JP2014153713A - 光学撮像レンズセット - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で生産コストが低く、長さを短縮し、解像度および撮像品質が高い光学撮像レンズセットを提供すること。
【解決手段】光学撮像レンズセットは、物体側から像側へ向かって光軸に沿って順に、円周縁近傍に凸部を備えた像側の面を有する第１のレンズ素子と、光軸近傍に凸部を備えた物体側の面を有する第２のレンズ素子と、光軸近傍に凹部を備えた物体側の面を有する第３のレンズ素子と、正の屈折力を有する第４のレンズ素子と、光軸近傍に凹部を備えた像側の面を有するプラスチック製の第５のレンズ素子とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、全体的に、光学撮像レンズセットに関するものとする。詳細には、本発明は、５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットを対象とする。

近年、携帯電話およびデジタルカメラの普及により、光学撮像レンズ素子または撮像センサなど、様々な携帯電子製品の撮影モジュールが急速に開発されているほか、携帯電話およびデジタルカメラの大きさを縮小することにより、撮影モジュールの小型化に対する要求もますます高まっている。現在の研究動向は、より短く、高品質にも妥協しない光学撮像レンズセットを開発することである。

電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）の開発および縮小化に伴い、撮影モジュールに搭載された光学撮像レンズセットは縮小し、その要求も満たしている。ただし、系の収差改善などの良好かつ必要な光学特性や、生産コストおよび生産の実現可能性も考慮する必要がある。

例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３は、いずれも、５つのレンズ素子でできた光学撮像レンズセットについて開示したものである。これらの構造では、第１のレンズ素子の像側の面および第２のレンズ素子の物体側の面は、２つのレンズ素子の間にかなり大きな間隙ができるように全体的に凹型であり、光学撮像レンズセットの全長は最大で１０ｍｍ〜１８ｍｍにもなる。その撮像結果は理想的なものではない。

さらに、特許文献４、特許文献５および特許文献６は、いずれも、５つのレンズ素子でできたもう１つの光学撮像レンズセットについて開示したものである。これらの構造では、第５のレンズ素子は、全体的に凸型になっているため、全長と撮像品質の両方が常に十分良好なわけではない。

これらに開示されている寸法は、携帯電話やデジタルカメラなどの携帯電子製品を縮小化した良い例にはなっていない。系の長さを効果的に短縮するとともに、この分野で十分な光学特性を維持することも、依然として課題である。

米国特許第８２８９６２８号 米国特許第８２４８７１３号 米国特許第２０１２／０１９４９２２号 米国特許第６９９９２４６号 米国特許第７９０３３４９号 米国特許第２０１０／０３２８７３０号

上記に鑑みて、本発明は、軽量で生産コストが低く、長さを短縮し、解像度および撮像品質が高い光学撮像レンズセットの提供を可能にするものである。本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットは、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、光軸に沿って物体側から像側まで順に有する。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第１のレンズ素子は、像側に向いた第１の像側の面を有する。第１の像側の面は、第１のレンズ素子の円周縁近傍に凸部を有する。本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第２のレンズ素子は、物体側に向いた第２の物体側の面を有する。第２の物体側の面は、光軸近傍に凸部を有する。本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第３のレンズ素子は、物体側に向いた第３の物体側の面を有する。第３の物体側の面は、光軸近傍に凹部を有する。本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第４のレンズ素子は、正の屈折力を有する。本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第５のレンズ素子は、プラスチック製であり、像側に向いた第５の像側の面を有する。第５の像側の面は、光軸近傍に凹部を有する。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、ある空隙は、厚みがＧ₁₂であり、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に光軸に沿って配置され、ある空隙は、厚みがＧ₂₃であり、第２のレンズ素子と第３のレンズ素子との間に光軸に沿って配置され、ある空隙は、厚みがＧ₃₄であり、第３のレンズ素子と第４のレンズ素子との間に光軸に沿って配置され、ある空隙は、厚みがＧ₄₅であり、第４のレンズ素子と第５のレンズ素子との間に光軸に沿って配置される。
よって、第１のレンズ素子と第５のレンズ素子との間で光軸に沿った計４つの空隙の厚みの合計は、Ｇ_aaである。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、第１のレンズ素子の光軸に沿った厚みはＴ₁であり、第２のレンズ素子の光軸に沿った厚みはＴ₂であり、第３のレンズ素子の光軸に沿った厚みはＴ₃であり、第４のレンズ素子の光軸に沿った厚みはＴ₄であり、第５のレンズ素子の光軸に沿った厚みはＴ₅である。
よって合計で、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子、第４のレンズ素子および第５のレンズ素子を合わせたときの光軸に沿った厚みの合計は、Ｔ_alである。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、光学撮像レンズセットは、（Ｔ_al／Ｇ₁₂）≦４５を満たす。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、第５のレンズ素子は、さらに、物体側に向いた第５の物体側の面を有する。第５の物体側の面は、光軸近傍に凹部を有する。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、（Ｔ₄／Ｇ₃₄）≦１．９である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、第５のレンズ素子の第５の物体側の面はさらに、第５のレンズ素子の円周縁近傍に凹部を有する。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、（Ｔ₁／Ｔ₂）≧２．３５である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、（Ｇ₃₄／Ｇ₄₅）≦１．４である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、（Ｔ₄／Ｔ₅）≦１．９または（Ｔ₄／Ｔ₅）≦１．８である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、第３のレンズ素子は、負の屈折力を有する。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、（Ｇ_aa／Ｇ₃₄）≦５．３である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットにおいて、１．０≦（Ｇ₂₃／Ｇ₃₄）≦２．０である。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットは、以下の利点を有する。
１）本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットのうちの第４のレンズ素子は、本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセット全体の正の屈折力を起こすための正の屈折力を有する。
２）第１のレンズ素子の第１の像側の面の円周縁近傍にある凸部と、第２のレンズ素子の第２の物体側の面の光軸近傍にある凸部と、第３のレンズ素子の第３の物体側の面の光軸近傍にある凹部と、第５のレンズ素子の光軸近傍にある凹部とを合わせると、撮像結果はさらによくなる。

