JP2014092783A - 携帯機器ならびにその光学撮像レンズ - Google Patents

携帯機器ならびにその光学撮像レンズ Download PDF

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Abstract

【課題】良好な光学特性も有しつつ、長さが短縮された、携帯機器用の光学撮像レンズを提供する。
【解決手段】物体側から像側へ順に、開口絞り100と、5つのレンズ素子を備える。第1のレンズ素子110は、正の屈折力を有するとともに、凸面をなす物体側の面111を有し、第2のレンズ素子120は負の屈折力を有し、第3のレンズ素子130は負の屈折力を有し、第5のレンズ素子150は、光軸近傍に凹部をなす物体側の面151と、周縁部近傍に凸部1522をなす像側の面152と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯機器ならびにその光学撮像レンズに関し、特に、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズを適用した携帯機器ならびにその光学撮像レンズに関するものである。
寸法の縮小化は、近年の光学撮像レンズの設計における主要な考慮事項である。ところが、光学撮像レンズの長さを縮小する場合には、良好な光学特性を得ることが困難な問題となる。
特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4は、いずれも、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズで構成された光学撮像レンズについて開示したものである。特許文献1における最初の3つのレンズ素子の屈折力の順序は負‐正‐負であり、また、特許文献2、特許文献3、特許文献4におけるものは、それぞれ、負‐正‐正、負‐負‐正、負‐負‐正である。しかしながら、これらの構成は良好な光学特性を未だ実現できておらず、さらに、それらの光学撮像レンズの長さは10〜18mmの範囲になるので、系全体のサイズを縮小することができない。
特許文献5、特許文献6、特許文献7は、いずれも、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズで構成された光学撮像レンズについて開示したものである。これら3つの文献における最初の3つのレンズ素子の屈折力の順序は、より優れた正‐負‐負である。
しかしながら、それらのレンズ素子の構成は、光学収差を改善すると同時に光学撮像レンズの長さを短縮するためには好ましくなく、従って、より優れた撮像品質を実現するためには、撮像レンズの長さを短縮することはできない。例えば、一部の撮像レンズの長さは6.0mmに達し、これは改善を要する。
米国特許第7480105号 米国特許第7639432号 米国特許第7486449号 米国特許第7684127号 米国特許出願公開第2011/0013069号 米国特許出願公開第2011/0249346号 米国特許第8000030号
よって、良好な光学特性も有しつつ、長さが短縮された光学撮像レンズを開発することが必要とされている。
本発明の目的は、携帯機器ならびにその光学撮像レンズを提供することである。レンズ素子の凸状もしくは凹状の表面形状および/または屈折力を制御することによって、光学撮像レンズの長さが短縮されると同時に、良好な光学特性および系の機能性が維持される。
例示的な実施形態において、光学撮像レンズは、物体側から像側へ順に、開口絞りと、第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子とを備え、これら第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子の各々は、物体側に向いた物体側の面と、像側に向いた像側の面とを有する。
該光学撮像レンズでは、第1のレンズ素子は、正の屈折力を有し、その物体側の面は凸面であり、第2のレンズ素子は負の屈折力を有し、第3のレンズ素子は負の屈折力を有し、第5のレンズ素子の物体側の面は光軸近傍に凹部を有し、第5のレンズ素子の像側の面は該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。また、該光学撮像レンズは全体として、屈折力を有する該5つのレンズ素子のみを有する。
別の例示的な実施形態では、パラメータ間の差または比に関するものなど、いくつかの式について考慮してもよい。例えば、光軸に沿った第1のレンズ素子から第5のレンズ素子までのすべての4つの空隙の和AAGと、光軸に沿った第5のレンズ素子の中心厚CT5とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光軸に沿った第2のレンズ素子と第3のレンズ素子との間の空隙AGL23と、光軸に沿った第4のレンズ素子と第5のレンズ素子との間の空隙AGL45とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光学撮像レンズの有効焦点距離EFLと、5つのレンズ素子すべての合計の厚さALTとを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光軸に沿った第4のレンズ素子の中心厚CT4と、光学撮像レンズの後側焦点距離BFL(第5のレンズ素子の像側の面から像面までの距離)とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、ALTとBFLとを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、CT4とAGL23とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
前述の例示的な実施形態は、限定されるものではなく、本明細書に記載の他の実施形態に選択的に組み込むこととしてもよい。
一部の例示的な実施形態では、系の性能および/または解像度の制御を強化するため、凸面または凹面構造についてのさらなる詳細を、1つの特定のレンズ素子に、または広く複数のレンズ素子に、組み込むこととしてもよい。例えば、第4のレンズ素子の物体側の面は、該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部を有することができ、あるいは第2のレンズ素子の物体側の面は、該第2のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有することとしてもよい。
