DE3521087A1 - Endoskopobjektiv vom typ umgekehrter teleobjektive - Google Patents
Endoskopobjektiv vom typ umgekehrter teleobjektiveInfo
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Abstract
1 Das Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist mit einem ersten Linsenglied, enthaltend eine negative Linse, einer Blende, einem zweiten Linsenglied, enthaltend eine gegenstandsseitig konkave positive Meniskuslinse, einem dritten Linsenglied, enthaltend eine positive Linse, einem vierten Linsenglied, enthaltend ein Kittglied aus einer positiven und einer negativen Linse und mit einem fünftem Linsenglied, enthaltend eine positive Linse in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite versehen. Das Endoskopobjektiv ist so ausgebildet, daß es durch Verstellen des dritten und vierten Linsenglieds fokussierbar ist und die folgenden Bedingungen erfüllt: (1) -0,9 < f[tief]1/f[tief]a (2) 1,0 < f[tief]2/f[tief]a < 1,3 vorteilhaft auch (3) D/f[tief]a < 0,7 sowie (4) 1,0 < r[tief]1/f[tief]a < 4,0 (5) -1,5 < r[tief]4/f[tief]a < -1,0 (6) 1,3 < R < 4,0 1/R = 1/r[tief]6 + 1/r[tief]10
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, insbesondere auf ein Endoskopobjektiv dieses Typs, dessen Aberrationen in allen Einstellungszuständen gut korrigiert sind, d.h. bei der Einstellung auf ein Objekt in Nahentfernung, bei der Einstellung auf ein Objekt in weiter Entfernung und wenn es auf Objekte in mittleren Entfernungen eingestellt ist.
Ein Endoskop sollte einen äußeren Aufbau besitzen, der einen Eintritt von Flüssigkeiten verhindert. Zu diesem Zweck wird das Endoskop normalerweise so ausgebildet, daß die Frontlinse gleichzeitig als Deckglas dient. Dies bedeutet, daß es unmöglich ist, ein Fokussierungsverfahren mit Vorverschiebung des Objektivs im ganzen oder ein Fokussierungsverfahren mit Vorverschiebung der Frontlinse anzuwenden, obwohl gerade diese Fokussierungsverfahren in großem Maße bei allgemeinen Objektiven angewendet werden. Um eine Verschiebung des Objektivs oder der Frontlinse zu vermeiden, ist ein Fokussierungsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Frontlinsengruppe in fester Stellung gehalten und die rückwärtige Linsengruppe bewegt wird.
Ein Endoskopobjektiv dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 4 059 344 bekannt, bei dem dieses Fokussierungsverfahren angewendet wird. Dieses bekannte Objektiv ist als Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ausgebildet und enthält eine Frontlinsengruppe mit einer Zerstreuungslinse L[tief]1 und eine hintere Linsengruppe mit Sammellinsen L[tief]2, L[tief]3 und L[tief]4, wobei die Fokussierung durch Bewegung der Linse L[tief]2 entlang der optischen
Achse erfolgt. Mit diesem Objektiv kann so erreicht werden, daß ein Flüssigkeitseintritt vermieden wird.
Dieses bekannte Objektiv hat jedoch die nachstehend erläuterten Nachteile.
Einer besteht darin, daß die Aberrationen zwar gut korrigiert sind, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in weiter Entfernung fokussiert wird, man aber kaum behaupten kann, daß die Aberrationen noch ausreichend günstig korrigiert sind, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung fokussiert ist, denn beispielsweise ist der Astigmatismus unterkorrigiert. Daher ist das Auflösevermögen im Randbereich nicht zufriedenstellend.
