JP2014081626A - 携帯機器ならびにその光学撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体側から像側へ順に配置される5つのレンズ素子を備える。第1のレンズ素子110は、正の屈折力を有するとともに、凸面をなす物体側の面111を有し、第2のレンズ素子120は、負の屈折力を有し、第3のレンズ素子130は、正の屈折力を有し、第4のレンズ素子140は、凸面をなす像側の面142を有し、第5のレンズ素子150は、光軸近傍に凹部をなす物体側の面151と、光軸近傍に凹部をなし且つ周縁部近傍に凸部をなす像側の面152と、を有する。
【選択図】図1
Description
小型化は、携帯機器の様々な側面からもたらされる場合があり、それには、電荷結合素子(CCD:Charge Coupled Device)および相補型金属酸化膜半導体(CMOS:Complementary Metal‐Oxide Semiconductor)だけではなく、その内部に装着される光学撮像レンズが含まれる。ところが、光学撮像レンズを小型化する場合には、良好な光学特性を得ることが困難だという問題がある。
よって、良好な光学特性も有しつつ、長さが短縮された光学撮像レンズを開発することが必要とされている。
レンズ鏡筒は光学撮像レンズを位置決めするためのものであり、モジュール収容ユニットはレンズ鏡筒を位置決めするためのものであり、撮像センサは光学撮像レンズの像側に配置される。
第1の台座要素は、レンズ鏡筒の外側に近接して、レンズ鏡筒を駆動するための軸に沿って配置されて、その中には光学撮像レンズが該軸に沿って動くように配置されており、また、第2の台座要素は、上記軸に沿って、第1の台座要素の外側の周りに配置されている。
本開示および添付の請求項で使用される場合の、「例示的な実施形態」「一実施形態」および「本実施形態」という表現は、1つのみの実施形態を指すこともあるものの、必ずしもそうであるとは限らず、種々の例示的な実施形態は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、容易に組み合わせおよび相互入れ替えすることができる。
また、本明細書で使用する専門用語は、単に例示的な実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。これに関連して、本明細書で使用される場合の「〜において(in)」という表現は、「〜の中で(in)」と「〜の上で(on)」を含み得るものであり、また、「a」「an」および「the」という表現は、単数を指す場合と複数を指す場合を含み得る。また、本明細書で使用される場合の「〜によって(by)」という表現は、文脈によっては、「〜から(from)」を意味することもある。
さらに、本明細書で使用される場合の「〜場合に(if)」という表現は、文脈によっては、「〜ときに(when)」または「〜際に(upon)」を意味することもある。さらに、本明細書で使用される場合の「および/または(and/or)」という言葉は、関連して列挙されるアイテムのうち1つまたは複数からなるあらゆる可能な組み合わせを指すことができ、また、包含し得るものである。
例示的な一実施形態において、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り、第2のレンズ素子は負の屈折力を有し、第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、第4のレンズ素子の像側の面は凸面であり、第5のレンズ素子の物体側の面は光軸近傍に凹部を有し、第5のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍に凹部を有するとともに、該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有し、また、レンズは全体として、屈折力を有する5つのレンズ素子のみを有する。
例えば、正の屈折力と物体側の凸面とを有する第1のレンズ素子は、より優れた集光能力を持つ。第1のレンズ素子の正の屈折力と協働するように第1のレンズ素子の前面に配置される開口絞りによって、光学撮像レンズの長さを効果的に短縮することができる。
負の屈折力を有する第2のレンズ素子は、光学レンズの収差を除去することができる。
正の屈折力を有する第3のレンズ素子は、光学撮像レンズにおいて必要な正の屈折力の負担を第1のレンズ素子と分け合うことが可能であり、これによって、製造工程における誤差に対する光学レンズの感度が効果的に低減される。第3のレンズ素子の物体側の面の光軸近傍にさらに凹部を備えることで、光学レンズの収差を除去することができる。
像側に凸面を有する第4のレンズ素子は、集光のために役立ち得る。
第5のレンズ素子は、その物体側の面の光軸近傍に凹部を有し、その像側の面には光軸近傍に凹部を有するとともに該第5のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有することによって、曲率を調整すること、高次収差を抑えること、および主光線の角度(撮像センサへの光の入射角)を抑えること、の助けとすることができ、これによって、系全体の感度が向上する。
例えば、光軸に沿った第2のレンズ素子と第3のレンズ素子との間の空隙G23と、光軸に沿った第4のレンズ素子と第5のレンズ素子との間の空隙G45とは、次のような式を満たすように制御することができる。
(G23−G45)が0〜0.1の範囲に制限された場合には、光学撮像レンズの長さを短縮することができるとともに、良好な光学特性を維持することができるものの、G23が小さいことによって、第2のレンズ素子の像側と第3のレンズ素子の物体側との間に固定部干渉の問題が引き起こされ得るので、式(1’)を満たしていることが好ましい。また、式(1)は、式(1”)を満たすように、上限によって制限することができる。
よって、式(2)を満たしていない場合、それはT5の短縮比率がGaaより低いことを意味しており、このことは、光学レンズの長さを短縮するためには有益ではない。好ましくは、式(2)は、さらに式(2’)を満たすように、上限によって制限することができる。
