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CN115586624A - 成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜 - Google Patents

成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜 Download PDF

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CN115586624A
CN115586624A CN202211234837.3A CN202211234837A CN115586624A CN 115586624 A CN115586624 A CN 115586624A CN 202211234837 A CN202211234837 A CN 202211234837A CN 115586624 A CN115586624 A CN 115586624A
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CN
China
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imaging lens
lens group
lens
imaging
image
Prior art date
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Application number
CN202211234837.3A
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马健
周新
赵源
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Microport Urocare Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Microport Urocare Shanghai Co Ltd
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Publication date
Application filed by Microport Urocare Shanghai Co Ltd filed Critical Microport Urocare Shanghai Co Ltd
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Publication of CN115586624A publication Critical patent/CN115586624A/zh
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
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Abstract

本发明涉及一种成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜。成像镜组包括：具有负光焦度的第一透镜，像侧面于近光轴处为凹面；具有正光焦度的第二透镜，像侧面于近光轴处为凸面；具有正光焦度的第三透镜，物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有负光焦度的第四透镜，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；成像镜组满足：150deg/mm≤FOV/SD11≤189deg/mm。上述成像镜组，能够兼顾小型化设计和良好的成像质量。

Description

成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜
技术领域
本发明涉及内窥镜技术领域，特别是涉及一种成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜。
背景技术
内窥镜能够伸入病患体内，进行更加精准地诊断或治疗，因而内窥镜在医疗领域的应用也越来越广泛。由于病患体内组织较为脆弱，内窥镜在诊断或治疗时容易对病患造成损伤，尤其是用于观察消化器官、支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官及子宫等的内窥镜对体积的要求更加严格。然而，目前的内窥镜尺寸过大，容易对病患造成损伤。
发明内容
基于此，有必要针对目前的内窥镜尺寸过大的问题，提供一种成像镜组、内窥镜物镜及内窥镜。
一种成像镜组，所述成像镜组中具有光焦度的透镜的数量为四片，且所述成像镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；以及，
具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；
所述成像镜组满足以下条件式：
150deg/mm≤FOV/SD11≤189deg/mm；
其中，FOV为所述成像镜组的最大视场角，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
0.7≤SD11/f≤1.1；
其中，f为所述成像镜组的有效焦距。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
1.6≤f*tan(HFOV)/ImgH≤2.2；
其中，f为所述成像镜组的有效焦距，HFOV为所述成像镜组的最大视场角的一半，ImgH为所述成像镜组的最大视场角所对应的像高的一半。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
2.9≤TTL/ImgH≤3.8；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，ImgH为所述成像镜组的最大视场角所对应的像高的一半。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
1.4mm-1≤FNO/TTL≤2mm-1；
其中，FNO为所述成像镜组的光圈数，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离。
在其中一个实施例中，所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径大于所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径，所述第二透镜的物侧面和所述第三透镜的物侧面的最大有效半口径均小于所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
1.4≤SD11/SD42≤1.8；和/或，
2.3≤SD11/SD21≤3.4；
其中，SD42为所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径；SD21为所述第二透镜的物侧面的最大有效半口径。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
3.4≤TTL/f≤4；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，f为所述成像镜组的有效焦距。
在其中一个实施例中，所述成像镜组满足以下条件式：
0.9≤Bf/f≤1.4；
其中，Bf为所述第四透镜的像侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，f为所述成像镜组的有效焦距。
