专利名称：成像光学系统、具有该系统的摄像装置、信息处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像光学系统、具有该成像光学系统的摄像装置以及信息处理装置。
背景技术：
近年来，随着移动电话、便携终端机和笔记本电脑等的薄型化，要求将这些设备具有的光学系统在光轴方向上的长度薄型化到极限的照相机模块。此外，由于摄影元件的技术进步和市场需求的提高，使用高像素数的摄像元件，且要求摄像镜头为高分辨率。为了应对这些需求，提出了很多由五个非球面透镜构成的单焦点的光学系统。设为透镜个数是5个的结构，在提高成像性能的同时实现了光学全长的缩短，作为这样的光学系统，提出了日本特开2010-237407号公报和日本特开2010-262270号公报记载的光学系统。这些光学系统由5个非球面透镜构成，实现了高性能化。但是，在以往的光学系统中，在提高成像性能的同时实现了光学全长的缩短时，需要复杂的非球面透镜。此时，出现在复杂形状的透镜表面产生的反射光和杂散光，从而造成重影或眩光。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种抑制了在实现高性能化和光学全长缩短时可能成为问题 的重影、眩光产生的高性能的成像光学系统以及具有该成像光学系统的摄像装置。为了解决上述问题并达到目的，本实施方式的成像光学系统的特征在于，至少由5个透镜构成，将光圈配置在最靠物体侧，从物体侧起依次配置具有正屈光力的第I透镜、具有负屈光力的第2透镜、具有正屈光力的第3透镜、具有正屈光力且凸面朝向像面侧的弯月形状的第4透镜和具有负屈光力的第5透镜，并满足如下的条件式(I )。
0.55<fs9<fsl0<0.70 (I)此处，<ps9是第4透镜的像面侧的有效口径，CpsiO是第5透镜的物体侧的有效口径。在本发明的成像光学系统中，优选的是，满足以下的条件式(2)。
fs9<f field (2)此处，<ps9是第4透镜的像面侧的有效口径，ffieW是成像光学系统的最大像高。在本发明的成像光学系统中，优选的是，满足以下的条件式(3)。Θ11<40° (3)
此处，θ 11是第5透镜的像侧面有效口径内整个范围的、法线与光轴所成的角度的最大值。在本发明的成像光学系统中，优选的是，满足以下的条件式(4)。O. 26 < L123/TTL < O. 294 (4)此处，L123是从第I透镜的物体侧面到第3透镜的像侧面的透镜厚度与空气间隔的总和，TTL是成像光学系统的光学全长。
在本发明的成像光学系统中，优选的是，满足以下的条件式(5)。-O. 6 < r8/f < -O. 35 (5)此处，r8是第4透镜的物体侧的近轴曲率半径，f是成像光学系统整个系统的焦距。在本发明的成像光学系统中，优选的是，满足以下的条件式(6)。O. 35 < fl/f3 < O. 48 (6)此处，fl是第I透镜的焦距，f3是第3透镜的焦距。在本发明的成像光学系统中，优选的是，光圈相比第I透镜的面顶配置于像侧。在本发明的成像光学系统中，优选的是，第I透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜和第5透镜由树脂形成。本发明的摄像装置优选的是，使上述任意一个成像光学系统和自动对焦机构一体化。本发明的摄像装置优选的是，使上述任意一个成像光学系统和摄像元件一体化。本发明的信息处理装置包括输入部，其用于对所述信息处理装置进行操作；处理部，其至少对来自所述输入部的信息进行处理；摄像装置，其根据来自所述处理部的信息取得图像信息；图像处理部，其对所述摄像装置所取得的图像信息进行处理；以及显示部，其对所述处理后的图像进行显示，其中，所述摄像装置是前面说明的摄像装置。本发明的信息处理装置优选还具有通信部，能够对由摄像装置取得的图像信息进行传送(进行通信)。本发明的信息处理装置优选还具有声音取得部和信息记录部。本发明的信息处理装置优选为便携电子设备。
