DE3817885A1 - Linsensystem fuer endoskop-objektive - Google Patents
Linsensystem fuer endoskop-objektiveInfo
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- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
- G02B23/243—Objectives for endoscopes
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linsensystem für
ein Endoskop-Objektiv, das im Hinblick auf seitliche
chromatische Aberration wirksam kompensiert ist.
Objektivlinsen für den Einsatz in Endoskopen erfordern,
daß deren äußerer Durchmesser und deren Gesamtlänge so
klein wie möglich gehalten werden, wobei die Tatsache
berücksichtigt wird, daß sie im Spitzenbereich eines
Endoskops zusammen mit einer Beleuchtungsoptik und
Luft/Wasser-Zuführkanälen angeordnet werden.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung reichte zuvor die
Japanische Patentanmeldung Nr. 117 629/1987 am 14. Mai 1987
ein und schlug eine Erfindung eines kompakten
Linsensystems für Endoskop-Objektive mit einem
Drei-Gruppen-Vier-Elementen-Aufbau vor (diese Erfindung
wird im folgenden als frühere Erfindung A bezeichnet). Ein
diagrammartiger Querschnitt dieses Linsensystems ist in
Fig. 26 dargestellt. Derselbe Anmelder verbesserte die
frühere Erfindung A und reichte die Japanische
Patentanmeldung Nr. 125 381/1987 am 22. Mai 1987 ein, in
der er eine Erfindung eines Linsensystems vorschlug, das
durch eine weitere Verbesserung der seitlichen (lateralen)
chromatischen Aberration gekennzeichnet war (diese
Erfindung wird im folgenden als frühere Erfindung B
bezeichnet). Ein diagrammartiger Querschnitt dieses
Linsensystems ist in Fig. 28 dargestellt.
Die Linsensysteme, die durch die beiden früheren
Erfindungen A und B vorgeschlagen wurden, verwenden die
notwendige Minimalzahl von Linsenelementen
(Drei-Gruppen-Vier-Elemente-Aufbau), um einen kompakten
Aufbau zu erzielen, so daß sie nur eine verklebte, auf der
Bildseite angeordnete Sammellinse aufweisen, um
Achromatismus zu erzielen. Das Ergebnis ist
notwendigerweise nicht zufriedenstellend im Hinblick auf
die Kompensation der seitlichen chromatischen Aberration.
Wie in den Fig. 26 und 28 dargestellt, hängen die
früheren Erfindungen A und B davon ab, daß eine tiefe
Grenzfläche in der verklebten Sammellinse geschaffen wird,
im Hinblick auf das Erzielen des Achromatismus. In der
früheren Erfindung A (Fig. 26) ist der
Krümmungsmittelpunkt der Grenzfläche auf der Seite einer
Blende, so daß Lichtstrahlen außerhalb der Achse in nahezu
senkrechter Richtung auf die Grenzfläche treffen und der
Unterschied des Brechungsindex, der durch die Unterschiede
der Wellenlängen bewirkt wird, nicht wesentlich ist. Dies
ist wirksam bei der Kompensation der longitudinalen
chromatischen Aberration, jedoch nicht so wirksam bei der
Kompensation der seitlichen chromatischen Aberration.
Falls die Krümmung der Grenzfläche vergrößert wird, um
eine stärkere Kompensation der seitlichen chromatischen
Aberration zu erzielen, wird die Stärke der Meniskusform
des Zerstreuungslinsenelements in der verklebten Linse
erhöht und die Dicke des Umfangsbereichs des
Sammellinsenelements verringert, was eine Herstellung
(oder Bearbeitung) einer kleinen Linse für ein
Endoskop-Objektiv entweder schwierig oder völlig unmöglich
macht. Falls eine dickere Linse verwendet wird, um
sicherzustellen, daß der Umfangsbereich dick genug ist, um
bearbeitet zu werden, wird die Gesamtgröße der Optik
erhöht und der Aufbau ist für die Verwendung in einem
Endoskop nicht geeignet.
