光学系统、拍摄装置及可移动平台的制作方法

本申请涉及光学
技术领域：
，尤其涉及一种光学系统、使用光学系统的拍摄装置以及可移动平台。
背景技术：
：随着技术的发展，小型化、高像质、低成本、大视场范围拍摄的镜头越来越受到人们的青睐。目前市面上大视场、小型化广角镜头主要集中在1/2.3图像传感器尺寸以下，如需要提升图像传感器的尺寸，比如提升至1英寸或更大，需要解决以下问题：图像传感器尺寸提升后，如果需要保持使用大光圈，景深会变浅，无法兼顾微距摄影；如果镜头的长度太大，不利于产品小型化，同时会影响最终产品的续航能力。技术实现要素：基于此，本申请的实施例提供了一种光学系统、拍摄装置以及可移动平台，该光学系统有利于产品的小型化，同时又可以增加拍摄装置的视场角以及提高成像质量。第一方面，本申请的实施例提供了一种光学系统，所述光学系统包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜、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，所述第一透镜和第五透镜具有负光焦度，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜和第七透镜具有正光焦度；所述光学系统满足以下表达式：-8<f1<-5，20<f2<30，16<f3<24，5<f4<8，-8<f5<-5，10<f6<15，70<f7<90，0.2≤f/ttl≤0.32；其中，f是所述光学系统的焦距，f1是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距，f3是所述第三透镜的焦距，f4是所述第四透镜的焦距，f5是所述第五透镜的焦距，f6是所述第六透镜的焦距，f7是所述第七透镜的焦距，ttl是所述第一透镜靠近物侧的透镜面中心到成像面为止的光轴上的距离。第二方面，本申请的实施例还提供了一种拍摄装置，所述拍摄装置包括光学系统和图像传感器，所述光学系统配置在待拍摄物体与图像传感器的光路中；所述光学系统包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜、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，所述第一透镜和第五透镜具有负光焦度，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜和第七透镜具有正光焦度；所述光学系统满足以下表达式：-8<f1<-5，20<f2<30，16<f3<24，5<f4<8，-8<f5<-5，10<f6<15，70<f7<90，0.2≤f/ttl≤0.32；其中，f是所述光学系统的焦距，f1是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距，f3是所述第三透镜的焦距，f4是所述第四透镜的焦距，f5是所述第五透镜的焦距，f6是所述第六透镜的焦距，f7是所述第七透镜的焦距，ttl是所述第一透镜靠近物侧的透镜面中心到成像面为止的光轴上的距离。第三方面，本申请还提供了一种可移动平台，所述可移动平台包括平台本体和拍摄装置，所述拍摄装置搭载在所述平台本体上；所述拍摄装置包括光学系统和图像传感器，所述光学系统配置在待拍摄物体与所述图像传感器的光路中；所述光学系统包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜、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，所述第一透镜和第五透镜具有负光焦度，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜和第七透镜具有正光焦度；所述光学系统满足以下表达式：-8<f1<-5，20<f2<30，16<f3<24，5<f4<8，-8<f5<-5，10<f6<15，70<f7<90，0.2≤f/ttl≤0.32；其中，f是所述光学系统的焦距，f1是所述第一透镜的焦距、f2是所述第二透镜的焦距，f3是所述第三透镜的焦距，f4是所述第四透镜的焦距，f5是所述第五透镜的焦距，f6是所述第六透镜的焦距，f7是所述第七透镜的焦距，ttl是所述第一透镜靠近物侧的透镜面中心到成像面为止的光轴上的距离。