JP2022032924A - 撮像光学レンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、光学レンズ分野に関し、撮像光学レンズを開示する。【解決手段】当該撮像光学レンズは、合計で５枚のレンズを備え、前記５枚のレンズは、物体側から像側へ順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ及び第５レンズであり、第１レンズから第５レンズのうちの少なくとも１つは、自由曲面を含み、撮像光学レンズ全体の焦点距離をｆ、第４レンズの焦点距離をｆ４、第５レンズの像側面の中心曲率半径をＲ１０、第４レンズの軸上厚みをｄ７、第４レンズの像側面から第５レンズの物体側面までの軸上距離をｄ８としたときに、条件式－３．５０≦ｆ４／ｆ≦－０．３５、－８．００≦Ｒ１０／ｆ≦－１．００、２．００≦ｄ８／ｄ７≦８．００を満たす。本発明に係る撮像光学レンズは、良好な光学性能を有するとともに、極薄化及び長焦点距離の設計要求を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズ分野に関し、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と、モニタ、ＰＣレンズなどの撮像装置とに適用される撮像光学レンズに関する。
結像レンズの発展に伴い、レンズの結像に対する人々の要求が高まってきており、レンズの「夜景撮影」や「背景ぼかし」もレンズの結像規格を測る重要な指標となっている。現在、回転対称の非球面が多く採用され、このような非球面は、タンジェンシャル平面内のみで十分な自由度を有するため、軸外収差を良好に補正することができなかった。また、従来構造のパワー配分、レンズ間隔及びレンズ形状の設置が不十分であるため、レンズの極薄化及び長焦点距離も不十分であった。自由曲面は、非回転対称の表面タイプであり、収差をより良くバランスさせ、結像品質を向上させることができ、しかも自由曲面の加工も徐々に成熟している。レンズの結像要求の向上に伴い、レンズを設計する際に自由曲面を入れることが重要であり、特に広角と超広角レンズの設計において効果が一層顕著である。
上記問題に鑑みて、本発明は、良好な光学性能を図るとともに、長焦点距離及び極薄化の特性を有する撮像光学レンズを提供することを目的とする。
上記技術的課題を解決すべく、本発明の実施形態は、撮像光学レンズを提供する。前記撮像光学レンズは、合計で５枚のレンズを備え、前記５枚のレンズは、物体側から像側へ順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ及び第５レンズであり、前記第１レンズは、正の屈折力を有し、前記第２レンズは、負の屈折力を有し、前記第３レンズは、正の屈折力を有し、前記第４レンズは、負の屈折力を有し、
前記第１レンズから前記第５レンズのうちの少なくとも１つは、自由曲面を含み、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第５レンズの像側面の中心曲率半径をＲ１０、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７、前記第４レンズの像側面から第５レンズの物体側面までの軸上距離をｄ８としたときに、以下の条件式（１）～（２）を満たす。
－３．５０≦ｆ４／ｆ≦－０．３５ （１）
－８．００≦Ｒ１０／ｆ≦－１．００ （２）
２．００≦ｄ８／ｄ７≦８．００ （３）
好ましくは、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記第２レンズの像側面から前記第３レンズの物体側面までの軸上距離をｄ４としたときに、以下の条件式（４）を満たす。
１．５０≦ｄ４／ｄ３≦５．００ （４）
好ましくは、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ１、前記第１レンズの像側面の中心曲率半径をＲ２、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（５）～（７）を満たす。
０．２０≦ｆ１／ｆ≦０．７６ （５）
－１．４８≦(Ｒ１＋Ｒ２)／(Ｒ１－Ｒ２)≦－０．３１ （６）
０．０８≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．３６ （７）
好ましくは、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第２レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ３、前記第２レンズの像側面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（８）～（１０）を満たす。
