CN116184625A - 无人机 - Google Patents

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CN116184625A CN202211702197.4A CN202211702197A CN116184625A CN 116184625 A CN116184625 A CN 116184625A CN 202211702197 A CN202211702197 A CN 202211702197A CN 116184625 A CN116184625 A CN 116184625A
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Abstract

一种四旋翼无人机，其包括无人机主体，旋翼和镜头模块。其中镜头模块由从物方到像方依序排列的前透镜组和后透镜组组成，前透镜组光焦度为负，后透镜组光焦度为正；其中，前透镜组由正的第一透镜、负的第二透镜、负的第三透镜、正的第四透镜和正的第五透镜组成；后透镜组由正的第六透镜、正的第七透镜和正的第八透镜组成；且第六透镜与第七透镜胶合。光阑位于前透镜组和后透镜组之间。镜头模块的视场角可达116°。

Description

无人机
技术领域
本发明涉及一种无人机，尤其是一种包含摄像装置的四旋翼无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。
无人机应用广泛，军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、均发挥着重要作用。其中，用于无人机的摄像镜头不同于手机或数码相机的摄像镜头，无人机由于在空中拍摄，需要大视角获得大的拍摄画面。现有的无人机镜头一方面视角不够大，另一方面难以在小型化和轻量化的同时实现高分辨率和性能，而且普遍存在非球面数量过多的问题。例如CN206378631U公开的无人机摄像镜头，其视角为94°。
发明内容
本发明提供一种包含摄像装置的四旋翼无人机，其能够获得大视角，并能够改善像差、实现高分辨率的同时，采用非球面数量较少。
根据本公开的四旋翼无人机，其包括无人机主体，旋翼和镜头模块。其中镜头模块由从物方到像方依序排列的前透镜组和后透镜组组成，前透镜组光焦度为负，后透镜组光焦度为正；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成；后透镜组由第六透镜、第七透镜和第八透镜组成；光阑位于前透镜组和后透镜组之间。且镜头模块进一步包括滤波器。进一步地，镜头模块可进一步包括图像传感器，用于将入射通过镜头模块的对象的图像转换成电信号。进一步地，镜头模块可进一步包括调整透镜之间的间隔的间隔保持构件(未图示)。
第一透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第八透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面。
且第六透镜与第七透镜胶合。
其中，物侧面以及像侧面为凸面或凹面，应当按照本领域惯用的理解方式，表示透镜物侧面以及像侧面靠近光轴的部分为凸面或凹面。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(1)：
50<f1/f<55
-2<f2/f<-1
-8<f3/f<-7
9<f4/f<10
4<f5/f<5
-10<f15/f<-9 (1)
条件式(1)限定了前透镜组的焦距。使得镜头模块获得更大的视场角，当大于条件式(1)的上限时，视场角变小，且透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当小于条件式(1)的下限时，视场角也会变小，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正像差。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(2)：
24<f6/f<30
5<f7/f<8
2<f8/f<5
2<f68/f<3 (2)
条件式(2)限定了后透镜组的焦距，在满足条件式(1)时，获得较大视场角，然后后透镜组进一步保证大视场角的相差。当大于条件式(2)的上限时，不能很好的校正相差，也难以使得镜头模块小型化；当小于条件式(2)的下限时，难以校正球面像差。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(3)：
5<f67/f<7
-5<f15/f58<-3 (3)
条件式(3)限定了前透镜组与后透镜组的总焦距的比值以及胶合透镜的焦距，当比值大于条件式(3)的上限时，透镜组的总长将会增大，难以使得镜头模块小型化；当比值小于条件式(3)的下限时，需要更多的非球面校正像差。
边缘光线相对于镜头模块光轴的夹角为58°，因此镜头模块的视场角可达116°。
本发明有四个非球面，分别是第二透镜物侧面，第二透镜像侧面，第三透镜像侧面和第五透镜像侧面。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
|v1-v7|<3
|v4-v7|<5 (4)
这里，v1是第一透镜L1的阿贝数，v4是第4透镜L4的阿贝数，v7是第7透镜L7的阿贝数。
上述条件式限定前透镜组的第一透镜与第四透镜以及第七透镜的材料特性，以显著地减小色差。
进一步地，第一透镜与第二透镜采用相同的材料。
采用本申请的四旋翼无人机，视场角可达116°，可以实现镜头模块小型化和轻量化，并采用较少的非球面实现较高的的分辨率和性能。
附图说明
通过结合附图，从下面的描述中，本公开的实施例将会更清楚地被理解：
图1是根据本公开的四旋翼无人机的结构图。
图2是根据本公开的无人机的镜头模块的结构图；
其中，1为四旋翼无人机，2为无人机主体，3为旋翼，4为镜头模块，L1～L8表示第一至第八透镜，STO表示光阑，S1～S20表示各表面序号，IMG表示像面，G1为前透镜组，G2为后透镜组，A为中心光线，B为边缘光线。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本公开的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本公开，并且本公开不应该被解释为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将会彻底和完整，并可完全地将本公开的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，可以放大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
此外，应当注意的是，在本说明书中，第一透镜表示最靠近物方的透镜，第八透镜表示最靠近图像传感器的透镜。进一步地，应当注意的是，术语“前方”表示从镜头模块朝向物方的方向，而术语“后方”表示从镜头模块朝向图像传感器的方向。进一步地，应当注意的是，在每个透镜中，第一表面表示朝向物方的表面(或物方表面)，第二表面表示朝向像方的表面(或像方表面)。此外，应当注意的是，在本说明书中，曲率半径的数值、厚度的数值、透镜的厚度的数值的单位都可以是mm。
参加图1-图2，本申请公开了一种包含摄像装置的四旋翼无人机1，其包括无人机主体2，旋翼3，镜头模块4。其中镜头模块4由从物方到像方依序排列的前透镜组G1和后透镜组G2组成，前透镜组G1光焦度为负，后透镜组G2光焦度为正；其中，前透镜组G1由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、和第四透镜L4和第五透镜L5组成；后透镜组G2由第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成；光阑STO位于前透镜组G1和后透镜组G2之间。且镜头模块进一步包括滤波器。进一步地，镜头模块可进一步包括图像传感器，用于将入射通过镜头模块的对象的图像转换成电信号。进一步地，镜头模块可进一步包括调整透镜之间的间隔的间隔保持构件(未图示)。
第一透镜L1为正透镜，物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面；
第二透镜L2为负透镜，物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面；
第三透镜L3为负透镜，物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面；
第四透镜L4为正透镜，物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面；
第五透镜L5为正透镜，物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面；
第六透镜L6为正透镜，物侧面S12为凹面，像侧面S13为凹面；
第七透镜L7为正透镜，物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面；
第八透镜L8为正透镜，物侧面S15为凸面，像侧面S16为凸面。
且第六透镜L6与第七透镜L7胶合。
其中，物侧面以及像侧面为凸面或凹面，应当按照本领域惯用的理解方式，表示透镜物侧面以及像侧面靠近光轴的部分为凸面或凹面。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(1)：
50<f1/f<55
-2<f2/f<-1
-8<f3/f<-7
9<f4/f<10
4<f5/f<5
-10<f15/f<-9 (1)
条件式(1)限定了前透镜组G1的焦距。使得镜头模块获得更大的视场角，当大于条件式(1)的上限时，视场角变小，且透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当小于条件式(1)的下限时，视场角也会变小，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正像差。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(2)：
24<f6/f<30
5<f7/f<8
2<f8/f<5
2<f68/f<3 (2)
条件式(2)限定了后透镜组G2的焦距，在满足条件式(1)时，获得较大视场角，然后后透镜组进一步保证大视场角的相差。当大于条件式(2)的上限时，不能很好的校正相差，也难以使得镜头模块小型化；当小于条件式(2)的下限时，难以校正球面像差。
根据本公开的镜头模块可满足下列条件式(3)：
5<f67/f<7
-5<f15/f58<-3 (3)
条件式(3)限定了前透镜组与后透镜组的总焦距的比值以及胶合透镜的焦距，当比值大于条件式(3)的上限时，透镜组的总长将会增大，难以使得镜头模块小型化；当比值小于条件式(3)的下限时，需要更多的非球面校正像差。
附图2中，A为中心光线，B为边缘光线，边缘光线的相对于镜头模块光轴的夹角为58°，因此镜头模块的视场角为116°。
本发明有四个非球面，分别是二透镜物侧面S3，第二透镜像侧面S4，第三透镜像侧面S6和第五透镜像侧面S10。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
|v1-v7|<3
|v4-v7|<5 (4)
这里，v1是第一透镜L1的阿贝数，v4是第4透镜L4的阿贝数，v7是第7透镜L7的阿贝数。
上述条件式限定前透镜组的第一透镜L1与第四透镜L4以及第七透镜L7的材料特性，以显著地减小色差。
进一步地，第一透镜L1与第二透镜L2采用相同的材料。
表1示出成像光学系统的参数(表面序号、曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、透镜的折射率、透镜的阿贝数，其中长度单元均为㎜，F数为4)。
[表1]
Figure BDA0004007625960000051
Figure BDA0004007625960000061
表2为该成像光学系统采用的非球面系数，非球面的函数表达式为：
Figure BDA0004007625960000062
[表2]
Figure BDA0004007625960000063
表3为本实施例的镜头模组的光学参数。
[表3]
Figure BDA0004007625960000064
/>
Figure BDA0004007625960000071
f1～f8为各透镜的焦距，f15为前透镜组G1的合焦距，f68为后透镜组G2的合焦距，f67为胶合透镜的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距。
虽然以上示例性实施例已被示出和描述，但对本领域的技术人员明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行修改和变型。