本申请实施例提供的光学系统、拍摄装置及可移动平台，其中光学系统安装在拍摄装置上，该拍摄装置能够安装在可移动平台的主体上，该光学系统利用七个透镜的组合及特定参数设置，不仅可以减小产品体积，同时又增加了拍摄装置的视场角和提高了成像质量。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例提供的一种光学系统的结构示意图；图2是本申请一实施例提供的一种光学系统的配置示意图；图3是本申请一实施例提供的另一种光学系统的结构示意图；图4是本申请一实施例提供的又一种光学系统的结构示意图；图5是本申请一实施例提供的光学系统的成像质量的效果示意图；图6是本申请一实施例提供的光学系统的成像质量的效果示意图；图7是本申请一实施例提供的一种拍摄装置的结构示意图；图8是本申请一实施例提供的一种可移动平台的结构示意图。主要元件及符号说明：100、光学系统；101、第一透镜；102、第二透镜；103、第三透镜、104、第四透镜；105、第五透镜；106、第六透镜；107、第七透镜；108、镜片；200、拍摄装置；22、待拍摄物体；220、待拍摄物体的图像；211、显示屏；212、拍摄按键；300、可移动平台；310、平台本体。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。请参阅图1，图1是本申请一实施例提供的一种光学系统的结构示意图。该光学系统能够用于增加拍摄装置的视场角，同时又可以提高成像质量。如图1所示，该光学系统100包括从物侧o至像侧i依次设置的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107，其中，第一透镜101和第五透镜105具有负光焦度，第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第六透镜106和第七透镜107具有正光焦度。其中，该光学系统100满足以下表达式：-8<f1<-5，20<f2<30，16<f3<24，5<f4<8，-8<f5<-5，10<f6<15，70<f7<90，0.2≤f/ttl≤0.32(1)在表达式(1)中，f是光学系统100的焦距，f1是第一透镜101的焦距、f2是第二透镜102的焦距，f3是第三透镜103的焦距，f4是第四透镜104的焦距，f5是第五透镜105的焦距，f6是第六透镜106的焦距，f7是第七透镜107的焦距，ttl是第一透镜101靠近物侧的透镜面中心到成像面为止的光轴上的距离。需要说明的是，该光学系统100满足0.2≤f/ttl≤0.32，可以保持光学系统100对应的镜头周边压缩比较小，同时确保光学系统的小型化和轻便化。镜头周边压缩比较小可以确保具有较小的周边图片压缩比，在同样的视角下，光学系统可以捕捉到更多的细节。按照上述参数配置的光学系统，能够安装在拍摄装置上，以增加拍摄装置的视场角，进而拍摄较大范围的景物，该光学系统利用七个透镜的组合及特定参数设置，不仅可以增加拍摄装置的视场角和提高成像质量，还可以减小拍摄装置体积。进而方便拍摄装置提升图像传感器的尺寸，同时拍摄装置的小型化还提升了产品的续航能力。需要说明的是，该光学系统100的孔径光阑s位于第三透镜103和第四透镜104之间。在一些实施例中，采用上述七个透镜的组合及特定参数设置，可以将光学系统100的长度设计为20.5mm；或者确保所述光学系统的视场角为155°；再或者，即可以将光学系统100的长度设计为20.5mm，同时还可以确保所述光学系统的视场角为155°。在一些实施例中，为了进一步地提高光学系统的成像质量，可以将对第七透镜107进行形成拐点的设计。具体地，即第七透镜107的物侧透镜面具有拐点，或者第七透镜107的像侧透镜面具有拐点；或者，第七透镜107的物侧透镜面和像侧透镜面均具有拐点。由于第七透镜107具有拐点设计，因此第七透镜107的物侧透镜面具有凸出的物侧表面，或者第七透镜107的像侧透镜面具有凹入的像侧表面，再或者第七透镜107的物侧透镜面具有凸出的物侧表面且第七透镜107的像侧透镜面具有凹入的像侧表面。