JP2020021057A - 撮像光学レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光学レンズの分野に関し、撮像光学レンズを提供する。【解決手段】撮像光学レンズは、物体側から像側に向かって、順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズを備え、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの物体側の面の曲率半径をＲ５、前記第３レンズの像側の面の曲率半径をＲ６にしたときに、２０≦（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）≦１００、−１０≦ｆ２／ｆ１≦−２．７の関係式を満たす。この撮像光学レンズは、大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズの分野に関し、特に、スマートフォン、デジタルカメラなどの携帯端末装置、モニター、ＰＣレンズなどの撮像装置に適用される撮像光学レンズに関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、感光結合素子）とＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｃｔｏｒ、相補型金属酸化物半導体素子）などの感光素子製造工程技術の向上により、感光素子の画素サイズが徐々に縮小され、性能が向上され、社会にとって、優れた光学特性を有し、光束が高い光学撮像システムに対する要望が高まっている。

現在大絞り高光束の６枚式の技術考案が徐々に進んでいる。例えば、撮像光学レンズは、物体側から像側に向かって、順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、正又は負の屈折力を有する第５レンズ、及び負の屈折力を有する第６レンズを備える。しかし、撮像光学レンズにおけるレンズの屈折力比率の割り当てが不充分のせいで、光束が不足になり、レンズの形状設置が不充分のせいで、広角化が不充分になる。

従来技術における撮像光学レンズは、大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することを実現することは困難である。従って、新しい技術考案を提供して上記欠点を克服することは必要になる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することが実現できる撮像光学レンズを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の実施形態は、撮像光学レンズを提供し、物体側から像側に向かって、順に、絞り、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズを備え、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの物体側の面の曲率半径をＲ５、前記第３レンズの像側の面の曲率半径をＲ６にしたときに、以下の関係式を満たす。
２０．００≦（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）≦１００．００
−１０．００≦ｆ２／ｆ１≦−２．７０

従来技術に比べて、本発明の実施形態では、上記レンズの配置に基づいて、異なる屈折力を有するレンズ、焦点距離において特定な配合関係を有する第１レンズと第２レンズ、及び物体側と像側の曲率半径が特定関係を有する第３レンズによって、撮像光学レンズにおける関連レンズの屈折力と面型を合理的に分配したので、撮像光学レンズの大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することが実現できる。

また、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、全体撮像光学レンズの焦点距離をｆにしたときに、以下の関係式を満たす。
０．２０≦ｄ１／ｆ≦０．５０

また、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、全体撮像光学レンズの焦点距離をｆにしたときに、以下の関係式を満たす。
０．１１≦ｄ５／ｆ≦０．２０

また、前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、前記第１レンズの像側の面の曲率半径をＲ２にしたときに、以下の関係式を満たす。
−１．９０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．７０

本発明は６枚のレンズを採用し、各レンズの屈折力、面型、材料及び各レンズの中心厚みなどを合理的に分配することによって、各類の収差を校正し、撮像光学レンズは、大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することが実現できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図２は、図１に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図３は、図１に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図４は、図１に示す撮像光学レンズの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図６は、図５に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図７は、図５に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図８は、図５に示す撮像光学レンズの像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係る撮像光学レンズの構造を示す図である。 図１０は、図９に示す撮像光学レンズの球面収差を示す図である。 図１１は、図９に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す図である。 図１２は、図９に示す撮像光学レンズの像面湾曲および歪曲収差を示す図である。

本発明の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下に、図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳しく説明する。ただ、本発明の各実施形態において、本発明に対する理解を便宜にするために、多くの技術的細部まで記載されているが、これらの技術的細部および以下の各実施形態に基づく各種の変化及び修正がなくても、本発明が保護しようとする技術方案を実現可能であることは、当業者にとっては自明なことである。

（第１実施形態）
図面を参照すれば分かるように、本発明は、撮像光学レンズ１０を提供する。図１には、本発明の第１実施形態の撮像光学レンズ１０を示しており、該撮像光学レンズ１０は、６枚のレンズを備えており、具体的には、前記撮像光学レンズ１０は、物体側から像側に向かって、順に、絞りＳ１、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６を備える。本実施形態において、第６レンズＬ６と像面Ｓｉとの間には、ガラスプレートＧＦなどの光学素子が設けられてもよい。ガラスプレートＧＦはガラスカバープレートにしてもよく、赤外線（ＩＲ）カットなどの機能を有するフィルターにしてもよい。当然、ほかの実施形態において、ガラスプレートＧＦがほかの位置に設けられてもよい。

