CN216351476U - 一种光学成像镜头及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学成像镜头及无人机，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述光学成像镜头满足以下关系式：TTL/f≤2；其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学成像镜头的成像面在光轴上的距离，f为光学成像镜头的焦距。本实用新型通过约束将光学成像镜头的光学总长和焦距之间的比值约束在合理范围内，使得光学成像镜头可以有效地保持长焦镜头特性，从而有效改善航拍时的拍摄效果。

Description

一种光学成像镜头及无人机

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像镜头及无人机。

背景技术

随着无人驾驶飞机技术及摄像技术的逐渐成熟，人们得以利用无人驾驶飞机搭载摄像头进行航拍，使得各种航拍产品受到越来越多人们的青睐。

由于消费市场对于无人机的飞行速度、距离及角度变换等性能要求越来越高，这要求搭载于无人机的摄像头具有良好的成像效果。但目前的摄像技术应用于航拍时，容易在大视场的情况下出现较大的镜头畸变，同时物像对比失真严重，拍摄效果不佳。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种光学成像镜头及无人机，解决现有技术中应用于航拍的摄像系统拍摄效果不佳的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述光学成像镜头满足以下关系式：

TTL/f≤2；

其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学成像镜头的成像面在光轴上的距离，f为光学成像镜头的焦距。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

10＜f/ImgH＜15；

其中，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-0.5＜(N7+N3)-(N5+N2)；

其中，N2表示第二透镜的折射率，N3表示第三透镜的折射率，N5表示第五透镜的折射率，N7表示第七透镜的折射率。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-5＜(R21+R22)/f2＜5；

其中，R21表示第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示第二透镜像侧面的曲率半径，f2表示第二透镜的焦距。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

0＜TTL/Fno＜10；

其中，Fno为光学成像镜头的光圈数。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

0＜ImgH×Fno/f＜1；

其中，Fno为光学成像镜头的光圈数，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。

可选地，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-1＜f3/f6＜20；

其中，f3为第三透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距。

可选地，所述第二透镜为玻璃球面透镜，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜均为塑料非球面透镜。

可选地，所述光学成像镜头还包括一光阑，所述光阑设置于第一透镜的物侧；

所述第一透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第二透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第三透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第四透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；

所述第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第六透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；

所述第七透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

本实用新型还提供了一种无人机，包括如上任一项所述的光学成像镜头。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种光学成像镜头及无人机，通过约束将光学成像镜头的光学总长和焦距之间的比值约束在合理范围内，使得光学成像镜头可以有效地保持长焦镜头特性，从而有效改善航拍时的拍摄效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的示意图；

图2由左至右依序为本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；

图3为本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的球差曲线图；

图4示出了本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的示意图；

图5由左至右依序为本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；

图6为本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的球差曲线图；

图7示出了本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的示意图；

图8由左至右依序为本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；

图9为本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的球差曲线图；

图10示出了本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的示意图；

图11由左至右依序为本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；

图12为本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的球差曲线图。

上述图中：

第一透镜：110、210、310、410；

第二透镜：120、220、320、420；

第三透镜：130、230、330、430；

第四透镜：140、240、340、440；

第五透镜：150、250、350、450；

第六透镜：160、260、360、460；

第七透镜：170、270、370、470；

红外滤光片：180、280、380、480；

光阑：101、201、301、401。

各参数的定义如下：

TTL：第一透镜的物侧面至光学成像镜头的成像面在光轴上的距离；

f：光学成像镜头的焦距；

ImgH：光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半；

N2：第二透镜的折射率；

N3：第三透镜的折射率；

N5：第五透镜的折射率；

N7：第七透镜的折射率；

R21：第二透镜物侧面的曲率半径；

R22：第二透镜像侧面的曲率半径；

f2：第二透镜的焦距；

Fno：光学成像镜头的光圈数；

f3：第三透镜的焦距；

f6：第六透镜的焦距。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

近年来，随着无人驾驶飞机技术及摄像技术的逐渐成熟，人们得以利用无人驾驶飞机搭载摄像头进行航拍，使得各种航拍产品受到越来越多人们的青睐，市场潜力巨大。但是，应用于航拍的摄像系统仍存在一些缺点，如像素不高、大视场镜头畸变太大、物像对比失真严重、相对照度较低，以及温度适用范围小、易老化和寿命短的问题。本实用新型旨在于提供一种光学成像镜头及无人机，以解决现有技术中的前述问题。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提供一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。

其中，第一透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第四透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第五透镜，具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第七透镜，具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

光学成像镜头满足以下关系式：TTL/f≤2；其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学成像镜头的成像面在光轴上的距离，f为光学成像镜头的焦距。通过控制从第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离和光学成像镜头的总有效焦距的比值，使镜头可以有效地保持长焦镜头特性，从而有利于确保航拍过程中的成像效果。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：10＜f/ImgH＜15；其中，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。通过约束光学成像镜头的焦距和像高的比值，能够缩短光学成像镜头的总长，有利于实现光学成像镜头的小型化。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：-0.5＜(N7+N3)-(N5+N2)；其中，N2表示第二透镜的折射率，N3表示第三透镜的折射率，N5表示第五透镜的折射率，N7表示第七透镜的折射率。通过规定第四透镜至第七透镜的折射率，利于修正像差，从而获得更优秀的成像效果。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：-5＜(R21+R22)/f2＜5；其中，R21表示第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示第二透镜像侧面的曲率半径，f2表示第二透镜的焦距。基于前述关系式将各视场的场曲平衡在合理的范围，使光学成像镜头具有良好的成像质量。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：0＜TTL/Fno＜10；其中，Fno为光学成像镜头的光圈数。通过将光学成像镜头的光学总长和光圈数之间的饿比值控制在前述范围内，使所述光学系统具有大光圈效果，同时能够改善所述光学系统在长焦拍摄下拍摄物的细节效果。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：0＜ImgH×Fno/f＜1；其中，Fno为光学成像镜头的光圈数，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。借此实现超大尺寸感光面，同时大幅度地提升成像效率。