在一些实施例中，为了进一步地提高光学系统的成像质量，可以将对第六透镜106进行形成拐点的设计。具体地，即第六透镜106的物侧透镜面具有拐点，或者第六透镜106的像侧透镜面具有拐点；或者，第六透镜106的物侧透镜面和像侧透镜面均具有拐点。由于第六透镜106具有拐点设计，因此第六透镜106的物侧透镜面具有凸出的物侧表面，或者第六透镜106的像侧透镜面具有凹入的像侧表面，再或者第六透镜106的物侧透镜面具有凸出的物侧表面且第六透镜106的像侧透镜面具有凹入的像侧表面。需要说明的是，在一些实施例中，第六透镜106和第七透镜107可以均具有拐点设计。在一些实施例中，光学系统100至少包括一个玻璃材质的透镜。比如，第一透镜101为玻璃透镜，或者第四透镜104为玻璃透镜，再或者第一透镜101和第四透镜104为玻璃透镜均为玻璃透镜。为了减轻光学系统的重量，光学系统100至少包括一个塑胶材质的透镜。比如，第七透镜107为塑胶透镜。在一些实施例中，为了进一步地减轻光学系统100的重量，可以采用较多数量的塑胶透镜。比如，第一透镜101为玻璃透镜，第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107为塑胶透镜；比如，第四透镜104为玻璃透镜，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107为塑胶透镜；再比如，第一透镜101和第四透镜104为玻璃透镜，第二透镜102、第三透镜103、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107为塑胶透镜。在一些实施例中，第七透镜107作为对焦透镜，采用对焦透镜在拍摄时可以兼顾微距摄影，由此提高了光学系统的成像质量。在另一些实施例中，第七透镜107作为对焦透镜，并且第七透镜107为塑胶透镜，可以减轻对焦透镜的重量，由此进一步地提高了拍摄装置的电池续航能力。在一些实施例中，为了矫正色差，提高光学系统的成像质量。光学系统100满足以下表达式：v4≥65，其中，v4为第四透镜104的色散系数，也称为阿贝数。第四透镜104的色散系数大于65时，可以校正色差，尤其是垂轴色差的校正，进而提高光学系统的成像质量。在一些实施例中，为了提高光学系统的成像质量，进一步地对第七透镜107进行限定，即该光学系统100满足以下表达式：18≤v7≤25，1.5≤n7≤1.7，其中，v7为第七透镜107的色散系数，n7为第七透镜107的折射率。其中，第七透镜107的两个透镜面中至少有一个是非球面，当然也可以两个透镜面均为非球面。由于第七透镜107为对焦透镜，因此第七透镜107采用塑胶透镜，塑胶透镜有利于对焦透镜重量轻便化，减小对焦时电机的功耗问题，由此在小型化产品中又增加产品的电池续航能力。在一些实施例中，为了减少像差的同时矫正大广角带来的色差问题，以提高光学系统的成像质量。该光学系统100满足以下表达式：1.7≥n1≥1.45，v1≥65；1.9≥n2≥1.45，v2≤40；1.58≥n3≥1.45，v3≥55；1.9≥n5≥1.45，v5≤40；1.58≥n6≥1.45，v6≥55(2)在表达式(2)中，n1、n2、n3、n5、n6分别为第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第五透镜105和第六透镜106的折射率，对上述折射率值的范围限定有利于在大视角位置收光的同时减小像差，即减少成像边缘的畸变；v1、v2、v3、v5、v6分别为第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第五透镜105和第六透镜106的色散系数，对上述色散系数值的范围限定有利于矫正大广角带来的色差问题。在一些实施例中，该光学系统100满足以下表达式：在表达式(3)中，c71是第七透镜107的物侧透镜面的曲率，c72是第七透镜107的像侧透镜面的曲率。满足表达式(3)条件下的光学系统，有利于修正出射光线的角度，更好地与图像传感器匹配，同时也有利于降低透镜的对焦敏感度，有利于在高频率震动下以及落摔情况下仍然保持较好的光学性能。