CN106199905B - 成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率的成像光学系统。该成像光学系统构成为，从被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组(G11)、用于确定规定的口径的光阑(STP)、以及具有正光焦度的后组(G12)。前组(G11)构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜(L111)和正透镜(L112)。后组(G12)构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜(L121)、正透镜(L122)、以及正透镜(L123)。并且，通过满足规定的条件，即使在环境温度显著变化的情况下，也能够维持高分辨率。

Description

成像光学系统
技术领域
本发明涉及在高温时、低温时也能够维持高分辨率的成像光学系统。
背景技术
就监控用照相机、车载用照相机而言，由于安装空间大多受限因此要求小型，而它们所搭载的成像光学系统也要求进一步小型。并且，监控用照相机、车载用照相机多在夜间使用，因此要求明亮的成像光学系统。因此，为了应对该要求，提出了能够搭载于监控用照相机、车载用照相机的成像光学系统(例如，参照专利文献1～3。)。
专利文献1所公开的光学系统是五枚的透镜构成且F值为2.4左右。专利文献2、3所公开的光学系统是五枚的透镜构成且F值为2.0左右。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-92774号公报
专利文献2：日本特开2013-47753号公报
专利文献2：日本特开2008-8960号公报
近年来，监控用照相机、车载用照相机逐渐廉价化，而它们所搭载的成像光学系统也要求廉价的成像光学系统。并且，近年来固体摄像元件(CCD、CMOS等)的高像素化高速发展，要求能够应对高像素的固体摄像元件的高分辨率且明亮的成像光学系统。
并且，监控用照相机多设置于气温变化大的室外。另外，车载用照相机设置于尤其在夏季可能成为高温的车内。因此，就监控用照相机、车载用照相机所搭载的成像光学系统而言，要求能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。特别是，为了防止高温时、低温时的焦点偏差，焦深深的光学系统更为有利。另外，若焦深深，则能够避免因产品组装时产生的偏心导致的画质的劣化。
专利文献1所记载的光学系统由五枚透镜构成因此制造成本低，F值为2.4较为明亮，但诸像差未被充分补正因此分辨率低，难以得到高画质的图像。特别是，由于焦深浅，因此高温时、低温时的焦点偏差容易产生，而难以在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。若焦深浅，则画质容易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响这样的问题还存在。
专利文献2所记载的光学系统也由五枚透镜构成因此制造成本低，F值为2.0较为明亮，但诸像差未被充分补正因此分辨率低，而难以得到高画质的图像。另外，由于透镜玻璃材料的折射率的温度系数大，因此高温时、低温时的焦点偏差大，而难以在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。
专利文献3所记载的光学系统也由五枚透镜构成因此制造成本低，F值为2.0较为明亮，但诸像差未被充分补正因此分辨率低，而难以得到高画质的图像。另外，与专利文献1所记载的光学系统相同，由于焦深浅，因此高温时、低温时的焦点偏差容易产生，而难以在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。若焦深浅，则画质容易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响这样的问题还存在。
发明内容
发明要解决的课题
为了消除上述以往技术的问题点，本发明的目的在于，提供能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率的成像光学系统。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，实现目的，本发明的成像光学系统从被摄体侧起依次配置有前组、光阑、后组，所述成像光学系统的特征在于，在所述前组中的最靠近所述光阑的位置配置有正透镜，在所述后组中的最靠近所述光阑的位置配置有负透镜，并且满足以下所示的条件式，
(1)0.27≤|θ3/θ2|≤1.80
其中，θ3表示所述负透镜的对d线的折射率的温度系数，θ2表示所述正透镜的对d线的折射率的温度系数。
根据本发明，能够提供如下的成像光学系统，其能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。
并且，本发明的成像光学系统以上述发明为基础，其特征在于，满足以下所示的条件式，
(2)-2.4≤F2/f21≤-1.3
(3)1.00≤F1/f12≤1.65
其中，F2表示所述后组的焦距，f21表示所述负透镜的焦距，F1表示所述前组的焦距，f12表示所述正透镜的焦距。
根据本发明，能够提供焦深深的成像光学系统。若焦深深，则不易产生高温时或者低温时的焦点偏差，而能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。另外，若焦深深，则画质不易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响，而能够维持良好的画质。
并且，本发明的成像光学系统以上述发明为基础，其特征在于，所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、及第3透镜，并且满足以下所示的条件式，
(4)3.6≤ν22/ν21≤5.6
其中，ν22表示所述第2透镜的对d线的阿贝数，ν21表示所述第1透镜的对d线的阿贝数。
根据本发明，能够良好地补正倍率色像差及像散，从而维持高分辨率。
并且，本发明的成像光学系统以上述发明为基础，其特征在于，所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、以及第3透镜，并且满足以下所示的条件式，
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
其中，f23表示所述第3透镜的焦距，F1表示所述前组的焦距。
