JP2016148838A - 撮像レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像レンズ10は、物体側から像側へ順に、開口絞り2と、第1のレンズ素子3と、第2のレンズ素子4と、第3のレンズ素子5と、第4のレンズ素子6と、第5のレンズ素子7と、光学フィルタ9とを備え、第1のレンズ素子は、光軸近傍に凸部をなす像側の面を有し、第2のレンズ素子は、周縁部近傍に凹部をなす像側の面を有し、第3のレンズ素子は、周縁部近傍に凹部をなす物体側の面を有し、第4のレンズ素子は、負の屈折力を有するとともに光軸近傍に凸部をなす物体側の面を有し、第5のレンズ素子は、周縁部近傍に凸部をなす物体側の面を有し、第2のレンズ素子の厚さT2と、第4のレンズ素子のT4と、第4のレンズ素子と第5のレンズ素子との間の空隙長G45とが、(T2+T4)/G45≦2.9を満たしている。
【選択図】図6
Description
図1に示すレンズ素子を例にとると、レンズ素子は、光軸(I)を対称軸として回転対称である。レンズ素子の領域(A)は「光軸(I)近傍の部分」と定義され、レンズ素子の領域(C)は「レンズ素子の周縁部近傍の部分」と定義される。また、レンズ素子は、さらに、領域(C)から径方向外側に広がる拡張部(E)、すなわちレンズ素子のクリアアパーチャの外側の部分を有し得る。拡張部(E)は、通常、光学撮像レンズ系にレンズ素子を物理的に組み付けるために使用される。正常な状況では、撮像光は、拡張部(E)を通過せず、クリアアパーチャのみを通過する。上記拡張部(E)の構造および形状は、単なる技術的説明のための例にすぎず、レンズ素子の構造および形状は、これらの例に限定されない。なお、以下の実施形態で示されるレンズ素子面は、拡張部が一部省略されていることに留意すべきである。
レンズ素子面の中心点は、その面と光軸(I)との交点である。遷移点は、その点の接線が光軸(I)に対して垂直であるレンズ素子面上の点である。また、1つの面に複数の遷移点が認められる場合には、それらの遷移点は、その面の径方向に沿って順に、第1の遷移点から始まる番号で名前が付けられる。例えば、それらの遷移点は、第1の遷移点(光軸(I)に最も近いもの)、第2の遷移点、 ...そして第Nの遷移点(その面のクリアアパーチャの範囲内で光軸(I)から最も遠いもの)、であり得る。
レンズ素子面の中心点と第1の遷移点との間の部分は、光軸(I)近傍の部分と定義される。第Nの遷移点の径方向外側に位置する(それでもクリアアパーチャの範囲内にある)部分は、レンズ素子の周縁部近傍の部分と定義される。いくつかの実施形態で、光軸(I)近傍の部分とレンズ素子の周縁部近傍の部分との間に他の部分が存在し、それらの部分の数は、遷移点の数に依存する。また、面のクリアアパーチャ径(すなわち、いわゆる有効半径)は、光軸(I)から周辺光線(Lm)とレンズ素子面との交点までの径方向距離と定義される。
図2を参照する。中心点と第1の遷移点との間の部分は凸形状を有し、第1の遷移点の径方向外側に位置する部分は凹形状を有し、第1の遷移点は、凸形状を有する部分が凹形状を有する部分に変化する点、すなわち2つの隣接する部分の境界である。あるいは、レンズ面の(近軸)曲率半径である「R」値の符号を参照して、光軸近傍の部分が凸形状であるか凹形状であるかを当業者が見分ける別の一般的な方法がある。R値は、ZemaxおよびCodeV(登録商標)のような一般的な光学設計ソフトウェアで共通して使用されている。R値は、通常、ソフトウェアでレンズデータシートに呈示される。物体側の面については、正のRは、物体側の面が凸状であることを意味し、負のRは、物体側の面が凹状であることを意味する。逆に、像側の面については、正のRは、像側の面が凹状であることを意味し、負のRは、像側の面が凸状であることを意味する。この方法を用いて判明した結果は、コリメート光線の焦点が物体側にあるか像側にあるかを参照することにより表面形状を特定する上述の他の方法を用いることによる結果と、一致するはずである。
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、第5のレンズ素子7の物体側の面71と像側の面72、光学フィルタ9の物体側の面91と像側の面92を通って進み、像面100に像を形成する。物体側の面31、41、51、61、71および像側の面32、42、52、62、72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。
ここで、
Rは、非球面の曲率半径を表す。
Zは、光軸(I)から距離Yにある非球面上の任意の点と、非球面の光軸(I)上の頂点における接平面と、の間の垂直距離として定義される非球面の深さを表す。
Yは、非球面上の任意の点と光軸(I)との間の垂直距離を表す。
Kは、円錐定数を表す。
a2iは、2i次の非球面係数を表す。
T1は、光軸(I)における第1のレンズ素子3の厚さを表す。
T2は、光軸(I)における第2のレンズ素子4の厚さを表す。
T3は、光軸(I)における第3のレンズ素子5の厚さを表す。
T4は、光軸(I)における第4のレンズ素子6の厚さを表す。
T5は、光軸(I)における第5のレンズ素子7の厚さを表す。
G12は、第1のレンズ素子3と第2のレンズ素子4との間の光軸(I)における空隙長を表す。
G23は、第2のレンズ素子4と第3のレンズ素子5との間の光軸(I)における空隙長を表す。
G34は、第3のレンズ素子5と第4のレンズ素子6との間の光軸(I)における空隙長を表す。
G45は、第4のレンズ素子6と第5のレンズ素子7との間の光軸(I)における空隙長を表す。
Gaaは、第1のレンズ素子3、第2のレンズ素子4、第3のレンズ素子5、第4のレンズ素子6、第5のレンズ素子7の間の光軸(I)における4つの空隙長の和、すなわち、G12、G23、G34、G45の和を表す。
