光学系统、拍摄装置及可移动平台的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域，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：

2.在摄影过程中，有时候需要将同一镜头转接到不同画幅的相机，在转接时需要使用减焦镜，该减焦镜为用于减小焦距的光学系统，但是现有的减焦镜均存在难以实现小型化，以及在减焦距时会影响成像镜头的成像质量等问题。


技术实现要素：

3.基于此，本技术实施例提供了一种光学系统、拍摄装置以及可移动平台，该光学系统用于减焦距，有利于产品的小型化，同时还可以保证成像质量。
4.第一方面，本技术的实施例提供了一种光学系统，所述光学系统设置在拍摄装置的成像镜头的像侧，用于减小所述成像镜头的焦距，所述光学系统包括从物侧至像侧依次设置的：
5.第一透镜，具有正光焦度；
6.第二透镜，具有负光焦度；
7.第三透镜，具有正光焦度；
8.第四透镜，具有负光焦度；
9.第五透镜，具有正光焦度；
10.所述光学系统具有正光焦度，且所述光学系统满足以下表达式：
11.0.5≤m≤1，且0.05≤t
tl
/e
ffl
≤0.45
12.其中，m为所述光学系统的放大倍率，t
tl
为所述第一透镜的物侧透镜面中心点至所述第五透镜的像侧透镜面中心点的距离，e
ffl
为所述光学系统的焦距。
13.第二方面，本技术的实施例还提供了一种拍摄装置，所述拍摄装置包括成像镜头和本技术实施例提供的任一项所述的光学系统，所述光学系统配置在所述成像镜头的像侧，用于减小所述成像镜头的焦距。
14.第三方面，本技术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；所述拍摄装置包括成像镜头和本技术实施例提供的任一项所述的光学系统，所述光学系统配置在所述成像镜头的像侧，用于减小所述成像镜头的焦距。
15.本技术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的成像镜头像侧，用于减小拍摄装置的成像镜头焦距，该拍摄装置能够安装在可移动平台上，该光学系统利用五个透镜的组合及特定参数设置，不仅可以实现较小焦距的目的，还可以减小产品体积，同时又可以确保成像镜头的成像质量不受影响。
16.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
能限制本技术。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，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技术的一些实施例，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。
18.图1是本技术实施例提供的一种光学系统的结构示意图；
19.图2是本技术实施例提供的另一种光学系统的结构示意图；
20.图3是本技术实施例提供的一种光学系统的配置示意图；
21.图4是本技术实施例提供的一种光学系统的配置示意图；
22.图5本技术实施例提供的光学系统的场曲的效果示意图；
23.图6本技术实施例提供的光学系统的畸变的效果示意图；
24.图7是本技术实施例提供的一种拍摄装置的结构示意图；
25.图8是本技术实施例提供的一种可移动平台的结构示意图。
26.主要元件及符号说明：
27.100、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、滤光镜片；107、保护镜片；
28.200、拍摄装置；20、成像镜头；22、拍摄物体；220、拍摄物体的图像； 211、显示屏；212、拍摄按键；
29.300、可移动平台；30、平台本体。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
31.下面结合附图，对本技术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。
32.还应当理解，在此本技术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技术。如在本技术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。
33.还应当进一步理解，在本技术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。
