großem Absolutwert tritt auf, und es wird Astigmatismus höherer Ordnung verursacht. Darüber hinaus wird, da /, auch in der Bedingung (2), die sich auf Koma bezieht, enthalten ist, Koma größer, wenn J_x klein wird.

Wenn andererseits P₀/MP_R > -0,35 wird, kann die sagittale Bildfeldkrümmung nicht zufriedenstellend korrigiert werden, obwohl es möglich sein kann, die meridionale Biidfeldkrümmung nahezu auf Null zu bringen.

Die Bedingungen (2) und (3) dienen zur Erzielung einer kleinen Koma durch günstige Korrektur der meridionalen Bildfeldkrümmung bei gleichzeitiger Erfüllung der Formel (1). Die Bedingung (2) ist besonders wirksam zur Korrektur außeraxialer sphärischer Aberration der unteren Strahlen, d. h. der Koirrektureffekt 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 Strahlen. Das heißt, der größte Korrekturwert wird für außeraxiale sphärische Aberration der oberen Strahlen erreicht. Wenn in den Bedingungen (2) und (3) J_x If₀ oder|r_a//₀| größer als der obere Grenzwert wird, kann die Koma nicht zufriedenstellend behoben werden, obwohl Astigmatismus gut korrigiert werden kann. Das heiBt, wenn f_x If₀ größer als der obere Grenzwert der Bedingung (2) wird, wird außeraxiale sphärische Aberration der unteren Strahlen unterkorrigiert. Andererseits wird, venn\r_a/f₀\ größer als der obere Grenzwert der Bedingung (3) wird, außeraxiale sphärische Aberration der unteren Strahlen unterkorrigiert und die deroberen Strahlen überkorrigiert. Wenn andererseits in den Bedingungen (2) und (3) f_x If₀ oder|r„/_/nl klei-

ner als der untere Grenzwert wird, wild meridionale Bildfeldkrümmung unterkorrigiert. Das heißt, wenn entweder /, /fo oder\r_a/f₀\ kleiner als der untere Grenzwert der entsprechenden Bedingung wird, kann es möglich sein, meridionale Bildfeldkrümmung gut zu korrigieren durch Erhöhung des anderen Wertes bis auf einen Wert nahe dem zum oberen Grenzwert. In diesem Fall wird jedoch die Koma groß aus dem obenerwähnten Grund, und das Objekiv eignet sich nicht als Endoskopobjektiv.

Darüber hinaus sind, wenn die einzelnen Aberrationen noch besser korrigiert werden sollen, ohne den Grundaufbau des Objektivs nach der vorliegenden Erfindung wesentlich zu verändern, folgende Alternativen möglich: Eine besteht darin, eine Sammellinse vor der sammelnden hinteren Linsengruppe des zuvor erwähnten Grundaufbaus als weiteres Glied der hinteren Linsengruppe vorzusehen. So ist es möglich, sphärische Aberration besser zu korrigieren.

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

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
!n den Zeichnungen zeigt

Fig 1 bis 6 schematische Schnittbilder der Ausführungsbeispiele 1 bis 5 des Endoskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. TA, 7B, 7C,~7D, 8A, 8B, 8C, 8D, 9A, 9B, 9C, 9D Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 1,
Fig. 10A, 1OB, IOC, IOD Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 2,
_ 20 Fig. HA. HB. HC. HD Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 3,

Fig. 12A, 12B, 12C, 12D Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 4,

j Fig. 13A, 13B, 13C. 13D Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 5,