根据本发明，能够良好地补正畸变像差并且防止周边光量的降低，从而维持高分辨率。
发明效果
根据本发明，起到能够提供如下成像光学系统的效果，所述成像光学系统通过对在因温度变化引起的分辨率的降低上最容易造成影响的、最靠近光阑的位置所配置的透镜的相对折射率变化进行适当设定，而能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。
此外，根据本发明，起到能够提供焦深深的成像光学系统的效果。若焦深深，则不易产生高温时、低温时的焦点偏差，而能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。另外，若焦深深，则画质不易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响，而能够维持良好的画质。
附图说明
图1是表示实施例1的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图2是实施例1的成像光学系统的诸像差图。
图3是表示实施例2的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图4是实施例2的成像光学系统的诸像差图。
图5是表示实施例3的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图6是实施例3的成像光学系统的诸像差图。
图7是表示实施例4的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图8是实施例4的成像光学系统的诸像差图。
图9是表示实施例5的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图10是实施例5的成像光学系统的诸像差图。
图11是表示实施例6的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。
图12是实施例6的成像光学系统的诸像差图。
附图标记说明
G11、G21、G31、G41、G51、G61 前组
G12、G22、G32、G42、G52、G62 后组
L111、L121、L211、L221、L311、L321、L411、L421、L511、L521、L611、L621 负透镜
L112、L122、L123、L212、L222、L223、L312、L322、L323、L412、L422、L423、L512、L522、L523、L612、L622、L623 正透镜
STP 光阑
F 光学滤光器
CG 保护玻璃
IMG 成像面
具体实施方式
以下，对本发明的成像光学系统的优选实施方式进行详细说明。
本发明的目的在于，提供能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率的成像光学系统。因此，为了实现该目的，本发明的成像光学系统具备以下所示的特征。
由于在高温时、低温时透镜膨胀、收缩，因而透镜的折射率可能会发生变化。若透镜的折射率发生变化，则光学系统的焦点偏差产生而易于导致分辨率的降低。因此，为了在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率，尤其需要对高温时、低温时的透镜的折射率变化进行适当控制，以抑制光学系统的焦点偏差。
因此，本发明的成像光学系统从被摄体侧起依次配置前组、光阑、后组而构成。并且，作为优选，在前组中的最靠近光阑的位置配置正透镜，在后组中的最靠近光阑的位置配置负透镜，并且，将该负透镜的对d线的折射率的温度系数设为θ3，将该正透镜的对d线的由温度引起相对折射率变化设为θ2时，满足如下的条件式。需要说明的是，折射率的温度系数通过与透镜材料相同温度的空气中的折射率的温度变化来定义。
(1)0.27≤|θ3/θ2|≤1.80
条件式(1)示出用于抑制高温时、低温时的焦点偏差的条件。通过满足条件式(1)，能够抑制高温时、低温时的焦点偏差，而在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。在本发明中，规定了最容易在因温度变化引起的分辨率的降低上造成影响的、在最靠近光阑的位置所配置的透镜的对d线的折射率的温度系数。
若低于条件式(1)的下限值，则前组中的在最靠近最光阑的位置所配置的正透镜所能够使用的材料的对d线的折射率的温度系数过大，高温时以及低温时的焦点偏差过大，分辨率降低。另一方面，若超过条件式(1)的上限值，则前组中的在最靠近光阑的位置所配置的正透镜所能够使用的材料的对d线的折射率的温度系数过小，高温时以及低温时的焦点偏差过大，分辨率降低。
需要说明的是，若上述条件式(1)满足如下所示的范围，则能够期待更加优异的效果。
(1a)0.49≤|θ3/θ2|≤1.45
通过满足由该条件式(1a)规定的范围，即使在高温时、低温时，也能够维持更高的分辨率。
另外，在本发明的成像光学系统中，为了良好地补正球面像差，作为优选，后组中的在最靠近光阑的位置所配置的负透镜使凹面朝向被摄体侧而配置。在该负透镜的被摄体侧面为凸面的情况下，球面像差的发生变得显著，而导致分辨率的降低。
另外，为了避免高温时、低温时产生的焦点偏差，可以扩大光学系统的焦点的对焦范围、即加深焦深为宜。
因此，在本发明的成像光学系统中，作为优选，将后组的焦距设为F2，将后组中的在最靠近光阑的位置所配置的负透镜的焦距设为f21，将前组的焦距设为F1，将前组中的在最靠近光阑的位置所配置的正透镜的焦距设为f12时，满足如下的条件式。
(2)-2.4≤F2/f21≤-1.3
(3)1.00≤F1/f12≤1.65
条件式(2)、(3)示出用于加深光学系统的焦深的条件。通过满足条件式(2)、(3)，能够实现焦深深的成像光学系统。若焦深深，则即使在高温时、低温时也不易产生焦点偏差，能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。另外，若焦深深，则画质不易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响，从而能够维持良好的画质。
若低于条件式(2)的下限值，则球面像差的补正不足，焦深变浅。另一方面，如超过条件式(2)的上限值，则球面像差的补正过度，导致分辨率降低。
需要说明的是，若上述条件式(2)满足如下所示的范围，则能够期待更加优异的效果。
(2a)-2.04≤F2/f21≤-1.51
通过满足由该条件式(2a)规定的范围，能够更加良好地补正球面像差，加深光学系统的焦深。
