DE2951820A1

DE2951820A1 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE2951820A1
Application number: DE19792951820
Authority: DE
Inventors: Miwako Maeda; Nobuo Yamashita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-07-03
Also published as: US4312572A; JPS5590928A; DE2951820C2; JPS6144283B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv, insbesondere ein Endoskopobjektiv mit Entfernungseinstellung und mit veränderbarer Vergrößerung, um von dem normalen Vergrößerungsmaßstab zu einem dem zu betrachtenden Objekt angepaßten Maßstab überzugehen.

Zur Beobachtung durch ein Endoskop ist folgendes für den Betrachter wünschenswert. Zur Beobachtung eines in größerer Entfernung angeordneten Objekts sollte das Endoskop die Betrachtung eines genügend weiten Bereiches ermöglichen, um die Beobachtung in kurzer Zeit abzuschließen, ohne eine abnorme Einzelheit näher zu betrachten. Weiterhin sollte das Endoskop dem Betrachter es ermöglichen, die Stelle, die er betrachtet, zu lokalisieren. Zur Betrachtung eines Objekts in kurzer Entfernung sollte das Endoskop es dem Betrachter ermöglichen , den Bereich mit ausreichender Vergrößerung zu betrachten, um beispielsweise eine

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-2-

Abnormität mit vergrößertem Maßstab untersuchen zu können, wobei die Vergrößerung ausreichen soll zur Betrachtung von Bereichen, an die das Faserendoskop nicht gebracht werden kann.

Um von diesen beiden Wünschen dem Wunsch zu genügen, ein in größerer Entfernung angeordnetes Objekt umfassend betrachten zu können, ist es erforderlich, daß das Endoskopobjektiv eine kurze Brennweite besitzt, während es eine lange Brennweite besitzen sollte, um dem Wunsch nach Betrachtung eines in kurzer Entfernung angeordneten Objekts zu erfüllen.

Da es sehr schwierig ist, diesen zwei einander widersprechenden Wünschen gleichzeitig nachzukommen, sind bisher keine Objektive für Endoskope bekannt, die diese beiden Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Es erschiene zwar möglich, die beiden Wünsche gleichzeitig durch ein Vario-Objektiv zu erfüllen. Dieses erfordert aber von der Brennweitenänderung getrennt eine Entfernungeeinstellung. Im Falle eines Endoskops, das nicht in fester Stellung gehalten werden kann, ist es für den Betrachter schwierig, sowohl die Varioverstellung als auch die Entfernungseinstellung gleichzeitig zu bewirken. Darüber hinaus ist es vom technologischen Standpunkt schwierig, einen Variomechanismus und einen EntfernungseinsteHungsmechanismus in einem dünnen Endoskop anzubringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskopobjektiv, enthaltend eine positive, eine negative und eine positive Linsengruppe, anzugeben, das gleichzeitig mit der

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Entfernungeeinstellung eine Änderung des Vergrößerungsmaßstabes auf einen von dem normalen Vergrößerungsmaßstab abweichenden Wert in Abhängigkeit von der Entfernung zum zu betrachtenden Objekt vorzunehmen. Dabei kann das Endoskopobjektiv so ausgebildet sein, daß es eine Veränderung des Vergrößerungsmaßstabes nur für die Betrachtung entfernterer Objekte vorsieht.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

in den Zeichnungen zeigen

Fig· 1A und Schnittansichten, die den Aufbau erfindungsgemäßer Fig. 1B Objektive veranschaulichen,

das Verhältnis zwischen

Fig. 2 eine grafische Darstellung betreffend/dem Vergrößerungsmaßstab der zweiten Linsengruppe und der von dem durch die zweite Linsengruppe zu betrachtenden Objekt gemessenen Entfernung (d.h. der Stellung des vom ersten Linsenglied gebildeten Bildes zu dem von dieser Linsengruppe gebildeten Bild),

betreffend das Verhältnis

Fig. 3 eine grafische Darstellung/zwischen dem Vergrößerungsmaßstab der zweiten Linsengruppe und der Verschiebung des Brennpunktes dieser Linsengruppe, Fig. 4 eine schematische Schnittansicht,die den schematischen

