CN115327763A - 变焦光学适配器及4k内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变焦光学适配器及4K内窥镜。变焦光学适配器包括：正的第一透镜，物侧面为凸面；具有负光焦度的变倍组，包括负的第二透镜和负的第三透镜，第二透镜和第三透镜均为双凹面型；具有正光焦度的补偿组，包括正的第四透镜和负的双胶合镜组，第四透镜的物侧面和像侧面为凸面，双胶合镜组包括正的第五透镜以及负的第六透镜；后固定组，包括负的第七透镜以及正的第八透镜，第七透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面，第八透镜的物侧面和像侧面为凸面；变倍组和/或补偿组能够在第一透镜和后固定组之间沿光轴移动。上述变焦光学适配器，具备良好的成像质量。

Description

变焦光学适配器及4K内窥镜
技术领域
本发明涉及内窥镜成像技术领域，特别是涉及一种变焦光学适配器及4K内窥镜。
背景技术
医用内窥镜是一种可进入人体内进行观察、诊断或治疗的医疗设备，一般包括摄像主机、摄像头和内窥镜镜子，其中摄像头通过光学适配器与内窥镜镜子实现光路连通，光学适配器按功能分为固定焦距适配器(即变焦光学适配器)和可变焦距适配器(即变焦光学适配器)。
随着内窥镜的迅速发展，业界对内窥镜的性能要求也越来越高。其中，为了最大程度地获取病灶区域的清晰图像，提升诊断的准确率，业界提出了具备良好的成像质量的4K(超高清)内窥镜。然而，目前的变焦光学适配器成像质量不佳，难以满足4K内窥镜高成像质量的需求。
发明内容
基于此，有必要针对目前的变焦光学适配器成像质量不佳的问题，提供一种变焦光学适配器及4K内窥镜。
一种变焦光学适配器，所述变焦光学适配器中具有广角度的透镜的数量为八片，所述变焦光学适配器沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
具有负光焦度的变倍组，所述变倍组包括具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述第二透镜和所述第三透镜于近光轴处均为双凹面型；
具有正光焦度的补偿组，所述补偿组包括具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的双胶合镜组，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述双胶合镜组包括具有正光焦度的第五透镜以及具有负光焦度的第六透镜；
以及，后固定组，包括具有负光焦度的第七透镜以及具有正光焦度的第八透镜，所述第七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，所述第八透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
其中，所述变倍组和/或所述补偿组能够在所述第一透镜和所述后固定组之间沿光轴移动，以实现光学变焦功能。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.28≤10*(D1/TTL)≤0.6；和/或，
1.5≤10*(D2/TTL)≤1.8；
其中，D1为所述变倍组在光轴上的最大移动距离，D2为所述补偿组在所述光轴上的最大移动距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学适配器的成像面于光轴上的距离。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
8.2≤f2/CT2≤8.8；和/或，
7.5≤|f8/CT8|≤8；和/或，
4.5≤f9/CT9≤5；
其中，f2为所述第一透镜的有效焦距，CT2为所述第一透镜于光轴上的厚度，f8为所述第七透镜的有效焦距，CT8为所述第七透镜于光轴上的厚度，f9为所述第八透镜的有效焦距，CT9为所述第八透镜于光轴上的厚度。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
2.2≤|f2/f34|≤2.7；和/或，
1.8≤f3/f34≤2.4；和/或，
1.7≤f4/f34≤2.4；
其中，f2为所述第一透镜的有效焦距，f3为所述第二透镜的有效焦距，f4为所述第三透镜的有效焦距，f34为所述变倍组的有效焦距。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
2.2≤|R15/CT8|≤3.5；和/或，
0.2≤|R17/R18|≤1.2；
其中，R15为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT8为所述第七透镜于光轴上的厚度，R17为所述第八透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R18为所述第八透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器还包括光阑，所述光阑设于所述第三透镜和所述第四透镜之间，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
