JP2022553257A - 光学レンズシステム、カメラ、端末 - Google Patents

光学レンズシステム、カメラ、端末 Download PDF

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Abstract

【要約】６ピース光学レンズシステムは、被写体側表面（Ｏ）から画像側表面（Ｉ）の順に、正の屈折力を有する第１のレンズ要素（Ｌｌ）と、負の屈折力を有する第２のレンズ要素（Ｌ２）と、正の屈折力を有する第３のレンズ要素（Ｌ３）と、負の屈折力を有する第４のレンズ要素（Ｌ４）と、正の屈折力を有し、中央に凸状の画像側表面（５０）を有する第５のレンズ要素（Ｌ５）と、第６のレンズ要素（Ｌ６）とを含む。これは、関係式、１．０５＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．７、および０．２３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．９５を満たす。ここで、Ｌ４ＣＴは第４のレンズ要素（Ｌ４）の中心厚、Ｌ４ＥＴは第４のレンズ要素（Ｌ４）のエッジ厚、Ｌ６ＣＴは第６のレンズ要素（Ｌ６）の中心厚、Ｌ６ＥＴは第６のレンズ要素（Ｌ６）のエッジ厚である。

Description

本開示は、画像を撮影する光学レンズシステムに関し、より詳細には、携帯電話カメラのようなモバイルデバイスカメラに搭載されるように小型化された画像センサに対して低入射角の６ピース光学レンズシステムに関する。
近年、携帯電話カメラの普及に伴い、画像撮影用光学レンズシステムがますます薄型化してきており、一般的なデジタルカメラの電子撮像センサは、ＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化物膜半導体）センサが主流となっている。半導体製造の進歩により、センサーの画素サイズが絶えず小さくなり、画像を撮る光学レンズの小型化が進んでいます。
従って、現在の光学レンズユニットの小型化が強く求められている。同様に、携帯電話の場合には、携帯電話自体のサイズを最小限に抑え、複数の機能を搭載するためのスペースを確保するために、光学レンズユニットの小型化が必要である。
厳しいサイズ制限のために、従来のポータブルレンズは、全光学長を短縮するために大きな入射角を有する傾向がある。同時に、画像センサへの入射角の１度の差が、光学設計や画像の品質に顕著に影響し得るので、様々な理由で画像センサへの光の入射角が低い（光軸に対して平行に近い）ことが好ましいことが知られている。画像センサへの入射角は、最適な光学レンズ設計のための主要なファクタであってもよい。
しかしながら、光学レンズシステムの小型化は、画像センサへの入射角の低減と矛盾することが知られている。主光線角度（Ｃｈｉｅｆ Ｒａｙ ｏｆ Ａｎｇｌｅ；ＣＲＡ）が低い光学レンズシステムは、常に大きくて長く、移動デバイスには適さない。したがって、本開示においては、小型かつ低入射角を同時に備える光学レンズシステムを提供する方法が必要である。
本開示の主な目的は、過度に長い総トラック長（ＴＴＬ）を有することなく高品質画像を撮像するための６つの光学レンズ要素を備えた低ＣＲＡレンズを提供することである。低ＣＲＡレンズシステムは、その高解像度、短ＴＴＬ、低高さ、および低ＣＲＡのために、高解像度モバイルデバイスカメラへ容易に適用することができる。低ＣＲＡレンズシステムは、上述のようにセンサカメラにも適している。
本開示の６ピース光学レンズシステムは、被写体側表面から画像側表面までの順に、正の屈折力を有する第１のレンズ要素、負の屈折力を有する第２のレンズ要素、正の屈折力を有する第３のレンズ要素、負の屈折力を有する第４のレンズ要素、正の屈折力を有し、中央に凸状の画像側表面を有する第５のレンズ要素、及び第６のレンズ要素を備える。Ｌ４ＣＴは第４のレンズ要素の中心厚であり、Ｌ４ＥＴは第４のレンズ要素のエッジ厚であり、Ｌ６ＣＴは第６のレンズ要素の中心厚であり、Ｌ６ＥＴは第６のレンズ要素のエッジ厚であり、１．０５＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．７、および０．２３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．９５の関係式を満たす。Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴは、画像センサへの入射角を下げるための第４のレンズの最適な形状を規定する。Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴは、画像センサへの入射角を下げるための第６のレンズの最適な形状を規定する。Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、およびＬ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴは、任意で、１．６＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．２、および、任意で、０．３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．８の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、主光線の画像センサへの最大入射角はＣＲＡであり、６ピース光学レンズシステムの総トラック長（ＴＴＬ：第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までのＴＴＬ）はＴＴＬであり、２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜４．０の関係式を満たす。