34.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种光学系统的结构示意图。该光学系统设置在拍摄装置的成像镜头的像侧，用于减小所述拍摄装置的成像镜头的焦距，同时还可以实现小型化以及保持拍摄和装置的成像质量。
35.如图1所示，该光学系统100包括从物侧至像侧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和第五透镜105。
36.第一透镜101具有正光焦度，第二透镜102具有负光焦度，第三透镜103 具有正光
焦度，第四透镜104具有负光焦度，第五透镜105具有正光焦度。该五个透镜组成的光学系统100整体具有正光焦度，由于该光学系统100为减焦距的透镜组，可以称为减焦镜。
37.光学系统100满足以下表达式：
38.0.5≤m≤1(1)
39.在表达式(1)中，m为光学系统100的放大倍率，放大倍率是指物体通过透镜在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。
40.且，光学系统100满足以下表达式：
41.0.05≤t
tl
/e
ffl
≤0.45(2)
42.在表达式(2)中，t
tl
为第一透镜101的物侧透镜面中心点至第五透镜105 的像侧透镜面中心点的距离，e
ffl
为光学系统100的焦距。满足该条件，可以缩小光学系统的体积，实现小型化。
43.具体地，在本技术的实施例中，还可以限定光学系统100满足表达式 0.6≤m≤0.9。
44.在一些实施例中，为了滤除干扰光以提高成像质量，如图2所示，该光学系统100包括滤光镜片106，滤光镜片106配置在第五透镜105和拍摄装置的成像镜头的成像面img之间。具体地，滤光镜片可以红外滤光(ir)镜片，用于滤除红外光，当然还可以为其他波长的滤光镜片。
45.在一些实施例中，为了避免安装时损坏拍摄装置的图像传感器，如图2所示，光学系统100包括保护镜片107，保护镜片107配置在滤光镜片106和拍摄装置的图像传感器之间，用于保护所述图像传感器的感光元件。其中，图像传感器的表面(感光元件)即为成像面img。
46.在一些实施例中，为了实现产品的小型化，滤光镜片106的厚度为0.8毫米，保护镜片107的厚度为1毫米，当然也可以为其他值。
47.需要说明的是，该光学系统主要应用于无反相机。无反相机即无反光板相机，也称半透镜相机，主要应用于超高速连拍，并在连拍时可以消除传统单反反光板上下运动所产生的振动、延迟、取景器全黑时间过长等不利因，进而提高拍摄效果。
48.在本技术的实施例中，无反相机可以包括中画幅无反相机、全画幅无反相机中的一种。其中，对于胶卷相机，画幅往往指的是相机在胶卷上成像范围的面积；对于数码相机，画幅通常是指传感器面积的大小。根据画幅按从小到大的顺序排列，可以分为1/3英寸、1/2.3英寸、1英寸、m4/3画幅、aps-c画幅、全画幅、中画幅以及大画幅等等，而中画幅传感器包括44
×
33mm、54
×
40mm 等不同规格。
49.本技术的光学系统，可以应用在中画幅无反相机中，尤其是用于转接中画幅相机(画幅54*40mm)长法兰焦距的镜头，以适配短法兰焦距中画幅无反相机(画幅44*33mm)，并且还可以保证转接后镜头具有较好的成像质量。
50.需要说明的是，所述光学系统应用在中画幅无反相机的减焦比为0.8。由此可见，在实现小型化和具有高成像质量的同时，还具有较高的减焦比，可以有效地减小拍摄装置的成像镜头的焦距。
51.本技术实施例提供的光学系统利用五个透镜的组合以及特定参数设置，可以有效地减小拍摄装置的成像镜头的焦距，同时可以缩小透镜的口径，以及使得光学系统的结构
更为紧凑，进而实现了小型化。
52.本技术实施例提供的光学系统除了可以实现产品小型化，还可以可以确保配置在成像镜头像侧时几乎不改变成像镜头的视场角，由此避免引入较大的场曲和畸变，并且还可以进一步地减小成像镜头的像差，由此可以提高拍摄装置的成像质量。
53.在一些实施例中，为了提高光学系统的成像质量，还可以限定光学系统100 满足以下表达式：
[0054][0055]
在表达式(3)中，c
11
为第一透镜101的物侧透镜面的曲率半径，c
12
为第一透镜101的像侧透镜面的曲率半径。满足该表达式(3)的光学系统，有利于平衡成像系统(成像透镜和光学系统)的球差，使的成像镜头经过该光学系统转接后仍然具有良好的光学性能。
[0056]
在一些实施例中，为了提高光学系统的通用性，以使得该光学系统可以适配更多类型的成像透镜，依然具有较好的成像质量。还可以限定光学系统100 满足以下表达式：
[0057]
0.5≤|f2/f1|≤2.5
ꢀꢀ
(4)
[0058]
