JP2014098896A - 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】光学撮像レンズは、物体側から像側へ順に配置される4つのレンズ素子を備える。そのレンズ素子(または、それらのレンズ素子)の、凸状もしくは凹状の表面形状、屈折力、および/またはパラメータ間の比もしくは差を制御することによって、光学撮像レンズは、より優れた光学特性を示し、光学撮像レンズの全長は短縮される。
【選択図】図1
Description
それらのレンズ素子は、物体側から像側へ順に配置することができ、また、レンズの例示的な実施形態は、全体として、屈折力を有する該4つのレンズ素子のみを含み得る。
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、その像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、その像側の面は凹面であり、第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、その物体側の面は凹面であり、その像側の面は凸面であり、第4のレンズ素子の物体側の面は光軸近傍に凸部を有するとともに該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部を有し、また、レンズは全体として、屈折力を有する該4つのレンズ素子のみを有し、光軸に沿った4つのレンズ素子すべての厚さの和をALTとし、光軸に沿った第1のレンズ素子と第2のレンズ素子との間の空隙をAGL12として、ALTとAGL12とは、次の式を満たしている。
例えば、正の屈折力を有する第1と第3のレンズ素子は、光学撮像レンズに必要な集光能力を与える。
必要な集光能力を与えるためのレンズ素子を1つのみ有するようなシステムと比較して、本発明は、設計の難しさを効果的に軽減するとともに、光学撮像レンズの製造誤差に対する許容度を高めることができる。
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。
また、第1のレンズ素子の像側の面が凸状に設計され、第2のレンズ素子の像側の面が凹状に設計され、第3のレンズ素子の物体側の面が凹状に設計され、第3のレンズ素子の像側の面が凸状に設計され、第4のレンズ素子がその物体側の面の光軸近傍に凸部を有するとともに該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部を有するように設計されている場合には、同じく画像品質を高める助けとすることができる。
式(1)を満たしているときには、光軸に沿ったすべてのレンズ素子の厚さの和(ALT)が、光学撮像レンズの長さを短縮するのに十分に小さい。
AGL12が小さすぎると、第1と第2のレンズ素子が相互に接触する恐れとなって、組み付けの際に不都合となるため、AGL12は縮小されにくい。
さらに、ALT/AGL12の値は、10〜36の範囲内とすることが推奨される。
なぜなら、第3と第4のレンズ素子間の距離がより大きいことによって、光を適切なレベルに分散させて、像面に放射される光の角度をより直角に近づけるように調整することが可能であるからであり、これによって画像品質が向上する。
第1のレンズ素子の像側の凸面を利用して、短縮された第1と第2のレンズ素子間の空隙は、光学撮像レンズの長さを短縮する助けとなる。
ただし、AGL34−AGL12の値は大きすぎてはならず、好ましくは0〜0.3(mm)の間であることが推奨される。
なぜなら、AGL23を短縮することは、CT3を短縮することに比較して、第2のレンズ素子の像側の面と第3のレンズ素子の物体側の面の相対する凹面のため、容易ではないからである。
ただし、AGL23−CT3の値は大きすぎてはならず、好ましくは0〜0.3(mm)の間であることが推奨される。
第1のレンズ素子は集光能力のほとんどを与えるものであるため、第3のレンズ素子と比較して、その厚さを短縮する比率は限られている。
従って、CT1−CT3の値は、式(4)を満たすように、0以上であることが好ましく、より好ましくは、さらに0〜0.3(mm)に制限することができる。
なぜなら、第2と第3のレンズ素子の厚さの比が適切であることが、これら2つのレンズ素子の屈折力の構成で光学特性を維持するために好ましいからである。
なぜなら、先行技術では、通常、第2と第4のレンズ素子の厚さを短縮しており、第3のレンズ素子の厚さの短縮はほとんど実現されていないからである。
よって、第3のレンズ素子の厚さは、4つのレンズ素子すべての厚さの和(ALT)よりも、多く短縮されるべきである。
そうでなければ、光学撮像レンズの長さは適切に短縮されない。好ましくは、CT3/ALTの値は、さらに0.1〜0.7に制限することができる。
上述のように、ALTを短縮することは、光学撮像レンズの長さを短縮するために有効であるが、ただしAGL34は、画像品質を維持するためには、ある程度の距離であることが必要である。
ALTの値が大きいか、またはAGL34の値が小さいか、いずれかにより式(7)を満たしていないときは、どちらの場合も、光学撮像レンズを短縮するため、または画像品質を維持するためには好ましくない。
ただし、ALT/AGL34の値は小さすぎてはならず、好ましくは2〜12の間であることが推奨される。
なぜなら、すべてのレンズ素子の厚さの和をできる限り短縮すべきであり、第2のレンズ素子の厚さは短縮されにくいからである。ただし、ALT/CT2の値は小さすぎてはならず、好ましくは3〜6.5の間であることが推奨される。
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、4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。
光学レンズ1の像側A2に、フィルタユニット150、および撮像センサの像面160が配置される。第1、第2、第3、第4のレンズ素子110、120、130、140、およびフィルタユニット150のそれぞれは、物体側A1に向いた物体側の面111/121/131/141/151と、像側A2に向いた像側の面112/122/132/142/152と、を有する。
図示のフィルタユニット150の例示的な実施形態は、第4のレンズ素子140と像面160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150は、赤外光を選択的に吸収するために用いられ、これにより、像面160に形成される画像の欠陥を軽減している。
物体側の面141は、光軸近傍に凸部1411を有するとともに、該第4のレンズ素子140の周縁部近傍に凹部1412を有する。
像側の面142は、光軸近傍に凹部1421を有するとともに、該第4のレンズ素子140の周縁部近傍に凸部1422を有する。
例えば、図1では、第1のレンズ素子110と第2のレンズ素子120との間に存在する空隙d1と、第2のレンズ素子120と第3のレンズ素子130との間に存在する空隙d2と、第3のレンズ素子130と第4のレンズ素子140との間に存在する空隙d3と、第4のレンズ素子140とフィルタユニット150との間に存在する空隙d4と、フィルタユニット150と撮像センサの像面160との間に存在する空隙d5と、を示している。
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相対する面の形状は、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AGL12で示され、空隙d2はAGL23で示され、空隙d3はAGL34で示され、第1と第4のレンズ素子110、140の間のすべての空隙d1、d2、d3の和はAAGで示される。
AAG=0.676(mm)であり、
ALT=1.408(mm)であり、
