JP2007272232A - カメラモジュールの自動焦点調節光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】超小型のカメラモジュールに装着することが可能な自動焦点調節光学系を提供する。
【解決手段】自動焦点調節光学系は、全体的に正の屈折力を有する第１レンズ群と、全体的に負の屈折力を有し、印加される電圧に応じて内部に含まれた導電性または有極性の第１液体及び上記第１液体と互いに混合しない第２液体の間に形成される液体境界面の曲率半径が変化し、上記液体境界面が屈折面の役割をする液体レンズと、上記液体レンズの物体側を密閉する第１カバーレンズと、上記液体レンズの像側を密閉する第２カバーレンズを備える第２レンズ群と、全体的に正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体的に負の屈折力を有する第４レンズ群とを含み、上記液体レンズに形成される液体境界面の曲率半径が変化することで自動焦点調節が行われることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動焦点調節光学系に関し、より詳しくは、印加される電圧に応じて曲率が変化する液体レンズを用いて、小型で、かつ高解像度を得ることができるカメラモジュールの自動焦点調節光学系に関する。

一般的にカメラは多数個のレンズを備えており、それぞれのレンズを移動させその相手距離を変化させることにより光学的な焦点距離を調節するように構成される。近年、カメラ付き移動通信端末器の登場により停止画像及び動画の撮影が可能となり、高解像度及び高画質の撮影のためにカメラの性能が徐々に改善されつつある。

しかし、移動通信端末器に装着された従来のカメラモジュールは、固定焦点方式を採択しており特定距離における焦点調節が不可能なため画質の鮮明度に限界があるという問題点が生じる。従って、メガピクセル以上のカメラモジュールでは焦点機能が必ず要される。

そのために自動焦点調節装置、接写装置及び光学ズーム装置などを備えたカメラモジュールを携帯電話に適用する必要性が台頭されたが、従来の方式で製作されたカメラモジュールは小型の携帯電話に搭載するのに無理があった。

即ち、従来の方式はイメージセンサーとレンズ間の相対的な距離を変化させ焦点調節及び／またはズーム機能の駆動源としてＤＣモーターを使用していたが、多数の減速ギアーを互いに連結しレンズ間の相対的な距離を変化させるものであるため、回答速度の低下及び回転速度の偏差によって焦点調節を精密に行うための正確な位置制御が困難であった。さらに、体積が大きく装置が複雑なため、携帯電話など小型光学器機内の極度に制限された空間内で焦点調節機能などを実現し難いという問題点がある。

また、高解像度を得るためには多数のレンズが使用され製作コストが高く、機械的駆動を必要とするため電力消費が大きいという問題点がある。

このような問題点を解決するために、可変焦点レンズを利用して自動焦点調節を実現する方式が提案された。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、特許文献１で提案された可変焦点レンズの簡略な断面図である。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように、上記の可変焦点レンズは屈折率が互いに異なり、液体境界面７４を介して接触する非混合性の第１流体（Ａ）及び第２流体（Ｂ）を備え、シリンダー壁を有するシリンダー形状の流体チャンバー６５、上記シリンダー壁の内側に配置された流体接触層７０、上記流体接触層７０によって上記第１流体（Ａ）及び第２流体（Ｂ）と分離される第１電極６２、及び上記第２流体（Ｂ）を活性化させる第２電極７２とを含む。

ここで、上記第１電極６２はシリンダー形状で、絶縁層６８によってコーティングされ、金属性物質から成り、上記第２電極７２は流体チャンバー６５の一側に配置される。

また、透明な前方要素６４と透明な後方要素６６は上記の２つの流体を収容する上記流体チャンバー６５のカバー部分を形成する。

このような構成を有する可変焦点レンズの作用は次の通りである。

上記第１電極６２と第２電極７２の間に電圧が印加されない時、上記流体接触層は第２流体（Ｂ）より第１流体（Ａ）に対し高い湿潤性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）を有する。

もし上記第１及び第２電極の間に電圧が印加されると、電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｗｅｔｔｉｎｇ）現象によって上記第２流体（Ｂ）による湿潤性が変わり、図１（ａ）乃至図１（ｃ）のように液体境界面７４の接触角Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が変わるようになる。