在其中一个实施例中，所述第一透镜的材质为玻璃，所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质均为塑料。
在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质均为塑料。
一种内窥镜物镜，包括感光元件以及如上述任一实施例所述的成像镜组，所述感光元件设置于所述成像镜组的像侧。
一种内窥镜，包括如上所述的内窥镜物镜。
上述成像镜组，各透镜的光焦度和面型能够得到合理配置，配合对FOV/SD11的合理设计，能够有效会聚光线，从而缩短成像镜组的总长，进而当成像镜组应用于内窥镜中时，有利于缩小内窥镜的尺寸，避免内窥镜的尺寸过大而对病患造成损伤。
附图说明
图1为第一实施例中成像镜组的结构示意图；
图2为第一实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图3为第二实施例中成像镜组的结构示意图；
图4为第二实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图5为第三实施例中成像镜组的结构示意图；
图6为第三实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图7为第四实施例中成像镜组的结构示意图；
图8为第四实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图9为第五实施例中成像镜组的结构示意图；
图10为第五实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图11为第六实施例中成像镜组的结构示意图；
图12为第六实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图；
图13为第七实施例中成像镜组的结构示意图；
图14为第七实施例中成像镜组的像散曲线图、畸变曲线图和倍率色差曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参见图1，在本申请的一些实施例中，成像镜组100沿光轴由物侧到像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4同轴设置，成像镜组100中各透镜共同的轴线即为成像镜组100的光轴。在一些实施例中，成像镜组100还可包括位于第四透镜L4像侧的成像面S9，光线经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的调节后能够入射到成像面S9。
具体地，在一些实例中，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面。第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处为凸面。第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
其中，第一透镜L1的负光焦度，配合第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处的凹面型，有利于第一透镜L1收集大角度光线，从而有利于成像镜组100实现广角特性，从而能够满足大范围取像的需求。第二透镜L2的正光焦度，配合第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处的凸面面型，有利于第二透镜L2校正第一透镜L1引入大角度光线时产生的像差，从而有利于提升成像镜组100的成像质量。第三透镜L3的正光焦度，配合第三透镜L3于近光轴处的双凸面型，使得第三透镜L3能够与第二透镜L2配合以有效会聚光线，从而有利于缩短成像镜组100的总长，实现小型化设计。第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3的光焦度和面型的合理配置还有利于光线在第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3之间平缓过渡，从而有利于降低成像镜组100的像差敏感度，进而在实现广角特性和小型化设计的同时提升成像镜组100的成像质量。第四透镜L4的负光焦度，配合第四透镜L4于近光轴处的凹凸面型，有利于第四透镜L4合理将光线偏折而发散至成像面S9，从而有利于使得光线在成像面S9上的入射角更容易与感光元件匹配，并有利于增大成像镜组100的成像面S9尺寸，进而有利于提升成像镜组100的成像质量，同时还有利于缩短成像镜组100的后焦距，从而有利于成像镜组100实现小型化设计。需要说明的是，在本申请中，描述某一透镜于近光轴处的面型，可以理解为该透镜与近轴光线经过的区域相对应的部分的面型。
进一步地，在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：150deg/mm≤FOV/SD11≤189deg/mm；其中，FOV为成像镜组100的最大视场角，SD11为第一透镜L1的物侧面S1的最大有效半口径。满足上述条件式，有利于缩小成像镜组100的有效口径，从而实现小型化设计，同时有利于成像镜组100实现广角特性，以满足大范围取像的需求，另外还有利于成像镜组100具有良好的成像质量。超过上述条件式的上限，成像镜组100的视场角过大，边缘视场容易产生难以校正的畸变等像差，不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，不利于广角特性的实现，也不利于缩小成像镜组100的有效口径。
具备上述光焦度和面型特征并满足上述条件式时，成像镜组100能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：0.7≤SD11/f≤1.1；其中，f为成像镜组100的有效焦距。满足上述条件式，有利于缩小成像镜组100的有效口径和总长以实现小型化设计，同时也有利于提升成像镜组100的成像质量。超过上述条件式的上限，第一透镜L1的有效口径过大，不利于小型化设计的实现，同时成像镜组100的有效焦距过短，导致成像镜组100轴向上的光线偏折空间受限，不利于良好地调节光线，从而不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，成像镜组100的有效焦距过长，导致成像镜组100的总长过长，同样不利于小型化设计的实现。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：1.6≤f*tan(HFOV)/ImgH≤2.2；其中，f为成像镜组100的有效焦距，HFOV为成像镜组100的最大视场角的一半，ImgH为成像镜组100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式，成像镜组100在实现广角特性的同时，也能够具备良好的成像质量。超过上述条件式的上限，成像镜组100的视场角过大，容易导致边缘视场出现难以校正的畸变等像差，不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，不利于成像镜组100实现广角特性。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：2.9≤TTL/ImgH≤3.8；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至成像镜组100的成像面S9于光轴上的距离，即成像镜组100的光学总长，ImgH为成像镜组100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式，有利于缩小成像镜组100的有效口径以及光学总长，从而有利于小型化设计的实现。超过上述条件式的上限，成像镜组100的总长过长，不利于成像镜组100实现小型化设计。低于上述条件式的下限，成像镜组100的成像面S9尺寸过大，不利于减小成像镜组100的有效口径，同样不利于成像镜组100实现小型化设计。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：1.4mm-1≤FNO/TTL≤2mm-1；其中，FNO为成像镜组100的光圈数，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至成像镜组100的成像面S9于光轴上的距离。满足上述条件式，有利于缩小成像镜组100的有效口径和总长，从而有利于成像镜组100实现小型化设计，同时也有利于使得成像镜组100的光圈不会过小，从而有利于成像镜组100获得充足的进光量而具备良好的成像质量。超过上述条件式的上限，成像镜组100的光圈数过大，导致光圈过小，不利于提升成像镜组100的进光量，容易导致成像的相对照度过低，从而不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，成像镜组100的有效口径过大，总长也过大，不利于小型化设计的实现。