1.2≤CT5/T95≤1.6；
其中，CT5为所述第四透镜于光轴上的厚度，T95为所述光阑至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.9≤f5/f567≤1.1；和/或，
1.6≤f6/f567≤2.2；和/或，
0.7≤|f7/f567|≤1.0；和/或，
9.5≤|f67/f567|≤10.5；
其中，f5为所述第四透镜的有效焦距，f6为所述第五透镜的有效焦距，f7为所述第六透镜的有效焦距，f67为所述双胶合镜组的有效焦距，f567为所述补偿组的有效焦距。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.8≤Nd8/Nd9≤1.1；
其中，Nd8为所述第七透镜的折射率，Nd9为所述第八透镜的折射率。
在其中一个实施例中，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
15mm≤f≤32mm；和/或，
4≤FNO≤4.2；和/或，
15deg≤FOV≤30deg；
其中，f为所述变焦光学适配器的有效焦距，FNO为所述变焦光学适配器的光圈数，FOV为所述变焦光学适配器的最大视场角。
在其中一个实施例中，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；和/或，
所述第七透镜的物侧面和/或所述第八透镜的物侧面为非球面。
一种4K内窥镜，包括如上述任一实施例所述的变焦光学适配器。
上述变焦光学适配器，在配置可沿光轴移动的变倍组和补偿组以实现光学变焦功能，提升变焦光学适配器的适用范围的同时，还配置有后固定组以在补偿组的像侧有效地校正变焦光学适配器的像差，配合变焦光学适配器各透镜的光焦度和面型配置，有利于实现大光圈、小型化以及良好的成像质量等效果，从而有利于变焦光学适配器在4K内窥镜中的应用。
附图说明
图1为一些实施例中变焦光学适配器的结构示意图；
图2为一些实施例中变焦光学适配器处于广角状态下的结构示意图；
图3为一些实施例中变焦光学适配器处于长焦状态下的结构示意图；
图4为第一实施例中变焦光学适配器在广角状态下的传递函数曲线图；
图5为第一实施例中变焦光学适配器在广角状态下的离焦曲线图；
图6为第一实施例中变焦光学适配器在广角状态下的点列图；
图7为第一实施例中变焦光学适配器在广角状态下的场曲和畸变曲线图；
图8为第二实施例中变焦光学适配器在广角状态下的传递函数曲线图；
图9为第二实施例中变焦光学适配器在广角状态下的离焦曲线图；
图10为第二实施例中变焦光学适配器在广角状态下的点列图；
图11为第二实施例中变焦光学适配器在广角状态下的场曲和畸变曲线图；
图12为第三实施例中变焦光学适配器在广角状态下的传递函数曲线图；
图13为第三实施例中变焦光学适配器在广角状态下的离焦曲线图；
图14为第三实施例中变焦光学适配器在广角状态下的点列图；
图15为第三实施例中变焦光学适配器在广角状态下的场曲和畸变曲线图。
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，本申请提供一种变焦光学适配器10，可应用于医疗器械中，例如应用于硬管内窥镜或软管内窥镜中。在一些实施例中，变焦光学适配器10沿光轴110由物侧至像侧依次包括第一透镜E2、变倍组G1、补偿组G2以及后固定组。变倍组G1包括沿光轴110由物侧至像侧依次排列的第二透镜E3和第三透镜E4。补偿组G2包括沿光轴110由物侧至像侧依次排列的第四透镜E5和双胶合镜组，双胶合镜组包括沿光轴110由物侧至像侧依次排列的第五透镜E6和第六透镜E7，第五透镜E6与第六透镜E7胶合。后固定组包括沿光轴110由物侧至像侧面依次排列的第七透镜E8和第八透镜E9。其中，在一些实施例中，变倍组G1和/或补偿组G2能够在第一透镜E2和后固定组之间沿光轴110移动，以实现变焦光学适配器10的光学变焦功能。在一些实施例中，变焦光学适配器10还包括设于第八透镜E9像侧的成像面S21，入射光经变焦光学适配器10中各透镜的调节后能够射到成像面S21成像。
在一些实施例中，变焦光学适配器10还可包括设于第一透镜E2的物侧的第一保护元件E1以及设于第八透镜E9像侧的第二保护元件E10。第一保护元件E1和第二保护元件E10均可以为保护玻璃，用于保护变焦光学适配器10中的透镜以及设于成像面S21处的感光元件。
第一保护元件E1具有物侧面S1和像侧面S2，第一透镜E2具有物侧面S3和像侧面S4，第二透镜E3具有物侧面S5和像侧面S6，第三透镜E4具有物侧面S7和像侧面S8，第四透镜E5具有物侧面S10和像侧面S11，第五透镜E6具有物侧面S12和像侧面S13，第六透镜E7具有像侧面S14，第七透镜E8具有物侧面S15和像侧面S16，第八透镜E9具有物侧面S17和像侧面S18，第二保护元件E10具有物侧面S19和像侧面S20。
