JP2020021056A - 撮像光学レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】光学レンズの分野に関し、撮像光学レンズを提供する。【解決手段】物体側から像側に向かって、順に、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5及び第6レンズL6を備え、第1レンズの焦点距離をf1、アッベ数をv1、前記第2レンズの焦点距離をf2、アッベ数をv2、物体側の面の曲率半径をR3、像側の面の曲率半径をR4、第1レンズの像側の面から第2レンズの物体側の面までの軸上距離をd2、撮像光学レンズの光学全長をTTLにしたときに、−15.00≦f2/f1≦−4.90、25.00≦TTL/d2≦47.00、3.00≦v1/v2≦7.00、6.00≦(R3+R4)/(R3−R4)≦20.00の関係式を満たす。本発明が提供した撮像光学レンズは良好な光学性能を有するとともに極薄、広角で高光束の設計要求を満たすことができる。【選択図】図1

Description

本発明は、光学レンズの分野に関し、特に、スマートフォン、デジタルカメラなどの携帯端末装置に適用される撮像光学レンズに関する。
近年、スマートフォンの登場に伴い、小型化の撮像レンズに対するニーズがますます高まっているが、撮像レンズの感光素子は、通常、感光結合素子(Charge Coupled Device、CCD)又は相補型金属酸化物半導体素子(Complementary Metal−OxideSemicondctor Sensor、CMOS Sensor)の2種類程度しかなく、また、半導体製造工程技術の向上により、感光素子の画素サイズが縮小され、さらに、現在の電子製品は、優れた機能および軽量化・薄型化・小型化の外観への要求が高まっているので、良好な結像品質を有する小型化の撮像レンズは、現在の市場において既に主流となっている。
優れた結像品質を得るために、携帯電話のカメラに搭載されるレンズは、3枚式又は4枚式、5枚式のレンズ構造を用いることが多い。また、技術の進化及びユーザの多様化ニーズの増加に伴い、感光素子の画素面積が縮小しつつあり、システムが結像品質に対する要求が高くなってきているなか、6枚式のレンズ構造も徐々にレンズの設計に現れている。一般的な6枚のレンズは既に良好な光学性能を有するが、そのアッベ数、屈折力、レンズピッチ及びレンズ形状は依然として一定の不所望性を有し、レンズ構造の極薄、広角かつ高光束の設計要件を満たすことができない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、優れた光学性能を有するとともに、極薄、広角かつ高光束の設計要求を満たすことができる撮像光学レンズを提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、本発明の実施形態は、撮像光学レンズを提供する。前記撮像光学レンズは、物体側から像側に向かって、順に、正の屈折力を有する第1レンズ、負の屈折力を有する第2レンズ、正の屈折力を有する第3レンズ、負の屈折力を有する第4レンズ、正の屈折力を有する第5レンズ及び負の屈折力を有する第6レンズを備え、
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2、前記第1レンズの像側の面から第2レンズの物体側の面までの軸上距離をd2、前記撮像光学レンズの光学全長をTTL、前記第1レンズのアッベ数をv1、前記第2レンズのアッベ数をv2、前記第2レンズの物体側の面の曲率半径をR3、前記第2レンズの像側の面の曲率半径をR4にしたときに、以下の関係式を満たす。
−15.00≦f2/f1≦−4.90
25.00≦TTL/d2≦47.00
3.00≦v1/v2≦7.00
6.00≦(R3+R4)/(R3−R4)≦20.00
従来技術に比べて、本発明の実施形態では、上記レンズの配置に基づいて、特定関係を有する第1レンズの焦点距離f1と第2レンズの焦点距離f2及びに特定関係を有する光学全長TTLと第1レンズの像側の面から第2レンズの物体側の面までの軸上距離d2を有効的に利用することができ、光学システムが極薄で広角の設計要件を満たし,特定関係を有する第1レンズのアッベ数v1と第2レンズのアッベ数v2によって、システムの色収差をよりよく校正し、第2レンズの形状を限定し,球面収差等の高次収差を有効的に校正して結像品質を保証する。したがって、システムの光学性能がより良好で,高画素の携帯撮像素子にさらに適する。
前記第1レンズの物体側の面の曲率半径をR1、前記第1レンズの像側の面の曲率半径をR2にしたときに、以下の関係式を満たすことが好ましい。