图1是示出本发明的实施例1的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图2A、图2B、图2C、图2D是分别示出实施例1的无限远物点对焦时的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)的图。图3是示出本发明的实施例2的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图4A、图4B、图4C、图4D是分别示出实施例2的无限远物点对焦时的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)的图。图5是示出本发明的实施例3的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图6A、图6B、图6C、图6D是分别示出实施例3的无限远物点对焦时的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)的图。图7是示出本发明的实施例4的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。
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图8A、图8B、图8C、图8D是分别示出实施例4的无限远物点对焦时的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)的图。图9是示出组装了本发明的摄像光学系统的数字照相机40的外观的前视立体图。图10是数字照相机40的后视立体图。图11是示出数字照相机40的光学结构的剖面图。图12是信息处理装置的一例，即电脑300的已打开盖的状态的前视立体图，所述信息处理装置内置有本发明的摄像光学系统来作为物镜光学系统。图13是电脑300的摄影光学系统303的剖面图。图14是电脑300的侧视图。图15A、图15B、图15C是不出信息处理装置的一例，即移动电话的图,所述信息处理装置内置有本发明的摄像光学系统来作为摄影光学系统，图15A是移动电话400的主视图，图15B是侧视图，图15C是摄影光学系统405的剖面图。图16是示出本发明的实施方式的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图，且是示出Θ11的图。图17是示出信息处理装置的处理部的结构的框图。图18是示出移动电话的处理部的结构的框图。
具体实施例方式首先，在实施例的说明之前，对本实施方式的成像光学系统的作用效果进行说明。本实施方式的成像光学系统的特征在于，至少由5个透镜构成，将光圈配置在最靠物体侧，从物体侧起依次配置具有正屈光力的第I透镜、具有负屈光力的第2透镜、具有正屈光力的第3透镜、具有正屈光力且凸面朝向像面侧的弯月形状的第4透镜和具有负屈光力的第5透镜，并满足如下的条件式(I)。
0.55<<ps9<<psl0<0—70 (I)此处，
<ps9是第4透镜的像面侧的有效口径，tpslO是第5透镜的物体侧的有效口径。根据该结构，能够通过将光圈配置在最靠物体侧并使出射光瞳与像面隔开，减小入射到摄像元件周边部的光线的角度，能够实现光学长度的缩短并避免摄像元件周边部的感光度降低。此外，能够通过将主点的位置配置于光学系统的物体侧，相对于焦距充分减小全长，从而能够实现全长的缩短。而且，能够通过取第4透镜为正的5个透镜结构，用第4透镜抑制轴外光束的发散，能够确保光学系统的远心性同时减小最终透镜直径。条件式(I)是与第4透镜像侧面的有效口径以及第5透镜的物体侧的有效口径相关的式子。在高于条件式(I)的上限值时，第4透镜的有效口径变大，向第5透镜的入射角度变得厉害(变大)的轴外光束的反射光再次入射到第4透镜内而造成重影的产生。在低于条件式(I)的下限值时，第4透镜的有效口径变小，轴外光束从第4透镜向第5透镜的出射角变大，因此难以抑制向传感器的入射角，从而不优选。并且，可以替代条件式(I)满足以下的条件式(I’)。
0.57<tps9/tpsi0<0.65 (Γ)并且，可以替代条件式(I)满足以下的条件式(I”)。`0.59<(ps9/tpsi0<0.63 (Γ)在本实施方式的成像光学系统中，优选满足以下的条件式(2 )。
fs9<ffield (2)此处，q 9是第4透镜的像面侧的有效口径，f&ld是成像光学系统的最大像高。条件式(2)是将第4透镜像侧面的有效口径规定得比光学系统的像高小的式子。在第4透镜有效口径比有效像圆的半径(即最大像高)大时，向第5透镜的入射角度变得厉害的轴外光束的反射光再次入射到第4透镜内而造成重影的产生。在本实施方式的成像光学系统中，优选满足以下的条件式(3 )。Θ11<40° (3)此处，如图16所示，Θ 11是第5透镜的像侧面有效口径内整个范围的、法线N与光轴所成的角度的最大值。此处，图16是示出本发明的实施方式的摄像光学系统在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图，且是示出Θ11的图。条件式(3)是与第5透镜的像面侧的面相关的式子。在高于条件式(3)的上限值时，面的凹凸变大，因此在将AR镀层蒸镀到透镜面时，容易出现镀层斑，引起透镜面内的反射而产生重影。此外，第5透镜的像面侧的面上的反射角变大，光线向物体侧的入射角度变大，因此容易引起全反射而产生较强的重影。
