具体实施方式

图1是表示本发明的一个实施方式(后面说明的实施例1)的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜101，具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜102，光圈103，具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜104、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜105以及具有正屈光力的第5透镜106。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过上述透镜的光束在通过光学部件107后，在像平面108上会聚。光学部件107是传感器的玻璃罩等。在本说明书和权利要求书中，具有负屈光力的透镜是指对在光学系统中入射到视场角的范围内的光束即通过光瞳的光束具有负屈光力的透镜，具有正屈光力的透镜是指对上述光束具有正屈光力的透镜。

以下说明本发明的实施方式的摄像光学系统的特征。

本发明的实施方式的摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过不使用接合透镜，能够提供小型且低成本的摄像光学系统。

本发明的实施方式的摄像光学系统具有从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜、光圈以及具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜。具备从物体侧配置到像侧的具有负屈光力的第1透镜、具有正屈光力的第2透镜和具有正屈光力的第3透镜的结构，容易校正广角中的多种像差。从焦阑性的观点出发，将光圈配置在第1透镜和第2透镜之间是有利的。从小型化、广角化以及高分辨率化的观点出发，将光圈配置在第2透镜以及第3透镜之间是有利的。在本发明中，由于与焦阑性相比更重视小型化、广角化及高分辨率化，所以将光圈配置在第2透镜及第3透镜之间。

由于第1透镜的物体侧的面为平面或凸面，因此可防止透镜表面的液滴的滞留及由此引起的分辨率的降低。

本发明的实施方式的摄像光学系统，具备具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜和具有正屈光力的第5透镜，该第5透镜的焦距用f5表示，整体的焦距用f表示，则满足2.6<f5/f<7 (1)。

通过使f5/f比式(1)的上限值小，能够将第5透镜的光焦度维持得比较大，抑制像面弯曲的增加和周边光量比的降低。通过使f5/f比式(1)的下限值大，第5透镜的屈光力不会过大，能够抑制像散的增加。

进而，通过使f5/f比式4<f5/f<7 (2)的下限值大，对应于周缘部的光线入射角度大的、小型且高分辨率的传感器，容易将从光学系统的出瞳位置到像平面的距离设定为1.5mm左右。

通过配置了具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜、光圈、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜和具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜的结构，能够降低色差。

光圈前的具有正屈光力的第2透镜的倍率色差与光圈后的具有正屈光力的第3透镜的倍率色差相互抵消，倍率色差降低。

设第2透镜的阿贝数为υ2，第3透镜的阿贝数为υ3，第4透镜的阿贝数为υ4，则满足

|ν2－ν3|<10 (3)

ν4<ν2 (4)

ν4<ν3 (5)

的情况下，通过仅使第4透镜的材料为阿贝数小的高分散树脂，可以降低色差。

设从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离为TTL，使TTL/f比式

5.5<TTL/f<6.5 (6)

的比下限值大，容易使周边光量比在规定的值以上，通过使其比上限值小，容易使光学系统小型化。

将f设为Fno，通过使Fno比4.0<Fno<6.5 (7)的下限值大，光学系统的景深变深，能够应对大范围的摄影。通过使Fno小于式(7)的上限值，能够维持可应对小像素尺寸的传感器的分辨率，还能够应对传感器的小型化。

以下说明本发明的实施例。

各实施例的第1透镜、第2透镜、第3透镜及第5透镜的材料为环烯烃聚合物(等级：E48R)。各实施例的第4透镜的材料为聚碳酸酯(等级：EP5000)。传感器盖(光学部件105)的材料是N－BK7。

各透镜的各面由下式表示。

[数学式1]

[数学式2]

[数学式3]

将连接各透镜的两面的曲率中心的线设为z轴。z是表示以各个透镜面与z轴的交点为基准，以像侧为正的、透镜面上的点的z轴方向的位置的坐标。h表示从z轴到透镜面上的点的距离。R是透镜面的顶点的带符号的曲率半径，即带符号的中心曲率半径。c是透镜面的顶点的带符号的曲率，即带符号的中心曲率。c的绝对值是透镜面的顶点的曲率，即中心曲率，符号在透镜面向物体侧凸出时为正，在透镜面向像侧凸出时为负。k是圆锥常数。Ai是非球面系数。i和m是整数。