－１．０７≦ｆ２／ｆ≦－０．３２ （８）
０．１０≦(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３－Ｒ４)≦０．６２ （９）
０．０２≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０６ （１０）
好ましくは、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ５、前記第３レンズの像側面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１１）～（１３）を満たす。
０．２７≦ｆ３／ｆ≦１．７６ （１１）
－０．８８≦(Ｒ５＋Ｒ６)／(Ｒ５－Ｒ６)≦１．４１ （１２）
０．０３≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．１３ （１３）
好ましくは、前記第４レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側面の中心曲率半径をＲ８、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１４）～（１５）を満たす。
０．５２≦(Ｒ７＋Ｒ８)／(Ｒ７－Ｒ８)≦６．５６ （１４）
０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．１０ （１５）
好ましくは、前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１６）～（１８）を満たす。
－５．２６≦ｆ５／ｆ≦１３．２２ （１６）
－３．２２≦(Ｒ９＋Ｒ１０)／(Ｒ９－Ｒ１０)≦９．３８ （１７）
０．０４≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．１８ （１８）
好ましくは、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１９）を満たす。
ｆ／ＴＴＬ≧１．００ （１９）
好ましくは、前記撮像光学レンズの光学長ＴＴＬは、８．５９ｍｍ以下である。
好ましくは、前記撮像光学レンズの絞り値ＦＮＯは、２．４７以下である。
本発明は、下記の有利な作用効果を奏することができる。本発明に係る撮像光学レンズによれば、良好な光学性能を有するとともに、長焦点距離及び極薄化の特性を有する。また、第１レンズから第５レンズのうちの少なくとも１つが自由曲面を含むことで、システムの歪曲収差、像面湾曲の補正に有利であり、結像品質を向上させ、特に高画素用のＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子により構成された携帯電話の撮像レンズユニットとＷＥＢ撮像レンズに適用することができる。
本発明の実施形態における技術案をより明瞭に説明するために、以下では、実施形態の記述に使用必要な図面を簡単に紹介する。明らかに、以下に記載される図面は、本発明の一部の実施形態に過ぎず、当業者にとって、創造的労力をかけない前提で、これらの図面から他の図面を得ることができる。
本発明に係る第１実施形態の撮像光学レンズの構成を示す模式図である。 図１に示す撮像光学レンズのＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示す。 本発明に係る第２実施形態の撮像光学レンズの構成を示す模式図である。 図３に示す撮像光学レンズのＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示す。 本発明に係る第３実施形態の撮像光学レンズの構成を示す模式図である。 図５に示す撮像光学レンズのＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示す。 本発明に係る第４実施形態の撮像光学レンズの構成を示す模式図である。 図７に示す撮像光学レンズのＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示す。
本発明の目的、解決手段及びメリットがより明瞭になるように、本発明の各実施形態を図面を参照しながら以下に詳細に説明する。しかし、本発明の各実施形態において、本発明が良く理解されるように多くの技術的詳細が与えられているが、それらの技術的詳細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存在しなくとも、本発明の保護しようとするものを実現可能であることは、当業者に理解されるべきである。
（第１実施形態）