另外，若低于条件式(3)的下限值，则球面像差的补正过度，导致分辨率降低。另一方面，若超过条件式(3)的上限值，则球面像差的补正不足，焦深变浅。
需要说明的是，若上述条件式(3)满足如下所示的范围，则能够期待更加优异的效果。
(3a)1.25≤F1/f12≤1.54
通过满足由该条件式(3a)规定的范围，能够更加良好地补正球面像差，加深光学系统的焦深。
并且，在本发明的成像光学系统中，作为优选，后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、第3透镜，在将第2透镜的对d线的阿贝数设为ν22，将第1透镜的对d线的阿贝数设为ν21时，满足如下的条件式。
(4)3.6≤ν22/ν21≤5.6
条件式(4)示出用于抑制倍率色像差以及像散的条件。通过满足条件式(4)，能够良好地补正倍率色像差以及像散，从而维持高分辨率。
若低于条件式(4)的下限值，则后组的第2透镜的色散过小，难以进行倍率色像差的补正，导致分辨率降低。另一方面，若超过条件式(4)的上限值，则难以进行像散的补正，导致分辨率降低。
需要说明的是，若上述条件式(4)满足如下所示的范围，则能够期待更加优异的效果。
(4a)3.9≤ν22/ν21≤5.2
通过满足由该条件式(4a)规定的范围，能够更加良好地补正倍率色像差以及像散。
并且，在本发明的成像光学系统中，作为优选，后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、第3透镜，在将第3透镜的焦距设为f23，将前组的焦距设为F1时，满足如下的条件式。
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
条件式(5)示出用于良好地补正畸变像差并且防止周边光量的降低的条件。通过满足条件式(5)，能够良好地补正畸变像差，并且防止周边光量的降低，从而维持高分辨率。
若低于条件式(5)的下限值，则前组的对后组的光焦度过弱，难以进行畸变像差的补正，导致分辨率降低。另一方面，若超过条件式(5)的上限值，则后组的第3透镜的光焦度过弱，入射至像面的主光线角度过大，周边光量降低而导致分辨率降低。
需要说明的是，若上述条件式(5)满足如下所示的范围，则能够期待更加优异的效果。
(5a)1.56≤|f23/F1|≤2.64
通过满足由该条件式(5a)规定的范围，能够进一步提高分辨率。
另外，在本发明的成像光学系统中，如上所述，后组由三枚透镜构成，但构成前组的透镜的枚数并不确定。即，前组需要具有至少一枚透镜，但可以为两枚结构也可以是三枚结构。但是，若透镜枚数减少，则难以进行诸像差的补正，并且高温时以及低温时的焦点偏差增大，导致分辨率的降低。因此，为了抑制制造成本并且维持高分辨率，优选前组由两枚透镜构成。
如以上说明那样，本发明的成像光学系统通过具有上述结构，能够以低廉的价格提供如下的成像光学系统，其通过适当规定透镜的因温度引起的相对折射率变化，能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。
此外，能够提供焦深深的成像光学系统。若焦深深，则高温时或者低温时的焦点偏差不易产生，而能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。另外，若焦深深，则画质不易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响，能够维持良好的画质。
具备上述特征的本发明的成像光学系统特别适于在环境温度变化显著的条件下使用的监控用照相机、车载用照相机等。
以下，根据附图对本发明的成像光学系统的实施例进行详细说明。需要说明的是，本发明并不受以下的实施例限定。
【实施例1】
图1是表示实施例1的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G11、用于确定规定的口径的光阑STP、具有正光焦度的后组G12。另外，在后组G12与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG上配置有固体摄像元件的受光面。
前组G11构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L111和正透镜L112。在正透镜L112的两面形成有非球面。
后组G12构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L121(第1透镜)、正透镜L122(第2透镜)、以及正透镜L123(第3透镜)。在负透镜L121的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L123的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例1的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝14.6435
d1＝1.3224 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝2.6278
d2＝2.2613
r3＝5.0017(非球面)
d3＝2.0875 nd2＝1.851 νd2＝40.10
r4＝-11.3152(非球面)
d4＝0.0759
r5＝∞(光阑)
d5＝1.9704
r6＝-2.4167
d6＝0.6151 nd3＝1.946 νd3＝17.98
r7＝-5.3862
d7＝0.7218
r8＝-4676.3070
d8＝1.2966 nd4＝1.593 νd4＝68.62
r9＝-9.0585
d9＝0.0772
r10＝9.3738(非球面)
d10＝1.8418 nd5＝1.592 νd5＝67.02
r11＝-9.1137(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 νd6＝64.14
r13＝∞
d13＝5.7000
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 vd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1512
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝5.45426×10-4，B＝-5.10209×10-6，
C＝-1.92183×10-5，D＝1.33392×10-7，
E＝-8.97359×10-8
(第4面)
ε＝1，
