JP2020190674A - 光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる光学系を提供する。【解決手段】カメラモジュール１０は、光学系１６と、像面Ｓに配置された撮像素子１８とを備える。光学系１６は、第１の開口径と第２の開口径との間で開口径を切り替えることが可能な可変絞り２０と、正の屈折力を有する第１のレンズ群２１（正の屈折力を有する第１レンズ３１と負の屈折力を有する第２レンズ３２）と、所定の開口径を有する固定絞り２３と、正の屈折力を有する第２のレンズ群２２（正の屈折力を有する第３レンズ３３と正の屈折力を有する第４レンズ３４と負の屈折力を有する第５レンズ３５）とを備える。可変絞り２０と第１のレンズ群２１と固定絞り２３と第２のレンズ群２２は、光軸Ｐに沿って被写体Ｂ側から像面Ｓ側に向けて順番に配置されている。第１のレンズ群２１の焦点距離をｆA、第２のレンズ群２２の焦点距離をｆBとすると、｜ｆA／ｆB｜＜０．４を満たしている。【選択図】図２

Description

本発明は、光学系及び撮像装置に係り、特に小型の撮像装置に組み込まれる光学系に関するものである。

近年、スマートフォンなどの携帯端末にカメラモジュール（撮像装置）が組み込まれることが多いが、このような携帯端末の多機能化に伴い、内蔵されるカメラモジュールも小型になってきている。このような小型のカメラモジュールにおいて、被写体の露出や被写界深度、収差の制御のために絞りを設ける場合には、スペースの関係上、レンズの被写体側に可変絞りが設けられるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、レンズの被写体側に可変絞りを設けただけのカメラモジュールにおいては、切り替えることができるＦ値の幅が例えば１．５から２．４と狭いため、被写体の露出や被写界深度、収差を十分に制御することができない場合が生じてきている。

米国特許第８５０８８６０号明細書

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる光学系及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる光学系が提供される。この光学系は、第１の開口径と第２の開口径との間で開口径を切り替えることが可能な可変絞りと、正の屈折力を有する第１のレンズ群と、所定の開口径を有する固定絞りと、正の屈折力を有する第２のレンズ群とを備える。上記可変絞りと上記第１のレンズ群と上記固定絞りと上記第２のレンズ群は、光軸に沿って被写体側から像面側に向けて順番に配置される。上記第１のレンズ群の焦点距離をｆ_A、上記第２のレンズ群の焦点距離をｆ_Bとすると、｜ｆ_A／ｆ_B｜＜０．４を満たす。

このような光学系によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる。

本発明の第２の態様によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる撮像装置が提供される。この撮像装置は、上述した光学系と、上記像面に配置された撮像素子とを備えている。

このような撮像装置によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる。

前記第１のレンズ群の前記被写体に最も近いレンズ面から前記光軸に沿って前記像面に至るまでの距離を光学全長ＴＴＬとすると、ＴＴＬ＜４．８ｍｍを満たすことが好ましい。

前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の合成焦点距離は正の値であることが好ましい。

前記第１のレンズ群の焦点距離をｆ_A、前記第２のレンズ群の焦点距離をｆ_Bとすると、｜ｆ_A／ｆ_B｜＜０．４を満たすことが好ましい。

レンズ全系の焦点距離をｆとすると、３．５ｍｍ＜ｆ＜４．３ｍｍを満たすことが好ましい。

前記第２のレンズ群の前記像面に最も近いレンズ面から前記光軸に沿って前記像面に至るまでの距離を後部焦点距離ＢＦＬとすると、０．１８５＜ＢＦＬ／ＴＴＬ＜０．２５４を満たすことが好ましい。

前記第１のレンズ群は、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズとから構成されることが好ましい。この場合において、上記第１レンズと上記第２レンズは、前記光軸に沿って前記被写体側から前記像面側に向けて順番に配置される。また、前記第２のレンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズとから構成されることが好ましい。この場合において、上記第３レンズと上記第４レンズと上記第５レンズは、前記光軸に沿って前記被写体側から前記像面側に向けて順番に配置される。

前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、及び前記第５レンズの少なくとも一方のレンズ面は非球面であることが好ましい。

前記第２レンズの焦点距離をｆ₂、前記第３レンズの焦点距離をｆ₃とすると、０．２＜｜ｆ₂／ｆ₃｜＜０．８を満たすことが好ましい。

前記第２レンズの後方レンズ面と前記第３レンズの前方レンズ面との間の前記光軸と平行な方向における距離の最小値は０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

前記第２レンズの後方レンズ面と前記第３レンズの前方レンズ面との間の前記光軸に沿った距離は０．４ｍｍ以上であることが好ましい。

前記第２レンズの前方レンズ面は、少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。また、前記第３レンズの後方レンズ面は、少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。さらに、前記第５レンズの前方レンズ面及び後方レンズ面は、それぞれ少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。

前記第１レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凸であり、後方レンズ面は前記像面側に凸であることが好ましい。また、前記第２レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凹であることが好ましい。さらに、前記第３レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凸であり、後方レンズ面は前記像面側に凸であることが好ましい。また、前記第４レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凸であることが好ましい。前記第５レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凹であることが好ましい。

