JP2023541982A - optical device - Google Patents
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Abstract
光学装置が提供され、該光学装置は、複数のレンズを含むレンズ群と、複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、移動ユニットを制御して、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットとを備える。An optical device is provided, the optical device including a lens group including a plurality of lenses, a moving unit configured to move the plurality of lenses, and controlling the moving unit to move the plurality of lenses closest to each other. The control unit is configured to switch between a closed position state in which the lens functions as one lens and an open position state in which the plurality of lenses are arranged apart from each other.
Description
本開示は、光学装置、デバイス、及び光学装置内のレンズ群の屈折力を制御するための方法に関する。例えば、デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はパーソナルコンピュータなどのモバイル機器であってよい。任意選択で、デバイスは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to optical apparatus, devices, and methods for controlling the refractive power of lens groups within an optical apparatus. For example, the device may be a mobile device such as a mobile phone, smart phone, tablet computer, or personal computer. Optionally, the device may be a digital still camera, digital video camera, security/surveillance camera, network camera, automotive/traffic camera, medical camera, or the like.
従来、撮像装置において、ズーム機能やフォーカス機能を実現する方法として、複数のレンズを含むレンズ群において、それらレンズを相対的に移動させることで屈折力を変更する方法がある。また、液体レンズを用いる単レンズで曲率を変更及び制御することによって屈折力を変更する方法も知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for realizing a zoom function and a focus function in an imaging device, there is a method of changing the refractive power by relatively moving the lenses in a lens group including a plurality of lenses. It is also known to change the refractive power by changing and controlling the curvature of a single lens using a liquid lens.
一方で、撮像装置の小型化は、スマートフォン、モバイルフォン、タブレット、ドライブレコーダなどの、撮像機能を搭載するモバイル機器の小型化に寄与する。また、その小型化は、Webカメラ、アクションカメラ、モニタリングカメラ、コンパクトデジタルカメラなどの撮像装置の小型化にも寄与する。また、撮像レンズを形成するレンズ群全体のサイズ増の抑制によっても撮像装置をさらに小型化することができる。 On the other hand, the miniaturization of imaging devices contributes to the miniaturization of mobile devices equipped with imaging functions, such as smartphones, mobile phones, tablets, and drive recorders. Moreover, the miniaturization also contributes to the miniaturization of imaging devices such as web cameras, action cameras, monitoring cameras, and compact digital cameras. Furthermore, the imaging device can be further downsized by suppressing an increase in the size of the entire lens group forming the imaging lens.
本開示は、レンズ群のサイズ増を抑制しつつ屈折力の分布を変化させることを可能とする。 The present disclosure makes it possible to change the distribution of refractive power while suppressing an increase in the size of the lens group.
上記の状況下で、技術的利点が以下で開示される実施形態によって提供される。実施形態は、光学装置、デバイス、及び光学装置内のレンズ群の屈折力を制御するための方法を提供する。デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。 Under the above circumstances, technical advantages are provided by the embodiments disclosed below. Embodiments provide optical apparatus, devices, and methods for controlling the optical power of lens groups within an optical apparatus. The device may be a mobile phone, smart phone, tablet computer, personal computer, digital still camera, digital video camera, security/surveillance camera, network camera, automotive/traffic camera, medical camera, or the like.
実施形態の第1の態様は、光学装置を提供する。 A first aspect of an embodiment provides an optical device.
第1の態様の第1の可能な実装形態では、光学装置が、複数のレンズを含むレンズ群と、複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、移動ユニットを制御して、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットと、を含む。第1の態様の第1の実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 In a first possible implementation of the first aspect, the optical device includes a lens group including a plurality of lenses, a movement unit configured to move the plurality of lenses, and a movement unit configured to control the movement unit to move the plurality of lenses. a control unit configured to switch between a closed position state in which the lenses are closest together and function as one lens, and an open position state in which the plurality of lenses are spaced apart from each other. According to a first implementation of the first aspect, the refractive power of the lens group is switched between a first refractive power corresponding to a closed position state and a second refractive power corresponding to an open position state. It can be done.
第1の態様の第2の可能な実装形態は、第1の態様の第1の可能な実装形態による装置を提供する。 A second possible implementation of the first aspect provides an apparatus according to the first possible implementation of the first aspect.
ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる以下の条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the following condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
第1の態様の第3の可能な実装形態は、第1の態様の第1又は第2の可能な実装形態による装置を提供する。ここで、複数のレンズは、互いに向かい合う第1及び第2の非球面レンズを含み、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2)及び式(3)で表される形状を有する。
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(2)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの第2のレンズの物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、高さhでの第1のレンズの像側の面のサグ量を示す。
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(3)
ここで、Rоbは、第2のレンズの物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、第1のレンズの像側の面の曲率半径を示す。
A third possible implementation of the first aspect provides an apparatus according to the first or second possible implementation of the first aspect. Here, the plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, and the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens facing the image side surface of the first lens. The side surface has a shape expressed by the following equations (2) and (3).
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(2)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface.
