本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)鏡頭，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)鏡頭。

背景技術(shù)：

伴隨著無(wú)人機(jī)航拍的廣泛應(yīng)用，一般無(wú)人機(jī)航拍鏡頭在同一時(shí)間只能對(duì)某一個(gè)方向的內(nèi)容進(jìn)行圖像記錄，拍攝畫幅十分有限，且拍攝時(shí)由于鏡頭自身分辨率不高導(dǎo)致所拍攝圖像不清晰，銳度和層次感很差，同時(shí)無(wú)人機(jī)航拍鏡頭畸變很大，導(dǎo)致圖像變形，還存在體積大等缺點(diǎn)。即現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)航拍鏡頭都存在視場(chǎng)角小、分辨率低、銳度和層次感差、畸變大、體積大等缺點(diǎn)。

中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN 105403982 A于2016年03月16日公開(kāi)的一種高像質(zhì)用于無(wú)人機(jī)航拍光學(xué)成像鏡頭，以及中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN 105372789 A于2016年03月02日公開(kāi)的一種無(wú)畸變高分辨率大視角無(wú)人機(jī)鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其都存在鏡頭鏡片數(shù)較多，即存在體積大的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的旨在提供一種低畸變、大視角、高分辨率及抗環(huán)境溫度變化能力強(qiáng)的無(wú)人機(jī)鏡頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

按此目的設(shè)計(jì)的一種無(wú)人機(jī)鏡頭，其結(jié)構(gòu)特征是從物側(cè)到像側(cè)依次包括前透鏡組、孔徑光闌和后透鏡組，孔徑光闌位于鏡頭的中部；

其中，所述前透鏡組包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的負(fù)焦距的第一透鏡、負(fù)焦距的第二透鏡、正焦距的第三透鏡，所述前透鏡組中的各透鏡朝向物側(cè)一面為凸面，第一透鏡和第二透鏡朝向像面一側(cè)為凹面，第三透鏡朝向像面一側(cè)為凸面；

所述后透鏡組包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的正焦距的第四透鏡、負(fù)焦距的第五透鏡、正焦距的第六透鏡，所述后透鏡組中的各透鏡朝向像側(cè)一面為凸面，第四透鏡和第六透鏡朝向物面一側(cè)為凸面，第五透鏡朝向物面一側(cè)為凹面。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，其滿足關(guān)系式：1.2<f1/f2<3.5。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的焦距為f2，第六透鏡的焦距為f6，其滿足關(guān)系式：-0.7<f2/f6<-0.3。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的焦距為f1，第六透鏡的焦距為f6，其滿足關(guān)系式：-1.8<f1/f6<-0.3。

進(jìn)一步，所述前透鏡組的焦距為fg1，后透鏡組焦距為fg2，其滿足關(guān)系式：0.8<fg1/fg2<1.5。

進(jìn)一步，所述第一透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡都為玻璃球面鏡片，第二透鏡和第六透鏡為玻璃非球面鏡片，孔徑光闌設(shè)置在第三透鏡與第四透鏡之間。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的前表面為凸面，第二透鏡的前表面為橢圓形非球面；第二透鏡的前表面的半孔徑為SD3，第二透鏡的前表面的矢高為Sag3，其滿足關(guān)系式：0<Sag3/SD3<0.45。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的后表面為凹面，第二透鏡的后表面為橢圓形非球面；第二透鏡的后表面的半孔徑為SD4，第二透鏡的后表面的矢高為Sag4，其滿足關(guān)系式：0<Sag4/SD4<0.75。

進(jìn)一步，所述第六透鏡朝向物側(cè)的前表面為凸面，第六透鏡的前表面為雙曲線形非球面，第六透鏡的前表面的半孔徑為SD11，第六透鏡的前表面的矢高為Sag11，其滿足關(guān)系式：-0.025<Sag11/SD11<0.09。