在一些实施例中，第一透镜L1的物侧面S1的最大有效半口径大于第四透镜L4的像侧面S8的最大有效半口径，第二透镜L2的物侧面S3和第三透镜L3的物侧面S5的最大有效半口径均小于第四透镜L4的像侧面S8的最大有效半口径。如此设置，在缩小成像镜组100的有效口径以实现小型化设计的同时，第一透镜L1的物侧面S1的最大有效口径足够大，有利于第一透镜L1有效收集大角度的光线，从而有利于广角特性的实现，并且有利于第一透镜L1收集的光线在第二透镜L2和第三透镜L3充满成像镜组100的光阑，从而有利于提升成像的相对照度以提升成像镜组100的成像质量，另外还有利于第四透镜L4将光线有效传输到成像面S9，有利于扩大成像面S9尺寸，并使得光线在成像面S9上的入射角更好地匹配感光元件，从而提升成像镜组100的成像质量。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：1.4≤SD11/SD42≤1.8；其中，SD42为第四透镜L4的像侧面S8的最大有效半口径。满足上述条件式，有利于第一透镜L1有效收集大角度光线，也有利于第四透镜L4有效将光线传输至成像面S9，从而有利于广角特性和大像面特性的实现。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：2.3≤SD11/SD21≤3.4；其中，SD21为第二透镜L2的物侧面S3的最大有效半口径。满足上述条件式，第一透镜L1和第二透镜L2能够合理配合，有利于像差的相互较正，同时有利于广角特性的实现。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：3.4≤TTL/f≤4；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至成像镜组100的成像面S9于光轴上的距离，即成像镜组100的光学总长，f为成像镜组100的有效焦距。满足上述条件式，有利于缩短成像镜组100的总长，实现小型化设计，同时也能够使得成像镜组100有足够的空间合理偏折光线，有利于成像质量的提升。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：0.9≤Bf/f≤1.4；其中，Bf为第四透镜L4的像侧面S8至成像镜组100的成像面S9于光轴上的距离，即成像镜组100的后焦距，f为成像镜组100的有效焦距。满足上述条件式，在缩短成像镜组100的总长以实现小型化设计的同时，也能够使得成像镜组100有足够大的后焦空间，有利于成像镜组100的调焦，也有利于成像镜组100更好地与感光元件组装。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：120°≤FOV≤140°。满足上述条件式，成像镜组100具备广角特性，应用于内窥镜中时，有利于满足大范围取像的需求，从而降低漏查风险，同时，成像镜组100的视场角也不会过大，能够避免边缘视场产生过于严重的畸变等像差，从而有利于成像质量的提升。
在一些实施例中，成像镜组100满足条件式：0.8mm≤ImgH≤1mm；其中，ImgH为成像镜组100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式，成像镜组100能够具备大像面特性，从而能够匹配更高像素的感光元件以获得良好的成像质量，同时也有利于降低边缘视场的像差，提升边缘视场的相对照度，也有利于提升成像镜组100的成像质量。
需要说明的是，在一些实施例中，成像镜组100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，成像镜组100的成像面S9与感光元件的感光面重合。此时，成像面S9上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则FOV可以理解为成像镜组100对角线方向的最大视场角，ImgH可以理解为成像镜组100的有效像素区域在对角线方向的尺寸的一半。
可以理解的是，在本申请中，成像面S9可以理解为系统光线在第四透镜L4的像侧的汇聚点构成的虚拟面，而当成像镜组100与感光元件匹配时，成像面S9与感光元件的感光面重合，以使得经系统调节后的光线能够在感光面上形成清晰图像。
在一些实施例中，成像镜组100设置有光阑ST，光阑ST可设置于第二透镜L2和第三透镜L3之间。光阑ST中置的设置，使得成像镜组100在实现小型化特性的同时，也能够具有充足的进光量，从而有利于提升成像镜组100的成像质量。
在一些实施例中，成像镜组100还可包括红外截止滤光片110，红外截止滤光片110可设于第一透镜L1和第二透镜L2之间，红外截止滤光片110用于滤除红外光，防止红外光到达成像面S9而影响成像镜组100的成像质量。当然，红外截止滤光片110还可设于其余任意两透镜之间，或者设于第四透镜L4和成像面S9之间，只要有足够的空间供红外截止滤光片110装配即可。
在一些实施例中，成像镜组100还包括保护玻璃120，保护玻璃120可设于第四透镜L4和成像面S9之间，保护玻璃120用于保护设于成像面S9处的感光元件。
在一些实施例中，成像镜组100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，则各透镜的物侧面和像侧面于近光轴处及于圆周处的面型可能不同。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。
在一些实施例中，成像镜组100中的各透镜的材质可以均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少成像镜组100的重量并降低生产成本，配合成像镜组100的小尺寸以实现成像镜组100的轻薄化设计。
在另一些实施例中，第一透镜L1的材质可以为玻璃，第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的材质为塑料。采用玻璃材质，能够使得第一透镜L1具备良好的耐磨性能和生物相容性，使得成像镜组100应用于内窥镜中时，最前端的透镜不容易因碰撞而损坏，能够节省前端保护玻璃的设置，也不容易对用户的健康造成负面影响。而后三片透镜采用塑料材质，有利于成像镜组100的小型化设计，同时降低成像镜组100的重量和成本。当然，以上材质搭配仅为一些实施例中成像镜组100的示例，成像镜组100各透镜的材质还可以均为玻璃，或者可以为玻璃和塑料材质的任意组合。
以上有效焦距的参考波长均为587.6nm。
根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。
第一实施例
