1.本发明涉及成像镜头的技术领域，特别涉及一种鱼眼镜头。
背景技术：
2.移动互联的发展，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄影的喜爱程度越来越高，对成像效果的追求也更加多元化，既要求高清的像质，还要求超大的视野以拍摄大范围视觉冲击力强烈的画面，无人机以其独特的高空视角以及广幅的拍摄画面赢得了消费者的喜爱。目前无人机发展迅速，相应的对与其配套的光学镜头需求也越来越高。
3.由于无人机多在剧烈震动、高压强和极限温度等复杂环境下使用，因此对所搭配的光学镜头的性能要求极高，既要有良好的热稳定性以适应户外的严苛环境，还要求有轻巧的外表及较小的重量，以增加无人机在高空飞行拍摄的续航时间；同时还要求镜头具有大光圈以满足无人机在白天黑夜等多变的环境中都能够拍摄到清晰和生动的画面。目前，市场上常规的光学镜头很难满足无人机多元化的使用需求。
技术实现要素：
4.基于此，本发明的目的是提供一种鱼眼镜头，至少具有热稳定性强、小型化、轻重量、大光圈、超大广角的优点，能够满足无人机、运动相机等领域多元化的使用需求。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明提供了一种鱼眼镜头，共七片透镜，该鱼眼镜头从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；光阑；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面和像侧面均为凸面；其中，所述鱼眼镜头中至少包括一片玻璃材质的透镜和一片塑胶材质的透镜；所述鱼眼镜头满足以下条件式：16＜ttl/f＜19；其中，ttl表示所述鱼眼镜头的光学总长，f表示所述鱼眼镜头的有效焦距。
6.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.98＜sd14/ih＜1.03；
其中，sd14表示所述第七透镜的像侧面的最大有效直径，ih表示所述鱼眼镜头的视场角所对应的像面大小。
7.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.6＜rs2/sd2＜0.7；其中，rs2表示所述第一透镜的像侧面的矢高，sd2表示所述第一透镜的像侧面的最大有效直径。
8.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.1＜φ567/φ＜0.2；其中，φ567表示所述第五透镜、第六透镜、第七透镜的组合光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。
9.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.2＜sd7/sd3＜0.4；其中，sd3表示所述第二透镜的物侧面的最大有效直径，sd7表示所述第四透镜的物侧面的最大有效直径。
10.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：-0.13≤φ123/φ＜-0.08；其中，φ123表示所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。
11.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：10
°
＜cra＜18
°
；其中，cra表示所述鱼眼镜头的主光线在成像面上的入射角。
12.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：4.7＜ttl/ih＜5.5；其中，ih表示所述鱼眼镜头的视场角所对应的像面大小。
13.在一些实施例中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.17＜φ4/φ≤0.27；其中，φ4表示所述第四透镜的光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。
14.在一些实施例中，所述第一透镜、所述第四透镜均为玻璃球面镜片，所述第二镜片、所述第三镜片、所述第五镜片、所述第六镜片、所述第七镜片均为塑胶非球面镜片。
15.相较于现有技术，本发明的有益效果是：本发明采用玻璃镜片和塑胶镜片的混合搭配结构，能够补偿温度变化对成像的影响，同时有效降低了镜头的体积及重量；镜头的光阑及各透镜结构设置合理，能够使更大范围的光量进入机身，满足明暗环境的成像需求。换句话说，本发明提供的鱼眼镜头至少具有热稳定性强、小型化、轻重量、大光圈、超大广角的特点，能够满足无人机、运动相机等领域多元化的使用需求。
16.本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显与容易理解，其中：图1为本发明实施例1中的鱼眼镜头的结构示意图；图2为本发明实施例1中的鱼眼镜头的mtf曲线图；图3为本发明实施例1中的鱼眼镜头的f-theta畸变曲线图；图4为本发明实施例1中的鱼眼镜头的轴上色差曲线图；图5为本发明实施例2中的鱼眼镜头的结构示意图；图6为本发明实施例2中的鱼眼镜头的mtf曲线图；图7为本发明实施例2中的鱼眼镜头的f-theta畸变曲线图；图8为本发明实施例2中的鱼眼镜头的轴上色差曲线图；图9为本发明实施例3中的鱼眼镜头的结构示意图；图10为本发明实施例3中的鱼眼镜头的mtf曲线图；图11为本发明实施例3中的鱼眼镜头的f-theta畸变曲线图；图12为本发明实施例3中的鱼眼镜头的轴上色差曲线图。