Aufbau einer bevorzugten AusfUhrungsform nach der Erfindung erlätert,

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-4-

Fig. 5 eine Kurve, die das Verhältnis zwischen der Entfernung

zum zu betrachtenden Objekt und dem Vergrößerungsmaßstab

des Objektivs zeigt, Fig. 6 Korrekturkurven eines erfindungsgemäßen Objektivs, wenn dies auf die Betrachtung eines in größerer Entfernung

angeordneten Objekts eingestellt ist und Fig. 7 Korrekturkurven des angegebenen erfindungsgemäßen Objektive, wenn dieses auf die Betrachtung eines in kurzer Entfernung angeordneten Objekts eingestellt ist.

Bei einem Objektiv, das den schematisch in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Aufbau besitzt, ist eine erste Linsengruppe mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe mit negativer Brechkraft und eine dritte Linsengruppe mit positiver Brechkraft vorgesehen. Wenn man nun annimmt, daß die zweite Linsengruppe so verschoben wird, daß sie ein Bild immer in einer konstanten Stellung erzeugt, wenn sich ein zu bewegendes Objekt von einer

Stellung in einer größeren Entfernung, wie es in Fig. 1A gezeigt

verlagert 1st, zu einer Stellung in einer kürzeren Entfernung, wie es in Fig. 1B gezeigt ist, so ergeben sich die folgenden drei Verhältnisse

(1) f_rß₂.ß₃=f_o

(2) -L . β β = β

X Λ j O

(3) A - f₂(ß'₂ -

-5-

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darin bezeichnen

f. die Brennweite der ersten Linsengruppe, -f₂ die Brennweite der zweiten Linsengruppe,

£ die Brennweite des Systems, wenn dieses auf die Betrachtung eines in unendlicher Entfernung angeordneten Objektes eingestellt ist,

-ßj den Vergrößerungsmaßstab der zweiten Linsengruppe, wenn das Linsensystem für die Betrachtung eines Objekts in unendlicher Entfernung eingestellt ist,

-ß. den Vergrößerungsmaßstab der dritten Linsengruppe, wenn das Objektiv für die Betrachtung eines Objekts in unendlicher Entfernung eingestellt ist,

-8'₂ den Vergrößerungsmaßstab der zweiten Linsengruppe, wenn das Objektiv zur Betrachtung eines in der kürzesten Entfernung angeordneten Objekts eingestellt ist,

-ß_Q den Vergrößerungsmaßstab des Objektivs, wenn dieses zur Betrachtung eines in kürzester Entfernung angeordneten Objekts eingestellt ist,
x_o die gemessene Entfernung von dem vorderen Brennpunkt der

ersten Linsengruppe zu dem zu betrachtenden Objekt und Λ die Verschiebung der zweiten Linsengruppe.

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Aus den oben erwähnten Formeln (1) und (2) ergibt sich β durch folgende Gleichung

Welter kann durch Transformation der zuvor erwähnten Formel (3) Λ wie folgt auegedrückt werden

Δ - f₂.ß₂ [(ß'₂/ß₂ ) - 1 ] (5)

•2'"2 W 2'"2

in der oben angegebenen Formel (4) 1st der Wert f In der ersten Deslgningstufe entsprechend der Größe der Endfläche des Faserbündel 8 und des Betrachtungsbereiches ( Bildfeldwinkel ), der für das Endoskop gewünscht wird, zu bestimm-en.

Heiter wird der Wert χ entsprechend dem zu betrachtenden Hohlraum beispielsweise Im Inneren menschlicher Organe (Magen usw.) und der Form des Endes des zu verwendenden Endoskops bestimmt.

