JP2014066993A - 薄型レンズアセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型レンズアセンブリを提供する。
【解決手段】薄型レンズアセンブリは、物体側から像側に、光軸に沿って順に配置される第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含む。第一レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、物体側に面する凸面と像側に面する凹面を含む。第二レンズは、正の屈折力を有するレンズである。第三レンズは、負の屈折力を有する両凹レンズである。第四レンズは、正の屈折力を有する両凸レンズである。第五レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、物体側に面する凸面と像側に面する凹面を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像捕捉に関するものであって、特に、薄型レンズアセンブリに関するものである。
近年、携帯電子製品は、持ち運びと使用を便利にするため、小型化、軽量化している。携帯電子製品に用いられるレンズアセンブリも、それに伴って、小型化、軽量化する必要がある。小型化と軽量化のほか、高い画像品質を達成する高い光学性能が要求される。よって、小型化、軽量化および高い光学性能が、レンズアセンブリにとって不可欠な要素である。
小型化、軽量化および高い光学性能の目的を達成するため、あるレンズアセンブリは、非球面のプラスチックレンズを使用し始めている。最初は、一つまたは2個の非球面のプラスチックレンズを使用していたが、現在は、レンズアセンブリは全て非球面のプラスチックレンズを使用しているものもある。大量の非球面のプラスチックレンズを使用したレンズ設計が現在の傾向である。
現在発展している4個の非球面のプラスチックレンズを含むレンズアセンブリ構造は、全てのアプリケーション要件を満たすことができない。ある特定のアプリケーション要件を満たすため、ある光学特性、例えば、F値、視野および総トラックに改善の余地がある。
なお、総トラック(最初のレンズ正面からセンサー画像面に至るまでの距離)、F値、視野を改善する広角画像処理システムの先行技術として、特許文献1に開示されているものがある。
特開2009−003455号公報
よって、本発明は、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性、よい光学性能と大量生産が可能な薄型レンズアセンブリを提供することを目的とする。この種の薄型レンズアセンブリは、薄型で、高い光学性能を有する。
本発明の一態様による薄型レンズアセンブリは、物体側から像側に、光軸に沿って順に配置される第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含む。第一レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、物体側に面する凸面と像側に面する凹面を含む。第二レンズは、正の屈折力を有するレンズである。第三レンズは、負の屈折力を有する両凹レンズである。第四レンズは、正の屈折力を有する両凸レンズである。第五レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、物体側に面する凸面と像側に面する凹面を含む。
別の態様において、薄型レンズアセンブリは以下の条件を満たす。
[数1]
Figure 2014066993
式中、BFLは、薄型レンズアセンブリの後側焦点距離、TTは、光軸に沿った第一レンズの物体側のレンズ面から像側のレンズ面までの距離、R11 は第一レンズの物体側レンズ面の曲率半径、R12 は第一レンズの像側レンズ面の曲率半径、f は薄型レンズアセンブリの有効焦点距離、f1 は第一レンズの有効焦点距離、R21 は第二レンズの物体側面の曲率半径、R22 は第二レンズの像側面の曲率半径、f2 は第二レンズの有効焦点距離、R41は第四レンズの物体側面の曲率半径、R42 は第四レンズの像側面の曲率半径およびf4 は第四レンズの有効焦点距離である。
別の態様において、第一レンズはプラスチック材料かガラス材でなる。
別の態様において、第一レンズは凸面および凹面を含み、少なくとも一面が非球面である。
別の態様において、第二レンズは両凸レンズである。
別の態様において、第二レンズは凸凹レンズである。
別の態様において、第二レンズはプラスチック材料かガラス材でなる。
別の態様において、第二レンズは2個の面を含み、少なくとも一面が非球面である。