A＝-2.49645×10-3，B＝-5.92804×10-6，
C＝-9.19254×10-6，D＝1.34117×10-6，
E＝-1.08535×10-7
(第10面)
ε＝1，
A＝1.82213×10-4，B＝6.38939×10-5，
C＝2.67778×10-6，D＝-5.92153×10-7，
E＝6.62019×10-9
(第11面)
ε＝1，
A＝2.62777×10-3，B＝5.31356×10-5，
C＝9.09030×10-6，D＝-1.10441×10-6，
E＝1.74049×10-8
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L121的对d线的折射率的温度系数)＝3.7
θ2(正透镜L112的对d线的折射率的温度系数)＝7.5
|θ3/θ2|＝0.49
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G12的焦距)＝12.08
f21(负透镜L121的焦距)＝-5.15
F2/f21＝-2.34
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G11的焦距)＝6.87
f12(正透镜L112的焦距)＝4.33
F1/f12＝1.59
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L122(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝68.62
ν21(负透镜L121(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝17.98
ν22/ν21＝3.81
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L123(第3透镜)的焦距)＝8.11
F1(前组G11的焦距)＝6.87
|f23/F1|＝1.18
图2是实施例1的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
【实施例2】
图3是表示实施例2的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G21、用于确定规定的口径的光阑STP、以及具有正光焦度的后组G22。另外，在后组G22与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG配置有固体摄像元件的受光面。
前组G21构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L211和正透镜L212。在正透镜L212的两面形成有非球面。
后组G22构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L221(第1透镜)、正透镜L222(第2透镜)、以及正透镜L223(第3透镜)。在负透镜L221的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L223的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例2的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝65.8266
d1＝1.0116 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝3.8349
d2＝3.9183
r3＝5.6968(非球面)
d3＝1.2437 nd2＝1.821 νd2＝42.71
r4＝-23.2935(非球面)
d4＝0.0981
r5＝∞(光阑)
d5＝3.1501
r6＝-2.5463
d6＝0.6333 nd3＝2.003 νd3＝19.32
r7＝-4.7523
d7＝0.0978
r8＝∞
d8＝2.5992 nd4＝1.497 νd4＝81.61
r9＝-4.6138
d9＝0.0923
r10＝18.5992(非球面)
d10＝2.2238 nd5＝1.592 νd5＝67.02
r11＝-19.1491(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 νd6＝64.14
r13＝∞
d13＝5.9000
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 νd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1568
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝9.52503×10-4，B＝9.49260×10-5，
C＝-1.65311×10-5，D＝2.07115×10-6，
E＝-3.78499×10-8
(第4面)
ε＝1，
A＝3.53564×10-4，B＝1.16745×10-4，
C＝-3.05943×10-5，D＝4.71509×10-6，
E＝-2.04009×10-7
(第10面)
ε＝1，
A＝4.83657×10-4，B＝-5.52837×10-5，
C＝6.65896×10-6，D＝-5.30466×10-7，
E＝-7.03815×10-10
(第11面)
ε＝1，
A＝1.77671×10-3，B＝-8.75517×10-6，
C＝5.24423×10-6，D＝-5.51386×10-7，
E＝5.19802×10-9
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L221的对d线的折射率的温度系数)＝6.8
θ2(正透镜L212的对d线的折射率的温度系数)＝6.1
|θ3/θ2|＝1.11
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G22的焦距)＝12.14
f21(负透镜L221的焦距)＝-6.39
F2/f21＝-1.90
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G21的焦距)＝7.77
f12(正透镜L212的焦距)＝5.69
F1/f12＝1.37
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L222(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝81.61