上記第１レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d1、上記第２レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d2、上記第３レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d3、上記第４レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d4、上記第５レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d5とすると、１．５４＜Ｎ_d2＜１．６８、Ｎ_d1＜Ｎ_d2、Ｎ_d2＞Ｎ_d3、Ｎ_d3＝Ｎ_d4、Ｎ_d4＞Ｎ_d5をそれぞれ満たすことが好ましい。

上記第１レンズの焦点距離をｆ₁、上記第２レンズの焦点距離をｆ₂、上記第３レンズの焦点距離をｆ₃、上記第４レンズの焦点距離をｆ₄、上記第５レンズの焦点距離をｆ₅、上記第１レンズと上記第２レンズの合成焦点距離をｆ₁₂、上記第２レンズと上記第３レンズの合成焦点距離をｆ₂₃、上記第３レンズと上記第４レンズの合成焦点距離をｆ₃₄、上記第４レンズと上記第５レンズの合成焦点距離をｆ₄₅、上記第１レンズと上記第２レンズと上記第３レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃、上記第２レンズと上記第３レンズと上記第４レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄、上記第１レンズと上記第２レンズと上記第３レンズと上記第４レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃₄、上記第２レンズと上記第３レンズと上記第４レンズと上記第５レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄₅とすると、ｆ₁＜ｆ₁₂、ｆ₂＜ｆ₁₂、ｆ₂＞ｆ₂₃、ｆ₃＞ｆ₂₃、ｆ₃＞ｆ₃₄、ｆ₄＞ｆ₃₄、ｆ₄＞ｆ₄₅、ｆ₅＞ｆ₄₅、ｆ₁₂＞ｆ₁₂₃、ｆ₂₃＜ｆ₁₂₃、ｆ₂₃＜ｆ₂₃₄、ｆ₃₄＜ｆ₂₃₄、ｆ₁₂₃＞ｆ₁₂₃₄、ｆ₂₃₄＞ｆ₁₂₃₄、ｆ₂₃₄＞ｆ₂₃₄₅をそれぞれ満たすことが好ましい。

本発明によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することができる。

図１は、本発明の一実施形態における撮像装置（カメラモジュール）を内蔵したスマートフォンを示す斜視図である。 図２は、図１のカメラモジュールの構成を示す模式図であり、可変絞りの開口径が第１の開口径である状態を示している。 図３は、図１のカメラモジュールの構成を示す模式図であり、可変絞りの開口径が第２の開口径である状態を示している。

以下、本発明に係る光学系及び撮像装置の実施形態について図１から図３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図３において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図３においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明に係る撮像装置（カメラモジュール）１０を内蔵したスマートフォン１を示す斜視図であり、図２は、カメラモジュール１０の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るカメラモジュール１０は、スマートフォン１の背面に埋設されている。図２に示すように、カメラモジュール１０は、ケーシング１２と、ベース板１４と、ケーシング１２とベース板１４との間に収容された光学系１６と、ベース板１４上に配置された撮像素子１８とを備えている。撮像素子１８は、光学系１６の像面Ｓに配置されている。

光学系１６は、可変絞り２０と、正の屈折力を有する第１のレンズ群２１と、正の屈折力を有する第２のレンズ群２２と、固定絞り２３と、第２のレンズ群２２と撮像素子１８との間に配置されたガラスフィルタ２５とを含んでいる。可変絞り２０、第１のレンズ群２１、固定絞り２３、第２のレンズ群２２、及びガラスフィルタ２５が、光軸Ｐに沿って被写体Ｂ側から像面Ｓ側に向けて順番に配置されている。なお、本明細書においては、光軸Ｐに沿って被写体側を「前方」、像面側を「後方」と定義する。

また、可変絞り２０は、図示しないモータにより開口径を変化させることができるように構成されており、本実施形態では、図２に示す第１の開口径と図３に示す第２の開口径との間で開口径を切り替えることができるように構成されている。なお、この可変絞り２０は、開口径を無段階で変化させることができるものであってもよい。このように、本実施形態では、第１のレンズ群２１の被写体側に、開口径を変化させることが可能な可変絞り２０が配置されている。

図１に示すように、第１のレンズ群２１は、被写体Ｂ側に配置された第１レンズ３１と、第１レンズ３１よりも像面Ｓ側に配置された第２レンズ３２とを含んでいる。また、第２のレンズ群２２は、被写体Ｂ側に配置された第３レンズ３３と、第３レンズ３３よりも像面Ｓ側に配置された第４レンズ３４と、第４レンズ３４よりも像面Ｓ側に配置された第５レンズ３５とを含んでいる。ここで、第１のレンズ群２１の被写体に最も近いレンズ面、すなわち第１レンズ３１の前方レンズ面３１Ａから光軸Ｐに沿って像面Ｓに至るまでの距離を光学全長ＴＴＬとすると、光学全長ＴＴＬは、以下の式（１）を満足している。
ＴＴＬ＜４．８ｍｍ ・・・（１）
このように、本実施形態の光学系１６は、その光学全長ＴＴＬが４．８ｍｍ未満となっているので、スマートフォン１の内部のように非常に狭いスペースに収容できるようになっている。