在表达式(4)中，f1为第一透镜101的焦距，f2为第二透镜102的焦距。满足该条件，有利于该光学系统搭配不同类型的成像镜头时，场曲可以得到有效平衡，使得该光学系统具有更好的通用性。
[0059]
在一些实施例中，为了提高光学系统的通用性，还可以限定光学系统满足以下表达式：
[0060]
0.02≤|f3/e
ffl
|≤0.1
ꢀꢀ
(5)
[0061]
在表达式(5)中，f3为第三透镜103的焦距，e
ffl
为光学系统100的焦距。满足该条件，有利于该光学系统搭配不同类型的成像镜头时，场曲可以得到有效平衡，使得该光学系统具有更好的通用性。
[0062]
在一些实施例中，为了进一步地减小光学系统的体积，实现小型化。还可以将光学系统100的第三透镜103、第四透镜104和第五透镜105进行胶合以形成胶合透镜。通过形成胶合透镜可以使得光学系统的结构更为紧凑，进而实现了小型化，同时还便于安装。
[0063]
在一些实施例中，为了进一步地减小光学系统的体积，以及提高光学系统的成像质量。还可以限定光学系统100满足以下表达式：
[0064][0065]
在表达式(6)中，f3为胶合透镜中的第三透镜103的焦距，f4为胶合透镜中的第四透镜104的焦距，f5为胶合透镜中的第五透镜105的焦距。光学系统满足该条件下，有利于压缩光程差，降低组装难度，由此实现了小型化的同时，仍可以保持良好的光学性能。
[0066]
在一些实施例中，为了进一步地缩小光学系统的体积，实现小型化。还可以限定光学系统100满足以下表达式：
[0067][0068]
在表达式(7)中，d
12
为第一透镜101的像侧透镜面中心点至第二透镜102 的物侧透
镜面中心点的距离，d
23
为第二透镜102的像侧透镜面中心点至第三透镜103的物侧透镜面中心点的距离，t
tl
为第一透镜101的物侧透镜面中心点至第五透镜105的像侧透镜面中心点的距离。满足该条件下，使得该光学系统结构更为紧凑，并且在实现小型化的同时，仍保持良好的光学性能。
[0069]
在一些实施例中，为了提高光学系统的通用性，还可以限定光学系统满足以下表达式：
[0070]
12毫米≤d
img
≤26毫米
ꢀꢀ
(8)
[0071]
在表达式(8)中，d
img
为第五透镜105的像侧透镜面中心点至拍摄装置的成像镜头的成像面img的距离。满足该条件下，有利于该光学系统适配无反相机的法兰焦距的要求，具有良好通用性，以及还具有良好的光学性能。
[0072]
在一些实施例中，第一透镜101的物侧透镜面为凸面。
[0073]
在一些实施例中，为了提高光学系统的成像质量，还可以限定光学系统100 满足以下表达式：
[0074]
nd1≥1.8,vd1≤40，和/或，nd2≤1.63,vd2≥35
ꢀꢀ
(9)
[0075]
在表达式(9)中，nd1为第一透镜101的折射率，vd1为第一透镜101的色散系数，nd2为第二透镜102的折射率，vd2为第二透镜102的色散系数。满足该条件下，有利于光学系统压缩成像高度，得到所需的目标放大倍率，同时可以较好地平衡色差，使得拍摄装置获得良好的光学性能。
[0076]
在一些实施例中，为了实现轻便化，可以限定第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104和第五透镜105至少包括一个塑胶透镜。
[0077]
示例性的，比如，第一透镜101为玻璃透镜、第二透镜102和第三透镜103 为塑胶透镜。其中，第一透镜101为玻璃透镜可以防止光学系统被刮痕而损坏镜头，同时采用玻璃透镜和塑胶透镜的结合又可以降低光学系统的重量，进而实现光学系统的轻便化。
[0078]
需要说明的是，本技术实施例的光学系统，能够从较大画幅至较小画幅调制成像镜头的主光角(chief ray angle，cra)，能更好地匹配拍摄装置的图像传感器，进而提升拍摄的图像质量。
[0079]
以下结合附图以及表，给出光学系统的具体数值配置，具体地，如图3或图4所示，表面f1表示光学系统的入射面，第一透镜101的两个透镜面分别为表面f2和表面f3、第二透镜102的两个透镜面分别为表面f4和表面f5、第三透镜103的两个透镜面分别为表面f6和表面f7，第四透镜104的两个透镜面分别为表面f7和表面f8，第五透镜105的两个透镜面分别为表面f8和表面f9。其中，第三透镜103、第四透镜104和第五透镜105为胶合透镜。
[0080]
在图4中，光学系统100包括滤光镜片106和保护镜片107，滤光镜片106 的两个镜面分别为表面f10和表面f11，保护镜片107的两个镜面分别为表面 f12和表面f13。
[0081]
