成像光学系统以及摄像装置的制作方法

本发明涉及一种成像光学系统以及具备成像光学系统的摄像装置。

背景技术：

近年来，与摄像装置的高精度图像质量化相配合地，强烈要求摄像元件的高密度化以及成像光学系统的光学上的高性能化。另一方面，成像光学系统被嵌入于移动电话、小型无人机，强烈期望在维持高光学性能的状态下实现光轴方向的缩短化、即表示从物体侧第一面到成像面为止的距离的光学全长的缩短化，并且实现小径化。

作为以往的成像光学系统，提出了一种负、正、正、负、正、正、负的七片透镜的摄像透镜(例如参照专利文献1)。

另外，作为以往的成像光学系统，提出了一种负、正、正、负、负、正、负的七片透镜的摄影光学系统(例如参照专利文献2)。

并且，作为光学性能优秀且小型的以往的成像光学系统的其它方式，提出了如下一种微距镜头(例如参照专利文献3)：是正、正、负的三个透镜组结构，在对焦时，将第一透镜组11和第三透镜组13固定，使第二透镜组12移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-62021号公报

专利文献2：日本特开2017-116913号公报

专利文献3：日本特开2013-235239号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述的现有技术中，关于所述专利文献1、2中所提出的透镜结构，折射力的配置不适当，小型化或高性能化不足。

在所述专利文献3所提出的微距镜头中，具有如下问题：由于作为调焦透镜的第二透镜组的折射力弱，因此在对焦时第二透镜组的移动量变大，由于需要确保空气间隔，因此光学全长较长。

本发明是鉴于以往的成像光学系统的上述问题点而完成的，其主要的目的在于提供一种具有优秀的光学性能且小型的成像光学系统以及具备该成像光学系统的摄像装置。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式所涉及的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7，所述成像光学系统满足下面的条件式，

0.50≤f2/f≤1.15…(1-1)

0.38≤f3/f≤1.10…(1-2)

0.015≤thi_max/oal≤0.210…(1-3)

其中，

f为成像光学系统的焦距，

f2为第二透镜g2的焦距，

f3为第三透镜g3的焦距，

thi_max为透镜间隔的最大值(bf(backfocus：后焦距)除外)

oal为光学全长(从第一透镜g1的物体侧面到成像面为止的距离)。

本发明的一个方式所涉及的摄像装置具备：所述成像光学系统；以及摄像元件，其配置在该成像光学系统的成像位置处。

发明的效果

根据像这样的本发明，能够提供一种具有优秀的光学性能且小型的成像光学系统以及具备该成像光学系统的摄像装置。

附图说明

图1是本发明的成像光学系统的第一实施例的透镜结构图。

图2是本发明的成像光学系统的第一实施例的像差图。

图3是本发明的成像光学系统的第二实施例的透镜结构图。

图4是本发明的成像光学系统的第二实施例的像差图。

图5是本发明的成像光学系统的第三实施例的透镜结构图。

图6是本发明的成像光学系统的第三实施例的像差图。

图7是本发明的成像光学系统的第四实施例的透镜结构图。

图8是本发明的成像光学系统的第四实施例的像差图。

图9是本发明的成像光学系统的第五实施例的透镜结构图。

图10是本发明的成像光学系统的第五实施例的像差图。

图11是本发明的摄像装置的实施例的结构说明图。

附图标记说明

g1：第一透镜；g2：第二透镜；g3：第三透镜；g4：第四透镜；g5：第五透镜；g6：第六透镜；g7：第七透镜；100：摄像装置；102：摄像装置外壳；104：透镜安装件；106：透镜镜筒；110：摄影镜头。

具体实施方式

本发明的一个实施方式所涉及的成像光学系统优选为包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7。有时也在第七透镜g7与成像面img之间配置护罩玻璃c。

通过使第一透镜g1具有负折射力，由此能够缩小第一透镜g1的直径，实现小型化。

并且，通过将由第二透镜g2及第三透镜g3形成的正折射力分割地配置，由此能够使各个透镜分担像差校正，实现高性能化。

并且，通过在正折射力的第三透镜g3的像侧配置负折射力的第四透镜g4，由此能够校正由正折射力的第二透镜g2及第三透镜g3产生的球面像差等，实现高性能化。

另外，在第五透镜g5～第七透镜g7中，由于主光线在相对于光轴而言较高的位置通过，因此能够高效地进行像面弯曲、畸变像差等的校正、主光线入射角度(cra：chiefrayangle(主光线角度))的增大化的抑制。

本发明的一个实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式。

0.50≤f2/f≤1.15…(1-1)

