JP2014044422A

JP2014044422A - 撮像レンズ

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Publication number: JP2014044422A
Application number: JP2013170429A
Authority: JP
Inventors: Kuo-Wen Chang; 張國文; Poche Lee; 李柏徹; Wei-Yu Lo; 駱威諭
Original assignee: Genius Electronic Optical Co Ltd
Current assignee: Genius Electronic Optical Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-03-13
Also published as: TWI516790B; US9213166B2; TW201317614A; US20140055663A1

Abstract

【課題】良好な光学性能を維持しつつ、全長を短縮した撮像レンズを提供すること。
【解決手段】撮像レンズは、物体側から像側へ順に配置される、第１、第２、第３、第４のレンズ素子を備える。第１のレンズ素子は、正の屈折力を有し、物体側に凸面を有する。第２のレンズ素子は、負の屈折力を有し、像側にレンズの周縁部近傍に凸部を含む面を有する。第３のレンズ素子は、像側に凸面を有する。第４のレンズ素子は、物体側に光軸近傍に凸部を含む面と、像側に光軸近傍に凹部および周縁部近傍に凸部を含む曲面を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズに関し、より具体的には、４つのレンズ素子を有する撮像レンズに関するものである。

近年、携帯型電子機器（例えば、携帯電話機およびデジタルカメラ）の普及に伴って、携帯型電子機器の大きさを縮小することに多くの力が注がれている。また、電荷結合素子（ＣＣＤ：ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ‐ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）による光学センサの大きさが縮小されると、それに応じて、光学センサと共に用いる撮像レンズの寸法が、光学性能を著しく損なうことなく、縮小されなければならない。

特許文献１は、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。これは、負の屈折力を有する第１のレンズ素子と、正の屈折力を有する第２のレンズ素子と、その光軸近傍および周縁部が凹状である像側の面を有する第３のレンズ素子と、その光軸近傍および周縁部が凸状である像側の面を有する第４のレンズ素子と、を含むものである。この文献で提案されている設計では、良好な光学性能を維持しつつ、系の全長を縮小することが不可能である。

特許文献２、特許文献３、特許文献４のそれぞれは、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。これらは、負の屈折力を有し、それらの間隔が比較的大きい第１と第２のレンズ素子を含むものである。これらの文献で提案されている設計では、系の長さの効果的な縮小を実現することが不可能である。

特許文献５、特許文献６のそれぞれは、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。これらは、正の屈折力を有する第１のレンズ素子と、負の屈折力を有する第２のレンズ素子を含むものである。ところが、第２のレンズ素子の像側の面全体が凹面であるため、第２と第３のレンズ素子の間隔が比較的大きく、このことは、系の長さの縮小のためには好ましくない。

特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５のそれぞれは、従来の撮像レンズを開示している。これらも同様に、光学性能を損なうことなく、系の長さの縮小を実現することが不可能なものである。

米国特許出願公開第２０１１／０２９９１７８号米国特許出願公開第２０１１／０２４２６８３号米国特許出願公開第２０１１／０１８８１３２号米国特許出願公開第２０１１／０１８８１３３号米国特許出願公開第２０１１／０２６１４７１号米国特許出願公開第２０１２／０１７６６８７号台湾特許第Ｉ２７９６０７号台湾特許出願公開第２０１１３７４２９号米国特許第７７５５８５３号米国特許第７６９２８７７号米国特許第８０８９７０４号米国特許出願公開第２０１１／００５８２６２号米国特許出願公開第２０１２／００６９４４９号特開２０１１−０６４９８９号公報特開２０１２−０４２８４０号公報

このように、携帯型電子機器用の撮像系の開発における現在の傾向は、撮像系の全長を縮小することに重点を置いていることは明らかである。上記特許文献１〜１５記載の撮像レンズは小型化への対応は、不十分であった。しかしながら、全長を縮小すると、撮像系の光学性能および撮像品質への影響することがある。

そこで、本発明の目的は、良好な光学性能を維持しつつ、全長を短縮した撮像レンズを提供することである。

前述した課題を解決するための発明では、撮像レンズは、物体側から像側へ順に配置される、第１、第２、第３、第４のレンズ素子を備える。第１、第２、第３、第４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。