In der früheren Erfindung B (Fig. 28) liegt der
Krümmungsmittelpunkt der Grenzfläche auf einer der Seite
der Blende gegenüberliegenden Seite, so daß Lichtstrahlen
außerhalb der Achse in einem Winkel weit entfernt von der
senkrechten Richtung auf die Grenzfläche treffen. Dies hat
zum Ergebnis, daß der Unterschied des Brechungsindex, der
durch den Unterschied der Wellenlänge hervorgerufen wird,
erhöht wird, was nicht nur bei der Kompensation der
longitudinalen chromatischen Aberration, sondern auch der
seitlichen chromatischen Aberration wirksam ist. Falls
jedoch weitere Versuche unternommen werden, um die
Wirksamkeit dieses Linsensystems zu erhöhen, treten
ähnliche Probleme wie im Fall der früheren Erfindung A
auf, wie z. B. die vergrößerte Schwierigkeit im
Fabrikationsprozeß der sammelnden und zerstreuenden
Linsenelemente, oder die Erhöhung der Gesamtgröße der
Optik. Zusätzlich erhöht sich der Einfallswinkel der
Strahlen außerhalb der Achse in bezug auf eine zur
Grenzfläche normalen Richtung, wodurch die
Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Asymmetriefehlern
erhöht wird. Darüber hinaus wird Totalreflexion
wahrscheinlicher und um dies zu vermeiden, müssen beim
Entwurf Kompromisse durch die Annahme eines geeigneten
großen Radius der Krümmung der Grenzfläche eingegangen
werden.
Um Achromatismus zu erzielen, kann eine weitere verklebte
Linse in das Linsensystem der früheren Erfindung A oder
B einbezogen werden, was aber nicht die beste Lösung
darstellt, da die wichtigste Anforderung an ein
Linsensystem eines Endoskop-Objektivs sein kompakter
Aufbau ist.
Wie zuvor beschrieben, haben Versuche weiterer
Verbesserungen bei der Kompensation der seitlichen
chromatischen Aberration bei den früheren Erfindungen A
und B Probleme in bezug auf die Linsenherstellung und die
Größe der Optik hervorgerufen.
Bei Objektivlinsen für die Verwendung in Endoskopen wird
gewünscht, daß die seitliche chromatische Aberration in
bezug auf den Abstand zwischen den optischen Faserkernen
minimiert wird (oder eine Abmessung, die einem Bildpunkt
einer Abbildungsvorrichtung im Fall eines elektronischen
Endoskops mit einer Abbildungsvorrichtung entspricht).
Falls die seitliche chromatische Aberration ungenügend
kompensiert wird, erzeugt das übertragende Bild deutliche
Farbstörungen, besonders im Randbereich, und die sich
einstellende Verschlechterung der Bildqualität bewirkt
nicht nur die Wahrnehmung eines gestörten Bildes, sondern
verhindert auch eine korrekte Betrachtung (Diagnose in
medizinischen Anwendungen).
In Endoskopen werden optische Fasern verwendet, die
normalerweise einen Kern-zu-Kern-Abstand von ungefähr
10 µm aufweisen. Aber aufgrund der kürzlich erreichten
Fortschritte in der Technologie der Faserherstellung
werden Fasern mit kleineren Durchmessern zur Verfügung
stehen und die Auflösung der Fasern an sich als Bildleiter
wird dementsprechend höher werden. Es ist daher
erforderlich geworden, die seitliche chromatische
Aberration einer Endoskop-Objektivlinse zu minimieren, um
eine hohe Bildqualität zu erzielen, (das heißt hohen
Kontrast und hohe Auflösung).