0.7<R оb /R im <1.3...(3)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2a)及び(3a)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(2a)
0.8<Rоb/Rim<1.2 …(3a)
Optionally, the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens opposite the image side surface of the first lens are expressed by equations (2a) and (3a) below. It may have the shape of
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(2a)
0.8<R оb /R im <1.2...(3a)
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(3b)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(3b)
Optionally, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens opposite the image-side surface of the first lens have a shape represented by equation (3b) below. may have.
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(3b)
実施形態の第2の態様は、デバイスを提供する。 A second aspect of the embodiments provides a device.
第2の態様の第1の可能な実装形態では、デバイスが、光学装置と、光学装置を通過する光を受けるイメージセンサと、イメージセンサからの出力信号に基づいてイメージデータを生成するためのプロセッサとを備え、光学装置は、複数のレンズを含むレンズ群と、複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、移動ユニットを制御して、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットとを備える。第1の態様の第1の実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 In a first possible implementation of the second aspect, the device includes an optical device, an image sensor for receiving light passing through the optical device, and a processor for generating image data based on an output signal from the image sensor. The optical device includes a lens group including a plurality of lenses, a movement unit configured to move the plurality of lenses, and a movement unit configured to control the movement unit so that the plurality of lenses come closest to one lens. and a control unit configured to switch between a closed position in which the lens functions as a lens, and an open position in which the plurality of lenses are spaced apart from each other. According to a first implementation of the first aspect, the refractive power of the lens group is switched between a first refractive power corresponding to a closed position state and a second refractive power corresponding to an open position state. It can be done.
第2の態様の第2の可能な実装形態は、第2の態様の第1の可能な実装形態によるデバイスを提供する。ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
A second possible implementation of the second aspect provides a device according to the first possible implementation of the second aspect. Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
第2の態様の第3の可能な実装形態は、第2の態様の第1又は第2の可能な実装形態によるデバイスを提供する。ここで、複数のレンズは、互いに向かい合う第1及び第2の非球面レンズを含み、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2)及び式(3)で表される形状を有する。
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(2)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの第2のレンズの物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、高さhでの第1のレンズの像側の面のサグ量を示す。
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(3)
ここで、Rоbは、第2のレンズの物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、第1のレンズの像側の面の曲率半径を示す。
A third possible implementation of the second aspect provides a device according to the first or second possible implementation of the second aspect. Here, the plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, and the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens facing the image side surface of the first lens. The side surface has a shape expressed by the following equations (2) and (3).
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(2)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface.
0.7<R оb /R im <1.3...(3)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2a)及び(3a)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(2a)
0.8<Rоb/Rim<1.2 …(3a)
Optionally, the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens opposite the image side surface of the first lens are expressed by equations (2a) and (3a) below. It may have the shape of
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(2a)
0.8<R оb /R im <1.2...(3a)
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(3b)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(3b)
Optionally, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens opposite the image-side surface of the first lens have a shape represented by equation (3b) below. may have.
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(3b)
実施形態の第3の態様は、方法を提供する。第3の態様の第1の可能な実装形態によれば、複数のレンズを含むレンズ群の屈折力を制御するための方法であって、方法は、アクチュエータによって、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように、複数のレンズを移動させるステップを含む。第3の態様の第1の実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 A third aspect of the embodiments provides a method. According to a first possible implementation of the third aspect, there is provided a method for controlling the optical power of a lens group including a plurality of lenses, the method comprising the steps of: The method includes moving the plurality of lenses to switch between a closed position in which the lenses function as one lens and an open position in which the plurality of lenses are spaced apart from each other. According to the first implementation of the third aspect, the refractive power of the lens group is switched between a first refractive power corresponding to a closed position state and a second refractive power corresponding to an open position state. It can be done.
第2の態様の第2の可能な実装形態は、第3の態様の第1の可能な実装形態による方法を提供する。ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
A second possible implementation of the second aspect provides a method according to the first possible implementation of the third aspect. Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
実施形態の第4の態様は、プロセッサに、第3の態様の第1又は第2の可能な実装形態による方法を実行させるプログラムを格納する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供する。実施形態の第5の態様は、プロセッサに、第3の態様の第1又は第2の可能な実装形態による方法を実行させるコンピュータ可読プログラムを提供する。 A fourth aspect of the embodiments provides a non-transitory computer-readable storage medium storing a program for causing a processor to perform a method according to the first or second possible implementation of the third aspect. A fifth aspect of the embodiment provides a computer readable program for causing a processor to perform a method according to the first or second possible implementation of the third aspect.
以下では、添付図面を参照しながら、実施形態の技術的解決策について説明する。以下で説明される実施形態は、明らかに本開示による実施形態の全てではなく、いくつかに過ぎない。以下で説明される実施形態に基づいて、当業者によって創造的な努力なしに得られうる全ての他の実施形態も、本開示の実施形態の保護範囲に収まるべきであることに留意されたい。 In the following, technical solutions of embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are obviously only some, but not all, of the embodiments according to the present disclosure. It should be noted that all other embodiments that can be obtained without creative efforts by a person skilled in the art based on the embodiments described below should also fall within the protection scope of the embodiments of the present disclosure.
以下では、各実施形態による撮像レンズ群を実装しうるモバイル機器の構成例について最初に説明し、次いで、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態、第4実施形態、第5実施形態及び第6実施形態による撮像レンズ群の構成例及びそれらの撮像レンズの特性について順次説明する。 Below, a configuration example of a mobile device that can implement the imaging lens group according to each embodiment will be described first, and then the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment will be described. A configuration example of the imaging lens group according to the sixth embodiment and characteristics of the imaging lenses will be sequentially described.