本発明は、前述したような光学撮像レンズセットを備える電子機器も提供する。この電子機器は、筐体と、該筐体内に配置された撮像モジュールとを備える。撮像モジュールは、前述したような光学撮像レンズセットと、光学撮像レンズセットを設置するための鏡胴と、鏡胴を設置するためのモジュール収容ユニットと、モジュール収容ユニットを設置するための基板と、基板および光学撮像レンズセットの像側に配置された撮像センサとを備える。

本発明の電子機器において、モジュール収容ユニットは、さらに、鏡胴を設置して光軸に沿って動かすための台座素子を備える。

本発明のこれらの目的およびその他の目的は、様々な図面に示している好適な実施形態についての以下の詳細な説明文を読んだ後、当業者にとって確実に明らかなものとなるであろう。

本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第１の例を示す図である。 （ａ）は第１の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第１の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第１の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第１の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第２の例を示す図である。 （ａ）は第２の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第２の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第２の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第２の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第３の例を示す図である。 （ａ）は第３の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第３の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第３の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第３の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第４の例を示す図である。 （ａ）は第４の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第４の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第４の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第４の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第５の例を示す図である。 （ａ）は第５の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第５の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第５の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第５の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第６の例を示す図である。 （ａ）は第６の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第６の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第６の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第６の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第７の例を示す図である。 （ａ）は第７の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第７の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第７の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第７の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第８の例を示す図である。 （ａ）は第８の例の像面における縦球面収差を示す図である。（ｂ）は第８の例のサジタル方向における非点収差を示す図である。（ｃ）は第８の例のタンジェンシャル方向における非点収差を示す図である。（ｄ）は第８の例の歪曲収差を示す図である。 本発明の光学撮像レンズ素子の例示的な形状を示す図である。 本発明の光学撮像レンズセットを備えた携帯電子機器の第１の好適な例を示す図である。 本発明の光学撮像レンズセットを備えた携帯電子機器の第２の好適な例を示す図である。 光学撮像レンズセットの第１の例の光学データを示す表である。 第１の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第２の例の光学データを示す表である。 第２の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第３の例の光学データを示す表である。 第３の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第４の例の光学データを示す表である。 第４の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第５の例の光学データを示す表である。 第５の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第６の例の光学データを示す表である。 第６の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第７の例の光学データを示す表である。 第７の例の非球面データを示す表である。 光学撮像レンズセットの第８の例の光学データを示す表である。 第８の例の非球面データを示す表である。 例におけるいくつかの重要な割合を示す表である。