Die vorliegende Erfindung wurde unter den zuvor
beschriebenen Umständen ausgeführt, und ihre wesentliche
Aufgabe ist es, ein Linsensystem für ein Endoskop-Objektiv
zu schaffen, das eine wirksame Kompensation der seitlichen
chromatischen Aberration erzielt und das eine gute
Herstellbarkeit besitzt, ohne daß wesentliche
Veränderungen im Linsenaufbau vollzogen werden müssen,
nämlich ohne Aufgabe der Kompaktheit des Linsensystems.
Im wesentlichen kann diese Aufgabe der vorliegenden
Erfindung gelöst werden durch ein Linsensystem für ein
Endoskop-Objektiv, bei dem die Linse die unmittelbar vor
der Blende des Linsensystems angeordnet ist, eine
Zerstreuungslinse ist, die eine konkave Oberfläche auf der
Bildseite aufweist und bei dem die Sammellinse, die
unmittelbar hinter der Blende angeordnet ist, die Form
einer Sammellinseneinheit besitzt, die beginnend auf der
Gegenstandsseite aus einem ersten optischen Element und
einem zweiten optischen Element zusammengesetzt ist. Die
zwei optischen Elemente sind aus optischen Materialien
hergestellt, die unterschiedliche Abb´'sche Zahlen
(ν -Werte) aufweisen, so daß die Beziehung ν 2 < ν 3
erfüllt ist, wobei n 2 die Abb´'sche Zahl des ersten
optischen Elements und ν 3 die Abb´'sche Zahl des zweiten
optischen Elements ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
besteht zwischen dem ersten optischen Element und dem
zweiten optischen Element ein geringer Abstand oder die
beiden optischen Elemente sind in engem Kontakt miteinander
oder miteinander verbunden.
In weiteren Ausführungsformen ist die Sammellinseneinheit
zusammengesetzt aus einer Kombination eines planparallelen
Glases und einer plankonvexen Linse mit einer auf die
Bildseite gerichteten konvexen Oberfläche oder einer
Kombination aus einer plankonkaven Linse mit einer gering
gekrümmten konkaven Oberfläche auf der Bildseite und einer
Sammellinse mit stark gekrümmter Oberfläche, die auf die
Bildseite gerichtet ist, oder eine Kombination aus einer
plankonkaven Linse mit schwach gekrümmter konkaver
Oberfläche auf der Gegenstandsseite und einer plankonvexen
Linse mit einer konvexen Oberfläche, die auf die Bildseite
gerichtet ist.
In weiteren anderen Ausführungsformen ist zumindest eine
verklebte Sammellinse mit Fadenkreuz auf der Bildseite der
sammelnden Linseneinheit angeordnet, wobei die verklebte
Sammellinse aufgebaut ist aus einer Kombination aus einem
sammelnden Linsenelement, das mit einem zerstreuenden
Linsenelement an einer konvexen Grenzfläche, die auf die
Bildseite gerichtet ist, verklebt ist oder einer
Kombination aus einem zerstreuenden Linsenelement, das mit
einem sammelnden Linsenelement auf einer konkaven
Grenzfläche, die auf die Bildseite gerichtet ist, verklebt
ist. Die verklebte Sammellinse erfüllt die Beziehung
ν p < ν n , wobei ν p die Abb´'sche Zahl des sammelnden Linsenelements und ν n die Abb´'sche Zahl des
zerstreuenden Linsenelements ist.
Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 und 23
zeigen vereinfachte Querschnittsansichten, die den Aufbau
von Linsensystemen darstellen, die aus den Beispielen 1
bis 12 der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.
Fig. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24
zeigen Diagramme, die durch den Ausdruck der
Aberrationskurven gewonnen wurden, die mit den
Linsensystemen der Beispiele 1 bis 12 der vorliegenden
Erfindung erzielt wurden.
Fig. 25 zeigt ein Diagramm, das das Ergebnis einer
Strahlverfolgung darstellt, die durchgeführt wurde, um die
Wirkung des Objektivlinsensystems gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verdeutlichen.
Fig. 26 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des
Aufbaus eines Linsensystems der früheren Erfindung A.