18.主要元件符号说明：如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
19.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的实施例的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在
说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
20.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
21.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
22.在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。
23.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
24.除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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技术。
26.本发明提出一种鱼眼镜头，共七片透镜，其沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及滤光片，各个透镜的光学中心位于同一直线上。
27.其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜具有正光焦度，第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面和像侧面均为凹面；第七透镜具有正光焦度，第七透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
28.光阑可以为中心设有通光孔的遮光纸，并且光阑的通光口径小于隔圈，以保证鱼眼镜头的通光量由光阑的通光孔径决定。光阑设置于第三透镜和第四透镜之间，可以提高鱼眼镜头的视场角并能更好的配合芯片的入射角度；采用中心设有通光孔的遮光纸作为光
阑，可以降低镜筒通光孔的要求，使镜筒通光孔的成型难度下降，提高了生产率，降低了生产成本。
29.在一些实施方式中，为减小镜头重量和降低镜头的单品价格，所述鱼眼镜头中包括至少一片塑胶材质的透镜；同时为了使镜头具有良好的热稳定性，所述鱼眼镜头中还包括至少一片玻璃材质的透镜。具体地，所述鱼眼镜头由五片塑胶透镜和两片玻璃透镜组成，采用这样的玻塑混合结构，能够使镜头的体积及重量得到大幅降低，适合大批量生产，同时还最大程度的保证了镜头在高低温环境中成像性能的稳定性。
30.在一些实施方式中，为提高镜头的解像力并有效降低镜头的垂轴色差，所述鱼眼镜头采用多个非球面镜片，非球面镜片的使用可以更好校正镜头的像差，提高镜头的分辨率，使成像更清晰。具体地，鱼眼镜头中的第一透镜、第四透镜为玻璃球面镜片，第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为塑胶非球面镜片。
31.在一些实施方式中，第一透镜和第四透镜都是玻璃透镜，其中，第一透镜采用较硬的玻璃材质，并镀有防刮花硬膜，以确保镜头在使用和组装过程中不易刮花，影响成像品质。第四透镜可以采用玻璃球面或非球面玻璃，可以有效校正色差，补偿温度变化引起的像质变化。
32.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：16＜ttl/f＜19；其中，ttl表示所述鱼眼镜头的光学总长，f表示所述鱼眼镜头的有效焦距。通过限定光学成像系统的光学总长与光学成像系统的有效焦距关系，在满足光学成像系统视场角范围的同时，控制光学成像系统的光学总长，满足光学成像系统小型化的特征。超过关系式上限，光学成像系统总长过长，不利于小型化；超过条件式下限，光学成像系统焦距过长，则不利于满足光学成像系统的视场角范围，无法获得足够的物空间信息。
33.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.5＜ct1/ct3＜0.8；其中，ct1表示所述第一透镜的中心厚度，ct3表示所述第三透镜的中心厚度。满足上述条件式，能合理控制第一透镜与第三透镜的厚度比，在保证镜片正常加工的前提下，降低系统因受热导致成像面的漂移。如果ct1/ct3的值超过下限时，镜头在高温状态下，第一透镜与第三透镜所产生的热膨胀无法有效的补偿后面镜片组产生的热膨胀，会导致镜头后焦变大，降低成像质量；反之，如果ct1/ct3的值超过上限时，会导致镜头后焦变小，使成像质量降低。
34.在一些实施方式中，为满足镜头芯片的良好的光线接收要求，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.98＜sd14/ih＜1.03；其中，sd14表示第七透镜的像侧面的最大有效直径，ih表示鱼眼镜头的视场角所对应的像面大小。满足上述条件式，可以保证经过透镜组的光线比较平滑地接收进芯片，满足芯片最佳cra（主光线入射角）的要求。
35.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足条件式：0.6＜rs2/sd2＜0.7；其中，rs2表示所述第一透镜的像侧面的矢高，sd2表示所述第一透镜的像侧面的
最大有效直径。满足上述条件式，可使第一透镜具有足够的张角，以满足超大视场的进光要求。