進(jìn)一步，所述第六透鏡朝向像側(cè)的后表面為凸面，第六透鏡的后表面為扁圓形非球面，第六透鏡的后表面的半孔徑為SD12，第六透鏡的后表面的矢高為Sag12，其滿足關(guān)系式：-0.25<Sag12/SD12<0。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的折射率為n1，第一透鏡的阿貝數(shù)為v1，其滿足關(guān)系式：4.7<n1+ln(v1)<6。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的折射率為n2，第三透鏡的折射率為n3，第六透鏡的折射率為n6，第二透鏡的阿貝數(shù)為v2，第三透鏡的阿貝數(shù)為v3，第六透鏡的阿貝數(shù)為v6，其滿足關(guān)系式：

2.4<n2+v2/40.5<3.5；

2.4<n3+v3/40.5<3.5；

2.4<n6+v6/40.5<3.5。

進(jìn)一步，所述第五透鏡的折射率為n5，第五透鏡的阿貝數(shù)為v5，其滿足關(guān)系式：4.2<n5+ln(v5)<5.3。

進(jìn)一步，所述第四透鏡和第五透鏡為膠合透鏡，第四透鏡和第五透鏡的焦距分別為f4和f5，其滿足關(guān)系式：

3.5<n4/f4+0.05*v4<5.5；

-2<n5/f5-0.045*v5<-0.7。

進(jìn)一步，所述第一透鏡與第二透鏡之間的間距為D1，第一透鏡與像平面之間的間距為TL，其滿足關(guān)系式：D1/TL<0.25。

進(jìn)一步，所述鏡頭的總焦距為f，第一透鏡與像平面之間的間距為TL，其滿足關(guān)系式：f/TL<0.3。

進(jìn)一步，所述第一透鏡與第二透鏡之間的間距為D1，第二透鏡與第三透鏡之間的間距D2，第一透鏡與像平面之間的間距為TL，其滿足關(guān)系式：

0.2<(D1+D2)/TL<0.3。

進(jìn)一步，所述第一透鏡的中心厚度為T1，第二透鏡的中心厚度為T2，其滿足關(guān)系式：0.2<T1/T2<0.8。

進(jìn)一步，所述第二透鏡的中心厚度為T2，第六透鏡的中心厚度為T6，其滿足關(guān)系式：1<T2/T6<1.5。

本實(shí)用新型采用有利于降低畸變的雙高斯結(jié)構(gòu)，第一透鏡采用負(fù)彎月透鏡，第二透鏡采用負(fù)彎月非球面透鏡，第六透鏡采用非球面透鏡，且兩枚非球面透鏡皆遠(yuǎn)離光闌，主要用于降低像面主光線入射角，提升抗溫度變化能力和降低畸變，使得整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭的畸變能達(dá)到2％的小畸變數(shù)值。

本實(shí)用新型采用六片式結(jié)構(gòu)，從物側(cè)到像側(cè)依次包括前透鏡組、孔徑光闌、后透鏡組?？讖焦怅@位于鏡頭中部，前透鏡組由三枚透鏡組成，主要用于降低畸變，減小軸外視場(chǎng)主光線相對(duì)于光軸的夾角；后透鏡組由三枚透鏡組成，主要用于降低色差，提升像質(zhì)，降低像面主光線入射角。

本實(shí)用新型同時(shí)采用球面鏡片和非球面鏡片混合搭配的方式；第一透鏡和第二透鏡為負(fù)彎月型透鏡，第四透鏡和第五透鏡采用有利于降低色差的膠合透鏡，第二透鏡和第六透鏡采用非球面，使得整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭具有全視角100°的大視場(chǎng)和較小的像差值，能夠達(dá)到1600萬(wàn)像素的高分辨率，保證該無(wú)人機(jī)鏡頭具有好的銳度和層次感，同時(shí)具有較小的像面主光線入射角度，使得整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭的色彩還原性較均勻。

本實(shí)用新型采用合理的光焦度分配、球面和非球面鏡片的排布，使無(wú)人機(jī)鏡頭中的各透鏡的焦距及公差分布均衡，有效減少鏡片數(shù)量，縮短無(wú)人機(jī)鏡頭的長(zhǎng)度，降低結(jié)構(gòu)公差敏感度問(wèn)題。