−4.00≦(R1+R2)/(R1−R2)≦−1.80
前記撮像光学レンズの全体焦点距離をf、前記第2レンズの焦点距離をf2にしたときに、以下の関係式を満たすことが好ましい。
−0.20≦f/f2≦0.00
前記第6レンズの物体側の面の曲率半径をR11、前記第6レンズの像側の面の曲率半径をR12にしたときに、以下の関係式を満たすことが好ましい。
0.10≦(R11+R12)/(R11−R12)≦0.20
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図2は、図1に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図3は、図1に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図4は、図1に示す撮像光学レンズの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図5は、本発明の第2実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図6は、図5に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図7は、図5に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図8は、図5に示す撮像光学レンズの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図9は、本発明の第3実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図10は、図9に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図11は、図9に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図12は、図9に示す撮像光学レンズの像面湾曲および歪曲収差を示す図である。
本発明の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下に、図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳しく説明する。ただ、本発明の各実施形態において、本発明に対する理解を便宜にするために、多くの技術的細部まで記載されているが、これらの技術的細部および以下の各実施形態に基づく各種の変化及び修正がなくても、本発明が保護しようとする技術方案を実現可能であることは、当業者にとっては自明なことである。
(第1実施形態)
図面を参照すれば分かるように、本発明は、撮像光学レンズ10を提供する。図1には、本発明の第1実施形態の撮像光学レンズ10を示しており、該撮像光学レンズ10は、6枚のレンズを備えており、具体的には、前記撮像光学レンズ10は、物体側から像側に向かって、順に、絞りSt、正の屈折力を有する第1レンズL1、負の屈折力を有する第2レンズL2、正の屈折力を有する第3レンズL3、負の屈折力を有する第4レンズL4、正の屈折力を有する第5レンズL5及び負の屈折力を有する第6レンズL6を備える。第6レンズL6と像面Siとの間には、赤外線(IR)カットなどの機能を有するフィルターのガラスプレートGFなどの光学素子が設けられてもよい。
本実施形態において、絞りStは、被写体と第1レンズL1との間に設けられている。第1レンズL1は、正の屈折力を有し、その物体側の面が外に向かって突出するような凸面であり、像側の面が内側に凹んだ凹面であり、第2レンズL2は、負の屈折力を有し、その物体側の面が凸面であり、像側の面が凹面であり、第3レンズL3は、正の屈折力を有し、その物体側の面が凸面であり、像側の面が凹面であり、第4レンズL4は、負の屈折力を有し、その物体側の面が凸面であり、像側の面が凹面であり、第5レンズL5は、正の屈折力を有し、その物体側の面と像側の面が共に凸面である。第6レンズL6は、負の屈折力を有し、本実施形態において、第6レンズL6の物体側の面と像側の面が共に凹面である。
ここで、前記第1レンズL1の焦点距離をf1、前記第2レンズL2の焦点距離をf2、前記第1レンズL1の像側の面から第2レンズL2の物体側の面までの軸上距離をd2、前記撮像光学レンズ10の光学全長をTTL、前記第1レンズL1のアッベ数をv1、前記第2レンズL2のアッベ数をv2、前記第2レンズL2の物体側の面の曲率半径をR3、前記第2レンズL2の像側の面の曲率半径をR4にしたときに、以下の関係式を満たす。
−15.00≦f2/f1≦−4.90
25.00≦TTL/d2≦47.00