具体地，在一些实施例中，第一透镜E2具有正光焦度，第一透镜E2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，像侧面S4为平面。变倍组G1具有负光焦度，第二透镜E3具有负光焦度，第三透镜E4具有负光焦度，第二透镜E3和第三透镜E4于近光轴110处均为双凹面型。补偿组G2具有正光焦度，第四透镜E5具有正光焦度，双胶合镜组具有负光焦度，第四透镜E5的物侧面S10和像侧面S11于近光轴110处均为凸面，第五透镜E6具有正光焦度，第六透镜E7具有负光焦度。第七透镜E8具有负光焦度，第八透镜E9具有正光焦度，第七透镜E8的物侧面S15于近光轴110处为凹面，像侧面S16于近光轴110处为凸面，第八透镜E9的物侧面S17和像侧面S18于近光轴110处均为凸面。
上述变焦光学适配器10，在配置可沿光轴110移动的变倍组G1和补偿组G2以实现光学变焦功能，提升变焦光学适配器10的适用范围的同时，还配置有后固定组以在补偿组G2的像侧有效地校正变焦光学适配器10的像差，配合变焦光学适配器10各透镜的光焦度和面型配置，有利于实现大光圈、小型化以及良好的成像质量等效果，从而有利于变焦光学适配器10在4K内窥镜中的应用。
其中，第一透镜E2具有正屈折力，配合第一透镜E2的物侧面S3于近光轴110处的凸面面型，有利于汇聚入射光，从而有利缩短变焦光学适配器10的总长，实现小型化设计。第二透镜E3和第三透镜E4具有负光焦度，能够平衡第一透镜E2的正光焦度，从而有效校正变焦光学适配器10的像差，配合第二透镜E3和第三透镜E4于近光轴110处的双凹面型，有利于第一透镜E2收集的光线经第二透镜E3和第三透镜E4合理过渡并发散至像侧，从而有利于降低变焦光学适配器10的像差敏感度，同时还有利于大光圈特性的实现，进而有利于提升成像的相对照度，以提升变焦光学适配器10的成像质量。补偿组G2具有正光焦度，第四透镜E5具有正光焦度，第四透镜E5的物侧面S10和像侧面S11于近光轴110处均为凸面，与第一透镜E2的正光焦度配合，有利于进一步缩短变焦光学适配器10的总长，同时有利于避免单一透镜的光焦度过强，从而有利于降低变焦光学适配器10的公差敏感度，有利于变焦光学适配器10的制造和组装。同时，具有正光焦度的第五透镜E6和具有负光焦度的第六透镜E6相胶合组成双胶合镜组，能够有效校正变焦光学适配器10的色差，同时在补偿组G2沿光轴110移动实现光学变焦的过程中能够使得主光线保持良好的走向，有利于校正变焦光学适配器10的畸变，提升变焦光学适配器10的成像质量。第七透镜E8具有负光焦度，配合第七透镜E8于近光轴110处的凹凸面型，能够将光线有效偏折至成像面S21，使得光线在成像面S21上的入射角度更容易与感光元件匹配，从而提升变焦光学适配器10的成像质量。第八透镜E9具有正光焦度，配合第八透镜E8于近光轴110处的凸凸面型，有利于增大变焦光学适配器10的后焦空间，有利于变焦光学适配器10的调焦，同时也有利于变焦光学适配器10在4K内窥镜中的应用。
在一些实施例中，第五透镜E6的物侧面S12和像侧面S13于近光轴110处均为凸面，第六透镜E7的物侧面和像侧面S14于近光轴110处均为凹面。配合第五透镜E6和第六透镜E7的正负屈折力以及胶合设计，能够进一步有效校正变焦光学适配器10的色差和畸变，从而进一步提升变焦光学适配器10的成像质量。
需要说明的是，在本申请中，描述某两个透镜胶合，可以理解为描述对该两个透镜的相对位置的限定，例如其中一个透镜的像侧面与另外一个透镜的物侧面面型相匹配且相抵，此时可认为该两个透镜相对的表面重叠，并且，该两个透镜相对固定，而不能理解为对该两个透镜的胶合工艺的限定。该两个透镜采用光学胶相胶合，或者借助结构件等其他方式相抵接且相对固定，均在本申请所描述的该两个透镜胶合的范围内。在本申请中，描述某一元件的物侧面，可以理解为该元件朝向物侧的表面，描述某一元件的像侧面，可以理解为该元件朝向像侧的表面。在一些实施例中，系统中各透镜共轴，各透镜共同的轴线即为系统的光轴110。
在一些实施例中，变焦光学适配器10中至少一片透镜的物侧面和/或像侧面为球面，至少一片透镜的物侧面和/或像侧面为非球面。例如，在一些实施例中，第一透镜E2至第七透镜E8的物侧面和像侧面均为球面，第八透镜E9的像侧面S18为球面，第八透镜E9的物侧面S17为非球面。在另一些实施例中，第一透镜E2至第六透镜E7的物侧面和像侧面均为球面，第七透镜E8的像侧面S16和第八透镜E9的像侧面S18为球面，第七透镜E8的物侧面S15以及第八透镜E9的物侧面S17为非球面。球面和非球面的搭配设置，配合各透镜的屈折力和面型配置，在缩小变焦光学适配器10的尺寸以实现小型化设计的同时，还能够有效校正变焦光学适配器10的像差，提升变焦光学适配器10的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学适配器10中各透镜的材质均为玻璃，采用玻璃材质的透镜使变焦光学适配器10能够具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。