Darüber hinaus ist in den letzten Jahren in starkem Maße der Wunsch aufgetreten, einen Gegenstand durch ein Endoskop zu betrachten, mit der Möglichkeit, ihn soweit als möglich bei der Beobachtung zu vergrößern. Daher ist auch auf dem Gebiet der Objektive für Endoskope eine zunehmende Nachfrage nach einem Objektiv, das von einem Gegenstand in der Entfernung Unendlich bis zu einem Gegenstand in äußerster Nahentfernung fokussiert werden kann, was der Gegenstandsentfernung beim Photographieren mit Makroobjektiv entspricht. Von diesem Gesichtspunkt her hat das bekannte Objektiv nach dem genannten Patent den Nachteil, daß es nicht auf einen Gegenstand in äußerster Nahentfernung fokussiert werden kann, bei dem ein Gegenstand mit ausreichend hoher Vergrößerung beobachtet werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive zu schaffen, bei dem die Aberrationen in gut ausgeglichenem Zustand korrigiert sind, sowohl wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in weiter Entfernung als auch wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in
äußerster Nahentfernung fokussiert ist, wobei es möglich ist, eine zufriedenstellend hohe Vergrößerung für die Betrachtung zu erhalten.
Dies wird erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Endoskopobjektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive,
Fig. 2
und Fig. 3 Korrekturkurven eines Objektivs 1 bei der Aufnahmeentfernung 14,2450 und 1,5385,
Fig. 4
und Fig. 5 Korrekturkurven des Objektivs 2 nach der vorliegenden Erfindung bei der Aufnahmeentfernung 14,2045 und 1,53609,
Fig. 6
und Fig. 7 Korrekturkurven des Objektivs 3 nach der vorliegenden Erfindung bei der Aufnahmeentfernung 14,2045 und 1,53409,
Fig. 8
und Fig. 9 Korrekturkurven des Objektivs 4 nach der vorliegenden Erfindung bei der Aufnahmeentfernung 14,27755 bzw. 1,54198,
Fig. 10 ein Schnittbild eines bekannten Endoskopobjektivs und
Fig. 11, 12 und 13 Korrekturkurven des bekannten Endoskopobjek-
tivs bei den Aufnahmeentfernungen 10,5965, 1,56986 bzw. 1,2755.
Das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv hat den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Von der Gegenstandsseite aus besteht es aus einem ersten Linsenglied in Form einer negativen Linse, einer Blende, einem zweiten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, einem dritten Linsenglied in Form einer positiven Linse, einem vierten Linsenglied mit einer positiven und einer negativen Linse und einem fünften Linsenglied in Form einer positiven Linse. Das Endoskopobjektiv wird durch Verschiebung des dritten und vierten Linsenglieds fokussiert und erfüllt die folgenden Bedingungen:
(1) -0,9 < f[tief]1/f[tief]a
(2) 1,0 < f[tief]2/f[tief]a < 1,3
darin bezeichnet
f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsenglieds,
f[tief]2 die Brennweite von zweitem bis fünftem Linsenglied,
f[tief]a die Brennweite des Objektivs bei Fokussierung auf einen Gegenstand in Nahentfernung.
Im allgemeinen besteht bei Objektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive die Tendenz, daß Astigmatismus beträchtlich unterkorrigiert wird, wenn sich der Gegenstandspunkt dem Linsensystem nähert und infolgedessen neigt sich die Bildfläche zur "Minus"-Seite. Daher ist es wesentlich, wenn es erforderlich ist, das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung zu fokussieren, diese Neigung der Bildfläche zu korrigieren. Insbe-
sondere bei Endoskopobjektiven ist jedoch die Korrektur der Bildfläche schwierig, da der Bildwinkel im allgemeinen groß ist.
Um andererseits zu erreichen, daß zufriedenstellend hohe Vergrößerung erzielt werden kann, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung fokussiert ist, sollte die Entfernung 1 vom vorderen Brennpunkt des Objektivs bis zum Gegenstand möglichst klein im Verhältnis zur Brennweite f[tief]a des Objektivs gehalten werden.
Darüber hinaus sollten, da ein Endoskopobjektiv im distalen Ende eines Endoskops mit kleinem Durchmesser untergebracht werden soll, die Linsendurchmesser klein sein. Daher müssen die Strahlhöhen für die die einzelnen Linsengruppen durchlaufenden Strahlen auch in Betracht gezogen werden.