ν21(负透镜L221(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝19.32
ν22/ν21＝4.22
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L223(第3透镜)的焦距)＝16.29
F1(前组G21的焦距)＝7.77
|f23/F1|＝2.10
图4是实施例2的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
【实施例3】
图5是表示实施例3的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G31、用于确定规定的口径的光阑STP、以及具有正光焦度的后组G32。另外，在后组G32与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG配置有固体摄像元件的受光面。
前组G31构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L311和正透镜L312。在正透镜L312的两面形成有非球面。
后组G32构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L321(第1透镜)、正透镜L322(第2透镜)、以及正透镜L323(第3透镜)。在负透镜L321的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L323的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例3的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝-27.1372
d1＝1.5009 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝5.7712
d2＝5.7163
r3＝5.5663(非球面)
d3＝1.5947 nd2＝1.773 νd2＝49.50
r4＝-30.5705(非球面)
d4＝0.3760
r5＝∞(光阑)
d5＝3.3979
r6＝-2.6664
d6＝0.5925 nd3＝2.104 νd3＝17.02
r7＝-4.2419
d7＝0.0990
r8＝∞
d8＝4.8050 nd4＝1.437 νd4＝95.01
r9＝-4.9880
d9＝0.0762
r10＝-40.4531(非球面)
d10＝1.4934 nd5＝1.592 νd5＝67.02
r11＝-8.9340(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 νd6＝64.14
r13＝∞
d13＝5.5000
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 νd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1524
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝7.45640×10-4，B＝2.52063×10-5，
C＝-4.16410×10-7，D＝3.01641×10-8，
E＝2.15863×10-8
(第4面)
ε＝1，
A＝9.38975×10-4，B＝3.52889×10-5，
C＝-7.37831×10-6，D＝1.15453×10-6，
E＝-3.94475×10-8
(第10面)
ε＝1，
A＝1.70005×10-4，B＝-4.72281×10-5，
C＝9.51867×10-6，D＝-4.72118×10-7，
E＝-3.49177×10-9
(第11面)
ε＝1，
A＝1.39589×10-3，B＝-3.85409×10-5，
C＝9.95823×10-6，D＝-4.53243×10-7，
E＝-1.54170×10-9
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L321的对d线的折射率的温度系数)＝9.6
θ2(正透镜L312的对d线的折射率的温度系数)＝5.5
|θ3/θ2|＝1.75
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G32的焦距)＝10.89
f21(负透镜L321的焦距)＝-8.10
F2/f21＝-1.34
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G31的焦距)＝6.40
f12(正透镜L312的焦距)＝6.22
F1/fl2＝1.03
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L322(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝95.01
ν21(负透镜L321(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝17.02
ν22/ν21＝5.59
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L323(第3透镜)的焦距)＝19.03
F1(前组G31的焦距)＝6.40
|f23/F1|＝2.98
图6是实施例3的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
【实施例4】
图7是表示实施例4的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G41、用于确定规定的口径的光阑STP、以及具有正光焦度的后组G42。另外，在后组G42与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG配置有固体摄像元件的受光面。
前组G41构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L411和正透镜L412。在正透镜L412的两面形成有非球面。
