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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf das optische System eines Objektivs für
Endoskope.
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Bisher
wurden optische Weitwinkel-Systeme in endverbraucherorientierten
Anwendungen wie zum Beispiel Digitalkameras (siehe Patentveröffentlichungen
1 bis 4) eingesetzt und ebenso in optischen Systemen von Endoskopen
verwendet (siehe Patentveröffentlichungen 5 und 6).
- Patentveröffentlichung
1: JP(A)2004-109591
- Patentveröffentlichung 2: JP(A)2004-62014
- Patentveröffentlichung 3: JP(A)2004-45978
- Patentveröffentlichung 4: JP(A)2003-195158
- Patentveröffentlichung 5: JP(A)2-176612
- Patentveröffentlichung 6: JP(A)2-69710
- Patentveröffentlichung 7: PCT 99/6866
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Die
in den Patentveröffentlichungen 1 bis 4 beschriebenen optischen
Systeme weisen jedoch keinen zur Verwendung in Endoskopen ausreichenden
Blickwinkel auf, auch wenn sie eine Weitwinkelausbildung haben.
Die in den Patentveröffentlichungen 5 oder 7 beschriebenen
optischen Systeme sind mit CCDs, die eine größere
Anzahl von Pixeln (Bildpunkten) aufweisen, nicht ausreichend kompatibel,
auch wenn sie eine Weitwinkelausbildung haben, weil bei ihnen eine
Bildfeldwölbung auftritt. Ferner hat das in der Patentveröffentlichung
6 beschriebene optische System einen Blickwinkel, der gerade dem
von endverbraucherorientierten Anwendungen entspricht.
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Unter
Berücksichtigung dieser Probleme ist es ein Ziel der Erfindung,
ein optisches System eines Weitwinkelobjektives für Endoskope
mit kleinem Format zu schaffen.
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Gemäß der
Erfindung ist das zuvor genannte Ziel durch die Schaffung eins optischen
System eines Objektivs für Endoskope gelöst, das
von der Gegenstandsseite her eine Blende, eine erste Linse und eine zweite
Linse aufweist, von denen die erste Linse eine auf der Gegenstandsseite
konkave Meniskussammellinse umfasst und die zweite Linse eine auf
der Gegenstandsseite konvexe Sammellinse umfasst, die die folgenden
Bedingungen (1), (2), (3) and (4) erfüllen: –1,2 < r1/f < –0,8 (1) –1,0 < r2/f < –0,6 (2) 2,1 < f2/f < 4,2 (3) ndl > 1,65 (4)worin bezeichnen:
- r1
- den Krümmungsradius
der gegenstandsseitigen Oberfläche der ersten Linse,
- r2
- den Krümmungsradius
der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse,
- f
- die Brennweite des
ganzen optischen Systems,
- f2
- die Brennweite der
zweiten Linse und
- ndl
- den Brechungsindex
der d-Linie der ersten Linse.
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Die
Bildfeldwölbung wird durch die Einhaltung der Bedingungen
(1) bis (4) recht gut korrigiert. Es ist dann möglich,
mit CCDs, die sehr viel mehr Pixel haben, kompatibel zu sein.
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Die
Bedingung (1) bezieht sich auf den Krümmungsradius der
gegenstandseitigen Oberfläche der ersten Linse und die
Brennweite des ganzen optischen Systems (Gesamtbrennweite des optischen
Systems). In dem Maße, in dem die untere Grenze von –1,2
der Bedingung (1) nicht erreicht wird, bewirkt dies eine Unterkorrektur
der Bildfeldwölbung, was die Bildebene zu nah (under) macht.
Wenn die obere Grenze von –0,8 der Bedingung (1) überschritten
wird, bewirkt dies eine Überkorrektur der Bildwölbung,
was zu einer zu fernen (over) Bildebene führt.
