光学系统及拍摄装置
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学系统以及使用光学系统的拍摄装置。
背景技术
随着物质生活水平的提高，人们对于摄影需求逐渐提高，而单反相机和微单相机的价格又居高不下，因此便携类的手持相机逐渐走进人们的视野。然而由于现有相机的产品体积、成本及外观方面的要求和限制，使得手持相机的光学系统实际的视场角较小，并且市面上的增加视场角的光学系统较为低端，没有与实际的手持相机系统完全结合起来进行像质优化，使得整体的像质较差，成像质量无法满足人们的需求，而且体积较大，重量较重，不利于便携式的需求。
发明内容
基于此，本申请提供了一种光学系统以及拍摄装置，该光学系统用于增加拍摄装置的视场角，同时又可减小体积且提高成像质量。
第一方面，本申请提供了一种光学系统，包括：从物侧至像侧依次配置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜均具有负屈光度，所述第三透镜具有正屈光度；所述光学系统满足以下表达式：
0＜|f1/f2|＜1，1.5＜|f2/f3|＜3，vd1＞20，vd2＞45，vd3＞20
其中，f1、f2、f3分别为所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦距；vd1、vd2、vd3分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的阿贝数。
第二方面，本申请还提供了一种拍摄装置，所述拍摄装置包括光学系统和拍摄设备，所述光学系统包括：从物侧至像侧依次配置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜均具有负屈光度，所述第三透镜具有正屈光度；所述光学系统满足以下表达式：
0＜|f1/f2|＜1，1.5＜|f2/f3|＜3，vd1＞20，vd2＞45，vd3＞20
其中，f1、f2、f3分别为所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦距；vd1、vd2、vd3分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的阿贝数。
本申请实施例提供了一种光学系统以及使用光学系统的拍摄装置，所述光学系统包括：从物侧至像侧依次配置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜均具有负屈光度，所述第三透镜具有正屈光度；所述光学系统满足以下表达式：0＜|f1/f2|＜1，1.5＜|f2/f3|＜3，vd1＞20，vd2＞45，vd3＞20；其中，f1、f2、f3分别为所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦距；vd1、vd2、vd3分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的阿贝数。该光学系统仅使用三个透镜且结构紧凑，因此可以减小光学系统的体积和重量，利用三个透镜的组合及特定参数设置增加了拍摄装置的视场角，通用性强，便于加工的同时又提高了拍摄装置的成像质量。
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一种拍摄装置的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种拍摄设备的结构示意图。
主要元件及符号说明：
10、光学系统；101、第一透镜；102、第二透镜；103、第三透镜；
20、拍摄装置；21、拍摄设备；210、镜片组；211、显示屏；212、拍摄按键。
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。
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。该光学系统用于增加拍摄装置的视场角，同时该光学系统的体积较小且可以提高成像质量。
如图1所示，该光学系统10包括：第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103。第一透镜101和第二透镜102均具有负屈光度，即具有负屈光能力；第三透镜103具有正屈光度，即具有正屈光能力。
第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103从物侧至像侧依次配置。
光学系统10满足以下表达式：
0＜|f1/f2|＜1，1.5＜|f2/f3|＜3，vd1＞20，vd2＞45，vd3＞20 (1)
在表达式(1)中，f1、f2、f3分别为第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的焦距；vd1、vd2、vd3分别为第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103的阿贝数。
需要说明的是，从物侧至像侧依次配置中的物侧和像侧分别为光学系统10的物方和像方。
可以理解的是，第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103从物方至像方沿光轴依次配置。
可以理解的是，在本申请的实施例中第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的直径不同。但是在某些实施例中，第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的直径可以相同。
示例性的，为了配置方便，第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的直径设置相同。
在一个实施例中，第一透镜101可以为凹透镜，具体包括双凹透镜和平凹透镜等，第二透镜102和第三透镜103可为弯月透镜。
在一个实施例中，第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103中至少一个为塑胶透镜。即第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103可以部分用玻璃透镜等常用材质透镜，部分用塑胶透镜；或者均用塑胶透镜。由此可以进一步地减轻光学系统的重量。实现光学系统的轻量化，以方便用户使用。