別の態様において、第三レンズはプラスチック材料かガラス材でなる。
別の態様において、第三レンズは2個の凹面を含み、少なくとも一面が非球面である。
別の態様において、第四レンズはプラスチック材料かガラス材でなる。
別の態様において、第四レンズは2個の凸面を含み、少なくとも一面が非球面である。
別の態様において、第五レンズはプラスチック材料かガラス材でなる。
別の態様において、第五レンズは少なくとも一面が非球面である。
別の態様において、第五レンズは少なくとも一面が反曲面である。
さらに別の態様において、薄型レンズアセンブリは、さらに、第五レンズと像側間に設置される光学フィルターを含む。
さらに別の態様において、薄型レンズアセンブリは、さらに、第二レンズと第三レンズ間に設置されるアパーチャを含む。
本発明の薄型レンズアセンブリは、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性、よい光学性能と大量生産が可能である。
本発明の好ましい第一態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。 本発明の好ましい第一態様による薄型レンズアセンブリの縦の球面収差を示す図である。 本発明の好ましい第一態様による薄型レンズアセンブリの非点収差像面湾曲を示す図である。 本発明の好ましい第一態様による薄型レンズアセンブリの収差を示す図である。 本発明の好ましい第二態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。 本発明の好ましい第二態様による薄型レンズアセンブリの縦の球面収差を示す図である。 本発明の好ましい第二態様による薄型レンズアセンブリの非点収差像面湾曲を示す図である。 本発明の好ましい第二態様による薄型レンズアセンブリの収差を示す図である。 本発明の好ましい第三態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。 本発明の好ましい第三態様による薄型レンズアセンブリの縦の球面収差を示す図である。 本発明の好ましい第三態様による薄型レンズアセンブリの非点収差像面湾曲を示す図である。 本発明の好ましい第三態様による薄型レンズアセンブリの収差を示す図である。 本発明の好ましい第四態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。 本発明の好ましい第四態様による薄型レンズアセンブリの縦の球面収差を示す図である。 本発明の好ましい第四態様による薄型レンズアセンブリの非点収差像面湾曲を示す図である。 本発明の好ましい第四態様による薄型レンズアセンブリの収差を示す図である。 本発明の好ましい第五態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。 本発明の好ましい第五態様による薄型レンズアセンブリの縦の球面収差を示す図である。 本発明の好ましい第五態様による薄型レンズアセンブリの非点収差像面湾曲を示す図である。 本発明の好ましい第五態様による薄型レンズアセンブリの収差を示す図である。
詳細は、添付図面とともに以下の記載を参照することにより明らかとなる。
本発明の好ましい態様の各レンズの非球面窪みzは以下の公式により計算される。
[数2]
Figure 2014066993
式中、zは非球面窪み、cは曲率、h はレンズ表面から光軸の垂直距離、k は円錐定数、A, B, C, D, E, F および Gは非球面係数である。
図1を参照すると、図1は、本発明の好ましい第一態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。薄型レンズアセンブリ10は、物体側から像側に、光軸OA1に沿って順に配置される第一レンズL11、第二レンズL12、アパーチャST1、第三レンズL13、第四レンズL14、第五レンズL15および光学フィルターOF1を含む。イメージセンサー11は、光学フィルターOF1と像側間に設置される。イメージセンサー11のセンサー表面SS1は像側面中に設置される。第一レンズL11はプラスチック材料でなる。第一レンズL11は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第一レンズL11の凸面S11は物体側に面し、第一レンズL11の凹面S212は像側に面し、凸面S11凹面S12は共に非球面である。第二レンズL12はプラスチック材料でなる。第二レンズL12は正の屈折力を有する両凸レンズで、第二レンズL12の凸面S13と凸面S14は共に非球面である。第三レンズL13はプラスチック材料でなる。