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Die
Bedingung (2) bezieht sich auf dem Krümmungsradius der
bildseitigen Oberfläche der ersten Linse und die Brennweite
des ganzen optischen Systems. Wenn der Bereich der Bedingung (2)
erfüllt wird, ist dies vorteilhaft, da es die Erzielung
von großen Bildwinkeln und einer hohen Bildqualität
sicherstellt. Wenn die untere Grenze von –1,0 der Bedingung
(2) nicht erreicht wird, verfehlt dies die Erzielung jedes Weitwinkelerfordernisses.
Ein Überschreiten der oberen Grenze von –0,6 der
Bedingung (2) ist nicht von Vorteil, weil die Bildebene mit zunehmendem
Astigmatismus negativ (minus) wird. Dies nimmt auch an der Korrektur
von chromatischen Aberrationen (Farbabweichungen) teil, was sowohl
zu einer Erhöhung der longitudinalen chromatischen Aberration
als auch der chromatischen Aberration der Vergrößerung führt.
Dies ist ferner auch deshalb nicht zu tolerieren, weil es zu einem
Abfall des Bildkontrastes und verschwommenen Farben führt.
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Die
Bedingung (3) bezieht sich auf die Brennweite der zweiten Linse
und die Brennweite des ganzen optischen Systems. Wird die untere
Grenze von 2,1 der Bedingung (3) verfehlt, führt dies zu
einer Unterkorrektur der Bildfeldkrümmung, was die Bildebene
zu nah (under) macht. Ein Überschreiten der oberen Grenze von
4,2 der Bedingung (3) bewirkt, dass der Astigmatismus sehr stark
anwächst.
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Die
Bedingung (4) betrifft den Brechungsindex der d-Linie der ersten
Linse. Ein Nicht-erreichen der unteren Grenze von 1,65 der Bedingung
(4) führt zu einer Oberkorrektur, was zu einer zu fernen
(over) Bildebene führt.
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Es
ist ferner erstrebenswert, die folgenden Bedingungen (5), (6), (7)
und (8) zu erfüllen: 1,0 < r3/f < 1,8 (5) 3,2 < lt/ih < 5,2 (6) 5 < |v2 – v1| < 35 (7) 2w > 85° (8)worin bedeuten:
- r3
- der Krümmungsradius
der gegenstandsseitigen Oberfläche der zweiten Linse,
- lt
- die gesamte Länge
der Linse (von der ersten Oberfläche zur Bildebene), ich
die maximale Bildhöhe,
- v1
- die Abbesche Zahl
der ersten Linse,
- v2
- die Abbesche Zahl
der zweiten Linse,
- 2w
- den maximalen Blickwinkel.
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Die
Bedingung (5) bezieht sich auf den Krümmungsradius der
gegenstandsseitigen Oberfläche der zweiten Linse und die
Brennweite des ganzen optischen Systems. Sich an den Bereich der
Bedingung (5) zu halten ist erstrebenswert, weil es ermöglicht,
den Brennpunktabstand von der Linserückseite sicherzustellen. Die
untere Grenze von 1,0 der Bedingung (5) nicht zu erreichen, ist
deswegen nicht wünschenswert, weil zur Beherrschung des
Brennpunktabstands von der Linsenrückseite die Linsendicke
zu stark ansteigt, was zu einem zu geringen Schärfentiefebereich
führt. Ein Überschreiten der oberen Grenze von
1,8 der Bedingung (5) führt dazu, dass der Winkel für
den schrägen Lichteinfall auf den CCD zu eng wird, was
zu Schwierigkeiten führt, die Menge an Randlicht sicherzustellen.
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Das
optische System ist nahezu vertikal zur Richtung der Einführung
eines Endes des Endoskops angeordnet. Diese vertikale Anordnung
ermöglicht es, die Gesamtlänge zu verkürzen
und ist am besten für ein Objektiv für schräge
oder seitliche Sicht geeignet, weil es Teile zum Wechsel des Blickfeldes,
wie z. B. ein Prisma, überflüssig macht.