Nachdem f und χ auf diese Welse bestimmt worden sind, 1st es ο ο

nutIg, einen großen Wert von ^ßl ₂/Q₂ zu wählen, wie sich aus der Formel (4) ergibt, um den Vergrößerungsmaßstab ß zur Betrachtung eines in kürzester Entfernung angeordneten Objektes zu erhöhen. Zusätzlich soll, wenn ein bestimmter Objektivtyp für die Entwicklung des Objektivs ausgewählt ist, die Brennweite f des Objektivs und die Entfernung χ vom vorderen Brennpunkt der ersten Linsengruppe zu dem zu betrachtenden Objekt bei der Ein-

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stellung zur Betrachtung eines In kürzester Entfernung angeordneten Objekts Im allgemeinen als nahezu Festwerte entsprechend den Gegebenheiten, wie der Größe der Endfläche des Faserbündels

η es

und des für das Objektiv vorgesehene Gesichtsfeld gewählt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Vergrößerungsmaßstäbe von Objektiven, die normalerweise verwendet werden, ungefähr gleich f_o/x_o sind.

Da das erfindungsgemäße Objektiv so ausgelegt ist, daß die zweite Linsengruppe verschiebbar sein und einen Vergrößerungstnaßstab ß entsprechend Formel (4) haben soll, ist es erforderlich, das Objektiv so auszubilden, daß es der Bedingung ß*2/^ß2 ^ * genügt, um dem Objektiv einen Wert ß_Q zu geben, der größer ist als der bekannter Objektive.

In dem Fall, daß die zweite Linsengruppe zur Entfernungseinstellung verschieblich ist, wie dies bei dem erfindungsgemäßen Objektiv der Fall ist, ist es erforderlich, das von der zweiten Linsengruppe erzeugte Bildfeld in einer konstanten Stellung zu halten, um das von dem Gesamtobjektiv gelieferte Bild in konstanter Stellung zu halten. Um das von der zweiten Linsengruppe gebildete Bild in einer konstanten Stellung zu halten, muß die Entfernung L von der Stellung des von der ersten Linsengruppe gebildeten Bildes (dem Objektpunkt der zweiten Linsengruppe) zur Lage des Bildes der zweiten Linsengruppe vergrößert werden, wenn das zu betrachtende Objekt näher an das Objektiv herangebracht .wird.

-8-

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Wenn der Abstand zwischen vorderem Brennpunkt und hinterem Brennpunkt der zweiten Linsengruppe mit FF¹* bezeichnet wird, kann der Wert von L durch folgende Formel (6) bezeichnet werden

L=f₂(ß+1 ) + FF⁷" (6)

worin B den Vergrößerungsmaßstab der zweiten Linsengruppe , der gleich B₂(B=B₂) ist, wenn das Objektiv auf die Betrachtung eines Objekts in unendlicher Entfernung eingestellt ist oder der gleich B'₂(B=B'₂) ist, wenn das Objektiv zur Betrachtung eines in kürzester Entfernung (-x_Q) angeordneten Objekts eingestellt ist, bezeichnet.

Das durch die Formel (6) ausgedrückte Verhältnis kann durch die grafische Darstellung in Fig. 2 veranschaulicht werden. Wie sich aus dieser grafischen Darstellung ergibt, ist der Wert L am kleinsten bei dem Punkt ß=1 und wächst an, wenn B einen größeren oder kleineren Wert besitzt. Zur Entfernungseinstellung ist es daher notwendig, ein Verhältnis von ß,;» ß¹« in einem Bereich zu wählen, wo ß kleiner als 1 ist, während ein Verhältnis B₂ < B¹- in einem Bereich zu wählen ist, wo β größer als 1 ist. Um das Objektiv auf einen Vergrößerungsmaßstab einzustellen, der größer ist als der fUr normale Betrachtung, ist es jedoch entsprechend der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe nötig, der Bedingung ß'₂/ß₂ ^ 1 zu genügen, und somit muß B₂ einen Wert innerhalb des durch die folgende Formel (7) gegebenen Bereiches besitzen.