Fig. 27 zeigt ein Diagramm, das durch den Ausdruck der
Aberrationskurven gewonnen wurde, die mit dem Linsensystem
der früheren Erfindung A erzielt wurden.
Fig. 28 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des
Aufbaus des Linsensystems der früheren Erfindung B.
Fig. 29 zeigt ein Diagramm, das durch den Ausdruck der
Aberrationskurven gewonnen wurde, die mit dem Linsensystem
der früheren Erfindung B erzielt wurden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Sammellinse, die
unmittelbar vor der Blende angeordnet ist, in das erste
optische Element, das eine bestimmte Abb´'sche Zahl
aufweist und das aus einem planparallelen Glas hergestellt
ist, und in das zweite optische Element geteilt, das eine
andere Abb´'sche Zahl als das erste optische Element
aufweist, das aus einer plankonvexen Linse hergestellt
ist, die eine konvexe Oberfläche besitzt, die auf die
Bildseite gerichtet ist. Die brechende Oberfläche des
planparallelen Glases ist für die Kompensation der
seitlichen chromatischen Aberration verantwortlich.
Der Bereich der Einfallwinkel, der bei Objektivlinsen für
die Verwendung in Endoskopen angenommen werden kann, ist
theoretisch weit, so daß, wie aus Fig. 25 hervorgeht
(Einzelheiten zu dieser Figur siehe unten), Lichtstrahlen
außerhalb der Achse die von der zerstreuenden Linse vor
der Blende ausgehen, mit einem großen Winkel auf der
sammelnden Linse rechts hinter der Blende auftreffen. Ist
jedoch das planparallele Glas auf der Einfallseite
vorhanden, erzielt dessen brechende Oberfläche eine sehr
wirksame Kompensation der lateralen chromatischen
Aberration. Trotz des großen Einfallswinkels der Strahlen
außerhalb der Achse, die von der zerstreuenden Linse
ausgehen, ist als weiterer Vorteil das planparallele Glas,
das keinerlei Meniskuskrümmung aufweist, nicht im Hinblick
auf Aberrationsveränderungen aufgrund von Exzentrizität
und Versetzung (seitliche Verschiebung) empfindlich und
ist somit sehr stark gegen Fehler aufgrund von schlechter
Herstellung geschützt.
Eine weitere Eigenschaft einer Endoskop-Objektivlinse
besteht darin, daß, wie aus dem Linsenaufbau dargestellten
Fig. 26 im Hinblick auf die frühere Erfindung A
hervorgeht, eine verhältnismäßig dicke Sammellinse rechts
vor der Blende angeordnet ist. Dies geschieht, da bei
einer Endoskop-Objektivlinse einfallende Lichtstrahlen
wünschenswerter Weise in nahezu senkrechter Richtung in
das Faserende eingeleitet werden, falls sie in die Faser
im Randbereich eintreten. Die Dämpfung des eintretenden
Lichtes erhöht sich in dem Maße, in dem der Einfallwinkel
von einer senkrechten Richtung im Vergleich mit der
numerischen Richtung der Glasfaser abweicht.
Die Dicke der Sammellinse steht daher in einem engen
Zusammenhang mit der obengenannten Aufgabe, und da sie von
Lichtstrahlen, die im Randbereich der Fig. 25B
fokussiert werden, verstanden wird, kann sie gelöst
werden, indem sichergestellt wird, daß Lichtstrahlen, die
von der Linse ausgehen und die auf der letzten Linse
auftreffen, bereits eine Strahlhöhe aufweisen, die mit dem
Radius des Faserbündels vergleichbar ist. Mit anderen
Worten besitzt die Sammellinse, die unmittelbar vor der
Blende angeordnet ist, die größtmögliche Dicke, um eine
ausreichende Höhe der Lichtstrahlen außerhalb der Achse
einzustellen.