第三レンズL13は、負の屈折力を有する両凹レンズで、第三レンズL13の凹面S16と凹面S17は共に非球面である。第四レンズL14はプラスチック材料でなる。第四レンズL14は正の屈折力を有する両凸レンズで、第四レンズL14の凸面S18と凸面S19は共に非球面である。第五レンズL15はプラスチック材料でなる。第五レンズL15は、負の屈折力を有する凸凹レンズで、第五レンズL15の凸面S110は物体側に面し、第五レンズL15の凹面S111は像側に面し、凸面S110と凹面S111は共に非球面で、凸面S110は反曲面である。光学フィルターOF1はガラス材でなる。光学フィルターOF1の表面S112と表面S113は共に平面である。イメージセンサー11は、カバーガラスCG1とセンサー素子 (図示しない)を含む。共に平面である表面S114と表面S115を含むカバーガラスCG1は、センサー素子のセンサー表面SS1を傷やほこり付着から保護する。レンズとアパーチャST1の上述の設計により、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性を有する薄型レンズアセンブリ10は、さらに、高い光学性能を有する。
上述の目的を達成し、光学性能を効果的に向上させるため、本発明の第一態様による薄型レンズアセンブリ10の光学特性、有効焦点距離、F値、総トラック、視野、各レンズ表面の曲率半径、各レンズの厚さ、各レンズの屈折率Ndおよび各レンズのアッベ数Vdは表1に示される。
[表1]
Figure 2014066993
本実施例において、各表面の円錐定数kと非球面係数A〜Gが表2に示される。
[表2]
Figure 2014066993
本実施例の薄型レンズアセンブリ10の有効焦点距離 f=1.694 mm, FL=1.271 mm, TT=4.280 mm, R11=1.74693 mm, R12=0.79376 mm, f1=-2.96186 mm, R21=1.00475 mm, R22=-4.00764 mm, f2=1.542819 mm, R41=2.49475 mm, R42=-0.55194 mm および f4=0.931672 mmである。各種条件の計算値は、[数1]にリストされる条件(1)から条件(7)の要求を完全に満たす。各種条件の計算値は以下のようである。
[数3]
Figure 2014066993
レンズとアパーチャST1の上述の配置により、本実施例の薄型レンズアセンブリ10は、図2A−2Cに見られるような光学性能の要求を満たすことができ、図2Aは、本実施例の薄型レンズアセンブリ10の縦の球面収差、図2Bは、本実施例の薄型レンズアセンブリ10の非点収差像面湾曲、図2Cは、本実施例の薄型レンズアセンブリ10の収差を示す図である。
図2Aから分かるように、本実施例の470 nm 〜 650 nm間の波長の範囲に対する縦の球面収差は -0.005 mm 〜 0.005 mmである。図2Bから分かるように、本実施例の接線方向と矢状方向の非点収差像面湾曲は、-0.01 mm 〜 0.01 mmである。図2Cから分かるように、本実施例の収差はプラスマイナス 5%を超えない。本実施例の薄型レンズアセンブリ10の縦の球面収差、非点収差像面湾曲と収差は、効果的に補正され、光学性能がよくなることが明らかである。
図3を参照すると、図3は、本発明の好ましい第二態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。薄型レンズアセンブリ20は、物体側から像側に、光軸OA2に沿って順に配置される第一レンズL21、第二レンズL22、アパーチャST2、第三レンズL23、第四レンズL24、第五レンズL25および光学フィルターOF2を含む。イメージセンサー21が、光学フィルターOF2と像側間に設置される。イメージセンサー21のセンサー表面SS2が像側面中に設置される。第一レンズL21はプラスチック材料でなる。第一レンズL21は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第一レンズL21の凸面S21は物体側に面し、第一レンズL21の凹面S22は像側に面し、凸面S21と凹面S22は共に非球面である。第二レンズL22はプラスチック材料でなる。第二レンズL22は正の屈折力を有する凸凹レンズで、第二レンズL22の凸面S23は物体側に面し、第二レンズL22の凸面S24は像側に面し、凸面S23と凹面S24は共に非球面である。第三レンズL23はプラスチック材料でなる。第三レンズL23は負の屈折力を有する両凹レンズで、第三レンズL23の凹面S26と凹面S27は共に非球面である。第四レンズL24はプラスチック材料でなる。