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る。

第２のレンズ素子は、負の屈折力を有し、その像側の面は、該第２のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。

第３のレンズ素子の像側の面は凸面である。

第４のレンズ素子の物体側の面は、撮像レンズの光軸近傍に凸部を有する。

第４のレンズ素子の像側の面は、曲面であって、撮像レンズの光軸近傍に凹部を有し、該第４のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。

撮像レンズは、第１、第２、第３、第４のレンズ素子の他には、屈折力を有するレンズ素子を備えていない。

本発明の他の特徴ならびに効果は、添付の図面に関する以下の好ましい実施形態の詳細な説明において明らかになるであろう。

撮像レンズの第１の好ましい実施形態を示す模式図である。第１の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第１の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第１の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。空間軸を示す模式図である。撮像レンズの第２の好ましい実施形態を示す模式図である。第２の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第２の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第２の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。撮像レンズの第３の好ましい実施形態を示す模式図である。第３の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第３の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第３の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。撮像レンズの第４の好ましい実施形態を示す模式図である。第４の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第４の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第４の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。撮像レンズの第５の好ましい実施形態を示す模式図である。第５の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第５の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第５の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。撮像レンズの第６の好ましい実施形態を示す模式図である。第６の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第６の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第６の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。第１〜第６の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する他の光学的関係のパラメータの値を示す表である。撮像レンズの第１の適用例を示す部分断面模式図である。撮像レンズの第２の適用例を示す部分断面模式図である。

本実施形態についてより詳細に説明するに当たり、留意されるべきことは、類似の要素は、本開示全体を通して同一の符号で示しているということである。

図１を参照する。本実施形態の撮像レンズ１０は、光軸（Ｉ）に沿って物体側から像側へ順に配置される、開口絞り２と、第１、第２、第３、第４のレンズ素子３〜６と、光学フィルタ７と、を備える。光学フィルタ７は、赤外光を選択的に吸収するための赤外線カットフィルタであり、これによって、像面８に形成される画像の欠陥を軽減する。

第１、第２、第３、第４のレンズ素子３〜６、および光学フィルタ７のそれぞれは、物体側に向いた物体側の面３１、４１、５１、６１、７１と、像側に向いた像側の面３２、４２、５２、６２、７２と、を有する。撮像レンズ１０に入射する光は、順に、開口絞り２、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２、第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２、第３のレンズ素子５の物体側の面５１と像側の面５２、第４のレンズ素子６の物体側の面６１と像側の面６２、光学フィルタ７の物体側の面７１と像側の面７２を通って進み、像面８に画像を形成する。物体側の面３１、４１、５１、６１および像側の面３２、４２、５２、６２のそれぞれは、非球面であり、光軸（Ｉ）と一致する中心点を有する。

製造の際に、第１のレンズ素子３は、平坦状または階段状とすることができる周縁拡張部を備えて形成され得る。機能の面では、物体側の面３１と像側の面３２は、第１のレンズ素子３を通り抜ける光の通過を可能にするように構成されるのに対し、拡張部は、単に取り付け機能を提供する役目を果たすにすぎず、第１のレンズ素子３の光の通過に資するものではない。また、その他のレンズ素子４〜６も、第１のレンズ素子３のものと同様の拡張部を備えて形成され得る。

レンズ素子３〜６は、本実施形態ではプラスチック材料で構成されており、他の実施形態では、そのうちの少なくとも１つを他の材料で構成することができる。

図１に示す第１の好ましい実施形態では、第１のレンズ素子３は、正の屈折力を有し、その物体側の面３１は凸面であり、その像側の面３２は、曲面であって、光軸（Ｉ）近傍に凹部３２１を有し、該第１のレンズ素子３の周縁部近傍に凸部３２２を有する。

第２のレンズ素子４は、負の屈折力を有し、その物体側の面４１は凹面であり、その像側の面４２は、凸面であって、光軸（Ｉ）近傍に凸部４２１を有し、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に別の凸部４２２を有する。