结合图1、图2和图3所示，图2为一些实施例中变焦光学适配器10处于广角状态下的结构示意图，图3为一些实施例中变焦光学适配器10处于长焦状态下的结构示意图。可以看出，变焦光学适配器10通过变倍组G1和补偿组G2在第一透镜E2和第七透镜E8之间沿光轴110的移动来改变变焦光学适配器10的有效焦距，从而实现光学变焦功能。
进一步地，在一些实施例中，当变倍组G1沿光轴110朝靠近第七透镜E8而远离第一透镜E2的方向移动，补偿组G2沿光轴110朝靠近第一透镜E2而远离第七透镜E8的方向移动时，变焦光学适配器10的有效焦距逐渐变大。当然，根据各透镜设计的不同，变焦光学适配器10的有效焦距的变化规律与变倍组G1和补偿组G2沿光轴110的移动规律还能够有其他的对应关系，在另一些实施例中，当在其中部分焦距状态之间改变时，变倍组G1和补偿组G2也可仅其中一个沿光轴110移动。
在一些实施例中，当变焦光学适配器10处于广角状态下时，变焦光学适配器10的有效焦距为16mm，当变焦光学适配器10处于长焦状态下时，变焦光学适配器10的有效焦距为32mm。变焦光学适配器10还可包括介于广角状态和长焦状态之间的中焦状态，当变焦光学适配器10处于中焦状态下时，变焦光学适配器10的有效焦距可以为25mm。当然，广角状态、中焦状态和长焦状态仅为变焦光学适配器10其中三个焦距状态的示例，根据变倍组G1和补偿组G2在光轴110上位置的不同，变焦光学适配器10的有效焦距可以为广角状态和长焦状态之间的任意值，例如，变焦光学适配器10的有效焦距可以为16mm至32mm之间的任意值。
在一些实施例中，变焦光学适配器10还包括光阑S9，光阑S9可设于第一透镜E2的物侧，或设于任意两透镜之间。具体地，在一些实施例中，光阑S9设于第三透镜E4和第四透镜E5之间，配合各透镜的光焦度和面型设计，有利于变焦光学适配器10实现大光圈特性以及良好的成像质量。在一些实施例中，光阑S9设于第四透镜E5的物侧，且当补偿组G2在变倍组G1和第七透镜E8之间沿光轴110移动时，光阑S9可与第四透镜E5同步移动，从而有利于使得变焦光学适配器10在不同的焦距状态下均能够具备大光圈特性和良好的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：0.28≤10*(D1/TTL)≤0.6；1.5≤10*(D2/TTL)≤1.8；其中，D1为变倍组G1在光轴110上的最大移动距离，D2为补偿组G2在光轴110上的最大移动距离，TTL为第一透镜E2的物侧面S3至变焦光学适配器10的成像面S21于光轴110上的距离，即变焦光学适配器10的光学总长。在一些实施例中，D1可以为广角状态下第二透镜E3的物侧面S5至长焦状态下第二透镜E3的物侧面S5于光轴110上的距离，D2可以为广角状态下第四透镜E5的物侧面S10至长焦状态下第四透镜E5的物侧面S10于光轴110上的距离。满足上述条件式时，能够合理配置变倍组G1和补偿组G2在光轴110上的移动行程，使得变倍组G1和补偿组G2能够良好地配合，有效实现变焦光学适配器10的光学变焦功能，并配合各透镜的光焦度和面型配置，使得变焦光学适配器10能够具备良好的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：8.2≤f2/CT2≤8.8；f2为第一透镜E2的有效焦距，CT2为第一透镜E2于光轴110上的厚度，即第一透镜E2的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜E2的有效焦距和中心厚度的比值，使得第一透镜E2具有足够的正光焦度会聚入射光线，同时第一透镜E2的中心厚度不会过大，从而有利于缩短变焦光学适配器10的总长，另外还能够使得第一透镜E2的面型不会过于弯曲，从而有利于第一透镜E2的制造成型。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：7.5≤|f8/CT8|≤8；f8为第七透镜E8的有效焦距，CT8为第七透镜E8于光轴110上的厚度，即第七透镜E8的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜E8的有效焦距和中心厚度的比值，有利于第七透镜E8向像侧合理偏折光线，使得光线在成像面S21上的入射角更好地与感光元件匹配而获得良好的成像质量，同时也有利于缩短变焦光学适配器10的总长。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：4.5≤f9/CT9≤5；f9为第八透镜L9的有效焦距，CT9为第八透镜E9于光轴110上的厚度，即第八透镜E9的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第八透镜E9的有效焦距与中心厚度的比值，有利于合理配置变焦光学适配器10的后焦空间，使得变焦光学适配器10更容易与4K内窥镜的其他摄像模组搭配，同时也有利于使得第八透镜E9的面型不会过度弯曲，从而有利于第八透镜E9的制造成型。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：2.2≤|f2/f34|≤2.7；1.8≤f3/f34≤2.4；1.7≤f4/f34≤2.4；其中，f2为第一透镜E2的有效焦距，f3为第二透镜E3的有效焦距，f4为第三透镜E4的有效焦距，f34为变倍组G1的有效焦距，即第二透镜E3和第三透镜E4的组合焦距。