第四レンズL24は正の屈折力を有する両凸レンズで、第四レンズL24の凸面S28と凸面S29は共に非球面である。第五レンズL25はプラスチック材料でなる。第五レンズL25は負の屈折力を有する凸凹レンズ、第五レンズL25の凸面S210は物体側に面し、第五レンズL25の凹面S211は像側に面し、凸面S210と凹面S211は共に非球面、凸面S210凹面S211は共に反曲面である。光学フィルターOF2はガラス材でなる。光学フィルターOF2の表面S212と表面S213は共に平面である。イメージセンサー21は、カバーガラスCG2とセンサー素子 (図示しない)を含む。共に平面である表面S214と表面S215を含むカバーガラスCG2は、センサー素子のセンサー表面SS2を傷やほこり付着から保護する。レンズとアパーチャST2の前述の設計により、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性を有する薄型レンズアセンブリ20は、さらに、高い光学性能を有する。
上述の目的を達成し、光学性能を効果的に向上させるため、本発明の好ましい第二態様の薄型レンズアセンブリ20の有効焦点距離、F値、総トラック、視野、各レンズ表面の曲率半径、各レンズの厚さ、各レンズの屈折率Ndおよび各レンズのアッベ数Vdは表3に示される。
[表3]
Figure 2014066993
本実施例において、各表面の円錐定数kと非球面係数A〜Gが表4に示される。
[表4]
Figure 2014066993
本実施例の薄型レンズアセンブリ20の有効焦点距離 f=1.88262 mm, BFL=1.287 mm, TT=4.431 mm, R11=2.69709 mm, R12=1.30663 mm, f1=-5.100522 mm, R21=1.08086 mm, R22=17.89381 mm, f2=2.090202 mm, R41=3.23151 mm, R42=-0.53716 mm および f4=0.983162 mmである。各種条件の計算値は、[数1]にリストされる条件(1)から条件(7)の要求を完全に満たす。各種条件の計算値は以下のようである。
[数4]
Figure 2014066993
レンズとアパーチャST2の上述の配置により、本実施例の薄型レンズアセンブリ20は、図4A-4Cに見られる光学性能の要求を満たすことができ、図4Aは本実施例の薄型レンズアセンブリ20の縦の球面収差、図4Bは本実施例の薄型レンズアセンブリ20の非点収差像面湾曲、図4Cは本実施例の薄型レンズアセンブリ20の収差を示す。
図4Aから分かるように、本実施例の波長の範囲470 nm 〜 650 nmに対する縦の球面収差は -0.0025 mm 〜 0.005 mmである。図4Bから分かるように、本実施例の接線方向と矢状方向の非点収差像面湾曲は-0.01 mm 〜 0.01 mmである。 図4Cから分かるように、本実施例の収差はプラスマイナス 5%を超えない。本実施例の薄型レンズアセンブリ20縦の球面収差、非点収差像面湾曲および収差は、効果的に補正され、光学性能がよくなることが明らかである。
図5を参照すると、図5は、本発明の好ましい第三態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。薄型レンズアセンブリ30は、物体側から像側に、光軸OA3に沿って順に配置される第一レンズL31、第二レンズL32、アパーチャST3、第三レンズL33、第四レンズL34、第五レンズL35および光学フィルターOF3を含む。イメージセンサー31は、光学フィルターOF3と像側に間に設置される。イメージセンサー31のセンサー表面SS3は像側面中に設置される。第一レンズL31はプラスチック材料でなる。第一レンズL31は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第一レンズL31の凸面S31は物体側に面し、第一レンズL31の凹面S32は像側に面し、凸面S31と凹面S32は共に非球面である。第二レンズL32はプラスチック材料でなる。第二レンズL32は正の屈折力を有する凸凹レンズで、第二レンズL32の凸面S33は物体側に面し、第二レンズL32の凹面S34は像側に面し、凸面S33凹面S34は共に非球面である。第三レンズL33はプラスチック材料でなる。第三レンズL33は負の屈折力を有する両凹レンズで、第三レンズL33の凹面S36と凹面S37は共に非球面である。第四レンズL34はプラスチック材料でなる。第四レンズL34は正の屈折力を有する両凸レンズで、第四レンズL34の凸面S38と凸面S39は共に非球面である。第五レンズL35はプラスチック材料でなる。