図面を参照すると、本発明は、撮像光学レンズ１０を提供する。図１には、本発明に係る第１実施形態の撮像光学レンズ１０が示され、当該撮像光学レンズ１０は、合計で５枚のレンズを備える。具体的に、前記撮像光学レンズ１０は、物体側から像側へ順に、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及び第５レンズＬ５から構成される。第５レンズＬ５と像面Ｓｉとの間に光学フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）ＧＦなどの光学素子が設けられてもよい。
本実施形態では、第１レンズＬ１がプラスチック材質であり、第２レンズＬ２がプラスチック材質であり、第３レンズＬ３がプラスチック材質であり、第４レンズＬ４がプラスチック材質であり、第５レンズＬ５がプラスチック材質である。他の実施形態では、各レンズが他の材質であってもよい。
本実施形態では、前記第１レンズＬ１から前記第５レンズＬ５のうちの少なくとも１つが自由曲面を含むこととし、自由曲面は、システムの歪曲収差、像面湾曲の補正に有利であり、結像品質を向上させる。
前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆ、前記第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４としたときに、条件式－３．５０≦ｆ４／ｆ≦－０．３５を満たす。この条件式は、第４レンズの焦点距離と撮像光学レンズ全体の焦点距離との比を規定するものである。条件式の範囲内では、システムの結像品質の向上に有利である。
前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆ、前記第５レンズの像側面の中心曲率半径をＲ１０として定義すると、条件式－８．００≦Ｒ１０／ｆ≦－１．００を満たす。この条件式は、第５レンズの像側面の中心曲率半径と撮像光学レンズ全体の焦点距離との比を規定するものである。条件式の範囲内では、システムの結像性能の向上に有利である。好ましくは、条件式－７．５３≦Ｒ１０／ｆ≦－１．１９を満たす。
前記第４レンズＬ４の軸上厚みをｄ７、前記第４レンズＬ４の像側面から前記第５レンズＬ５の物体側面までの軸上距離をｄ８として定義すると、条件式２．００≦ｄ８／ｄ７≦８．００を満たす。ｄ８／ｄ７が条件を満たすときに、システムの全長の低減に有利であり、極薄化効果を図る。
前記第２レンズＬ２の軸上厚みをｄ３、前記第２レンズＬ２の像側面から前記第３レンズＬ３の物体側面までの軸上距離をｄ４として定義すると、条件式１．５０≦ｄ４／ｄ３≦５．００を満たす。ｄ４／ｄ３が条件を満たすときに、システムの全長の低減に有利であり、極薄化効果を図る。好ましくは、条件式１．７５≦ｄ４／ｄ３≦４．７６を満たす。
本実施形態では、前記第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凸面である。
前記第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆとして定義すると、条件式０．２０≦ｆ１／ｆ≦０．７６を満たす。この条件式は、第１レンズＬ１の焦点距離と全体の焦点距離との比を規定するものである。規定された範囲内では、第１レンズは、適切な正の屈折力を有し、システム収差の低減に有利である。好ましくは、条件式０．３１≦ｆ１／ｆ≦０．６１を満たす。
前記第１レンズＬ１の物体側面の中心曲率半径Ｒ１と前記第１レンズＬ１の像側面の中心曲率半径Ｒ２は、条件式－１．４８≦(Ｒ１＋Ｒ２)／(Ｒ１－Ｒ２)≦－０．３１を満たす。第１レンズＬ１の形状を合理的に規定することにより、第１レンズＬ１によってシステムの球面収差を効果的に補正することができる。好ましくは、条件式－０．９２≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１－Ｒ２）≦－０．３９を満たす。
前記第１レンズＬ１の軸上厚みｄ１と前記撮像光学レンズ１０の光学長ＴＴＬは、条件式０．０８≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．３６を満たす。これにより、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、条件式０．１３≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．２９を満たす。
本実施形態において、前記第２レンズＬ２は、負の屈折力を有し、その物体側面が近軸において凹面であり、その像側面が近軸において凹面である。
前記第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆとして定義すると、条件式－１．０７≦ｆ２／ｆ≦－０．３２を満たす。第２レンズＬ２の負屈折力を合理的な範囲で規定することにより、光学システムの収差の補正に有利である。好ましくは、条件式－０．６７≦ｆ２／ｆ≦－０．４０を満たす。