请再参见图1，图1为第一实施例中的成像镜组100的结构示意图。成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例也相同。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为平面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
以下表1示出了第一实施例中成像镜组100各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、有效焦距以及成像镜组100的有效焦距f、最大视场角FOV和光圈数FNO等详细参数。表1中由第一透镜L1至成像面S9的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。第一透镜L1的第一行表示第一透镜L1的物侧面S1，第二行表示第一透镜L1的像侧面S2，以此类推。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为第一透镜L1于光轴110上的厚度，第二个数值为第一透镜L1的像侧面S2至像侧方向的后一表面(第二透镜L2的物侧面)于光轴110上的距离，厚度参数列其他数值的含义可由此推得。其中，各透镜的折射率、阿贝数和有效焦距的参考波长均为587.6nm。
需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，成像镜组100也可不设置红外截止滤光片110和保护玻璃120，但第一透镜L1和第二透镜L2之间的间距，以及第四透镜L4和成像面S9之间的间距保持不变。
表1
Figure BDA0003883236070000061
Figure BDA0003883236070000071
成像镜组100各透镜物侧面或像侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从S1-S8分别表示物侧面或像侧面S1-S8。而从上到下的K-A8分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数。另外，非球面系数公式如下：
Figure BDA0003883236070000072
其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴110的距离，c为非球面顶点的曲率，K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。
表2
Figure BDA0003883236070000073
请参见图2，图2由左至右依次为第一实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图。由图2的像散曲线图可以看出，成像镜组100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，成像镜组100具备大景深效果。由图2的畸变曲线图可以看出，成像镜组100全视场的畸变较小，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。由图2的倍率色差曲线图可以看出，不同波长的最大差值小于2um，成像镜组100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。
第二实施例
请参见图3，图3为第二实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表3
Figure BDA0003883236070000074
Figure BDA0003883236070000081
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表4
Figure BDA0003883236070000082
请参见图4，图4由左至右依次为第二实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图4可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
第三实施例
请参见图5，图5为第三实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为平面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表5
Figure BDA0003883236070000083
Figure BDA0003883236070000091
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表6
Figure BDA0003883236070000092
请参见图6，图6由左至右依次为第三实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图6可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
第四实施例
请参见图7，图7为第四实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表7
Figure BDA0003883236070000093
Figure BDA0003883236070000101
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表8
Figure BDA0003883236070000102
请参见图8，图8由左至右依次为第四实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图8可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
第五实施例
请参见图9，图9为第五实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为平面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表9
Figure BDA0003883236070000103
Figure BDA0003883236070000111
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表10
Figure BDA0003883236070000112
请参见图10，图10由左至右依次为第五实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图10可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
第六实施例
请参见图11，图11为第六实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表11给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表11
Figure BDA0003883236070000121
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表12给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表12
Figure BDA0003883236070000122
请参见图12，图12由左至右依次为第六实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图12可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
第七实施例