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜E2、第二透镜E3、第三透镜E4以及变倍组G1的有效焦距之间的关系，有利于合理分配变焦光学适配器10的光焦度，从而有利于降低出射第一透镜E2的光线的高度，进而有利于大光圈特性的实现；另外还有利于优化第一透镜E2、第二透镜E3以及第三透镜E4的面型，有利于透镜的制造成型。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：0.9≤f5/f567≤1.1；1.6≤f6/f567≤2.2；0.7≤|f7/f567|≤1.0；9.5≤|f67/f567|≤10.5；其中，f5为第四透镜E5的有效焦距，f6为第五透镜E6的有效焦距，f7为第六透镜E7的有效焦距，f67为双胶合镜组的有效焦距，即第五透镜E6和第六透镜E7的组合焦距，f567为G2补偿组的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置第四透镜E5、第五透镜E6、第六透镜E7、双胶合透镜以及补偿组G2的有效焦距之间的关系，有利于合理分配变焦光学适配器10的光焦度，从而有利于补偿组G2将光线合理偏折至像侧，有利于大光圈特性和小型化设计的实现；同时还有利于优化第四透镜E5、第五透镜E6和第六透镜E7的面型，有利于透镜的制造成型。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：2.2≤|R15/CT8|≤3.5；其中，R15为第七透镜E8的物侧面S15于光轴110处的曲率半径，CT8为第七透镜E8于光轴110上的厚度，即第七透镜E8的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜E8的物侧面S15于光轴110处的曲率半径与第七透镜E8的中心厚度的比值，有利于合理配置第七透镜E8的形状，使得第七透镜E8的面型不会过于弯曲，有利于第七透镜E8的制造成型，同时也有利于第七透镜E8有效平衡变焦光学适配器10的像差，降低鬼像产生的风险，进而提升变焦光学适配器10的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：0.2≤|R17/R18|≤1.2；其中，R17为第八透镜E9的物侧面S17于光轴110处的曲率半径，R18为第八透镜E9的像侧面S18于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第八透镜E9的物侧面S17和像侧面S18于光轴110处的曲率半径的比值，从而合理配置第八透镜E9的光焦度和形状，使得第八透镜E9能够有效将光线偏折至成像面S21，有利于大光圈特性的实现，提高进光量，同时有利于光线在成像面S21上的入射角更好地匹配感光元件，从而提升成像的相对照度和边缘视场照度，增强变焦光学适配器10在弱光环境下的成像质量；另外还有利于第八透镜E9的制造成型。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：1.2≤CT5/T95≤1.6；其中，CT5为第四透镜E5于光轴110上的厚度，T95为光阑S9至第四透镜E5的物侧面S10于光轴110上的距离。满足上述条件式时，能够合理配置第四透镜E5的中心厚度与光阑S9和第四透镜E5之间于光轴110上的空气间隔的比值，有利于缩短变焦光学适配器10的总长，实现小型化设计，同时也有利于光线有效地经光阑S9到达第四透镜E5并被第四透镜E5有效偏折至像侧，从而有利于实现大光圈特性。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：0.8≤Nd8/Nd9≤1.1；其中，Nd8为第七透镜E8的折射率，Nd9为第八透镜Nd9的折射率。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜E8和第八透镜E9的折射率的比值，有利于第七透镜E8和第八透镜E9将光线合理偏折至成像面S21，从而有利于扩大变焦光学适配器10的像高，同时使得光线在成像面S21的入射角度更好地与感光元件匹配，并提升成像的相对照度，进而有利于提升变焦光学适配器10的成像质量。
在一些实施例中，变焦光学适配器10满足条件式：15mm≤f≤32mm；4≤FNO≤4.2；15deg≤FOV≤30deg；其中，f为变焦光学适配器10的有效焦距，FNO为变焦光学适配器10的光圈数，FOV为变焦光学适配器10的最大视场角。满足上述条件式时，配合变焦光学适配器10各透镜的光焦度和面型配置，有利于实现大光圈、小型化以及良好的成像质量等效果，同时变焦光学适配器10具备足够的变焦范围，能够提升变焦光学适配器10的适用范围。
在一些实施例中，第一透镜E2可在第一保护元件E1和变倍组G1之间移动以实现变焦光学适配器10的光学对焦功能。
在一些实施例中，第一透镜E1的像侧面S4为平面。