前記第２レンズＬ２の物体側面の中心曲率半径をＲ３、前記第２レンズＬ２の像側面の中心曲率半径をＲ４として定義すると、条件式０．１０≦(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３－Ｒ４)≦０．６２を満たす。この条件式は、第２レンズＬ２の形状を規定するものである。範囲内では、軸上色収差の補正に有利になる。好ましくは、条件式０．１６≦(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３－Ｒ４)≦０．５０を満たす。
前記第２レンズＬ２の軸上厚みをｄ３、前記撮像光学レンズ１０の光学長をＴＴＬとして定義すると、条件式０．０２≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０６を満たす。これにより、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、条件式０．０３≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０５を満たす。
本実施形態では、前記第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凸面である。
前記第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３、前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆとして定義すると、条件式０．２７≦ｆ３／ｆ≦１．７６を満たす。屈折力の合理的な配分により、システムが優れた結像品質及び低い感度を有する。好ましくは、条件式０．４３≦ｆ３／ｆ≦１．４０を満たす。
前記第３レンズＬ３の物体側面の中心曲率半径をＲ５、第３レンズＬ３の像側面の中心曲率半径をＲ６として定義すると、条件式－０．８８≦(Ｒ５＋Ｒ６)／(Ｒ５－Ｒ６)≦１．４１を満たす。この条件式は、第３レンズの形状を規定するものである。条件式で規定された範囲内では、光線がレンズを通る偏向度合いを緩和可能であり、収差を効果的に低減することができる。好ましくは、条件式－０．５５≦(Ｒ５＋Ｒ６)／(Ｒ５－Ｒ６)≦１．１３を満たす。
前記第３レンズＬ３の軸上厚みをｄ５、前記撮像光学レンズ１０の光学長をＴＴＬとして定義すると、条件式０．０３≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．１３を満たす。これにより、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、条件式０．０４≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．１０を満たす。
本実施形態では、前記第４レンズＬ４は、負の屈折力を有し、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凹面である。
前記第４レンズＬ４の物体側面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズＬ４の像側面の中心曲率半径をＲ８として定義すると、条件式０．５２≦(Ｒ７＋Ｒ８)／(Ｒ７－Ｒ８)≦６．５６を満たす。この条件式は、第４レンズＬ４の形状を規定する。範囲内では、軸外画角の収差などの補正に有利である。好ましくは、条件式０．８４≦(Ｒ７＋Ｒ８)／(Ｒ７－Ｒ８)≦５．２４を満たす。
前記第４レンズＬ４の軸上厚みをｄ７、前記撮像光学レンズ１０の光学長をＴＴＬとして定義すると、条件式０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．１０を満たす。これにより、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、条件式０．０３≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．０８を満たす。
本実施形態では、前記第５レンズＬ５は、負の屈折力を有し、その物体側面が近軸において凹面であり、その像側面が近軸において凸面である。
前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆとして定義すると、条件式－５．２６≦ｆ５／ｆ≦１３．２２を満たす。第５レンズＬ５に対する限定により、効果的に撮像レンズの光線角度を緩やかにさせ、公差感度の低減に有利である。好ましくは、条件式－３．２８≦ｆ５／ｆ≦１０．５８を満たす。
前記第５レンズの物体側面の中心曲率半径Ｒ９と前記第５レンズの像側面の中心曲率半径Ｒ１０は、条件式－３．２２≦(Ｒ９＋Ｒ１０)／(Ｒ９－Ｒ１０)≦９．３８を満たす。この条件式は、第５レンズＬ５の形状を規定するものである。範囲内では、軸外画角の収差等の補正に有利になる。好ましくは、条件式－２．０１≦(Ｒ９＋Ｒ１０)／(Ｒ９－Ｒ１０)≦７．５１を満たす。