本実施形態において、第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、その物体側の面が外に向かって突出するような凸面であり、像側の面が凹面であり、第２レンズＬ２は、負の屈折力を有し、その物体側の面が凸面であり、像側の面が凹面であり、第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、その物体側の面が凹面であり、像側の面が凸面であり、第４レンズＬ４は、負の屈折力を有し、その物体側の面が凸面であり、像側の面が凹面であり、第５レンズＬ５は、正の屈折力を有し、本実施形態において、第５レンズＬ５の物体側の面と像側の面が共に凸面である。第６レンズＬ６は、負の屈折力を有し、本実施形態において、第６レンズＬ６の物体側の面と像側の面が共に凹面である。

収差をよりよく補正するために、６枚のレンズ表面は全部非球面に設けられることが好ましい。

ここで、前記第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、前記第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、前記第３レンズＬ３の物体側の面の曲率半径をＲ５、第３レンズＬ３の像側の面の曲率半径をＲ６にしたときに、前記ｆ１、ｆ２、Ｒ５及びＲ６は以下の関係式を満たす。
２０．００≦（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）≦１００．００ （１）
−１０．００≦ｆ２／ｆ１≦−２．７０ （２）

その中で、条件式（１）は第３レンズＬ３の形状を限定する。広角化・極薄が進むに伴って、条件式（１）範囲内の光学パラメータは、レンズシステムの高次収差の補正に有利である。

条件式（２）は第１レンズＬ１、第２レンズＬ２の焦点距離の比を限定する。このように設置すると、撮像光学レンズ１０は、屈折力をより合理的に分配することができ、撮像光学レンズ１０の光学特性を向上し、システムの感度を減少する。

本実施形態において、上記レンズの配置に基づいて、異なる屈折力を有する各レンズ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）、焦点距離において特定な配合関係を有する第１レンズＬ１と第２レンズＬ２、及び物体側と像側の曲率半径が特定関係を有する第３レンズＬ３によって、撮像光学レンズ１０における第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の屈折力を合理的に分配したとともに、第３レンズＬ３の物体側の面と像側の面の形状を合理的に設定したので、撮像光学レンズ１０の大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することが実現できる。

具体的には、本実施形態において、第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、かつ第１レンズＬ１の軸上厚みをｄ１、全体撮像光学レンズ１０の焦点距離をｆにしたときに、その中で、ｄ１とｆは、下記の関係式を満たすように設定してもよい。
０．２０≦ｄ１／ｆ≦０．５０ （３）

条件式（３）は、第１レンズＬ１の軸上厚みｄ１とレンズ全体焦点距離ｆとの比を限定し、このようにすることで、撮像光学レンズ１０の広角化に有利である。

さらに、本実施形態において、第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、かつ第３レンズＬ３の軸上厚みをｄ５、全体撮像光学レンズ１０の焦点距離をｆにしたときに、その中で、ｄ５とｆは、下記の関係式を満たすように設定してもよい。
０．１１≦ｄ５／ｆ≦０．２０ （４）

条件式（４）は、第３レンズＬ３の軸上厚みｄ５とレンズ全体焦点距離ｆとの比を限定し、このようにすることで、撮像光学レンズ１０の広角化に有利である。

そのほか、本実施形態において、第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径をＲ１、第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径をＲ２にしたときに、Ｒ１とＲ２は下記の関係式を満たすように設定してもよい。
−１．９０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．７０ （５）

条件式（５）は第１レンズＬ１の形状を限定する。レンズの広角・大絞りが進むに伴って、Ｒ１とＲ２が条件式（５）の範囲内にある場合、撮像光学レンズ１０の球面収差などの高次収差などの校正に有利である。

本実施形態の撮像光学レンズ１０を構成する第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６は前記の構成とパラメータ関係を有するので、撮像光学レンズ１０は、各レンズの屈折力、面型、材料及び各レンズの軸上厚みなどを合理的に分配し、各類の収差を校正することができる。従って、本発明における撮像光学レンズ１０の光学結像システムＦｎｏ≦１．７５は、大絞り高光束と、広角とに達するとともに優れた結像品質を有することが実現できる。

図１は、第１実施形態に係る撮像光学レンズ１０の構造を示す図である。以下、本発明の第１実施形態に係る撮像光学レンズ１０の設定データを示す。

表１に、本実施形態(第１実施形態)における撮像光学レンズ１０を構成する第１レンズＬ１〜第６レンズＬ６の物体側及び像側の曲率半径ｒ、レンズの軸上厚み又はレンズ間の軸上距離ｄ、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを一覧にして示す。なお、本実施の形態では、曲率半径と軸上厚みの単位はミリメートル(ｍｍ)である。