36.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：-0.13≤φ123/φ＜-0.08；其中，φ123表示所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。满足上述条件式，可以合理分配各透镜的光焦度，有利于降低高级像差，使镜头获得较高的成像品质。
37.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.2＜sd7/sd3＜0.4；其中，sd3表示第二透镜的物侧面的最大有效直径，sd7表示第四透镜的物侧面的最大有效直径。满足上述条件式，通过对光阑前后透镜的口径进行设置，起到良好的收光作用，使镜头具有足够视场角的同时保证最大程度的通光量。
38.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足条件式：0.1＜φ567/φ＜0.2；其中，φ567表示所述第五透镜、第六透镜、第七透镜的组合光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。当φ567/φ的值超过上限时，第五透镜、第六透镜和第七透镜的光焦度过强，虽然能够达到快速收敛光线的目的，可使系统总长变小，但其产生的各种像差过大，很难矫正，同时其镜片的曲率增大，提高加工难度，并增大系统误差；当φ567/φ的值超过下限时，第五镜、第六透镜和第七透镜的组合光焦度减弱，上述各种像差相对减小，但其屈光能力下降导致系统总长加大。
39.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：10
°
＜cra＜18
°
；其中，cra表示所述鱼眼镜头的主光线在成像面上的入射角。满足上述条件式，能够很好的匹配芯片的主光线入射角，有效提升芯片感光区域接收到的光效能，达到最佳成像效果。
40.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：4.7＜ttl/ih＜5.5；其中，ttl表示所述鱼眼镜头的光学总长，ih表示所述鱼眼镜头的视场角所对应的像面大小。满足上述条件式，保证镜头在具有较大成像面的同时，使镜头的总长及体积得到有效控制。
41.在一些实施方式中，所述鱼眼镜头满足以下条件式：0.17＜φ4/φ≤0.27；其中，φ4表示第四透镜光焦度，φ表示所述鱼眼镜头的光焦度。满足上述条件式时，保证镜头在不同温度下，具有较好的成像性能。
42.在一些实施方式中，为了更好地校正色差，所述鱼眼镜头满足以下条件式：30＜|vd5-vd6|＜40；其中，vd5表示所述第五透镜的阿贝数，vd6表示所述第六透镜的阿贝数。阿贝数用以表示透明介质色散能力的指数。一般来说，透镜的阿贝数越小，色散越严重；反之，透镜的阿贝数越大，色散越轻微。一般来说正负透镜产生的色差可以相互补偿，但要选择合适的阿
贝数差值。当|vd5-vd6|的值超过下限时，会使系统的色差矫正不足；当|vd5-vd6|的值超过上限时，局部色差校正过大，并且会出现材料选择困难。
43.下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，鱼眼镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
44.在本发明各个实施例中，当鱼眼镜头中的透镜为非球面透镜时，各个非球面面型均满足如下方程式：；其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率，a
2i
为第2i阶的非球面面型系数，k为圆锥系数conic，当k小于-1时面形曲线为双曲线，k等于-1时为抛物线，k介于-1到0之间时为椭圆，k等于0时为圆形，大于0时为扁圆形。通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的面型尺寸。非球面形状满足偶次非球面方程，利用不同的非球面系数，使非球面在系统中的作用发挥到最大，得到更加完善的解像力。
45.实施例1请参阅图1，所示为本发明实施例1提供的鱼眼镜头100的结构示意图，该鱼眼镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、光阑st、第四透镜l4、第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7和滤光片g1，各个透镜的光学中心位于同一直线上。
46.第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凹面；第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜的物侧面s3为凸面，第二透镜的像侧面s4为凹面；第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜的物侧面s5在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面s6为凸面；第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜的物侧面s7和像侧面s8均为凸面；第五透镜l5具有正光焦度，第五透镜的物侧面s9和像侧面s10均为凸面；第六透镜l6具有负光焦度，第六透镜的物侧面s11和像侧面s12均为凹面；第七透镜l7具有正光焦度，第七透镜的物侧面s13和像侧面s14均为凸面。
47.第一透镜l1和第四透镜l4均为玻璃球面镜片，第二透镜l2、第三透镜l3、第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7均为塑胶非球面镜片。