ALTは、光軸(I)におけるレンズ素子3〜7の厚さの和、すなわち、T1、T2、T3、T4、T5の和を表す。
BFLは、第5のレンズ素子7の像側の面72と像面100との間の光軸(I)における距離を表す。
G5Fは、第5のレンズ素子7と光学フィルタ9との間の光軸(I)における空隙長を表す。
TFは、光軸(I)における光学フィルタ9の厚さを表す。
GFIは、光学フィルタ9と像面100との間の光軸(I)における空隙長を表す。
f1は、第1のレンズ素子3の焦点距離を表す。
f2は、第2のレンズ素子4の焦点距離を表す。
f3は、第3のレンズ素子5の焦点距離を表す。
f4は、第4のレンズ素子6の焦点距離を表す。
f5は、第5のレンズ素子7の焦点距離を表す。
n1は、第1のレンズ素子3の屈折率を表す。
n2は、第2のレンズ素子4の屈折率を表す。
n3は、第3のレンズ素子5の屈折率を表す。
n4は、第4のレンズ素子6の屈折率を表す。
n5は、第5のレンズ素子7の屈折率を表す。
ν1は、第1のレンズ素子3のアッベ数である。
ν2は、第2のレンズ素子4のアッベ数である。
ν3は、第3のレンズ素子5のアッベ数である。
ν4は、第4のレンズ素子6のアッベ数である。
ν5は、第5のレンズ素子7のアッベ数である。
また、第2の実施形態では、第2のレンズ素子4の物体側の面41は、光軸(I)近傍に凹部411を有するとともに、該第2のレンズ素子4の周縁部近傍に凸部413を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凹部721を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する凹面である。図10では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第3の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凹部721を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する凹面である。図14では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第4の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凸部724を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する。図18では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第5の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。図22では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第6の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。図26では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第7の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凹部721を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する凹面である。図30では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第9の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凹部721を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する凹面である。図38では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
また、第10の実施形態では、第5のレンズ素子7の物体側の面71は、光軸(I)近傍に凹部713を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凸部712を有する。第5のレンズ素子7の像側の面72は、光軸(I)近傍に凹部721を有するとともに、該第5のレンズ素子7の周縁部近傍に凹部723を有する凹面である。図42では、明確にするため、第1の実施形態のものと同一の凹部および凸部の参照符号は省略している。
上記考察に基づいて、撮影レンズ10は、(T2+T4)/G45≦2.9、ALT/G23≧4.2、Gaa/T4≦4.5、(T1+T3)/G23≧2.4、BFL/T3≦1.4、ALT/T1≦4.0、T3/(G12+G45)≧1.65、T1/T2≧2.6、T3/T5≧1.3、(G23+G45)/T3≦1.6、ALT/T5≧6.0、かつ/または(G23+G34)/T2≧2.2を満たしている場合に、より良い構成を有し得る。応用によっては、撮像レンズ10は、さらに、1.9≦(T2+T4)/G45≦2.9、4.2≦ALT/G23≦5.5、2.0≦Gaa/T4≦3.0、2.4≦(T1+T3)/G23≦3.5、1.0≦BFL/T3≦1.3、3.2≦ALT/T1≦4.0、1.65≦T3/(G12+G45)≦3.9、2.6≦T1/T2≦3.5、1.8≦T3/T5≦2.6、0.7≦(G23+G45)/T3≦1.3、6.0≦ALT/T5≦8.0、かつ/または2.2≦(G23+G34)/T2≦3.4を満たし得る。
1.集光のために効果的な凸部321が、物体側の面31に配置された開口絞り2と協働することで、視野は拡大される。
2.凹部422および凹部512は、像収差を補正するための一助となり得る。さらに、第4のレンズ素子6の負の屈折力、凸部611、凸部712を有する設計によって、像面100に達する光の角度を補正でき、また、表面形状のそのような協働によって、撮像品質を確保できる。