上表で、各符号の意味は、以下の通りである。
ｒ ：光学面の曲率半径
Ｓ１ ：絞り
Ｒ１ ：第１レンズＬ１の物体側の面の曲率半径
Ｒ２ ：第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径
Ｒ３ ：第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径
Ｒ４ ：第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径
Ｒ５ ：第３レンズＬ３の物体側の面の曲率半径
Ｒ６ ：第３レンズＬ３の像側の面の曲率半径
Ｒ７ ：第４レンズＬ４の物体側の面の曲率半径
Ｒ８ ：第４レンズＬ４の像側の面の曲率半径
Ｒ９ ：第５レンズＬ５の物体側の面の曲率半径
Ｒ１０ ：第５レンズＬ５の像側の面の曲率半径
Ｒ１１ ：第６レンズＬ６の物体側の面の曲率半径
Ｒ１２ ：第６レンズＬ６の像側の面の曲率半径
Ｒ１３ ：ガラスプレートＧＦの物体側の面の曲率半径
Ｒ１４ ：ガラスプレートＧＦの像側の面の曲率半径
ｄ ：レンズの軸上厚み、又は、レンズ間の軸上距離
ｄ０ ：絞りＳ１から第１レンズＬ１の物体側の面までの軸上距離
ｄ１ ：第１レンズＬ１の軸上厚み
ｄ２ ：第１レンズＬ１の像側の面から第２レンズＬ２の物体側の面までの軸上距離
ｄ３ ：第２レンズＬ２の軸上厚み
ｄ４ ：第２レンズＬ２の像側の面から第３レンズＬ３の物体側の面までの軸上距離
ｄ５ ：第３レンズＬ３の軸上厚み
ｄ６ ：第３レンズＬ３の像側の面から第４レンズＬ４の物体側の面までの軸上距離
ｄ７ ：第４レンズＬ４の軸上厚み
ｄ８ ：第４レンズＬ４の像側の面から第５レンズＬ５の物体側の面までの軸上距離
ｄ９ ：第５レンズＬ５の軸上厚み
ｄ１０ ：第５レンズＬ５の像側の面から第６レンズＬ６の物体側の面までの軸上距離
ｄ１１ ：第６レンズＬ６の軸上厚み
ｄ１２ ：第６レンズＬ６の像側の面からガラスプレートＧＦの物体側の面までの軸上距離
ｄ１３ ：ガラスプレートＧＦの軸上厚み
ｄ１４ ：ガラスプレートＧＦの像側の面から像面Ｓｉまでの軸上距離
ｎｄ ：ｄ線の屈折率
ｎｄ１ ：第１レンズＬ１の屈折率
ｎｄ２ ：第２レンズＬ２の屈折率
ｎｄ３ ：第３レンズＬ３の屈折率
ｎｄ４ ：第４レンズＬ４の屈折率
ｎｄ５ ：第５レンズＬ５の屈折率
ｎｄ６ ：第６レンズＬ６の屈折率
ｎｄｇ ：ガラスプレートＧＦの屈折率
ｖｄ ：アッベ数
ｖ１ ：第１レンズＬ１のアッベ数
ｖ２ ：第２レンズＬ２のアッベ数
ｖ３ ：第３レンズＬ３のアッベ数
ｖ４ ：第４レンズＬ４のアッベ数
ｖ５ ：第５レンズＬ５のアッベ数
ｖ６ ：第６レンズＬ６のアッベ数
ｖｇ ：ガラスプレートＧＦのアッベ数

表２は、本発明の第１実施形態に係る撮像光学レンズ１０における各レンズの非球面のデータを示す。

表２において、ｋは円錐係数であり、Ａ_４、Ａ_６、Ａ_８、Ａ_１０、Ａ_１２、Ａ_１４、Ａ_１６は非球面係数である。

なお、本実施形態における各レンズの非球面は、下記条件式(６)で示される非球面を用いることが好ましいが、下記条件式(６)の具体的な形態は一例であり、実際には、条件式(６)で表される非球面多項式形式に限らない。
Ｙ＝（ｘ^２／Ｒ）／｛１＋［１−（１＋ｋ）（ｘ^２／Ｒ^２）］^１／２｝＋Ａ_４ｘ^４＋Ａ_６ｘ^６＋Ａ_８ｘ^８＋Ａ_１０ｘ^１０＋Ａ_１２ｘ^１２＋Ａ_１４ｘ^１４＋Ａ_１６ｘ^１６ （６）