本発明について詳細に説明する前に、まず留意すべきことは、本発明では、同様の（必ずしも同一ではない）要素は同一の符号で示しているということである。本明細書全体を通して、「特定のレンズ素子が正または負の屈折力を有する」とは、レンズ素子の光軸近傍にあるその部分が正または負の屈折力を有することを指す。
「特定のレンズ素子の物体側または像側の面が凹／凸部を有する」とは、その部分が、その領域の隣にある外側寄りの領域と比較して、光軸に平行な方向でより多く膨らんでいるまたは窪んでいることを指す。一例として図１７を参照すると、光軸は「Ｉ」であり、レンズ素子は光軸Ｉに対して対称である。レンズ素子の物体側は、領域Ａに凸部を有し、領域Ｂに凹部を有し、領域Ｃに凸部を有する。なぜなら、領域Ａは、光軸と平行な方向では、領域Ａの隣にある外側寄りの領域（領域Ｂ）よりもより膨らんでおり、領域Ｂは、領域Ｃよりもより窪んでおり、領域Ｃは、同じく領域Ｅよりもより多く膨らんでいる。
「特定のレンズ素子の円周縁」とは、レンズ素子上を光が通過する面の円周領域を指し、つまり図面では領域Ｃである。図面では、撮像光は、主光線Ｌｃおよび周辺光線Ｌｍを含む。「光軸近傍」とは、レンズ素子上を光が通過する面の光軸領域を指し、つまり図１７では領域Ａである。このほか、レンズ素子は、レンズ素子を光学撮像レンズセットに設置するための拡張部Ｅを備えていてよい。この拡張部には光が一切通過しないことが理想であり、拡張部の実際の構造および形状は、これに限定されず、他のバリエーションであってもよい。簡略化のため、図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３および図１５には拡張部を示していない。

図１に示したように、本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセット１は、物体側２（物体がある場所）から像側３まで光軸４に沿って順に、第１のレンズ素子１０、第２のレンズ素子２０、第３のレンズ素子３０、第４のレンズ素子４０、第５のレンズ素子５０、フィルタ６０および像面７１を有する。
一般に、第１のレンズ素子１０、第２のレンズ素子２０、第３のレンズ素子３０、第４のレンズ素子４０および第５のレンズ素子５０は、透明のプラスチック材料で作製することができ、各々が適切な屈折力を有するが、本発明はこれに限定されない。本発明の光学撮像レンズセット１には、屈折力を備えた５つのレンズ素子のみがある。光軸４は、光学撮像レンズセット１全体の光軸であり、レンズ素子１つ１つの光軸は、光学撮像レンズセット１の光軸と一致している。

さらに、光学撮像レンズセット１は、適切な位置に配置された開口絞り（ａｐｅ．ｓｔｏｐ）８０を備えている。図１では、開口絞り８０は、第１のレンズ素子１０の前に配置されているが、本発明はこれに限定されない。
物体側２にある物体（図示せず）によって放出または反射された光が本発明の光学撮像レンズセット１に入ると、光は、開口絞り８０、第１のレンズ素子１０、第２のレンズ素子２０、第３のレンズ素子３０、第４のレンズ素子４０、第５のレンズ素子５０およびフィルタ６０を通過した後、像側３の像面７１にはっきりと鮮明な像を形成する。

本発明の実施形態では、光学フィルタ６０は、様々な適した機能を持つフィルタとすることができ、例えば、フィルタ６０は、第５のレンズ素子５０と像面７１との間に設置される赤外線カットフィルタ（ＩＲカットフィルタ）とすることができる。フィルタ６０は、ガラス製であり、光学レンズ素子系、すなわち本発明の光学撮像レンズセットの焦点距離に影響を及ぼさない。

本発明の光学撮像レンズセット１の各レンズ素子は、物体側２に向いた物体側の面を有するとともに、像側３に向いた像側の面を有する。例えば、第１のレンズ素子１０は、第１の物体側の面１１および第１の像側の面１２を有し、第２のレンズ素子２０は、第２の物体側の面２１および第２の像側の面２２を有し、第３のレンズ素子３０は、第３の物体側の面３１および第３の像側の面３２を有し、第４のレンズ素子４０は、第４の物体側の面４１および第４の像側の面４２を有し、第５のレンズ素子５０は、第５の物体側の面５１および第５の像側の面５２を有する。
このほか、本発明の光学撮像レンズセット１の各物体側の面または像側の面は、光軸４から離れたその円周縁（円周縁部）の近傍に１つの部分を有するとともに、光軸４に近い光軸（光軸部）の近傍に１つ部分を有する。

本発明の光学撮像レンズセット１の各レンズ素子は、さらに、光軸４上の中心厚がＴである。例えば、第１のレンズ素子１０は、第１のレンズ素子の厚みＴ₁を有し、第２のレンズ素子２０は、第２のレンズ素子の厚みＴ₂を有し、第３のレンズ素子３０は、第３のレンズ素子の厚みＴ₃を有し、第４のレンズ素子４０は、第４のレンズ素子の厚みＴ₄を有し、第５のレンズ素子５０は、第５のレンズ素子の厚みＴ₅を有する。したがって、光学撮像レンズセット１の全レンズ素子の光軸４に沿った厚みの合計は、Ｔ_al＝Ｔ₁＋Ｔ₂＋Ｔ₃＋Ｔ₄＋Ｔ₅である。