Fig. 14A, 14B, 14C, 14D Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 6.
Im folgenden sind die Konstruktionsdaten erfindungsgemäßer Objektive angegeben.
Das Endoskop mit dem Objektiv gemäß Ausführungsbeispiel 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

r = oo

n, = 1,51633 v, = 64,15

J ³⁵ d: = 0,44 /I₂ = 1,78831 v₂ = 47,39

-* - no _nj = 1,69100 v₃ = 54,71

/I₄ = 1,62588 v₄ = 35,70

*r_: =*	0,55	OO	0,44	CO	23.9	OO	0,45
d_: =	0,855	15,741
/·.. =	0,4	2.5
*d; =*	-8.242	-3,347
η =	0.8	1.5
*d_x =*	3,001
*η -*	6,002
A =	-3.001
/·, =	0.4
A =	14,319
r- =	2,0
d- =	-2,382
r» =	0.5
A =	-9.65 U₁)
Λ) =	9.63
d. =	7.3
r, , =	6.0
dt, =	-7.3
^r\; ⁼	0.56
d:; =
*r_r =*
d : =
r ; =
rf, I =
r., --
*du -*
Γ\$ ~~
d \ s ^
r_lh =

n₅ = 1,62041 v_s = 60,27

λ, = -2,382
^J /I₆ = 1,78472 v₆ = 25,71

n-, = 1,51633 v₇ = 64,15

· "" «a = 1,62004 y. = 36,25

= 1,65160 V₉ = 58,52

,= 1,80801 νιο = 40,75

Fortsetzung	7,404	OO	OO	0,45	OO	24,9
r„ =	1,75	24,9	15,741	-11,03
A₇ =	-11,03	2,5	4,0
Os =	4,0	3,347
As =	11,03	1,5
Oi =	24,9	-7,404
dm =	1,75
Oo =
A₀ =
Λ\| =
A₁ =
02 =
Aj =
Oi =
A₁ =
0-t -
A₄ ■-
*r,i =*
A₅ =
Οι. =
A, =

D₁₁ = 1,62004 V₁₁ = 36,25

10

77_I2 = 1,62004 v₁₂ = 36,25

15

H₁₃ = 1,65160 v₁₃ = 58,52

/i₁₄ = 1,80801 v_I4 = 40,75 ,„ «,

«,j = 1,62004 V₁₃ = 36,25

(^₀ bis r₂₆, Ao bis Α.6, «π bis n_iS und v_I2 bis ν₎₃ beziehen sich auf die Relaislinsengruppe und wiederholen sich ent- 30 sprechend der Anzahl der das Endoskop bildenden Relaislinsengruppen).

35 n_l6 = 1,62004 v,₆ = 36,25

40

/I₁₇= 1,65160 V₁₇ = 58,52

/Ji₈ = 1,80801 V₁₈ = 40,75

45

= 1,62004 v„ = 36,25

50

n₂₀= 1,78472 V₂₀ = 25,71

55

/i_2l = 1,67003 v₂₁ = 47,11

(.0

//„= 1,51633 v₂₂ = 64,15

P_R = 0,695 /, = -1,085 /₀ = 2,197 65

Das Ausführungsbeispiel 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

07 =	11,03	OO	0,45	OO	23,9	OO	16,43	OO	1,0	CO
A.7 =	24,9	15,741	17,956	-0,369
Ox =	2,5	1,0
dn "	-3,347	6,345
0·» ="	1,5	3,3
dn, -	-7.404	-15.967
/"«. =	1.75	1,0
Al, =
Λι =
*du =*
Aj =
A, =
Λι =
A,=
Λ-, =
A₄ =
Λ< =
As =
Λ₍, =
A„ =
0-7 =
A₇ =
Ok =
/ί, =