第五レンズL35は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第五レンズL35の凸面S310は物体側に面し、第五レンズL35の凹面S311は像側に面し、凸面S310と凹面S311は共に非球面、凸面S310と凹面S311は共に反曲面である。光学フィルターOF3はガラス材でなる。光学フィルターOF3の表面S312と表面S313は共に平面である。イメージセンサー31は、カバーガラスCG3とセンサー素子 (図示しない)を含む。共に平面である表面S314と表面S315を含むカバーガラスCG3は、センサー素子のセンサー表面SS3を傷やほこり付着から保護する。レンズとアパーチャST3の上述の設計により、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性を有する薄型レンズアセンブリ30は、さらに、高い光学性能を有する。
上述の目的を達成し、光学性能を効果的に向上させるため、本発明の好ましい第三態様の薄型レンズアセンブリ30の有効焦点距離、F値、総トラック、視野、各レンズ表面の曲率半径、各レンズの厚さ、各レンズの屈折率Ndおよび各レンズのアッベ数Vdは表5に示される。
[表5]
Figure 2014066993
本実施例において、各表面の円錐定数kと非球面係数A〜Gは表6に示される。
[表6]
Figure 2014066993
本発明の薄型レンズアセンブリ30の有効焦点距離 f=2.00349 mm,BFL=1.253 mm, TT=4.416 mm, R11=2.54694 mm, R12=1.40693 mm, f1=-6.199968 mm, R21=1.06534 mm, R22=9.21641 mm, f2=2.166097 mm, R41=4.18838 mm, R42=-0.54457 mm および f4=0.95069872 mmである。各種条件の計算値は、[数1]にリストされる条件(1)から条件(7)の要求を完全に満たす。各種条件の計算値は以下のようである。
[数5]
Figure 2014066993
レンズとアパーチャST3の上述の配置により、本実施例の薄型レンズアセンブリ30は、図6A-6Cに見られる光学性能の要求を満たすことができ、図6Aは、本実施例の薄型レンズアセンブリ30縦の球面収差、図6Bは本実施例の薄型レンズアセンブリ30の非点収差像面湾曲、図6Cは本実施例の薄型レンズアセンブリ30の収差を示す。
図6Aから分かるように、本実施例の波長の範囲470 nm 〜 650 nmに対する縦の球面収差は -0.006 mm 〜 0.009 mmである。図6Bから分かるように、本実施例の接線方向と矢状方向の非点収差像面湾曲は -0.015 mm 〜 0.01 mmである。図6Cから分かるように、本実施例の収差はプラスマイナス 2.5%を超えない。本実施例の薄型レンズアセンブリ30の縦の球面収差、非点収差像面湾曲、収差が効果的に補正され、光学性能がよくなることが明らかである。
図7を参照すると、図7は、本発明の好ましい第四態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。薄型レンズアセンブリ40は、第一レンズL41、第二レンズL42、アパーチャST4、第三レンズL43、第四レンズL44、第五レンズL45および光学フィルターOF4を含み、全て、物体側から像側に、光軸OA4に沿って順に配置される。イメージセンサー41は、光学フィルターOF4と像側間に設置される。イメージセンサー41のセンサー表面SS4はイメージ表面に設置される。第一レンズL41はプラスチック材料でなる。第一レンズL41は負の屈折力を有する凸凹レンズ、第一レンズL41の凸面S41は物体側に面し、第一レンズL41の凹面S42は像側に面し、凸面S41と凹面S42共に非球面である。第二レンズL42はプラスチック材料でなる。第二レンズL42は正の屈折力を有する両凸レンズで、第二レンズL42の凸面S43と凸面S44は共に非球面である。第三レンズL43はプラスチック材料でなる。第三レンズL43は負の屈折力を有する両凹レンズで、第三レンズL43の凹面S46と凹面S47は共に非球面である。第四レンズL44はプラスチック材料でなる。第四レンズL44は正の屈折力を有する両凸レンズで、第四レンズL44の凸面S48と凸面S49は共に非球面である。第五レンズL45はプラスチック材料でなる。第五レンズL45は負の屈折力を有する凸凹レンズ、第五レンズL45の凸面S410は物体側に面し、第五レンズL45の凹面S411は像側に面し、凸面S410と凹面S411は共に非球面で、凹面S411は反曲面である。光学フィルターOF4はガラス材でなる。光学フィルターOF4の表面S412と表面S413は共に平面である。イメージセンサー41は、カバーガラスCG4とセンサー素子 (図示しない)を含む。共に平面である表面S414と表面S415を含むカバーガラスCG4は、センサー素子のセンサー表面SS4を傷やほこり付着から保護する。レンズとアパーチャST4の上述の設計により、小さいF値、大きい視野および短い総トラックの光学特性を有する薄型レンズアセンブリ40は、さらに、高い光学性能を有する。