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Die
Bedingung (6) betrifft die maximale Bildhöhe. Überschreitet
man die obere Grenze von 5,2 der Bedingung (6) bewirkt dies, dass
die Gesamtlänge der Linse sehr groß wird, was
die Auslegung schwierig macht. Bleibt man unter der unteren Grenze
von 3,2, verliert man den Platz zur Aufnahme von Filtern oder dergleichen und
erschwert die Herstellung der Linse.
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Die
Bedingung (7) betrifft die Abbe-Zahl der ersten Linse und die Abbe-Zahl
der zweiten Linse. Jede Abweichung vom Bereich der Bedingung (7)
führt zur beträchtlichen Trennung an den C- und
F-Linien, was zu einem auffälligen Auslaufen der Farben
führt. Die longitudinale chromatische Aberration und die
chromatische Aberration der Vergrößerung verschlechtern
sich ebenfalls.
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Die
Bedingung (8) betrifft den maximalen Blickwinkel. Diese stellt das
Minimalerfordernis für den nötigen Blickwinkel
von Endoskopen mit einer Weitwinkelanordnung dar.
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Es
ist ferner wünschenswert, eine der nachfolgenden Bedingungen
(9), (10) und (11) zu erfüllen: 1,3 < f2/f1 < 2,5 (9) 0,37 < d1/f1 < 0,55 (10) 0,12 < d2/f2 < 0,24 (11)worin bedeuten:
- f1
- die Brennweite der
ersten Linse,
- d1
- die Dicke der ersten
Linse,
- d2
- die Dicke der zweiten
Linse und
- f2
- die Brennweite der
zweiten Linse.
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Die
Bedingung (9) betrifft die Brennweite der ersten Linse und die Brennweite
der zweiten Linse, d. h. die Brechkraft zwischen der ersten Linse
und der zweiten Linse. Bleibt man unter der unteren Grenze von 1,3 der
Bedingung (9), so bewirkt dies, dass die Brechkraft der ersten Linse
gering wird und so Lichtstrahlen auf der zweiten Linse breit werden,
was zu einer Zunahme der Größe des ganzen Linsensystems
führt. Ein Überschreiten der oberen Grenze von
2,5 der Bedingung (9) ist keinesfalls vorteilhaft, da die Brechkraft
der ersten Linse relativ stark ansteigt. Die Krümmung der
sphärischen Aberrationen wächst mit zunehmender
Bildfeldwölbung stark an.
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Die
Bedingung (10) betrifft die Dicke und die Brennweite der ersten
Linse. Bleibt man unter der unteren Grenze von 0,37 der Bedingung
(10) führt dies dazu, dass die Linse dünn wird,
was zu Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer ausreichenden
Randdicke führt und folglich bei der Herstellung der Linsen.
Oberhalb der oberen Grenze von 0,55 der Bedingung (10) nimmt die
Abmessung der ersten Linse relativ zur Gesamtlänge zu,
was zu einer Zunahme der Größe des gesamten optischen
Systems führt.
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Die
Bedingung (11) betrifft die Dicke und die Brennweite der zweiten
Linse. Bleibt man unter der unteren Grenze von 0.12 der Bedingung
(11) führt dies dazu, dass die Linse dünn wird,
was zu Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer ausreichenden
Rankdicke führt und damit bei der Herstellung der Linse.
Ein Hinausgehen über die obere Grenze 0,24 der Bedingung
(11) bewirkt eine Zunahme der Proportion der zweiten Linse im Verhältnis
zur Gesamtlänge was zu einer Zunahme der Größe
des gesamten optischen Systems führt. Dies wird ebenfalls
nicht bevorzugt, da dadurch eine große Bildfeldwölbung
hervorgerufen wird.