従って、印加された電圧に応じてメニスカスの形状が変わるようになり、これを利用して焦点調節が行われるようになることである。

即ち、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように印加された電圧の大きさに応じて第１流体（Ｂ）で測定した上記 液体境界面７４と流体接触層７０の間の角度は、それぞれ略１４０゜、１００゜、６０゜などに変化するようになる。

ここで、図１（ａ）は大きい負の屈折力、図１（ｂ）は小さい負の屈折力、図１（ｃ）は正の屈折力を有する配置を示している。

このように流体を利用した可変焦点レンズ（以下、液体レンズと称する）は、従来のレンズの機械的駆動によって焦点を調節する方式に比べ、小型化に有利であるという長所がある。

しかし、液体レンズのみを利用する場合には解像度が略３０万画素級に止まるようになり高解像度を得ることができないため、現在のメカピクセルカメラに適用するのに限界がある。

このような液体レンズを利用して自動焦点調節光学系を実現した例としては、特許文献２がある。

しかし、上記特許文献２に提示された自動焦点調節光学系は一般的な固定焦点光学系の前端に液体レンズを位置させ自動焦点を実現するものであって、光学系の前端に追加される液体レンズの光軸上の長さだけ光学系の全長が長くなる問題点がある。

さらに、上記特許文献２は第１レンズ群に液体レンズを配置することで落下による衝撃に非常に脆弱であるという問題点がある。即ち、移動通信端末器などは使用中の不注意により下に落とす場合が頻繁に発生し、そのため端末器だけではなく、これに装着されたカメラモジュールの落下（衝撃）信頼性が極めて重要な要件になるが、上記特許文献２は第１レンズ群に液体レンズを配置することによって外部衝撃による破損の危険が非常に大きいという問題点がある。

特に、第１レンズ群に液体レンズを配置する場合、パワーが大きくなり公差に敏感になるという問題点がある。
ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ０３／０６９３８０ 日本公開特許公報特開第２００５−８４３８７号

本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、小型化が可能で、かつ高解像度を得ることができ、各種収差の特性が優れたカメラモジュールの自動焦点調節光学系を提供することを目的とする。

また、移動通信端末器のように超小型の大きさ及び落下信頼性が要求される製品に装着できるカメラモジュールの自動焦点調節光学系を提供することを目的とする。

そして、本発明は電力消費の少ない自動焦点調節光学系を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するために、本発明は、全体的に正の屈折力を有する第１レンズ群と、全体的に負の屈折力を有し、印加される電圧に応じて内部に含まれた導電性または有極性の第１液体及び上記第１液体と互いに混合しない第２液体の間に形成される液体境界面の曲率半径が変化し、上記液体境界面が屈折面の役割をする液体レンズと、上記液体レンズの物体側を密閉する第１カバーレンズと、上記液体レンズの像側を密閉する第２カバーレンズとを備える第２レンズ群と、全体的に正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体的に負の屈折力を有する第４レンズ群とを含み、上記液体レンズに形成される液体境界面の曲率半径が変化することで、自動焦点調節が行われることを特徴とするカメラモジュールの自動焦点調節光学系を提供する。

好ましくは、上記第１カバーレンズの物体側面と上記液体レンズの液体境界面の曲率半径に関して、次の条件式（数７）と条件式（数８）を満足することができる。

ここで、Ｒ４は第１カバーレンズの物体側面の曲率半径、Ｒｆ６は遠距離焦点状態における液体境界面の曲率半径、Ｒｎ６は近距離焦点状態における液体境界面の曲率半径である。

また好ましくは、上記第２レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数９）をさらに満足することができる。

ここで、Ｆ´２は近距離焦点状態における第２レンズ群の全体焦点距離、Ｆ２は遠距離焦点状態における第２レンズ群の全体焦点距離である。

さらに好ましくは、上記第１レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数１０）をさらに満足することができる。

ここで、Ｆ１は第１レンズ群の全体焦点距離、Ｆは遠距離焦点状態における全体光学系の焦点距離である。

また、上記第３レンズ群と上記第４レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数１１）をさらに満足することが好ましい。

ここで、Ｆ３は第３レンズ群の全体焦点距離、Ｆ４は第４レンズ群の全体焦点距離である。

好ましくは、上記第２レンズ群と第３レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数１２）をさらに満足することができる。