別の例示的な実施形態において、ハウジングと、ハウジング内に配置された撮影モジュールと、を備える携帯機器を提供する。撮影モジュールは、前述の例示的な実施形態のいずれかの光学撮像レンズと、レンズ鏡筒と、モジュール収容ユニットと、基板と、撮像センサと、を有する。レンズ鏡筒は光学撮像レンズを位置決めするためのものであり、モジュール収容ユニットはレンズ鏡筒を位置決めするためのものであり、基板はモジュール収容ユニットを位置決めするためのものであり、撮像センサは光学撮像レンズの像側に配置される。
一部の例示的な実施形態において、モジュール収容ユニットは、オプションとして、レンズ鏡筒を位置決めするとともに光学撮像レンズの光軸に沿って動かすための台座要素を備える。
レンズ素子(複数の場合もある)の凸状もしくは凹状の表面形状および/または屈折力を制御することによって、例示的な実施形態における携帯機器およびその光学撮像レンズは、良好な光学特性を実現するとともに、光学撮像レンズの長さを効果的に短縮している。
例示的な実施形態は、添付の図面を併用して以下の詳細な説明を読むことで、より容易に理解されるであろう。
本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第1の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第1の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の例示的な実施形態の光学撮像レンズのレンズ素子の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第1の実施形態の各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第1の実施形態についての非球面データの表である。 本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第2の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第2の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の第2の実施形態の光学撮像レンズの各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第2の実施形態についての非球面データの表である。 本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第3の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第3の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の第3の実施形態の光学撮像レンズの各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第3の実施形態についての非球面データの表である。 本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第4の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第4の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の第4の実施形態の光学撮像レンズの各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第4の実施形態についての非球面データの表である。 本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第5の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第5の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の第5の実施形態の光学撮像レンズの各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第5の実施形態についての非球面データの表である。 本開示に係る5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズの第6の実施形態の断面図である。 本開示に係る光学撮像レンズの第6の実施形態についての縦球面収差および他の種類の光学収差のチャートである。 本開示の第6の実施形態の光学撮像レンズの各レンズ素子についての光学データの表である。 本開示に係る光学撮像レンズの第6の実施形態についての非球面データの表である。 6つのすべての実施形態のAAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、およびCT4/AGL23の値についての表である。 携帯機器の例示的な実施形態の構造である。 携帯機器の他の例示的な実施形態の構造の部分拡大図である。
本開示およびその効果のより完全な理解のため、以下、同様の参照符号により類似の特徴を示している添付の図面を併用して、以下の説明を参照する。当業者であれば、本明細書に記載のものを含む例示的な実施形態を実現するための他の様々な変形例を把握するであろう。図面は、特定の縮尺に限定されるものではなく、また、類似の要素を表すために同様の参照符号を使用している。
本開示および添付の請求項で使用される場合の、「例示的な実施形態」「一実施形態」および「本実施形態」という表現は、1つの実施形態のみを指すこともあるものの、必ずしもそうであるとは限らず、種々の例示的な実施形態は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、容易に組み合わせおよび相互入れ替えすることができる。また、本明細書で使用する専門用語は、単に例示的な実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。これに関連して、本明細書で使用される場合の「〜において(in)」という表現は、「〜の中で(in)」と「〜の上で(on)」を含み得るものであり、また、「a」「an」および「the」という表現は、単数を指す場合と複数を指す場合を含み得る。
また、本明細書で使用される場合の「〜によって(by)」という表現は、文脈によっては、「〜から(from)」を意味することもある。さらに、本明細書で使用される場合の「〜場合に(if)」という表現は、文脈によっては、「〜ときに(when)」または「〜際に(upon)」を意味することもある。さらに、本明細書で使用される場合の「および/または(and/or)」という言葉は、関連して列挙されるアイテムのうち1つまたは複数からなるあらゆる可能な組み合わせを指すことができ、また、包含し得るものである。