ＣＲＡ／ＴＴＬは、好ましい光学的性能を保証し、画像センサへの入射角および総光学長に対する最適条件を規定する。ＣＲＡ／ＴＴＬは、任意で、２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜３．１の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、主光線の画像センサへの最大入射角はＣＲＡであり、第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、１．２＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜４．０の関係式を満たす。ＣＲＡ／ｆ１２３４は、画像センサへの入射角を低くし、好ましい光学性能を実現するための条件を規定する。ＣＲＡ／ｆ１２３４は、任意で、１．９＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜３．３の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、６ピース光学レンズシステムの焦点距離はｆａであり、０．２７＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７の関係式を満たす。画像センサへの入射角を低くし、良好な光学性能を保証するために、ｆａ／ｆ１２３４は、第１のレンズから第４のレンズまでの総屈折力と総光学長との間のバランスを調整する。ｆａ／ｆ１２３４は、任意で、０．４＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ５６であり、０．７７＜ｆ１２３４／ｆ５６＜４．５の関係式を満たす。ｆ１２３４／ｆ５６は、画像センサへの入射角を低くし、好ましい光学性能を保証するための第５のレンズ及び第６のレンズの屈折力を規定する。ｆ１２３４／ｆ５６は、任意で、１．０＜ｆ１２３４／ｆ５６＜２．５の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、６ピース光学レンズシステムの焦点距離はｆａであり、第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ５６であり、０．５５＜ｆａ／ｆ５６＜１．４の関係式を満たす。ｆａ／ｆ５６は、画像センサへの入射角を低くし、全体の光学長さを短くするために、第５レンズから第６レンズまでの合成屈折力のバランスを規定する。ｆａ／ｆ５６は、任意で、０．７＜ｆａ／ｆ５６＜１．４の範囲がより好ましい。
本発明の６ピース光学レンズシステムの一態様によれば、６ピース光学レンズシステムの総トラック長（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面まで）はＴＴＬであり、第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ５６であり、０．７５＜ＴＴＬ／ｆ５６＜２．２の関係式を満たす。ＴＴＬ／ｆ５６は、画像センサへの入射角を低下させる一方で、総光学長の高さを減少させるために第５のレンズから第６のレンズまでの合成屈折力と総光学長との間のバランスを規定する。ＴＴＬ／ｆ５６は、任意で、０．９５＜ＴＴＬ／ｆ５６＜１．７５の範囲がより好ましい。
第２の態様によれば、カメラが提供される。カメラは、６ピース光学レンズシステムと画像センサを含む。６ピース光学レンズシステムは、第１の態様に記載された如何なる６ピース光学レンズシステムにも従う。特に、６ピース光学レンズシステムは、画像データを搬送するために使用される光を画像センサに入力するように構成されており、画像センサは、画像データに応じて画像を表示するように構成されている。第２の態様では、レンズは、入射角依存性を考慮する必要がないように、非常に低い入射角を有するので、種々の光学フィルタを画像センサの前で使用することができる。
第３の態様によれば、端末が提供される。端末は、第２の態様で提供されるカメラであるカメラと、グラフィック処理ユニット（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；ＧＰＵ）とを備える。カメラはカメラと接続されている。カメラは、画像データを取得し、画像データをＧＰＵへ入力するように構成され、ＣＰＵは、カメラから受信した画像データを処理するように構成される。端末は、その高解像度、短ＴＴＬ、低高さおよび低ＣＲＡのために、携帯電話カメラのような高解像度モバイルデバイスカメラに適用することができる。
本開示は、以下の説明と添付の図面からさらに詳細に提示され、以下の説明と添付の図面は、例示の目的のためだけに、本開示に従った好ましい実施形態を示す。
本開示は、その非限定的な実施形態の以下の詳細な説明、および添付の図面を検討することにより、より良く理解することができる。
本開示の第１の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第１の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第１の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第２の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第２の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第２の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第３の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第３の