在一个实施例中，光学系统10的长度设计为小于7毫米。由此实现光学系统的小型化和轻量化。当然，在其他实施例中，可以将光学系统10的长度设计为其他长度，具体长度范围在此不做限定。
在一个实施例中，为了提高系统的增广能力和成像质量，第一透镜101满足表达式(2)和/或表达式(3)，表达式(2)和表达式(3)分别为：
1.55＜nd1＜1.70 (2)
20＜vd1＜45 (3)
其中，nd1为第一透镜101的折射率；vd1为第一透镜101的阿贝数。
在一个实施例中，为了提高系统的增广能力和成像质量，第二透镜102满足表达式(4)和/或表达式(5)，表达式(4)和表达式(5)分别为：
1.50＜nd2＜1.60 (4)
45＜vd2＜65 (5)
其中，nd2为第二透镜102的折射率，vd2为第二透镜102的阿贝数。
在一个实施例中，为了提高系统的增广能力和成像质量，第三透镜103满足表达式(6)和/或表达式(7)，表达式(6)和表达式(7)分别为：
1.55＜nd3＜1.70 (6)
20＜vd3＜45 (7)
其中，nd3为第三透镜103的折射率，vd3为第三透镜103的阿贝数。
在一个实施例中，光学系统10满足如下表达式：
0.05＜T1/TL＜0.20，0.10＜T2/TL＜0.25，0.30＜T3/TL＜0.50 (8)
0.50＜(T1+T2)/T3＜1.00 (9)
6＜A1/A2＜8，0.15＜A1/TL＜0.40 (10)
其中，TL是第一透镜的物侧面中心到所述第三透镜的像侧面中心的距离，T1、T2和T3是所述第一透镜至所述第三透镜的镜片中心厚度，A1是所述第一透镜与所述第二透镜之间的间距，A2是所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距。
T1为第一透镜101的镜片中心厚度；T2为第二透镜102的镜片中心厚度；T3第三透镜103的镜片中心厚度。
通过距离和间距的设计，可以将光学系统的结构设计的更为紧凑，由此进一步地提高了整个光学系统的小型化和轻便化，同时还可以提高光学系统的成像质量。
在一个实施例中，第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103均为非球面透镜。通过采用全非球面设计，可以避免了产生的球面像差、色差和畸变等等；获得了较高的解像力，进而提高光学系统的成像质量。
在一个实施例中，所述非球面透镜的两个镜面均是高次非球面。所述高次非球面满足以下表达式：
其中，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。
以下结合附图以及表，给出光学系统的具体数值配置，如图2所示，面数1、2、...、6表示光学系统中的表面标号，分别表示第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的镜面；X表示光轴，O表示物面，I表示像面。
在表1和表2中，nd表示透镜的折射率，vd表示透镜的阿贝数，即色散系数。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。
具体地，表1和表2示出了光学系统的具体数值配置。具有表1和表2数值配置的光学系统，具体如图1或图2所示。
表1为光学系统各个透镜的参数
表2为光学系统各个表面非球面参数
上述实施例中的光学系统通过使用三个透镜，并且设计结构紧凑，因此可以减小光学系统的体积和重量，利用三个透镜的组合及特定参数设置增加了拍摄装置的视场角，同时又提高了拍摄装置的成像质量。
请参阅图3，图3是本申请的实施例提供的一种拍摄装置的结构示意图。该拍摄装置使用光学系统以增加视场角，用于实现大像面以及高像质的成像效果。
如图3所示，拍摄装置20包括光学系统10和拍摄设备21，光学系统10采用上述实施例提供的任意一种光学系统。
拍摄装置20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。
其中，光学系统10和拍摄设备21可拆卸连接，或者固定连接。可拆卸连接方便用户使用。
示例性的，光学系统10与拍摄设备21通过磁吸、粘贴、螺纹或卡扣中的一种或多种连接方式固定。以磁吸为例，当光学系统10与拍摄设备21通过磁吸方式固定时，光学系统10和拍摄设备21上通过磁铁公母对吸方式连接，具体地，可以在光学系统10上安装有磁铁，而拍摄设备21的对应位置安装有可供磁铁吸合的异性磁极或金属件。反之亦然，磁铁也可安装在拍摄设备21，此时光学系统10上安装有可供磁铁吸合的异性磁极或金属件。通过上述设置，可以在方便用户安装及盲操的同时，避免了频繁装卸下容易产生的接口磨损问题。
如图4所示，该拍摄设备21为运动相机，包括镜片组210、显示屏211和拍摄按键212。镜片组210用于将景物成像于拍摄设备21的传感器，比如COMS传感器或CCD传感器等；显示屏211用于显示成像，显示屏211为触控显示屏；拍摄按键212用于触发拍摄。
其中，拍摄设备21包括镜片组210，第三透镜103与镜片组210的最外侧镜片保持一定距离。比如大于4mm，以在光学系统10与拍摄设备21连接，确保两者之间不直接接触，提高安全性。
在一个实施例中，光学系统10与拍摄设备21的镜头参数相匹配。进而提高成像质量。
示例性的，光学系统10的镜头参数包括：孔径、光圈和像面等，其中，光学系统10的孔径、光圈与拍摄设备的孔径、光圈保持一致，进而保证了整体系统像面像质的一致性。
在一个实施例中，所述镜头参数包括像面，且像面大于16mm。进而通过上述光学系统自身的设置或其与拍摄设备的配合实现了大像面成像。进而解决了现有拍摄装置的成像面小的问题。
在一个实施例中，通过使用该光学系统10，可以使拍摄装置20的视场角大于108°。由此实现了拍摄范围较大，成像清晰，且可实现0.2m至无穷远不同物距的拍摄。
在一个实施例中，光学系统10的第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103的直径均大于拍摄设备21的镜片直径。由此可以实现大像面成像，进而解决了现有拍摄装置的成像面较小，多小于直径为16mm的像面，且分辨率较低和像质较差等问题。
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，同时又提高了拍摄装置的成像质量。
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。