光学撮像レンズの例示的な実施形態は、開口絞りと、第1のレンズ素子と、第2のレンズ素子と、第3のレンズ素子と、第4のレンズ素子と、第5のレンズ素子とを備えることができ、それらのレンズ素子の各々は、物体側に向いた物体側の面と、像側に向いた像側の面とを有する。
それらのレンズ素子は、物体側から像側へ順に配置することができる。また、レンズの例示的な実施形態は、全体として、屈折力を有する該5つのレンズ素子を含み得る。例示的な一実施形態において、第1のレンズ素子は、正の屈折力を有し、その物体側の面は凸面であり、第2のレンズ素子は負の屈折力を有し、第3のレンズ素子は負の屈折力を有し、第5のレンズ素子の物体側の面は光軸近傍に凹部を有し、第5のレンズ素子の像側の面は、該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有し、また、該光学撮像レンズは全体として、屈折力を有する該5つのレンズ素子のみを有する。
レンズ素子は、光学特性および光学撮像レンズの長さを考慮して設計されることが好ましい。例えば、正の屈折力を有する第1のレンズ素子は、光学撮像レンズに必要な集光能力を与える。負の屈折力を有する第2のレンズ素子と第3のレンズ素子は、両方とも、光学レンズの収差を除去することができる。第5のレンズ素子の物体側の面の光軸近傍に凹部と、その像側の面の周縁部近傍に凸部をさらに有することによって、光学レンズの収差を除去することができる。
また、第2のレンズ素子が、その物体側の面の該第2のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有するように設計され、さらに/または第4のレンズ素子が、その物体側の面の該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部を有するように設計されている場合には、同じく収差を抑える助けとすることができる。
別の例示的な実施形態では、光軸に沿ったレンズ素子の中心厚および/または光軸に沿ったレンズ素子の中心厚とすべての空隙の和との比率など、他の関連パラメータを制御してもよい。例えば、光軸に沿った第1のレンズ素子から第5のレンズ素子までのすべての4つの空隙の和AAGと、光軸に沿った第5のレンズ素子の中心厚CT5とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光軸に沿った第2のレンズ素子と第3のレンズ素子との間の空隙AGL23と、光軸に沿った第4のレンズ素子と第5のレンズ素子との間の空隙AGL45とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光学撮像レンズの有効焦点距離EFLと、5つのレンズ素子すべての合計の厚さALTとを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、光軸に沿った第4のレンズ素子の中心厚CT4と、光学撮像レンズの後側焦点距離BFLとを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、ALTとBFLとを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
あるいは、CT4とAGL23とを、次のような式を満たすように制御してもよい。
Figure 2014092783
前述の例示的な実施形態は、限定されるものではなく、本明細書に記載の他の実施形態に選択的に組み込むこととしてもよい。
ここで、式(1)を参照する。AAG/CT5の値は、式(1)を満たすように、3以上であることが好ましい。なぜなら、光軸に沿った第5のレンズ素子の厚さが十分に薄く(すなわち、CT5が十分に小さく)、かつ、その像側の面の該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部が形成されている場合には、光軸および周縁部の辺りの屈折力が違うので、同一平面に集光させて画像品質を向上させるという点がある。
AAGとCT5とが、最近の薄型化および小型化された設計に適合するように縮小されるにしても、CT5がAAGの縮小よりも大きい比率で縮小されれば(すなわち、AAGの縮小の比率がより大きい)、画像品質を向上させる効果は極めて良好となる。さらに、AAG/CT5の値は、3〜10の範囲内とすることが推奨される。
次に、式(2)を参照する。AGL23−AGL45の値は0(mm)以上であること、すなわち第2と第3のレンズ素子間の空隙が第4と第5のレンズ素子間の空隙よりも大きいことが、好ましい。なぜなら、光を分散させるための第2のレンズ素子の負の屈折力によって、第3のレンズ素子に入射する前の光を、画像品質を向上させる適切なレベルまで分散させるためには、第2と第3のレンズ素子間の距離がより大きい必要があるからである。
第4と第5のレンズ素子間の空隙を短縮することは、光学撮像レンズの長さを短縮する助けとなる。そこで、AGL23−AGL45の値は、0(mm)以上であって、しかも大きすぎず、好ましくは式(2)を満たすように0〜0.4(mm)の間であることが推奨される。
次に、式(3)を参照する。EFL/ALTの値は、1.8以上であることが好ましい。EFLを短縮することは、光を焦点に収束させる距離を縮小して、光学撮像レンズの長さを縮小するのに有効である。ところが、EFLはALTに伴って変化する。EFL/ALTが1.8より大きい場合は、EFLとALTの両方が適切な値となり、EFL/ALTは、式(3)または(3’)を満たすように1.9〜5.0の間であることが好ましい。
次に、式(4)を参照する。CT4/BFLの値は、式(4)を満たすように、0.7以下であることが好ましい。なぜなら、CT4を短縮することは、光学撮像レンズの長さを短縮する助けとなるからである。BFLの値は、赤外線カットフィルタを受け入れるように制御するのに有用である。好ましくは、CT4/BFLは、式(4)を満たし、さらに0.1〜0.5に制限することができる。
次に、式(5)を参照する。ALT/BFLの値は、式(5)を満たすように、2.0以下であることが好ましい。なぜなら、ALTを短縮することは、最近の傾向に応えて光学撮像レンズの長さを短縮する助けとなるからである。
ただし、第5のレンズ素子と像面との間には(光軸に沿った両者間の距離がBFLである)、一部の実施形態で赤外線カットフィルタを受け入れるための十分なスペースを必要とする場合がある。よって、ALT/BFLの値が2.0より大きい場合、これは、ALTが過度に大きいか、またはBFLが不十分であることを意味することがあり、どちらの場合も、最近の傾向に応えることができない。好ましくは、ALT/BFLは、式(5)を満たし、さらに0.2〜1.5に制限することができる。