ここで、第１レンズ３１は正の屈折力を有していることが好ましい。また、第１レンズ３１の前方レンズ面３１Ａは被写体Ｂ側に凸であり、後方レンズ面３１Ｂは像面Ｓ側に凸であることが好ましい。さらに、第１レンズ３１の前方レンズ面３１Ａ及び後方レンズ面３１Ｂの少なくとも一方が非球面で構成されることが好ましい。

また、第２レンズ３２は負の屈折力を有していることが好ましい。さらに、第２レンズ３２の前方レンズ面３２Ａは被写体Ｂ側に凹であり、後方レンズ面３２Ｂは像面Ｓ側に凹であることが好ましい。また、第２レンズ３２の前方レンズ面３２Ａ及び後方レンズ面３２Ｂの少なくとも一方が非球面で構成されることが好ましい。さらに、第２レンズ３２の前方レンズ面３２Ａは少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。

また、第３レンズ３３は正の屈折力を有していることが好ましい。さらに、第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａは被写体Ｂ側に凸であり、後方レンズ面３３Ｂは像面Ｓ側に凸であることが好ましい。また、第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａ及び後方レンズ面３３Ｂの少なくとも一方が非球面で構成されることが好ましい。さらに、第３レンズ３３の後方レンズ面３３Ｂは少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。

また、第４レンズ３４は正の屈折力を有していることが好ましい。さらに、第４レンズ３４の前方レンズ面３４Ａは被写体Ｂ側に凹であり、後方レンズ面３４Ｂは像面Ｓ側に凸であることが好ましい。また、第４レンズ３４の前方レンズ面３４Ａ及び後方レンズ面３４Ｂの少なくとも一方が非球面で構成されることが好ましい。

また、第５レンズ３５は負の屈折力を有していることが好ましい。さらに、第５レンズ３５の前方レンズ面３５Ａは被写体Ｂ側に凹であり、後方レンズ面３５Ｂは像面Ｓ側に凹であることが好ましい。また、第５レンズ３５の前方レンズ面３５Ａ及び後方レンズ面３５Ｂの少なくとも一方が非球面で構成されることが好ましい。さらに、第５レンズ３５の前方レンズ面３５Ａ及び後方レンズ面３５Ｂのそれぞれが少なくとも１つの変曲点を有することが好ましい。

第２レンズ３２と第３レンズ３３との間には固定絞り２３が配置されており、第２レンズ３２と第３レンズ３３との間にはある程度の間隔が必要となる。このため、第２レンズ３２の後方レンズ面３２Ｂと第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａとの間の光軸Ｐと平行な方向における距離の最小値は０．３ｍｍ以上であることが好ましく、第２レンズ３２の後方レンズ面３２Ｂと第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａとの間の光軸Ｐに沿った距離Ｌ₂₃は、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
Ｌ₂₃≧０．４ｍｍ ・・・（２）

ここで、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズ３１の焦点距離をｆ₁、第２レンズ３２の焦点距離をｆ₂、第３レンズ３３の焦点距離をｆ₃、第４レンズ３４の焦点距離をｆ₄、第５レンズ３５の焦点距離をｆ₅、第１のレンズ群２１（すなわち第１レンズ３１と第２レンズ３２）の合成焦点距離をｆ₁₂、第２のレンズ群２２（すなわち第３レンズ３３と第４レンズ３４と第５レンズ３５）の合成焦点距離をｆ₃₄₅、第２レンズ３２と第３レンズ３３の合成焦点距離をｆ₂₃、第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離をｆ₃₄、第４レンズ３４と第５レンズ３５の合成焦点距離をｆ₄₅、第１レンズ３１と第２レンズ３２と第３レンズ３３の合成焦点距離をｆ₁₂₃、第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離をｆ₂₃₄、第３レンズ３３と第４レンズ３４と第５レンズ３５の合成焦点距離をｆ₃₄₅、第１レンズ３１と第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離をｆ₁₂₃₄、第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４と第５レンズ３５の合成焦点距離をｆ₂₃₄₅とすると、光学系１６が以下の式（３）〜（２２）を満足していることが好ましい。
３．５ｍｍ＜ｆ＜４．３ｍｍ ・・・（３）
｜ｆ₁₂／ｆ₃₄₅｜＜０．４ ・・・（４）
０．２＜｜ｆ₂／ｆ₃｜＜０．８ ・・・（５）
ｆ₁＜ｆ₁₂ ・・・（６）
ｆ₂＜ｆ₁₂ ・・・（７）
ｆ₂＞ｆ₂₃ ・・・（８）
ｆ₃＞ｆ₂₃ ・・・（９）
ｆ₃＞ｆ₃₄ ・・・（１０）
ｆ₄＞ｆ₃₄ ・・・（１１）
ｆ₄＞ｆ₄₅ ・・・（１２）
ｆ₅＞ｆ₄₅ ・・・（１３）
ｆ₁₂＞ｆ₁₂₃ ・・・（１４）
ｆ₂₃＜ｆ₁₂₃ ・・・（１５）
ｆ₂₃＜ｆ₂₃₄ ・・・（１６）
ｆ₃₄＜ｆ₂₃₄ ・・・（１７）
ｆ₁₂₃＞ｆ₁₂₃₄ ・・・（１８）
ｆ₂₃₄＞ｆ₁₂₃₄ ・・・（１９）
ｆ₂₃₄＞ｆ₂₃₄₅ ・・・（２０）