Von den oben erwähnten Erfordernissen ist das Erfordernis, eine Neigung der Bildfläche zur "Minus"-Seite zu verhindern, außerordentlich wichtig in bezug auf eine gute Betrachtungsmöglichkeit des Bildrandbereichs. Aus diesem Grunde ist bei den erfindungsgemäßen Objektiven die Petzval-Summe durch Begrenzung der Brechkraft der hinteren Linsengruppe, die aus zweitem bis fünftem Linsenglied besteht und positive Brechkraft hat, korrigiert.
Die Bedingung (2) dient diesem Zweck. Wenn f[tief]2/f[tief]a kleiner als 1,0 ist wird die Petzval-Summe überkorrigiert. Wenn andererseits f[tief]2/f[tief]a größer als 1,3 ist, wird die Petzval-Summe unterkorrigiert. In keinem dieser Fälle ist es möglich, eine gute Bildqualität zu erhalten. Wenn z.B. f[tief]2/f[tief]a kleiner als 1,0 ist und die Brechkraft der hinteren Linsengruppe stark wird, werden die Höhen der außeraxialen Strahlen in der Frontlinsengruppe aus erstem Linsenglied hoch, das eine negative Linse darstellt.
Infolgedessen wird der Durchmesser der Frontlinse groß, und dies ist unerwünscht.
Um eine hohe Vergrößerung zu erreichen, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung fokussiert ist und die Brennweite f[tief]2 in dem durch die Bedingung (2) gegebenen Rahmen gewählt wird, ist es notwendig, die Bedingung (1) zu erfüllen.
Wenn f[tief]1/f[tief]a den unteren Grenzwert der Bedingung (1) unterschreitet, und die Brechkraft der Frontlinsengruppe schwach wird, muß der Luftabstand zwischen vorderer und hinterer Linsengruppe groß gemacht werden, um den gewünschten Bildwinkel zu erhalten. Infolgedessen wird die Entfernung des Gegenstands und vorderen Brennpunkts des Objektivs groß, und wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung fokussiert ist, ist es infolgedessen unmöglich, eine hohe Vergrößerung zu haben.
Ein Objektiv, das den Bedingungen (1) und (2) genügt, kann die erfindungsgemäße Aufgabe lösen. Wenn jedoch das Objektiv weiter so ausgebildet ist, daß der Luftabstand D zwischen erstem und zweitem Linsenglied der nachstehend aufgeführten Bedingung genügt, ist es möglich, den zur Verfügung stehenden Fokussierungsbereich beträchtlich auszuweiten, wenn das Objektiv mittels der hinteren Linsengruppe, die eine positive Linsengruppe ist, fokussiert wird, und es ist zugleich möglich, eine hohe Vergrößerung zu erzielen, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand in Nahentfernung fokussiert ist.
(3) D/f[tief]a < 0,7
Wenn nämlich D/f[tief]a den unteren Grenzwert 0,7 unterschreitet, wird die Länge des optischen Systems aus erstem und zweitem Linsenglied kurz, und die Höhen der Strahlen, die aus dem zweiten Linsenglied austreten, werden niedrig. Infolgedessen kann der für die Bewegung einer Fokussierungsgruppe, die aus drittem
und viertem Linsenglied besteht, zur Verfügung stehende Raum groß gehalten werden, und es ist möglich, die Anordnung so zu treffen, daß das Objektiv auf einen Gegenstand in äußerster Nahentfernung fokussiert werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, da die Höhen der Strahlen, die in die erwähnte Fokussierungsgruppe eintreten, nicht so hoch sind, Aberrationen gut zu korrigieren und die Variation der Aberrationen klein zu halten.
Durch Beschränkung der Werte von f[tief]1 und f[tief]2 im Verhältnis zur Brennweite des Objektivs, ist es möglich, ein Objektiv zu erhalten, bei dem die Vergrößerung, wenn ein Gegenstand in äußerster Nahentfernung betrachtet wird, zufriedenstellend hoch ist. Weiter wird durch Beschränkung des Luftraums D zwischen erstem und zweitem Linsenglied wie erwähnt es möglich, ein Objektiv mit einem ausreichend großen Fokussierungsbereich zu erhalten.