このほか、本発明の光学撮像レンズセット１の２つの隣接するレンズ素子の間には、光軸４に沿った空隙Ｇがある。例えば、第１のレンズ素子１０と第２のレンズ素子２０との間には空隙Ｇ₁₂が配置され、第２のレンズ素子２０と第３のレンズ素子３０との間には空隙Ｇ₂₃が配置され、第３のレンズ素子３０と第４のレンズ素子４０との間には空隙Ｇ₃₄が配置され、第４のレンズ素子４０と第５のレンズ素子５０との間には空隙Ｇ₄₅が配置される。したがって、第１のレンズ素子１０から第５のレンズ素子５０まで光軸４に沿って隣接するレンズ素子間の４つの空隙の合計は、Ｇ_aa＝Ｇ₁₂＋Ｇ₂₃＋Ｇ₃₄＋Ｇ₄₅である。

第１の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第１の例を示す図１を参照する。第１の例の像面７１における縦球面収差については図２Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図２Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図２Ｃを参照し、歪曲収差については図２Ｄを参照する。各例における球面収差のＹ軸は、１．０の「視野」である。各例における非点収差および歪曲のＹ軸は、「像高」を表し、本開示では像高は３．０８５ｍｍである。

第１の例の光学撮像レンズセット１は、５つのレンズ素子１０から５０を有し、各々がプラスチック材料で作製され、屈折力を有する。光学撮像レンズセット１は、開口絞り８０、フィルタ６０、および像面７１も有する。開口絞り８０は、第１のレンズ素子１０の前、すなわち第１のレンズ素子１０の物体側２に設けられている。フィルタ６０は、像面に到達する光の中に必ず存在して撮像品質に悪影響を及ぼす赤外線を防止するための赤外線フィルタ（ＩＲカットフィルタ）とすることができる。

第１のレンズ素子１０は、正の屈折力を有する。物体側２に向いた第１の物体側の面１１は凸面であり、像側３に向いた第１の像側の面１２は、光軸近傍に凹部１３を有し、第１のレンズ素子の円周近傍に凸部１４を有する。第１のレンズ素子１０の第１の物体側の面１１および第１の像側１２はいずれも、非球面である。

第２のレンズ素子２０は、負の屈折力を有する。物体側２に向いた第２の物体側の面２１は、光軸近傍に凸部２３を有し、第２のレンズ素子の円周近傍に凹部２４を有する。像側３に向いた第２の像側の面２２は、凹面である。また、第２のレンズ素子２０の第２の物体側の面２１および第２の像側の面２２はいずれも、非球面である。

第３のレンズ素子３０は、負の屈折力、物体側２に向いた第３の物体側の面３１および像側３に向いた第３の像側の面３２を有する。第３の物体側の面３１は、凹面であり、光軸近傍に凹部３３（凹状の光軸部）を有する。第３の像側の面３２は、凸面である。また、第３のレンズ素子３０の第３の物体側の面３１および第３の像側の面３２はいずれも、非球面である。

第４のレンズ素子４０は、正の屈折力を有する。物体側２に向いた第４の物体側の面４１は、凹面であり、像側３に向いた第４の像側の面４２は、凸面である。第４のレンズ素子４０の第４の物体側の面４１および第４の像側４２はいずれも、非球面である。

第５のレンズ素子５０は、負の屈折力、物体側２に向いた第５の物体側の面５１および像側３に向いた第５の像側の面５２を有する。第５の物体側の面５１は、凹面である。第５の像側の面５２は、光軸近傍に凹部５３（凹状の光軸部）を有し、その円周近傍に凸部５４（凸状の円周縁部）を有する。
さらに、第５のレンズ素子５０の第５の物体側の面５１および第５の像側５２はいずれも、非球面である。フィルタ６０は、赤外線フィルタとすることができ、第５のレンズ素子５０と像面７１との間に配置される。

第１の例の縦球面収差を観察すると、１つ１つの波長の曲線がいずれも互いに接近していることが示唆され、これによって、１つ１つの波長のうち高さの異なる軸外光がすべて像面で収束することがわかり、１つ１つの曲線の反れから、高さの異なる軸外光が±０．０２ｍｍ以内の点に集中することもわかり、よって第１の例は、波長の異なる球面収差を改善するものである。
また、代表的な３つの異なる波長間の距離は、互いに極めて接近している。これはつまり、代表的な３つの異なる波長の光がほぼ同じ点に向かっており、そのために収差が著しく改善されるということである。

第１の例のサジタル方向およびタンジェンシャル方向における２つの非点収差では、視野全体における代表的な３つの異なる波長の光は、±０．０５ｍｍ以内の点に集中し、サジタル方向の焦点は、さらに一層狭い±０．０３ｍｍの範囲内であり、このことから、第１の例の光学撮像レンズセットが効果的に収差を除去できることが示唆される。また、代表的な３つの異なる波長間の距離は、互いに極めて接近している。これはつまり、軸上の収差が著しく改善されているということである。歪曲収差から、第１の例の歪曲収差が±１％の範囲内であることがわかり、このことから、第１の例の歪曲収差が光学系の撮像品質の要求を満たしていることが示唆される。現在の光学レンズ系と比較すると、第１の例の方が、収差／歪曲が低く、撮像品質がよく、系の長さが５．２ｍｍ以下である。実証した第１の例は、光学特性を良好に維持し、レンズセットの長さを短く維持して、より小さい製品設計を実現することができるものである。