本實(shí)用新型通過(guò)合理搭配不同的熱特性材料、合理排布球面鏡片和非球面鏡片的的結(jié)構(gòu)位置，使整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭具有好的抗溫度變化能力，解決了鏡頭溫度焦點(diǎn)漂移的問(wèn)題，在較大的溫度范圍內(nèi)保持高的圖像解析能力，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，增加了產(chǎn)品的使用場(chǎng)合。

綜上所述，本實(shí)用新型采用合理的光焦度分配、球面和非球面鏡片的排布，使的無(wú)人機(jī)鏡頭中的各透鏡的焦距及公差分布均衡，降低結(jié)構(gòu)公差敏感度問(wèn)題；并且還使得整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭具有全視角100°的大視場(chǎng)，2％左右的低畸變值，1600萬(wàn)像素的高分辨率，保證該無(wú)人機(jī)鏡頭具有好的銳度和層次感，同時(shí)具有較小的像面主光線入射角度，使得整個(gè)無(wú)人機(jī)鏡頭的色彩還原性較均勻。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的透鏡示意圖。

圖2為第一實(shí)施例的第一解析圖。

圖3為第一實(shí)施例的第二解析圖。

圖4為第一實(shí)施例的Spot圖。

圖5為第一實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖6為第一實(shí)施例的主光線角度圖。

圖7為第一實(shí)施例的低溫零下20℃時(shí)的解析圖。

圖8為第一實(shí)施例的高溫零上60℃時(shí)的解析圖。

圖9為第二實(shí)施例的第一解析圖。

圖10為第二實(shí)施例的第二解析圖。

圖11為第二實(shí)施例的Spot圖。

圖12為第二實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖13為第二實(shí)施例的主光線角度圖。

圖14為第二實(shí)施例的高溫零上60℃時(shí)的解析圖。

圖15為第二實(shí)施例的低溫零下20℃時(shí)的解析圖。

圖16為第三實(shí)施例的第一解析圖。

圖17為第三實(shí)施例的第二解析圖。

圖18為第三實(shí)施例的Spot圖。

圖19為第三實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖20為第三實(shí)施例的低溫零下20℃時(shí)的解析圖。

圖21為第三實(shí)施例的高溫零上60℃時(shí)的解析圖。

圖22為第一實(shí)施例的矢高與半徑孔的比值關(guān)系圖。

圖23為第二實(shí)施例的矢高與半徑孔的比值關(guān)系圖。

圖24為第三實(shí)施例的矢高與半徑孔的比值關(guān)系圖。

圖中：G1為前透鏡組，G2為后透鏡組，L1為第一透鏡，L2為第二透鏡，L3為第三透鏡，L4為第四透鏡，L5為第五透鏡，L45為膠合透鏡，L6為第六透鏡，S1為第一透鏡的前表面，S2為第一透鏡的后表面，S3為第二透鏡的前表面，S4為第二透鏡的后表面，S5為第三透鏡的前表面，S6為第三透鏡的后表面，S7為孔徑光闌，S8為第四透鏡的前表面，S9為第四透鏡的后表面，S10為第五透鏡的后表面，S11為第六透鏡的前表面，S12為第六透鏡的后表面，S13為IR鏡片的前表面，S14為IR鏡片的后表面，S15為像平面的表面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

第一實(shí)施例

參見(jiàn)圖1-圖8和圖22，本無(wú)人機(jī)鏡頭，從物側(cè)到像側(cè)依次包括前透鏡組G1、孔徑光闌Aperture Stop和后透鏡組G2，孔徑光闌位于鏡頭的中部，其中，所述前透鏡組G1包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的負(fù)焦距的第一透鏡L1、負(fù)焦距的第二透鏡L2、正焦距的第三透鏡L3，所述前透鏡組G1中的各透鏡朝向物側(cè)一面為凸面，第一透鏡L1和第二透鏡L2朝向像面一側(cè)為凹面，第三透鏡L3朝向像面一側(cè)為凸面；所述后透鏡組G2包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的正焦距的第四透鏡L4、負(fù)焦距的第五透鏡L5、正焦距的第六透鏡L6，所述后透鏡組G2中的各透鏡朝向像側(cè)一面為凸面，第四透鏡L4和第六透鏡L6朝向物面一側(cè)為凸面，第五透鏡L5朝向物面一側(cè)為凹面；f1為第一透鏡L1的焦距，f2為第二透鏡L2的焦距；有1.2<f1/f2<3.5。