20

t

Tabelle 2

CO

0,2

OO

1,33

0,24

OO

4,425

OO

1,6

co
0,3

OO

3,59

OO

1,6

"I

27 15 279

= 1,78831

10

Vl =

' B

47,39

1

1 ⁶⁰

0,816

-2,483

0,846

-2,854

0,907

-2,849

1

η =

0,3
OO

0,3
10,903

0,36

0,9

0,36

40,75 j

I

25

I

rf, =

3,656

1,45

13,199

«2

V₂ =

I

^r2 ~

-1,608

1,74

= 1,78831

I

d₂ =

G,26

-1,999

«3

= 1,78831

V₃ =

ί

I

30

I

d₃ =

-7,136

0,43

= 1,80801

= 1,808Oi

47,39 I

I ⁵

ί
S

r₄ =

-0,294 P_R = 0,695

-9,403

1

■ I

ί

rf₄ -

Ausführungsbeispiel 3 hat

»4

= 1,78831

V₄ =

ί

1
|i IO

rs =

s3

-0,318 P_R = 0,805

47,39 1

35

ds -
r_b =

OO

"S

= 1,80801

= 1,63854

V₅ =

I

i

d_b =

Ausführungsbeispiel 4 hat

40,75 §

' I

Tabelle 4

fx

= 1,84666

/o ⁼

I

rf₇ =

2,:

= 1,63854

aulgeführten

I
;

j

40

's =

O =

55,42 I

Po =

rf₂ =

= 1,75574

= -1,072

1

Das

O =

V₁ =

25,71 I

Tabell

* =

= -1,0363

die nachstehend in Tabelle 4

1,556 1
numerischen Daten:

I 45

Λ =

T₄ =

die nachstehend in Tabelle 3

rf, =

rf₄ =

"ι

'2 =

rs =

V₂ =

47,39

rf₂ =

rf₅ =

"1

I 50

r₃ =

V₃ =

rf₃ =

>h

55

T₄ =

47,39 I

rf₄ =

"2

«3

ft

^r5 ⁼

V₄ =

40,75 1

«3

E

T₆ =

V₅ =

1

<4 =

1

/7 =

55,42 I

rf₇ =

/J₄

/ο =

I

/j, =

23,83 1

"s

aufgeführten

P₀ =

I

ν, =

1,967 I

Das

/,

1

numerischen Daten: |

i

V₂ =

47,39 I

1

V₃ =

I

ff Fortsetzung

/-6 = 15,751

d_b = 1,74 /i, = 1,63854 v₄ = 55,42

T₁ = -1,775 ³

Cl₁ = 0,43 /I₅ = 1,78472 v₅ = 25,76

r, = -11,842

P₀ = -0,295 P_R = 0,645 /, =-1,1498 /₀ = 2,19 10

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

Tabelle 5

_Γ| = oo

</, = 1,1 /i_s = 1,78472 V₁ = 25,76

#> = -8,203 ²⁰

</₂ = 0,4 n₂ = 1.69350 V₁ = 53,33

r₃ = 1,799

</₄ = 6,53 /7₃ = 1,78831 v₂ = 47,39

d_s = 2,91 /I₄ = 1,80801 v₄ = 40,75 ₃₀

/·,, = -4,965

</,, = 0,66

r-, = -25,579

</_T = 3,17 /I₅ = 1,65844 v₅ = 50,88 ₃₅

r₈ = -2,978

d_t = 0,78 /I₅ = 1,80518 v₆ = 25,43

r, = -20,868

^₁= -0,112 />_Ä = 0,213 /, =-2,6791 /₀ = 4,392 ⁴⁰

Das Ausführungsbeispiel 6 hat die nachstehend in Tabelle 6 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 6

i/, = 0,3 λ, = 1,78831 v, = 47,39

O - 1,296

d_} = Ci

r_y = oo

dy = 7,46 /I₂ = 1,78831 v₂ = 47,39

	</₄ =	2,28
i;	rs ~	-4,376
	</s =	1,5
	h ^s	27,79
I	4 =	2,48
I	O =	-2,754
1	i/₇ =	0,61
i	h =	-15,021

1,78179 v₃ = 37,09

-0,215 Ρ« =0,404

1,63854	11	/ο	= 55,42
1,78472			= 25,76
1,6435		= 3,482

In den Tabellen bezeichnen:

	0-
du
"u	"ι
V\|.	*2
P₀
Pr
/ι
/ο

die Krümmungsradien der Linsen,

die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,
die Brechungsindizes der Linsen und
die Abbe-Zahlen der Linsen,
die Petzval-Summe des Objektivs,
die Petzval-Summe des Relaislinsensystems,
die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und
ίο /o die Brennweite des Objektivs.