将各透镜的一致的主轴作为光轴。

各实施例的摄像光学系统的像差表示F线(波长486.1nm)，d线(波长587.56nm)及C线(波长656.27nm)。

下表中的[曲率半径]及[间隔]的长度的单位为毫米。

实施例1

图1是表示实施例1的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜101、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜102、光圈103、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜104、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜105以及具有正屈光力的第5透镜106。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过上述透镜的光束在通过光学部件107后，在像平面108上会聚。

表1是表示光学元件的面间隔、光学元件的材料的性质、光学元件的面的形状的表。面1－面4分别表示第1透镜101的物体侧面、第1透镜101的像侧面、第2透镜102的物体侧面以及第2透镜102的像侧面。与面1对应的面间隔表示第1透镜101的像侧面和第2透镜102的物体侧面的间隔。与面1对应的折射率和阿贝数表示第1透镜101的折射率和阿贝数。

[表1]

表2是表示面2－4及面6－11的式(8)的中心曲率半径、圆锥常数、非球面系数的表。

[表2]

图2是表示实施例1的摄像光学系统的球面像差的图。横轴表示成像位置的光轴方向的坐标。横轴的0表示像平面的位置。纵轴表示平行于光轴的光线距光轴的距离的相对值。0表示与光轴一致的光线，1表示通过光圈的开口边缘的光线。

图3是表示实施例1的摄像光学系统的畸变像差的图。横轴表示畸变像差。纵轴表示主光线与光轴所成的角度。

图4是表示实施例1的摄像光学系统的像散的图。横轴表示F线、d线及C线的子午像面及弧矢像面的光轴方向的位置。在图中，Tan表示子午像面，Sag表示弧矢像面。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

图5是表示实施例1的摄像光学系统的倍率色差的图。横轴表示以d线为基准的F线及C线的倍率色差。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

实施例1的摄像光学系统的焦距、光圈值(Fno.)、半视场角、从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离(TTL)、从像平面到朝向物体侧方向的出瞳的距离(出瞳位置)、像平面的周缘的照度相对于光轴上的照度的比率(周边光量比)如下。

焦距 0.693mm

Fno.5

半视场角 60度

TTL 4.081mm

出瞳位置 1.491mm

周边光量比 55％

实施例2

图6是表示实施例2的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜201、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜202、光圈203、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜204、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜205以及具有正屈光力的第5透镜206。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过上述透镜的光束通过光学部件207后，在像平面208上会聚。

表3是表示光学元件的面间隔、光学元件的材料的性质、光学元件的面的形状的表。面1－面4分别表示第1透镜201的物体侧面、第1透镜201的像侧面、第2透镜202的物体侧面以及第2透镜202的像侧面。与面1对应的面间隔表示第1透镜201的像侧面与第2透镜202的物体侧面的间隔。与面1对应的折射率和阿贝数表示第1透镜201的折射率和阿贝数。

[表3]

表4是表示面2－4及面6－11的式(8)的中心曲率半径、圆锥常数、非球面系数的表。

[表4]

图7是表示实施例2的摄像光学系统的球面像差的图。横轴表示成像位置的光轴方向的坐标。横轴的0表示像平面的位置。纵轴表示平行于光轴的光线距光轴的距离的相对值。0表示与光轴一致的光线，1表示通过光圈的开口边缘的光线。

图8是表示实施例2的摄像光学系统的畸变像差的图。横轴表示畸变像差。纵轴表示主光线与光轴所成的角度。

图9是表示实施例2的摄像光学系统的像散的图。横轴表示F线、d线及C线的子午像面及弧矢像面的光轴方向的位置。在图中，Tan表示子午像面，Sag表示弧矢像面。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