在本实施方式的成像光学系统中，优选满足以下的条件式(4)。O. 26 < L123/TTL < O. 294 (4)此处，L123是从第I透镜的物体侧面到第3透镜的像侧面的透镜厚度与空气间隔的总和，TTL是成像光学系统的光学全长。另外，TTL是未对面序号12的玻璃板进行空气换算时的光学全长。条件式(4)是良好进行球面像差的校正、并抑制了伴随光学长度缩短的制造性恶化的式子。在高于条件式(4)的上限值时，第I透镜到第3透镜的间隔变大，第3透镜通过时的轴上光束变小，从而难以校正球面像差。在低于条件式(4)的下限值时，第I透镜到第3透镜的透镜厚度与空气间隔变小，由此制造感光度恶化，从而不优选。并且，可以替代条件式(4 )满足以下的条件式(4 ’)。O. 27 < L123/TTL < O. 292 (4，)而且，可以替代条件式(4)满足以下的条件式(4”)。O. 28 < L123/TTL < O. 29 (4”)在本实施方式的成像光学系统中，优选满足以下的条件式(5 )。-O. 6 < r8/f < —O. 35 (5)此处，r8是第4透镜的物体侧的近轴曲率半径，f是成像光学系统整个系统的焦距。条件式(5)是与第4透镜的物体侧的面相关的式子。在高于条件式(5)的上限值时，第4透镜的近轴曲率半径变大，向第4透镜的光线入射角度变大，因此彗形像差显著，从而难以校正像差。在低于条件式(5)的下限值时，第4透镜的近轴曲率半径变小，第4透镜的屈光力变大，制造感光度变高，因此不优选。并且，可以替代条件式(5)满足以下的条件式(5’)。-O. 57 < r8/f <-O. 41 (5，)而且，可以替代条件式(5 )满足以下的条件式(5 ”)。-O. 45 < r8/f <-O. 41 (5，，)在本实施方式的成像光学系统中，优选满足以下的条件式(6 )。O. 35 < fl/f3 < O. 48 (6)此处，fl是第I透镜的焦距，f3是第3透镜的焦距。条件式(6)规定了第I透镜和第3透镜的适当的光焦度关系。在高于条件式(6)的上限值时，第3透镜的屈光力比第I透镜的屈光力大，在第3透镜中产生的轴上色差和倍率色差显著，从而难以校正像差。并且第3透镜的制造感光度变高，因此不优选。在条件式(6)的值低于下限值时，反之，第I透镜的屈光力比第3透镜大，在第I透镜中产生的彗形像差显著，从而难以校正像差。并且第I透镜的制造感光度变高，因此不优选。并且，可以替代条件式(6 )满足以下的条件式(6 ’)。O. 37 < fl/f3 < O. 46 (6，)而且，可以替代条件式(6)满足以下的条件式(6”)。O. 39 < fl/f3 < O. 43 (6”)在本实施方式的成像光学系统中，优选的是，光圈相比第I透镜的面顶配置于像侧。通过相比透镜的面顶在像侧配置光圈，能够减小轴外光束的上方光线相对于第I透镜物体侧面的入射角，因此能够抑制彗形像差。在本实施方式的成像光学系统中，优选的是，第I透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜和第5透镜由树脂形成。能够通过在第I透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜和第5透镜中使用树脂来提供价廉的摄像镜头。本实施方式的摄像装置优选使上述任`意一个成像光学系统和自动对焦机构一体化。本实施方式的摄像装置优选使上述任意一个成像光学系统和摄像元件一体化。另外，在后述的实施例中，光圈位于相比第I透镜的像侧的面更靠物体侧的位置，更具体而言，位于第I透镜的物体侧的面与像侧的面之间。这种光圈的位置也包含在“将光圈配置在最靠物体侧”中。