次に、式(6)を参照する。CT4/AGL23の値は、式(6)を満たすように、3.0以下であることが好ましい。なぜなら、CT4を短縮することは、光学撮像レンズの長さを短縮する助けとなるからであり、また、AGL23の値は、第3のレンズ素子に入射する前の光を適切なレベルまで分散させることができるように制御するのに有用である。好ましくは、CT4/AGL23は、さらに0.5〜3.0に制限することができる。
例示的な実施形態を実施する際には、系の性能および/または解像度の制御を強化するため、以下の実施形態で示すように、凸面もしくは凹面構造および/または屈折力についてのさらなる詳細を、1つの特定のレンズ素子に、または広く複数のレンズ素子に、組み込むことができる。本明細書で記載する詳細は、いかなる矛盾も生じない限りにおいて、例示的な実施形態に組み込むことができるということに留意すべきである。
良好な光学特性を有するとともに長さが短縮された光学撮像レンズの例示的な実施形態について説明するため、以下、いくつかの例示的な実施形態および関連する光学データを提示する。ここで、図1〜5を参照する。
図1は、第1の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ1の例示的な断面図を示している。図2は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図3は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1のレンズ素子の他の例示的な断面図を示している。図4は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図5は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1についての非球面データの例示的な表を示している。
図1に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ1は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子110の前面に配置される開口絞り100と、第1のレンズ素子110と、第2のレンズ素子120と、第3のレンズ素子130と、第4のレンズ素子140と、第5のレンズ素子150と、を備える。
光学レンズ1の像側A2に、フィルタユニット160、および撮像センサの像面170が配置される。第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子110、120、130、140、150、およびフィルタユニット160のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面111/121/131/141/151/161と、像側A2に向いた像側の面112/122/132/142/152/162と、を有する。
図示のフィルタユニット160の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子150と像面170との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット160は、光学撮像レンズ1を通過する光から特定の波長の光を選択的に吸収する。例えば、赤外光が吸収され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面170に画像が生成されることを防いでいる。
以下、光学撮像レンズ1の各レンズ素子の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
第1のレンズ素子110の例示的な実施形態は、正の屈折力を有することができ、これをプラスチック材料で構成することができる。物体側の面111は凸面であり、像側の面112は凹面である。
第2のレンズ素子120は、負の屈折力を有することができ、これをプラスチック材料で構成することができる。物体側の面121は凸面であり、像側の面122は凹面である。物体側の面121は、該第2のレンズ素子120の周縁部近傍に凸部1212を有する。
第3のレンズ素子130は、負の屈折力を有することができ、これをプラスチック材料で構成することができる。物体側の面131は凹面であり、像側の面132は凸面である。
第4のレンズ素子140は、正の屈折力を有することができ、これをプラスチック材料で構成することができる。物体側の面141は凹面であり、像側の面142は凸面である。物体側の面141は、該第4のレンズ素子140の周縁部近傍に凹部1412を有する。
第5のレンズ素子150は、負の屈折力を有することができ、これをプラスチック材料で構成することができる。物体側の面151は凹面である。像側の面152は、光軸近傍に凹部1521を有し、該第5のレンズ素子150の周縁部近傍に凸部1522を有する。
例示的な実施形態では、レンズ素子110、120、130、140、150と、フィルタユニット160と、撮像センサの像面170との間に、空隙が存在する。
例えば、図1では、第1のレンズ素子110と第2のレンズ素子120との間に存在する空隙d1と、第2のレンズ素子120と第3のレンズ素子130との間に存在する空隙d2と、第3のレンズ素子130と第4のレンズ素子140との間に存在する空隙d3と、第4のレンズ素子140と第5のレンズ素子150との間に存在する空隙d4と、第5のレンズ素子150とフィルタユニット160との間に存在する空隙d5と、フィルタユニット160と撮像センサの像面170との間に存在する空隙d6と、を示している。
しかしながら、他の実施形態では、上記の空隙のいずれかは、存在しても存在しなくてもよい。例えば、いずれか2つの隣接するレンズ素子の対向する面の形状は、相互に対応している場合があり、そのような状況では、空隙は存在しないことがある。空隙d1はAGL12で示され、空隙d3はAGL34で示され、第1と第5のレンズ素子110、150の間のすべての空隙d1、d2、d3、d4の和はAAGで示される。
図4は、本実施形態の光学撮像レンズ1の各レンズ素子の光学特性を示しており、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=3.104であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.250(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=2.006であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.414であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.369であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.268であって、式(6)を満たしており、