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Schließlich
ist es erstrebenswert, die nachfolgenden Bedingungen (12) und (13)
zu erfüllen: (Anspruch 5) 0,34 < d2/r3 < 1,0 (12) 0,2 < d3/f < 0,6 (13)worin bezeichnen:
- d2
- die Dicke der zweiten
Linse,
- r3
- den Krümmungsradius
der objektseitigen Oberfläche der zweiten Linse,
- d3
- den Abstand der zweiten
Linse zu einem Abdeckglas des CCD, und
- f
- die Brennweite des
ganzen optischen Systems.
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Die
Bedingung (12) bezieht sich auf die Dicke der zweiten Linse und
den Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche
der zweiten Linse. Bleibt man unter der unteren Grenze von 0,34
der Bedingung (12) bewirkt dies, dass die Linse dünn wird,
was zu Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer ausreichenden Dicke
am Rand und damit bei der Herstellung der Linse führt.
Ein Überschreiten der oberen Grenze von 1,0 der Bedingung
(12) führt zu einer Zunahme der Abmessungen der zweiten
Linse im Vergleich zur Gesamtlänge und zu Schwierigkeiten
bei der Erzeugung eines ausreichenden Brennpunktabstands von der
Linsenrückseite (back focus).
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Die
Bedingung (13) betrifft den Abstand zwischen der zweiten Linse und
dem Abdeckglas des CCDs mit Bezug auf die Brennweite des gesamten
optischen Systems. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Linsensystems wird das Fokussieren zwischen der zweiten Linse und
dem Abdeckglas des CCD verwirklicht. Wenn die untere Grenze von
0,2 der Bedingung (13) nicht erreicht wird, gibt es zu wenig Platz
zum Fokussieren, was häufig dazu führt, dass sich
das Linsensystem beim erwünschten Abstand außerhalb
der Scharfeinstellung befindet. Ein überschreiten der oberen
Grenze von 0,6 der Bedingung (13) ist nicht vorteilhaft, weil die
Gesamtlänge groß wird. Dies führt ferner
dazu, dass der Einfallswinkel für schrägen Lichteinfall
eng wird, was zu einer Zunahme des Durchmessers der zweiten Linse
führt.
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Gemäß der
Erfindung ist es möglich, ein Objektiv eines optischen
Systems für Endoskope zu schaffen, das eine schräge
Sicht und eine Seitensicht ohne Verwendung irgendeines Bauteils
zur Änderung der Blickfeldrichtung in der Lage ist und
von kleinem Format bei doch hoher Leistung ist.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung sind offensichtlich und werden
sich zum Teil aus der Beschreibung ergeben.
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Folglich
umfasst die Erfindung die Merkmale der Konstruktion, Kombinationen
der Elemente und der Anordnung der Teile, von denen in der nachfolgend
beschriebenen Konstruktion ein Beispiel gegeben wird, und der Bereich
der Erfindung wird in den Patentansprüchen angegeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Abschnitt der Linsenanordnung des Beispiels 1 des optischen
Aufnahmesystems gemäß der Erfindung.
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2 zeigt,
ebenso wie 1, ein Beispiel 2 des optischen
Aufnahmesystems gemäß der Erfindung.
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3 zeigt,
ebenso wie 1, ein Beispiel 3 des optischen
Aufnahmesystems gemäß der Erfindung.
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4 zeigt,
ebenso wie 1, ein Beispiel 4 des optischen
Aufnahmesystems gemäß der Erfindung.
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5 ist
ein Schaubild der Aberrationen für Beispiel 1.
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6 ist
ein Schaubild der Aberrationen für Beispiel 2.
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7 ist
ein Schaubild der Aberrationen für Beispiel 3.
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8 ist
ein Schaubild der Aberrationen für Beispiel 4.
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9 zeigt
schematisch das Beobachtungsende eines Endoskops für Schrägsicht,
das das optische System für das Objektiv eines Endoskops
aufweist.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Das
optische System für das Objektiv eines Endoskops wird nun
unter Bezugnahme auf die Beispiele 1, 2, 3 und 4 beschrieben, für
die jeweils der Abschnitt mit der Linsenanordnung in den 1, 2, 3 und 4 dargestellt
ist.