また、後続の表７には、第１実施形態におけるｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６の値も示されており、ｆ１とｆ２、ｄ１とｆ、ｄ５とｆ、Ｒ１とＲ２、Ｒ５とＲ６は表７に列挙された関係を満す。図２、図３は、それぞれ波長４８６ｎｍ、５８８ｎｍ及び６５６ｎｍの光が第１実施形態に係る撮像光学レンズ１０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図４は、波長５８８ｎｍの光が第１実施形態に係る撮像光学レンズ１０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図であり、図４の像面湾曲Ｓは、サジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。

本実施形態において、前記撮像光学レンズ１０の全画角が２wであり、Ｆ値がＦｎｏである。ここで、２w＝７３．０６°、Ｆｎｏ＝１．７３２である。このように、撮像光学レンズ１０は広角で高光束であり、優れた光学特性を有する。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る撮像光学レンズ２０の構造を示す図である。第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。

表３に、第２実施形態における撮像光学レンズ２０を構成する第１レンズＬ１〜第６レンズＬ６の物体側及び像側の曲率半径ｒ、レンズの軸上厚み又はレンズ間の軸上距離ｄ、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを一覧にして示す。表４は、本発明の第２実施形態に係る撮像光学レンズ２０における各レンズの非球面のデータを示す。

なお、本実施の形態では、曲率半径と軸上厚みの単位はｍｍである。

後続の表７には、第２実施形態におけるｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６の値も示されており、かつ、ｆ１とｆ２、ｄ１とｆ、ｄ５とｆ、Ｒ１とＲ２、Ｒ５とＲ６は表７に列挙された関係式を満す。

図６、図７は、それぞれ波長４８６ｎｍ、５８８ｎｍ及び６５６ｎｍの光が第２実施形態に係る撮像光学レンズ２０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図８は、波長５８８ｎｍの光が第２実施形態に係る撮像光学レンズ２０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

本実施形態における撮像光学レンズ２０において、２w＝７２．７７°、Ｆｎｏ＝１．７３２である。このように、撮像光学レンズ２０は広角で高光束であり、優れた光学特性を有する。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る撮像光学レンズ３０の構造を示す図である。第３実施形態は、第１実施形態とほぼ同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、異なる点のみを以下に示す。

表５に、第３実施形態における撮像光学レンズ３０を構成する第１レンズＬ１〜第６レンズＬ６の物体側及び像側の曲率半径ｒ、レンズの軸上厚み又はレンズ間の軸上距離ｄ、屈折率ｎｄ及びアッベ数νｄを一覧にして示す。表６は、本発明の第３実施形態に係る撮像光学レンズ３０における各レンズの非球面のデータを示す。

なお、本実施の形態では、曲率半径と軸上厚みの単位はｍｍである。

後続の表７には、第３実施形態におけるｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６の値も示されており、かつ、ｆ１とｆ２、ｄ１とｆ、ｄ５とｆ、Ｒ１とＲ２、Ｒ５とＲ６は表７に列挙された関係式を満す。

図１０、図１１は、それぞれ波長４８６ｎｍ、５８８ｎｍ及び６５６ｎｍの光が第３実施形態に係る撮像光学レンズ３０を通った後の球面収差及び倍率色収差を示す図である。図１２は、波長５８８ｎｍの光が第３実施形態に係る撮像光学レンズ３０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

本実施形態における撮像光学レンズ３０において、２w＝７３．６２°、Ｆｎｏ＝１．７５である。このように、撮像光学レンズ３０は広角で高光束であり、優れた光学特性を有する。

以下の表７は、上記条件式に従って第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態における各条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）に対応する数値、及びその他の関連パラメータの値を列挙したものである。表７における焦点距離、曲率半径及び軸上厚みの単位はｍｍである。

上記の各実施形態は本発明を実現するための具体的な実施形態であるが、実際の応用において、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない範囲での形式及び細部に対する各種の変更は、いずれも本発明の保護範囲に属することは、当業者であれば理解できるはずである。

Claims (4)

1. 撮像光学レンズであって、
   物体側から像側に向かって、順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ、正の屈折力を有する第５レンズ及び負の屈折力を有する第６レンズを備え、
   前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの物体側の面の曲率半径をＲ５、前記第３レンズの像側の面の曲率半径をＲ６にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする撮像光学レンズ。
   ２０．００≦（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）≦１００．００
   −１０．００≦ｆ２／ｆ１≦−２．７０
2. 前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、全体撮像光学レンズの焦点距離をｆにしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   ０．２０≦ｄ１／ｆ ≦０．５０
3. 前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、全体撮像光学レンズの焦点距離をｆにしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   ０．１１≦ｄ５／ｆ ≦０．２０
4. 前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、前記第１レンズの像側の面の曲率半径をＲ２にしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   −１．９０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．７０