基于上述记载，以下示例性地给出三个实施例，当然，变焦光学适配器10的具体设置不限于以下三个实施例，只要能够满足上述的光焦度和面型特征以获得相应的效果即可。
其中，三个实施例满足以下表1的数据，满足以下数据所能够获得的效果可由上述记载推得。
表1
参数 第一实施例 第二实施例 第三实施例
Nd8/Nd9 1.04 0.86 1
10*(D1/TTL) 0.45 0.53 0.31
10*(D2/TTL) 1.6 1.69 1.76
|f2/f34| 2.56 2.42 2.32
f3/f34 1.89 2.14 2.1
f4/f34 2.25 1.97 2.05
f5/f567 1.01 0.92 1.05
f6/f567 2.04 2 1.79
|f7/f567| 0.87 0.79 0.77
|R15/CT8| 2.39 3 3.35
|R17/R18| 0.34 0.03 1
f2/CT2 8.3 8.48 8.64
|f8/CT8| 7.86 7.54 7.78
f9/CT9 4.86 4.72 4.65
CT5/T95 1.41 1.58 1.55
|f67/f567| 9.84 10.19 10.24
Nd8/Nd9 1.04 0.86 1
进一步地，第一实施例中变焦光学适配器10在广角状态、中焦状态、长焦状态下的光圈数FNO、有效焦距f、光学总长TTL、最大视场角FOV、半像高IMH、第一透镜E2的像侧面S4至第二透镜E3的物侧面S5于光轴上的距离T23(即第一透镜E2与变倍组G1于光轴110上的空气间隔)、第三透镜E4的像侧面S8至光阑S9于光轴110上的距离T49，以及第六透镜E7的像侧面S14至第七透镜E8的物侧面S15于光轴110上的距离T78由以下表2给出。满足以下数据，配合各透镜的光焦度和面型配置，变焦光学适配器10能够实现大光圈特性、小型化设计以及良好的成像质量。
表2
Figure BDA0003823831760000161
Figure BDA0003823831760000171
在第一实施例中，第一透镜E2至第七透镜E8的物侧面和像侧面均为球面，第八透镜E9的像侧面S18也为球面，第八透镜E9的物侧面S17为非球面。第一实施例中第八透镜E9的物侧面S17的非球面系数由表3给出。其中，而从上到下YRadius表示第八透镜E9的物侧面S17于光轴110处的曲率半径，K-A12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，以此类推。另外，非球面系数公式如下：
Figure BDA0003823831760000172
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3
Y Radius -5.320572
Conic Constant(K) -5.529526
A4 -0.001706
A6 6.26E-05
A8 -2.09E-06
A10 2.84E-08
A12 1.42E-10
请参见图1、图4、图5、图6和图7，图4为第一实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的传递函数(MTF)曲线图，图5为第一实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的离焦曲线图，图6为第一实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的点列图，图7从左至右分别为第一实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的场曲曲线图和畸变曲线图。由图4-图7可以看出，第一实施例中变焦光学适配器10的分辨率满足250lp/mm时，全视场MTF指大于0.2，且与衍射极限接近，中心视场点列图中的弥散斑均小于艾里斑，基本处于衍射极限，变焦光学适配器10具备良好的成像质量。当然，附图中仅以变焦光学适配器10在广角状态下的成像质量为示例，变焦光学适配器10在中焦状态以及长焦状态下也具备良好的成像质量。
第二实施例中变焦光学适配器10各参数由以下表4给出，各参数的含义可由第一实施例得到。
表4
参数 广角状态 中焦状态 长焦状态
FNO 4 4.1 4.2
f(mm) 16 25 32
TTL(mm) 44 44 44
FOV(°) 28.6 18.86 15.12
IMH(mm) 4.075 4.075 4.075
T23(mm) 5.29 6.68 7.62
T49(mm) 10.78 4.88 1.01
T78(mm) 2.43 6.94 9.88
在第二实施例中，第一透镜E2至第六透镜E7的物侧面和像侧面为球面，第七透镜E8的像侧面S16以及第八透镜E9的像侧面S18为球面，第七透镜E8的物侧面S15和第八透镜E9的物侧面S17为非球面。第七透镜E8的物侧面S15的非球面系数由以下表5给出，第八透镜E9的物侧面S17的非球面系数由以下表6给出，表5和表6各参数的含义可由第一实施例得到。
表5
Figure BDA0003823831760000181