48.本实施例提供的鱼眼镜头100的各个镜片相关参数如表1-1所示。
49.表 1-1
本实施例中的鱼眼镜头的非球面透镜的相关参数如表1-2所示。
50.表1-2在本实施例中，鱼眼镜头100的mtf曲线图、f-theta畸变曲线图、轴上色差曲线图分别如图2、图3和图4所示。
51.请参阅图2，所示为本实施例当中鱼眼镜头的mtf曲线图，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示mtf值。从图中可以看出，在200lp/mm的空间频率下镜头在半场视角91度的视场以内的mtf值在0.4以上，说明鱼眼镜头拥有较高的分辨率。
52.请参阅图3，所示为本实施例当中鱼眼镜头的f-theta畸变图，横轴表示f-theta畸变（单位：%），纵轴表示半视场角(单位：
°
)。从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于8%，说明鱼眼镜头的畸变得到良好矫正。
53.请参阅图4，所示为本发明实施例当中鱼眼镜头的轴上色差曲线图，横轴表示轴上色差值（单位：mm），纵轴表示归一化光瞳半径。从图上可以看出，色差的偏移量控制在
±
0.01mm以内，说明该鱼眼镜头能够有效地矫正轴上点球差。
54.实施例2请参阅图5，所示为本发明实施例2提供的鱼眼镜头200的结构示意图，本实施例中的鱼眼镜头200与实施例1当中的鱼眼镜头100各个透镜的面型凹凸大抵相同，不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及各个镜片间的空气间隔存在差异。
55.本实施例提供的鱼眼镜头200的各个镜片相关参数如表2-1所示。
56.表 2-1本实施例中的鱼眼镜头200的非球面透镜的相关参数如表2-2所示。
57.表 2-2
在本实施例中，鱼眼镜头200的mtf曲线图、f-theta畸变曲线图、轴上色差曲线图分别如图6、图7和图8所示。
58.请参阅图6，所示为本实施例当中鱼眼镜头的mtf曲线图，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示mtf值。从图中可以看出，在200lp/mm的空间频率下镜头在半场视角89度的视场以内的mtf值在0.4以上，说明鱼眼镜头拥有较高的分辨率。
59.请参阅图7，所示为本实施例当中鱼眼镜头的f-theta畸变图，横轴表示f-theta畸变（单位：%），纵轴表示半视场角(单位：
°
)。从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于4%，说明鱼眼镜头的畸变得到良好矫正。
60.请参阅图8，所示为本发明实施例当中鱼眼镜头的轴上色差曲线图，横轴表示轴上色差值（单位：mm），纵轴表示归一化光瞳半径。从图上可以看出，色差的偏移量控制在
±
0.01mm以内，说明该鱼眼镜头能够有效地矫正轴上点球差。
61.实施例3请参阅图9，所示为本发明实施例3提供的鱼眼镜头300的结构示意图，本实施例中的鱼眼镜头300与实施例1当中的鱼眼镜头100各个透镜的面型凹凸大抵相同，不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及各个镜片间的空气间隔存在差异。
62.本实施例提供的鱼眼镜头300的各个镜片相关参数如表3-1所示。
63.表 3-1
本实施例中的鱼眼镜头300的非球面透镜的相关参数如表3-2所示。
64.表 3-2在本实施例中，鱼眼镜头300的mtf曲线图、f-theta畸变曲线图、轴上色差曲线图分别如图10、图11和图12所示。
65.请参阅图10，所示为本实施例当中鱼眼镜头的mtf曲线图，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示mtf值。从图中可以看出，在200lp/mm的空间频率下镜头在半场视角91度的视场以内的mtf值在0.4以上，说明鱼眼镜头拥有较高的分辨率。
66.请参阅图11，所示为本实施例当中鱼眼镜头的f-theta畸变图，横轴表示f-theta畸变（单位：%），纵轴表示半视场角(单位：
°
)。从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于4%，说明鱼眼镜头的畸变得到良好矫正。
67.请参阅图12，所示为本发明实施例当中鱼眼镜头的轴上色差曲线图，横轴表示轴上色差值（单位：mm），纵轴表示归一化光瞳半径。从图上可以看出，色差的偏移量控制在
±
0.01mm以内，说明该鱼眼镜头能够有效地矫正轴上点球差。
68.请参阅表4，所示为上述三个实施例当中各实施例提供的鱼眼镜头对应的光学特性，包括鱼眼镜头的有效焦距f、光圈数f#和光学总长ttl，同时还包括上述条件式当中每个条件式对应的相关数值。
69.表 4综上，本发明提供的鱼眼镜头采用玻塑混合搭配结构，尤其是在指定位序采用两片玻璃镜片及五片塑胶镜片，使镜头在高低温环境下都具有良好的成像品质，还有效减小了镜头的重量和体积，降低了加工成本；同时，由于各镜片间设置紧凑，有效减小了镜头的长度，且镜头的头部较小，可使镜头具有较小的体积；而且由于镜头的光阑及各透镜结构设置合理，能够使更大范围的光量进入机身，满足明暗环境的成像需求。
70.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。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与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。