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第３の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第４の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第４の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第４の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第５の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第５の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第５の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第６の実施形態による光学レンズシステムの断面図を示す。 本開示の第６の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示す。 本開示の第６の実施形態の主光線の入射角を示す。 本開示の第２の実装形態を示す。
本開示の低ＣＲＡの６ピース光学レンズシステムの以下の実施形態を、図面および光学データを参照して説明する。このレンズシステムは、携帯電話カメラのような高解像度モバイルデバイスカメラに適用することができる。加えて、レンズ要素の配置は、画像センサに対する低入射角、及び画像センサの前に配置された、ＩＲカットフィルタのような、任意の光学フィルタに対する比較的短い総トラック長を達成するために効果的である。
画像センサへの入射角が小さいと、画像センサへの入射角による光学的効果がより少なくなるので、光学系と画像センサの間に配置された光学フィルタを光学設計者が選択することがより容易になる。光学フィルタが要求される効果を実現するために使用される必要がある範囲から、光学系の入射角が外れている場合、光学設計者は、いくつかの光学フィルタを使用することができない。それらの光学フィルタは、ハイパースペクトルカメラのような検知カメラがなんらかの入射角依存性を有する傾向があるため、検知カメラにも使用することができない。
画像センサへの入射角が平行に近い場合には、画像センサの光感度が増加し、使用するフィルタの特性に関係なく光学設計を行うことができ、画像センサの位置合わせの感度がより低くなり、レンズシステムを撮像および検知の両方に利用することができる。
第１の実施形態
図１－１は、６ピース光学レンズシステムの第１の実施形態の断面図を示す。図１－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第１の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、被写体側Ｏから画像側Ｉへ順に、第１のレンズ要素Ｌ１、第２のレンズ要素Ｌ２、第３のレンズ要素Ｌ３、第４のレンズ要素Ｌ４、第５のレンズ要素Ｌ５、および第６のレンズ要素Ｌ６を備える。第１のレンズ要素は、正の屈折力を有し、第２のレンズ要素Ｌ２は、負の屈折力を有し、第３のレンズ要素は、正の屈折力を有し、第４のレンズ要素Ｌ４は、負の屈折力を有し、第５のレンズ要素Ｌ５は、正の屈折力を有し、その中央に凸状の画像側表面５０を有し、そして第６のレンズ要素。各レンズ要素は、被写体側Ｏに前面Ｒ１、および画像側Ｉに後面Ｒ２を有する。
表１－１は、第１の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。表１－１において、「停止」という用語はアイリス面を表し、ＩＲＣＦはＩＲカットフィルタを表す。
Figure 2022553257000002
表１－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。非球面プロファイルの方程式は、以下のように表される：
Figure 2022553257000003
ここで、Ｘは、非球面頂点における接線面に対する光学軸からの距離Ｙにおける非球面上の点の高さであり、Ｙは、非球面の曲線上の点から光学軸までの距離であり、ｋは、円錐係数であり、そしてＡｉは、ｉ次の非球面係数である。
Figure 2022553257000004
表１－３は、第１の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表１－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示し、ここで、Ｌ４ＣＴは第４のレンズ要素の中心厚、Ｌ４ＥＴは第４のレンズ要素の辺厚、Ｌ６ＣＴは第６のレンズ要素の中心厚、Ｌ６ＥＴは第６レンズ要素のエッジ厚、ＣＲＡは主光線の画像センサへの最大入射角、ＴＴＬは６ピース光学レンズシステムの総トラック長、ｆ１２３４は第１のレンズ要素から第４のレンズ要素への合成焦点距離、ｆ５６は第５のレンズ要素から第６のレンズ要素への合成焦点距離、そしてｆａは６ピース光学レンズシステムの焦点距離である。これらは、本開示の光学条件を規定するために使用されるパラメータである。
Figure 2022553257000005
図１－２は、本開示の第１の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは画像の品質を示す。
図１－３は、本開示の第１の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は１０度未満であり、一方、従来の光学レンズシステムは画像センサへの入射角は３５度未満である。従来の低入射角光学レンズシステムは、画像センサへの入射角が２０度未満であってもよい。
第２の実施形態