图10是表示实施例2的摄像光学系统的倍率色差的图。横轴表示以d线为基准的F线及C线的倍率色差。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

实施例2的摄像光学系统的焦距、光圈值(Fno.)、半视场角、从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离(TTL)、从像平面到朝向物体侧方向的出瞳的距离(出瞳位置)、像平面的周缘的照度相对于光轴上的照度的比率(周边光量比)如下。

焦距 0.693mm

Fno.5

半视场角 60度

TTL 4.096mm

出瞳位置 1.469mm

周边光量比 53％

实施例3

图11是表示实施例3的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜301、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜302、光圈303、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜304、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜305以及具有正屈光力的第5透镜306。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过上述透镜的光束在通过光学部件307后，在像平面308上会聚。

表5是表示光学元件的面间隔、光学元件的材料的性质、光学元件的面的形状的表。面1－面4分别表示第1透镜301的物体侧面、第1透镜301的像侧面、第2透镜302的物体侧面以及第2透镜302的像侧面。与面1对应的面间隔表示第1透镜301的像侧面和第2透镜302的物体侧面的间隔。与面1对应的折射率和阿贝数表示第1透镜301的折射率和阿贝数。

[表5]

表6是示出面2－4和面6－11的式(8)的中心曲率半径、圆锥常数、非球面系数的表。

[表6]

图12是表示实施例3的摄像光学系统的球面像差的图。横轴表示成像位置的光轴方向的坐标。横轴的0表示像平面的位置。纵轴表示平行于光轴的光线距光轴的距离的相对值。0表示与光轴一致的光线，1表示通过光圈的开口边缘的光线。

图13是表示实施例3的摄像光学系统的畸变像差的图。横轴表示畸变像差。纵轴表示主光线与光轴所成的角度。

图14是表示实施例3的摄像光学系统的像散的图。横轴表示F线、d线及C线的子午像面及弧矢像面的光轴方向的位置。在图中，Tan表示子午像面，Sag表示弧矢像面。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

图15是表示实施例3的摄像光学系统的倍率色差的图。横轴表示以d线为基准的F线及C线的倍率色差。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

实施例3的摄像光学系统的焦距、光圈值(Fno.)、半视场角、从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离(TTL)、从像平面到朝向物体侧方向的出瞳的距离(出瞳位置)、像平面的周缘的照度相对于光轴上的照度的比率(周边光量比)如下。

焦距 0.692mm

Fno.5

半视场角 60度

TTL 4.077mm

出瞳位置 1.506mm

周边光量比 56％

实施例4

图16是表示实施例4的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜401、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜402、光圈403、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜404、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜405以及具有正屈光力的第5透镜406。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过透镜的光束通过光学部件407，在像平面408上会聚。

表7是表示光学元件的面间隔、光学元件的材料的性质、光学元件的面的形状的表。面1－面4分别表示第1透镜401的物体侧面、第1透镜401的像侧面、第2透镜402的物体侧面以及第2透镜402的像侧面。与面1对应的面间隔表示第1透镜401的像侧面和第2透镜402的物体侧面的间隔。与面1对应的折射率和阿贝数表示第1透镜401的折射率和阿贝数。

[表7]

表8是表示面2－4以及面6－11的式(8)的中心曲率半径、圆锥常数、非球面系数的表。

[表8]

图17是表示实施例4的摄像光学系统的球面像差的图。横轴表示成像位置的光轴方向的坐标。横轴的0表示像平面的位置。纵轴表示平行于光轴的光线距光轴的距离的相对值。0表示与光轴一致的光线，1表示通过光圈的开口边缘的光线。

图18是表示实施例4的摄像光学系统的畸变像差的图。横轴表示畸变像差。纵轴表示主光线与光轴所成的角度。

图19是表示实施例4的摄像光学系统的像散的图。横轴表示F线、d线及C线的子午像面及弧矢像面的光轴方向的位置。在图中，Tan表示子午像面，Sag表示弧矢像面。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