后组G42构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L421(第1透镜)、正透镜L422(第2透镜)、以及正透镜L423(第3透镜)。在负透镜L421的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L423的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例4的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝41.1116
d1＝0.8519 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝4.2164
d2＝4.8778
r3＝6.1042(非球面)
d3＝1.1727 nd2＝1.851 νd2＝40.10
r4＝-35.0171(非球面)
d4＝0.0983
r5＝∞(光阑)
d5＝3.0647
r6＝-2.6567
d6＝0.5972 nd3＝2.003 νd3＝19.32
r7＝-5.3099
d7＝0.2841
r8＝-24.7903
d8＝1.6508 nd4＝1.593 νd4＝68.62
r9＝-5.0088
do＝0.3589
r10＝128.1394(非球面)
d10＝2.3479 nd5＝1.553 νd5＝71.68
r11＝-7.2545(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 vd6＝64.14
r13＝∞
d13＝6.5000
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 νd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1918
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝1.20488×10-3，B＝7.47898×10-5，
C＝-8.79387×10-6，D＝5.62957×10-7，
E＝-1.28602×10-9
(第4面)
ε＝1，
A＝6.92038×10-4，B＝5.12202×10-5，
C＝-1.19177×10-5，D＝8.34322×10-7，
E＝-1.81539×10-8
(第10面)
ε＝1，
A＝1.67025×10-4，B＝-5.83690×10-7，
C＝1.23322×10-5，D＝-9.90837×10-7，
E＝2.66409×10-8
(第11面)
ε＝1，
A＝1.33035×10-3，B＝5.03731×10-5，
C＝1.45378×10-6，D＝1.30131×10-7，
E＝-6.79719×10-9
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L421的对d线的折射率的温度系数)＝6.8
θ2(正透镜L412的对d线的折射率的温度系数)＝7.5
|θ3/θ2|＝0.91
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G42的焦距)＝12.48
f21(负透镜L421的焦距)＝-5.98
F2/f21＝-2.09
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G41的焦距)＝7.52
f12(正透镜L412的焦距)＝6.19
F1/f12＝1.21
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L422(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝68.62
ν21(负透镜L421(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝19.32
ν22/ν21＝3.71
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L423(第3透镜)的焦距)＝12.49
F1(前组G41的焦距)＝7.52
|f23/F1|＝1.66
图8是实施例4的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
【实施例5】
图9是表示实施例5的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G51、用于确定规定的口径的光阑STP、以及具有正光焦度的后组G52。另外，在后组G52与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG配置有固体摄像元件的受光面。
前组G51构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L511和正透镜L512。在正透镜L512的两面形成有非球面。
后组G52构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L521(第1透镜)、正透镜L522(第2透镜)、以及正透镜L523(第3透镜)。在负透镜L521的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L523的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例5的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝-32.0676
d1＝0.5995 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝3.7450
d2＝3.0398
r3＝5.3867(非球面)
d3＝1.8428 nd2＝1.755 νd2＝51.16
r4＝-10.9413(非球面)
d4＝0.2050
r5＝∞(光阑)
d5＝3.308
r6＝-2.4348
d6＝0.5732 nd3＝2.003 νd3＝19.32
r7＝-4.0218
d7＝0.1002
r8＝∞
d8＝2.6507 nd4＝1.437 νd4＝95.10
r9＝-4.2484
d9＝0.0874
r10＝-149.7661(非球面)
d10＝1.4626 nd5＝1.592 νd5＝67.02
r11＝-10.2978(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 νd6＝64.14
r13＝∞
d13＝5.6000