第２のレンズ群２２の像面に最も近いレンズ面、すなわち第５レンズ３５の後方レンズ面３５Ｂから光軸Ｐに沿って像面Ｓに至るまでの距離を後部焦点距離ＢＦＬとすると、後部焦点距離ＢＦＬと光学全長ＴＴＬとは、以下の式（２１）を満たすことが好ましい。
０．１８５＜ＢＦＬ／ＴＴＬ＜０．２５４ ・・・（２１）

第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３、第４レンズ３４、及び第５レンズ３５のｄ線に対する屈折率をそれぞれＮ_d1、Ｎ_d2、Ｎ_d3、Ｎ_d4、及びＮ_d5とすると、光学系１６が以下の式（２２）〜（２６）を満足していることが好ましい。
１．５４＜Ｎ_d2＜１．６８ ・・・（２２）
Ｎ_d1＜Ｎ_d2 ・・・（２３）
Ｎ_d2＞Ｎ_d3 ・・・（２４）
Ｎ_d3＝Ｎ_d4 ・・・（２５）
Ｎ_d4＞Ｎ_d5 ・・・（２６）

上述したパラメータにより構成される光学系１６によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することが可能となる。

なお、上述した第１レンズ３１〜第５レンズ３５のレンズ面が非球面で構成される場合、この非球面のプロファイルは、以下の式（２７）により表される。

ここで、ｙは光軸Ｐに垂直な方向の高さ、Ｚ（ｙ）は高さｙにおける非球面の頂点の接平面から非球面に至るまでの光軸Ｐと平行な方向における距離（サグ量）、Ｃは非球面の頂点における曲率、κは円錐定数、Ａ_nはｎ次の非球面係数である。

上述の実施形態では、本発明に係る撮像装置の例としてスマートフォン１に内蔵されたカメラモジュール１０を説明したが、本発明に係る撮像装置はこれに限られるものではなく、狭いスペースに収容する必要のある撮像装置であれば任意の撮像装置に適用できるものである。

ここで、上述した実施形態の実施例として、光学系１６のそれぞれ要素の特性を具体的な数値とともに示す。
＜仕様諸元＞
撮像有効径＝５．８２２ｍｍ
レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．６１ｍｍ
光学全長ＴＴＬ＝４．５１６ｍｍ
後部焦点距離ＢＦＬ＝０．９５８ｍｍ
視野対角（画角）＝７５．５°

＜光軸Ｐ上のレンズ面の曲率半径＞
第１レンズ３１の前方レンズ面３１Ａ：１．９５７３４ｍｍ（非球面）
第１レンズ３１の後方レンズ面３１Ｂ：−８．３１５９８ｍｍ（非球面）
第２レンズ３２の前方レンズ面３２Ａ：−１０．６０３２８ｍｍ（非球面）
第２レンズ３２の後方レンズ面３２Ｂ：５．００９８５ｍｍ（非球面）
第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａ：３．５８７９５ｍｍ（非球面）
第３レンズ３３の後方レンズ面３３Ｂ：６３．２６２９１ｍｍ（非球面）
第４レンズ３４の前方レンズ面３４Ａ：−５．７６３０４ｍｍ（非球面）
第４レンズ３４の後方レンズ面３４Ｂ：−１．６４５９７ｍｍ（非球面）
第５レンズ３５の前方レンズ面３５Ａ：４．２４３９１ｍｍ（非球面）
第５レンズ３５の後方レンズ面３５Ｂ：０．９６９７４ｍｍ（非球面）

＜光軸Ｐ上の厚さ又は間隔＞
可変絞り２０と第１レンズ３１との間の間隔Ｄ_V1＝０．０１ｍｍ
第１レンズ３１の厚さＤ₁＝０．６８４ｍｍ
第１レンズ３１と第２レンズ３２との間の間隔Ｄ₁₂＝０．０９７ｍｍ
第２レンズ３２の厚さＤ₂＝０．２４８ｍｍ
第２レンズ３２と固定絞り２３との間の間隔Ｄ_2F＝０．３４３ｍｍ
固定絞り２３と第３レンズ３３との間の間隔Ｄ_F3＝０．２０８ｍｍ
第３レンズ３３の厚さＤ₃＝０．３５３ｍｍ
第３レンズ３３と第４レンズ３４との間の間隔Ｄ₃₄＝０．５５５ｍｍ
第４レンズ３４の厚さＤ₄＝０．５２２ｍｍ
第４レンズ３４と第５レンズ３５との間の間隔Ｄ₄₅＝０．１８７ｍｍ
第５レンズ３５の厚さＤ₅＝０．３６２ｍｍ
第５レンズ３５とガラスフィルタ２５との間の間隔Ｄ_5G＝０．２５０ｍｍ
ガラスフィルタ２５の厚さＤ_F＝０．２１０ｍｍ
ガラスフィルタ２５と像面Ｓとの間の間隔Ｄ_FS＝０．４９８ｍｍ