ここで、Ｆ２は遠距離における第２レンズ群の全体焦点距離、Ｆ３は第３レンズ群の全体焦点距離である。

一方、本発明による自動調節光学系は上記液体レンズの前端に不要な光を取り除くための開口絞りを含むことが好ましい。

また好ましくは、上記第１カバーレンズと第２カバーレンズに備えられる屈折面のうち少なくとも一つの屈折面は、球面または非球面の曲面から成ることができる。

本発明によれば、液体レンズを含む自動焦点調節光学系によって小型化が可能で、かつ高解像度を得ることができ、かつ各種収差特性が優れるという効果を奏する。

また、液体レンズを第２レンズ群に含ませることによって、落下（衝撃）信頼性を確保することができ、移動通信端末器に用いる場合には、安定的な使用が可能であるという効果を得ることができる。

そして、液体レンズを使用することによって、超小型カメラモジュールに適用することができる効果を奏する。

また、開口絞りを液体レンズの先端に配置することによって、周辺部の解像力に及ぼす影響を最小化することができる効果を得ることができる。

そして、液体レンズのカバーに該当する第２レンズ（第１カバーレンズ）と第５レンズ（第２カバーレンズ）の屈折面のうち少なくとも一つの屈折面を球面または非球面の曲面で形成することによって、所定の光学的特性を実現するのに必要なレンズの枚数を減らすことができ光学系の小型化を実現することが可能となる。

また、本発明は第２レンズ群に液体レンズを配置することによって、効率的にパワーを分担することができ、公差に敏感ではない自動焦点調節光学系を実現することが可能となる。

そして、本発明は液体レンズを使用することによって、従来の機械的駆動方式に比べ電力消費が少なく、組み立て及び駆動の際に発生する傾きなどの問題点を改善できるようになる。

以下、本発明の実施例について添付の図面に従って、より詳しく説明する。

図２は本発明の第１実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を示したレンズ構成図である。図面で、レンズの厚さ、大きさ、形状は説明のためにやや誇張されて示され、特に図面で提示された球面及び非球面の形状は一例として提示されただけであって、その形状に限定されない。

図２に示すように、本発明による自動焦点調節光学系は物体側から順番に、正の屈折力を有する第１レンズ群（ＬＧ１）と、負の屈折力を有する第２レンズ群（ＬＧ２）と、正の屈折力を有する第３レンズ群（ＬＧ３）と、負の屈折力を有する第４レンズ群（ＬＧ４）とを含む。

この際、第１レンズ群（ＬＧ１）は正の屈折力を有する第１レンズ（Ｌ１）を備え、第３レンズ群（ＬＧ３）は正の屈折力を有する第６レンズ（Ｌ６）を備え、第４レンズ群（ＬＧ４）は負の屈折力を有する第７レンズ（Ｌ７）を備える。

また、第２レンズ群（ＬＧ２）は第１液体から成る第３レンズ（Ｌ３）と、上記第１液体と互いに混合しない第２液体から成る第４レンズ（Ｌ４）と、上記第３レンズ（Ｌ３）の物体側を密閉する第２レンズ（Ｌ２）と、上記第４レンズ（Ｌ４）の像側を密閉する第５レンズ（Ｌ５）を備える。この際、上記第１液体または第２液体は導電性または有極性の液体から成り、印加される電圧に応じて第１液体と第２液体の間に形成される液体境界面の曲率半径が変化し、上記液体境界面が屈折面の役割をする液体レンズを構成するようになる。即ち、第３レンズ（Ｌ３）と第４レンズ（Ｌ４）は液体レンズを形成するようになり、第２レンズ（Ｌ２）は液体レンズの物体側を密閉する第１カバーレンズとして機能し、第５レンズ（Ｌ５）は液体レンズの像側を密閉する第２カバーレンズとして機能するようになる。

また、第２レンズ（Ｌ２）と第５レンズ（Ｌ５）の屈折面のうち少なくとも一つの屈折面を球面または非球面の曲面で形成することによって、所定の光学的特性を実現するのに必要なレンズの枚数を減らすことが可能となる。

本発明の第１レンズ群（ＬＧ１）は球面収差と非点収差を補正し、第２レンズ群（ＬＧ２）は液体レンズ（Ｌ３、Ｌ４）に形成される液体境界面の曲率半径が変化することにより自動焦点調節を行うようになり、第３レンズ群（ＬＧ３）は非点収差と歪曲収差を補正し、第４レンズ群（ＬＧ４）は歪曲収差を補正するようになる。