实施例下面，根据附图来详细地说明本发明的成像光学系统和摄像装置的实施例。另外，本发明不受该实施例限定。接着，说明本发明的实施例1的变焦镜头。图1是示出本发明的实施例1的变焦镜头在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图2A、图2B、图2C、图2D是分别示出实施例1的变焦镜头在无限远物点对焦时的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色差(CC)的图。并且，FIY表示像高。另外，像差图中的符号也在后述的实施例中共用。如图1所示，实施例1的变焦镜头从物体侧起依次由以下部件构成孔径光圈(亮度光圈)S、双凸正透镜LI (第I透镜)、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L2 (第2透镜)、凸面朝向物体侧的正弯月透镜L3 (第3透镜)、凸面朝向像侧的正弯月透镜L4 (第4透镜)、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5 (第5透镜)，整体具有正屈光力。另外，在下面的全部实施例中，在镜头首I]面图中，CG表不玻璃罩，I表不电子摄像元件的摄像面。双凸正透镜LI的两面、负弯月透镜L2的两面、正弯月透镜L3的两面、正弯月透镜L4的两面、负弯月透镜L5的两面这10个面被设置成非球面。接着，说明本发明的实施例2的变焦镜头。图3是示出本发明的实施例2的变焦镜头在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图4A、图4B、图4C、图4D是分别示出实施例2的变焦镜头在无限远物点对焦时的
球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的图。如图3所示，实施例2的变焦镜头由以下部件构成孔径光圈(亮度光圈)S、双凸正透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L2、凸面朝向物体侧的正弯月透镜L3、凸面朝向像侧的正弯月透镜L4、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5，整体具有正屈光力。双凸正透镜LI的两面、负弯月透镜L2的两面、正弯月透镜L3的两面、正弯月透镜L4的两面、负弯月透镜L5的两面这10个面被设置成非球面。接着，说明本发明的实施例3的变焦镜头。图5是示出本发明的实施例3的变焦镜头在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图6A、图6B、图6C、图6D是分别示出实施例3的变焦镜头在无限远物点对焦时的
球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的图。
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如图5所示，实施例3的变焦镜头由以下部件构成孔径光圈(亮度光圈)S、双凸正透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L2、凸面朝向物体侧的正弯月透镜L3、凸面朝向像侧的正弯月透镜L4、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5，整体具有正屈光力。双凸正透镜LI的两面、负弯月透镜L2的两面、正弯月透镜L3的两面、正弯月透镜L4的两面、负弯月透镜L5的两面这10个面被设置成非球面。接着，说明本发明的实施例4的变焦镜头。图7是示出本发明的实施例4的变焦镜头在无限远物点对焦时的光学结构的、沿着光轴的剖面图。图8A、图8B、图8C、图8D是分别示出实施例4的变焦镜头在无限远物点对焦时的
球面像差、像散、畸变像差、倍率色差的图。如图7所示，实施例4的变焦镜头由以下部件构成孔径光圈(亮度光圈)S、双凸正透镜L1、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L2、凸面朝向物体侧的正弯月透镜L3、凸面朝向像侧的正弯月透镜L4、凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5，整体具有正屈光力。双凸正透镜LI的两面、负弯月透镜L2的两面、正弯月透镜L3的两面、正弯月透镜L4的两面、负弯月透镜L5的两面这10个面被设置成非球面。下面示出构成上述各个实施例的摄像光学系统的光学部件的数值数据。另外，在各个实施例的数值数据中，rl、r2、…表示各个透镜面的近轴曲率半径，dl、d2、…表示各个透镜的厚度或者空气间隔，ndl、nd2、…表示各个透镜对于d线的折射率，vdl、vd2、…表示各个透镜的阿贝数，焦距表示整个系统的焦距。并且，*表示非球面。此外，fb (后焦距)是空气换算出的距离。另外，在把光轴方向设为z，把与光轴垂直的方向设为y，把圆锥系数设为K，把非球面系数设为A4、A6、A8、A10时,利用下式(I)表示非球面形状。Z= (y2/r) /[1+ {1- (1+K) (y/r) 2}1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10. . . (I)此外，e表示10的幂。另外，这些规格值的记号也在后面叙述的实施例的数值数据中共用。数值实施例1单位_面数据