Wie zuvor beschrieben, ist die Sammellinse, die
unmittelbar hinter der Blende angeordnet ist, ausreichend
dickwandig, um in zwei Teile geteilt zu werden. Da die
Sammellinse, die gemäß der vorliegenden Erfindung in zwei
Teile geteilt wird, eine Wanddicke besitzt, die mit der
unmittelbar vor der Blende in beiden früheren Erfindungen
A und B vergleichbar ist, kann die seitliche chromatische
Aberration auf wirksame Weise kompensiert werden, ohne daß
die Kompaktheit geopfert wird, die eine der wichtigsten
Anforderungen darstellt, die von einer
Endoskop-Objektivlinse erfüllt werden muß.
Das Objektivlinsensystem der vorliegenden Erfindung wurde
oben beschrieben unter Bezugnahme auf den Fall, bei dem
die Sammellinse, die unmittelbar vor der Blende angeordnet
ist, in zwei optische Elemente geteilt ist, wovon das
erste ein planparalleles Glas ist. Es ist unnötig
festzustellen, daß das erste optische Element eine
Zerstreuungslinse sein kann mit einer geringen
Meniskuswölbung oder daß das erste und zweite optische
Element einen geringen Abstand zueinander aufweisen können
und daß diese Veränderungen im Hinblick auf die
Kompensation der seitlichen chromatischen Aberration
gleich wirksam sind.
Das planparallele Glas besitzt den zusätzlichen Vorteil,
daß es nicht zentriert werden muß und daß es grob
geschliffen und zu einer ebenen Oberfläche poliert werden
kann. Es kann daher leicht bearbeitet werden, um eine
Herstellung im großen Maßstab zu geringen Kosten zu
bewerkstelligen. Vom Gesichtspunkt der Kompaktheit wird
bevorzugt, daß die ersten und zweiten optischen Elemente
in engem Kontakt zueinander angeordnet werden, oder daß
die beiden Elemente miteinander verbunden sind. Falls die
zwei optischen Elemente in engem Kontakt zueinander
angeordnet sind, können sie, nachdem sie in einen
Objektivtubus eingelassen wurden, zusammengesetzt werden,
so daß diese Vorgehensweise im Hinblick auf die
Herstellungskosten und die Leichtigkeit der
Arbeitsschritte des Zusammensetzens noch mehr zu
bevorzugen ist.
Wie auf den vorangegangenen Seiten beschrieben, ist das
erfindungsgemäße Objektivlinsensystem dadurch
gekennzeichnet, daß die Sammellinseneinheit, die
unmittelbar vor der Blende angeordnet ist, aus ersten und
zweiten optischen Elementen zusammengesetzt ist und daß
diese optischen Elemente ein bestimmtes Verhältnis im
Hinblick auf ihre Abb´'schen-Zahlen (n -Werte) einhalten.
Um eine ausreichende Dicke im Umfangsbereich
sicherzustellen, wird gewünscht, daß das zweite optische
Element der Sammellinseneinheit G p , die unmittelbar
hinter der Blende angeordnet ist, einen Brechungsindex von
zumindest 1,7 aufweist. Zusätzlich wird, um eine weitere
Erhöhung der chromatischen Aberration zu vermeiden, die in
der Zerstreuungslinse auftritt, die näher als die Blende
auf der Gegenstandsseite angeordnet ist, gewünscht, daß
das zweite optische Element aus einem optischen Material
mit geringer Dispersion hergestellt ist. Andererseits
sollte das erste optische Element aus einem
hochdispersiven optischen Material hergestellt sein, um
eine erhöhte Wirksamkeit im Hinblick auf die Kompensation
der seitlichen chromatischen Aberration zu bewerkstelligen.