このように、第２レンズ群（ＬＧ２）に液体レンズ（Ｌ３、Ｌ４）を配置することによって、第１レンズ群（ＬＧ１）に液体レンズが配置される場合に比べ落下信頼性が向上するだけでなく、近距離または遠距離焦点調節の際、他のレンズ群の機能に比べ最適化設計が可能であるという利点がある。

一方、液体レンズ（Ｌ３、Ｌ４）の前端に開口絞り（ＡＳ）を配置することによって、周辺部解像力に及ぼす影響を最小化する。即ち、液体レンズを利用する自動焦点調節光学系は焦点調節のための機械的な移送装置を要しないという利点があるが、近距離焦点を調節する場合、液体境界面の曲率変化が起きながら像面湾曲などの周辺部の解像力低下がさらに発生する問題点がある。このような問題点を最小化するために本発明は、開口絞り（ＡＳ）の位置を曲率半径変化部の前端に置き、フィールドにおいて解像力の影響を最小化できるようにすることを特徴とする。

一方、第４レンズ群（ＬＧ４）の裏側には光学的低域フィルターや色フィルター、ペースプレート（ｆａｃｅ ｐｌａｔｅ）などに対応し設計上設けられるカバーガラス（図示せず）が備えることができる。また、像面（ＩＰ）は各々のレンズが形成する像を受光し、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどの固体撮像素子（光電変換素子）で構成される。

このような特徴を有する本発明の実施例による光学系は次の条件式を満足する。

ここで、Ｒ４は第１カバーレンズの物体側面の曲率半径、Ｒｆ６は遠距離焦点状態における液体境界面の曲率半径、Ｒｎ６は近距離焦点状態における液体境界面の曲率半径である。

条件式（数１３）及び条件式（数１４）は、自動焦点調節部である液体レンズの焦点調節に関する項目であって、条件式（数１３）及び条件式（数１４）を満足しないと物体距離変化に応じて液体レンズの液体境界面の曲率半径が変わる際に発生する球面収差を減らすことができなくなる。

即ち、条件式（数１３）及び条件式（数１４）は焦点調節の際変化される曲率半径の方向を制限することであって、近距離で焦点を調節する場合、液体境界面の曲率半径が光が通過し難しい程度に小くなり球面収差の発生が過多となり、ビネティング（ｖｉｇｎｅｔｔｉｎｇ）現象が発生し望む焦点調節ができなくなる。

ここで、Ｆ´２は近距離焦点状態における第２レンズ群（ＬＧ２）の全体焦点距離で、Ｆ２は遠距離焦点状態における第２レンズ群（ＬＧ２）の全体焦点距離である。

条件式（数１５）は、第２レンズ群ＬＧ２のパワーに関する項目であって、遠距離焦点状態における近距離（例えば、５ｃｍ）まで焦点調節のために必要な第２レンズ群ＬＧ２のパワーを制限する。

条件式（数１５）の上限を外れると焦点通りの領域が減る。即ち、条件式３の値が大きくなることで上限を外れると、第２レンズ群（ＬＧ２）の焦点距離が全体焦点距離より長くなり、後焦点距離（ＢＦＬ、ｂａｃｋ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）が長くなり、焦点調節が可能な被写体の領域が減る。

ここで、Ｆ１は第１レンズ群（ＬＧ１）の全体焦点距離、Ｆは遠距離焦点状態における全体光学系の焦点距離である。

条件式（数１６）は、第１レンズ群（Ｌ１）のパワーに関する項目であって、条件式（数１６）の上限を外れると周辺解像力の劣化が生じ、下限を外れると像面湾曲が発生するようになる。

ここで、Ｆ３は第３レンズ群（ＬＧ３）の全体焦点距離、Ｆ４は第４レンズ群（ＬＧ４）の全体焦点距離である。

条件式（数１７）は、第３レンズ群ＬＧ３と第４レンズ群ＬＧ４のパワーに関するものであって、上限と下限を越えると周辺フィールドに対するビネティング（ｖｉｇｎｅｔｔｉｎｇ）現象が過度に発生し周辺光量比及び周辺コマ収差を増大させる。