Das Endoskop mit dem Objektiv gemäß Ausführungsbeispiel 1 hat den in Fig. 1 gezeigten Aufbau, wobei C das Deckglas, O das Objektiv, R die Relaislinsengruppe und E das Okular bezeichnet. Bei diesem Endoskop besteht das Objektiv O aus einer Zerstreuungslinsengruppe mit einer Zerstreuungslinse und einer Sammellinsengruppe mit zwei sammelnden Kittgliedern. Bei dem Objektiv des in Fi g. 1 gezeigten Endoskops 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 Deckglas ebenfalls geneigt. Das Ausführungsbeispiel 2 hat die in Fi g. 2 gezeigte Ausbildung, wobei nur das Objektiv ohne die Relaislinsengruppe gezeigt ist. Der übrige Aufbau des Endoskops ist gleich dem, wie er in F:g. 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 der 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 Wer'i der Relaislinsengruppen wie folgt

Tabelle 3 R
/•₂₀ = 9,492
d_:o = 19,78 n_n = 1,62004 v,₂ = 36,25

M 35 4. - 2.5

r₂₂ = 6,133

^₂₂ = 1,61 /in= 1,80801 V₁₃= 40,75 ί

r₂, = 2,836 ■

dy. = 2,58 «π = 1,64050 v,₄ = 60,10

r-4 = -14,138

rf?4 = 0,9 r_: = ca

d_:< = 19,78 /7₁₅ = 1,62004 v_I5 = 36,25 |

r_2h = -9,492

Tabelle 4 R

Oo = 11,942 I

d₂₀ = 26,01 /i_I2 = 1,62004 v₁₂ = 36,25

;

r₂₂ = 8,04

d₂₂ = 1.61 /7₁₃ = 1,80801 v₁₃ = 40,75

03 = 3.6

A,= 2,68 /J₁₄= 1,65160 V₁₄= 58,52

0₄ = -16.46
d_2i = 1.18

^{Γ:; =} °°

d_2i = 26,01 /J₁₅ = 1,62004 V₁₅ = 36,25

/•₂₆ = -11,942

Tabelle 5 R	21,431	OO	2,58	OO	50,31	18,645	CO	1,14	CO
On "	50,31	15,72	-2 i,43 i	44,46	24,71	44,46
«/.Ml	1	Tabelle 6 R	2,65	-18,645
Oi	7,152	On =	-6,259
du'	3	dw =	0,88
02 =	-28,266	Oi =	-13,957
^₂₂ =	1,8	du =	1 O 1
03 =	02 *	J₁O 1
^23 =	dn =
04 =	Oi =
i/24 =	d_2J =
Os =	04 =
'/2S =
Of, =	"24 —
Os =
(Z₂₅ =
Of, =

"IJ =

"13 = "14 =

"13 = "14 ⁼

1,62004

1,80801 1,65160

/J₁₅ = 1,62004

/J₁₂ = 1,62004

1,65160 1,80801

1,62004

ι·,, - 36,25

V₁₃ = 40,75

V₁₄= 58,52

V₁₅= 36,25

V₁₂ = 36,25

V₁₃= 58,52

V₁₄ = 40,75

V₁₅= 36,25

In der Datentabelle für das Endoskop mit dem Objektiv gemäß Ausfuhrungsbeispiel 1 wurden für die Relais- 45 linsengruppen die Krümmungsradien beispielsweise als Z₂₀ bis 06 angegeben. Deshalb ist für die Daten der Relaislinsengruppen für die Ausführungsbeispiele 3 bis 6 die gleiche Indizierung wie beim Ausführungsbeispiel 1 beibehalten worden.