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In
den 1–4 ist die
erste Linsengruppe mit G1, die zweite Linsengruppe mit G2, eine
Blende mit S, ein Prisma mit P, ein Schutzglas mit G, jedes Abdeckglas
des CCD mit C1 bzw. mit C2 und die Bildebene des CCDs mit I bezeichnet.
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Wie
es in 1 dargestellt ist, ist das optische System des
Objektivs des Beispiels 1 ausgebildet, um ein Gegenstandsbild in
der Bildebene I des CCDs durch das Schutzglas G, die Blende S, die
erste Linse L1 mit positiver Brechkraft (Sammellinse), die zweite
Linse L2 mit positiver Brechkraft (Sammellinse und die Abdeckgläser
C1, C2 des CCD – in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite
her – zu erzeugen.
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Die
erste Linse L1 besteht aus einer auf der Objektseite konkaven positiven
Miniskuslinse.
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Die
zweite Linse L2 besteht aus einer auf der Objektseite konvexen plankonvexen
positiven Linse (Positiv- bzw. Sammellinse).
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Man
beachte hier, dass zur Einsparung des Zwischenraums zur Aufnahme
eines Infrarot-Sperrfilters (infra red cut filter) die zweite Linse
als ein IR-Sperr- bzw. Cutfilter ausgebildet ist.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, ist das optische System des
Objektivs des Beispiels 2 zur Erzeugung eines Gegenstandsbildes
in der Bildebene I des CCDs durch das Schutzglas G, die Blende S,
die erste Linse L1 mit positiver Brechkraft (Sammellinse), die zweite
Linse L2 mit positiver Brechkraft (Sammellinse) und die Abdeckgläser
C1 und C2 des CCD zur Bildung der Objektseite ausgebildet.
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Die
erste Linse L1 besteht aus einer auf der Objektseite konkaven positiven
(sammelnden) Meniskuslinse.
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Die
zweite Linse L2 besteht aus einer auf der Objektseite konvexen plankonvexen
positiven (sammelnden) Linse (Sammellinse).
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Man
beachte hier, dass zur Einsparung von Platz für die Aufnahme
eines Infrarot-Sperrfilters die zweite Linse als ein Infrarot-Sperrfilter
ausgebildet ist.
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Wie
in 3 dargestellt, ist das optische System des Objektivs
des Beispiels 3 zur Bildung eines Gegenstandsbilds in der Bildebene
I durch das Schutzglas G, die Blende S, die erste Linse L1 mit positiver
Brechkraft, die zweite Linse L2 mit positiver Brechkraft und die
Abdeckgläser C1 und C2 zur Bildung der Objektseite ausgebildet.
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Die
erste Linse L1 ist als eine positive Meniskuslinse ausgebildet,
die auf der Objektseite konkav ist.
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Die
zweite Linse L2 ist als positive Meniskuslinse ausgebildet, die
auf der Objektseite konvex ist.
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Man
beachte hier, dass es schwer ist, einen Zwischenraum für
ein Infrarot-Sperrfilter vorzusehen, und dass die Vorderfläche
des zentrierenden Abdeckglases C1 des CCDs mit einer Beschichtung
für ein Infrarot-Sperrfilter versehen ist. Diese Oberfläche
kann ferner mit Beschichtungen für einen Laser-Sperrfilter,
ein YAG Sperrfilter, ein Farbkorrekturfilter und dergleichen – je
nach dem vorgesehenen Zweck – versehen sein.
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Wie
in 4 gezeigt ist, ist das optische System des Objektivs
des Beispiels 4 zur Bildung eines Gegenstandsbildes in der Bildebene
I des CCD durch das Schutzglas G, die Blende S, die erste Linse
L1 mit positiver Brechkraft, die zweite Linse L2 mit positiver Brechkraft
und die Abdeckgläser C1 und C2 des CCDs – in der
Reihenfolge von der Gegenstandsseite her – ausgebildet.