ここで、Ｆ２は遠距離における第２レンズ群ＬＧ２の全体焦点距離、Ｆ３は第３レンズ群ＬＧ３の全体焦点距離である。

条件式（数１８）は、第２レンズ群（ＬＧ２）と第３レンズ群（ＬＧ３）のパワーに関するものであって、条件式６の上限と下限を外れてしまうと光のビネティング（ｖｉｇｎｅｔｔｉｎｇ）現象が生じ周辺光量比の低下が生じてしまい、液体境界面の曲率半径が変化しながら光の切れ現象が発生する恐れがある。

以下、具体的な数値の実施例を通して本発明について説明する。

上述したように、以下の第１乃至第３実施例は全て物体側から順番に、正の屈折力を有する第１レンズを備える第１レンズ群（ＬＧ１）と、全体的に負の屈折力を有し、液体レンズ（Ｌ３、Ｌ４）を備える第２レンズ群（ＬＧ２）と、正の屈折力を有する第６レンズ（Ｌ６）を備える第３レンズ群（ＬＧ３）と、負の屈折力を有する第７レンズ（Ｌ７）を備える第４レンズ群（ＬＧ４）とを含む。

この際、第２レンズ群（ＬＧ２）は第１液体から成る第３レンズ（Ｌ３）と、上記第１液体と互いに混合しない第２液体から成る第４レンズ（Ｌ４）と、上記第３レンズ（Ｌ３）の物体側を密閉し第１カバーレンズとして機能する第２レンズ（Ｌ２）と、上記第４レンズ（Ｌ４）の像側を密閉し第２カバーレンズとして機能する第５レンズ（Ｌ５）とを備える。

また、像面（ＩＰ）はＣＣＤ、ＣＭＯＳなどのイメージセンサーに該当する。

但し、第１及び第３実施例の場合には第１レンズ（Ｌ１）の前端に開口絞り（ＡＳ）が備えられ、第２実施例の場合には第２レンズ（Ｌ２）の前端に開口絞り（ＡＳ）が備えられるという差異点があるが、 第１乃至第３実施例の開口絞り（ＡＳ）は全て液体レンズ（Ｌ３、Ｌ４）の前端に位置するようになる。

以下の各実施例で使用される非球面は、公知の数式（数１９）から得られ、コニック（Ｃｏｎｉｃ）定数（Ｋ）及び非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに使用される「Ｅ 及びこれに連なる数字」は１０の累乗を示す。例えば、Ｅ＋０１は１０^１を、ＥＥ−０２は１０−^２を示す。

ここで、Ｚはレンズの頂点から光軸方向への距離、Ｙは光軸に垂直な方向への距離、ｃはレンズの頂点における曲率半径の逆数、Ｋはコニック（Ｃｏｎｉｃ）定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは非球面係数である。

下記の表１は、本発明の第１実施例による数値例を示している。

また、図２は本発明の第１実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を示すレンズ構成図、図３（ａ）乃至図３（ｃ）はそれぞれ表１及び図２に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフ、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ表１及び図２に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。

この場合、非点収差図面のＳはサジタル（ｓａｇｉｔｔａｌ）、Ｔはタンジェンシャル（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ）を示す。

また、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、ミリメートル当りサイクルの空間周波数に依存し、光の最大強度（Ｍａｘ）と最小強度（Ｍｉｎ）の間に次の数式（数２０）により定義される値である。

即ち、ＭＴＦが１の場合最も理想的であり、ＭＴＦ値が減少すると解像度が落ちる。

第１実施例の場合、Ｆナンバー（ＦＮｏ）は３．０、画角は６０度、開口絞りから像面までの距離は７．３５ｍｍ、遠距離焦点状態における光学系の全体焦点距離（Ｆ）は４．９５ｍｍ、近距離焦点状態における光学系の全体焦点距離は４．６６ｍｍである。また、第１レンズ群（ＬＧ１）の焦点距離（Ｆ１）は２．９２０２ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の遠距離における焦点距離（Ｆ２）は−３．５７５８ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の近距離における焦点距離（Ｆ´２）は−３．７６６１ｍｍ、第３レンズ群（ＬＧ３）の焦点距離（Ｆ３）は３．８４６２ｍｍ、第４レンズ群（ＬＧ４）の焦点距離（Ｆ４）は−４．６８３６ｍｍである。そして、第３レンズ（Ｌ３）と第４レンズ（Ｌ４）は液体レンズを形成し、第３レンズ（Ｌ３）は絶縁液、第４レンズ（Ｌ４）は電解液とから成る。