(モバイル機器への実装例)
図1~図3を参照しながら、後述する第1~第6実施形態の撮像レンズ群101、102、103、104、105、106のうちの1つがある、モバイル機器10について説明する。図1及び図2に例示されたモバイル機器10は、スマートフォンであるが、それに限定されない。モバイル機器10は、本開示の実施形態によるデバイスの例である。例えば、デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。
(Example of implementation on mobile device)
With reference to FIGS. 1 to 3, a
図1は、第1~第6実施形態のそれぞれによる撮像レンズ群が搭載されうるスマートフォン10の外観構成を示す斜視図である。この構成例では、スマートフォンは、3つの撮像ユニット31、32、33を含む。図1は、スマートフォン10のケース部材20に配置された3つの撮像ユニットそれぞれの開口部を示しているに過ぎないことに留意すべきである。
FIG. 1 is a perspective view showing the external configuration of a
図2は、図1のII-II線断面を示す断面図である。図2に示すように、スマートフォン10の撮像ユニット31は、撮像ユニット31の開口部を形成するメインレンズ15と、後述する第1の~第6の実施形態のいずれか1つによる撮像レンズ群(レンズユニット)11と、撮像デバイス16とを含む。撮像時に開口部としてのメインレンズ15を介して入る光は、上記の順序で各要素を通過し、撮像デバイス16に至る。また、撮像ユニット31は、撮像レンズ群11について各実施形態のセクションで後述するレンズ群を移動させるための移動ユニット120を含み、移動ユニット120は、その駆動源としてアクチュエータ12(図3)を含む。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, the
撮像デバイス16は、CCD又はCMOSなどの撮像素子170、及び、撮像素子から出力されるアナログの電気信号をデジタルの撮像信号に変換するAD変換回路(不図示)を含む。
The
撮像デバイス16の撮像素子170は、結像面の位置に配置される。撮像素子は、複数の画素を有する。例えば、撮像素子は、赤色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素、青色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素、及び緑色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素を含む。変形例として、撮像素子は、光の強度に対応する電気信号を生成する複数の画素を含むモノクロ撮影用の他の撮像素子であってもよい。
The
図3は、第1~第6実施形態のそれぞれによる撮像レンズが搭載されうるスマートフォン10のハードウェア構成例を示すブロック図であり、主に、撮像ユニット31に関連する制御構成を示す。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a
図3に示すように、スマートフォン10の制御構成は、アクチュエータ12、ドライバ13、CPU14を含む。
As shown in FIG. 3, the control configuration of the
CPU14は、メモリ(不図示)に格納されたプログラムを実行して、第1~第6実施形態において後述するレンズ群の中のレンズの動きを制御する。具体的には、CPU14は、ドライバ13を介してアクチュエータ12の駆動を制御し、それにより、撮像レンズ群11の中の各レンズの動きを制御する。アクチュエータ12及びドライバ13は、本開示の実施形態による移動ユニットの例であってよく、CPU14は、本開示の実施形態による制御ユニットの例であってよい。また、撮像レンズ群11、アクチュエータ12、及びドライバ13のセットは、本開示の実施形態による光学装置の例であってよい。上述した構成は、以下で説明する各実施形態のレンズ群の中のレンズを移動及び配置することを可能にする。
The
以下では、スマートフォン10内の撮像レンズ群11の第1~第6実施形態について説明する。
Below, first to sixth embodiments of the
(第1実施形態) (First embodiment)
図4A及び図4Bは、スマートフォン10の構成例で示した撮像レンズ群11として搭載することができる本開示の第1実施形態の撮像レンズ群101を示す図である。図4Aは、それぞれ、撮像レンズ群101の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図4Bは、撮像レンズ群101の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。図4Aに示すように、本実施形態の撮像レンズ群101は、3つのレンズL1~L3を含む。また、AXは光軸を表し、S1、S2、S3、S4、S5、及びS6は、それぞれレンズL1~L3の面を表す。撮像レンズ群101について、閉位置は、各レンズが互いに接近し、後述する条件式(1)~(3)が満たされる位置である。開位置は、所定の屈折力を実現するように撮像レンズ群101の各レンズが互いに離されている位置である。これにより、閉位置と開位置とで与えられる正負の屈折力を逆転することが可能となる。また、開位置を、例えば、撮像装置のズーム及びフォーカス機能に対応する屈折力を実現するように決定することができる。従って、1つのレンズ群の系において、図5を参照して後述するレンズ間の距離D1及びD2の組み合わせは、1つの組み合わせに限定されず、複数の組み合わせ、即ち、上述したズーム機能などの機能に応じた複数の開位置があってよい。
4A and 4B are diagrams showing an
図4Aでは、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3は、図4Aの左側である物体側から、図4Aの右側である像側へ順に配置される。即ち、レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
In FIG. 4A, lenses L1, L2, and L3 of the
図4Aに示すように、面S1及びS2は、所定の光学特性を実現するような非球面である。面S1及びS2のその形状により、レンズL1が正の屈折力を有することが可能になる。 As shown in FIG. 4A, surfaces S1 and S2 are aspheric surfaces that achieve predetermined optical properties. The shape of surfaces S1 and S2 allows lens L1 to have positive refractive power.