图20是表示实施例4的摄像光学系统的倍率色差的图。横轴表示以d线为基准的F线及C线的倍率色差。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

实施例4的摄像光学系统的焦距、光圈值(Fno.)、半视场角、从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离(TTL)、从像平面到朝向物体侧方向的出瞳的距离(出瞳位置)、像平面的周缘的照度相对于光轴上的照度的比率(周边光量比)如下。

焦距 0.693mm

Fno.5

半视场角 60度

TTL 4.051mm

出瞳位置 1.48mm

周边光量比 56％

实施例5

图21是表示实施例5的摄像光学系统的结构的图。摄像光学系统具备从物体侧到像侧配置的、具有负屈光力且物体侧的面为平面或凸面的第1透镜501、具有正屈光力且为双凸透镜的第2透镜502、光圈503、具有正屈光力且为双凸透镜的第3透镜504、具有负屈光力且为双凹透镜的第4透镜505以及具有正屈光力的第5透镜506。摄像光学系统是各透镜不是接合透镜的5片透镜的光学系统。通过上述透镜的光束在通过光学部件507后，在像平面508上会聚。

表9是表示光学元件的面间隔、光学元件的材料的性质、光学元件的面的形状的表。面1－面4分别表示第1透镜501的物体侧面、第1透镜501的像侧面、第2透镜502的物体侧面以及第2透镜502的像侧面。与面1对应的面间隔表示第1透镜501的像侧面和第2透镜502的物体侧面的间隔。与面1对应的折射率和阿贝数表示第1透镜501的折射率和阿贝数。

[表9]

表10是表示面2－4以及面6－11的式(8)的中心曲率半径、圆锥常数、非球面系数的表。

[表10]

图22是表示实施例5的摄像光学系统的球面像差的图。横轴表示成像位置的光轴方向的坐标。横轴的0表示像平面的位置。纵轴表示平行于光轴的光线距光轴的距离的相对值。0表示与光轴一致的光线，1表示通过光圈的开口边缘的光线。

图23是表示实施例5的摄像光学系统的畸变像差的图。横轴表示畸变像差。纵轴表示主光线与光轴所成的角度。

图24是表示实施例5的摄像光学系统的像散的图。横轴表示F线、d线及C线的子午像面及弧矢像面的光轴方向的位置。在图中，Tan表示子午像面，Sag表示弧矢像面。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

图25是表示实施例5的摄像光学系统的倍率色差的图。横轴表示以d线为基准的F线及C线的倍率色差。纵轴表示入射到摄像光学系统的光束的主光线相对于光轴的角度。纵轴的角度的最大值相当于半视场角。

实施例5的摄像光学系统的焦距、光圈值(Fno.)、半视场角、从第1透镜的物体侧的面的顶点到像平面的距离(TTL)、从像平面到朝向物体侧方向的出瞳的距离(出瞳位置)、像平面的周缘的照度相对于光轴上的照度的比率(周边光量比)如下。

焦距 0.694mm

Fno.5

半视场角 60度

TTL 4.1mm

出瞳位置 1.907mm

周边光量比 58％

实施例的特征

表11是表示实施例的特征的表。

[表11]

根据表11，实施例1－5满足式(1)和式(6)－(7)，实施例1－4满足式(2)。另外，根据表1，3，5，7及9，实施例1－5满足式(3)－(5)。实施例1－5的出瞳位置(从像平面向物体侧方向的出瞳的距离)小于2毫米，周边光量比为53％以上。

另外，根据各实施例的像差图，各像差的大小如下。关于球面像差，光轴上的成像位置为距像平面±5微米的范围。关于像散，三波长的子午像面和弧矢像面在光轴方向上的位置在所有实施例中均在离像平面±20微米的范围内，在实施例1、3和4中均在±10微米的范围内。畸变像差为±50％以下。以d线为基准的F线及C线的倍率色差在全部实施例中为±1微米以内，在实施例1－4中为±0.5微米以内。

这样，实施例1－5的像差非常小，实现了高分辨率的摄像光学系统。