030027/0838 ~⁹~

Falls das Linsensystem aus drei Linsengruppen, nämlich einer positiven, einer negativen und einer positiven Linsen-gruppe besteht und die Entfernungseinstellung durch Verschiebung der zweiten Linsengruppe erfolgt, ist es möglich, zugleich mit der Entfernungseinstellung das Objektiv auf einen höheren Vergrößerungsmaßstab einzustellen als es bei üblichen Objektiven der Fall ist, indem die zweite Linsengruppe so ausgebildet ist, daß sie einen Vergrößerungsmaßstab besitzt, der den durch die Formel (7) gegebenen Bedingungen genügt. In der Nähe von ß« «^I verändert zwar eine Verschiebung der zweiten Linsengruppe den Vergrößerungsmaßstab, hat aber kaum Einfluß auf die Entfernungseinstellung, des Objektivs. Daher kann in diesem Bereich nur der Vergrößerungemaßstab verändert werden, ohne Änderung der Entfernungseinstellung· Zusätzlich ist es möglich, da fl.A;1 Weitwinkelobjektiven entspricht, einen hohen Vergrößerungsmaßstab bei verhältnismäßig breitem Bildfeldwinkel zu erzielen. Wenn nun die Veränderung des Brennpunktes betrachtet wird, bei einer Änderung des Verg*ößerungsmaßstabes der zweiten Linsengruppe in der Nähe von ß-'^^i» erlaubt Newton's Formel die Verschiebung Λ ' des Brennpunktes durch die folgende Formel (8) anzugeben

f₂(ß₂ + -Q¹ 2 ) (8)

030027/0838

Das durch diese Formel wiedergegebene Verhältnis kann in Form einer grafischen Darstellung» wie sie in Fig. 3 gegeben ist, veranschaulicht werden. Soweit Δ ' im Bereich der Schärfentiefe des Objektivs liegt, ist es möglich, nur den Vergrößerungsmaßstab zu verändern, ohne die Entfernungseinstellung wesentlich zu beeinträchtigen. Objektive für Endoskope sind normalerweise für öffnungsverhältnisse von 1:3 ausgelegt und die Tiefenschärf—e beträgt ungefähr o,2 mm. Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv beträgt demgegenüber die Verschiebung A ' des Brennpunktes o,192 und liegt im Bereich der Tiefenschärfe bei der Annahme, daß f₂=1f5 und ß₃=1 sind, wenn der Vergrößerungsmaßstab in einem Bereich von B₂=O,?-Ί/ο,7 geändert wird.

Da B₃ verschiedene Werte haben kann, ist der Bereich von ß₂/ der mit Werten von ß_ variiert, zwischen o,7 bis I/o,7. Es ist jedoch wünschenswert, daß ß. einen Wert nahe 1 besitzt, da dies einen kompakten Aufbau des Objektivs ermöglicht. Konkreter unter Bezugnahme auf Fig. 1 ausgedrückt, sollte die Entfernung 1 die von der dritten Linsengruppe zur Stirnfläche des Faserbündels gemessen und durch l=f ₃ ( 1 + ß₃ ) gegeben ist, vorzugsweise einen möglichst kleinen Wert besitzen, um das distale Ende des Endoskops zu verkürzen. Obwohl deshalb f- einen kleinen Wert haben sollte, darf f₃ nicht zu klein sein, da sonst die dritte Linsengruppe zu starke Brechkraft besitzt, was die Aberrationen, insbesondere Astigmatismus, veäbärkt,(ein größerer Wert für f ist vorteilhafter zur Korrektur von Aberrationen). Demgemäß

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ι/-

1st es zweckmäßig, 1 klein zu halten, Indem B₃ ein kleiner Wert gegeben wird. Ein zu kleiner Viert fUr ß- verlängert jedoch unvermeidlich das gesamte Objektiv und damit das distale Ende des Endoskops. In Anbetracht dieser Tatsachen kann das distale Ende am kürzesten ausgebildet und das Endoskop am kompaktesten ausgelegt werden ohne große Aberrationen, wenn B. gleich oder nahe 1 ist. Darüber hinaus sollte f_ vom Standpunkt der Verringerung der für die zweite Linsengruppe erforderlichen Verschiebung*+) haben. Ein zu kleiner Wert für f. vergrößert jedoch das Bildfeld dor zweiten Linsengruppe, was seinerseits Astigmatismus hervorruft. Wenn dies in Betracht gezogen wird, liegt ein geeigneter Wert für f. um etwa 1,5.