表１で、※はそれぞれ変倍の際、曲率半径が変わる屈折面の曲率半径と、面間隔が変わる屈折面の面間隔を示し、物体距離（焦点距離）によって可変される値は次の表２の通りである。

また、表１で、＊は非球面を示し、数式（数１９）によるコニック定数（Ｋ）及び非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの値は次の表３の通りである。

下記の表４は、本発明の第２実施例による数値例を示している。

また、図５は本発明の第２実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を示すレンズ構成図、図６（ａ）乃至図６（ｃ）はそれぞれ表４及び図５に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフ、図７（ａ）及び７（ｂ）はそれぞれ表４及び図５に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。

第２実施例の場合、Ｆナンバー（ＦＮｏ）は２．９２、画角は６０度、第１レンズ（Ｌ１）の物体側面１から像面までの距離は７．４４ｍｍ、遠距離焦点状態における光学系の全体焦点距離（Ｆ）は４．９５ｍｍ、近距離焦点状態における光学系の全体焦点距離は４．６６ｍｍである。また、第１レンズ群（ＬＧ１）の焦点距離（Ｆ１）は２．９６５４ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の遠距離における焦点距離（Ｆ２）は−３．５７５８ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の近距離における焦点距離（Ｆ´２）は−３．７６２７ｍｍ、第３レンズ群（ＬＧ３）の焦点距離（Ｆ３）は３．６４９３ｍｍ、第４レンズ群（ＬＧ４）の焦点距離（Ｆ４）は−４．７４８８ｍｍである。そして、第３レンズ（Ｌ３）と第４レンズ（Ｌ４）は液体レンズを形成し、第３レンズ（Ｌ３）は絶縁液、第４レンズ（Ｌ４）は電解液とから成る。

表４で、※はそれぞれ変倍の際、曲率半径が変わる屈折面の曲率半径と、面間隔が変わる屈折面の面間隔を示し、物体距離（焦点距離）によって可変される値は次の表５の通りである。

また、表４で、＊は非球面を示し、数式（数１９）によるコニック定数（Ｋ）及び非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの値は次の表６の通りである。

下記の表７は、本発明の第３実施例による数値例を示している。

また、図８は本発明の第３実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を示すレンズ構成図、図９（ａ）乃至図９（ｃ）はそれぞれ表７及び図８に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフ、図１０（ａ）及び１０（ｂ）はそれぞれ表７及び図８に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。

第３実施例の場合、Ｆナンバー（ＦＮｏ）は２．９２、画角は６０度、第１レンズ（Ｌ１）の物体側面１から像面までの距離は７．３８９ｍｍ、遠距離焦点状態における光学系の全体焦点距離（Ｆ）は４．９５ｍｍ、近距離焦点状態における光学系の全体焦点距離は４．６６ｍｍである。また、第１レンズ群（ＬＧ１）の焦点距離（Ｆ１）は２．６６５２ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の遠距離における焦点距離（Ｆ２）は−３．２０５９ｍｍ、第２レンズ群（ＬＧ２）の近距離における焦点距離（Ｆ´２）は−３．４０８４ｍｍ、第３レンズ群（ＬＧ３）の焦点距離（Ｆ３）は３．２１５５ｍｍ、第４レンズ群（ＬＧ４）の焦点距離（Ｆ４）は−３．２１９７ｍｍである。そして、第３レンズ（Ｌ３）と第４レンズ（Ｌ４）は液体レンズを形成し、第３レンズ（Ｌ３）は絶縁液、第４レンズ（Ｌ４）は電解液とから成る。

表７で、※はそれぞれ変倍の際曲率半径が変わる屈折面の曲率半径と、面間隔が変わる屈折面の面間隔を示し、物体距離（焦点距離）によって可変される値は次の表８の通りである。

また、表７で、＊は非球面を示し、数式（数１９）によるコニック定数（Ｋ）及び非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの値は次の表９の通りである。