＜可変絞り２０と固定絞り２３の開口径＞
可変絞り２０の第１の開口径ｄ_V1＝２．５１ｍｍ
可変絞り２０の第２の開口径ｄ_V2＝０．９２ｍｍ
固定絞り２３の開口径ｄ_F＝２．０７ｍｍ

＜ｄ線に対する屈折率＞
第１レンズ３１の屈折率Ｎ_d1＝１．５４４４６
第２レンズ３２の屈折率Ｎ_d2＝１．６６０７４
第３レンズ３３の屈折率Ｎ_d3＝１．５４４４６
第４レンズ３４の屈折率Ｎ_d4＝１．５４４４６
第５レンズ３５の屈折率Ｎ_d5＝１．５３４８１
ガラスフィルタ２５の屈折率Ｎ_dG＝１．５１６８１

＜アッベ数＞
第１レンズ３１のアッベ数ν₁＝５５．９
第２レンズ３２のアッベ数ν₂＝２０．４
第３レンズ３３のアッベ数ν₃＝５５．９
第４レンズ３４のアッベ数ν₄＝５５．９
第５レンズ３５のアッベ数ν₅＝５５．６
ガラスフィルタ２５のアッベ数ν_G＝６４．２

＜焦点距離＞
第１レンズ３１の焦点距離ｆ₁＝２．９８０ｍｍ
第２レンズ３２の焦点距離ｆ₂＝−５．１１７ｍｍ
第３レンズ３３の焦点距離ｆ₃＝６．９７２ｍｍ
第４レンズ３４の焦点距離ｆ₄＝４．０５１ｍｍ
第５レンズ３５の焦点距離ｆ₅＝−２．４４４ｍｍ
第１のレンズ群２１の合成焦点距離ｆ₁₂＝５．６４６ｍｍ
第２のレンズ群２２の合成焦点距離ｆ₃₄₅＝１５．７９２ｍｍ
第２レンズ３２と第３レンズ３３の合成焦点距離ｆ₂₃＝−２８．０８１ｍｍ
第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離ｆ₃₄＝２．８９０ｍｍ
第４レンズ３４と第５レンズ３５の合成焦点距離ｆ₄₅＝−８．０３５ｍｍ
第１レンズ３１と第２レンズ３２と第３レンズ３３の合成焦点距離ｆ₁₂₃＝３．５９０ｍｍ
第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離ｆ₂₃₄＝３．９９３ｍｍ
第１レンズ３１と第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４の合成焦点距離ｆ₁₂₃₄＝２．７２４ｍｍ
第２レンズ３２と第３レンズ３３と第４レンズ３４と第５レンズ３５の合成焦点距離ｆ₂₃₄₅＝−５．３９７ｍｍ