このとき、第1のレンズ素子110の物体側の凸面111から像面170までの距離は4.876(mm)であり、光学撮像レンズ1の長さが短縮されている。
例示的な実施形態では、各レンズ素子の構造について明確に説明するため、光が通過する部分のみを示しているということに留意すべきである。例えば、第1のレンズ素子110を例にとると、図1では、物体側の面111と像側の面112とを示している。ところが、本実施形態の各レンズ素子を実現する際には、光学撮像レンズ1の内部でレンズ素子を位置決めするための固定部が選択的に形成されることがある。
第1のレンズ素子110について、図3を参照すると、これは、固定部をさらに備えた第1のレンズ素子110を示している。この場合、固定部は、光学撮像レンズ1内に第1のレンズ素子110を取り付けるために、物体側の凸面111と像側の面112とから拡張された突出部113であるが、これに限定されるものではなく、また、理想的には光は突出部113を通過しない。
第1のレンズ素子110の物体側の面111および像側の面112と、第2のレンズ素子120の物体側の面121および像側の面122と、第3のレンズ素子130の物体側の面131および像側の面132と、第4のレンズ素子140の物体側の面141および像側の面142と、第5のレンズ素子150の物体側の面151および像側の面152と、を含む非球面はすべて、以下の非球面式で定義される。
Figure 2014092783
ここで、
Rは、レンズ素子面の曲率半径を表す。
Zは、非球面の深さ(光軸から距離Yにある非球面上の点と、非球面の光軸上の頂点における接平面と、の間の垂直距離)を表す。
Yは、非球面上の点と光軸との間の垂直距離を表す。
Kは、円錐定数を表す。
iは、i次の非球面係数を表す。
各非球面パラメータの値を、図5に示している。
図2に示すように、本実施形態の例示的な光学撮像レンズ1は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、例示的な実施形態の光学撮像レンズ1は、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を実現し、また、光学撮像レンズ1の長さは効果的に短縮されている。
以下、図6〜9を参照する。図6は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ2の例示的な断面図を示している。図7は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図8は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図9は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様であるが、ただし本実施形態では、参照符号は2で始まり、例えば、参照符号211によって第1のレンズ素子210の物体側の面を示し、参照符号212によって第1のレンズ素子210の像側の面を示すなどする。
図6に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ2は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子210の前面に配置される開口絞り200と、第1のレンズ素子210と、第2のレンズ素子220と、第3のレンズ素子230と、第4のレンズ素子240と、第5のレンズ素子250と、を備える。
第2の実施形態と第1の実施形態との違いは、各レンズ素子の曲率半径および厚さと、各空隙の距離にあり、一方、レンズ素子の屈折力の遷移および凹/凸形状の構成は、第1の実施形態のものと同様である。本実施形態の光学撮像レンズ2の各レンズ素子の光学特性について、図8を参照すると、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=3.441であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.050(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=1.936であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.439であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.408であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.778であって、式(6)を満たしている。
このとき、第1のレンズ素子210の物体側の面211から像面270までの距離は4.673(mm)であり、光学撮像レンズ2の長さが短縮されている。
図7に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ2は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ2の長さは効果的に短縮されている。
以下、図10〜13を参照する。図10は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ3の例示的な断面図を示している。図11は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図12は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図13は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は3で始まり、例えば、参照符号311によって第1のレンズ素子310の物体側の面を示し、参照符号312によって第1のレンズ素子310の像側の面を示すなどする。
図10に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ3は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子310の前面に配置される開口絞り300と、第1のレンズ素子310と、第2のレンズ素子320と、第3のレンズ素子330と、第4のレンズ素子340と、第5のレンズ素子350と、を備える。