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 νd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1179
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝4.08337×10-4，B＝1.71269×10-5，
C＝-3.98433×10-6，D＝1.90505×10-7，
E＝7.03809×10-8
(第4面)
ε＝1，
A＝3.66795×10-4，B＝8.40142×10-5，
C＝-1.67953×10-5，D＝2.42398×10-6，
E＝-2.47079×10-8
(第10面)
ε＝1，
A＝1.38636×10-3，B＝-1.97184×10-4，
C＝4.68211×10-5，D＝-4.17903×10-6，
E＝1.04142×10-7
(第11面)
ε＝1，
A＝2.79141×10-3，B＝-2.00511×10-4，
C＝5.41425×10-5，D＝-4.57761×10-6，
E＝1.15891×10-7
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L521的对d线的折射率的温度系数)＝6.8
θ2(正透镜L512的对d线的折射率的温度系数)＝4.7
|θ3/θ2|＝1.45
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G52的焦距)＝12.19
f21(负透镜L521的焦距)＝-7.51
F2/f21＝-1.62
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G51的焦距)＝7.31
f12(正透镜L512的焦距)＝5.02
F1/f12＝1.46
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L522(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝95.10
ν21(负透镜L521(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝19.32
ν22/ν21＝4.92
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L523(第3透镜)的焦距)＝18.61
F1(前组G51的焦距)＝7.31
|f23/F1|＝2.54
图10是实施例5的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
【实施例6】
图11是表示实施例6的成像光学系统的结构的沿着光轴的剖视图。该成像光学系统构成为，从未图示的被摄体侧起依次配置有具有正光焦度的前组G61、用于确定规定的口径的光阑STP、以及具有正光焦度的后组G62。另外，在后组G62与成像面IMG之间，从被摄体侧起依次配置有光学滤光器F和保护玻璃CG。需要说明的是，在成像面IMG配置有固体摄像元件的受光面。
前组G61构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L611和正透镜L612。在正透镜L612的两面形成有非球面。
后组G62构成为，从被摄体侧起依次配置有负透镜L621(第1透镜)、正透镜L622(第2透镜)、以及正透镜L623(第3透镜)。在负透镜L621的被摄体侧面形成有凹面。在正透镜L623的两面形成有非球面。
以下，示出与实施例6的成像光学系统相关的各种数值数据。
f(成像光学系统整个系统的焦距)＝6.0
Fno.(F值)＝2.0
2ω(视场角)＝60.0
(透镜数据)
r1＝14.8694
d1＝1.5052 nd1＝1.658 νd1＝50.85
r2＝2.7207
d2＝2.4484
r3＝5.0757(非球面)
d3＝1.8837 nd2＝1.851 νd2＝40.10
r4＝-14.0158(非球面)
d4＝0.0959
r5＝∞(光阑)
d5＝2.0386
r6＝-2.4234
d6＝0.5440 nd3＝1.923 νd3＝18.90
r7＝-5.7476
d7＝0.3976
r8＝-5253710.9
d8＝1.6284 nd4＝1.593 νd4＝68.62
r9＝-6.7356
d9＝0.0893
r10＝11.7208(非球面)
d10＝1.6544 nd5＝1.592 νd5＝67.02
r11＝-8.8918(非球面)
d11＝0.1000
r12＝∞
d12＝1.0000 nd6＝1.516 νd6＝64.14
r13＝∞
d13＝6.0500
r14＝∞
d14＝0.4000 nd7＝1.516 νd7＝64.14
r15＝∞
d15＝0.1471
r16＝∞(成像面)
圆锥系数(ε)以及非球面系数(A、B、C、D、E)
(第3面)
ε＝1，
A＝8.25004×10-4，B＝2.62772×10-5，
C＝-1.35690×10-5，D＝-2.97073×10-7，
E＝-1.68159×10-8
(第4面)
ε＝1，
A＝-1.94258×10-3，B＝1.38913×10-5，
C＝-9.56376×10-6，D＝5.67059×10-7，
E＝-2.73708×10-9
(第10面)
ε＝1，
A＝2.32775×10-4，B＝6.07502×10-5，
C＝4.07910×10-6，D＝-7.29772×10-7，
E＝1.14943×10-8
(第11面)
ε＝1，
A＝2.42461×10-3，B＝7.21766×10-5，
C＝5.52775×10-6，D＝-6.96671×10-7，
E＝4.62476×10-9
(与条件式(1)相关的数值)
θ3(负透镜L621的对d线的折射率的温度系数)＝2.1
θ2(正透镜L612的对d线的折射率的温度系数)＝7.5
|θ3/θ2|＝0.28
(与条件式(2)相关的数值)
F2(后组G62的焦距)＝11.79
f21(负透镜L621的焦距)＝-4.93
F2/f21＝-2.39
(与条件式(3)相关的数值)
F1(前组G61的焦距)＝7.50
f12(正透镜L612的焦距)＝4.58
F1/f12＝1.64
(与条件式(4)相关的数值)
ν22(正透镜L622(第2透镜)的对d线的阿贝数)＝68.62
ν21(负透镜L621(第1透镜)的对d线的阿贝数)＝18.90
ν22/ν21＝3.62
(与条件式(5)相关的数值)
f23(正透镜L623(第3透镜)的焦距)＝8.80