一方、上記の第１乃至第３実施例に対する条件式（数１３乃至１８）の値は次の表１０の通りである。

上記の表１０のように本発明の第１乃至第３実施例は、条件式（数１３乃至１８）を満足していることが確認できる。

以上の実施例を通して本発明による自動焦点調節光学系は、図３（ａ）乃至図３（ｃ）、図６（ａ）乃至図６（ｃ）、及び図９（ａ）乃至図９（ｃ）に示すように、各種収差の特性が優れており、図４（ａ）、図７（ａ）、図１０（ａ）のように遠距離焦点状態におけるＭＴＦ特性が優れており、図４（ｂ）、図７（ｂ）、図１０（ｂ）のように近距離焦点状態におけるＭＴＦ特性が優れることが確認できる。

本発明は、特定な実施例に関して図示して、説明したが、当業界において通常の知識を有する者であれば、上述した特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲の内で、本発明を多様に修正及び変更することが可能であることを明らかにしておく。

特に、本明細書では第１レンズ群（ＬＧ１）、第３レンズ群（ＬＧ３）、第４レンズ群（ＬＧ４）が単一のレンズから成り、第２レンズ群（ＬＧ２）は４つのレンズまたはレンズ要素Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５から成ることで図示して、説明したが、本発明のパワー配置、条件式などによる光学的特性が実現されれば、これに限定されない。

従来の可変焦点レンズの簡略化された断面図である。 本発明の第１実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を示すレンズ構成図である。 図２に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフである。 図２に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。 本発明の第２実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を表すレンズ構成図である。 図５に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフである。 図５に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。 本発明の第３実施例による自動焦点調節光学系のレンズ配置を表すレンズ構成図である。 図８に示した自動焦点調節光学系の球面収差、非点収差、歪曲の特性を表すグラフである。 図８に示した自動焦点調節光学系の遠距離と近距離に対するＭＴＦ特性を表すグラフである。

符号の説明

ＬＧ１ 第１レンズ群
ＬＧ２ 第２レンズ群
ＬＧ３ 第３レンズ群
ＬＧ４ 第４レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
ＡＳ 開口絞り
ＩＰ 像面
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３ 面番号

Claims (8)

1. 全体的に正の屈折力を有する第１レンズ群と、
   全体的に負の屈折力を有し、印加される電圧に応じて内部に含まれた導電性または有極性の第１液体及び前記第１液体と互いに混合しない第２液体の間に形成される液体境界面の曲率半径が変化し、前記液体境界面が屈折面の役割をする液体レンズと、前記液体レンズの物体側を密閉する第１カバーレンズと、前記液体レンズの像側を密閉する第２カバーレンズとを備える第２レンズ群と、
   全体的に正の屈折力を有する第３レンズ群と、
   全体的に負の屈折力を有する第４レンズ群と、
   を含み、
   前記液体レンズに形成される液体境界面の曲率半径が変化することで、自動焦点調節が行われることを特徴とするカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
2. 前記第１カバーレンズの物体側面と前記液体レンズの液体境界面の曲率半径に関して、次の条件式（数１及び数２）を満足することを特徴とする、請求項１記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
   

   

   

   ここで、Ｒ４は第１カバーレンズの物体側面の曲率半径、Ｒｆ６は遠距離焦点状態における液体境界面の曲率半径、Ｒｎ６は近距離焦点状態における液体境界面の曲率半径である。
3. 前記第２レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数３）をさらに満足することを特徴とする、請求項２記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
   

   

   ここで、Ｆ´２は近距離焦点状態における第２レンズ群の全体焦点距離、Ｆ２は遠距離焦点状態における第２レンズ群の全体焦点距離である。
4. 前記第１レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数４）をさらに満足することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
   

   

   ここで、Ｆ１は第１レンズ群の全体焦点距離、Ｆは遠距離焦点状態における全体光学系の焦点距離である。
5. 前記第３レンズ群と前記第４レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数５）をさらに満足することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
   

   

   ここで、Ｆ３は第３レンズ群の全体焦点距離、Ｆ４は第４レンズ群の全体焦点距離である。
6. 前記第２レンズ群と第３レンズ群のパワーに関して、次の条件式（数６）をさらに満足することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
   

   

   ここで、Ｆ２は遠距離における第２レンズ群の全体焦点距離、Ｆ３は第３レンズ群の全体焦点距離である。
7. 前記液体レンズの前端に不要な光を取り除くための開口絞りを含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。
8. 前記第１カバーレンズと第２カバーレンズに備えられる屈折面のうち少なくとも一つの屈折面は、球面または非球面の曲面から成ることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のカメラモジュールの自動焦点調節光学系。

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