第3の実施形態と第1の実施形態との違いは、第1のレンズ素子310の像側の面312が、光軸近傍に凸部3121を有するとともに該第1のレンズ素子310の周縁部近傍に凹部3122を有することと、さらに各レンズ素子の厚さおよび各空隙の距離にある。本実施形態の光学撮像レンズ3の各レンズ素子の光学特性について、図12を参照すると、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=3.100であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.320(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=1.994であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.427であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.423であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.132であって、式(6)を満たしている。
このとき、第1のレンズ素子310の物体側の面311から像面370までの距離は4.908(mm)であり、光学撮像レンズ3の長さが短縮されている。
図11に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ3は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ3の長さは効果的に短縮されている。
以下、図14〜17を参照する。図14は、第4の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ4の例示的な断面図を示している。図15は、第4の実施形態による光学撮像レンズ4の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図16は、第4の例示的な実施形態による光学撮像レンズ4の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図17は、第4の例示的な実施形態による光学撮像レンズ4についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は4で始まり、例えば、参照符号411によって第1のレンズ素子410の物体側の面を示し、参照符号412によって第1のレンズ素子410の像側の面を示すなどする。
図14に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ4は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子410の前面に配置される開口絞り400と、第1のレンズ素子410と、第2のレンズ素子420と、第3のレンズ素子430と、第4のレンズ素子440と、第5のレンズ素子450と、を備える。
第4の実施形態と第3の実施形態との違いは、各レンズ素子の曲率半径および厚さと、各空隙の距離にあり、一方、レンズ素子の屈折力の遷移および凹/凸形状の構成は、第3の実施形態のものと同様である。本実施形態の光学撮像レンズ4の各レンズ素子の光学特性について、図16を参照すると、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=4.098であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.182(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=2.054であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.423であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.338であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.351であって、式(6)を満たしている。
このとき、第1のレンズ素子410の物体側の面411から像面470までの距離は4.854(mm)であり、光学撮像レンズ4の長さが短縮されている。
図15に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ4は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ4の長さは効果的に短縮されている。
以下、図18〜21を参照する。図18は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ5の例示的な断面図を示している。図19は、第5の実施形態による光学撮像レンズ5の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図20は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズ5の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図21は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズ5についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は5で始まり、例えば、参照符号511によって第1のレンズ素子510の物体側の面を示し、参照符号512によって第1のレンズ素子510の像側の面を示すなどする。
図18に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ5は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子510の前面に配置される開口絞り500と、第1のレンズ素子510と、第2のレンズ素子520と、第3のレンズ素子530と、第4のレンズ素子540と、第5のレンズ素子550と、を備える。
第5の実施形態と第3の実施形態との違いは、各レンズ素子の曲率半径および厚さと、各空隙の距離にあり、一方、レンズ素子の屈折力の遷移および凹/凸形状の構成は、第3の実施形態のものと同様である。本実施形態の光学撮像レンズ5の各レンズ素子の光学特性について、図20を参照すると、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=4.084であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.182(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=2.053であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.423であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.339であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.352であって、式(6)を満たしている。