Claims (8)

1.一种四旋翼无人机，其包括无人机主体，旋翼和镜头模块；
其中镜头模块由从物方到像方依序排列的前透镜组和后透镜组组成，前透镜组光焦度为负，后透镜组光焦度为正；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成；后透镜组由第六透镜、第七透镜和第八透镜组成；光阑位于前透镜组和后透镜组之间；
第一透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第八透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
且第六透镜与第七透镜胶合。
2.根据权利要求1所述的四旋翼无人机，其中镜头模块进一步满足下列条件式(1)：
50<f1/f<55
-2<f2/f<-1
-8<f3/f<-7
9<f4/f<10
4<f5/f<5
-10<f15/f<-9 （1）。
3.根据权利要求1所述的四旋翼无人机，其中镜头模块进一步满足下列条件式(2)：
24<f6/f<30
5<f7/f<8
2<f8/f<5
2<f68/f<3 （2）。
4.根据权利要求1所述的四旋翼无人机，其中镜头模块进一步满足下列条件式(3)：
5<f67/f<7
-5<f15/f58<-3 （3）。
5.根据权利要求1所述的四旋翼无人机，其中镜头模块的视场角为116°。
6.根据权利要求1任一项所述的四旋翼无人机，其中镜头模块进一步满足下列条件式(4)：
|v1-v7|<3
|v4-v7|<5 （4）。
7.根据权利要求1-5任一项所述的四旋翼无人机，其中镜头模块的第一透镜与第二透镜采用相同的材料。
8.根据权利要求1-5任一项所述的四旋翼无人机，其中镜头模块仅有第二透镜物侧面，第二透镜像侧面，第三透镜像侧面和第五透镜像侧面为非球面。
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