Herkömmlicherweise ist eine verklebte Sammellinse auf der
Bildseite angeordnet, um in einem Linsensystem für ein
Endoskop-Objektiv Achromatismus zu erzeugen, wobei diese
Linse allein nicht ausreichend gewesen war, um eine
vollständige Kompensation der seitlichen chromatischen
Aberration zu erzielen. In der vorliegenden Erfindung ist
die Sammellinse, die unmittelbar vor der Blende angeordnet
ist, in erste und zweite optische Elemente aufgeteilt, die
unterschiedliche n -Werte aufweisen. Die Kompensation der
seitlichen chromatischen Aberration wird dieser
Sammellinseneinheit zugeschrieben. Dies hat zum Ergebnis,
daß die seitliche chromatische Aberration, die sich im
Gesamtsystem ausbildet, auf ein erträglich kleines Niveau
abgesenkt werden kann.
In der Praxis muß das System so entworfen werden, daß das
Verhältnis ν 2 < ν 3 erfüllt ist, wobei ν 2 die
Abb´'sche Zahl des ersten optischen Elements und ν 3 die
Abb´'sche Zahl des zweiten optischen Elements ist. Um
einen stärkeren achromatischen Effekt zu erzielen, sollte
die Differenz zwischen ν 2 < ν 3 nicht größer als -15
sein (ν 2 - ν 3 -15). Falls ν 2 < ν 3 ist, tritt in
der Sammellinseneinheit des in der Erfindung verwendeten
Typs seitliche chromatische Aberration auf.
Falls ν 2 = ν 3 ist, unterscheidet sich die
Sammellinseneinheit in keiner Weise von einem einzelnen
Sammellinsenelement und es wird kein Nutzen durch die
Trennung der Linseneinheit erzielt (die zum Erzielen von
Achromatismus nicht wirksam ist). Selbst falls das
Verhältnis ν 2 - ν 3 -15 nicht erfüllt wird, stellt
sich weiterhin ein gewisses Maß an Wirksamkeit im Hinblick
auf die Kompensation der seitlichen chromatischen
Aberration ein, jedoch ist dies alles, was erwartet werden
kann, und keine weitere wirksame Kompensation kann
bewerkstelligt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die verklebte Sammellinse vor
der Sammellinseneinheit G p angeordnet, die rechts hinter
der Blende angeordnet ist. Diese verklebte Sammellinse ist
aufgebaut aus einem sammelnden Linsenelement, das mit
einem zerstreuenden Linsenelement verklebt ist. Um die
chromatische Aberration zu kompensieren, müssen diese
beiden Linsenelemente die Bedingung ν p < ν n erfüllen,
wobei ν p die Abb´'sche Zahl des sammelnden Linsenelements und ν n die Abb´'sche Zahl des
zerstreuenden Linsenelements ist. Um die Bearbeitung der
verklebten Sammellinse zu vereinfachen, nämlich um eine
ausreichende Dicke im Umfangsbereich des sammelnden
Linsenelements zu schaffen, ist sowohl das sammelnde als
auch das zerstreuende Linsenelement vorzugsweise aus einem
optischen Material hergestellt, das die Bedingung
ν p - ν n < 25 erfüllt, so daß chromatische Aberration
wirksam kompensiert werden kann, selbst wenn der
Krümmungsradius der Grenzfläche der verklebten Sammellinse
recht groß ausgebildet ist, um eine kleine
Meniskuskrümmung für das Sammellinsenelement zu schaffen.