このとき、第1のレンズ素子510の物体側の面511から像面570までの距離は4.853(mm)であり、光学撮像レンズ5の長さが短縮されている。
図19に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ5は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ5の長さは効果的に短縮されている。
以下、図22〜25を参照する。図22は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ6の例示的な断面図を示している。図23は、第6の実施形態による光学撮像レンズ6の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図24は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズ6の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図25は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズ6についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は6で始まり、例えば、参照符号611によって第1のレンズ素子610の物体側の面を示し、参照符号612によって第1のレンズ素子610の像側の面を示すなどする。
図22に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ6は、物体側A1から像側A2へ順に、第1のレンズ素子610の前面に配置される開口絞り600と、第1のレンズ素子610と、第2のレンズ素子620と、第3のレンズ素子630と、第4のレンズ素子640と、第5のレンズ素子650と、を備える。
第6の実施形態と第3の実施形態との違いは、各レンズ素子の厚さと、各空隙の距離にあり、一方、レンズ素子の屈折力の遷移および凹/凸形状の構成は、第3の実施形態のものと同様である。本実施形態の光学撮像レンズ6の各レンズ素子の光学特性について、図24を参照すると、この場合、AAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値は、
(AAG/CT5)=3.415であって、式(1)を満たしており、
(AGL23−AGL45)=0.201(mm)であって、式(2)を満たしており、
(EFL/ALT)=2.050であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(CT4/BFL)=0.397であって、式(4)、(4’)を満たしており、
(ALT/BFL)=1.297であって、式(5)、(5’)を満たしており、
(CT4/AGL23)=1.374であって、式(6)を満たしている。
このとき、第1のレンズ素子610の物体側の面611から像面670までの距離は4.926(mm)であり、光学撮像レンズ6の長さが短縮されている。
図23に示すように、本実施形態の光学撮像レンズ6は、縦球面収差(a)、サジタル方向の非点収差(b)、タンジェンシャル方向の非点収差(c)、および歪曲収差(d)において、優れた特性を示す。従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ6の長さは効果的に短縮されている。
図26を参照すると、6つのすべての実施形態についてのAAG/CT5、AGL23−AGL45、EFL/ALT、CT4/BFL、ALT/BFL、CT4/AGL23の値を示しており、本発明の光学撮像レンズが式(1)、(2)、(3)/(3’)、(4)/(4’)、(5)/(5’)、(6)を満たしていることは明らかである。
次に、図27を参照すると、上述の光学撮像レンズを適用した携帯機器20の第1の実施形態についての例示的な構造図を示している。携帯機器20は、ハウジング21と、ハウジング21内に配置された撮影モジュール22と、を備える。携帯機器20は、一例として携帯電話機とすることができるが、ただし、これに限定されない。
図27に示すように、撮影モジュール22は、5つのレンズ素子を有する上述の光学撮像レンズである例えば第1の実施形態の光学撮像レンズ1と、光学撮像レンズ1を位置決めするためのレンズ鏡筒23と、レンズ鏡筒23を位置決めするためのモジュール収容ユニット24と、モジュール収容ユニット24を位置決めするための基板172と、光学撮像レンズ1の像側に配置される撮像センサ171と、を備えることができる。像面170は、撮像センサ171上に形成される。
他のいくつかの例示的な実施形態では、フィルタユニット160の構成を省くことができる。いくつかの例示的な実施形態では、ハウジング21、レンズ鏡筒23、および/またはモジュール収容ユニット24は、1つのコンポーネントに統合するか、または複数のコンポーネントで組み立てることができる。
いくつかの例示的な実施形態では、本実施形態で用いる撮像センサ171は、チップ・オン・ボード(COB:Chip On Board)パッケージの形態で基板172に直接装着されている。そのようなパッケージは、従来のチップ・スケール・パッケージ(CSP:Chip Scale Package)とは異なり、COBパッケージは、光学撮像レンズ1における撮像センサ171の前面にカバーガラスを必要としない。上述の例示的な実施形態は、このパッケージ型式に限定されるものではなく、また、他の記載の実施形態に選択的に組み込むことができる。
5つのレンズ素子110、120、130、140、150は、隣接する2つのレンズ素子間を空隙により分離するようにして、レンズ鏡筒23内に配置される。
モジュール収容ユニット24は、レンズ鏡筒23を位置決めするための台座要素2401を備えている。レンズ鏡筒23と台座要素2401は同一の軸I−I’に沿って配置され、レンズ鏡筒23は台座要素2401の内部に配置される。
光学撮像レンズ1の長さは僅か4.876(mm)であるので、携帯機器20のサイズは極めて小さくすることができる。従って、本明細書に記載の実施形態は、小型化された製品設計に対する市場の需要を満たすものである。