其中，

f为成像光学系统的焦距，

f2为第二透镜g2的焦距。

条件式(1-1)是规定成像光学系统的焦距与第二透镜g2的焦距之比的条件式。通过满足条件式(1-1)，能够使第二透镜g2的焦距适当，从而能够在维持高性能的状态下实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(1-1)的下限的情况下，第二透镜g2的折射力过强，难以校正球面像差等，从而难以设计光学性能优秀的成像光学系统。

在超过条件式(1-1)的上限的情况下，第二透镜g2的折射力变小，从而难以实现光学全长的缩短化。

条件式(1-1)的下限更优选为0.58，更进一步优选为0.65。条件式(1-1)的上限更优选为1.06，更进一步优选为0.97。

本发明的一个实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式。

0.38≤f3/f≤1.10…(1-2)

其中，

f为成像光学系统的焦距，

f3为第三透镜g3的焦距。

条件式(1-2)是规定成像光学系统的焦距与第三透镜g3的焦距之比的条件式。通过满足条件式(1-2)，能够使第三透镜g3的焦距适当，从而能够在维持高性能的状态下实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(1-2)的下限的情况下，第三透镜g3的折射力过强，难以校正球面像差等，从而难以设计高性能的成像光学系统。

在超过条件式(1-2)的上限的情况下，第三透镜g3的折射力变小，从而难以实现光学全长的缩短化。

条件式(1-2)的下限更优选为0.43，更进一步优选为0.49。条件式(1-2)的上限更优选为1.01，更进一步优选为0.93。

本发明的一个实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式。

0.015≤thi_max/oal≤0.210…(1-3)

其中，

thi_max为透镜间隔的最大值(bf除外)，

oal为光学全长(从第一透镜g1的物体侧面到成像面为止的距离)。

条件式(1-3)是规定光学全长与除了bf以外的透镜间隔的最大值之比的条件式。除了bf以外的透镜间隔是指从第一透镜g1到第七透镜g7为止的透镜彼此的间隔之中最大的间隔。

通过满足条件式(1-3)，能够使透镜间隔的最大值适当，从而能够容易地实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(1-3)的下限的情况下，各透镜间隔变短，难以进行透镜机构、对焦机构的配置。

在超过条件式(1-3)的上限的情况下，透镜间隔变长，从而难以设计光学全长短的光学系统。

当考虑用于配置透镜机构、对焦机构的空间的大小等时，条件式(1-3)的下限更优选为0.017，更进一步优选为0.019，条件式(1-3)的上限更优选为0.192，更进一步优选为0.176。

根据本发明的一个实施方式，本发明所涉及的成像光学系统优选为满足条件式(2)。

0.50≤|f1|/f≤1.71…(2)

其中，

f1为第一透镜g1的焦距。

条件式(2)是规定成像光学系统的光学全长与第一透镜g1的焦距之比的条件式。

通过满足条件式(2)，能够提供高的光学性能，并能够减小前透镜直径、即第一透镜g1的直径。

在低于条件式(2)的下限的情况下，第一透镜g1的折射力变强，难以进行像面弯曲等的像差校正，从而难以设计高性能的成像光学系统。

在超过条件式(2)的上限的情况下，导致第一透镜g1的折射力变小，第一透镜g1的直径变大。

条件式(2)的下限更优选为0.58，更进一步优选为0.65。条件式(2)的上限更优选为1.58，更进一步优选为1.45。

本发明的一个实施方式优选为满足下面的条件式(3)。

0.38≤|f4|/f≤1.32…(3)

其中，

f4为第四透镜g4的焦距。

条件式(3)是规定成像光学系统的焦距与第四透镜g4的焦距的绝对值之比的条件式。

通过满足条件式(3)，能够维持高光学性能，并能够使光学全长减小。

在低于条件式(3)的下限的情况下，负折射力相对于第二透镜g2及第三透镜g3的正折射力过强，因此难以校正球面像差，从而难以设计高性能的成像光学系统。在超过条件式(3)的上限的情况下，由于负折射力相对于第二透镜g2及第三透镜g3的正折射力变小，因此难以良好地校正在第二透镜g2及第三透镜g3中产生的球面像差等。

条件式(3)的下限更优选为0.44，更进一步优选为0.49。条件式(3)的上限更优选为1.22，更进一步优选为1.12。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式(4)。

0.01≤thig1g2/oal≤0.03…(4)

其中，

thig1g2为第一透镜g1与第二透镜g2的间隔。

条件式(4)是规定成像光学系统的光学全长与第一透镜g1同第二透镜g2的间隔之比的条件式。

通过满足条件式(4)，能够容易地实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(4)的下限的情况下，第一透镜g1与第二透镜g2的间隔过短，难以进行透镜机构、对焦机构的配置。在超过条件式(4)的上限的情况下，所述间隔过长，因此难以设计光学全长短的光学系统。