在一些实施例中，为了确保机械结构的空间布置、对焦透镜的行程以及光学系统的成像质量，所述光学系统满足以下表达式：ct61＞2.0mm，ct62＞1.9mm，且ct61+ct71＝ct62+ct72(4)在表达式(4)中，ct61为无穷远物距下第六透镜106的像侧透镜面至第七透镜107的物侧透镜面的间隔，ct62为最近物距下第六透镜106的像侧透镜面至第七透镜107的物侧透镜面的间隔，ct71为无穷远物距下第七透镜107的像侧透镜面至成像面的间隔，ct72为最近物距下第七透镜107的像侧透镜面至成像面的间隔，mm表示毫米。在一些实施例中，具体地，ct61＝2.304mm，ct62＝1.900mm，ct71＝2.350mm，ct72＝2.754mm，其中mm表示毫米。在一个实施例中，为了进一步地矫正，上述的非球面透镜的一个镜面或者所有的非球面的透镜面均是高次非球面，所述高次非球面满足以下表达式：在表达式(5)中，z为非球面旋转对称轴，c为顶点曲率；y为径向坐标，其单位和透镜单位长度相同；k为二次曲线常数，a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。在一些实施例中，为了提高光学系统的成像质量，还可以在光学系统上设置滤光片。如图2所示，该光学系统还包括镜片108，该镜片108设置第七透镜107与图像传感器之间，具体地，该镜片108可以为ir镜片，用于特定波长范围内成像。以下结合附图以及表，给出光学系统的具体数值配置，如图3所示，面数1、2、...、15表示光学系统中的表面标号，分别表示第一透镜101的镜面、第二透镜102的镜面、...、第七透镜107的镜面，16表示为镜片108。具体地，如图3所示，第一透镜101的两个透镜面分别为表面1和表面2、第二透镜102的两个透镜面分别为表面3和表面4、第三透镜103的两个透镜面分别为表面5和表面6、孔径光阑s为表面7、第四透镜104的两个透镜面分别为表面8和表面9、第五透镜105的两个透镜面分别为表面10和表面11、第六透镜106的两个透镜面分别为表面12和表面13、第七透镜107的两个透镜面分别为表面14和表面15、镜片108是平面镜表示为表面16。在表1至表5中，类型表示表面的形状，“standrad”表示平面，“evenasph”表示非球面；曲率半径表示透镜表面弯曲的程度，可以用r表示，r值越小，镜片表面越弯；间隔或厚度(thickness)，间隔表示为光学系统的透镜之间在光轴上的间隔距离，厚度为透镜的中心厚度；nd表示透镜的折射率；vd表示透镜的色散系数，也称为阿贝系数；“infinity”表示平面；“ct6n”表示在不同的物距(无限远和最近)时，第六透镜106的像侧透镜面至第七透镜107的物侧透镜面的间隔；“ct7n”表示在不同的物距(无限远和最近)时，第七透镜107的像侧透镜面至成像面的间隔。k为二次曲线常数，a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。其中，表1、表2、表3、表4和表5示出的不同的光学系统的具体数值配置，对应的光学系统的结构如图1或图4所示，具体地，图1示出的光学系统称为实施例一，对于图4示出的光学系统称为实施例二；表1、表2和表6示出的光学系统的具体数值配置。表1为实施例一的光学系统各个表面参数数据表2为实施例一光学系统各个表面非球面系数数据surfk4次项6次项8次项10次项1-15.1325-9.36605e-05-1.04496e-065.68352e-07-7.66691e-092-0.671578.60735e-04-3.76988e-058.66002e-05-8.22868e-06374.36007-2.25644e-04-4.24418e-053.65860e-062.34251e-064-58.50373.96890e-04-6.27439e-05-1.08559e-053.70021e-065-1.412599.94682e-04-6.72161e-046.37936e-04-2.24926e-0560.232845-1.11445e-032.37391e-044.61223e-053.64133e-058-2.905251.07605e-031.77414e-04-1.74936e-043.33049e-059-0.63971-1.02225e-