第３のレンズ素子５は、正の屈折力を有し、その物体側の面５１は凹面であり、その像側の面５２は凸面である。

第４のレンズ素子６は、負の屈折力を有し、その物体側の面６１は、曲面であって、光軸（Ｉ）近傍に凸部６１１を有し、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凹部６１２を有し、また、その像側の面６２は、曲面であって、光軸（Ｉ）近傍に凹部６２１を有し、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６２２を有する。

第１の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が１．８７８ｍｍ、半視野（ＨＦＯＶ：ＨａｌｆＦｉｅｌｄ‐Ｏｆ‐Ｖｉｅｗ）が３５．２３°、系の長さ（第一のレンズ素子３の物体側の面３１から像面８までの距離）が２．５１９ｍｍである。

本実施形態では、物体側の面３１〜６１および像側の面３２〜６２の各々は非球面であって、次の光学的関係を満たしている。

ここで、
ｚは、非球面の深さを表し、これは、非球面上の任意の点と、光軸（Ｉ）における非球面の頂点の接平面との間の垂直距離と定義される。
ｃは、非球面の頂点曲率を表す。
Ｋは、円錐定数を表す。
ｒは、半径方向距離を表し、ｒ＝√（ｘ²＋ｙ²）の関係を満たしている。
ｕは、ｒ／ｒ_nを表し、このとき、ｒ_nは、正規化半径（ＮＲＡＤＩＵＳ）を表す。
ａ_mは、ｍ番目のＱ^con係数を表す。
Ｑ_m ^conは、ｍ番目のＱ^con多項式を表す。
このとき、ｘ、ｙ、ｚは、図５に示すような関係にあり、また、ｚ軸は光軸（Ｉ）である。

第１の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図３に示している。

第１の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

ここで、
ＡＬＴは、光軸（Ｉ）における第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２との間の距離と、光軸（Ｉ）における第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２との間の距離と、光軸（Ｉ）における第３のレンズ素子５の物体側の面５１と像側の面５２との間の距離と、光軸（Ｉ）における第４のレンズ素子６の物体側の面６１と像側の面６２との間の距離と、の和を表す。
ＣＴ₂は、光軸（Ｉ）における第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２との間の距離を表す。
ＡＡＧは、光軸（Ｉ）における第１のレンズ素子３の像側の面３２と第２のレンズ素子４の物体側の面４１との間の距離と、光軸（Ｉ）における第２のレンズ素子４の像側の面４２と第３のレンズ素子５の物体側の面５１との間の距離と、光軸（Ｉ）における第３のレンズ素子５の像側の面５２と第４のレンズ素子６の物体側の面６１との間の距離と、の和を表す。
ＡＧ₁₂は、光軸（Ｉ）における第１のレンズ素子３の像側の面３２と第２のレンズ素子４の物体側の面４１との間の距離を表す。
ＡＧ₂₃は、光軸（Ｉ）における第２のレンズ素子４の像側の面４２と第３のレンズ素子５の物体側の面５１との間の距離を表す。
ＢＦＬは、光軸（Ｉ）における第４のレンズ素子６の像側の面６２と撮像レンズ１０の像面８との間の距離を表す。
ＥＦＬ（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＦｏｃａｌＬｅｎｇｔｈ：有効焦点距離）は、撮像レンズ１０の系焦点距離を表す。

図４（ａ）〜４（ｄ）は、第１の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。このシミュレーション結果の各々では、４７０ｎｍ、５５５ｎｍ、６５０ｎｍの波長にそれぞれ対応する曲線を示している。

図４（ａ）から分かるように、縦球面収差に対応する曲線の各々では、（縦軸で示す）各視野での焦点距離が±０．０６ｍｍの範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態では、各波長で比較的低い球面収差を実現することが可能である。また、各視野での曲線間の焦点距離のずれが±０．０２ｍｍの範囲を超えないので、第１の好ましい実施形態では、色収差が比較的低い、結像性能がよいです。

図４（ｂ）および４（ｃ）から分かるように、これらの曲線の各々は、±０．０８ｍｍの焦点距離の範囲内にあり、サジタル非点収差に対応する曲線の各々は、±０．０４ｍｍの焦点距離の範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態では、光学収差が比較的低い、結像性能がよいです。