sich Wie aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist es möglich, nur den Vergrößerungsmaßstab In einem Bereich von 1/o,7> ß₂ zu ändern, bei dem ein Bild des Objektes im Schärfentiefebereich liegt. In einem Bereich von 12ß₂ >=o,7, innerhalb der zuvor erwähnter» Formel gegeben , ist es möglich, nur den Vergrößerungsmaßstab zu variieren, obwohl eine Entfernungseinstellung nicht vorgenommen werden kann. In einem Bereich von 1/o,7 > ß- > 1 bleibt, obwohl es möglich ist, eine Entfernungeeinstellung und gleichzeitig eine Erhöhung des Vergrößerungsmaßstabes auf einen höheren als den normalen Wert vorzunehmen, der Entfernungseinstellungszustand offensichtlich unverändert, wenn nur der Vergrößerungsmaßstab verändert wird (beispielsweise

wenn die Entfernung zu dem zu betrachtenden Objekt unverändert +) einen möglichst kleinen Wert

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bleibt) ohne daß ein Entfernungseinste1lungeVorgang vorgenommen wird . Mit anderen Worten ist es in dem Bereich 1/o,7 > B₂ > 1 möglich, ein in einer größeren Entfernung angeordnetes Objekt mit einem höheren Vergrößerungsmaßstab als üblich unabhängig von der Entfernungseinstellung zu betrachten.

Wie sich weiter aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ermöglicht das erfindungsgemäße Objektiv eine Entfernungseinstellung und gleichzeitige Betrachtung mit einem höheren als dem normalen Vergrößerungsmaßstab im Verhältnis zu der Beobachtungsentfernung, wenn der Vergrößerungsmaßstab B₂ der zweiten Linsengruppe in dem Bereich (i) gewählt ist, der oben angegeben ist, durch Verschiebung der zweiten Linsengruppe und es ist eine weitere Änderung des Vergrößerungsmaßstabes allein möglich, wenn der Vergrößerungsmaßstab B₂ der zweiten Linsengruppe in dem Bereich (ii), wie nachstehend aufgeführt, gewählt wird durch Verschiebung der zweiten Linsengruppe.

«2 > B₂ al (i)
1>ß₂ £°»⁷ (ü)

Zur Zeit verwendete Objektive für Endoskope sind für Vergrößerungsmaßstäbe in der Größenordnung von o,65 zur Beobachtung von in kürzerer Entfernung angeordneten Objekten ausgelegt und haben Bildfeldwinkel in der Größenordnung von 5o°. Demgegenüber ermöglicht es die vorliegende Erfindung, ein Objektiv so aus-

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zulegen, daft es einen Bildfeldwinkel von ungefähr 7ο und einen Vergrößerungsmaßstab von o,65 durch Wahl des Verhältnisses von 6^/02 ^ ¹ besitzt. Wenn es wünschenswert ist, dieses Objektiv mit einem Vergrößerungsmaßstab von ungefähr 1 einzusetzen, kann durch Wahl des Verhältnisses ß'/ß₂ > 1,5 ein Vergrößerungsmaßstab von 1,5 X o,65 als Gesamtvergrößerung erhalten werden, was etwas mehr als 1 entspricht. Daher können erfindungsgemäße Objektive einen Bildfeldwinkel besitzen, der bedeutend größer als der der Üblichen Objektive ist, zusammen mit einem Vergrößerrngsmaßstab, der dem der üblichen Objektive entspricht. Darüber hinaus können Objektive nach der Erfindung einen derart großen Bildfeldwinkel auch bei 1 übersteigenden Vergrößerungsmaßstäben aufweisen, was sehr vorteilhaft für genaue Beobachtungen in Bereichen mit Abnormitäten ist.

Weiterhin ist die Verschiebung Δ der zweiten Linsengruppe durch die Formel (5) begrenzt. Die Verschiebung A sollte jedoch so klein wie möglich sein, da das distale Ende des Endoskops, das das Objektiv enthält, so kurz wie möglich sein soll. Vom Standpunkt der Vergrößerung sollte ß'./ß- vorzugsweise einen möglichst großen Wert haben, aber ein 5 übersteigender Wert von ß'./ß, verlängert unvermeidlich das distale Ende. In Anbetracht dieser Tatsache ist es vorteilhaft, den Wert von ^ß*2^^ß2 ^{in einem} Bereich 1 <ß'/ß₂ ( 5 zu wählen. Aus dem gleichen Grunde sollte B₂ vorteilhaft einen Wert kleiner als 2 besitzen. Wenn das Objektiv so ausgelegt ist, daß es eine Entfernungs-