Um eine gute Bildqualität in beiden Fällen der Betrachtung, d.h. bei der normalen Betrachtung eines Gegenstands in weiter Entfernung und bei der Betrachtung eines Gegenstandes in kurzer Entfernung unter Vergrößerung des Gegenstands zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Objektiv auch die folgenden Bedingungen erfüllt:
(4) 1,0 < r[tief]1/f[tief]a < 4,0
(5) -1,5 < r[tief]4/f[tief]a < -1,0
(6) 1,3 < R < 4,0
1/R = 1/r[tief]6 + 1/r[tief]10
darin bezeichnen:
r[tief]1 den Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds,
r[tief]4 den Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds,
r[tief]6 den Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche des dritten Linsenglieds und
r[tief]10 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds.
Bei der Untersuchung eines Objektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive, das durch Vorrücken der als hintere Linsengruppe ausgebildeten positiven Linsengruppe erfolgt, ist es bekannt, daß, wenn die bei der normalen Betrachtung eines Gegenstands in weiter Entfernung verursachten Aberrationen gut korrigiert sind, diese Aberrationen bei der Betrachtung eines Gegenstands in Nahentfernung in den Zustand kommen, daß der Astigmatismus einen "Minus"-Wert mit großem Absolutbetrag erhält, und infolgedessen wird das Auflösungsvermögen beträchtlich verschlechtert. Es ist auch bekannt, daß der Astigmatismus durch die Differenz zwischen dem Konvergierungspunkt der sagittalen Strahlen und dem Konvergierungspunkt der meridionalen Strahlen bestimmt wird, und daß der Astigmatismus kleiner wird, wenn die Formen der entsprechenden Oberflächen der Linsen eine Form erhalten, die konzentrisch zur Blende ist. Die Bedingungen (4) und (5) sollten aus diesem Gesichtspunkt erfüllt werden.
Wenn in den Bedingungen (4) und (5) r[tief]1/f[tief]a und/oder r[tief]4/f[tief]a den unteren Grenzwert der Bedingungen unterschreiten, wird die Astigmatismusdifferenz überkorrigiert. Wenn andererseits r[tief]1/f[tief]a und/oder r[tief]4/f[tief]a den oberen Grenzwert überschreiten, wird die Astigmatismusdifferenz unterkorrigiert.
Die Objektive nach der vorliegenden Erfindung sind so ausgebildet, daß drittes und viertes Linsenglied beweglich sind. Wenn daher in Betracht gezogen wird, daß das dritte und vierte Linsenglied eine bewegliche Linsengruppe bilden, ist es möglich, die Astigmatismusdifferenz durch Begrenzung des Krümmungsradius r[tief]6 der vordersten Oberfläche dieser beweglichen
Linsengruppe und des Krümmungsradius r[tief]10 der hintersten Oberfläche dieser beweglichen Linsengruppe zu begrenzen, wie dies durch die Bedingung (6) geschieht. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (6), d.h. 1,3 unterschritten wird, wird die Astigmatismusdifferenz unterkorrigiert. Wenn andererseits R den oberen Grenzwert, d.h. 4,0, überschreitet, wird die Astigmatismusdifferenz überkorrigiert.
Wie insoweit dargelegt, sind die erfindungsgemäßen Objektive so ausgebildet, daß der Absolutwert der Astigmatismusdifferenz, die im allgemeinen von Objektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive hervorgerufen wird, mittels des Radius der Oberflächen r[tief]1 und r[tief]4 in der Frontlinsengruppe klein gehalten wird, indem diese Oberflächen den Bedingungen (4) und (5) genügen. Weiterhin wird durch Begrenzung der Werte r[tief]6 und r[tief]10 entsprechend der Bedingung (6) es möglich, die Astigmatismusdifferenz auch dann in gut ausgeglichenem Zustand zu halten, wenn das Objektiv durch Bewegung der dritten und vierten Linsengruppe fokussiert werden soll.