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Die
erste Linse L1 besteht aus einer positiven Meniskuslinse, die auf
ihrer Gegenstandsseite konkav ist.
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Die
zweite Linse L2 besteht aus einer positiven Meniskuslinse, die auf
ihrer Gegenstandsseite konvex ist.
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Man
beachte hier, dass es schwer ist, einen Zwischenraum für
ein Infrarot-Sperrfilter vorzusehen, und dass die Vorderfläche
des Abdeckglases C1 des zentrierenden CCDs mit einer Beschichtung
für einen Infrarot-Sperrfilter versehen ist. Die Vorderfläche
kann ferner mit Beschichtungen für ein Laser-Sperrfilter,
ein YAG Sperrfilter, ein Farbkorrekturfilter und dergleichen – je
nach dem vorgesehenen Zweck – versehen sein.
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Nachfolgend
werden numerische Werte der Linsen in den entsprechenden Beispielen
dargestellt.
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Bezugnehmend
hier auf die numerischen Werte der Linsen der einzelnen Beispiele
ist r der Krümmungsradius jeder Linsenoberfläche,
d die Dicke oder der Abstand der einzelnen Linsen, ne der Brechungsindex
der e-Linie jeder Linse und vd die Abbe-Zahl der d-Linie der einzelnen
Linsen. Nummer
des Beispiels 1
| Einheit | mm | |
| Brennweite | 1,181 | |
| Werte
der Oberflächen | |
| Nr.
der Oberfläche | r | d | ne | vd |
| Gegenstandspunkt | ∞ | 11,9000 | | |
| 1 | ∞ | 0,4000 | 1,88815 | 40,76 |
| 2 (Blende) | ∞ | 0,0100 | | |
| 3 | ∞ | 0,0500 | | |
| 4 | –1,1000 | 0,9000 | 1,73234 | 54,68 |
| 5 | –0,9000 | 0,0500 | | |
| 6 | 1,6500 | 0,6000 | 1,51965 | 75,00 |
| 7 | ∞ | 0,5000 | | |
| 8 | ∞ | 0,8000 | 1,51825 | 64,14 |
| 9 | ∞ | 0,4000 | 1,61379 | 50,20 |
| Bildebene | |
Nummer
des Beispiels 2
| Einheit | mm | |
| Brennweite | 1,182 | |
| Werte
der Oberflächen | |
| Nr.
der Oberfläche | r | d | ne | vd |
| Gegenstandspunkt | ∞ | 11,9000 | | |
| 1 | ∞ | 0,4000 | 1,88815 | 40,76 |
| 2 (Blende) | ∞ | 0,0100 | | |
| 3 | ∞ | 0,0500 | | |
| 4 | –1,1500 | 0,9200 | 1,77621 | 49,60 |
| 5 | –0,9500 | 0,0500 | | |
| 6 | 1,6500 | 0,6000 | 1,51965 | 75,00 |
| 7 | ∞ | 0,5000 | | |
| 8 | ∞ | 0,8000 | 1,51825 | 64,14 |
| 9 | ∞ | 0,4000 | 1,61379 | 50,20 |
| Bildebene | |
Nummer
des Beispiels 3
| Einheit | mm | |
| Brennweite | 1,206 | |
| Werte
der Oberflächen | |
| Nr.
der Oberfläche | r | d | ne | vd |
| Gegenstandspunkt | ∞ | 11,9000 | | |
| 1 | ∞ | 0,4000 | 1,88815 | 40,76 |
| 2 (Blende) | ∞ | 0,0100 | | |
| 3 | ∞ | 0,0500 | | |
| 4 | –1,0500 | 0,0500 | 1,69979 | 55,53 |
| 5 | –0,8500 | 0,0500 | | |
| 6 | 1,6500 | 0,6500 | 1,51825 | 64,14 |
| 7 | ∞ | 0,5000 | | |
| 8 | ∞ | 0,8000 | 1,51825 | 64,14 |
| 9 | ∞ | 0,4000 | 1,61379 | 50,20 |
| Bildebene | |
Nummer
des Beispiels 4
| Einheit | mm | |
| Brennweite | 1,261 | |
| Werte
der Oberflächen | |
| Nr.