ALT/AGL12=15.749であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.077(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.023(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.113(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=2.157であり、
CT3/ALT=0.282であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=8.471であって、式(7)、(7’)を満たしており、
ALT/CT2=7.636であり、
このとき、第1のレンズ素子110の物体側の面111から像面160までの距離は3.174(mm)であり、光学撮像レンズ1の長さが短縮されている。
例えば、第1のレンズ素子110を例にとると、図1では、物体側の面111と像側の面112とを示している。
ところが、本実施形態の各レンズ素子を実現する際には、光学撮像レンズ1の内部でレンズ素子を位置決めするための固定部が選択的に形成されることがある。
第1のレンズ素子110について、図3を参照すると、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。
これは、これらの波長に関する軸外光が像点の周りに収束することを表している
図中に示す各曲線の垂直偏差によると、像点に対する軸外光のオフセットは、±0.02(mm)の範囲内にある。よって、本実施形態は、様々な波長に関して縦球面収差を改善している。
また、近接した曲線は、様々な波長に関して像位置が近接していることを表しており、色収差も改善されている。
3つの波長に関する焦点は全視野で±0.10(mm)の範囲内にあり、また、サジタル方向における焦点は、実に±0.05(mm)の範囲内にある。
これは、本実施形態の光学撮像レンズ1が収差を効果的に除去していることを反映している。また、近接した曲線は、分散が改善されていることを表している。
このような歪曲収差は、許容される画像品質の要件を満たすものであり、また、光学撮像レンズ1の長さを3.5mm未満まで短縮したとしても、本実施形態の光学撮像レンズ1が画像品質を高めるように歪曲収差を制限することができることを示している。
例示的な実施形態の光学撮像レンズ1は、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を実現し、また、光学撮像レンズ1の長さは効果的に短縮されている。
図7は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2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8は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2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9は、第2の例示的な実施形態による光学撮像レンズ2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210の物体側の面を示し、参照符号212によって第1のレンズ素子210の像側の面を示すなどする。
AAG=0.648(mm)であり、
ALT=1.438(mm)であり、
ALT/AGL12=33.416であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.121(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.036(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.110(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=2.024であり、
CT3/ALT=0.281であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=8.751であって、式(7)、(7’)を満たしており、
ALT/CT2=7.203である。
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310の物体側の面を示し、参照符号312によって第1のレンズ素子310の像側の面を示すなどする。
本実施形態の光学撮像レンズ3の各レンズ素子の光学特性について、図12を参照すると、この場合、AAG、ALT、ALT/AGL12、AGL34−AGL12、AGL23−CT3、CT1−CT3、CT3/CT2、CT3/ALT、ALT/AGL34、ALT/CT2の値は、
AAG=0.768(mm)であり、
ALT=1.360(mm)であり、
ALT/AGL12=18.791であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.187(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.054(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.104(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=1.818であり、
CT3/ALT=0.281であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=5.236であって、式(7)、(7’)を満たしており、
ALT/CT2=6.478であって、式(8)を満たしている。
従って、本実施形態の光学撮像レンズは、上記の実例によれば、実際に優れた光学性能を示し、また、光学撮像レンズ3の長さは効果的に短縮されている。
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が、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410の物体側の面を示し、参照符号412によって第1のレンズ素子410の像側の面を示すなどする。
AAG=0.547(mm)であり、
ALT=1.373(mm)であり、
ALT/AGL12=21.113であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.011(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.063(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.092(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=1.589であって、式(5)を満たしており、
CT3/ALT=0.250であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=18.064であって、式(7)を満たしており、
ALT/CT2=6.358であって、式(8)を満たしている。
図18は、第5の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、4つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ5の例示的な断面図を示している。
図19は、第5の例示的な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が、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510の物体側の面を示し、参照符号512によって第1のレンズ素子510の像側の面を示すなどする。
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、AAG、ALT、ALT/AGL12、AGL34−AGL12、AGL23−CT3、CT1−CT3、CT3/CT2、CT3/ALT、ALT/AGL34、ALT/CT2の値は、