F1(前组G61的焦距)＝7.50
|f23/F1|＝1.17
图12是实施例6的成像光学系统的诸像差图。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，用Fno.表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在像散图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。需要说明的是，在像散图中，实线表示弧矢平面(图中，用S表示)的特性，虚线表示子午平面(图中，用M表示)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性。在倍率色像差图中，纵轴表示半视场角(图中，用ω表示)，d表示相当于d线(λ＝587.56nm)的波长的特性，F表示相当于F线(λ＝486.13nm)的波长的特性，C表示相当于C线(λ＝656.27nm)的波长的特性。
需要说明的是，在上述各实施例中的数值数据中，r1、r2、····表示各透镜、光阑面等的曲率半径，d1、d2、····表示各透镜、光阑等的壁厚或者它们的面间隔，nd1、nd2、····表示各透镜等的对d线(λ＝587.56nm)的折射率，νd1、νd2、····表示各透镜等的对d线(λ＝587.56nm)的阿贝数。并且，长度的单位均为“mm”，角度的单位均为“°”。
另外，在上述各实施例中，在将从光轴到透镜外径方向的距离设为H，将近轴曲率半径设为R，将圆锥系数设为ε，将4次、6次、8次、10次、12次的非球面系数分别设为A、B、C、D、E时，通过以下所示的式子来表示从光轴面顶部起的非球面形状下沉量(sag量，将成像面的方向设为正)X。
【式1】
如以上说明那样，上述各实施例的成像光学系统通过满足条件式(1)，对在因温度变化引起的分辨率的降低上最容易造成影响的位置所配置的透镜的折射率的温度系数进行适当设定，因而能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。通过满足条件式(1)，能够抑制特别是高温时(105℃左右)、低温时(-40℃左右)的光学系统的焦点偏差。因此，上述各实施例的成像光学系统能够在夏季容易成为高温的车内所具备的车载用照相机、在环境温度变化显著的室外所设置的监控用照相机等中毫无问题地使用。
并且，通过满足条件式(2)、(3)，能够实现焦深深的成像光学系统。若焦深深，则不易产生高温时、低温时的焦点偏差，能够在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内维持高分辨率。另外，若焦深深，则画质不易受到产品组装时所产生的偏心造成的影响，能够维持良好的画质。
并且，通过依次满足条件式(4)、条件式(5)，对于为了维持高分辨率而不可缺的要素的倍率色像差、像散、畸变像差的补正、防止周边光量的降低是有效的。需要说明的是，在上述各实施例的成像光学系统中，通过适当配置形成有非球面的透镜，能够通过较少的透镜枚数来提高像差补正能力。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的成像光学系统对于在从低温到高温的幅度宽广的温度区域内要求高分辨率的摄像装置有用，特别是适于在环境温度变化显著的条件下所使用的车载用照相机、监控用照相机。

Claims (8)

1.一种成像光学系统，其从被摄体侧起依次配置有前组、光阑、后组，其特征在于，
在所述前组中的最靠近所述光阑的位置配置有正透镜，在所述后组中的最靠近所述光阑的位置配置有负透镜，
并且满足以下所示的条件式，
(1)0.27≤|θ3/θ2|≤1.80
其中，θ3表示所述负透镜的对d线的折射率的温度系数，θ2表示所述正透镜的对d线的折射率的温度系数。
2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，
还满足以下所示的条件式，
(2)-2.4≤F2/f21≤-1.3
(3)1.00≤F1/f12≤1.65
其中，F2表示所述后组的焦距，f21表示所述负透镜的焦距，F1表示所述前组的焦距，f12表示所述正透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，
所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、及第3透镜，
并且满足以下所示的条件式，
(4)3.6≤ν22/ν21≤5.6
其中，ν22表示所述第2透镜的对d线的阿贝数，ν21表示所述第1透镜的对d线的阿贝数。
4.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，
所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、及第3透镜，
并且满足以下所示的条件式，
(4)3.6≤ν22/ν21≤5.6
其中，ν22表示所述第2透镜的对d线的阿贝数，ν21表示所述第1透镜的对d线的阿贝数。
5.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，
所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、及第3透镜，
并且满足以下所示的条件式，
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
其中，f23表示所述第3透镜的焦距，孔表示所述前组的焦距。
6.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，
所述后组从被摄体侧起依次配置有第1透镜、第2透镜、及第3透镜，
并且满足以下所示的条件式，
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
其中，f23表示所述第3透镜的焦距。
7.根据权利要求3所述的成像光学系统，其特征在于，
还满足以下所示的条件式，
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
其中，f23表示所述第3透镜的焦距，F1表示所述前组的焦距。
8.根据权利要求4所述的成像光学系统，其特征在于，
还满足以下所示的条件式，
(5)1.15≤|f23/F1|≤3.0
其中，f23表示所述第3透镜的焦距。
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