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einstellung und eine Verstellung der Vergrößerung auf einen höheren als den Normalwert gleichzeitig ermöglichen soll, ist zu bevorzugen, den Wert ßj ⁱⁿ einem Bereich 1 ^ B, ^ 2 zu wählen. Um eine Funktion zur Änderung allein des Vergrößerungsmaßstabes bei einem Objektiv hinzuzufügen, das die beiden Operationen durchzuführen gestattet, während es auf ein Objekt in größerer Entfernung eingestellt wird, ist ein Bereich von o,7 < ß, C. 2 optimal.

In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Objektiv näher dargestellt, das eine erste Linsengruppe aus einem negativen Linsenglied L., einem positiven Kittglied L₂ und einem positiven Kittglied L^, eine zweite Linsengruppe, die nur aus einem negativen Kittglied Li besteht und eine dritte Linsengruppe enthält, die aus einem positiven Kittglled L₅ und einem positiven Kittglied Lg besteht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die zweite Linsengruppe L₄ verschiebbar angeordnet ist. Dieses Objektiv hat die folgenden Daten:

Θ30027/0838

^r1	■ e>	O
^r2	-1,	564
^r3	■3,	399
^r4	-1,	296
^r5	—7	,34o
^r6	-8.	868

d,-o,	,34	2	H₁-I	,34	n₈-1,	,8o4oo	0, -46,	,6
d₂-1,	69	,39		,11	n₉-1,
d₃-o_#	23	n₂-1₍	,o9		,806Io	0₂-4o₍	,9
d₄-o,	86	n₃-1,	,29	ⁿ1o^-1	,69895	\?₃-3o,	rl
d₅-o,	1		,34	n_n-1
d₆-o,	23	n₄-1₍	,74OOO	l?₄-28₍	3
d_?«o,	86	n₅-1.	6968ο	Os"⁵⁵*	5
dg (variabel)
d₉-o,	n₆-1,	7859ο	I)₆-" ·	2
^d1o-°	n_?-1,	74ΟΟΟ	i?₇-28,	3
d_n (variabel)
d₁₂-o	74ΟΟΟ	08-28,	3
d₁₃-1	8o61o	l?₉-4o,	9
d₁₄-o
d_l5-1	,744ΟΟ	^1O-⁴⁴	,7
^d16-°	,74ooo	J₁ ,-28	,3

r_?-1,262 r₈—2,382 r₉—3,o49 r_1o-o,785 r,,-2,o6o r,₂-14,ooo r,₃-3,924 r,₄—6,2o1 r₁₅-1o,37o r,g—3,o7o r₁₇—11,527

d₁₇-7,o6

^r18- °° f-1,958 (Objektentfernung 4o mm)

f,-1,962 -f₂—1,622 f₃-3,7o4 -B₂- o, 843 -B₃-1,184 -B'₂—2,41 fBt-3,959

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Darin bezeichnen

r. bia r.g die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

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

n. bis n„ die Brechungsindizes der Linsen und \} ^ bis ^) ^ die Abbe-Zahlen der Linsen.

Bei diesem erfindungsgemäßen Objektiv kann durch Verschiebung der zweiten Linsengruppe (Variation der Luftabstände dg und d...) der Vergrößerungsmaßstab des Objektivs in Abhängigkeit von den Entfernungen zu dem zu betrachtenden Objekt wie folgt tabellarisch zusammengefaßt werden

	Entfernung zum Objekt	^d8	^d11	Vergrößerungsmaßstab
(1)	4o' mm	o,253	2,895	-o,o47
(2)	4o mm	o,9o6	2,242	-o,o7o
(3)	2o mm	1,135	2,o13	-o,16
(4)	2,33 mm	2,837	o,311	-1,997