上述の目的を達成し、光学性能を効果的に向上させるため、本発明の第四態様による薄型レンズアセンブリ40の有効焦点距離、F値、総トラック、視野、各レンズ表面の曲率半径、各レンズの厚さ、各レンズの屈折率Ndおよび各レンズのアッベ数Vdは表7に示される。
[表7]
Figure 2014066993
本実施例において、各表面の円錐定数kと非球面係数A〜Gは表8に示される。
[表8]
Figure 2014066993
本実施例の薄型レンズアセンブリ40の有効焦点距離 f=1.73413 mm, BFL=1.330 mm, TT=4.357 mm, R11=1.72452 mm, R12=0.84550 mm, f1=-3.403594 mm, R21=1.07727 mm, R22=-4.48885 mm, f2=1.636074 mm, R41=4.08399 mm, R42=-0.55711 mm および f4=0.956915 mmである。各種条件の計算値は、[数1]にリストされる条件(1)から条件(7)の要求を完全に満たす。各種条件の計算値は以下のようである。
[数6]
Figure 2014066993
レンズとアパーチャST4の上述の配置により、本実施例の薄型レンズアセンブリ40は、図8A-8Cに見られる光学性能の要求を満たすことが出来、図8Aは、本実施例の薄型レンズアセンブリ40の縦の球面収差、図8Bは、本実施例の薄型レンズアセンブリ40の非点収差像面湾曲、図8Cは、本実施例の薄型レンズアセンブリ40の収差を示す図である。
図8Aから分かるように、本実施例の波長の範囲470 nm 〜 650 nmに対する縦の球面収差は -0.005 mm 〜 0.01 mmである。図8Bから分かるように、本実施例の接線方向と矢状方向非点収差像面湾曲は -0.015 mm 〜 0.005 mmである。図8Cから分かるように、本実施例の収差はプラスマイナス 5%を超えない。本実施例の薄型レンズアセンブリ40の縦の球面収差、非点収差像面湾曲および収差は、効果的に補正され、光学性能がよくなることが明らかである。
図9を参照すると、図9は、本発明の好ましい第五態様による薄型レンズアセンブリのレンズレイアウトと光路を示す図である。薄型レンズアセンブリ50は、物体側から像側に、光軸OA5に沿って順に配置される第一レンズL51、第二レンズL52、アパーチャST5、第三レンズL53、第四レンズL54、第五レンズL55および光学フィルターOF5を含む。イメージセンサー51は、光学フィルターOF5と像側間に設置される。イメージセンサー51のセンサー表面SS5が像側面中に設置される。第一レンズL51はプラスチック材料でなる。第一レンズL51は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第一レンズL51の凸面S51は物体側に面し、第一レンズL51の凹面S52は像側に面し、凸面S51と凹面S52は共に非球面である。第二レンズL52はプラスチック材料でなる。第二レンズL52は正の屈折力を有するレンズで、第二レンズL52の凸面S53は物体側に面し、第二レンズL52の凹面S54は像側に面し、凸面S53と凹面S54は共に非球面である。第三レンズL53 はプラスチック材料でなる。第三レンズL53は負の屈折力を有する両凹レンズで、第三レンズL53の凹面S56と凹面S57は共に非球面である。第四レンズL54はプラスチック材料でなる。第四レンズL54は正の屈折力を有する両凸レンズで、第四レンズL54の凸面S58と凸面S59は共に非球面である。第五レンズL55はプラスチック材料でなる。第五レンズL55は負の屈折力を有する凸凹レンズで、第五レンズL55の凸面S510は物体側に面し、第五レンズL55の凹面S511は像側に面し、凸面S510と凹面S511は共に非球面で、凸面S510と凹面S511は共に反曲面である。光学フィルターOF5はガラス材でなる。光学フィルターOF5の表面S512と表面S513は共に平面である。イメージセンサー51は、カバーガラスCG5とセンサー素子 (図示しない)を含む。共に平面である表面S514表面S515を含むカバーガラスCG5は、センサー素子のセンサー表面SS5を傷やほこり付着から保護する。レンズとアパーチャST5の上述の設計により、小さいF値、大きい視野および短い総トラック光学特性を有する薄型レンズアセンブリ50は、さらに、高い光学性能を有する。