In den nachfolgenden Tabellen 1 bis 4 sind die Daten erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 4 aufgeführt:
Tabelle 1
r[tief]1 = 2,6667
d[tief]1 = 0,1994 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3493
d[tief]2 = 0,4274
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1083
r[tief]4 = -1,0188
d[tief]4 = 0,4387 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6439
d[tief]5 = 0,1673 (variabel)
r[tief]6 = 2,9248
d[tief]6 = 1,1453 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,0177
d[tief]7 = 0,1766
r[tief]8 = 1,4803
d[tief]8 = 1,2137 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -1,0849
d[tief]9 = 0,7123 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 5,3578
d[tief]10 = 0,7729 (variabel)
r[tief]11 = 3,6279
d[tief]11 = 0,4217 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00972, Bildhöhe = 0,54986
f[tief]1/f[tief]a = -0,8017, f[tief]2/f[tief]a = 1,1698
D/f[tief]a = 0,5356, r[tief]1/f[tief]a = 2,6667
r[tief]4/f[tief]a = -1,0188, R = 1,89
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,2450 -0,059 0,7123 0,2279
1,5385 -0,563 0,1673 0,7729
Tabelle 2
r[tief]1 = 2,8409
d[tief]1 = 0,1988 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3615
d[tief]2 = 0,4257
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1705
r[tief]4 = -1,0429
d[tief]4 = 0,4372 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6563
d[tief]5 = 0,1705 (variabel)
r[tief]6 = 2,4944
d[tief]6 = 1,0228 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,2139
d[tief]7 = 0,1763
r[tief]8 = 1,4502
d[tief]8 = 1,2104 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -0,9766
d[tief]9 = 0,5683 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 3,6813
d[tief]10 = 0,767 (variabel)
r[tief]11 = 2,7899
d[tief]11 = 0,4207 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00985, Bildhöhe = 0,54830
f[tief]1/f[tief]a = -0,825, f[tief]2/f[tief]a = 1,1045
D/f[tief]a = 0,5962, r[tief]1/f[tief]a = 1,8409
r[tief]4/f[tief]a = -1,0429, R = 1,49
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,2045 -0,058 0,7102 0,2273
1,53409 -0,566 0,1705 0,7670
Tabelle 3
r[tief]1 = 3,6957
d[tief]1 = 0,1989 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3701
d[tief]2 = 0,4676
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1272
r[tief]4 = -1,4476
d[tief]4 = 0,3888 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6918
d[tief]5 = 0,1708 (variabel)
r[tief]6 = 3,2891
d[tief]6 = 0,6936 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,0554
d[tief]7 = 0,4029
r[tief]8 = 1,5486
d[tief]8 = 1,2372 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -1,0511
d[tief]9 = 0,3899 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 19,7115
d[tief]10 = 0,7667 (variabel)
r[tief]11 = 3,7001
d[tief]11 = 0,6818 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00966, Bildhöhe = 0,54830
f[tief]1/f[tief]a = -0,8131, f[tief]2/f[tief]a = 1,1386
D/f[tief]a = 0,5948, r[tief]1/f[tief]a = 3,6959
r[tief]4/f[tief]a = -1,4476, R = 2,82
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,20454 -0,060 0,7101 0,2274
1,53409 -0,561 0,1708 0,7667
Tabelle 4
r[tief]1 = 1,9989
d[tief]1 = 0,1714 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3480
d[tief]2 = 0,4689
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1389