本発明の光学撮像レンズ素子１では、第１のレンズ素子１０から第５のレンズ素子５０までの物体側１１／２１／３１／４１／５１および像側１２／２２／３２／４２／５２は、合計１０面すべてが非球面である。これらの非球面係数は、以下の式で定義される。

式中、
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１点から光軸までの垂直距離を表す。
Ｋは、円錐定数を表す。
ａ_2iは、２ｉ次の非球面係数を表す。

光学撮像レンズセット１の第１の例の光学データを図２０に示し、非球面データを図２１に示している。光学撮像レンズセットについての以下の例において、光学レンズ素子系全体のＦナンバーはＦｎｏであり、ＨＦＯＶは半視野（Ｈａｌｆ Ｆｉｅｌｄ‐Ｏｆ‐Ｖｉｅｗ）の略であり、これは、光学レンズ素子系全体の半分の視野のことであり、曲率半径、厚みおよび焦点距離の単位はミリメートル（ｍｍ）である。光学撮像レンズセットの長さは５．１４５ｍｍである。第１の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．５６４
Ｇ_aa＝１．１６９
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝４４．６８５（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．３４０（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．７８６（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．９１８（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．７３８（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．９７９（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．８０７（１．８未満の要件を満たしている）

第２の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第２の例を示す図３を参照する。第２の例の像面７１における縦球面収差については図４Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図４Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図４Ｃを参照し、歪曲収差については図４Ｄを参照する。
第２の例は第１の例と同様だが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第２の例の光学データを図２２に示し、非球面データを図２３に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．１０１ｍｍである。第２の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．４７２
Ｇ_aa＝１．２２５
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝４３．０７４（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．２９２（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．６００（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．５１３（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．６０４（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．５７４（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．９５３（１．８未満の要件を満たしている）

第３の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第３の例を示す図５を参照する。第３の例の像面７１における縦球面収差については図６Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図６Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図６Ｃを参照し、歪曲収差については図６Ｄを参照する。
第３の例は第１の例と同様である。相違点は、第２のレンズ素子２０の第２の物体側の面２１は、光軸近傍に凸部２３を有し、円周近傍に凸部２６を有し、光軸と円周との間に凹部２５を有する点である。光学撮像レンズセットの第３の例の光学データを図２４に示し、非球面データを図２５に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．１５ｍｍである。第３の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．６３１
Ｇ_aa＝１．２０７
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝３２．７３８（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．３８６（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．８８０（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．５９６（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．６１９（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．６３５（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．９０６（１．８未満の要件を満たしている）

第４の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第４の例を示す図７を参照する。第４の例の像面７１における縦球面収差については図８Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図８Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図８Ｃを参照し、歪曲収差については図８Ｄを参照する。
第４の例は第１の例と同様である。相違点は、第３のレンズ素子３０は、正の屈折力を有する点である。光学撮像レンズセットの第４の例の光学データを図２６に示し、非球面データを図２７に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．１２２ｍｍである。第４の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．６６７
Ｇ_aa＝１．１４０
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝３３．１８５（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．３８５（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．８８３（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．５１９（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．６４１（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．５４９（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．８７９（１．８未満の要件を満たしている）

第５の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第５の例を示す図９を参照する。第５の例の像面７１における縦球面収差については図１０Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図１０Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図１０Ｃを参照し、歪曲収差については図１０Ｄを参照する。
第５の例は第１の例と同様だが、光学データが異なる。光学撮像レンズセット１の第５の例の光学データを図２８に示し、非球面データを図２９に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．１０１ｍｍである。第５の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．４７６
Ｇ_aa＝１．２１８
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝４３．１４５（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．３９５（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．６００（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．４９０（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．６５０（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．６０９（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．９４７（１．８未満の要件を満たしている）

第６の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第６の例を示す図１１を参照する。第６の例の像面７１における縦球面収差については図１２Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図１２Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図１２Ｃを参照し、歪曲収差については図１２Ｄを参照する。
第６の例は第１の例と同様だが、光学データが異なる。光学撮像レンズセット１の第６の例の光学データを図３０に示し、非球面データを図３１に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．１２７ｍｍである。第６の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．５６５
Ｇ_aa＝１．１９７
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝４４．７０５（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝０．５５２（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．８５０（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝５．０００（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．６２３（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．９４８（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝０．７１８（１．８未満の要件を満たしている）