図２－１は、６ピース光学レンズシステムの第２の実施形態の断面図を示す。図２－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第２の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、第１の実施形態と同じ要素を含み、第１の実施形態のＴＴＬよりも長いＴＴＬを提供する。
表２－１は、第２の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。
Figure 2022553257000006
表２－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。
Figure 2022553257000007
表２－３は、第２の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表２－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示す。
Figure 2022553257000008
図２－２は、本開示の第２の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは画像の品質を示す。
図２－３は、本開示の第２の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は１６度未満であることを示す。
第３の実施形態
図３－１は、６ピース光学レンズシステムの第３の実施形態の断面図を示す。図３－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第３の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、第１の実施形態と同じ要素を含み、第１の実施形態のＦ数よりも小さいＦ数を提供する。
表３－１は、第３の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。
Figure 2022553257000009
表３－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。
Figure 2022553257000010
表３－３は、第３の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表３－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示す。
Figure 2022553257000011
図３－２は、本開示の第３の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは画像の品質を示す。
図３－３は、本開示の第３の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は１１度未満であることを示す。
第４の実施形態
図４－１は、６ピース光学レンズシステムの第４の実施形態の断面図を示す。図４－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第４の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、第１の実施形態と同じ要素を含み、第１の実施形態のＦ数よりも小さいＦ数を提供する。
表４－１は、第４の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。
Figure 2022553257000012
表４－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。
Figure 2022553257000013
表４－３は、第４の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表４－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示す。
Figure 2022553257000014
図４－２は、本開示の第４の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは画像の品質を示す。
図４－３は、本開示の第４の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は１５度未満であることを示す。
第５の実施形態
図５－１は、６ピース光学レンズシステムの第５の実施形態の断面図を示す。図５－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第５の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、第１の実施形態と同じ要素を含み、第１の実施形態のＦ数よりも小さいＦ数、および第１の実施形態のＴＴＬよりも長いＴＴＬを提供する。
表５－１は、第５の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。
Figure 2022553257000015
表５－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。
Figure 2022553257000016
表５－３は、第５の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表５－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示す。
Figure 2022553257000017
図５－２は、本開示の第５の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは画像の品質を示す。