Im folgenden werden nun die Werte der Abweichungen der Bildflächen vor der Einzellinse usw. bei den betreffenden Ausführungsbeispielen angegeben. 50

(1) Für die Relaislinsengruppen bei

Ausführungsbeispiel 1
Ausführungsbeispiel 2
Ausführungsbeispiel 3
Aüsführungsbeispiei 4
Ausführungsbeispiel 5
Ausführungsbeispiel 6

Länge einer	Bildhöhe	Zahl der	für eine	Am
Relaislinsen		Relaislinsen		-0,131
gruppe		gruppe	Relaislinsengruppe	-0,131
		W)		-0,243
59,995	1,025	5	As	-0,196
59,995	1,025	5	-0,093	-0,53
51,253	1,3	5	-0,093	-0,286
64,011	1,2998	5	-0,172
116,996	2,6499	3	-0,138
103,364	1,8002	5	-0,344
-0,183

AsXM

AmXM

I'_RX M

Ausfuhrungsbeispiel 1 Ausführungsbeispiel 2 Ausführungsbeispiel 3 Ausführungsbeispiel 4 Ausführungsbeispiel 5 Ausführungsbeispiel 6

(2) Für das Objektiv:

0,139 0,139 0,161 0,129 0,071 0,0807

-0,465	-0,655	0,695
-0,465	-0,655	0,695
-0,86	-1,215	0,805
-0,69	-0,98	0,645
-1,032	-1,59	0,213
-0,915	-1,43	0,404

Bildfeldwinkel

Bildhöhe

As

A m

Ausführungsbeispiel 1 Ausführungsbeispiel 2 Ausführungsbeispiel 3 Ausführungsbeispiel 4 Ausführungsbeispiel 5 Ausfuhrungsbeispiel 6

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

54° 29'	1,025	0,327	0,565	-0,369
79° 6'	1,025	0,277	0,535	-0,294
81°6'	1,3	0,553	1,156	-0,318
70° 6'	1,3	0,45	0,868	-0,295
69° 59'	2,63	0,693	1,308	-0,112
59°23'	1,8	0,698	1,447	-0,215

rjfo

Ausführungsbeispiel 1 Ausführungsbeispiel 2 Ausführungsbeispiel 3 Ausfuhrungsbeispiel 4 Ausführungsbeispiel 5 Ausführungsbeispiel 7

-0,53

-0,42

-0,395

-0,46

-0,53

-1,084
-1,033
-1,008
-0,811
-0,678
-0,791

-0,494 -0,666 -0,545 -0,525 -0,610 -0,472

Darin bezeichnet As den Wert für die Abweichung der sagittalen Bildfläche, wenn die Bildhöhe maximal ist und A m den Wert für die meridionale Bildfeldkrümmung, wenn die Bildhöhe maximal ist. Bei den Relaislinsen-45 gruppen sind diese numerischen Werte für eine Relaislinsengruppe angegeben. Darüber hinaus ist die Pelzval-Summe

r, ^ 1

, "J₁

nicht auf die Brennweite normiert.

Die Aberrationen sind in den Fig. 7A, 7B, 7C, 7D bis 14A, 14B, 14Cund 14D dargestellt. Dabei zeigen die F i g. 7 A, 7B, 7C und 7D die Korrekturkurven des gesamten optischen Systems des Endoskops mit dem Objektiv gemäß Ausführungsbeispiel 1 mit Ausnahme des Okulars. Die Fig. 8A, 8B, 8C und 8D zeigen die Korrekturkurven nur des Objektivs gemäß Ausführungsbeispiel 1 und Fig. 9 A, 9B, 9C und 9D die Korrekturkurven einer Relaislinsengruppe eines Endoskops mit dem Objektiv gemäß Ausführungsbeispiels 1. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, hat das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung großen Astigmatismus, so daß der Astigmatismus mit negativem Vorzeichen, der durch das ganze Relaislinsensystem hervorgerufen wird, durch den Astigmatismus des Objektivs ausgeglichen wird, so daß die Aberrationen des ganzen optischen Systems gut korrigiert sind, wie Fig. 7A, 7B, 7C und 7D erkennen läßt. Für die Ausführungsbeispiele 2 bis 6 sind nur die Korrekturkurven der Objektive in Fig. 1OA, 1OB, IOC und IOD bis Fig. 14A, 14B, 14C und 14D angegeben. Für diese Ausführungsbeispiele ergibt sich aus den Figuren, daß die Objektive Astigmatismus mit positivem Wert in dergleichen Weise wie der Astigmatismus des Ausführungsbeispiels 1 entsprechend Fig. 8B haben, und daher haben diese Objektive die gleiche Wirkung wie das Ausführungsbeispiel 1.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