式(3)を満たしていない場合、それはG12がより大きいことを意味しており、これによって、第1のレンズ素子から放出される光が、第2のレンズ素子に入射するときに適正な高さに達することができないことになる。好ましくは、さらに式(3’)を満たすようにすることができる。
式(4)を満たしていない場合、それはT2が相対的に大きいことを意味する。これは、第2のレンズ素子の有効径がすべてのレンズ素子の中ではより小さいことから、適切な設計ではなく、第2のレンズ素子の厚みは、より薄くすることが可能である。好ましくは、式(4)は、さらに式(4’)を満たすように、上限によって制限することができる。
本明細書で記載する詳細は、いかなる矛盾も生じない限りにおいて、例示的な実施形態に組み込むことができるということに留意すべきである。
ここで、図1〜5を参照する。図1は、第1の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、5つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ1の例示的な断面図を示している。図2は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。図3は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1のレンズ素子の他の例示的な断面図を示している。図4は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。図5は、例示的な一実施形態による光学撮像レンズ1についての非球面データの例示的な表を示している。
第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子110、120、130、140、150、およびフィルタユニット160のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面111/121/131/141/151/161と、像側A2に向いた像側の面112/122/132/142/152/162と、を有する。
図示のフィルタユニット160の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子150と像面170との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット160は、光学撮像レンズ1を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面170に画像が生成されることを防いでいる。
しかしながら、他の実施形態では、上記の空隙のいずれかは、存在しても存在しなくてもよい。例えば、いずれか2つの隣接するレンズ素子の対向する面の形状は、相互に対応している場合があり、そのような状況では、空隙は存在しないことがある。空隙d1はG12で示され、空隙d3はG34で示され、第1と第5のレンズ素子110、150の間のすべての空隙d1、d2、d3、d4の和はGaaで示される。
(G23−G45)=0.11(mm)であって、式(1)、(1’)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=3.22であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=3.86であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=8.34であって、式(4)、(4’)を満たしており、
このとき、第1のレンズ素子110の物体側の凸面111から像面170までの光軸に沿った距離は4.56(mm)であり、光学撮像レンズ1の長さが短縮されている。
第1のレンズ素子110について、図3を参照する。これは、固定部をさらに備えた第1のレンズ素子110を示している。この場合、固定部は、光学撮像レンズ1内に第1のレンズ素子110を取り付けるために、物体側の凸面111と像側の凸面112とから拡張された突出部113であるが、これに限定されるものではなく、また、理想的には光は突出部113を通過しない。
ここで、
Rは、レンズ素子面の曲率半径を表す。
Zは、非球面の深さ(光軸から距離Yにある非球面上の点と、非球面の光軸上の頂点における接平面と、の間の垂直距離)を表す。
Yは、非球面上の点と光軸との間の垂直距離を表す。
Kは、円錐定数を表す。
aiは、i次の非球面係数を表す。
Nは、正規化半径を表す。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様であるが、ただし本実施形態では、参照符号は2で始まり、例えば、参照符号211によって第1のレンズ素子の物体側の凸面を示し、参照符号212によって第1のレンズ素子の像側の凸面を示すなどする。
第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子210、220、230、240、250、およびフィルタユニット260のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面211/221/231/241/251/261と、像側A2に向いた像側の面212/222/232/242/252/262と、を有する。
図示のフィルタユニット260の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子250と像面270との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット260は、光学撮像レンズ2を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面270に画像が生成されることを防いでいる。
(G23−G45)=0.17(mm)であって、式(1)、(1’)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=3.67であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=6.70であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=8.17であって、式(4)、(4’)を満たしている。