＜非球面データ＞
第１レンズ３１の前方レンズ面３１Ａ：
κ＝−２．７２４８９
Ａ₄＝３．７７５５８×１０^-2
Ａ₆＝−７．３４１９２×１０^-3
Ａ₈＝１．３８１１９×１０^-4
Ａ₁₀＝−６．９６６８７×１０^-3
Ａ₁₂＝２．６７７６３×１０^-3
Ａ₁₄＝−１．７５０７３×１０^-3
Ａ₁₆＝０
第１レンズ３１の後方レンズ面３１Ｂ：
κ＝２８．４１２８６
Ａ₄＝４．２０９０９×１０^-2
Ａ₆＝−３．６３０６６×１０^-2
Ａ₈＝９．２３６３６×１０^-3
Ａ₁₀＝５．６７９５６×１０^-3
Ａ₁₂＝−６．１４６４７×１０^-3
Ａ₁₄＝１．７０６１７×１０^-3
Ａ₁₆＝０
第２レンズ３２の前方レンズ面３２Ａ：
κ＝４２．７７７３
Ａ₄＝５．７６８７９×１０^-2
Ａ₆＝−４．７７６６２×１０^-2
Ａ₈＝３．７２０７９×１０^-2
Ａ₁₀＝−４．４０３７７×１０^-3
Ａ₁₂＝−３．２９１５５×１０^-3
Ａ₁₄＝４．２５５２１×１０^-3
Ａ₁₆＝０
第２レンズ３２の後方レンズ面３２Ｂ：
κ＝−２８．１６５８
Ａ₄＝４．９４０３０×１０^-2
Ａ₆＝−７．３９７４７×１０^-2
Ａ₈＝７．５４１２８×１０^-2
Ａ₁₀＝８．７４０２０×１０^-2
Ａ₁₂＝−２．０５８２３×１０^-1
Ａ₁₄＝１．００４５８×１０^-1
Ａ₁₆＝０
第３レンズ３３の前方レンズ面３３Ａ：
κ＝−１１．２０６２
Ａ₄＝−３．７８３３７×１０^-2
Ａ₆＝−２．３６６４１×１０^-2
Ａ₈＝−３．３１９９４×１０^-3
Ａ₁₀＝１．３７５４０×１０^-2
Ａ₁₂＝−３．９２８６４×１０^-3
Ａ₁₄＝Ａ₁₆＝０
第３レンズ３３の後方レンズ面３３Ｂ：
κ＝０
Ａ₄＝−６．０１２４０×１０^-2
Ａ₆＝−３．２３９９２×１０^-3
Ａ₈＝−４．３１０１７×１０^-2
Ａ₁₀＝３．３４０３７×１０^-2
Ａ₁₂＝−２．５７７７５×１０^-3
Ａ₁₄＝−１．３１６０１×１０^-4
Ａ₁₆＝０
第４レンズ３４の前方レンズ面３４Ａ：
κ＝４．４１１６７４
Ａ₄＝−３．３４４８８×１０^-2
Ａ₆＝−２．４３１３１×１０^-2
Ａ₈＝−１．９６２９７×１０^-2
Ａ₁₀＝２．０９１５３×１０^-2
Ａ₁₂＝−１．３１０１９×１０^-3
Ａ₁₄＝−５．６７２５１×１０^-4
Ａ₁₆＝−２．９１１５９×１０^-4
第４レンズ３４の後方レンズ面３４Ｂ：
κ＝−０．３２２６２
Ａ₄＝２．３１８５７×１０^-2
Ａ₆＝１．８０４４０×１０^-3
Ａ₈＝３．０１９３８×１０^-3
Ａ₁₀＝１．３１７２７×１０^-3
Ａ₁₂＝１．２７０４６×１０^-4
Ａ₁₄＝−２．７５３０１×１０^-4
Ａ₁₆＝１．３６５００×１０^-5
第５レンズ３５の前方レンズ面３５Ａ：
κ＝１．５６２５５９
Ａ₄＝−６．１４６６０×１０^-1
Ａ₆＝５．３７５９３×１０^-1
Ａ₈＝−２．９１４６６×１０^-1
Ａ₁₀＝９．１０３９４×１０^-2
Ａ₁₂＝−１．１３１１８×１０^-2
Ａ₁₄＝−１．１８５８６×１０^-3
Ａ₁₆＝３．２４４５０×１０^-4
第５レンズ３５の後方レンズ面３５Ｂ：
κ＝−４．０５９５３
Ａ₄＝−２．４１７８５×１０^-1
Ａ₆＝１．７５５２５×１０^-1
Ａ₈＝−８．６１２０４×１０^-2
Ａ₁₀＝２．６９１５５×１０^-2
Ａ₁₂＝−５．０６５３４×１０^-3
Ａ₁₄＝５．２２３７９×１０^-4
Ａ₁₆＝−２．３０１４４×１０^-5

ここで、上記式（１）〜（２６）について検討する。
１）ＴＴＬ＝４．５１６ｍｍ＜４．８ｍｍであるから式（１）を満たしている。
２）Ｌ₂₃＝Ｄ_2F＋Ｄ_F3＝０．５５１ｍｍ≧０．４ｍｍであるから式（２）を満たしている。
３）３．５ｍｍ＜ｆ＝３．６１ｍｍ＜４．３ｍｍであるから式（３）を満たしている。
４）｜ｆ₁₂／ｆ₃₄₅｜＝０．３５８＜０．４であるから式（４）を満たしている。
５）０．２＜｜ｆ₂／ｆ₃｜＝０．７３４＜０．８であるから式（５）を満たしている。
６）ｆ₁＝２．９８０ｍｍ＜ｆ₁₂＝５．６４６ｍｍであるから式（６）を満たしている。
７）ｆ₂＝−５．１１７ｍｍ＜ｆ₁₂＝５．６４６ｍｍであるから式（７）を満たしている。
８）ｆ₂＝−５．１１７ｍｍ＞ｆ₂₃＝−２８．０８１ｍｍであるから式（８）を満たしている。
９）ｆ₃＝６．９７２ｍｍ＞ｆ₂₃＝−２８．０８１ｍｍであるから式（９）を満たしている。
１０）ｆ₃＝６．９７２ｍｍ＞ｆ₃₄＝２．８９０ｍｍであるから式（１０）を満たしている。
１１）ｆ₄＝４．０５１ｍｍ＞ｆ₃₄＝２．８９０ｍｍであるから式（１１）を満たしている。
１２）ｆ₄＝４．０５１ｍｍ＞ｆ₄₅＝−８．０３５５ｍｍであるから式（１２）を満たしている。
１３）ｆ₅＝−２．４４４ｍｍ＞ｆ₄₅＝−８．０３５ｍｍであるから式（１３）を満たしている。
１４）ｆ₁₂＝５．６４６ｍｍ＞ｆ₁₂₃＝３．５９０ｍｍであるから式（１４）を満たしている。
１５）ｆ₂₃＝−２８．０８１ｍｍ＜ｆ₁₂₃＝３．５９０ｍｍであるから式（１５）を満たしている。
１６）ｆ₂₃＝−２８．０８１ｍｍ＜ｆ₂₃₄＝３．９９３ｍｍであるから式（１６）を満たしている。
１７）ｆ₃₄＝２．８９０ｍｍ＜ｆ₂₃₄＝３．９９３ｍｍであるから式（１７）を満たしている。
１８）ｆ₁₂₃＝３．５９０ｍｍ＞ｆ₁₂₃₄＝２．７２４ｍｍであるから式（１８）を満たしている。
１９）ｆ₂₃₄＝３．９９３ｍｍ＞ｆ₁₂₃₄＝２．７２４ｍｍであるから式（１９）を満たしている。
２０）ｆ₂₃₄＝３．９９３ｍｍ＞ｆ₂₃₄₅＝−５．３９７ｍｍであるから式（２０）を満たしている。
２１）０．１８５＜ＢＦＬ／ＴＴＬ＝０．２１２＜０．２５４であるから式（２１）を満たしている。
２２）１．５４＜Ｎ_d2＝１．６６０７４＜１．６８であるから式（２２）を満たしている。
２３）Ｎ_d1＝１．５４４４６＜Ｎ_d2＝１．６６０７４であるから式（２３）を満たしている。
２４）Ｎ_d2＝１．６６０７４＞Ｎ_d3＝１．５４４４６であるから式（２４）を満たしている。
２５）Ｎ_d3＝Ｎ_d4＝１．５４４４６であるから式（２５）を満たしている。
２６）Ｎ_d4＝１．５４４４６＞Ｎ_d5＝１．５３４８１であるから式（２６）を満たしている。
このように、実施例１における光学系１６は上記式（１）〜（２６）をすべて満たしている。