请参见图13，图13为第七实施例中的成像镜组100的结构示意图，成像镜组100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、红外截止滤光片110、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑ST、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4以及保护玻璃120。
第一透镜L1的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；
第三透镜L3的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜L4的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。
另外，成像镜组100的各项参数由表13给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。
表13
Figure BDA0003883236070000131
成像镜组100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表14给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出。
表14
Figure BDA0003883236070000132
请参见图14，图14由左至右依次为第七实施例中成像镜组100的像散曲线图、畸变曲线图以及倍率色差曲线图，由图14可以看出，成像镜组100的场曲像散、畸变和倍率色差均得到了良好的校正，成像镜组100具备良好的成像质量。
另外，第一实施例至第七实施例中成像镜组100满足以下表15的数据，满足以下数据所能够获得的效果可参考上述记载。
表15
Figure BDA0003883236070000133
Figure BDA0003883236070000141
本申请还提供一种内窥镜物镜(图未示出)，包括感光元件以及上述任一实施例所述的成像镜组100。感光元件的感光面与成像镜组100的成像面S9重合。具体地，感光元件可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在内窥镜物镜中采用上述成像镜组100，能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现，从而有利于内窥镜物镜在内窥镜中的应用。
本申请还提供一种内窥镜(图未示出)，包括壳体以及上述任一实施例所述的内窥镜物镜，内窥镜物镜设置于壳体内，壳体可以为内窥镜物镜的固定结构。内窥镜可以应用于医疗领域，例如应用于对病患进行医疗诊断，具体地，内窥镜包括但不限于为用于观察消化器官、支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官及子宫的内窥镜。在内窥镜中采用上述内窥镜物镜，内窥镜物镜能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现，从而使得内窥镜应用于医疗领域时，能够最大程度降低对病患的损伤，也能够大范围获取病灶区域的图像，避免漏查风险，同时还也能够形成具有高清晰度的病变图像，提升诊断的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种含四片透镜的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组中具有光焦度的透镜的数量为四片，且所述成像镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；以及，
具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；
所述成像镜组满足以下条件式：
150deg/mm≤FOV/SD11≤189deg/mm；
其中，FOV为所述成像镜组的最大视场角，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径。
2.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
0.7≤SD11/f≤1.1；
其中，f为所述成像镜组的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
1.6≤f*tan(HFOV)/ImgH≤2.2；
其中，f为所述成像镜组的有效焦距，HFOV为所述成像镜组的最大视场角的一半，ImgH为所述成像镜组的最大视场角所对应的像高的一半。
4.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
2.9≤TTL/ImgH≤3.8；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，ImgH为所述成像镜组的最大视场角所对应的像高的一半。
5.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
1.4mm-1≤FNO/TTL≤2mm-1；
其中，FNO为所述成像镜组的光圈数，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离。
6.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径大于所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径，所述第二透镜的物侧面和所述第三透镜的物侧面的最大有效半口径均小于所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径。
7.根据权利要求6所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
1.4≤SD11/SD42≤1.8；和/或，
2.3≤SD11/SD21≤3.4；
其中，SD42为所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径，SD21为所述第二透镜的物侧面的最大有效半口径。
8.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
3.4≤TTL/f≤4；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，f为所述成像镜组的有效焦距。
9.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述成像镜组满足以下条件式：
0.9≤Bf/f≤1.4；
其中，Bf为所述第四透镜的像侧面至所述成像镜组的成像面于光轴上的距离，f为所述成像镜组的有效焦距。
10.根据权利要求1所述的成像镜组，其特征在于，所述第一透镜的材质为玻璃，所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质均为塑料；或者，
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的材质均为塑料。
11.一种内窥镜物镜，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-10任一项所述的成像镜组，所述感光元件设置于所述成像镜组的像侧。
12.一种内窥镜，其特征在于，包括权利要求11所述的内窥镜物镜。
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WO2025043632A1 (zh) * 2023-08-31 2025-03-06 深圳市星辰海医疗科技有限公司 一种内窥镜及内窥镜物镜

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