3.00≦v1/v2≦7.00
6.00≦(R3+R4)/(R3−R4)≦20.00
上記レンズの配置に基づいて、特定関係を有する第1レンズL1の焦点距離f1と第2レンズL2の焦点距離f2及びに特定関係を有する光学全長TTLと第1レンズL1の像側の面から第2レンズL2の物体側の面までの軸上距離d2を有効的に利用することができ、光学システムが極薄・広角の設計要件を満たし、特定関係を有する第1レンズL1のアッベ数v1と第2レンズL2のアッベ数v2によって、システムの色収差をよりよく校正し、第2レンズL2の形状を限定し,球面収差等の高次収差を有効的に校正して結像品質を保証する。したがって、システムの光学性能がより良好で、高画素の携帯撮像素子にさらに適する。
本実施形態において、前記第1レンズL1の物体側の面の曲率半径をR1、前記第1レンズL1の像側の面の曲率半径をR2にしたときに、−4.00≦(R1+R2)/(R1−R2)≦−1.80の関係式を満たすことが好ましい。このようにすることで、システム光学収差を有効的に校正することができる。
前記全体撮像光学レンズ10の焦点距離をf、前記第2レンズL2の焦点距離をf2にしたときに、−0.20≦f/f2≦0.00の関係式を満たすことが好ましい。このようにすることで、システムの収差を校正するとともに,第2レンズの屈折力を合理的に分配することにより,レンズの極薄化を実現することがより容易になる。
前記第6レンズL6の物体側の面の曲率半径をR11、前記第6レンズL6の像側の面の曲率半径をR12にしたときに、0.10≦(R11+R12)/(R11−R12)≦0.20の関係式を満たすことが好ましい。このようにすることで、第6レンズL6の形状を限定し、システムの収差を有効的に校正することができる。
また、レンズの表面を非球面とすることができ、非球面は球面以外の形状とすることが容易になり、多くの制御変数が得られ、収差を削減することに用いられて、さらにレンズの使用数を減少することができるので、本発明の撮像光学レンズの全長を有効的に低減するができる。本発明の実施形態において、各レンズの物体側面及び像側面はいずれも非球面である。
好ましくは、高品質な結像性能を得られるように、前記レンズの物体側の面及び/又は像側の面に、変曲点及び/又は停留点がさらに設けられていてもよい。具体的な実施方案については、後述する。
以下、本発明の第1実施形態に係る撮像光学レンズ10の設定データを示す。その中で、焦点距離、距離、半径と中心厚みの単位はmmである。
表1、表2は、本発明の第1実施形態に係る撮像光学レンズ10の設定データを示す。
各符号の意味は、以下の通りである。
St :絞り
R :光学面の曲率半径、レンズの場合、中心曲率半径
R1 :第1レンズL1の物体側の面の曲率半径
R2 :第1レンズL1の像側の面の曲率半径
R3 :第2レンズL2の物体側の面の曲率半径
R4 :第2レンズL2の像側の面の曲率半径
R5 :第3レンズL3の物体側の面の曲率半径
R6 :第3レンズL3の像側の面の曲率半径
R7 :第4レンズL4の物体側の面の曲率半径
R8 :第4レンズL4の像側の面の曲率半径
R9 :第5レンズL5の物体側の面の曲率半径
R10 :第5レンズL5の像側の面の曲率半径
R11 :第6レンズL6の物体側の面の曲率半径
R12 :第6レンズL6の像側の面の曲率半径
R13 :ガラスプレートGFの物体側の面の曲率半径
R14 :ガラスプレートGFの像側の面の曲率半径
d :レンズの軸上厚み、又は、レンズ間の軸上距離
d0 :絞りStから第1レンズL1の物体側の面までの軸上距離
d1 :第1レンズL1の軸上厚み
d2 :第1レンズL1の像側の面から第2レンズL2の物体側の面までの軸上距離
d3 :第2レンズL2の軸上厚み
d4 :第2レンズL2の像側の面から第3レンズL3の物体側の面までの軸上距離
d5 :第3レンズL3の軸上厚み
d6 :第3レンズL3の像側の面から第4レンズL4の物体側の面までの軸上距離
d7 :第4レンズL4の軸上厚み
d8 :第4レンズL4の像側の面から第5レンズL5の物体側の面までの軸上距離
d9 :第5レンズL5の軸上厚み
d10 :第5レンズL5の像側の面から第6レンズL6の物体側の面までの軸上距離
d11 :第6レンズL6の軸上厚み
d12 :第6レンズL6の像側の面からガラスプレートGFの物体側の面までの軸上距離
d13 :ガラスプレートGFの軸上厚み
d14 :ガラスプレートGFの像側の面から像面Siまでの軸上距離
nd :d線の屈折率
nd1 :第1レンズL1の屈折率
nd2 :第2レンズL2の屈折率
nd3 :第3レンズL3の屈折率
nd4 :第4レンズL4の屈折率
nd5 :第5レンズL5の屈折率