図５－３は、本開示の第５の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は２０度未満であることを示す。
第６の実施形態
図６－１は、６ピース光学レンズシステムの第６の実施形態の断面図を示す。図６－１はまた、画像センサ表面Ｉの前方のフィルタも示す。
第６の実施形態では、６ピース光学レンズシステムは、第１の実施形態と同じ要素を含み、第１の実施形態のＦ数よりも小さいＦ数、および第１の実施形態のＴＴＬよりも長いＴＴＬを提供する。
表６－１は、第６の実施形態の６ピース光学レンズシステムの、光学面の各々に対する曲率半径（ｒ）、及び厚さあるいは間隔（ｄ）、およびレンズ要素の各々に対する屈折率（Ｎ）、及びアッベ数（ｖ）を示す。
Figure 2022553257000018
表６－２は、６ピース光学レンズシステムの光学面の各々の非球面係数を示し、数字３、４、５、・・・、１０は高次の非球面係数を表す。
Figure 2022553257000019
表６－３は、第６の実施形態の６ピース光学レンズシステムの画角（ＦＯＶ）、Ｆ数（Ｆｎｏ）、および６ピース光学レンズシステムの（第１のレンズ要素の被写体側表面から撮像表面までの）総トラック長（ＴＴＬ）を示す。また、表６－３は、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ、ＣＲＡ／ＴＴＬ、ＣＲＡ／ｆ１２３４、ｆａ／ｆ１２３４、ｆ１２３４／ｆ５６、ｆａ／ｆ５６、およびＴＴＬ／ｆ５６の各値も示す。
Figure 2022553257000020
図６－２は、本開示の第６の実施形態の縦球面収差曲線、非点像面曲線、および歪み曲線を示し、それらは好ましい画像の品質を示す。
図６－３は、本開示の第６の実施形態の主光線の入射角を示しており、主光線の画像センサへの最大入射角は２０度未満であることを示す。
光学データから分かるように、本開示による６ピース光学レンズシステムは、画像センサに対して低い入射角と短いＴＴＬを有しつつ画像の品質を示す。これは、次の関係式を満たす場合に達成される。
（１） ： １．０５＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．７
ここで、Ｌ４ＥＴは第４のレンズ要素のエッジ厚、Ｌ４ＣＴは第４のレンズ要素の中心厚である。
（２） ： ０．２３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．９５
ここで、Ｌ６ＥＴは第６のレンズ要素のエッジ厚、Ｌ６ＣＴは第６のレンズ要素の中心厚である。
（３） ： ２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜４．０
ここで、ＣＲＡは主光線の画像センサへの最大入射角であり、ＴＴＬは６ピース光学レンズシステムの総トラック長である。
（４） ： １．２＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜４．０
ここで、ＣＲＡは主光線の画像センサへの最大入射角であり、ｆ１２３４は第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離である。
（５） ： ０．２７＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７
ここで、ｆａは６ピース光学レンズシステムの焦点距離であり、ｆ１２３４は第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離である。
（６） ： ０．７７＜ｆ１２３４／ｆ５６＜４．５
ここで、ｆ１２３４は第１のレンズ要素から第４のレンズ要素までの合成焦点距離であり、ｆ５６は第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離である。
（７） ： ０．５５＜ｆａ／ｆ５６＜１．４
ここで、ｆａは６ピース光学レンズシステムの焦点距離であり、ｆ５６は第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離である。
（８） ： ０．７５＜ＴＴＬ／ｆ５６＜２．２
ここで、ＴＴＬは６ピース光学レンズシステムの総トラック長であり、ｆ５６は第５のレンズ要素から第６のレンズ要素までの合成焦点距離である。
関係式（１）は、画像センサへの入射角を下げるための第４のレンズの最適形状を規定する。Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴが下限値よりも小さい場合、画像センサへの入射角を下げる効果は減少する。反対に、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴが上限値を超えると、極めて不均一な形状が形成され、成形性が大きく損なわれる。
この観点から、Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴは以下の範囲がより好ましい。
（１）－２ ： １．６＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．２
関係式（２）は、画像センサへの入射角を下げるための第６のレンズの最適な形状を指定する。Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴが下限値より小さくなると、極めて不均一な形状が形成され、成形性が大きく損なわれる。反対に、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴが上限値を超えると、画像センサへの入射角を下げることの効果は小さくなる。
この観点から、Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴは以下の範囲がより好ましい。