レンズL2は、非球面レンズである。面S3及びS4のその形状により、レンズL2が負の屈折力を有することが可能になる。 Lens L2 is an aspherical lens. The shape of surfaces S3 and S4 allows lens L2 to have negative refractive power.
レンズL3の物体側の面S5は、閉位置ではそれに隣接するレンズL2の像側の面S4の形状と近似する形状を有し、所定の光学特性を実現するような非球面である。面S5及びS6のその形状により、レンズL3が負の屈折力を有することが可能になる。 The object-side surface S5 of the lens L3 has a shape similar to the image-side surface S4 of the adjacent lens L2 in the closed position, and is an aspheric surface that achieves predetermined optical characteristics. The shape of surfaces S5 and S6 allows lens L3 to have negative refractive power.
図4Bの表に示すように、この実施形態のレンズL1、L2、L3の焦点距離はそれぞれ22.8、-324.27、-19.92である。閉位置及び開位置の撮像レンズ群101全体の総焦点距離は、それぞれ29.14及び23.94である。閉位置での互いに近接するレンズ面形状の近似度合いを示す面条件は、S2/S3が0.84、S4/S5が1.04である。同様に、閉位置での互いに近接するレンズ面形状の近似度合いを示す半径条件は、S2/S3が1.19、S4/S5が0.96である。図4Bに示す距離条件は、後述の条件式(1)のパラメータであり、閉位置で、それらが互いに最も近接したときのレンズ間の距離を示す。本実施形態の撮像レンズ群101では、距離条件が0.003である。
As shown in the table of FIG. 4B, the focal lengths of lenses L1, L2, and L3 in this embodiment are 22.8, -324.27, and -19.92, respectively. The total focal length of the entire
閉位置では、レンズL1、L2、L3が互いに近接し、後述の条件式(1)~(3)を満たす。それから、この状態(位置関係)では、3つのレンズL1、L2、L3が、レンズ群全体で1つのレンズと同じ屈折力を有する。一方、開位置では、レンズL1、L2、L3が、互いに離れている。この状態(位置関係)では、レンズL1、L2、L3が、それぞれの屈折力を有しているが、撮像レンズ群101は、全体として、開位置での屈折力とは異なる屈折力を有する。
In the closed position, lenses L1, L2, and L3 are close to each other and satisfy conditional expressions (1) to (3) described below. Then, in this state (positional relationship), the three lenses L1, L2, and L3 have the same refractive power as one lens in the entire lens group. On the other hand, in the open position, lenses L1, L2, and L3 are separated from each other. In this state (positional relationship), the lenses L1, L2, and L3 have their respective refractive powers, but the
上述したように、閉位置では、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3が互いに近接し、レンズ群全体が単一のレンズと同じ屈折力を有する。一方、開位置では、各レンズの屈折力が組み合わされ、それにより、撮像レンズ群101全体が、閉位置でのものとは異なる屈折力を有する。それから、レンズL1、L2、L3が、位置(距離)関係において閉位置と開位置とに設定されると、その関係に応じた屈折力分布を生じさせることが可能になる。
As described above, in the closed position, lenses L1, L2, and L3 of the
ここで、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3が、閉位置で、上述した屈折力分布を生じさせるために満たすべき条件式(1)~(3)について説明する。
Here, conditional expressions (1) to (3) that must be satisfied in order for the lenses L1, L2, and L3 of the
撮像レンズ群10のレンズL1、L2、L3は、
Dmin/φ < 0.2 …条件式(1)
を満たし、Dminは、閉位置で、レンズL1、L2、L3が互いに近接しているときの各レンズ間のレンズ距離であり、φは、撮像レンズ群101を構成するレンズL1、L2、L3のうち、最も大きなレンズ径を持つレンズの光学有効径である。本実施形態では、レンズ距離は、図4Bに示した距離条件で与えられる値である。
また、互いに向かい合うレンズL1、L2、L3のそれらのレンズ面は、以下の条件式(2)を満たす類似の面形状を有し、Sоb(h)は、任意のレンズ径高さhでの物体側の面の面形状(sag量)であり、Sim(h)は、像側の面の面形状(sag量)である。本実施形態では、面形状は、図4Bに示した面条件で与えられる値を有する。
0.5 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 2.0 …条件式(2)
互いに向かい合うレンズ面の曲率半径R1とR2、R3とR4、及び、R5とR6は、以下の条件式を満たし、Rоbは、物体に向かい合う物体側の面の曲率半径であり、Rimは、像側の面の曲率半径である。本実施形態では、それらの曲率半径は、図4Bに示した半径条件で与えられる値を有する。
0.7 < Rоb/Rim < 1.3 …条件式(3)
Lenses L1, L2, and L3 of the
D min /φ < 0.2 …Conditional expression (1)
is satisfied, D min is the lens distance between each lens when the lenses L1, L2, and L3 are close to each other in the closed position, and φ is the distance between the lenses L1, L2, and L3 that constitute the
Furthermore, the lens surfaces of lenses L1, L2, and L3 that face each other have similar surface shapes that satisfy the following conditional expression (2), and S оb (h) is S im (h) is the surface shape (sag amount) of the object side surface, and S im (h) is the surface shape (sag amount) of the image side surface. In this embodiment, the surface shape has a value given by the surface conditions shown in FIG. 4B.