nd6 :第6レンズL6の屈折率
ndg :ガラスプレートGFの屈折率
vd :アッベ数
v1 :第1レンズL1のアッベ数
v2 :第2レンズL2のアッベ数
v3 :第3レンズL3のアッベ数
v4 :第4レンズL4のアッベ数
v5 :第5レンズL5のアッベ数
v6 :第6レンズL6のアッベ数
vg :ガラスプレートGFのアッベ数
各符号の意味は、以下の通りである。
f :撮像光学レンズ10の焦点距離
f1 :第1レンズL1の焦点距離
f2 :第2レンズL2の焦点距離
f3 :第3レンズL3の焦点距離
f4 :第4レンズL4の焦点距離
f5 :第5レンズL5の焦点距離
f6 :第6レンズL6の焦点距離
表3は、本発明の第1実施形態に係る撮像光学レンズ10における各レンズの非球面のデータを示す。
その中で、kは円錐係数であり、A、A、A、A10、A12、A14、A16、A18、A20は非球面係数である。
IH:像高
y=(x/R)/[1+{1−(k+1)(x/R)}1/2]+A+A+A+A1010+A1212+A1414+A1616+A1818+A2020 (1)
各レンズ面の非球面は、便宜上、上記式(1)で表される非球面を使用しているが、本発明は、この式(1)の非球面多項式に限定されるものではない。
表4、表5は、本発明の第1実施形態に係る撮像光学レンズ10における各レンズの変曲点及び停留点の設定データを示す。ここで、R1、R2は、それぞれ第1レンズL1の物体側の面と像側の面を示し、R3、R4は、それぞれ第2レンズL2の物体側の面と像側の面を示し、R5、R6は、それぞれ第3レンズL3の物体側の面と像側の面を示し、R7、R8は、それぞれ第4レンズL4の物体側の面と像側の面を示し、R9、R10は、それぞれ第5レンズL5の物体側の面と像側の面を示し、R11、R12は、それぞれ第6レンズL6の物体側の面と像側の面を示す。また、「変曲点位置」欄の対応するデータは、各レンズの表面に設けられた変曲点から撮像光学レンズ10の光軸までの垂直距離であり、「停留点位置」欄の対応するデータは、各レンズの表面に設けられた停留点から撮像光学レンズ10の光軸までの垂直距離である。
図2、図3は、それぞれ波長486nm、588nm及び656nmの光が第1実施形態に係る撮像光学レンズ10を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図4は、波長588nmの光が第1実施形態に係る撮像光学レンズ10を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図4の像面湾曲Sは、サジタル方向の像面湾曲であり、Tは、子午方向の像面湾曲である。
以下の表16は、本実施形態における各条件式に対応する数値を列挙したものである。 明らかに、本実施形態の撮像光学レンズ10は、上述した条件式を満足するものである。
本実施形態において、前記撮像光学レンズの入射瞳径が2.522mmであり、全視野の像高が3.552mmであり、対角線方向の画角が78.586°である。これにより、広角、極薄となり、軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。
(第2実施形態)
第2実施形態は、第1実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第1実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。
表6、表7は、本発明の第2実施形態に係る撮像光学レンズ20の設定データを示す。
表8は、本発明の第2実施形態に係る撮像光学レンズ20における各レンズの非球面のデータを示す。
表9、表10は、本発明の第2実施形態に係る撮像光学レンズ20における各レンズの変曲点及び停留点の設定データを示す。
図6、図7は、それぞれ波長486nm、588nm及び656nmの光が第2実施形態に係る撮像光学レンズ20を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図8は、波長588nmの光が第2実施形態に係る撮像光学レンズ20を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。
以下の表16は、本実施形態における各条件式に対応する数値を列挙したものである。 明らかに、本実施形態の撮像光学レンズ20は、上述した条件式を満足するものである。
本実施形態において、前記撮像光学レンズの入射瞳径が2.503mmであり、全視野の像高が3.552mmであり、対角線方向の画角が79°である。これにより、広角、極薄となり、軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。