上述の目的を達成し、光学性能を効果的に向上させるため、本発明の好ましい第五態様の薄型レンズアセンブリ50の有効焦点距離、F値、総トラック、視野、各レンズ表面の曲率半径、各レンズの厚さ、各レンズの屈折率Ndおよび各レンズのアッベ数Vdは表9に示される。
[表9]
Figure 2014066993
本実施例において、各表面の円錐定数kと非球面係数A〜Gは表10に示される。
[表10]
Figure 2014066993
本実施例の薄型レンズアセンブリ50の有効焦点距離 f=1.795 mm, FL=1.088 mm, TT=4.252 mm, R11=1.97938 mm, R12=0.87561 mm, f1=-3.121058 mm, R21=0.79585 mm, R22=5.32183 mm, f2=1.704792 mm, R41=2.94552 mm, R42=-0.82617 mm および f4=1.420195 mmである。各種条件の計算値は、[数1]にリストされる条件(1)から条件(7)の要求を完全に満たす。各種条件の計算値は以下のようである。
[数7]
Figure 2014066993
レンズとアパーチャST5の上述の配置により、本実施例の薄型レンズアセンブリ50は、図10A-図10Cに見られる光学性能の要求を満たすことができ、図10Aは、本実施例の薄型レンズアセンブリ50の縦の球面収差、図10Bは、本実施例の薄型レンズアセンブリ50の非点収差像面湾曲、図10Cは、本実施例の薄型レンズアセンブリ50の収差を示す。
図10Aから分かるように、本実施例の波長の範囲436 nm 〜 656 nmに対する縦の球面収差は -0.01 mm 〜 0.015 mmである。図10Bから分かるように、本実施例の接線方向と矢状方向非点収差像面湾曲は -0.015 mm 〜 0.015 mmである。図10Cから分かるように、本実施例の収差はプラスマイナス 5%を超えない。本実施例の薄型レンズアセンブリ50の縦の球面収差、非点収差像面湾曲と収差が効果的に補正され、光学性能がよくなることが明らかである。
本発明による薄型レンズアセンブリは、全レンズがプラスチック材料かガラス材でなり、一部のレンズがプラスチック材料、一部がガラス材でもよい。上述の第一〜第四態様の全レンズはプラスチック材料でなり、第五態様は、一部がプラスチック材料、一部がガラス材でなる。第五態様の第一レンズL51、第二レンズL52、第三レンズL53および第五レンズL55はプラスチック材料でなり、第四レンズL54はガラス材でなり、これは、第五態様と第一〜第四態様の最も異なる部分である。第一〜第四態様の全レンズはプラスチック材料でなり、薄型レンズアセンブリ10、薄型レンズアセンブリ20、薄型レンズアセンブリ30および薄型レンズアセンブリ40の有効焦点距離は、環境温度の変化により影響を受けやすい。環境温度の変化が大きい時、この種の薄型レンズアセンブリは焦点外になりやすく、よって、この種の薄型レンズアセンブリは小さい環境温度変化にだけ適用できる。第五態様の第四レンズL54がガラス材を用いる時、その目的は、有効焦点距離に対する環境温度の変化の影響を減少させることである。第五態様の薄型レンズアセンブリ50は、温度変化が大きい環境でも、焦点が合って、特に、野外捕食追跡器への応用に適し、昼間でも夜間でも焦点外れによるぼやけがなく、獲物の画像がはっきりと捕捉できる。
本発明では好ましい態様を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
10、20、30、40、50 …薄型レンズアセンブリ
11、21、31、41、51 …イメージセンサー
L11、L21、L31、L41、L51 …第一レンズ
L12、L22、L32、L42、L52 …第二レンズ
L13、L23、L33、L43、L53 …第三レンズ
L14、L24、L34、L44、L54 …第四レンズ
L15、L25、L35、L45、L55 …第五レンズ
ST1、ST2、ST3、ST4、ST5 …アパーチャ
OF1、OF2、OF3、OF4、OF5 …光学フィルター
CG1、CG2、CG3、CG4、CG5 …カバーガラス
SS1、SS2、SS3、SS4、SS5 …センサー表面
OA1、OA2、OA3、OA4、OA5…光軸
S11、S21、S31、S41、S51 …面
S12、S22、S32、S42、S52 …面
S13、S23、S33、S43、S53 …面
S14、S24、S34、S44、S54 …面