Bei (1) und (2) wird nur der Vergrößerungsmaßstab verändert. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Linsengruppe vom Retrofocustyp. Wenn, wie bei diesem Beispiel, eine Linsengruppe vom Retrofocus-Typ als erste Linsengruppe verwendet wird, ist es möglich, den Winkel zwischen dem Hauptstrahl und der optischen Achse zu verringern, wodurch Bildfeldkrlimmung und Astigmatismus gut korrigiert werden. Der Retrofocus-Aufbau der ersten Linsengruppe macht es weiter möglich, eine lange hintere Schnittweite

Ö30027/0838 "¹⁷~

als einen Vorteil vorzusehen, der eine Verlängerung der Brennweite der zweiten Linsengruppe ermöglicht, was seinerseits vorteilhaft zur Korrektur der Aberrationen ist. Insbesondere wenn das Objektiv so ausgebildet ist, daß es der Bedingung fB../f.. > 1,5 genügt, können BildfcldkrUmmung und Astigmatismus gut korrigiert werden. In dieser Bedingung bezeichnet f.. die Brennweite der ersten Linsengruppe und fB. die hintere Schnittweite der ersten Linsengruppe.

Bei dieser Ausführungsform enthält jede Linsengruppe ein Kittglied zu Korrektur chromatischer Aberrationen in den einzelnen Linsengruppen. Wenn eine Linsengruppe, wie es bei dem erfindungsgemäßen Objektiv der Fall ist , verschoben wird, werden dementsprechend die Aberrationen verändert. Um einen solchen Einfluß zu verhindern, ist in jeder Linsengrupoe ein Kittglied vorgesehen, um die Aberrationen jeder Linsengruppe zu korrigieren.

Kcarekturkurven der angegebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivs sind in Fig. 6 und 7 dargestellt. Erstere zeigt die Korrekturkurven für den Fall, daß das Objektiv zur Betrachtung eines in größerer Entfernung angeordneten Objekts eingestellt ist, während letztere den Zustand verkörpert, wenn das Objektiv zur Betrachtung eines Objekts in kurzer Entfernung eingestellt ist. Weiter zeigt Fig. 5 im Vergleich die Xnderung^der Vergrößerungsmaßstäbe des erfindungsgemäßen Objektivs in Abhängigkeit von den Entfernungen zu dem zu betrachtenden Objekt mit denen eines üblichen Objektivs gleichen Aufbaus, bei dem das Gesamtsystem zur Ent-

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fernungselnstellung verschoben wird. Wie sich aus dieser Figur ergibt, kann das erflndungsgemäße Objektiv höhere Vergrößerungsmaßstäbe liefern als die üblichen Objektive.

Wie sich weiter aus der vorstehenden Beschreibung In Verbindung mit der angegebenen Ausführungsform ergabt, ermöglicht es das erfindungsgemäße Objektiv, die Entfernungseinstellung und Betrachtung mit einem höheren Vergrößerungsmaßstab als üblich vorzunehmen, wodurch es möglich ist, einen weiten Flächenbereich, der in größerer Entfernung ist,genau zu betrachten und darüberhinaus ein in kurzer Entfernung angeordnetes Objekt bei guter Fokussierung mit hoher Vergrößerung anzuschauen. Das Objektiv ermöglicht darüber hinaus bei der Beobachtung eines in größerer Entfernung angeordneten Objekts nur den Vergrößerungsmaßstab zu verändern. Dadurch eignet sich das erfindungsgemäße Objektiv besonders als Endoskopobjektiv.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur der Fall betrachtet worden ist, bei dem die Vergrößerung auf einen höheren Vergrößerungemaßstab gleichzeitig mit der Entfernungseinstellung verändert wird, ist es natürlich auch möglich, die Vergrößerung auf einen kleineren als den üblichen Maßstab zu reduzieren, indem ⁰ ₂ ^7ß2 gewählt wird. Es braucht nicht näher erläutert zu werden, daß dieses Verfahren auch bei anderen Objektiven als bei Endoskopobjektiven angewendet werden kann.