0.5 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 2.0...Conditional expression (2)
The radii of curvature R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , and R 5 and R 6 of the lens surfaces facing each other satisfy the following conditional expressions, and R оb is the radius of curvature of the object-side surface facing the object. , and R im is the radius of curvature of the image side surface. In this embodiment, those radii of curvature have values given by the radius conditions shown in FIG. 4B.
0.7 < R оb /R im < 1.3 ... Conditional expression (3)
以下では、条件式(1)~(3)について、より好適な条件を提供する。条件式(1)では、Dmin/φの値が0.2以上になるとき、各レンズの屈折力が個別に影響し始め、各レンズが閉位置でも、レンズ群全体を近似的に単一のレンズとして扱うことが難しくなる。その結果、閉位置での屈折力のパワー配置と、レンズが分離した後での屈折力のパワー配置との間で切り換えた際の差がより小さくなり、期待した効果を得ることができない。従って、条件式(1)は、
Dmin/φ < 0.1 …条件式(4)
であることが好ましい。
More suitable conditions will be provided below for conditional expressions (1) to (3). In conditional expression (1), when the value of D min /φ becomes 0.2 or more, the refractive power of each lens begins to affect each lens individually, and even when each lens is in the closed position, the entire lens group is approximately unified. This makes it difficult to use it as a lens. As a result, the difference when switching between the power arrangement of refractive power in the closed position and the power arrangement of refractive power after the lens is separated becomes smaller, making it impossible to obtain the expected effect. Therefore, conditional expression (1) is
D min /φ < 0.1 ... Conditional expression (4)
It is preferable that
また、レンズの面形状が、条件式(2)及び(3)を満たさないとき、互いに向かい合うレンズL1、L2、L3のそれらレンズ面が、それら自体の屈折作用によって影響されるため、各レンズが閉位置でも、レンズ群全体を近似的に単一のレンズとして扱うことが難しくなる。その結果、閉位置での屈折力のパワー配置と、レンズが分離した後での屈折力のパワー配置との間で切り換えた際の差がより小さくなり、期待した効果を得ることができない。従って、条件式(2)及び(3)はそれぞれ、より好ましくは、
0.7 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 1.8 …条件式(5)
及び、
0.8 < Rоb/Rim < 1.2…条件式(6)
とすべきである。
Furthermore, when the surface shape of the lens does not satisfy conditional expressions (2) and (3), the lens surfaces of lenses L1, L2, and L3 that face each other are affected by their own refractive action, so that each lens Even in the closed position, it becomes difficult to treat the entire lens group approximately as a single lens. As a result, the difference when switching between the power arrangement of refractive power in the closed position and the power arrangement of refractive power after the lens is separated becomes smaller, making it impossible to obtain the expected effect. Therefore, conditional expressions (2) and (3) are each more preferably
0.7 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 1.8...Conditional expression (5)
as well as,
0.8 < R оb /R im < 1.2... Conditional expression (6)
Should be.
さらに、条件式(5)は、より好ましくは、
0.7 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 1.6 …条件式(7)
とすべきである。
Furthermore, conditional expression (5) is more preferably
0.7 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 1.6...Conditional expression (7)
Should be.
次に、図5を参照しながら、撮像レンズ群101に含まれるレンズL1、L2、L3の光学特性を規定するパラメータについての条件について説明する。図5のRDNは、第1実施形態による撮像レンズ群101を構成する各レンズの各面S1~S6などのパラメータを示し、Rは、レンズ面の曲率半径であり、Dは、各レンズ間の距離であり、Ndは、各面での屈折率であり、Vdは、アッベ数であり、φは、各レンズの有効光学径である。ここで、D1は、レンズL1の像側(S2)と、レンズL2の物体側(S3)との間の距離を表し、D2は、レンズL2の像側(S4)と、レンズL3の物体側(S5)との間の距離を表し、D1及びD2は、レンズ群が閉位置にあるときと開位置にあるときとで異なる値を示す。具体的には、図5に示すように、閉位置では、D1が0.01及びD2が0.01であり、開位置では、D1が1.23、D2が1.69である。
Next, conditions regarding parameters that define the optical characteristics of lenses L1, L2, and L3 included in the
図5の「Aspherical Coefficients」は、対応する次数の非球面係数を示す。 “Aspherical Coefficients” in FIG. 5 indicates the aspherical coefficients of the corresponding order.
図5のRDNの表に示したパラメータのうち、R、D、Nd、φは、上述した条件式(1)~(3)の全てを満たすように設計されている。アッベ数Vdは、軸上色収差及び倍率色収差をバランス良く補正する値である。 Among the parameters shown in the RDN table of FIG. 5, R, D, Nd, and φ are designed to satisfy all of the above-mentioned conditional expressions (1) to (3). The Abbe number Vd is a value that corrects longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration in a well-balanced manner.