AAG=0.545(mm)であり、
ALT=1.407(mm)であり、
ALT/AGL12=21.627であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.010(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.092(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.134(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=1.179であって、式(5)を満たしており、
CT3/ALT=0.222であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=18.723であって、式(7)を満たしており、
ALT/CT2=5.317であって、式(8)を満たしている。
図22は、第6の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、4つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ6の例示的な断面図を示している。
図23は、第6の例示的な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610の物体側の面を示し、参照符号612によって第1のレンズ素子610の像側の面を示すなどする。
AAG=0.546(mm)であり、
ALT=1.371(mm)であり、
ALT/AGL12=21.068であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.010(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.056(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.081(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=1.643であって、式(5)を満たしており、
CT3/ALT=0.255であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=18.251であって、式(7)を満たしており、
ALT/CT2=6.438であって、式(8)を満たしている。
図26は、第7の例示的な実施形態による光学撮像レンズの、4つのレンズ素子を有する光学撮像レンズ7の例示的な断面図を示している。
図27は、第7の例示的な実施形態による光学撮像レンズ7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28は、第7の例示的な実施形態による光学撮像レンズ7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29は、第7の例示的な実施形態による光学撮像レンズ7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7で始まり、例えば、参照符号711によって第1のレンズ素子710の物体側の面を示し、参照符号712によって第1のレンズ素子710の像側の面を示すなどする。
AAG=0.558(mm)であり、
ALT=1.338(mm)であり、
ALT/AGL12=23.064であって、式(1)を満たしており、
AGL34−AGL12=0.017(mm)であって、式(2)を満たしており、
AGL23−CT3=0.125(mm)であって、式(3)を満たしており、
CT1−CT3=0.071(mm)であって、式(4)を満たしており、
CT3/CT2=1.072であって、式(5)を満たしており、
CT3/ALT=0.224であって、式(6)を満たしており、
ALT/AGL34=17.866であって、式(7)を満たしており、
ALT/CT2=4.778であって、式(8)を満たしている。
携帯機器20は、ハウジング21と、ハウジング21内に配置された撮影モジュール22と、を備える。携帯機器20は、一例として携帯電話機とすることができるが、ただし、これに限定されない。
いくつかの例示的な実施形態では、ハウジング21、レンズ鏡筒23、および/またはモジュール収容ユニット24は、1つのコンポーネントに統合するか、または複数のコンポーネントで組み立てることができる。
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161は、チップ・オン・ボード(COB:Chip On Board)パッケージの形態で基板162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パッケージは、光学撮像レンズ1における撮像センサ161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。
携帯機器20’と携帯機器20との違いの1つは、台座要素2401が、第1の台座ユニット2402と、第2の台座ユニット2403と、コイル2404と、磁気ユニット2405と、を含むこと、とすることができる。
この場合、台座要素2401は、光学撮像レンズ1の光軸に沿って動くことができる。第1の台座ユニット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の台座ユニット2403は、第1の台座ユニット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の台座ユニット2402と第2の台座ユニット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の台座ユニット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、本開示に係る請求項および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。
特に、「背景技術」における技術の記載は、技術が、本開示の発明の先行技術であることを認めるものと解釈されるべきではない。
また、本開示における単数形での「発明」という表現は、本開示における新規な点が1つのみであることを主張するために用いられるものではない。
本開示に係る複数の請求項での限定に従って複数の発明を規定することができ、よって、かかる請求項は、それらにより保護される発明およびそれらの均等物を規定するものである。
いずれの場合も、かかる請求項の範囲は、本開示に照らして、それらの実体によって解釈されるものとし、本明細書の見出しによって制限されるべきではない。
Claims (8)
- 光学撮像レンズであって、
開口絞りと、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のレンズ素子と、第2のレンズ素子と、第3のレンズ素子と、第4のレンズ素子と、を当該順序で物体側から像側へ亘って備え、当該光学撮像レンズに対し全体として屈折力を有せしめるレンズ素子が前記第1乃至第4のレンズ素子のみからなり、
前記第1のレンズ素子は、正の屈折力を有するとともに、凸面をなす前記像側の面を有し、
前記第2のレンズ素子は、負の屈折力を有するとともに、凹面をなす前記像側の面を有し、
前記第3のレンズ素子は、正の屈折力を有するとともに、凹面をなす前記物体側の面と凸面をなす前記像側の面とを有し、
前記第4のレンズ素子は、当該第4のレンズ素子の光軸近傍に凸部なし且つ当該第4のレンズ素子の周縁部近傍に凹部をなす前記物体側の面を有し、
光軸に沿った前記4つすべてのレンズ素子の厚さの和を示すALTと、当該光軸に沿った前記第1のレンズ素子と前記第2のレンズ素子との間の空隙を示すAGL12とは、不等式
を満たすことを特徴とする光学撮像レンズ。
Applications Claiming Priority (2)
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