14

Claims

Patentansprüche:

1 Endoskopobjektiv mit einer zerstreuenden Frontlinsengruppe und einer sammelnden hinteren Linsengruppe mit positiver Brechkrafi für ein Endoskop mit M einfach aufgebauten Relaislinsengruppen, die sagittale und meridionale Bildfeldkrümmung mit negativem Vorzeichen hervorrufen, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstreuende Frontlinsengruppe von einem gegenstandsseitig ebenen oder konvexen, zugleich das Deckglas darstellenden Linsenglied gebildet ist, und die hintere Linsengruppe zumindest ein sammelndes Kittglied enthält, dessen Kittfläche negative Brechkraft hat, und daß das Endoskopobjektiv der Gesamtheit der folgenden Bedingungen genügt:

(1) -0,7 < P₀IMP_n < -0,35

(2) -0,75 </,//o< -0,4

darin bezeichnen:

P₀ die Petzval-Summe des Objektivs,

P_R die Petzval-Summe einer Relaislinsengruppe,

/₍ die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe,

f₀ die Brennweite des Objektivs,

T₀ den Krümmungsradius der Kittfläche des Kittglieds in der hinteren Linsengruppe.
2. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sammelnde hintere Linsengruppe weiter objektseitig eine zweite Sammellinse enthält.
3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe weitereine an der Bildseite der hinteren Linsengruppe angeordnete Zerstreuungslinse enthält.
4. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstreuende Frontlinsengruppe aus einer Zerstreuungslinse und die sammelnde hintere Linsengruppe aus zwei Kittgliedern besteht, und daß das Objektiv die folgenden numerischen Daten aufweist:

Tabelle 1

</, = 0,31 n, = 1,51633 v, = 64,15

d₂ = 0.55

d, = 0,44 n₂ = 1,78831 v₂ = 47,39

r₄ = 0,855

r, = -8,242

A = 0,8 η, = 1,69100 ν, = 54,71

/·„ = 3.001

rf„ = 6.002 /J₄ = 1.62588 v₄ - 35,70

r₇ = -3.001

Λ = 0,4

/•_s = 14,319

ί/₈ = 2.0 η, = 1,62041 ν, = 60,27

r, = -2,382 (/·„)

do = 0,5 /;₆ = 1,78472 v₆ = 25,71

/Ίο = -9.65

P₀ = -0.369 /, = -1,085 /ο = 2,197

δθ Darin bezeichnen

bis r_l0 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

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

«ι bis Hf, die Brechungsindizes der Linsen (/j| bezeichnet den Brechungsindex des Deckglases),

V| bis ν_Λ die Abbe-Zahlen der Linsen (V| bezeichnet die Abbe-Zahl des Deckglases),

P_n die Petzval-Summe des Objektivs,

" /ι die Brennweite der zerstreuenden Frontlinscngruppc und

J₀ die Brennweite des Objektivs.