（２）－２ ： ０．３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．８
関係式（３）は、好ましい光学的性能を保証し、画像センサへの入射角と総光学長に対する最適条件を規定する。ＣＲＡ／ＴＴＬが下限値よりも小さい場合、光学性能は満足されてもよいが、総光学長はが長すぎになる。ＣＲＡ／ＴＴＬが上限値を超えると、総光学長が短縮され、光学性能が大きく損なわれる。
この観点から、ＣＲＡ／ＴＴＬは以下の範囲がより好ましい。
（３）－２ ： ２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜３．１
式（４）は、画像センサへの入射角を低くし、好ましい光学性能を実現するための条件を規定する。ｆ１２３４が下限値よりも小さく設計される場合、第１のレンズから第４のレンズへの屈折力は小さすぎて、光学性能を保証したり、高さを低減することができない。ｆ１２３４が上限値を超えると、Ｌ４を通過する光ビームの角度が急角度になりすぎて、画像センサへの入射角を下げることができない。
この観点から、ｆ１２３４は以下の範囲がより好ましい。
（４）－２ ： １．９＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜３．３
関係式（５）は、画像センサへの入射角を低くし、良好な光学性能を保証するために、第１のレンズから第４のレンズまでの総屈折力と総光学長との間のバランスを調整する。ｆａ／ｆ１２３４が下限値よりも小さい場合、第１のレンズから第４のレンズまでの屈折力が小さくなりすぎて、総光学長を減少させることができない。ｆａ／ｆ１２３４が上限値を超えると、屈折力はレンズの被写体側へ偏向し、画像センサへの入射角を下げることが困難になる。
この観点から、ｆａ／ｆ１２３４は以下の範囲がより好ましい。
（５）－２ ： ０．４＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７
関係式（６）は、画像センサへの入射角を下げて、好ましい光学性能を保証するために、第５のレンズと第６のレンズの屈折力を規定する。ｆ１２３４／ｆ５６が下限値よりも小さい場合、第５のレンズ及び第６のレンズの屈折力は小さくなりすぎて、画像センサへの入射角を下げることができなくなる。ｆ１２３４／ｆ５６が上限値を超えると、屈折力は、第５のレンズ及び第６のレンズへ過度に偏向され、好ましい光学性能を保証することが困難になる。
この観点から、ｆ１２３４／ｆ５６は以下の範囲がより好ましい。
（６）－２ ： １．０＜ｆ１２３４／ｆ５６＜２．５
関係式（７）は、画像センサへの入射角を低くし、全体の光学長を減少させるために、第５のレンズから第６のレンズまでの合成屈折力のバランスを規定する。ｆａ／ｆ５６が下限値よりも小さい場合、第５のレンズ及び第６のレンズの屈折力は小さくなりすぎて入射角を下げることができない。ｆａ／ｆ５６が上限値を超えると、屈折力が強すぎて全体の光学長を減少させることができない。
この観点から、ｆａ／ｆ５６は以下の範囲がより好ましい。
（７）－２ ： ０．７＜ｆａ／ｆ５６＜１．４
関係式（８）は、画像センサへの入射角を低くしつつ総光学長の高さを減少させるために、第５レンズから第６レンズまでの合成屈折力と総光学長との間のバランスを規定する。ＴＴＬ／ｆ５６が下限値よりも小さくなると、画像センサへの入射角を下げることの効果は小さくなる。ＴＴＬ／ｆ５６が上限値を超えると、総光学長を減少させることは困難となる。
この観点から、ＴＴＬ／ｆ５６は以下の範囲がより好ましい。
（８）－２ ： ０．９５＜ＴＴＬ／ｆ５６＜１．７５
さらに、カメラが提供される。本開示のカメラは、本開示の６ピース光学レンズシステム、光学フィルタ、および画像センサを含む。６ピース光学レンズシステムは、光を入力するように構成され、その光は画像を画像センサへ投影するために使用される。画像センサは、画像をデジタル画像データへ変換するように構成される。別の実施形態では、種々の光学フィルタを画像センサの前で使用することができる。なぜならば、６ピース光学レンズシステムでは、画像センサに対する入射角が非常に小さく、カメラが移動装置に搭載するのに十分短いＴＴＬを有する一方で、カメラが様々な入射角依存性を有する多くの種類の光学フィルタを使用することができるからである。
図７は、本開示において開示される端子１０００を示す。端末１０００は、上述の実装形態で提供されるカメラ１００と、グラフィック処理ユニット（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；ＧＰＵ）２００とを含む。カメラ１００は、本開示の６ピース光学レンズシステムを介して画像をデジタル画像データに変換し、そのデジタル画像データをＧＰＵ２００へ入力するように構成され、ＧＰＵ２００は、カメラから受信した画像データを処理するように構成される。
図７において、端末は、２つのカメラ１００を含む。しかしながら、端末は、単一の、または３つ以上のカメラを含んでもよく、それ（またはそれら）は、単一のＧＰＵ２００に接続され得る。端末１０００は、その高解像度、短ＴＴＬ、低い高さ、および低ＣＲＡのために、携帯電話カメラのような高解像度の携帯デバイスカメラに適用され得る。
当業者であれば、画像センサへの入射角を低くすることと、ＴＴＬを短くすることは互いに矛盾することを理解するであろう。本開示は、上述の関係式を満たすことにより、二重の要件を満たす。
用語「低ＣＲＡ」は、レンズが画像センサに対する低入射角を有し、より具体的には、画像センサに対する主光線の最大入射角が１０°未満であることとして理解されるべきである。