条件式(4)的下限更优选为0.012，更进一步优选为0.013。条件式(4)的上限更优选为0.026，更进一步优选为0.024。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式(5)。

0.88≤allthi/f≤2.15…(5)

其中，

allthi为从第一透镜g1的物体侧面到第七透镜g7的像侧面为止的距离。

条件式(5)是规定成像光学系统的焦距与从第一透镜g1的物体侧面到第七透镜g7的像侧面为止的在光轴上的距离之比的条件式。

通过满足条件式(5)，能够容易地实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(5)的下限的情况下，各透镜的间隔过短，难以进行透镜机构、对焦机构的配置。在超过条件式(5)的上限的情况下，各透镜的间隔过长，因此难以设计光学全长短的成像光学系统。

条件式(5)的下限更优选为1.00，更进一步优选为1.13。条件式(5)的上限更优选为1.99，更进一步优选为1.82。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式(6)。

1.95≤f567/f≤13.95…(6)

其中，

f567为第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7的合成焦距。

条件式(6)是规定成像光学系统的焦距与第五透镜g5、第六透镜g6及第七透镜g7的合成焦距之比的条件式。通过满足条件式(6)，能够维持高光学性能，并能够容易地实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(6)的下限的情况下，第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7的正的合成折射力过强，因此难以校正像面弯曲、像散，从而难以设计高性能的成像光学系统。在超过条件式(6)的上限的情况下，第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7的正的合成折射力变小，因此难以使光学全长缩短。

条件式(6)的下限更优选为2.33，更进一步优选为2.51。条件式(6)的上限更优选为12.87，更进一步优选为11.80。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为满足下面的条件式(7)。

0.20≤r7/f≤0.43…(7)

其中，

r7为第七透镜g7的像侧面的近轴曲率半径。

条件式(7)是规定成像光学系统的焦距与第七透镜g7的像侧面的近轴曲率半径之比的条件式。通过满足条件式(7)，能够维持高光学性能，并能够容易地实现光学全长的缩短化。

在低于条件式(7)的下限的情况下，第七透镜g7的像侧面的曲率变大，负焦度过强，从而难以校正像面弯曲、像散，难以设计高性能的成像光学系统。在超过条件式(7)的上限的情况下，第七透镜g7的像侧面的曲率变小，负焦度过弱，从而难以校正像面弯曲、像散。

条件式(7)的下限更优选为0.23，更进一步优选为0.26。条件式(7)的上限更优选为0.40，更进一步优选为0.37。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第一透镜g1为双凹透镜。

通过使第一透镜g1为双凹透镜，能够将由第一透镜g1产生的像差抑制为较少，并能够容易地使第一透镜g1的折射力变强，能够减小第一透镜g1的直径。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第二透镜g2为双凸透镜。

通过使第二透镜g2为双凸透镜，由此能够使第二透镜g2的折射力变强，能够高效地实现光学全长的缩短化。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第五透镜g5的物体侧面为朝向物体侧的凹面。

通过使得第五透镜g5的物体侧面为朝向物体侧的凹面，由此能够良好地校正像散。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第六透镜g6的物体侧面为朝向物体侧的凹面。

通过使得第六透镜g6的物体侧面为朝向物体侧的凹面，由此能够良好地校正弧矢像散。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第七透镜g7具有负折射力。

在第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7中，由于第七透镜g7具有负折射力，因此通过使第五透镜g5及第六透镜g6具有正折射力，从而能够将第五透镜g5、第六透镜g6以及第七透镜g7设为远摄光学系统，对于光学全长的缩短化是有利的。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优先为，所述第七透镜g7的像侧面为朝向像侧的凹面，并且在除光轴上以外的位置也具有拐点。

本实施方式所涉及的成像光学系统通过将所述第七透镜g7的像侧面设为朝向像侧的凹面并且在除光轴上以外的位置也具有拐点，由此所述第七透镜g7的周边部具有正折射力，能够抑制主光线入射角度(cra)的增大化。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，在第二透镜g2与第三透镜g3之间配置孔径光圈。

通过将孔径光圈配置于具有正折射力的第二透镜g2与具有正折射力的第三透镜g3之间，并由具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈以及具有正折射力的第三透镜g3形成具有对称性的透镜结构，由此能够容易地进行各像差的校正。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优先为，在第二透镜g2与第三透镜g3之间配置孔径光圈，并且使第二透镜g2的像侧面为向像侧凸的凸面，使第三透镜g3的物体侧面为向物体侧凸的凸面。