第７の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第７の例を示す図１３を参照する。第７の例の像面７１における縦球面収差については図１４Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図１４Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図１４Ｃを参照し、歪曲収差については図１４Ｄを参照する。
第７の例は、第２のレンズ素子２０の第２の物体側の面２１が全体的に凸面である点を除いて、第１の例と同様である。光学撮像レンズセット１の第７の例の光学データを図３２に示し、非球面データを図３３に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．０１７ｍｍである。第７の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．１４７
Ｇ_aa＝１．４６７
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝３７．４２０（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．３９２（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．２３７（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．０１９（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．７００（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．１８３（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝１．６２８（１．８未満の要件を満たしている）

第８の例
本発明の光学撮像レンズセット１の第８の例を示す図１５を参照する。第８の例の像面７１における縦球面収差については図１６Ａを参照し、サジタル方向における非点収差については図１６Ｂを参照し、タンジェンシャル方向における非点収差については図１６Ｃを参照し、歪曲収差については図１６Ｄを参照する。
第８の例は、第２のレンズ素子２０の第２の物体側の面２１が全体的に凸面である点を除いて、第１の例と同様である。光学撮像レンズセット１の第８の例の光学データを図３４に示し、非球面データを図３５に示している。光学撮像レンズセットの長さは５．０３８ｍｍである。第８の例のいくつかの重要な割合は、以下の通りである。
Ｔ_al＝２．２３９
Ｇ_aa＝１．３８３
Ｔ_al／Ｇ₁₂＝３９．０１８（４５．０未満の要件を満たしている）
Ｇ₃₄／Ｇ₄₅＝１．２００（１．４未満の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｇ₃₄＝１．６００（１．９未満の要件を満たしている）
Ｇ_aa／Ｇ₃₄＝３．５００（５．３未満の要件を満たしている）
Ｔ₁／Ｔ₂＝２．７２０（２．３５超の要件を満たしている）
Ｇ₂₃／Ｇ₃₄＝１．５２１（１．０〜２．０の要件を満たしている）
Ｔ₄／Ｔ₅＝１．６５０（１．８未満の要件を満たしている）

各例におけるいくつかの重要な割合を図３６に示している。

上記の例に鑑みて、本発明者らは、以下の特徴を認めた。
１）本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセットの第４のレンズ素子は、本発明の５つのレンズ素子からなる光学撮像レンズセット全体の正の屈折力を起こすための正の屈折力を有する。
２）第１のレンズ素子の第１の像側の面の円周近傍にある凸部と、第２のレンズ素子の第２の物体側の面の光軸近傍にある凸部と、第３のレンズ素子の第３の物体側の面の光軸近傍にある凹部と、第５のレンズ素子の光軸近傍にある凹部とが一緒になって、撮像結果をさらに向上させることができる。

また、本発明者らは、上記の様々な重要な割合に倣って、異なるデータに対しては割合の範囲がさらにいくらかよくなることを発見した。割合の範囲がさらによくなると、設計者は、光学性能をさらによくして、現実的に可能な光学撮像レンズセットの長さを効果的に短縮した設計がしやすくなる。例えば以下のような設計である。

１．（Ｔ_al／Ｇ₁₂）を４５．０未満にする。Ｔ_alは、光学撮像レンズセット１内の全レンズ素子の光軸４に沿った厚みの合計であり、より小さい厚みが光学撮像レンズセットのサイズ縮小に役立っている。（Ｔ_al／Ｇ₁₂）の割合は、小さくなる傾向にあり、好ましくは４５．０未満であり、さらに好ましくは１５．０〜４５．０であることが提案される。

２．（Ｇ₃₄／Ｇ₄₅）を１．４未満にする。光学撮像レンズセットは小さくなる傾向にあるため、各レンズ素子間の空隙をできる限り小さくする必要があるが、いくつかの空隙は自然とかなり限定される。第４のレンズ素子と第５のレンズ素子との間の空隙は、十分なレベルに維持する必要があり、すなわちＧ₄₅は、撮像光が第５のレンズ素子に入る前に適切に拡張できるように十分大きいものである。これによって、主光線角度を小さくして撮像素子の感度を高めやすくなる。Ｇ₃₄は、かなり自由が利くため、Ｇ₄₅よりも短くしてよい。（Ｇ₃₄／Ｇ₄₅）が大きすぎてはならず、好ましくは１．４未満であり、さらに好ましくは０．５〜１．４である。

３．（Ｔ₄／Ｇ₃₄）を１．９未満にする。第４のレンズ素子４０は、光学撮像レンズセットの正の屈折力を供給するために、通常は他よりも厚くなっている。Ｔ₄を短くすると、系の全長を短くする必要がある。（Ｔ₄／Ｇ₃₄）が大きすぎてはならず、好ましくは１．９未満であり、さらに好ましくは０．８〜１．９であることが提案される。