図11は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。
図12は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。
図13は、第3の例示的な実施形態による光学撮像レンズ3についての非球面データの例示的な表を示している。本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様であるが、ただし本実施形態では、参照符号は3で始まり、例えば、参照符号311によって第1のレンズ素子の物体側の凸面を示し、参照符号312によって第1のレンズ素子の像側の凸面を示すなどする。
第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子310、320、330、340、350、およびフィルタユニット360のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面311/321/331/341/351/361と、像側A2に向いた像側の面312/322/332/342/352/362と、を有する。
図示のフィルタユニット360の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子350と像面370との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット360は、光学撮像レンズ3を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面370に画像が生成されることを防いでいる。
(G23−G45)=0.05(mm)であって、式(1)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=3.37であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=2.80であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=8.15であって、式(4)、(4’)を満たしている。
図15は、第4の実施形態による光学撮像レンズ4の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。
図16は、第4の例示的な実施形態による光学撮像レンズ4の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。
図17は、第4の例示的な実施形態による光学撮像レンズ4についての非球面データの例示的な表を示している。本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は4で始まり、例えば、参照符号411によって第1のレンズ素子の物体側の凸面を示し、参照符号412によって第1のレンズ素子の像側の凸面を示すなどする。
第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子410、420、430、440、450、およびフィルタユニット460のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面411/421/431/441/451/461と、像側A2に向いた像側の面412/422/432/442/452/462と、を有する。
図示のフィルタユニット460の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子450と像面470との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット460は、光学撮像レンズ4を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面470に画像が生成されることを防いでいる。
(G23−G45)=0.02(mm)であって、式(1)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=4.53であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=5.40であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=7.69であって、式(4)、(4’)を満たしている。
図19は、第5の実施形態による光学撮像レンズ5の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。
図20は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズ5の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。
図21は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズ5についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様である。ただし本実施形態では、参照符号は5で始まり、例えば、参照符号511によって第1のレンズ素子の物体側の凸面を示し、参照符号512によって第1のレンズ素子の像側の凹面を示すなどする。
光学レンズ5の像側A2に、フィルタユニット560、および撮像センサの像面570が配置される。第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子510、520、530、540、550、およびフィルタユニット560のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面511/521/531/541/551/561と、像側A2に向いた像側の面512/522/532/542/552/562と、を有する。
