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Dokumentenidentifikation DE3817885A1 08.12.1988
Titel Linsensystem für Endoskop-Objektive
Anmelder Asahi Kogaku Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yamagata, Masakazu;
Ogawa, Ryota, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing.; Kolb, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ritter und Edler von Fischern, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 26.05.1988
DE-Aktenzeichen 3817885
Offenlegungstag 08.12.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.12.1988
IPC-Hauptklasse G02B 13/24
IPC-Nebenklasse G02B 9/12   

Beschreibung[de]

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 ν2 < ν3 erfüllt ist, wobei n2 die Abb}'sche Zahl des ersten optischen Elements und ν3 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 νp > νn, wobei νp die Abb}'sche Zahl des sammelnden Linsenelements und νn 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 Gp, 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 ν2 < ν3 erfüllt ist, wobei ν2 die Abb}'sche Zahl des ersten optischen Elements und ν3 die Abb}'sche Zahl des zweiten optischen Elements ist. Um einen stärkeren achromatischen Effekt zu erzielen, sollte die Differenz zwischen ν2 > ν3 nicht größer als -15 sein (ν2 - ν3 ≤ -15). Falls ν2 > ν3 ist, tritt in der Sammellinseneinheit des in der Erfindung verwendeten Typs seitliche chromatische Aberration auf. Falls ν2 = ν3 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 ν2 - ν3 ≤ -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 Gp 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 νp > νn erfüllen, wobei νp die Abb}'sche Zahl des sammelnden Linsenelements und νn 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 νp - νn > 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 FNO für eine F-Zahl, f für die Brennweite des Gesamtsystems, ω für den halben Blickwinkel, fB 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. Beispiel 1 FNO = 1 : 2,8

l = 50°

f = 0,869

fB = 0,586

Abstand zum Gegenstand = 5

Beispiel 2 FNO = 1 : 2,8

ω = 60°

f = 1,013

fB = 0,879

Abstand zum Gegenstand = 10

Beispiel 3 FNO 1 : 2,8

ω = 60°

f = 0,796

fB = 0,377

Abstand zum Gegenstand = 10

Beispiel 4 FNO = 1 : 2,5

ω = 50°

f = 0,869

fB = 0,513

Abstand zum Gegenstand = 5

Beispiel 5 FNO = 1 : 2,8

ω = 50°

f = 0,869

fB = 0,530

Abstand zum Gegenstand = 5

Beispiel 6 FNO = 1 : 2,8

ω = 52°

f = 0,869

fB = 0,629

Abstand zum Gegenstand = 5

Beispiel 7 FNO = 1 : 2,8

ω = 50°

f = 0,869

fB = 0,584

Abstand zum Gegenstand = 5

Beispiel 8 FNO = 1 : 2,5

ω = 50°

f = 1,052

fB = 1,009

Abstand zum Gegenstand = 13

Beispiel 9 FNO = 1 : 2,5

ω = 40°

f = 0,969

fB = 1,152

Abstand zum Gegenstand = 13

Beispiel 10 FNO = 1 : 2,5

ω = 43°

f = 0,909

fB = 0,979

Abstand zum Gegenstand = 13

Beispiel 11 FN = 1 : 2,8

ω = 60°

f = 1,006

fB = 0,976

Abstand zum Gegenstand = 10

Beispiel 12 FNO = 1 : 2,8

ω = 60°

f = 1,006

fB = 0,972

Abstand zum Gegenstand = 10


Anspruch[de]
  1. 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 ν2 < ν3 erfüllt ist, wobei ν2 die Abb}'sche Zahl des ersten optischen Elements und n3 die Abb}'sche Zahl des zweiten optischen Elements ist.
  2. 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. 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. 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. 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. 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 νp > νn erfüllen, wobei νp die Abb}'sche Zahl des sammelnden Linsenelements und νn die Abb ≙'sche Zahl des zerstreuenden Linsenelements ist.
  7. 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 νn < νp erfüllen, wobei νn die Abb}'sche Zahl des zerstreuenden Linsenelements und νp die Abb}'sche Zahl des sammelnden Linsenelements ist.






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