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Claims

oot 7743 21^ Dez. 1979 L/Kdg Patentansprüche

1. Endoskopobjektiv, gekennzeichnet durch eine erste Linsengruppe mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe mit negativer Brechkraft und eine dritte Linsengruppe mit positiver Brechkraft und Verstellmöglichkeit der zweiten Linsengruppe entlang der optischen Achse zur Entfernungseinstellung und gleichzeitigen Änderung des Vergrößerungsmaßstabes in Abhängigkeit von der Entfernung des zu betrachtenden Objekts. ■

2. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft die erste , zweite und dritte Lirfengruppe^eweils ein Kittglied enthält.

3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Linsenglied nach dem Retrofocus-Typ aufgebaut ist.

4. Endoskopobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingung

fB₁/f₁ > 1,5

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worin f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe und ffi., die hintere Schnittweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

5. Endoskopobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe als bildformendes System mit einem Vergrößerungsmaßstab um 1 ausgebildet ist.

6. Endoskopobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen

1 <ß₂ <2

1 <ß'₂/ß₂ < 5

worin B₂ die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe bezeichnet, wenn das Objektiv zur Betrachtung eines Objekts auf unendlich eingestellt ist und ß'₂ die Vergrößerung der zweiten Linse bezeichnet, wenn das Objektiv auf die Betrachtung eines Objekts in kürzester Entfernung eingestellt ist.

7. Endoskopobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich eine Veränderung des Vergrößerungsmaßstabes vorgesehen ist, wenn das Objektiv für die Betrachtung eines Objekts in größerer Entfernung eingestellt ist.

-3-

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8. Endoskopobjektiv nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen

o,7 < U₂ C 2 Κβ·₂/Β₂ < 5

worin B₂ die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe, wenn das Objektiv für Betrachtung eines Objekts in unendlicher Entfernung eingestellt ist und ß¹- die Vergrößerung der zweiten Linsengruppe, wenn das Objektiv zur Betrachtung eines Objekts in kürzester Entfernung eingestellt ist, bezeichnet.

9. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

030027/0838

^rr°° d₁-o,34 _ηι-1,βο4οο 1^-46,6

r,-1,564

² d₂-1,69

r₃-3,399 d₃-o,23 n₂-1,8o61o O₂"**''

r₄-1,296 _d -0,86 n₃-1,69895

r₅- 7,34o

⁵ d₅-o,1

rg-8.868 d₆-o,23 n₄-1,74ooo

r_?-1,262 d₇«o,86 n₅-1,6968o ^₅-SS,5

rg-2,382 ^ (variabel)

r₉-3,o49 ^_-02 n₆._1f7859o |5₆-44,2

r_1o-o»785 d_1o-o»39 n₇-1,74ooo ^_?-28,3

_ri1-2,o6o _dJ (variabel)

_ri2-14,ooo _di2.o,34 n_e-1,74ooo ^3-28,3

r₁₃-3,924 e₁₃-1,11 n₉-1,8o61o

'Η-⁶'²⁰¹ d₁₄-o,o9

r₁₅-io,37o _d^_{ei 29 nio}._1#744oo

⁵"³'^O7° d₁₆-o,34 n_n-1,74ooo ü_n-28,3

r₁₇-11,527 ¹⁶

¹⁷ d₁₇-7,o6

₁₇

£-1,958 (Objektentfernung 4o mm) £^1,962 -f₂—1,622 f₃-3,7o4

-B₂- o,843 -B₃-1,184 -B'₂—2,41

fB,-3,959

Darin bezeichnen

r₁ bis Ir₁₁ die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, d₁ bis d₁₇ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n. bis n.. die Brechungsindizes der Linsen,
₁ bis \)λ* die Abbe-Zahlen der Linsen,

030027/0838 "⁵"

f., f_, £. die Brennweite der ersten, zweiten bzw. dritten

Linsengruppe, -&2' "^ß3* ~^β*2 ^Ver9^rößerungsmaßstäbe von zweiter, dritter und

verschobener zweiter Linsengruppe und fB« die. hintere Schnittweite der ersten Linsengruppe.

1o. Endokopobjektiv nach einem der vorherigen Ansprüche,gekennzeichnet durch eine Änderung der jeweiligen Konstruktionsparameter, die den Durchmesser des in der Bildebene entstehenden Zerstreuungskreis um + 2o % verändern.

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