次に、図28を参照する。図28は、上述の光学撮像レンズ1を適用した携帯機器20’の第2の実施形態についての別の構造図を示している。携帯機器20’と携帯機器20との違いの1つは、台座要素2401が、第1の台座ユニット2402と、第2の台座ユニット2403と、コイル2404と、磁気ユニット2405と、を含むことと、することができる。
この場合、台座要素2401の第1の台座ユニット2402は、光学撮像レンズ1の光軸に沿って動くことができる。その詳細は次の通りである。第1の台座ユニット2402は、レンズ鏡筒23の外側に近接して、軸I−I’に沿って配置されており、第2の台座ユニット2403は、第1の台座ユニット2402の外側の周りにあって、軸I−I’に沿って配置されている。コイル2404は、第1の台座ユニット2402と第2の台座ユニット2403の内側との間に配置されている。磁気ユニット2405は、コイル2404の外側と第2の台座ユニット2403の内側との間に配置されている。
レンズ鏡筒23と、その中に配置された光学撮像レンズ1は、軸I−I’に沿って動くように、第1の台座ユニット2402により駆動される。携帯機器20’の残りの構造は、携帯機器20と同様である。
同様に、光学撮像レンズ1の長さが4.876(mm)と短縮されていることから、携帯機器20’は、より小型に設計することができると同時に、それでも良好な光学性能が得られる。従って、本実施形態は、小型の製品設計に対する需要および市場の要求を満たすものである。
上記の実例によれば、例示的な実施形態における携帯機器およびその光学撮像レンズは、5つのレンズ素子間の光軸に沿った空隙すべての和に対する少なくとも1つのレンズ素子の中心厚の比率を所定範囲内に制御するとともに、レンズ素子の詳細な構造および/または屈折力を組み込むことによって、光学撮像レンズの長さが効果的に短縮されると同時に、それでも良好な光学特性が得られることは、明らかである。
開示された原理による種々の実施形態について上記で説明したが、当然のことながら、これらは単なる例として提示したものにすぎず、限定するものではない。よって、例示的な実施形態の広さおよび範囲は、上記実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、本開示に係る請求項およびそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。
また、記載した実施形態において上記効果および特徴を提示しているが、それらは、上記効果の一部またはすべてを実現するプロセスおよび構造への、かかる請求項の適用を限定するものではない。
また、本明細書におけるセクションの見出しは、本開示に係るいかなる請求項で記載される発明も、限定または特徴付けするものではない。特に、「背景技術」における技術の記載は、技術が、本開示の発明の先行技術であることを認めるものと解釈されるべきではない。
また、本開示における単数形での「発明」という表現は、本開示における新規な点が1つのみであることを主張するために用いられるものではない。本開示に係る複数の請求項での限定に従って複数の発明を規定することができ、よって、かかる請求項は、それらにより保護される発明およびそれらの均等物を規定するものである。いずれの場合も、かかる請求項の範囲は、本開示に照らして、それらの実体によって解釈されるものとし、本明細書の見出しによって制限されるべきではない。

Claims (9)

  1. 光学撮像レンズであって、
    開口絞りと、各々が物体側に向いた物体側の面と像側に向いた像側の面とを有する、第1のレンズ素子と、第2のレンズ素子と、第3のレンズ素子と、第4のレンズ素子と、第5のレンズ素子と、を当該順序で物体側から像側へ亘って備え、当該光学撮像レンズに対し全体として屈折力を有せしめるレンズ素子が前記第1乃至第5のレンズ素子のみからなり、
    前記第1のレンズ素子は、正の屈折力を有するとともに、凸面をなす前記物体側の面を有し、
    前記第2のレンズ素子は、負の屈折力を有し、
    前記第3のレンズ素子は、負の屈折力を有し、
    前記第5のレンズ素子は、当該第5のレンズ素子の光軸近傍に凹部をなす前記物体側の面と、当該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部をなす前記像側の面と、を有する
    ことを特徴とする光学撮像レンズ。
  2. 前記光軸に沿った前記第1のレンズ素子から前記第5のレンズ素子までの4つすべての空隙の和を示すAAGと、前記光軸に沿った前記第5のレンズ素子の中心厚を示すCT5とは、不等式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学撮像レンズ。
  3. 前記光軸に沿った前記第2のレンズ素子と前記第3のレンズ素子との間の空隙を示すAGL23と、前記光軸に沿った前記第4のレンズ素子と前記第5のレンズ素子との間の空隙を示すAGL45とは、式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズ。
  4. 前記第4のレンズ素子は、当該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部をなす前記物体側の面を有することを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズ。
  5. 前記光軸に沿った前記第4のレンズ素子の中心厚を示すCT4と、前記光軸に沿った前記第2のレンズ素子と前記第3のレンズ素子との間の空隙を示すAGL23とは、不等式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項4に記載の光学撮像レンズ。
  6. 当該光学撮像レンズの有効焦点距離を示すEFLと、前記光軸に沿った前記5つのレンズ素子すべての厚さの和を示すALTとは、不等式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズ。
  7. 前記光軸に沿った前記第4のレンズ素子の中心厚を示すCT4と、当該光学撮像レンズの後側焦点距離を示すBFLとは、不等式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズ。
  8. 前記光軸に沿った前記5つのレンズ素子すべての厚さの和を示すALTと、当該光学撮像レンズの後側焦点距離を示すBFLとは、不等式
    Figure 2014092783
    を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズ。
  9. 前記第2のレンズ素子は、当該第2のレンズ素子の周縁部近傍に凸部をなす前記物体側の面を有することを特徴とする請求項1に記載の光学撮像レンズ。
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