非球面レンズの形状は、以下の式(8)に示した非球面形状の式で与えられ、ここで、Zは、非球面の深さを表し、Yは、光軸からレンズ面までの距離(高さ)を表し、Rは、近軸曲率半径を表し、Kは、コニック定数を表し、C4、C6、C8、C10は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数を表す。 The shape of the aspherical lens is given by the aspherical shape formula shown in equation (8) below, where Z represents the depth of the aspherical surface, and Y is the distance from the optical axis to the lens surface. (height), R represents the paraxial radius of curvature, K represents the conic constant, and C 4 , C 6 , C 8 , and C 10 represent the 4th, 6th, 8th, and 10th orders, respectively. represents the aspheric coefficient of
Z=(Y2/R)/[1-{1-(1+K)(Y2/R2)}1/2]+C4Y4+C6Y6+C8Y8+C10Y10 …条件式(8) Z=(Y 2 /R)/[1-{1-(1+K)(Y 2 /R 2 )} 1/2 ]+C 4 Y 4 +C 6 Y 6 +C 8 Y 8 +C 10 Y 10 …conditional expression (8)
図5に示した例では、レンズL2が、非球面レンズである。レンズL1、L3は、片側が非球面を有し、他の側が球面を有する。レンズL1、L2、L3のうちの少なくとも1つは、樹脂レンズであってよい。例えば、非球面レンズが容易に加工される樹脂レンズで構成されるとき、撮像レンズ群101の製造コストが低減されうる。
In the example shown in FIG. 5, the lens L2 is an aspherical lens. Lenses L1 and L3 have an aspherical surface on one side and a spherical surface on the other side. At least one of the lenses L1, L2, and L3 may be a resin lens. For example, when the aspherical lens is composed of a resin lens that can be easily processed, the manufacturing cost of the
図4Bに示した表における、閉位置及び開位置でのレンズ群の総焦点距離を比較すると、閉位置では29.14mmであり、開位置では23.94mmである。従って、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変えることによって、3つのレンズL1、L2、L3が、ズームレンズ機能を有することを可能にする。 Comparing the total focal length of the lens group in the closed position and the open position in the table shown in FIG. 4B, it is 29.14 mm in the closed position and 23.94 mm in the open position. Therefore, by changing the state from the closed position to the open position and changing the refractive power distribution, it is possible for the three lenses L1, L2, and L3 to have a zoom lens function.
また、条件式(1)~(3)の値を表す図4Bに示した表内のものは、より好適な条件を提供する条件式(4)~(6)を満たし、より好適な条件を提供する条件式(7)も満たすことが理解される。その結果、本実施形態におけるレンズL1、L2、L3は、閉位置では、レンズ群全体で単一のレンズとして振る舞い、また、開位置へと分離する間、レンズは、各レンズの屈折力のために、閉位置での値より、レンズ群全体の屈折力分布を変化させることができる。
上述したように、複数のレンズがレンズ群を形成するように配置され、それらの配置関係が条件式(1)~(3)を満たさないとき、複数のレンズが個別に存在して、単にそれぞれの光学特性を実現するに過ぎない。一方、本開示の第1実施形態によれば、閉位置では条件式(1)~(3)が満たされるように複数のレンズの配置関係が設定され、開位置でレンズが所定の屈折力を備える。これにより、レンズが、レンズ群として、レンズの位置関係に応じた屈折力分布を生じさせることが可能になる。その結果、撮像装置のサイズが、その屈折力分布が実現されるときに増大することを防止することが可能となる。
In addition, the values in the table shown in Figure 4B representing the values of conditional expressions (1) to (3) satisfy conditional expressions (4) to (6) that provide more suitable conditions, and provide more suitable conditions. It is understood that the provided conditional expression (7) is also satisfied. As a result, lenses L1, L2, L3 in this embodiment behave as a single lens in the entire lens group in the closed position, and during separation to the open position, the lenses are Furthermore, the refractive power distribution of the entire lens group can be changed from the value at the closed position.