前記第５レンズＬ５の軸上厚みをｄ９、前記撮像光学レンズ１０の光学長をＴＴＬとして定義すると、０．０４≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．１８を満たす。これにより、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、条件式０．０６≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．１４を満たす。
本実施形態では、前記撮像光学レンズ１０全体の焦点距離ｆと前記撮像光学レンズ１０の光学長ＴＴＬは、条件式ｆ／ＴＴＬ≧１．００を満たす。これにより、極薄化を図る。
本実施形態では、前記撮像光学レンズ１０の光学長ＴＴＬは、８．５９ｍｍ以下であり、極薄化を図ることに有利である。好ましくは、前記撮像光学レンズ１０の光学長ＴＴＬは、８．２０ｍｍ以下である。
本実施形態では、撮像光学レンズ１０の絞り値ＦＮＯは、２．４７以下である。これにより、大口径を図り、結像性能は良好である。好ましくは、撮像光学レンズ１０の絞り値ＦＮＯは、２．４２以下である。
上記関係を満たす場合、撮像光学レンズ１０は、良好な光学性能を有するとともに、自由曲面が用いられることで、設計像面領域と実使用領域とのマッチングが可能となり、有効領域の像質を最大限に向上させることができる。当該撮像光学レンズ１０の特性によれば、当該撮像光学レンズ１０は、特に高画素用のＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子により構成された携帯電話の撮像レンズユニットとＷＥＢ撮像レンズに適用することができる。
以下、実施例を用いて、本発明に係る撮像光学レンズ１０について説明する。各実施例に記載の符号は、以下の通りである。焦点距離、軸上距離、中心曲率半径、軸上厚みの単位は、ｍｍである。
ＴＴＬは、光学長(第１レンズＬ１の物体側面から結像面までの軸上距離)であり、単位はｍｍである。
絞り値ＦＮＯとは、撮像光学レンズの有効焦点距離と入射瞳径との比を指すものである。
表１は、本発明に係る第１実施形態の撮像光学レンズ１０の設計データを示す。ここで、第５レンズＬ５の物体側面及び像側面は、自由曲面である。
Figure 2022032924000002
ここで、各符号の意味は、以下の通りである。
Ｓ１：絞り
Ｒ：光学面中心における曲率半径
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の中心曲率半径
Ｒ２：第１レンズＬ１の像側面の中心曲率半径
Ｒ３：第２レンズＬ２の物体側面の中心曲率半径
Ｒ４：第２レンズＬ２の像側面の中心曲率半径
Ｒ５：第３レンズＬ３の物体側面の中心曲率半径
Ｒ６：第３レンズＬ３の像側面の中心曲率半径
Ｒ７：第４レンズＬ４の物体側面の中心曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像側面の中心曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の物体側面の中心曲率半径
Ｒ１０：第５レンズＬ５の像側面の中心曲率半径
Ｒ１１：光学フィルタＧＦの物体側面の中心曲率半径
Ｒ１２：光学フィルタＧＦの像側面の中心曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、レンズ間の軸上距離
ｄ０：絞りＳ１から第１レンズＬ１の物体側面の軸上距離
ｄ１：第１レンズＬ１の軸上厚み
ｄ２：第１レンズＬ１の像側面から第２レンズＬ２の物体側面までの軸上距離
ｄ３：第２レンズＬ２の軸上厚み
ｄ４：第２レンズＬ２の像側面から第３レンズＬ３の物体側面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の軸上厚み
ｄ６：第３レンズＬ３の像側面から第４レンズＬ４の物体側面までの軸上距離
ｄ７：第４レンズＬ４の軸上厚み
ｄ８：第４レンズＬ４の像側面から第５レンズＬ５の物体側面までの軸上距離
ｄ９：第５レンズＬ５の軸上厚み
ｄ１０：第５レンズＬ５の像側面から光学フィルタＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１１：光学フィルタＧＦの軸上厚み
ｄ１２：光学フィルタＧＦの像側面から像面までの軸上距離
ｎｄ：ｄ線の屈折率
ｎｄ１：第１レンズＬ１のｄ線の屈折率
ｎｄ２：第２レンズＬ２のｄ線の屈折率
ｎｄ３：第３レンズＬ３のｄ線の屈折率
ｎｄ４：第４レンズＬ４のｄ線の屈折率
ｎｄ５：第５レンズＬ５のｄ線の屈折率
ｎｄｇ：光学フィルタＧＦのｄ線の屈折率
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