(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第1実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。
表11、表12は、本発明の第3実施形態に係る撮像光学レンズ30の設定データを示す。
表13は、本発明の第3実施形態に係る撮像光学レンズ30における各レンズの非球面のデータを示す。
表14、表15は、本発明の第3実施形態に係る撮像光学レンズ30における各レンズの変曲点及び停留点の設定データを示す。
図10、図11は、それぞれ波長486nm、588nm及び656nmの光が第3実施形態に係る撮像光学レンズ30を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図12は、波長588nmの光が第3実施形態に係る撮像光学レンズ30を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。
以下の表16は、本実施形態における各条件式に対応する数値を列挙したものである。 明らかに、本実施形態の撮像光学レンズ30は、上述した条件式を満足するものである。
本実施形態において、前記撮像光学レンズの入射瞳径が2.4927mmであり、全視野の像高が3.552mmであり、対角線方向の画角が78.999°である。これにより、広角、極薄となり、軸上、軸外の色収差が十分に補正されて、優れた光学特性を有する。
本発明に係る前記撮像光学レンズの光学全長TTL、前記撮像光学レンズの像高IHは、TTL/IH<1.4の関係式を満たし、前記撮像光学レンズの画角FOVは、FOV≧78.586の関係式を満たし、前記撮像光学レンズの絞りFnoは、Fno<1,7の関係式を満たす。本発明が提供した撮像光学レンズは良好な光学性能を有するとともにに、極薄、広角で高光束の設計要求を満たすことができる。
上記の各実施形態は本発明を実現するための具体的な実施形態であるが、実際の応用において、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない範囲での形式及び細部に対する各種の変更は、いずれも本発明の保護範囲に属することは、当業者であれば理解できるはずである。

Claims (4)

  1. 撮像光学レンズであって、
    物体側から像側に向かって、順に、正の屈折力を有する第1レンズ、負の屈折力を有する第2レンズ、正の屈折力を有する第3レンズ、負の屈折力を有する第4レンズ、正の屈折力を有する第5レンズ及び負の屈折力を有する第6レンズを備え、
    前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2、前記第1レンズの像側の面から第2レンズの物体側の面までの軸上距離をd2、前記撮像光学レンズの光学全長をTTL、前記第1レンズのアッベ数をv1、第2レンズのアッベ数をv2、前記第2レンズの物体側の面の曲率半径をR3、前記第2レンズの像側の面の曲率半径をR4にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする撮像光学レンズ。
    −15.00≦f2/f1≦−4.90
    25.00≦TTL/d2≦47.00
    3.00≦v1/v2≦7.00
    6.00≦(R3+R4)/(R3−R4)≦20.00
  2. 前記第1レンズの物体側の面の曲率半径をR1、前記第1レンズの像側の面の曲率半径をR2にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の撮像光学レンズ。
    −4.00≦(R1+R2)/(R1−R2)≦−1.80
  3. 前記撮像光学レンズの全体焦点距離をf、前記第2レンズの焦点距離をf2にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の撮像光学レンズ。
    −0.20≦f/f2≦0.00
  4. 前記第6レンズの物体側の面の曲率半径をR11、前記第6レンズの像側の面の曲率半径をR12にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の撮像光学レンズ。
    0.10≦(R11+R12)/(R11−R12)≦0.20
JP2019130303A 2018-08-04 2019-07-12 撮像光学レンズ Active JP6640410B1 (ja)

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