所述第一透鏡L1和第二透鏡L2為彎向物側(cè)的負(fù)透鏡，主要用于降低畸變。

所述負(fù)焦距的第二透鏡L2和正焦距的第六透鏡L6均為非球面透鏡，且設(shè)置在遠(yuǎn)離孔徑光闌的位置，主要用于降低像面主光線入射角，提升抗溫度變化能力和降低畸變。

所述前透鏡組G1的焦距為fg1，后透鏡組G2焦距為fg2，第六透鏡L6的焦距為f6，其滿足關(guān)系式：-0.7<f2/f6<-0.3；-1.8<f1/f6<-0.3；0.8<fg1/fg2<1.5。

所述第一透鏡L1、第三透鏡L3、第四透鏡L4和第五透鏡L5都為玻璃球面鏡片，第二透鏡L2和第六透鏡L6為玻璃非球面鏡片，孔徑光闌設(shè)置在第三透鏡L3與第四透鏡L4之間。

所述第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5和第六透鏡L6折射率和阿貝數(shù)依次分別為n1、n2、n3、n4、n5、n6、v1、v2、v3、v4、v5和v6，其滿足關(guān)系式：

4.7<n1+ln(v1)<6；

2.4<n2+v2/40.5<3.5；

2.4<n3+v3/40.5<3.5；

2.4<n6+v6/40.5<3.5；

4.2<n5+ln(v5)<5.3。

所述第四透鏡L4和第五透鏡L5為膠合透鏡，第四透鏡L4和第五透鏡L5的焦距分別為f4和f5，其滿足關(guān)系式：

3.5<n4/f4+0.05*v4<5.5；

-2<n5/f5-0.045*v5<-0.7。

所述第二透鏡L2的前表面S3為凸面，第二透鏡L2的后表面S4為凹面，第二透鏡L2的前表面S3和后表面S4均為橢圓形非球面；第六透鏡L6朝向物側(cè)的前表面S11為凸面，第六透鏡L6的前表面S11為雙曲線形非球面，第六透鏡L6朝向像側(cè)的后表面S12為凸面，第六透鏡L6的后表面S12扁圓形非球面；其中，第二透鏡L2的前表面S3和后表面S4以及第六透鏡L6前表面S11和后表面S12的半孔徑和矢高分別為SD3、SD4、SD11、SD12、Sag3、Sag4、Sag11、Sag12；其滿足關(guān)系式：

0<Sag3/SD3<0.45；

0<Sag4/SD4<0.75；

-0.025<Sag11/SD11<0.09；

-0.25<Sag12/SD12<0。

所述第一透鏡L1與第二透鏡L2之間的間距為D1，第二透鏡L2與第三透鏡L3之間的間距D2，第一透鏡L1與像平面Image Plane之間的間距為TL，鏡頭的總焦距為f；其滿足關(guān)系式：

D1/TL<0.25；

f/TL<0.3；

0.2<(D1+D2)/TL<0.3。

所述第一透鏡L1、第二透鏡L2和第六透鏡L6的中心厚度依次分別為T1、T2和T6，有：

0.2<T1/T2<0.8；

1<T2/T6<1.5。

在本實(shí)施例中，當(dāng)工作物距WD＝1m，無(wú)人機(jī)鏡頭的總焦距f＝3.47mm，光圈F#＝2.82，視場(chǎng)角FOV＝100°，鏡頭總長(zhǎng)TL＝24.94mm時(shí)，