図示のフィルタユニット560の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子550と像面570との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット560は、光学撮像レンズ5を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面570に画像が生成されることを防いでいる。
第1のレンズ素子510の像側の面512は、凹面である。第3のレンズ素子530の物体側の面531は、光軸近傍に凸部5311を有するとともに、該第3のレンズ素子530の周縁部近傍に凹部5312を有し、また、第3のレンズ素子530の像側の面532は、光軸近傍に凹部5321を有するとともに、該第3のレンズ素子530の周縁部近傍に凸部5322を有する。本実施形態の光学撮像レンズ5の各レンズ素子の光学特性について、図20を参照すると、この場合、G23−G45、Gaa/T5、G23/G12、ALT/T2の値は、
(G23−G45)=0.04(mm)であって、式(1)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=2.61であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=3.37であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=8.16であって、式(4)、(4’)を満たしている。
図23は、第6の実施形態による光学撮像レンズ6の縦球面収差および他の種類の光学収差の例示的なチャートを示している。
図24は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズ6の各レンズ素子についての光学データの例示的な表を示している。
図25は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズ6についての非球面データの例示的な表を示している。
本実施形態において表示される参照符号は、第1の実施形態における類似の要素のものと同様であるが、ただし本実施形態では、参照符号は6で始まり、例えば、参照符号611によって第1のレンズ素子の物体側の凸面を示し、参照符号612によって第1のレンズ素子の像側の凸面を示すなどする。
光学レンズ6の像側A2に、フィルタユニット660、および撮像センサの像面670が配置される。第1、第2、第3、第4、第5のレンズ素子610、620、630、640、650、およびフィルタユニット660のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面611/621/631/641/651/661と、像側A2に向いた像側の面612/622/632/642/652/662と、を有する。
図示のフィルタユニット660の例示的な実施形態は、第5のレンズ素子650と像面670との間に配置されるIRカットフィルタ(赤外線カットフィルタ)である。フィルタユニット660は、光学撮像レンズ6を通過する光から特定の波長の光を除去する。例えば、赤外光が除去され、これによって、人間の目に見えない赤外光により像面670に画像が生成されることを防いでいる。
(G23−G45)=0.03(mm)であって、式(1)、(1”)を満たしており、
(Gaa/T5)=6.27であって、式(2)、(2’)を満たしており、
(G23/G12)=3.62であって、式(3)、(3’)を満たしており、
(ALT/T2)=6.99であって、式(4)、(4’)を満たしている。
いくつかの例示的な実施形態では、本実施形態で用いる撮像センサ171は、チップ・オン・ボード(COB:Chip On Board)パッケージの形態で基板172に直接装着されており、そのようなパッケージは、従来のチップ・スケール・パッケージ(CSP:Chip Scale Package)とは異なり、COBパッケージが、光学撮像レンズ1における撮像センサ171の前面にカバーガラスを必要としない。上述の例示的な実施形態は、このパッケージ型式に限定されるものではなく、また、他の記載の実施形態に選択的に組み込むことができる。
第1の台座要素2402は、レンズ鏡筒23の外側に近接して、軸I−I’に沿って配置されており、第2の台座要素2403は、第1の台座要素2402の外側の周りにあって、軸I−I’に沿って配置されている。コイル2404は、第1の台座要素2402と第2の台座要素2403の内側との間に配置されている。磁気ユニット2405は、コイル2404の外側と第2の台座要素2403の内側との間に配置されている。
よって、例示的な実施形態の広さおよび範囲は、上記実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、請求項および本開示に係るそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。
また、記載した実施形態において上記効果および特徴を提示しているが、それらは、上記効果の一部またはすべてを実現するプロセスおよび構造への、かかる請求項の適用を限定するものではない。
Claims (9)
- 光学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、第4のレンズ素子、および第5のレンズ素子のみを、屈折力を有するレンズ素子として第1乃至第5の順に物体側から像側へ亘って備え、
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、負の屈折力を有し、
前記第3のレンズ素子は、正の屈折力を有し、
前記第4のレンズ素子は、凸面をなす前記像側の面を有し、
前記第5のレンズ素子は、当該レンズ素子の光軸近傍に凹部をなす前記物体側の面と、前記光軸近傍に凹部をなし且つ当該レンズ素子の周縁部近傍に凸部をなす前記像側の面と、を有する
ことを特徴とする光学撮像レンズ。 - 前記第1のレンズ素子の前面に配置された開口絞りをさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の光学撮像レンズ。
- 前記第3のレンズ素子は、前記光軸近傍に凹部をなすの前記物体側の面を有することを特徴とする請求項7に記載の光学撮像レンズ。
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