进一步地，光学成像镜头满足以下关系式：-1＜f3/f6＜20；其中，f3为第三透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距。通过将第三透镜和第六透镜的球差贡献量控制在合理范围内，从而能够提高光学成像镜头于轴上视场区域的成像质量。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

请参阅图1至图3，图1示出了本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的示意图，图2由左至右依序为本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图3为本实用新型实施例一的一种光学成像镜头的球差曲线图。

本实用新型提供一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含光阑101、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170。

其中，第一透镜110具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜120具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜130，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第四透镜140，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第五透镜150，具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜160，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第七透镜170，具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

本实用新型实施例中，光阑101配置为前置光阑，即光阑101位于被摄物与第一透镜110110之间，能够使光学成像镜头的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使其具有远心(Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率。

此外，本光学成像镜头还包含红外滤光，该红外滤光片180置于第七透镜170与成像面之间，通过红外滤光片180滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片180可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。

请配合参照下列表1-1、表1-2以及表1-3。

表1-1为实施例一详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，f为光学成像镜头的焦距，Fno为光圈值，TTL为光学成像镜头的光学总长。

表1-2为实施例一中的非球面系数数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16则表示各表面第4、6、8、10、12、14及16阶非球面系数。

表1-3为实施例一中该光学成像镜头所满足的条件。

此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表1-1、表1-2以及表1-3的定义相同，在此不再进行赘述。

实施例二

请参阅图4至图6，图4示出了本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的示意图，图5由左至右依序为本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图6为本实用新型实施例二的一种光学成像镜头的球差曲线图。

本实用新型提供一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含光阑201、第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260和第七透镜270。

其中，第一透镜210具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜220具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜230，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第四透镜240，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第五透镜250，具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜260，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第七透镜270，具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

本实用新型实施例中，光阑201配置为前置光阑，即光阑201位于被摄物与第一透镜210110之间，能够使光学成像镜头的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使其具有远心(Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率。

此外，本光学成像镜头还包含红外滤光，该红外滤光片280置于第七透镜270与成像面之间，通过红外滤光片280滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片280可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。

请配合参照下列表2-1、表2-2以及表2-3。

实施例三

请参阅图7至图9，图7示出了本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的示意图，图8由左至右依序为本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图9为本实用新型实施例三的一种光学成像镜头的球差曲线图。

本实用新型提供一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含光阑301、第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350、第六透镜360和第七透镜370。

其中，第一透镜310具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜320具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜330，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第四透镜340，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第五透镜350，具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜360，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第七透镜370，具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

本实用新型实施例中，光阑301配置为前置光阑，即光阑301位于被摄物与第一透镜310110之间，能够使光学成像镜头的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使其具有远心(Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率。

此外，本光学成像镜头还包含红外滤光，该红外滤光片380置于第七透镜370与成像面之间，通过红外滤光片380滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片380可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。

请配合参照下列表3-1、表3-2以及表3-3。

实施例四

请参阅图10至图12，图10示出了本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的示意图，图11由左至右依序为本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图12为本实用新型实施例四的一种光学成像镜头的球差曲线图。

本实用新型提供一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含光阑401、第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440、第五透镜450、第六透镜460和第七透镜470。

其中，第一透镜410具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜420具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜430，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第四透镜440，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第五透镜450，具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜460，具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；第七透镜470，具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

本实用新型实施例中，光阑401配置为前置光阑，即光阑位于被摄物与第一透镜410之间，能够使光学成像镜头的出射瞳(Exit Pupil)与成像面产生较长的距离，使其具有远心(Telecentric)效果，并可增加电子感光元件的CCD或CMOS接收影像的效率。

此外，本光学成像镜头还包含红外滤光，该红外滤光片480置于第七透镜470与成像面之间，通过红外滤光片480滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片480可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。

请配合参照下列表4-1、表4-2以及表4-3。

实施例五

本实用新型实施例提供了一种无人机，包括如上任一项实施例的光学成像镜头。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种光学成像镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述光学成像镜头满足以下关系式：

TTL/f≤2；

其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学成像镜头的成像面在光轴上的距离，f为光学成像镜头的焦距；

所述光学成像镜头满足以下关系式：

10＜f/ImgH＜15；

其中，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-0.5＜(N7+N3)-(N5+N2)；

其中，N2表示第二透镜的折射率，N3表示第三透镜的折射率，N5表示第五透镜的折射率，N7表示第七透镜的折射率。

3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-5＜(R21+R22)/f2＜5；

其中，R21表示第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示第二透镜像侧面的曲率半径，f2表示第二透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下关系式：

0＜TTL/Fno＜10；

其中，Fno为光学成像镜头的光圈数。

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下关系式：

0＜ImgH×Fno/f＜1；

其中，Fno为光学成像镜头的光圈数，ImgH为光学成像镜头的成像面上有效像素区域的对角线长的一半。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下关系式：

-1＜f3/f6＜20；

其中，f3为第三透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第二透镜为玻璃球面透镜，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜均为塑料非球面透镜。

8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头还包括一光阑，所述光阑设置于第一透镜的物侧；

所述第一透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第二透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第三透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第四透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；

所述第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

所述第六透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凸面；

所述第七透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处和像侧面于近轴处均为凹面。

9.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的光学成像镜头。

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