さらに、図４（ｄ）に示すように、歪曲収差に対応する曲線の各々は、±５％の範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態は、多くの光学系の撮像品質要求を満たすことが可能である。

上記のことから、第１の好ましい実施形態の撮像レンズ１０は、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、依然として比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図６は、撮像レンズ１０の第２の好ましい実施形態を示しており、これは、第１の好ましい実施形態と類似の構成を有している。

第２の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図７に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．００ｍｍ、ＨＦＯＶが３３．４６°、系の長さが２．６４３ｍｍである。

第２の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図８に示している。

第２の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

図９（ａ）〜９（ｄ）は、第２の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）、９（ｄ）から分かるように、第２の好ましい実施形態では、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図１０を参照する。第１と第３の好ましい実施形態の違いは、第１のレンズ素子３の像側の面３２が凸面であることにある。

第３の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１１に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．２２３ｍｍ、ＨＦＯＶが３１．１４°、系の長さが２．８８０ｍｍである。

第３の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１２に示している。

第３の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

図１３（ａ）〜１３（ｄ）は、第３の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図１３（ａ）、１３（ｂ）、１３（ｃ）、１３（ｄ）から分かるように、第３の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図１４を参照する。第１と第４の好ましい実施形態の違いは、第１のレンズ素子３の像側の面３２が凹面であることにある。

第４の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１５に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が１．９９９ｍｍ、ＨＦＯＶが３３．８３°、系の長さが２．６０８ｍｍである。

第４の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１６に示している。

第４の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

図１７（ａ）〜１７（ｄ）は、第４の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図１７（ａ）、１７（ｂ）、１７（ｃ）、１７（ｄ）から分かるように、第４の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図１８を参照する。第１と第５の好ましい実施形態の違いは、第１のレンズ素子３の像側の面３２が凹面であることにある。

第５の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１９に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が１．７９２ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．６６°、系の長さが２．４８６ｍｍである。

第５の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２０に示している。

第５の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

図２１（ａ）〜２１（ｄ）は、第５の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図２１（ａ）、２１（ｂ）、２１（ｃ）、２１（ｄ）から分かるように、第５の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図２２を参照する。第１と第６の好ましい実施形態の違いは、第１のレンズ素子３の像側の面３２が凸面であることにある。

第６の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２３に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．１７５ｍｍ、ＨＦＯＶが３１．５７°、系の長さが２．８０５ｍｍである。

第６の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２４に示している。

第６の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。

図２５（ａ）〜２５（ｄ）は、第６の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図２５（ａ）、２５（ｂ）、２５（ｃ）、２５（ｄ）から分かるように、第６の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

比較のために、好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の上記関係を示す表を、図２６に示している。本実施形態の撮像レンズ１０の光学パラメータの各々が以下の光学的関係を満たしている場合は、系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小したとしても、依然として光学性能は比較的良好である。

撮像レンズ１０が光学的関係（２）を満たしていると、系の長さを縮小するのに好ましい。ＥＦＬ／ＡＧ₂₃＞４５．０である場合は、ＥＦＬが大きいことが、撮像レンズ１０の小型化にとって不都合となることがある一方、ＡＧ₂₃が小さいことは、第２のレンズ素子４と第３のレンズ素子５とが近すぎる可能性があることを示しており、従って、第２のレンズ素子４が、その周縁部近傍に凸部４２２を有するように設計された場合に、第２のレンズ素子４と第３のレンズ素子５との間に、製作公差により干渉が生じ得るので、その結果、アセンブリおよび光学性能に悪影響が及ぼされる。また、ＥＦＬ／ＡＧ₂₃は、１０．０〜４５．０の範囲であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

撮像レンズ１０が光学的関係（３）を満たしている場合は、ＡＡＧおよびＣＴ₂が適切な長さの範囲内にある。そうでない場合は、ＡＡＧが大きいことが、系の長さの縮小にとって不都合となることがある一方、ＣＴ₂が小さいことで、撮像レンズ１０の製造が難しくなることがある。また、ＡＡＧ／ＣＴ₂は、１．０〜３．０の範囲であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