Figure BDA0003823831760000191
表6
Y Radius 8.920378
Conic Constant(K) -12.00777
A4 0.000296
A6 2.28E-07
A8 -6.03E-07
A10 3.81E-08
A12 -1.13E-09
请参见图8、图9、图10和图11，图8为第二实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的传递函数(MTF)曲线图，图9为第二实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的离焦曲线图，图10为第二实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的点列图，图11从左至右分别为第二实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的场曲曲线图和畸变曲线图。由图8至图11可以看出，第二实施例中的变焦光学适配器10也具备良好的成像质量。
第三实施例中变焦光学适配器10各参数由以下表7给出，各参数的含义可由第一实施例得到。
表7
参数 广角状态 中焦状态 长焦状态
FNO 4 4.1 4.2
f(mm) 16 25 32
TTL(mm) 44 44 44
FOV(°) 28.6 18.84 15.08
IMH(mm) 4.075 4.075 4.075
T23(mm) 3.80 4.59 5.17
T49(mm) 11.25 5.70 2.09
T78(mm) 2.03 6.79 9.81
在第三实施例中，第一透镜E2至第六透镜E7的物侧面和像侧面为球面，第七透镜E8的像侧面S16以及第八透镜E9的像侧面S18为球面，第七透镜E8的物侧面S15和第八透镜E9的物侧面S17为非球面。第七透镜E8的物侧面S15的非球面系数由以下表8给出，第八透镜E9的物侧面S17的非球面系数由以下表9给出，表8和表9各参数的含义可由第一实施例得到。
表8
Y Radius 28.21658
Conic Constant(K) -59.67417
A4 0.000306
A6 -1.06E-05
A8 2.46E-07
A10 -3.40E-09
A12 3.86E-11
表9
Y Radius -28.21658
Conic Constant(K) -11.03633
A4 -3.61E-05
A6 1.61E-07
A8 -4.83E-08
A10 1.23E-09
A12 7.29E-12
请参见图12、图13、图14和图15，图12为第三实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的传递函数(MTF)曲线图，图13为第三实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的离焦曲线图，图14为第三实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的点列图，图15从左至右分别为第三实施例中变焦光学适配器10在广角状态下的场曲曲线图和畸变曲线图。由图12至图15可以看出，第三实施例中的变焦光学适配器10也具备良好的成像质量。
本申请还提供一种取像模组，包括感光元件以及上述任意实施例所述的变焦光学适配器10，感光元件设于变焦光学适配器10的像侧，光线经变焦光学适配器10的调节后能够入射到感光元件上成像。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge CoupledDevice，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide SemiconductorSensor，CMOS Sensor)。
在一些实施例中，本申请还提供一种4K内窥镜，包括固定件以及如上述任一实施例所述的变焦光学适配器10，变焦光学适配器10设于固定件。具体地，变焦光学适配器10可作为4K内窥镜的光学适配器，固定件可以为支撑变焦光学适配器10的机械结构。4K内窥镜可以为任意适用的硬管内窥镜或软管内窥镜。在4K内窥镜中采用上述的变焦光学适配器10，变焦光学适配器10具有大光圈、小型化以及良好的成像质量等效果，有利于变焦光学适配器10在4K内窥镜中的组装，并有利于减小4K内窥镜的体积，提升4K内窥镜的成像质量，从而有利于提升4K内窥镜的适用范围和光学性能。
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 (11)

1.一种变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器中具有光焦度的透镜的数量为八片，所述变焦光学适配器沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
具有负光焦度的变倍组，所述变倍组包括具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述第二透镜和所述第三透镜于近光轴处均为双凹面型；