As mentioned above, when a plurality of lenses are arranged to form a lens group and their arrangement relationship does not satisfy conditional expressions (1) to (3), the plurality of lenses exist individually, and each lens is simply It merely realizes the optical properties of. On the other hand, according to the first embodiment of the present disclosure, the arrangement relationship of the plurality of lenses is set so that conditional expressions (1) to (3) are satisfied in the closed position, and the lenses have a predetermined refractive power in the open position. Be prepared. Thereby, the lens, as a lens group, can produce a refractive power distribution according to the positional relationship of the lenses. As a result, it is possible to prevent the size of the imaging device from increasing when the refractive power distribution is realized.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図6A及び図6Bは、スマートフォン10の構成例で示した撮像レンズ群11として実装することができる、本開示の第2実施形態による撮像レンズ群102を示す図である。図6Aは、撮像レンズ群102の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図6Bは、撮像レンズ群102の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
6A and 6B are diagrams showing an
図6Aでは、第2実施形態による撮像レンズ群102のレンズL1、L2、L3、L4は、図6Aの左側である物体側から、図6Aの右側である像側へと順に配置される。即ち、レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL4が最も像側に位置する。
In FIG. 6A, lenses L1, L2, L3, and L4 of the
レンズL1、L2、L3、L4の形状は、図6Aに示すようなものである。撮像レンズ群102では、レンズL1、L2が、負の屈折力を有する。レンズL3、L4は、正の屈折力を有する。レンズL3は、非球面レンズである。
The shapes of lenses L1, L2, L3, and L4 are as shown in FIG. 6A. In the
撮像レンズ群102の各レンズは、図6Bに示した条件を満たし、その形状は、図7に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図7は、第2実施形態による撮像レンズ群102を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。図6Bは、第2実施形態による撮像レンズ群102を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3、L4についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。
FIG. 7 is a table showing lens parameters of each lens making up the
図6Bの条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。また、図7に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置及び開位置での総焦点距離を比較すると、開位置での総焦点距離は58.82mmであり、閉位置での総焦点距離は341.42mmであり、それは、開位置での総焦点距離の約5.8倍である。従って、撮像レンズ群102の4つのレンズL1、L2、L3、L4は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変化させることによって、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 6B, various aberrations can be corrected. Further, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 7, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the open position is 58.82 mm, and the total focal length in the closed position is 341.42 mm, which is the same as that in the open position. This is approximately 5.8 times the total focal length. Therefore, the four lenses L1, L2, L3, and L4 of the
図6Aに示すように、レンズL1とL2、レンズL2とL3、レンズL3とL4は、それぞれ対向する側S2とS3、S4とS5、S6とS7について、少なくとも光軸近傍において近似した形状を有する。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 6A, lenses L1 and L2, lenses L2 and L3, and lenses L3 and L4 have similar shapes at least in the vicinity of the optical axis with respect to opposing sides S2 and S3, S4 and S5, and S6 and S7, respectively. . As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図8A及び図8Bは、スマートフォン10の構成例において示した撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第3実施形態による撮像レンズ群103を示す図である。図8Aは、撮像レンズ群103の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図8Bは、撮像レンズ群103の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。撮像レンズ群103のレンズ構成は、後述する図8Bの条件及び図9のレンズパラメータに対応する。
8A and 8B are diagrams showing an
図8Aに示すように、この実施形態の撮像レンズ群103は、2つのレンズL1、L2を含む。レンズL1、L2は、図8Aの左側である物体側から、図8Aの右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL2が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 8A, the
レンズL1、L2の形状は、図8Aに示すようなものである。撮像レンズ群103では、レンズL1が、負の屈折力を有する。レンズL2は、正の屈折力を有する。レンズL1、L2は、非球面レンズである。
The shapes of lenses L1 and L2 are as shown in FIG. 8A. In the
撮像レンズ群103の各レンズは、図8Bに示した条件を満たし、その形状は、図9に示すレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図8Bは、第3実施形態による撮像レンズ群103を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図9は、第3実施形態による撮像レンズ群103を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 8B shows the focal lengths of the lenses constituting the
図8Bの条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。また、図9に示ように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置及び開位置での総焦点距離を比較すると、開位置での総焦点距離は13.48mmであり、閉位置での総焦点距離は89.97mmであり、それは、開位置での総焦点距離の約6.7倍である。従って、撮像レンズ群103の2つのレンズL1、L2は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 8B, various aberrations can be corrected. Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 9, chromatic aberration can be corrected. Also, comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the open position is 13.48 mm, and the total focal length in the closed position is 89.97 mm, which is the same as that in the open position. This is approximately 6.7 times the total focal length. Therefore, the two lenses L1 and L2 of the
図8Aに示すように、レンズL1、L2は、対向する面S2とS3について、少なくとも光軸近傍においてそれぞれ近似する形状を有する。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 8A, the lenses L1 and L2 have shapes that are similar to each other at least in the vicinity of the optical axis on opposing surfaces S2 and S3. As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図10A及び図10Bは、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第4実施形態による撮像レンズ群104を示す図である。図10Aは、撮像レンズ群104の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図10Bは、撮像レンズ群104の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
10A and 10B are diagrams showing an
図10Aに示すように、この実施形態の撮像レンズ群104は、2つのレンズL1、L2を含む。レンズL1、L2は、図10Aの左側である物体側から、図10Aの右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL2が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 10A, the
レンズL1、L2の形状は、図10Aに示すようなものである。撮像レンズ群104では、レンズL1が、負の屈折力を有する。レンズL2は、正の屈折力を有する。レンズL1は、非球面レンズである。
The shapes of lenses L1 and L2 are as shown in FIG. 10A. In the
撮像レンズ群104の各レンズは、図10Bに示した条件を満たし、その形状は、図11に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図10Bは、第4実施形態による撮像レンズ群104を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図11は、第4実施形態による撮像レンズ群104を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 10B shows the focal lengths of the lenses constituting the
図10Bの条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図11に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群104の2つのレンズL1、L2は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 10B, various aberrations can be corrected. Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 11, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the two lenses L1 and L2 of the
図10Aに示すように、レンズL1及びL2の対向する側S2及びS3は、閉位置で、それらの間に僅かな間隔を空けて互いに近接している。しかしながら、この場合でも、レンズL1、L2は、条件式(1)~(3)を満たし、それにより、閉位置でのレンズは、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 10A, opposite sides S2 and S3 of lenses L1 and L2 are close to each other with a slight spacing between them in the closed position. However, even in this case, the lenses L1 and L2 satisfy conditional expressions (1) to (3), so that the lenses in the closed position have the same refractive power as a single lens.