撮像レンズ１０が光学的関係（４）を満たしている場合は、ＡＬＴおよびＣＴ₂が適切な長さの範囲内にある。そうでない場合は、ＡＬＴが大きいことが、系の長さの縮小にとって不都合となることがある一方、ＣＴ₂が小さいことで、撮像レンズ１０の製造が難しくなることがある。また、ＡＬＴ／ＣＴ₂は、３．０〜８．０の範囲であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

撮像レンズ１０が光学的関係（５）を満たしている場合、これは、第１のレンズ素子３と第２のレンズ素子４との間の距離が、第２のレンズ素子４と第３のレンズ素子５との間の距離と等しいか、または大きいことを意味しており、さらに、第１のレンズ素子３の正の屈折力と第２のレンズ素子４の負の屈折力とによって、第１のレンズ素子３および第２のレンズ素子４の光学性能が高められる。また、第１のレンズ素子３と第２のレンズ素子４との間の距離が大きすぎることで小型化に望ましくない影響を及ぼし得ることを防ぐため、または第２のレンズ素子４と第３のレンズ素子５との間の距離が小さすぎることによる干渉を防ぐために、ＡＧ₁₂／ＡＧ₂₃は、１〜５の範囲であることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（６）を満たしている場合は、従来技術を用いて、撮像レンズ１０の系の長さを効果的に縮小することができる。

要約すると、本実施形態の撮像レンズ１０の効果および利点は、以下のように説明される。
１．第１のレンズ素子３の正の屈折力によって、撮像レンズ１０全体で必要な屈折力を提供することができる一方、第２のレンズ素子４の負の屈折力によって、光学収差を補正することができる。
２．第３のレンズ素子５の像側の面５２、および第４のレンズ素子６の物体側の面６１の光軸（Ｉ）近傍に配置される凸部６１１の設計によって、光学性能を損なうことなく、第３のレンズ素子５と第４のレンズ素子６の間隔を縮小することができる。
３．第４のレンズ素子６が、光軸（Ｉ）近傍に凹部６２１を有し、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６２２を有する像側の面６２を備えることによって、光が比較的水平な光路で像面８に達し得るので、その結果、像面８における光センサの感度が高くなる。
４．第２のレンズ素子４の像側の面４２の、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍にある凸部４２２が、第３のレンズ素子５の像側の面５２と協働することで、光学収差を低減させる。
５．ＥＦＬ／ＡＧ₂₃、ＡＡＧ／ＣＴ₂、ＡＬＴ／ＣＴ₂、およびＡＧ₁₂／ＡＧ₂₃などの関連する光学パラメータの設計によって、球面収差などの光学収差を低減または除去することができる。また、レンズ素子３〜６の凹部と凸部の設計および配置によって、系の長さを縮小した場合でも、依然として光学収差を低減または除去することができ、その結果、比較的良好な光学性能が得られる。
６．上記の６通りの好ましい実施形態によって、経済的メリットを伴う薄型化された関連製品の開発を図るために、本実施形態の系の長さを３ｍｍ未満にまで縮小できることが分かっている。

撮像レンズ１０の第１の適用例を図２７に示しており、この例では、撮像レンズ１０は、電子機器１（携帯電話機など）のハウジング１１内に配置されて、該電子機器１の撮像モジュール１２の一部をなしている。撮像モジュール１２は、撮像レンズ１０が配置される鏡筒２１と、鏡筒２１が配置される台座ユニット１２０と、像面８（図１を参照）に配置されて画像を取り込むために撮像レンズ１０と作用的に関連付けられる撮像センサ１３０と、を有している。

台座ユニット１２０は、鏡筒２１が配置される第１の座部１２１と、第１の座部１２１と撮像センサ１３０との間に介在させる部分を有する第２の座部１２２と、を含んでいる。鏡筒２１、および台座ユニット１２０の第１の座部１２１は、撮像レンズ１０の光軸（Ｉ）と一致する軸（ＩＩ）に沿って延在する。

撮像レンズ１０の第２の適用例を図２８に示している。第１と第２の適用例の違いは、第２の適用例では、台座ユニット１２０が，ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ‐ＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）として構成されていることであり、第１の座部１２１は、鏡筒２１が配置される内側部分１２３と、内側部分１２３を取り囲む外側部分１２４と、内側部分１２３と外側部分１２４との間に介在させるコイル１２５と、コイル１２５の外側と外側部分１２４の内側との間に配置される磁性部品１２６と、を含んでいる。