Die Fähigkeit der Sammellinseneinheit, die unmittelbar vor
der Blende angeordnet ist, die seitliche chromatische
Aberration zu kompensieren, wird im folgenden unter
Bezugnahme auf Fig. 25 beschrieben, in der die sammelnde
Linseneinheit aufgebaut ist aus einem planparallelen Glas
(das heißt dem ersten optischen Element) und einer
plankonvexen Linse (das heißt dem zweiten optischen
Element). Fig. 25 zeigt das Ergebnis einer
Strahlverfolgung der d- und g-Linie als
Referenz-Wellenlängen, wobei das Maß der Ablenkung der
g-Linie von der d-Linie in einem vergrößerten Maßstab
dargestellt ist. Fig. 25 (a) zeigt das Ergebnis einer
Berechnung unter der Annahme des Fehlens der Dispersion im
planparallelen Glas. In diesem Fall ist die g-Linie, die
auf der Abbildungsebene fokussiert ist, stark in Richtung
auf die optische Achse versetzt, wodurch ein
unkompensierter Bereich der seitlichen chromatischen
Aberration erzeugt wird. Fig. 25 (b) zeigt das Ergebnis
einer normalisierten Berechnung auf der Basis derselben
Linsendaten für den Fall, in dem die Abb´'sche Zahl des
planparallelen Glases 23,9 ist. Wie dargestellt, fällt die
g-Linie mit der d-Linie auf der Abbildungsebene zusammen,
und die seitliche chromatische Aberration ist ausreichend
kompensiert.
Wie aus Fig. 25 (b) hervorgeht, erlaubt das erste optische
Element (das planparallele Glas), daß Strahlen mit einer
kürzeren Wellenlänge als eine Entwurfs-Referenz zur
optischen Achse hin gebrochen werden, wohingegen Strahlen
mit einer längeren Wellenlänge nach außen gebrochen
werden, wodurch die seitliche chromatische Aberration
reduziert wird, die letztlich auf der Abbildungsebene
erzeugt wird. Je größer der Unterschied des Winkels der
Berechnung ist, der im ersten optischen Element im Hinblick
auf die Referenz-Wellenlänge auftritt (je dispersiver das
erste optische Element ist), desto wirksamer erzielt es
Achromatismus. Daher sollte die Abb´'sche Zahl des ersten
optischen Elements nicht mehr als 30 betragen.
Diagramme, die durch Auftragen der Aberrationskurven
gewonnen wurden, die mit den Linsensystemen der früheren
Erfindung A und B erzielt wurden, sind in den Fig. 27
und 29 dargestellt. Durch einen Vergleich dieser Diagramme
mit den Diagrammen, dargestellt in den Fig. 2, 4, 6, 8
10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24 der zwölf Beispiele der
vorliegenden Erfindung, erkennt man, daß das Linsensystem
der vorliegenden Erfindung die seitliche chromatische
Aberration um die Hälfte des Betrages reduziert, der in
jedem der Linsensysteme der früheren Erfindungen A und B
auftritt. Falls daher Aberration in einer Größe toleriert
wird, die vergleichbar ist mit der, die in den früheren
Erfindungen entsteht, kann die verklebte Sammellinse eine
recht kleine Oberflächenwölbung an ihrer Grenzfläche
zwischen dem sammelnden und dem zerstreuenden
Linsenelement besitzen und kann daher sehr einfach
hergestellt werden.
Zwölf spezielle Beispiele der vorliegenden Erfindung
werden im folgenden unter Bezugnahme auf Datentabellen
beschrieben, in denen steht F NO für eine F-Zahl, f für
die Brennweite des Gesamtsystems, ω für den halben
Blickwinkel, f B für den Retrofokus, r für den Radius der
Oberflächenwölbung einer einzelnen Linsenoberfläche, d für
die Linsendicke oder den
Linsen-zu-Linsen-Oberflächenabstand, N für den
Brechungsindex an der d-Linie einer einzelnen Linse und ν
für die Abb´'sche Zahl einer einzelnen Linse.