このような構成の光学系１６を用いたカメラモジュール１０によれば、可変絞り２０の開口径を第１の開口径ｄ_V1にした場合のＦ値は１．４となり、可変絞り２０の開口径を第２の開口径ｄ_V2にした場合のＦ値は４．０となった。このように、上述したパラメータにより構成される光学系１６によれば、広範囲でＦ値を切り替えることができ、被写体の露出や被写界深度、収差を柔軟に制御することが可能となる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ スマートフォン
１０ カメラモジュール（撮像装置）
１２ ケーシング
１４ ベース板
１６ 光学系
１８ 撮像素子
２０ 可変絞り
２１ 第１のレンズ群
２２ 第２のレンズ群
２３ 固定絞り
２５ ガラスフィルタ
３１ 第１レンズ
３２ 第２レンズ
３３ 第３レンズ
３４ 第４レンズ
３５ 第５レンズ
Ｂ 被写体
Ｐ 光軸
Ｓ 像面

Claims (40)

1. 光軸に沿って被写体側から像面側に向けて順番に配置された、
   第１の開口径と第２の開口径との間で開口径を切り替えることが可能な可変絞りと、
   正の屈折力を有する第１のレンズ群と、
   所定の開口径を有する固定絞りと、
   正の屈折力を有する第２のレンズ群と
   を備え、
   前記第１のレンズ群の焦点距離をｆ_A、前記第２のレンズ群の焦点距離をｆ_Bとすると、
   ｜ｆ_A／ｆ_B｜＜０．４
   を満たす、
   光学系。
2. 前記第１のレンズ群の前記被写体に最も近いレンズ面から前記光軸に沿って前記像面に至るまでの距離を光学全長ＴＴＬとすると、
   ＴＴＬ＜４．８ｍｍ
   を満たす、請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の合成焦点距離は正の値である、請求項１又は２に記載の光学系。
4. 前記第１のレンズ群の焦点距離をｆ_A、前記第２のレンズ群の焦点距離をｆ_Bとすると、
   ｜ｆ_A／ｆ_B｜＜０．４
   を満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。
5. レンズ全系の焦点距離をｆとすると、
   ３．５ｍｍ＜ｆ＜４．３ｍｍ
   を満たす、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系。
6. 前記第２のレンズ群の前記像面に最も近いレンズ面から前記光軸に沿って前記像面に至るまでの距離を後部焦点距離ＢＦＬとすると、
   ０．１８５＜ＢＦＬ／ＴＴＬ＜０．２５４
   を満たす、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 前記第１のレンズ群は、前記光軸に沿って前記被写体側から前記像面側に向けて順番に配置された、
   正の屈折力を有する第１レンズと、
   負の屈折力を有する第２レンズと
   から構成され、
   前記第２のレンズ群は、前記光軸に沿って前記被写体側から前記像面側に向けて順番に配置された、
   正の屈折力を有する第３レンズと、
   正の屈折力を有する第４レンズと、
   負の屈折力を有する第５レンズと
   から構成される、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の光学系。
8. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ、及び前記第５レンズの少なくとも一方のレンズ面は非球面である、請求項７に記載の光学系。
9. 前記第２レンズの焦点距離をｆ₂、前記第３レンズの焦点距離をｆ₃とすると、
   ０．２＜｜ｆ₂／ｆ₃｜＜０．８
   を満たす、請求項７又は８に記載の光学系。
10. 前記第２レンズの後方レンズ面と前記第３レンズの前方レンズ面との間の前記光軸と平行な方向における距離の最小値は０．３ｍｍ以上である、請求項７から９のいずれか一項に記載の光学系。
11. 前記第２レンズの後方レンズ面と前記第３レンズの前方レンズ面との間の前記光軸に沿った距離は０．４ｍｍ以上である、請求項７から１０のいずれか一項に記載の光学系。
12. 前記第２レンズの前方レンズ面は、少なくとも１つの変曲点を有する、請求項７から１１のいずれか一項に記載の光学系。
13. 前記第３レンズの後方レンズ面は、少なくとも１つの変曲点を有する、請求項７から１２のいずれか一項に記載の光学系。
14. 前記第５レンズの前方レンズ面及び後方レンズ面は、それぞれ少なくとも１つの変曲点を有する、請求項７から１３のいずれか一項に記載の光学系。
15. 前記第１レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凸であり、後方レンズ面は前記像面側に凸である、請求項７から１４のいずれか一項に記載の光学系。
16. 前記第２レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凹である、請求項７から１５のいずれか一項に記載の光学系。
17. 前記第３レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凸であり、後方レンズ面は前記像面側に凸である、請求項７から１６のいずれか一項に記載の光学系。
18. 前記第４レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凸である、請求項７から１７のいずれか一項に記載の光学系。
19. 前記第５レンズの前方レンズ面は前記被写体側に凹であり、後方レンズ面は前記像面側に凹である、請求項７から１８のいずれか一項に記載の光学系。
20. 前記第２レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d2とすると、
    １．５４＜Ｎ_d2＜１．６８
    を満たす、請求項７から１９のいずれか一項に記載の光学系。
21. 前記第１レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d1、前記第２レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d2とすると、
    Ｎ_d1＜Ｎ_d2
    を満たす、請求項７から２０のいずれか一項に記載の光学系。