内側部分１２３と鏡筒２１は、その中の撮像レンズ１０と共に、撮像レンズ１０の光軸（Ｉ）と一致する軸（ＩＩＩ）に沿って、撮像センサ１３０に対して動くことができる。撮像レンズ１０の光学フィルタ７は、外側部分１２４に当接するように配置された第２の座部１２２に配置される。第２の適用例における電子機器１の他の構成要素の構成および配置は、第１の適用例のものと同じであり、従って、簡潔にするため、以下では説明しない。

本実施形態の撮像レンズ１０によって、それぞれの適用例における電子機器１は、良好な光学性能および撮像性能を有しながら、比較的縮小された全厚となるように構成することができ、これによって、材料のコストが削減され、また、製品の小型化要求が満たされる。撮像レンズ１０の適用および構成は、このようなものに限定されない。

本発明について、最も現実的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明したが、当然のことながら、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、最も広い解釈の趣旨および範囲に含まれる種々の構成を包含し、そのような変形および均等な構成のすべてを網羅するものとする。

Claims

撮像レンズであって、
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、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子、および第４のレンズ素子のみを、屈折力を有するレンズ素子として備えるとともに、第１乃至第４の順に物体側から像側へ配置されてなり、
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、負の屈折力を有するとともに、周縁部近傍に凸部をなす前記像側の面を有し、
前記第３のレンズ素子は、凸面をなす前記像側の面を有し、
前記第４のレンズ素子は、
当該撮像レンズの光軸近傍に凸部をなす前記物体側の面と、
曲面をなすとともに周縁部近傍に凸部をなし、且つ当該撮像レンズの光軸近傍に凹部をなす前記像側の面と、を有する
ことを特徴とする撮像レンズ。
当該撮像レンズは、
ＥＦＬ／ＡＧ₂₃≦４５．０、ここで、ＥＦＬは当該撮像レンズの有効焦点距離を表すとともに、ＡＧ₂₃は当該撮像レンズの光軸における前記第２のレンズ素子の前記像側の面と前記第３のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離を表す、
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
当該撮像レンズは、
１≦ＡＧ₁₂／ＡＧ₂₃、ここで、ＡＧ₁₂は当該撮像レンズの光軸における前記第１のレンズ素子の前記像側の面と前記第２のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離を表す、
をさらに満たすことを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
前記第２のレンズ素子は、当該撮像レンズの光軸近傍に凸部をなす前記像側の面をさらに有し、
当該撮像レンズは、１≦ＡＧ₁₂／ＡＧ₂₃≦５をさらに満たす
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ。
当該撮像レンズは、０．８≦ＥＦＬ≦３．０をさらに満たすことを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
当該撮像レンズは、
ＡＡＧ／ＣＴ₂≦３．０、ここで、ＡＡＧは、前記光軸における前記第１のレンズ素子の前記像側の面と前記第２のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離と、前記光軸における前記第２のレンズ素子の前記像側の面と前記第３のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離と、前記光軸における前記第３のレンズ素子の前記像側の面と前記第４のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離と、の和を表し、ＣＴ₂は、前記光軸における前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離を表す、
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
当該撮像レンズは、
ＡＬＴ／ＣＴ₂≦８．０、ここで、ＡＬＴは、前記光軸における前記第１のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離と、前記光軸における前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離と、前記光軸における前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離と、前記光軸における前記第４のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離と、の和を表し、ＣＴ₂は、前記光軸における前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の距離を表す、
をさらに満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
当該撮像レンズは、
１≦ＡＧ₁₂／ＡＧ₂₃≦５、ここで、ＡＧ₁₂は当該撮像レンズの光軸における前記第１のレンズ素子の前記像側の面と前記第２のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離を表し、ＡＧ₂₃は当該撮像レンズの光軸における前記第２のレンズ素子の前記像側の面と前記第３のレンズ素子の前記物体側の面との間の距離を表す、
をさらに満たすことを特徴とする請求項７に記載の撮像レンズ。