ｖｇ：光学フィルタＧＦのアッベ数
表２は、本発明に係る第１実施形態の撮像光学レンズ１０における各レンズの非球面データを示す。
Figure 2022032924000003
ｚ＝(ｃｒ２)／{１＋[１－(ｋ＋１)(ｃ２ｒ２)]１／２}＋Ａ４ｒ４＋Ａ６ｒ６＋Ａ８ｒ８＋Ａ１０ｒ１０＋Ａ１２ｒ１２＋Ａ１４ｒ１４＋Ａ１６ｒ１６＋Ａ１８ｒ１８＋Ａ２０ｒ２０ （２０）
但し、ｋは、円錐係数であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６、Ａ１８、Ａ２０は、非球面係数であり、ｃは、光学面中心における曲率であり、ｒは、非球面曲線上の点と光軸との垂直距離であり、ｚは、非球面深さ(非球面において光軸から距離ｒの点と、非球面の光軸上の頂点に接する接平面の両者間の垂直距離)である。
各レンズ面の非球面は、便宜上、上記式(２０)で表される非球面を使用している。しかしながら、本発明は、特にこの式（２０）の非球面多項式に限定されるものではない。
表３は、本発明に係る第１実施形態の撮像光学レンズ１０における自由曲面データを示す。
Figure 2022032924000004
Figure 2022032924000005
ただし、ｋは円錐係数であり、Ｂｉは非球面係数であり、ｃは光学面中心における曲率であり、ｒは自由曲面上の点と光軸との垂直距離であり、ｘはｒのｘ方向成分であり、ｙはｒのｙ方向成分であり、ｚは、非球面深さ(非球面において光軸から距離ｒの点と、非球面の光軸上の頂点に接する接平面の両者間の垂直距離)である。
個々の自由曲面は、便宜上、上記式(２１)に示すような拡張多項式（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）面型を用いる。ただし、本発明は、この式（２１）で表される自由曲面多項式形式に限定されるものではない。
図２は、第１実施例の撮像光学レンズ１０のＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示し、図２からわかるように、第１実施形態の撮像光学レンズ１０は、良好な結像品質を実現することができる。
後の表１３は、各実施形態１、２、３、４における諸値及び条件式で規定されたパラメータに対応する値を示す。
表１３に示すように、第１実施形態は、各条件式を満たす。
本実施形態では、前記撮像光学レンズの入射瞳径ＥＮＰＤは、２．４２８ｍｍであり、全視野像高（対角線方向）ＩＨは、５．０００ｍｍであり、ｘ方向像高は、４．０００ｍｍであり、ｙ方向像高は、３．０００ｍｍであり、この矩形範囲内で結像効果は最も優れ、対角線方向の画角ＦＯＶは、４５．５３°であり、ｘ方向の画角は、３７．３０°であり、ｙ方向の画角は、２８．５８°であり、前記撮像光学レンズ１０は、長焦点距離及び極薄化の設計需要を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を有する。
（第２実施形態）
図３は、本発明に係る第２実施形態の撮像光学レンズ２０を示す。第２実施形態は、第１実施形態と基本的に同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、相違点のみを以下に示す。
表４は、本発明に係る第２実施形態の撮像光学レンズ２０の設計データを示す。ここで、第１レンズＬ１の物体側面及び像側面は、自由曲面である。
Figure 2022032924000006
表５は、本発明に係る第２実施形態の撮像光学レンズ２０における各レンズの非球面データを示す。
Figure 2022032924000007
表６は、本発明に係る第２実施形態の撮像光学レンズ２０における自由曲面データを示す。
Figure 2022032924000008
図４は、第２実施形態に係る撮像光学レンズ２０のＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示し、図４からわかるように、第２実施形態の撮像光学レンズ２０は、良好な結像品質を実現することができる。
表１３に示すように、第２実施形態は、各条件式を満たす。
本実施形態では、前記撮像光学レンズの入射瞳径ＥＮＰＤは、２．４６２ｍｍであり、全視野像高（対角線方向）ＩＨは、５．０００ｍｍであり、ｘ方向像高は、４．０００ｍｍであり、ｙ方向像高は、３．０００ｍｍであり、この矩形範囲内で結像効果は最も優れ、対角線方向の画角ＦＯＶは、４５．１５°であり、ｘ方向の画角は、３６．９３°であり、ｙ方向の画角は、２８．２８°であり、前記撮像光学レンズ２０は、長焦点距離及び極薄化の設計需要を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を有する。
（第３実施形態）