F NO = 1 : 2,8l= 50°f= 0,869f B = 0,586
Abstand zum Gegenstand = 5
F NO = 1 : 2,8ω= 60°f= 1,013f B = 0,879
Abstand zum Gegenstand = 10
F NO 1 : 2,8ω= 60°f= 0,796f B = 0,377
Abstand zum Gegenstand = 10
F NO = 1 : 2,5ω= 50°f= 0,869f B = 0,513
Abstand zum Gegenstand = 5
F NO = 1 : 2,8ω= 50°f= 0,869f B = 0,530
Abstand zum Gegenstand = 5
F NO = 1 : 2,8ω= 52°f= 0,869f B = 0,629
Abstand zum Gegenstand = 5
F NO = 1 : 2,8ω= 50°f= 0,869f B = 0,584
Abstand zum Gegenstand = 5
F NO = 1 : 2,5ω= 50°f= 1,052f B = 1,009
Abstand zum Gegenstand = 13
F NO = 1 : 2,5ω= 40°f= 0,969f B = 1,152
Abstand zum Gegenstand = 13
F NO = 1 : 2,5ω= 43°f= 0,909f B = 0,979
Abstand zum Gegenstand = 13
F N = 1 : 2,8ω= 60°f= 1,006f B = 0,976
Abstand zum Gegenstand = 10
F NO = 1 : 2,8ω= 60°f= 1,006f B = 0,972
Abstand zum Gegenstand = 10
Claims (7)
1. Linsensystem für Endoskop-Objektive,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linse,
die unmittelbar vor einer Blende in dem Linsensystem
angeordnet ist, eine Zerstreuungslinse ist, die eine
konkave Oberfläche auf der Bildseite aufweist und daß
die Sammellinse, die unmittelbar hinter der Blende
angeordnet ist, die Form einer Sammellinseneinheit
besitzt, die beginnend auf der Gegenstandsseite aus
einem ersten optischen Element und einem zweiten
optischen Element aufgebaut ist, wobei die beiden
optischen Elemente aus optischen Materialien
hergestellt sind, die unterschiedliche Abb´'sche
Zahlen (ν -Werte) derart aufweisen, daß die Bedingung
ν 2 < ν 3 erfüllt ist, wobei ν 2 die Abb´'sche Zahl
des ersten optischen Elements und n 3 die Abb´'sche
Zahl des zweiten optischen Elements ist.
2. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
und zweite optische Element in engem Kontakt
zueinander stehen oder miteinander verbunden sind.
3. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
optische Element ein planparalleles Glas und das
zweite optische Element eine plankonvexe Linse ist,
die eine konvexe Oberfläche besitzt, die auf die
Bildseite gerichtet ist.
4. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
optische Element eine plankonkave Linse ist, die eine
schwach gekrümmte konkave Oberfläche auf der Bildseite
besitzt und das zweite optische Element eine
Sammellinse ist, die eine stark gekrümmte Oberfläche
aufweist, die zur Bildseite gerichtet ist.
5. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
optische Element eine plankonkave Linse ist, die eine
schwach gekrümmte konkave Oberfläche auf der
Gegenstandsseite aufweist und daß das zweite optische
Element eine plankonvexe Linse ist, die eine konvexe
Oberfläche aufweist, die zur Bildseite gerichtet ist.
6. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
eine verklebte Sammellinse auf der Bildseite der
Sammellinseneinheit angeordnet ist, wobei die
verklebte Sammellinse aus einer Kombination aus einem
sammelnden Linsenelement aufgebaut ist, das mit einem
zerstreuenden Linsenelement an einer konvexen
Grenzfläche verklebt ist, die zur Bildseite gerichtet
ist und die die Bedingung ν p < ν n erfüllen, wobei
ν p die Abb´'sche Zahl des sammelnden Linsenelements
und ν n die Abb'sche Zahl des zerstreuenden
Linsenelements ist.
7. Linsensystem für Endoskop-Objektive nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
eine verklebte Sammellinse auf der Bildseite die
verklebte Sammellinse aus einem zerstreuenden
Linsenelement aufgebaut ist, das mit einem sammelnden
Linsenelement entlang einer konkaven Grenzfläche
verklebt ist, die zur Bildseite gerichtet ist und die
die Bedingung ν n < ν p erfüllen, wobei ν n die
Abb´'sche Zahl des zerstreuenden Linsenelements und
ν p die Abb´'sche Zahl des sammelnden Linsenelements
ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62128861A JP2652637B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 内視鏡対物レンズ |
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---|---|
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