４．（Ｇ_aa／Ｇ₃₄）を５．３未満にする。Ｇ_aaとＧ₃₄とを両方小さくすると、光学撮像レンズセットを薄くするのに役立つが、（Ｇ_aa／Ｇ₃₄）は、光学撮像レンズセットを組み立てるのに大きすぎてはいけない。（Ｇ_aa／Ｇ₃₄）は５．３未満とし、好ましくは２．０〜５．３であることが提案される。

５．（Ｔ₁／Ｔ₂）は、第１のレンズ素子および第２のレンズ素子の厚みを最適にできるように、２．３５以上とする。２．３５〜３．５とすることが提案される。

６．（Ｇ₂₃／Ｇ₃₄）を１〜２とする。第２のレンズ素子と第３のレンズ素子との間の空隙は、他よりも大きくてよい。なぜなら、第３のレンズ素子の中心部は凹状であり、よって（Ｇ₂₃／Ｇ₃₄）は１以上にする必要があるためである。その上、光学撮像レンズセットを薄くするのにＧ₂₃が大きすぎる、または光学撮像レンズセットを組み立てるのにＧ₂₃が小さすぎることのないように、（Ｇ₂₃／Ｇ₃₄）を１〜２にする必要がある。

７．（Ｔ₄／Ｔ₅）を１．９未満にする。第４のレンズ素子４０は、正の屈折力のために他よりも厚くなっている。第４のレンズ素子および第５のレンズ素子の厚みが互角とならないのを避けるため、またはこの厚みが、Ｔ₅の方が小さいために組み立てにくくなるのを避けるため、（Ｔ₄／Ｔ₅）は１．９未満にすることが提案される。０．７〜１．９が好ましい。

本発明の光学撮像レンズセット１は、携帯電子機器に適用することができる。図１８を参照する。図１８は、携帯電子機器１００内で使用するための本発明の光学撮像レンズセット１の第１の好適な例を示している。この携帯電子機器１００は、筐体１１０と、この筐体１１０内に取り付けられた撮像モジュール１２０とを備えている。例として図１８に携帯電話を示しているが、携帯電子機器１００は携帯電話に限定されない。

図１８に示したように、撮像モジュール１２０は、前述したような光学撮像レンズセット１を備えている。図１８は、光学撮像レンズセット１の前述した第１の例を示している。また、携帯電子機器１００は、光学撮像レンズセット１を設置するための鏡胴１３０と、鏡胴１３０を設置するためのモジュール収容ユニット１４０と、モジュール収容ユニット１４０を設置するための基板１７２と、基板１７２に配置され、光学撮像レンズセット１の像側３に配置された撮像センサ７０も内蔵している。光学撮像レンズセット１内の撮像センサ７０は、電荷結合素子または相補型金属酸化膜半導体などの電子写真感光体とすることができる。像面７１は、撮像センサ７０に形成される。

特に注意すべきことは、光学フィルタ６０はこの例には存在するが、他の例では省略してもよいということである。筐体１１０、鏡胴１３０、および／またはモジュール収容ユニット１４０は、単一の素子であってもよいし、複数の素子からなるものであってもよいが、本発明はこれに限定されない。
本明細書で使用した撮像センサ７０は、従来のチップスケールパッケージ（ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇｅ、ＣＳＰ）の製品ではなく、チップ・オン・ボード（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ、ＣＯＢ）パッケージの製品であるため、基板１７２に直接装着されるが、本発明はこれに限定されない。

屈折力を有する５つのレンズ素子１０、２０、３０、４０および５０の１つ１つは、２つの隣接するレンズ素子の間に空隙を例示的に置いて、鏡胴１３０内に設置される。モジュール収容ユニット１４０は、レンズ素子用ハウジング１４１と、レンズ素子用ハウジング１４１と撮像センサ７０との間に設置された撮像センサ用ハウジング１４６とを有する。しかし、他の例では、撮像センサ用ハウジング１４６は任意に設置するものである。鏡胴１３０は、軸Ｉ−Ｉ’沿いにレンズ素子用ハウジング１４１に沿って同軸に設置され、鏡胴１３０は、レンズ素子用ハウジング１４１の内部に設けられる。

本発明の光学撮像レンズセット１は、５ｍｍほどの短かさでよいため、この理想的な長さによって、携帯電子機器１００の大きさおよびサイズをさらに小さくさらに軽量にすることができるだけでなく、優れた最適な性能および撮像品質も依然として可能である。このように、本発明の様々な例は、使用する原材料が少ないという経済的利点に対する要求を満たした上で、製品設計をさらに小さくさらに軽量にするという動向および消費者の要求を満たすものである。