r[tief]4 = -1,2988
d[tief]4 = 0,3433 n[tief]2 = 1,6968 v[tief]2 = 55,52
r[tief]5 = -0,6881
d[tief]5 = 0,1694 (variabel)
r[tief]6 = 52,6913
d[tief]6 = 0,5319 n[tief]3 = 1,6968 v[tief]3 = 55,52
r[tief]7 = -1,8710
d[tief]7 = 0,2159
r[tief]8 = 2,3843
d[tief]8 = 0,9709 n[tief]4 = 1,7130 v[tief]4 = 53,84
r[tief]9 = -0,8613
d[tief]9 = 0,4555 n[tief]5 = 1,78472 v[tief]5 = 25,71
r[tief]10 = 1,8834
d[tief]10 = 0,7814 (variabel)
r[tief]11 = 1,4427
d[tief]11 = 0,7476 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00959, Bildhöhe = 0,55682
f[tief]1/f[tief]a = -0,8458, f[tief]2/f[tief]a = 1,2798
D/f[tief]a = 0,6078, r[tief]1/f[tief]a = 1,9989
r[tief]4/f[tief]a = -1,2988, R = 1,82
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,27755 -0,057 0,7377 0,2130
1,54198 -0,533 0,1694 0,7813
In den Tabellen bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]6 die Brechzahlen und
v[tief]1 bis v[tief]6 die Abbezahlen.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Objektive sind so ausgebildet, daß dritte und vierte Linsengruppe zusammen verschoben werden können, um eine Betrachtung in äußerster Nahentfernung unter Vergrößerung des Gegenstands möglich zu machen. Mit anderen Worten sind die einzelnen Objektive so ausgebildet, daß sowohl die normale Betrachtung eines Gegenstands in weiter Entfernung als auch die Betrachtung eines Gegenstands in kurzer Entfernung unter Vergrößerung des Gegenstands durch Veränderung der Luftabstände d[tief]5 und d[tief]10, wie bei den Daten der einzelnen Objektive gezeigt, ermöglicht werden. Zum Vergleichszweck seien die Daten eines Endoskopobjektivs nach der japanischen Auslegeschrift 15005/80 (US-PS 4 059 344) angegeben.
Tabelle
r[tief]1 = 2,7033
d[tief]1 = 0,2747 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,5675
d[tief]2 = 0,9851
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1688
r[tief]4 = -2,7559
d[tief]4 = 0,4710 n[tief]2 = 1,6968 v[tief]2 = 55,52
r[tief]5 = -1,3991
d[tief]5 = 0,1682 (variabel)
r[tief]6 = 7,7147
d[tief]6 = 0,4710 n[tief]3 = 1,6968 v[tief]3 = 55,52
r[tief]7 = -2,2877
d[tief]7 = 0,0784
r[tief]8 = 3,0546
d[tief]8 = 0,7849 n[tief]4 = 1,6968 v[tief]4 = 55,52
r[tief]9 = -1,1111
d[tief]9 = 0,2747 n[tief]5 = 1,78472 v[tief]5 = 25,71
r[tief]10 = 16,9937
d[tief]10 = 1,7760 (variabel)
r[tief]11 = unendlich (Bildoberfläche)
Gegenstands-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
10,5965 -0,087 0,5616 1,3827
1,56986 -0,475 0,1682 1,7760
1,2755 -0,563 0,0770 1,8673
In diesen Daten sind die Werte für die Gegenstandsentfernung 1,2755 Bezugswerte, die durch Änderung der numerischen Daten des bekannten Objektivs für eine Vergrößerung von -0,563, die erfindungsgemäß angestrebt wird, erhalten sind. Die tatsächlichen numerischen Daten des bekannten Objektivs sind auf der Basis der Gegenstandsentfernungen 10,5965 und 1,56986 angegeben.
Im Falle des bekannten Objektivs mit den oben genannten Daten sind die Werte, die den erfindungsgemäßen Bedingungsgleichungen entsprechen, wie folgt:
f[tief]a = 1 Bildhöhe = 0,58281
f[tief]1/f[tief]a = -1,442, f[tief]2/f[tief]a = 1,3482
D/f[tief]a = 1,144, r[tief]1/f[tief]a = 2,6802
r[tief]4/f[tief]a = -2,7323, R = 5,31
Das bekannte Objektiv erfüllt daher keine der mit der vorliegenden Erfindung angegebenen Bedingungen, außer der Bedingung (4).