図５は、本発明に係る第３実施形態の撮像光学レンズ３０を示す。第３実施形態は、第１実施形態と基本的に同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、相違点のみを以下に示す。
本実施形態では、第５レンズＬ５は、正の屈折力を有する。
表７は、本発明に係る第３実施形態の撮像光学レンズ３０の設計データを示す。
Figure 2022032924000009
表８は、本発明に係る第３実施形態の撮像光学レンズ３０における各レンズの非球面データを示す。
Figure 2022032924000010
表９は、本発明に係る第３実施形態の撮像光学レンズ３０における自由曲面データを示す。
Figure 2022032924000011
図６は、第３実施形態の撮像光学レンズ３０のＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示し、図６からわかるように、第３実施形態の撮像光学レンズ３０は、良好な結像品質を実現することができる。
以下では、表１３は、上記条件式に従って本実施形態において各条件式に対応する値を示す。明らかに、本実施形態に係る撮像光学システムは、上記条件式を満たす。
本実施形態では、前記撮像光学レンズの入射瞳径ＥＮＰＤは、３．９６９ｍｍであり、全視野像高（対角線方向）ＩＨは、４．４００ｍｍであり、ｘ方向像高は、３．５２０ｍｍであり、ｙ方向像高は、２．６４０ｍｍであり、この矩形範囲内で結像効果は最も優れ、対角線方向の画角ＦＯＶは、２７．４３°であり、ｘ方向の画角は、２２．２３°であり、ｙ方向の画角は、１６．８７°であり、前記撮像光学レンズ３０は、長焦点距離及び極薄化の設計需要を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を有する。
（第４実施形態）
図７は、本発明に係る第４実施形態の撮像光学レンズ４０を示す。第４実施形態は、第１実施形態と基本的に同じであり、符号の意味も第１実施形態と同様であるため、相違点のみを以下に示す。
表１０は、本発明に係る第４実施形態の撮像光学レンズ４０の設計データを示す。ここで、第１レンズＬ１の物体側面及び像側面は、自由曲面である。
Figure 2022032924000012
表１１は、本発明に係る第４実施形態の撮像光学レンズ４０における非球面データを示す。
Figure 2022032924000013
表１２は、本発明に係る第４実施形態の撮像光学レンズ４０における自由曲面データを示す。
Figure 2022032924000014
図８は、第４実施形態の撮像光学レンズ４０のＲＭＳ光スポットの直径が第１象限内にある場合を示し、図８からわかるように、第４実施形態の撮像光学レンズ４０は、良好な結像品質を実現することができる。
以下では、表１３は、上記条件式に従って本実施形態において各条件式に対応する値を示す。明らかに、本実施形態に係る撮像光学システムは、上記条件式を満たす。
本実施形態では、前記撮像光学レンズの入射瞳径ＥＮＰＤは、３．９６９ｍｍであり、全視野像高（対角線方向）ＩＨは、４．４００ｍｍであり、ｘ方向像高は、３．５２０ｍｍであり、ｙ方向像高は、２．６４０ｍｍであり、この矩形範囲内で結像効果は最も優れ、対角線方向の画角ＦＯＶは、２７．９１°であり、ｘ方向の画角は、２２．４９°であり、ｙ方向の画角は、１６．９７°であり、前記撮像光学レンズ４０は、長焦点距離及び極薄化の設計需要を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を有する。
Figure 2022032924000015
当業者であれば分かるように、上記各実施形態が本発明を実現するための具体的な実施形態であり、実際の応用において、本発明の要旨と範囲から逸脱しない限り、形式及び詳細に対する各種の変更は可能である。

Claims (10)

  1. 撮像光学レンズであって、
    前記撮像光学レンズは、合計で５枚のレンズを備え、前記５枚のレンズは、物体側から像側へ順に、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ及び第５レンズであり、前記第１レンズは、正の屈折力を有し、前記第２レンズは、負の屈折力を有し、前記第３レンズは、正の屈折力を有し、前記第４レンズは、負の屈折力を有し、
    前記第１レンズから前記第５レンズのうちの少なくとも１つは、自由曲面を含み、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第５レンズの像側面の中心曲率半径をＲ１０、前記第４レンズの軸上厚みをｄ７、前記第４レンズの像側面から前記第５レンズの物体側面までの軸上距離をｄ８としたときに、以下の条件式（１）～（３）を満たすことを特徴とする撮像光学レンズ。
    －３．５０≦ｆ４／ｆ≦－０．３５ （１）
    －８．００≦Ｒ１０／ｆ≦－１．００ （２）
    ２．００≦ｄ８／ｄ７≦８．００ （３）