第２の好適な例の電子機器２００で使用した前述の光学撮像レンズセット１のもう１つの適用例に関して、図１９も参照する。第２の好適な例の携帯電子機器２００と第１の好適な例の携帯電子機器１００との主な相違点は、レンズ素子用ハウジング１４１が、第１の台座素子１４２、第２の台座素子１４３、コイル１４４および磁性部品１４５を有する点である。
第１の台座素子１４２は、鏡胴１３０を設置するためのものであり、鏡胴１３０の外側に装着され、軸Ｉ−Ｉ’に沿って配置される。第２の台座素子１４３は、軸Ｉ−Ｉ’に沿って配置され、第１の台座素子１４２の外側を包囲する。コイル１４４は、第１の台座素子１４２の外側と第２の台座素子１４３の内側との間に設けられる。磁性部品１４５は、コイル１４４の外側と第２の台座素子１４３の内側との間に配置される。

第１の台座素子１４２は、鏡胴１３０と、鏡胴１３０の内部に配置されて、軸Ｉ−Ｉ’すなわち図１の光軸４に沿って動く光学撮像レンズセット１とを引くことができる。撮像センサ用ハウジング１４６は、第２の台座素子１４３に装着される。赤外線フィルタなどのフィルタ６０は、撮像センサ用ハウジング１４６に設置される。第２の好適な例における携帯電子機器２００のその他の詳細は、第１の好適な例における携帯電子機器１００のものと同様であるため、これについては再度詳述しない。

当業者は、本発明の教示を保持した状態で、本装置および本方法に数々の修正および変更を加えることができることが容易にわかるであろう。したがって、上記の開示は、添付の特許請求の範囲のみに限定されるものと解釈すべきである。

Claims (11)

1. 光学撮像レンズセットであって、
   物体側から像側へ向かって光軸に沿って順に、
   開口絞りと、円周縁近傍に凸部を有するとともに前記像側を向く第１の像側の面を有する第１のレンズ素子と、前記光軸近傍に凸部を有するとともに前記物体側を向く第２の物体側の面を有する第２のレンズ素子と、前記光軸近傍に凹部を有するとともに前記物体側を向く第３の物体側の面を有する第３のレンズ素子と、正の屈折力を有する第４のレンズ素子と、前記光軸近傍に凹部を有するとともに前記像側を向く第５の像側の面を有するプラスチック製の第５のレンズ素子と、
   を備え、
   当該光学撮像レンズセット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る
   ことを特徴とする光学撮像レンズセット。
2. 前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₁₂と、
   前記第１のレンズ素子、前記第２のレンズ素子、前記第３のレンズ素子、前記第４のレンズ素子、および前記第５のレンズ素子を合わせた場合の前記光軸に沿った厚みの合計を示すＴ_alとは、不等式
   （Ｔ_al／Ｇ₁₂）≦４５
   の関係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セット。
3. 前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₃₄と、
   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前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₄₅とは、不等式
   （Ｇ₃₄／Ｇ₄₅）≦１．４
   の関係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セット。
4. 前記第４のレンズ素子の前記光軸に沿った厚みを示すＴ₄と、
   前記第５のレンズ素子の前記光軸に沿った厚みを示すＴ₅とは、不等式
   （Ｔ₄／Ｔ₅）≦１．９
   の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光学撮像レンズセット。
5. 前記第３のレンズ素子は負の屈折力を有することを特徴とする請求項４に記載の光学撮像レンズセット。
6. 前記第５のレンズ素子は、さらに、前記物体側に向いた第５の物体側の面を有し、前記第５の物体側の面は、前記光軸近傍に凹部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セット。
7. 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前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₂₃と、
   前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₃₄とは、不等式
   １．０≦（Ｇ₂₃／Ｇ₃₄）≦２．０
   の関係を満たすことを特徴とする請求項６に記載の光学撮像レンズセット。
8. 前記第４のレンズ素子の前記光軸に沿った厚みを示すＴ₄と、
   前記第５のレンズ素子の前記光軸に沿った厚みを示すＴ₅とは、不等式
   （Ｔ₄／Ｔ₅）≦１．８
   の関係を満たすことを特徴とする請求項７に記載の光学撮像レンズセット。
9. 前記第１のレンズ素子と前記第５のレンズ素子との間の前記光軸に沿った計４つの空隙の厚みの合計を示すＧ_aaと、
   前記Ｇ₃₄とは、不等式
   （Ｇ_aa／Ｇ₃₄）≦５．３
   の関係を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学撮像レンズセット。
10. 前記第４のレンズ素子の前記光軸に沿った厚みを示すＴ₄と、
    前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙の厚みを示すＧ₃₄とは、不等式
    （Ｔ₄／Ｇ₃₄）≦１．９
    の関係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セット。
11. 前記第５のレンズ素子の前記第５の物体側の面は、さらに、前記第５のレンズ素子の円周縁近傍に凹部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セット。

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