上述各表中，n為折射率，R為曲率半徑，第一透鏡L1～第六透鏡L6依次的焦距為f1～f6，fg1為前透鏡組G1的焦距，fg2為后透鏡組G2的焦距，D為鏡片間間隔，T為鏡片厚度，TL為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭總長(zhǎng)，f為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭焦距，F(xiàn)OV代表全視場(chǎng)，F(xiàn)#指光圈，K、A、B、C、D、E為非球面系數(shù)。

圖2至圖8和圖22分別為工作物距WD＝1m時(shí)的MTF、常溫離焦曲線、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、低溫-20℃、高溫60℃離焦曲線、矢高與半孔徑的比值關(guān)系圖，從圖中可以看出，第一實(shí)施例所提供的無(wú)人機(jī)鏡頭具有低畸變、大視場(chǎng)角、高分辨率、好的色彩還原性、強(qiáng)抗溫度變化能力等優(yōu)勢(shì)。

第二實(shí)施例

參見(jiàn)圖9-圖15和圖23，在本實(shí)施例中，當(dāng)工作物距WD＝1m，無(wú)人機(jī)鏡頭的總焦距f＝3.5mm，光圈F#＝2.85，全視場(chǎng)FOV＝100°，無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭總長(zhǎng)TL＝25.1mm時(shí)，

上述各表中，n為折射率，R為曲率半徑，第一透鏡L1～第六透鏡L6依次的焦距為f1～f6，fg1為前透鏡組G1的焦距，fg2為后透鏡組G2的焦距，D為鏡片間間隔，T為鏡片厚度，TL為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭總長(zhǎng)，f為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭焦距，F(xiàn)OV代表全視場(chǎng)，F(xiàn)#指光圈，K、A、B、C、D、E為非球面系數(shù)。

圖9至圖15和圖23分別為工作物距WD＝1m時(shí)的MTF、常溫離焦曲線、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、低溫-20℃、高溫60℃離焦曲線、矢高與半孔徑的比值關(guān)系圖，從圖中可以看出，第二實(shí)施例所提供的無(wú)人機(jī)鏡頭具有低畸變、大視場(chǎng)角、高分辨率、好的色彩還原性、強(qiáng)抗溫度變化能力等優(yōu)勢(shì)。

第三實(shí)施例

參見(jiàn)圖16-圖21和圖24，在本實(shí)施例中，當(dāng)工作物距WD＝1m無(wú)人機(jī)鏡頭的總焦距f＝3.37mm，光圈F#＝2.82，F(xiàn)OV＝100°，TL＝25.1mm時(shí)，

以下為列出在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，各條件式滿足下面表格的條件：

上述各表中，n為折射率，R為曲率半徑，第一透鏡L1～第六透鏡L6依次的焦距為f1～f6，fg1為前透鏡組G1的焦距，fg2為后透鏡組G2的焦距，D為鏡片間間隔，T為鏡片厚度，TL為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭總長(zhǎng)，f為無(wú)人機(jī)鏡頭的鏡頭焦距，F(xiàn)OV代表全視場(chǎng)，F(xiàn)#指光圈，K、A、B、C、D、E為非球面系數(shù)。

圖16至圖21和圖24為工作物距WD＝1m時(shí)的MTF、常溫離焦曲線、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、低溫-20℃、高溫60℃離焦曲線、矢高與半孔徑的比值關(guān)系圖，從圖中可以看出，第三實(shí)施例所提供的無(wú)人機(jī)鏡頭具有上述低畸變、大視場(chǎng)角、高分辨率、好的色彩還原性、強(qiáng)抗溫度變化能力等優(yōu)勢(shì)。

其中所使用的非球面系數(shù)采用如下計(jì)算公式：

式中，r為光學(xué)表面上一點(diǎn)到光軸的距離，Z為該點(diǎn)沿光軸方向的矢高，c為該表面的曲率，k為該表面的二次曲面常數(shù)，當(dāng)k＜-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線；當(dāng)k＝-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)-1＜k＜0時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓；當(dāng)k＝0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形；當(dāng)0＜k時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。