通过将孔径光圈配置于第二透镜g2与第三透镜g3之间，而且使第二透镜g2的像侧面为向像侧凸的凸面并使第三透镜g3的物体侧面为向物体侧凸的凸面，由此能够使第二透镜g2与第三透镜g3之间的间隔的周边部分变大，从而能够容易地配置孔径光圈机构。

根据本发明的一个实施方式，本实施方式所涉及的成像光学系统优选为，第一透镜g1与第二透镜g2以隔开空气间隔的方式配置。

第一透镜g1与第二透镜g2以隔开空气间隔的方式配置是指，优选为第一透镜g1与第二透镜g2不进行接合。通过隔开空气间隔，从而像差的校正面增加，能够实现高性能化。

本发明的一个实施方式优选为一种摄像装置，其特征在于，具备：所述摄影镜头；以及摄像元件，其配置在所述摄影镜头的像侧。在此，针对所述摄像元件等没有特别限定，也能够使用ccd传感器、cmos传感器等固体摄像元件等。作为本案发明的一个实施方式所涉及的摄像装置，例示使用数字摄像机、视频摄像机等这些固体摄像元件的摄像装置。另外，该摄像装置可以是透镜被固定于壳体的镜头固定式的摄像装置，也可以是单镜头反光相机、无反光板单镜头相机等镜头更换式的摄像装置，这是不言而喻的。

根据本实施方式的摄像装置，构成一种具备具有优秀的光学性能且小型的成像光学系统的摄像装置。

<实施例>

接着，基于数值表和附图对本发明的实施例进行说明。

关于各实施例，在规格表中，共同的是，f表示整个系统的焦距(mm)，fno表示光圈值，w表示半视角。在透镜结构数值表中，no.表示面编号，r表示曲率半径，d表示间隔或厚度，nd表示针对d线的折射率，vd表示以d线为基准的阿贝数。标注有asph的面为非球面，标注有stop的面为孔径光圈。

各实施例的非球面系数为通过下面的式(1)定义非球面形状时的值。

式(1)

在上述式中，“z”设为在光轴方向上的从基准面起的位移量，“r”设为面顶点处的曲率半径，“h”设为在垂直于光轴的方向上的从光轴起的高度，“k”设为圆锥系数，“an”设为n阶的非球面系数。

在各实施例的像差图(图2、图4、图6、图8、图10)中，面向附图从左侧起依次为球面像差图(mm)、像散图(mm)、畸变像差图(％)。

在球面像差图中，纵轴表示光圈值，横轴取散焦，实线表示d线(波长λ＝587.6nm)，短虚线表示c线(波长λ＝656.3nm)，长虚线表示f线(波长λ＝486.1nm)。

在像散图中，纵轴为像高(mm)或半视角(deg)，横轴取散焦，实线表示针对d线的弧矢面(s)，虚线表示针对d线的子午截面(t)。

在畸变像差图中，纵轴为像高(mm)或半视角(deg)，横轴取％。

(实施例1)

实施例1的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、具有正折射力的第五透镜g5、具有正折射力的第六透镜g6以及具有负折射力的第七透镜g7。

(规格表)

f9.0610

fno1.8712

w39.6731

(透镜结构数值表)

(非球面系数)

(实施例2)

实施例2的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、具有负折射力的第五透镜g5、具有正折射力的第六透镜g6以及具有负折射力的第七透镜g7。

(规格表)

f9.0610

fno1.8704

w39.6506

(透镜结构数值表)

(非球面系数)

(实施例3)

实施例3的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、具有正折射力的第五透镜g5、具有正折射力的第六透镜g6以及具有负折射力的第七透镜g7。

(规格表)

f9.0610

fno1.8779

w39.1173

(透镜结构数值表)

(非球面系数)

(实施例4)

实施例4的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、具有负折射力的第五透镜g5、具有正折射力的第六透镜g6以及具有负折射力的第七透镜g7。

(规格表)

f9.5610

fno2.3806

w37.4922

(透镜结构数值表)

(非球面系数)

(实施例5)

实施例5的成像光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的第一透镜g1、具有正折射力的第二透镜g2、孔径光圈、具有正折射力的第三透镜g3、具有负折射力的第四透镜g4、具有负折射力的第五透镜g5、具有正折射力的第六透镜g6以及具有负折射力的第七透镜g7。

(规格表)

f4.5279

fno1.8953

w43.0000

(透镜结构数值表)

(非球面系数)

摄像装置100的实施例如图11所示那样通过借助透镜安装件104安装于摄像装置外壳102的透镜镜筒106来支承摄影镜头110。被摄体像通过摄影镜头110被成像于成像面img，被摄体像被显示于显示器112。

(与条件式有关的数值)