22. 前記第２レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d2、前記第３レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d3とすると、
    Ｎ_d2＞Ｎ_d3
    を満たす、請求項７から２１のいずれか一項に記載の光学系。
23. 前記第３レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d3、前記第４レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d4とすると、
    Ｎ_d3＝Ｎ_d4
    を満たす、請求項７から２２のいずれか一項に記載の光学系。
24. 前記第４レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d4、前記第５レンズのｄ線に対する屈折率をＮ_d5とすると、
    Ｎ_d4＞Ｎ_d5
    を満たす、請求項７から２３のいずれか一項に記載の光学系。
25. 前記第１レンズの焦点距離をｆ₁、前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離をｆ₁₂とすると、
    ｆ₁＜ｆ₁₂
    を満たす、請求項７から２４のいずれか一項に記載の光学系。
26. 前記第２レンズの焦点距離をｆ₂、前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離をｆ₁₂とすると、
    ｆ₂＜ｆ₁₂
    を満たす、請求項７から２５のいずれか一項に記載の光学系。
27. 前記第２レンズの焦点距離をｆ₂、前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₂₃とすると、
    ｆ₂＞ｆ₂₃
    を満たす、請求項７から２６のいずれか一項に記載の光学系。
28. 前記第３レンズの焦点距離をｆ₃、前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₂₃とすると、
    ｆ₃＞ｆ₂₃
    を満たす、請求項７から２７のいずれか一項に記載の光学系。
29. 前記第３レンズの焦点距離をｆ₃、前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₃₄とすると、
    ｆ₃＞ｆ₃₄
    を満たす、請求項７から２８のいずれか一項に記載の光学系。
30. 前記第４レンズの焦点距離をｆ₄、前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₃₄とすると、
    ｆ₄＞ｆ₃₄
    を満たす、請求項７から２９のいずれか一項に記載の光学系。
31. 前記第４レンズの焦点距離をｆ₄、前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離をｆ₄₅とすると、
    ｆ₄＞ｆ₄₅
    を満たす、請求項７から３０のいずれか一項に記載の光学系。
32. 前記第５レンズの焦点距離をｆ₅、前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離をｆ₄₅とすると、
    ｆ₅＞ｆ₄₅
    を満たす、請求項７から３１のいずれか一項に記載の光学系。
33. 前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離をｆ₁₂、前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃とすると、
    ｆ₁₂＞ｆ₁₂₃
    を満たす、請求項７から３２のいずれか一項に記載の光学系。
34. 前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₂₃、前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃とすると、
    ｆ₂₃＜ｆ₁₂₃
    を満たす、請求項７から３３のいずれか一項に記載の光学系。
35. 前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₂₃、前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄とすると、
    ｆ₂₃＜ｆ₂₃₄
    を満たす、請求項７から３４のいずれか一項に記載の光学系。
36. 前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₃₄、前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄とすると、
    ｆ₃₄＜ｆ₂₃₄
    を満たす、請求項７から３５のいずれか一項に記載の光学系。
37. 前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃、前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃₄とすると、
    ｆ₁₂₃＞ｆ₁₂₃₄
    を満たす、請求項７から３６のいずれか一項に記載の光学系。
38. 前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄、前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₁₂₃₄とすると、
    ｆ₂₃₄＞ｆ₁₂₃₄
    を満たす、請求項７から３７のいずれか一項に記載の光学系。
39. 前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄、前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズと前記第５レンズの合成焦点距離をｆ₂₃₄₅とすると、
    ｆ₂₃₄＞ｆ₂₃₄₅
    を満たす、請求項７から３８のいずれか一項に記載の光学系。
40. 請求項１から３９のいずれか一項に記載の光学系と、
    前記像面に配置された撮像素子と
    を備える撮像装置。

Images