der Oberfläche | r | d | ne | vd |
| Gegenstandspunkt | ∞ | 11,9000 | | |
| 1 | ∞ | 0,4000 | 1,88815 | 40,76 |
| 2 (Blende) | ∞ | 0,0100 | | |
| 3 | ∞ | 0,0500 | | |
| 4 | –1,3000 | 1,0500 | 1,88815 | 40,76 |
| 5 | –1,0800 | 0,0500 | | |
| 6 | 1,5500 | 0,8800 | 1,48915 | 70,23 |
| 7 | 4,7000 | 0,4200 | | |
| 8 | ∞ | 0,8000 | 1,51825 | 64,14 |
| 9 | ∞ | 0,4000 | 1,61379 | 50,20 |
| Bildebene | |
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In
den 5 bis 8 sind Schaubilder der Aberrationen
für die Beispiele 1 bis 4 dargestellt. In den Aberrationsschaubildern
für sphärische Aberration und Astigmatismus geben
eine Einpunktlinie und eine Zweipunktlinie jeweils die Beträge
in mm der Aberration bezüglich der C-Linie, e-Linie, F-Linie
und g-Linie an. In den Schaubildern für den Astigmatismus
bezeichnet eine durchgezogene Linie S und eine gepunktete Linie
M eine sagittale Bildebene in mm und eine meridionale Bildebene
in mm an. In den Schaubildern für die Abbildverzerrungen
gibt eine Zweipunktlinie die Verzerrung in Prozent bezüglich
der g-Linie an.
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Nachfolgend
werden die Werte der Bedingungen (1) bis (8) in den entsprechenden
Beispielen wiedergegeben.
| Bedingung | Beispiel
1 | Beispiel
2 | Beispiel
3 | Beispiel
4 |
| (1) | –0,93 | –0,97 | –0,87 | –1,03 |
| (2) | –0,76 | –0,80 | –0,70 | –0,86 |
| (3) | 2,69 | 2,69 | 3,69 | 3,43 |
| (4) | 1,729 | 1,772 | 1,697 | 1,883 |
| (5) | 1,40 | 1,40 | 1,37 | 1,23 |
| (6) | 4,07 | 4,12 | 4,34 | 4,45 |
| (7) | 20,32 | 25,40 | 8,61 | 29,47 |
| (8) | 99,1 | 98,9 | 95,0 | 90,3 |
| (9) | 1,36 | 1,36 | 2,21 | 1,96 |
| (10) | 0,39 | 0,39 | 0,52 | 0,47 |
| (11) | 0,19 | 0,19 | 0,15 | 0,2 |
| (12) | 0,36 | 0,36 | 0,39 | 0,57 |
| (13) | 0,42 | 0,42 | 0,46 | 0,33 |
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Das
zuvor beschriebene erfindungsgemäße optische System
eines Objektivs für Endoskope kann beispielsweise wie nachfolgend
angegeben aufgebaut werden.
- [1] Ein optisches
System eines Objektivs für Endoskope, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass es von der Gegenstandsseite her eine Blende, eine erste
Linse und eine zweite Linse aufweist, von denen die erste Linse
eine auf der Gegenstandsseite konkave Meniskussammellinse umfasst
und die zweite Linse eine auf der Gegenstandsseite konvexe Sammellinse
umfasst, die die folgenden Bedingungen (1), (2), (3) und (4) erfüllen: –1,2 < r1/f < –0,8 (1) –1,0 < r2/f < –0,6 (2) 2,1 < f2/f < 4,2 (3) ndl > 1,65 (4) worin deuten:
r1
der Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche
der ersten Linse,
r2 der Krümmungsradius der bildseitigen
Oberfläche der ersten Linse,
f die Brennweite des
ganzen optischen Systems,
f2 die Brennweite der zweiten Linse
und
ndl der Brechungsindex der d-Linie der ersten Linse.