本開示によるレンズシステムは、特に携帯電話カメラに適用することができるが、タブレット型デバイスおよびウェアラブルデバイスのような任意の移動デバイスのカメラ、またはなんらかの角度依存構造を有するハイパースペクトルカメラのような任意のセンサカメラにも適用することができる。
本開示の好ましい実施形態を例示の目的で開示したが、当業者は、添付の特許請求の範囲に開示された開示の範囲および精神から逸脱することなく、種々の修正、追加、および置換が可能であることを理解するであろう。

Claims (16)

  1. ６つのレンズ要素を含む６ピース光学レンズシステムであって、
    被写体側表面から画像側表面に向かって順に、
    正の屈折力を有する第１のレンズ要素と、
    負の屈折力を有する第２のレンズ要素と、
    正の屈折力を有する第３のレンズ要素と、
    負の屈折力を有する第４のレンズ要素と、
    正の屈折力を有する第５のレンズ要素であって、その中央に凸状の画像側表面を有する、第５のレンズ要素と、を含み、
    Ｌ４ＣＴは前記第４のレンズ要素の中心厚であり、Ｌ４ＥＴは前記第４のレンズ要素のエッジ厚であり、Ｌ６ＣＴは前記第６のレンズ要素の中心厚であり、Ｌ６ＥＴは前記第６のレンズ要素のエッジ厚であり、
    １．０５＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．７ （１）、
    および
    ０．２３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．９５ （２）
    の関係式を満たす、６ピース光学レンズシステム。
  2. １．６＜Ｌ４ＥＴ／Ｌ４ＣＴ＜２．２、および０．３＜Ｌ６ＥＴ／Ｌ６ＣＴ＜０．８である、請求項１に記載の６ピース光学レンズシステム。
  3. 主光線の画像センサへの最大入射角はＣＲＡであり、前記６ピース光学レンズシステムの総トラック長がＴＴＬであり、
    ２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜４．０ （３）
    の関係式を満たす、請求項１または２に記載の６ピース光学レンズシステム。
  4. ２．２＜ＣＲＡ／ＴＴＬ＜３．１である、請求項３に記載の６ピース光学レンズシステム。
  5. 主光線の画像センサへの最大入射角はＣＲＡであり、前記第１のレンズ要素から前記第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、
    １．２＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜４．０ （４）
    の関係式を満たす、請求項１～４のいずれか一項に記載の６ピース光学レンズシステム。
  6. １．９＜ＣＲＡ／ｆ１２３４＜３．３である、請求項５に記載の６ピース光学レンズシステム。
  7. 前記第１のレンズ要素から前記第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、前記６ピース光学レンズシステムの焦点距離はｆａであり、
    ０．２７＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７ （５）
    の関係式を満たす、請求項１～６のいずれか一項に記載の６ピース光学レンズシステム。
  8. ０．４＜ｆａ／ｆ１２３４＜０．７７である、請求項７に記載の６ピース光学レンズシステム。
  9. 前記第１のレンズ要素から前記第４のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ１２３４であり、前記第５のレンズ要素から前記第６のレンズ要素までの合成焦点距離は、ｆ５６であり、
    ０．７７＜ｆ１２３４／ｆ５６＜４．５ （６）
    の関係式を満たす、請求項１～８のいずれか一項に記載の６ピース光学レンズシステム。
  10. １．０＜ｆ１２３４／ｆ５６＜２．５である、請求項９に記載の６ピース光学レンズシステム。
  11. 前記６ピース光学レンズシステムの焦点距離はｆａ、前記第５のレンズ要素から前記第６のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ５６であり、
    ０．５５＜ｆａ／ｆ５６＜１．４ （７）
    の関係式を満たす、請求項１～１０のいずれか一項に記載の６ピース光学レンズシステム。
  12. ０．７＜ｆａ／ｆ５６＜１．４である、請求項１１に記載の６ピース光学レンズシステム。
  13. 前記６ピース光学レンズシステムの総トラック長はＴＴＬであり、前記第５のレンズ要素から前記第６のレンズ要素までの合成焦点距離はｆ５６であり、
    ０．５５＜ｆａ／ｆ５６＜１．４ （８）
    の関係式を満たす、請求項１～１２のいずれか一項のいずれか一項に記載の６ピース光学レンズシステム。
  14. ０．９５＜ＴＴＬ／ｆ５６＜１．７５である、請求項１３に記載の６ピース光学レンズシステム。
  15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の６ピース光学レンズシステムと、光学フィルタと、画像センサと、を備えるカメラであって、前記６ピース光学レンズシステムは、画像を前記画像センサ上へ投影するように構成され、前記光学フィルタは、前記６ピース光学レンズシステムと前記画像センサとの間に配置されて、所定の波長の光を通過させ、前記画像センサは、前記画像をデジタル画像データへ変換するように構成される、カメラ。
  16. 請求項１５に記載のカメラと、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）と、を備える端末であって、前記ＧＰＵは、前記デジタル画像を受信および処理するために前記カメラと接続される、端末。
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