权利要求
1.一种成像光学系统，其至少由5个透镜构成，将光圈配置在最靠物体侧，从物体侧起依次配置如下透镜 具有正屈光力的第I透镜； 具有负屈光力的第2透镜； 具有正屈光力的第3透镜； 具有正屈光力且凸面朝向像面侧的弯月形状的第4透镜；以及 具有负屈光力的第5透镜， 所述成像光学系统满足如下的条件式(I )，0.55<tps9<tpsl0<0.70 (I) 此处， (ps9是所述第4透镜的像面侧的有效口径， CpslO是所述第5透镜的物体侧的有效口径。
2.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述成像光学系统满足如下的条件式(2)，fs9<f field (2) 此处， (ps9是所述第4透镜的像面侧的有效口径， ffieW是所述成像光学系统的最大像高。
3.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述成像光学系统满足如下的条件式(3)， Θ11<40° (3) 此处， Θ 11是所述第5透镜的像侧面有效口径内整个范围的、法线与光轴所成的角度的最大值。
4.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述成像光学系统满足如下的条件式(4 )，O. 26 < L123/TTL < O. 294 (4) 此处， L123是从所述第I透镜的物体侧面到所述第3透镜的像侧面的透镜厚度与空气间隔的总和， TTL是所述成像光学系统的光学全长。
5.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述成像光学系统满足如下的条件式(5)，-O. 6 < r8/f < -O. 35 (5) 此处， r8是所述第4透镜的物体侧的近轴曲率半径， f是所述成像光学系统整个系统的焦距。
6.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述成像光学系统满足如下的条件式(6 )，O. 35 < fl/f3 < 0. 48 (6) 此处， fi是所述第I透镜的焦距， f3是所述第3透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述光圈相比所述第I透镜的面顶配置于像侧。
8.根据权利要求1所述的成像光学系统,其中， 所述第I透镜、所述第2透镜、所述第3透镜、所述第4透镜和所述第5透镜由树脂形成。
9.一种摄像装置，其中， 权利要求1所述的成像光学系统和自动对焦机构是一体化的。
10.一种摄像装置，其中， 权利要求1所述的成像光学系统和摄像元件是一体化的。
11.一种信息处理装置，其包括 输入部，其用于对所述信息处理装置进行操作； 处理部，其至少对来自所述输入部的信息进行处理； 摄像装置，其根据来自所述处理部的信息取得图像信息； 图像处理部，其对所述摄像装置所取得的图像信息进行处理；以及 显示部，其对所述处理后的图像进行显示， 在该信息处理装置中，所述摄像装置是权利要求9或10所述的摄像装置。
12.根据权利要求11所述的信息处理装置，其中， 所述信息处理装置还具有通信部，能够对由所述摄像装置取得的图像信息进行传送。
13.根据权利要求12所述的信息处理装置，其中， 所述信息处理装置还具有声音取得部和信息记录部。
14.根据权利要求13所述的信息处理装置，其中， 所述信息处理装置是便携电子设备。
全文摘要
本发明提供成像光学系统、具有该系统的摄像装置、信息处理装置，该成像光学系统至少由5个透镜构成，将光圈配置在最靠物体侧，从物体侧起依次配置具有正屈光力的第1透镜、具有负屈光力的第2透镜、具有正屈光力的第3透镜、具有正屈光力且凸面朝向像面侧的弯月形状的第4透镜和具有负屈光力的第5透镜，并满足预定的条件式。
文档编号G02B13/00GK103048774SQ20121038731
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2011年10月14日
发明者大津卓也 申请人:奥林巴斯株式会社