3.本開示の上記の10通りの実施形態のそれぞれに関して、縦球面収差、非点収差、歪曲収差は、適用規格に適合している。青色光線、緑色光線、赤色光線の波長にそれぞれ対応する軸外光線は、結像点の周辺に収束する。撮像レンズ10が、球面収差、非点収差、歪曲収差に関して良好な性能を有するように、様々に異なるHFOV角における軸外光線の結像点のずれが十分に制御されていることは、それらの曲線の各々の偏差範囲から明らかである。また、赤色光線、緑色光線、青色光線をそれぞれ表す異なる波長の曲線が相互に近接しているので、撮像レンズ10は、色収差が比較的低い。結果的に、レンズ素子3〜7の上記の設計によって、良好な撮像品質を実現できる。
4.経済的メリットを伴う薄型化された関連製品の開発を促すために、前述の10通りの実施形態によって、本開示の系の長さを4.76mm未満にまで縮小できることが明らかである。
Claims (10)
- 開口絞りと、各々が屈折力を有するとともに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、第5のレンズ素子と、を当該順序で当該開口絞りおよび当該第1乃至第5のレンズ素子の光軸に沿って物体側から像側へ亘って備え、屈折力を有するレンズ素子が当該第1乃至第5のレンズ素子のみである撮像レンズであって、
前記第1のレンズ素子は、前記光軸近傍に凸部をなす前記像側の面を有し、
前記第2のレンズ素子は、周縁部近傍に凹部をなす前記像側の面を有し、
前記第3のレンズ素子は、周縁部近傍に凹部をなす前記物体側の面を有し、
前記第4のレンズ素子は、負の屈折力を有するとともに前記光軸近傍に凸部をなす前記物体側の面を有し、
前記第5のレンズ素子は、周縁部近傍に凸部をなす前記物体側の面を有し、
前記第2のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT2と、前記第4のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT4と、前記第4のレンズ素子と前記第5のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙長を示すG45とが、
(T2+T4)/G45≦2.9
を満たしていることを特徴とする撮像レンズ。 - 当該撮像レンズの系の有効焦点距離を示すEFLと、前記第1のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT1とが、
EFL/T1≦5.7
を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 - 前記第1乃至第5のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さの総和を示すALTと、前記第2のレンズ素子と前記第3のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙長を示すG23とは、
ALT/G23≧4.2を満たしていることを特徴とする請求項2に記載の撮像レンズ。 - 前記第1乃至第5のレンズ素子の間の前記光軸に沿った4つの空隙長の総和を示すGaaと、前記T4とは、
Gaa/T4≦4.5を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 - 前記第2のレンズ素子と前記第3のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙長を示すG23と、前記第1のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT1と、前記第3のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT3とは、
(T1+T3)/G23≧2.4を満たしていることを特徴とする請求項4に記載の撮像レンズ。 - 前記第5のレンズ素子の像側の面と像面との間の前記光軸に沿った距離を示すBFLと、前記第3のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT3とは、
BFL/T3≦1.4を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。 - 前記第1乃至第5のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さの総和を示すALTと、前記第1のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT1とは、
ALT/T1≦4を満たしていることを特徴とする請求項6に記載の撮像レンズ。 - 前記第5のレンズ素子は、前記光軸近傍に凹部をなす前記物体側の面を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像レンズ。
- 前記第3のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT3と、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前記光軸に沿った空隙長を示すG12と、前記G45とは、
T3/(G12+G45)≧1.65を満たしていることを特徴とする請求項8に記載の撮像レンズ。 - 前記第3のレンズ素子の前記光軸に沿った厚さを示すT3と、前記第2のレンズ素子と前記第3のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙長を示すG23と、前記G45とは、
(G23+G45)/T3≦1.6をさらに満たしている、請求項8に記載の撮像レンズ。
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