S15、S25、S35、S45、S55 …面
S16、S26、S36、S46、S56 …面
S17、S27、S37、S47、S57 …面
S18、S28、S38、S48、S58 …面
S19、S29、S39、S49、S59 …面
S110、S210、S310、S410、S510 …面
S111、S211、S311、S411、S511 …面
S112、S212、S312、S412、S512 …面
S113、S213、S313、S413、S513 …面
S114、S214、S314、S414、S514 …面
S115、S215、S315、S415、S515 …面

Claims (10)

  1. 薄型レンズアセンブリであって、物体側から像側に、光軸に沿って順に配置される第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含み、
    前記第一レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、前記物体側に面する凸面と前記像側に面する凹面を含み;
    前記第二レンズは、正の屈折力を有するレンズで;
    前記第三レンズは、負の屈折力を有する両凹レンズで;
    前記第四レンズは、正の屈折力を有する両凸レンズで;
    前記第五レンズは、負の屈折力を有する凸凹レンズで、前記物体側に面する凸面と前記像側に面する凹面を含むことを特徴とする薄型レンズアセンブリ。
  2. 前記薄型レンズアセンブリは以下の条件を満たし、
    Figure 2014066993
    式中、BFLは、前記薄型レンズアセンブリの後ろ焦点距離、TT は、前記光軸に沿った前記第一レンズの前記物体側面から、前記像側面の距離であることを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
  3. 前記第一レンズは以下の条件を満たし、
    Figure 2014066993
    式中、R11 は、前記第一レンズの前記物体側面の前記曲率半径、R12 は、前記第一レンズの前記像側面の前記曲率半径、fは、前記薄型レンズアセンブリの前記有効焦点距離、f1 は、前記第一レンズの前記有効焦点距離であることを特徴とする請求項2に記載の薄型レンズアセンブリ。
  4. 前記第二レンズは以下の条件を満たし、
    Figure 2014066993
    式中、R21 は、前記第二レンズの前記物体側面の前記曲率半径、R22 は、前記第二レンズの前記像側面の前記曲率半径、f は、前記薄型レンズアセンブリの前記有効焦点距離、f2 は、前記第二レンズの前記有効焦点距離であることを特徴とする請求項3に記載の薄型レンズアセンブリ。
  5. 前記第四レンズは以下の条件を満たし、
    Figure 2014066993
    式中、R41 は、前記第四レンズレンズの前記物体側面の前記曲率半径、R42 は、前記第四レンズの前記像側面の前記曲率半径、f は、前記薄型レンズアセンブリの前記有効焦点距離、f4 は、前記第四レンズレンズの前記有効焦点距離であることを特徴とする請求項4に記載の薄型レンズアセンブリ。
  6. 前記第四レンズはプラスチックまたはガラス材でなることを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
  7. 前記第一レンズの少なくとも一面が非球面または凸面と凹面両方が非球面、前記第二レンズの少なくとも一面が非球面または二個の面が共に非球面、前記第三レンズの少なくとも一面が非球面または二個の凹面が共に非球面、前記第四レンズの少なくとも一面が非球面または二個の凸面が共に非球面、前記第五レンズの少なくとも一面が非球面または凸面および凹面が共に非球面であることを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
  8. 前記第二レンズは、両凸レンズまたは凸凹レンズであることを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
  9. 前記第五レンズの少なくとも一面が反曲面または両方が反曲面であることを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
  10. さらに、前記第二レンズと前記第三レンズ間に設置されたアパーチャを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄型レンズアセンブリ。
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