  2. 前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記第２レンズの像側面から前記第３レンズの物体側面までの軸上距離をｄ４としたときに、以下の条件式（３）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。
    １．５０≦ｄ４／ｄ３≦５．００ （４）
  3. 前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ１、前記第１レンズの像側面の中心曲率半径をＲ２、前記第１レンズの軸上厚みをｄ１、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（５）～（７）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≦ｆ１／ｆ≦０．７６ （５）
    －１．４８≦(Ｒ１＋Ｒ２)／(Ｒ１－Ｒ２)≦－０．３１ （６）
    ０．０８≦ｄ１／ＴＴＬ≦０．３６ （７）
  4. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第２レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ３、前記第２レンズの像側面の中心曲率半径をＲ４、前記第２レンズの軸上厚みをｄ３、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（８）～（１０）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。
    －１．０７≦ｆ２／ｆ≦－０．３２ （８）
    ０．１０≦(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３－Ｒ４)≦０．６２ （９）
    ０．０２≦ｄ３／ＴＴＬ≦０．０６ （１０）
  5. 前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第３レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ５、前記第３レンズの像側面の中心曲率半径をＲ６、前記第３レンズの軸上厚みをｄ５、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１１）～（１３）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。
    ０．２７≦ｆ３／ｆ≦１．７６ （１１）
    －０．８８≦(Ｒ５＋Ｒ６)／(Ｒ５－Ｒ６)≦１．４１ （１２）
    ０．０３≦ｄ５／ＴＴＬ≦０．１３ （１３）
  6. 前記第４レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ７、前記第４レンズの像側面の中心曲率半径をＲ８、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１４）～（１５）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。
    ０．５２≦(Ｒ７＋Ｒ８)／(Ｒ７－Ｒ８)≦６．５６ （１４）
    ０．０２≦ｄ７／ＴＴＬ≦０．１０ （１５）
  7. 前記第５レンズの焦点距離をｆ５、前記第５レンズの物体側面の中心曲率半径をＲ９、前記第５レンズの軸上厚みをｄ９、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１６）～（１８）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。
    －５．２６≦ｆ５／ｆ≦１３．２２ （１６）
    －３．２２≦(Ｒ９＋Ｒ１０)／(Ｒ９－Ｒ１０)≦９．３８ （１７）
    ０．０４≦ｄ９／ＴＴＬ≦０．１８ （１８）
  8. 前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬとしたときに、以下の条件式（１９）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。
    ｆ／ＴＴＬ≧１．００ （１９）
  9. 前記撮像光学レンズの光学長ＴＴＬは、８．５９ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
  10. 前記撮像光学レンズの絞り値ＦＮＯは、２．４７以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
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