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

Tabelle 2 0,2 = CO 3,656 = CO 1,33 η - = CO 0,816 = -2,483 dt = 0.3 - 0,3 ^ri - = 10,903 di -- 1,45 Λ = = -1,608 dx = 0,36 Γ* = = -7,136 d -- = -0.294 r> -- bezeichnen: i/₅ = r_b -- du - r- = el· ■- r* -- P₁, - Darin

η, = 1,78831

-J₂ = 1,78831

n_} = 1,80801

n₄ = 1,63854

n₅ = 1,75574

/, = -1,0363

v, = 47,39

ν, = 40,75

V₄ = 55,42

v. = 25,71

1,556

η bis /χ die Krümmungsradien der Linsen,

6'i bis Cl₇ die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n, bis in die Brechungsindizes der Linsen (n₂ ist der Brechungsindex des Prismas)

V| bis V₃ die Abbe-Zahlen der Linsen (v₂ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas) 35

P₁, die Petzval-Summe des Objektivs

/1 die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

Ja die Brennweite des Objektivs

6. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer zerstreuenden Frontlin- 40 sengruppc in Form einer Zerstreuungslinse und einer sammelnden Hinterlinsengruppe in Form einer Sammellinse und einem sammelnden Kittglied bestehende Objektiv die folgenden numerischen Werte aufweist:

Tabelle 3 0,24 OO 1.6 r\ = 0,846 -2.854 d, · 0,36 0,36 O = 13,199 di = 4,425 1,74 Λ = -1,999 d^ = 0,4"2 Λ = -9,403 d> - Λ d\ r<> = </(. = r» = (l· = r* =

-0,318

η, = 1,78831

/I₂ - 1,78831

/ζ, = 1,80801

w, = 1,63854

ih = 1,84666

/ι = -1,072

v, = 47,39

:·; = 47.39 vi = 40,75

1'₄ = 55,42 * = 23,83 /ο = 1,967

j Darin bezeichnen

η bis /■„ die Krümmungsradien der Linsen,

d, bis rf* die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n, bis /i< die Brechungsindizes der Linsen («₂ ist der Brechungsindex des Prisma),

ν, bis Vi die Abbe-Zahlen der Linsen (v₂ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P₀ die Petzval-Summe des Objektivs,

fi die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

J₀ die Gesamtbrennweite 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:

Tabelle 4

C/| U,.· n\ — I₁IOOJI 1| - -t r ,J f

r, - 0.907 </. = 0.9

d = 3.59 n₂ = 1,78831 v, = 47,39

rf. = 1.6 /I₃ = 1,80801 ν, = 40,75

/\ = -2.849 d< = 0.36

^ = 1.74 η, = 1,63854 Vj = 55,47,

r- = -1,7^

el = 0.43 U₅ = 1,78472 V₅ = 25,76

/» - -11.842

Λ, =- -0.2v5 /, = -i,i498 f_a ~ 2,i9

Darin bezeichnen

/·, bis r_% die Krümmungsradien der Linsen,

rfi bis rf- die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen den Linsen,

n, bis /)< die Brechungsindizes der Linsen (n₂ ist der Brechungsindex des Prismas),

V| bis v₅ die Abbe-Zahlen der Linsen (v₂ bezeichnet die Abbe-Zahl des Prismas)

P„ die Petzval-Summe des Objektivs

/, die Brennweite der zerstreuenden Frontlinsengruppe und

J_n die Brennweite des Objektivs

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

1,78472 V₁ = 25,76

r₂ = -8.203
d = 04 /Z₂ = 1,69350 V₁ = 53,33

Tabelle 5 1,1 DO 2,91 Ί ζ -8.203 Γ> = 0.4 d; = 1,799 /■-, = 1.1 d, = 6,53 rfa = Λ = ' rf. =

Λ = 653 «j = 1,78831 v, = 47,39

m = 1.80801 v₄ = 40,75

Fortsetzung

η =

,u =

's =

du ~

l'„ -

0,66 25,579 3,17 -2,978

0,78 -20,868

-0,112

Darin bezeichnen

H₅ = 1,65844 /J₆ = 1,80518