具有正光焦度的补偿组，所述补偿组包括具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的双胶合镜组，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述双胶合镜组包括具有正光焦度的第五透镜以及具有负光焦度的第六透镜；
以及，后固定组，包括具有负光焦度的第七透镜以及具有正光焦度的第八透镜，所述第七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，所述第八透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
其中，所述变倍组和/或所述补偿组能够在所述第一透镜和所述后固定组之间沿光轴移动，以实现光学变焦功能。
2.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.28≤10*(D1/TTL)≤0.6；和/或，
1.5≤10*(D2/TTL)≤1.8；
其中，D1为所述变倍组在光轴上的最大移动距离，D2为所述补偿组在所述光轴上的最大移动距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述变焦光学适配器的成像面于光轴上的距离。
3.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
8.2≤f2/CT2≤8.8；和/或，
7.5≤|f8/CT8|≤8；和/或，
4.5≤f9/CT9≤5；
其中，f2为所述第一透镜的有效焦距，CT2为所述第一透镜于光轴上的厚度，f8为所述第七透镜的有效焦距，CT8为所述第七透镜于光轴上的厚度，f9为所述第八透镜的有效焦距，CT9为所述第八透镜于光轴上的厚度。
4.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
2.2≤|f2/f34|≤2.7；和/或，
1.8≤f3/f34≤2.4；和/或，
1.7≤f4/f34≤2.4；
其中，f2为所述第一透镜的有效焦距，f3为所述第二透镜的有效焦距，f4为所述第三透镜的有效焦距，f34为所述变倍组的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
2.2≤|R15/CT8|≤3.5；和/或，
0.2≤|R17/R18|≤1.2；
其中，R15为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT8为所述第七透镜于光轴上的厚度，R17为所述第八透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R18为所述第八透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器还包括光阑，所述光阑设于所述第三透镜和所述第四透镜之间，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
1.2≤CT5/T95≤1.6；
其中，CT5为所述第四透镜于光轴上的厚度，T95为所述光阑至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离。
7.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.9≤f5/f567≤1.1；和/或，
1.6≤f6/f567≤2.2；和/或，
0.7≤|f7/f567|≤1.0；和/或，
9.5≤|f67/f567|≤10.5；
其中，f5为所述第四透镜的有效焦距，f6为所述第五透镜的有效焦距，f7为所述第六透镜的有效焦距，f67为所述双胶合镜组的有效焦距，f567为所述补偿组的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
0.8≤Nd8/Nd9≤1.1；
其中，Nd8为所述第七透镜的折射率，Nd9为所述第八透镜的折射率。
9.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述变焦光学适配器满足以下条件式：
15mm≤f≤32mm；和/或，
4≤FNO≤4.2；和/或，
15deg≤FOV≤30deg；
其中，f为所述变焦光学适配器的有效焦距，FNO为所述变焦光学适配器的光圈数，FOV为所述变焦光学适配器的最大视场角。
10.根据权利要求1所述的变焦光学适配器，其特征在于，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；和/或，
所述第七透镜的物侧面和/或所述第八透镜的物侧面为非球面。
11.一种4K内窥镜，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的变焦光学适配器。
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