在表1和表2中，面数(surf)表示透镜的表面，类型(type)表示表面的形状，“standrad”表示平面，“evenasph”表示非球面；曲率半径(radius) 表示透镜表面弯曲的程度，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；obj表示物侧，sto表示光阑面，ima表示像侧。
[0082]
在表2中，surf表示面数，k为二次曲线常数，“4次项”至“14次项”表示a2至a7分别表
示各径向坐标所对应的系数。
[0083]
在表3中，t
tl
为第一透镜101的物侧透镜面中心点至第五透镜105的像侧透镜面中心点的距离，i
mgh
为光学系统的有效像素区域对角线长度的一半，m 为光学系统的放大倍率。
[0084]
需要说明的是，表1对应的光学系统，称为实施例1，具体为图3中的光学系统。表2对应的光学系统，称为实施例2，具体为图4中的光学系统。
[0085]
表1为实施例1的光学系统的透镜各个表面参数数据
[0086][0087]
表2为实施例2的光学系统的透镜各个表面参数数据
[0088][0089][0090]
表3实施例1和实施例2的光学系统的相关参数
[0091]
t
tl
38.735mmi
mgh
27.5mm
m0.8
[0092]
图5和图6分别为实施例1和实施例2示例的光学系统在inf物距下的场曲参数和畸变参数，由图5和图6可知，该光学系统具有较好的成像效果，因此具有较高成像质量。
[0093]
需要说明的是，可以根据上述给出实施例1和实施例2，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。
[0094]
请参阅图7，图7是本技术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通过使用本技术实施例提供的光学系统100，用于减小拍摄装置的成像镜头20的焦距，不仅可以实现产品的小型化，还可以确保拍摄装置 200的成像质量。
[0095]
如图7所示，拍摄装置200包括光学系统和成像镜头20，光学系统100配置在成像镜头20的像侧，在使用拍摄装置200对拍摄物体22进行拍摄时，该光学系统可以减小成像镜头20的焦距。具体地，该光学系统配置在成像镜头 20的像侧，位于成像镜头20和拍摄装置200的图像传感器的光路中。其中，该光学系统采用本技术实施例提供的任意一种光学系统100，该图像传感器可例如为coms传感器或ccd传感器。
[0096]
具体地，拍摄装置200还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。具体为无反相机，可例如为中画幅无反相机或全画幅无反相机。
[0097]
在一些实施例中，如图7所示，该拍摄装置200包括显示屏211和拍摄按键212。成像镜头20用于将拍摄物体22(比如景物)通过该光学系统成像于拍摄装置200的图像传感器上；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。
[0098]
上述实施例中的拍摄装置，由于使用了本技术实施例提供的光学系统，可以有效地减小拍摄装置的成像镜头的焦距，同时还可以实现小型化，又可以确保配置在成像镜头像侧时几乎不改变成像镜头的视场角，由此避免引入较大的场曲和畸变以减小成像镜头的像差，由此可以提高拍摄装置的成像质量。
[0099]
请参阅图8，图8是本技术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，以实现拍摄。
[0100]
如图8所示，可移动平台300包括平台本体30和拍摄装置200，拍摄装置 200搭载在平台本体30上，所述拍摄装置包括成像镜头和光学系统，所述光学系统配置在所述成像镜头的像侧，用于减小所述成像镜头的焦距。其中，该光学系统采用本技术实施例提供的任意一种光学系统100。
[0101]
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。
[0102]
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。
[0103]
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。
[0104]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，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技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。