03-2.20757e-041.31195e-043.34726e-0510-11.6463-3.34333e-03-3.37290e-042.98569e-04-3.77150e-051107.91786e-048.83822e-05-1.27839e-05-3.02227e-0612-28.1604-1.89093e-038.22043e-05-4.85203e-05-5.36580e-0613-84.0353.67442e-04-4.98829e-05-2.02518e-05-9.92744e-08144.404447-8.60813e-042.05360e-062.95501e-06-4.73578e-08150-6.48660e-04-3.18345e-061.34597e-06-3.78493e-09表3为物距为无限远时光学系统(实施例一)透镜组配置数据ct0infct612.304ct712.35表4为物距为最近时光学系统(实施例二)透镜组配置数据表5为实施例一光学系统透镜组配置数据光学系统的长度20.5mm光学系统的视场角155°其中，在表1、表3和表4中，ct0表示光学系统的物距，比如ct0为inf时表示为无限远，或者ct0为0.5m时表示为最近物距为0.5m；ct6n和ct7n中n取1或2，1代表inf下的数据，2代表0.5m下的数据。图5和图6为实施例一示例的光学系统，在波长为546nm下的场曲(fieldcurvature)和畸变(distortion)，由图5和图6可知，该光学系统具有较好的成像效果。需要说明的是，上述给出两个具体实施例(实施例一和实施例二的光学系统)，当然可以改变其中一个参数后再进行光学设计，得到更多个不同的光学系统。请参阅图7，图7是本申请的实施例提供的一种拍摄装置的结构示意图。该拍摄装置200使可以实现大像面以及高像质的成像效果，同时又可以实现产品小型化。如图7所示，拍摄装置200包括光学系统100和图像传感器，光学系统100配置在待拍摄物体22与该图像传感器的光路中。其中，光学系统100采用上述实施例提供的任意一种光学系统，该图像传感器可例如为coms传感器或ccd传感器。具体地，拍摄装置200为可以进行拍摄的电子设备，包括手机、数码相机、运动相机、可穿戴设备或手持云台相机等。在一些实施例中，如图7所示，该拍摄装置200可以为运动相机，包括显示屏211和拍摄按键212。光学系统100用于将待拍摄物体22(比如景物)成像于拍摄装置200的图像传感器；显示屏211用于显示成像，比如显示待拍摄物体的图像220，显示屏211具体可以为触控显示屏；拍摄按键212用于触发拍摄。上述实施例中的拍摄装置，由于使用了本申请实施例提供的光学系统，由此可以增加拍摄装置的视场角，提高拍摄装置的成像质量，同时又实现了产品的小型化。请参阅图8，图8是本申请的实施例提供的一种可移动平台的结构示意图。该可移动平台搭载有拍摄装置，实现拍摄。如图8所示，可移动平台300包括平台主体310和拍摄装置200，拍摄装置200安装在平台主体310上，拍摄装置200为上述实施例提供的任意一种拍摄装置。示例性的，可移动平台300包括无人机、机器人、无人驾驶车辆和手持云台中的任一种。其中，该飞行器包括无人机，该无人机包括旋翼型无人机，例如四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机，也可以是固定翼无人机，还可以是旋翼型与固定翼无人机的组合，在此不作限定。其中，机器人也可以称为教育机器人，使用了麦克纳姆轮全向底盘，且全身设有多块智能装甲，每个智能装甲内置击打检测模块，可迅速检测物理打击。同时还包括两轴云台，可以灵活转动，配合发射器准确、稳定、连续地发射水晶弹或红外光束，配合弹道光效，给用户更为真实的射击体验。比如，将光学系统安装在无人机上，由于光学系统可以增加镜头的视场角，进而可拍摄较大范围的景物，同时又可以提高拍摄装置的成像质量，而且多个透镜的组合使得相对距离较小，进而减小了光学系统的体积，实现了小型化和轻便化。由此，在无人机用于航拍时，通过使用该光学系统可以拍摄出更好的图像，进而提高了用户的体验感。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12