Wie somit im einzelnen beschrieben und sich aus den jeweiligen Objektivdaten ergibt, ist das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv so ausgebildet, daß die Vergrößerung eines Gegenstands in Nahentfernung größer ist als bei den bekannten Endoskopobjektiven und daß gleichzeitig das Auflösungsvermögen bei Betrachtung eines Gegenstands in Nahentfernung gut ist und daß ein gut ausgeglichener Zustand bezüglich des Auflösungsvermögens bei der Betrachtung eines Gegenstands in weiter Entfernung gegeben ist, so daß eine gute Bildqualität in beiden oben genannten Betrachtungsfällen erhalten wird.
Claims (7)
1. Endoskopobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einem ersten Linsenglied, enthaltend eine negative Linse, einer Blende, einem zweiten Linsenglied, enthaltend eine gegenstandsseitig konkave positive Meniskuslinse, einem dritten Linsenglied, enthaltend eine positive Linse, einem vierten Linsenglied, enthaltend ein Kittglied aus einer positiven und einer negativen Linse und mit einem fünftem Linsenglied, enthaltend eine positive Linse in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskopobjektiv so ausgebildet ist, daß es durch Verstellen des dritten und vierten Linsenglieds fokussierbar ist und die folgenden Bedingungen erfüllt:
(1) -0,9 < f[tief]1/f[tief]a
(2) 1,0 < f[tief]2/f[tief]a < 1,3
darin bezeichnen:
f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsenglieds,
f[tief]2 die Brennweite von zweitem bis fünftem Linsenglied,
f[tief]a die Brennweite des Objektivs bei Fokussierung auf einen Gegenstand in Nahentfernung.
2. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
(3) D/f[tief]a < 0,7
worin D den Luftabstand zwischen erstem und zweitem Linsenglied bezeichnet.
3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Bedingungen erfüllt:
(4) 1,0 < r[tief]1/f[tief]a < 4,0
(5) -1,5 < r[tief]4/f[tief]a < -1,0
(6) 1,3 < R < 4,0
1/R = 1/r[tief]6 + 1/r[tief]10
darin bezeichnet:
r[tief]1 den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des ersten Linsenglieds,
r[tief]4 den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds,
r[tief]6 den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds und
r[tief]10 den bildseitigen Krümmungsradius des vierten Linsenglieds.
4. Endoskopobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:
Tabelle 1
r[tief]1 = 2,6667
d[tief]1 = 0,1994 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3493
d[tief]2 = 0,4274
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1083
r[tief]4 = -1,0188
d[tief]4 = 0,4387 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6439
d[tief]5 = 0,1673 (variabel)
r[tief]6 = 2,9248
d[tief]6 = 1,1453 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,0177
d[tief]7 = 0,1766
r[tief]8 = 1,4803
d[tief]8 = 1,2137 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -1,0849
d[tief]9 = 0,7123 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 5,3578
d[tief]10 = 0,7729 (variabel)
r[tief]11 = 3,6279
d[tief]11 = 0,4217 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00972, Bildhöhe = 0,54986
f[tief]1/f[tief]a = -0,8017, f[tief]2/f[tief]a = 1,1698
D/f[tief]a = 0,5356, r[tief]1/f[tief]a = 2,6667
r[tief]4/f[tief]a = -1,0188, R = 1,89
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,2450 -0,059 0,7123 0,2279
1,5385 -0,563 0,1673 0,7729
darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]6 die Brechzahlen und
v[tief]1 bis v[tief]6 die Abbezahlen.
5. Endoskopobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:
Tabelle 2
r[tief]1 = 2,8409
d[tief]1 = 0,1988 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3615
d[tief]2 = 0,4257
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1705
r[tief]4 = -1,0429
d[tief]4 = 0,4372 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6563
d[tief]5 = 0,1705 (variabel)
r[tief]6 = 2,4944
d[tief]6 = 1,0228 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,2139
d[tief]7 = 0,1763
r[tief]8 = 1,4502
d[tief]8 = 1,2104 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -0,9766
d[tief]9 = 0,5683 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 3,6813
d[tief]10 = 0,767 (variabel)
r[tief]11 = 2,7899
d[tief]11 = 0,4207 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00985, Bildhöhe = 0,54830
f[tief]1/f[tief]a = -0,825, f[tief]2/f[tief]a = 1,1045
D/f[tief]a = 0,5962, r[tief]1/f[tief]a = 1,8409
r[tief]4/f[tief]a = -1,0429, R = 1,49
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,2045 -0,058 0,7102 0,2273
1,53409 -0,566 0,1705 0,7670
darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]6 die Brechzahlen und
v[tief]1 bis v[tief]6 die Abbezahlen.
6. Endoskopobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:
Tabelle 3
r[tief]1 = 3,6957
d[tief]1 = 0,1989 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3701
d[tief]2 = 0,4676
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1272
r[tief]4 = -1,4476
d[tief]4 = 0,3888 n[tief]2 = 1,51633 v[tief]2 = 64,15
r[tief]5 = -0,6918
d[tief]5 = 0,1708 (variabel)
r[tief]6 = 3,2891
d[tief]6 = 0,6936 n[tief]3 = 1,51633 v[tief]3 = 64,15
r[tief]7 = -2,0554
d[tief]7 = 0,4029
r[tief]8 = 1,5486
d[tief]8 = 1,2372 n[tief]4 = 1,51633 v[tief]4 = 64,15
r[tief]9 = -1,0511
d[tief]9 = 0,3899 n[tief]5 = 1,84666 v[tief]5 = 23,78
r[tief]10 = 19,7115
d[tief]10 = 0,7667 (variabel)
r[tief]11 = 3,7001
d[tief]11 = 0,6818 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00966, Bildhöhe = 0,54830
f[tief]1/f[tief]a = -0,8131, f[tief]2/f[tief]a = 1,1386
D/f[tief]a = 0,5948, r[tief]1/f[tief]a = 3,6959
r[tief]4/f[tief]a = -1,4476, R = 2,82
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,20454 -0,060 0,7101 0,2274
1,53409 -0,561 0,1708 0,7667
darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]6 die Brechzahlen und
v[tief]1 bis v[tief]6 die Abbezahlen.
7. Endoskopobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Daten +/- 5 %:
Tabelle 4
r[tief]1 = 1,9989
d[tief]1 = 0,1714 n[tief]1 = 1,51633 v[tief]1 = 64,15
r[tief]2 = 0,3480
d[tief]2 = 0,4689
r[tief]3 = unendlich (Blende)
d[tief]3 = 0,1389
r[tief]4 = -1,2988
d[tief]4 = 0,3433 n[tief]2 = 1,6968 v[tief]2 = 55,52
r[tief]5 = -0,6881
d[tief]5 = 0,1694 (variabel)
r[tief]6 = 52,6913
d[tief]6 = 0,5319 n[tief]3 = 1,6968 v[tief]3 = 55,52
r[tief]7 = -1,8710
d[tief]7 = 0,2159
r[tief]8 = 2,3843
d[tief]8 = 0,9709 n[tief]4 = 1,7130 v[tief]4 = 53,84
r[tief]9 = -0,8613
d[tief]9 = 0,4555 n[tief]5 = 1,78472 v[tief]5 = 25,71
r[tief]10 = 1,8834
d[tief]10 = 0,7814 (variabel)
r[tief]11 = 1,4427
d[tief]11 = 0,7476 n[tief]6 = 1,51633 v[tief]6 = 64,15
r[tief]12 = unendlich
f[tief]a = 1,0, NA = -0,00959, Bildhöhe = 0,55682
f[tief]1/f[tief]a = -0,8458, f[tief]2/f[tief]a = 1,2798
D/f[tief]a = 0,6078, r[tief]1/f[tief]a = 1,9989
r[tief]4/f[tief]a = -1,2988, R = 1,82
Objekt-
entfernung Vergrößerung d[tief]5 d[tief]10
14,27755 -0,057 0,7377 0,2130
1,54198 -0,533 0,1694 0,7813
darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]6 die Brechzahlen und
v[tief]1 bis v[tief]6 die Abbezahlen.
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