- [2] Ein optische System eines Objektivs für Endoskope
nach dem vorangegangenen Absatz [1], ist dadurch gekennzeichnet,
dass es am einen Ende im wesentlichen vertikal zur Einführungsrichtung
des Endoskops angeordnet ist.
- [3] Ein optische System eines Objektivs für Endoskope
nach dem vorangegangenen Absätzen [1] oder [2] ist dadurch
gekennzeichnet, dass es die folgenden Bedingungen (5), (6), (7)
und (8) erfüllt: 1,0 < r3/f < 1,8 (5) 3,2 < lt/ih < 5,2 (6) 5 < |v2 – v1| < 35 (7) 2w > 85° (8)worin bedeuten:
r3
der Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche
der zweiten Linse,
lt die gesamte Länge der Linse
(von der ersten Oberfläche zur Bildebene),
ih die
maximale Bildhöhe,
v1 die Abbesche Zahl der ersten
Linse,
v2 die Abbesche Zahl der zweiten Linse,
2w der
maximale Blickwinkel.
- [4] Ein optische System eines Objektivs für Endoskope
nach dem vorangegangenen Absätzen [1] bis [3] ist dadurch
gekennzeichnet, dass es die folgenden Bedingungen (9), (10) und
(11) erfüllt: 1,3 < f2/f1 < 2,5 (9) 0,37 < d1/f1 < 0,55 (10) 0,12 < d2/f2 < 0,24 (11)worin bedeuten:
f1
die Brennweite der ersten Linse,
d1 die Dicke der ersten Linse,
d2
die Dicke der zweiten Linse und
f2 die Brennweite der zweiten
Linse.
- [5] Ein optische System eines Objektivs für Endoskope
nach dem vorangegangenen Absätzen [1] bis [4] ist dadurch
gekennzeichnet, dass es die folgenden Bedingungen (12) und (13)
erfüllt: 0,34 < d2/r3 < 1,0 (12) 0,2 < d3/f < 0,6 (13)worin bedeuten:
d2
die Dicke der zweiten Linse,
r3 der Krümmungsradius
der objektseitigen Oberfläche der zweiten Linse,
d3
der Abstand der zweiten Linse zu einem Abdeckglas des CCD, und
f
die Brennweite des ganzen optischen Systems.
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9 zeigt
schematisch das Beobachtungsende eines Endoskops vom Schrägsichttyp,
das das optische System eines Objektivs für Endoskope gemäß der
Erfindung hat. Ein Endoskop 1 gemäß der
Erfindung hat ein optisches System 2 eines Objektivs für
Endoskope, das auf einer Seite seines Endabschnitts angeordnet ist.
Auf der einen Seite des Endoskops 1 befindet sich nahe
dem optischen System 2 des Objektivs für Endoskope
ein optisches System 3 zur Beleuchtung.
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Bei
einer solchen Anordnung wird der zu prüfende Gegenstand
mit dem Licht aus dem optischen System 3 für die
Beleuchtung angestrahlt und wird das von dem Objekt reflektierte
Licht durch das optische System 2 des Objektivs zur Abbildung
auf einem CCD geleitet. Anschließend wird das Licht des
Abbilds in elektrische Signale oder Bildsignale umgewandelt und
auf einem Monitor zur Prüfung des Objekts dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-109591
A [0002]
- - JP 2004-62014 A [0002]
- - JP 2004-45978 A [0002]
- - JP 2003-195158 A [0002]
- - JP 2-176612 A [0002]
- - JP 2-69710 A [0002]