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図12A及び図12Bは、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第5実施形態による撮像レンズ群105を示す図である。図12Aは、撮像レンズ群105の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図12Bは、撮像レンズ群105の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
12A and 12B are diagrams showing an
図12Aに示すように、この実施形態の撮像レンズ群105は、3つのレンズL1~L3を含む。レンズL1、L2、L3は、図12Aの左側である物体側から、図12Aの右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 12A, the
レンズL1、L2、L3の形状は、図12Aに示すようなものである。撮像レンズ群105では、レンズL1、L3は、負の屈折力を有する。レンズL3は、非球面レンズである。レンズL2は、正の屈折力を有する。
The shapes of lenses L1, L2, and L3 are as shown in FIG. 12A. In the
撮像レンズ群105の各レンズは、図12Bに示した条件を満たし、その形状は、図13に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図12Bは、第5実施形態による撮像レンズ群105を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図13は、第5実施形態による撮像レンズ群105を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 12B shows the focal lengths of the lenses constituting the
図12Bの条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図13に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群105の3つのレンズL1、L2、L3は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 12B, various aberrations can be corrected. Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 13, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the three lenses L1, L2, and L3 of the
図12Aに示すように、レンズL1、L2はそれぞれ、対向する側S2及びS3で、少なくとも光軸近傍において近似する形状を有する。L2、L3についても同様である。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 12A, lenses L1 and L2 have shapes that are similar at least near the optical axis on opposing sides S2 and S3, respectively. The same applies to L2 and L3. As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図14A及び図14Bは、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第6実施形態による撮像レンズ群106を示す図である。図14Aは、撮像レンズ群106の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図14Bは、撮像レンズ群106の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
14A and 14B are diagrams showing an
図14Aに示すように、この実施形態の撮像レンズ群106は、3つのレンズL1~L3を含む。レンズL1、L2、L3は、図14Aの左側である物体側から、図14Aの右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 14A, the
レンズL1、L2、L3の形状は、図14Aに示すようなものである。撮像レンズ群106では、レンズL1、L2は、負の屈折力を有する。レンズL1、L2、L3は、非球面レンズである。レンズL3は、正の屈折力を有する。
The shapes of lenses L1, L2, and L3 are as shown in FIG. 14A. In the
撮像レンズ群106の各レンズは、図14Bに示した条件を満たし、その形状は、図15に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図14Bは、第6実施形態による撮像レンズ群106を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図15は、第6実施形態による撮像レンズ群106を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 14B shows the focal lengths of the lenses constituting the
図14Bの条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図15に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群106の3つのレンズL1、L2、L3は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 14B, various aberrations can be corrected. Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 15, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the three lenses L1, L2, and L3 of the
図14Aに示すように、レンズL1、L2、L3の対向する側S3、S4、S5は、閉位置で、それらの間に僅かな間隔を有する。しかしながら、この場合でも、レンズL1、L2、L3は、条件式(1)~(3)を満たし、それにより、閉位置でのレンズは、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 14A, opposite sides S3, S4, S5 of lenses L1, L2, L3 have a small spacing between them in the closed position. However, even in this case, lenses L1, L2, and L3 satisfy conditional expressions (1) to (3), so that the lenses in the closed position have a refractive power equivalent to that of a single lens.
図16では、各例についての条件式(1)~(3)の値をまとめている。表の値から理解することができるように、各例で、条件式(1)~(3)が満たされている。さらに、例1、例2、及び例3では、条件式(4)~(6)及び(7)が満たされることから、例1、例2、及び例3を構成する撮像レンズは、より好適なパラメータを有する。 In FIG. 16, the values of conditional expressions (1) to (3) for each example are summarized. As can be understood from the values in the table, conditional expressions (1) to (3) are satisfied in each example. Furthermore, since conditional expressions (4) to (6) and (7) are satisfied in Example 1, Example 2, and Example 3, the imaging lenses constituting Example 1, Example 2, and Example 3 are more suitable. has parameters.
上記の開示は、単に例示的な実施形態を開示するに過ぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図されていない。当業者であれば、上述した実施形態、及び本発明の請求の範囲に基づいて導き出されうる他の実施形態及び変形の全部又は一部が当然に本発明の範囲に収まることを理解するであろう。 The above disclosure merely discloses exemplary embodiments and is not intended to limit the protection scope of the present invention. Those skilled in the art will understand that all or part of the embodiments described above and other embodiments and modifications that can be derived based on the scope of the claims of the present invention naturally fall within the scope of the present invention. Dew.
本開示は、光学装置、デバイス、及び光学装置内のレンズ群の屈折力を制御するための方法に関する。例えば、デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はパーソナルコンピュータなどのモバイル機器であってよい。任意選択で、デバイスは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to optical apparatus, devices, and methods for controlling the refractive power of lens groups within an optical apparatus. For example, the device may be a mobile device such as a mobile phone, smart phone, tablet computer, or personal computer. Optionally, the device may be a digital still camera, digital video camera, security/surveillance camera, network camera, automotive/traffic camera, medical camera, or the like.
従来、撮像装置において、ズーム機能やフォーカス機能を実現する方法として、複数のレンズを含むレンズ群において、それらレンズを相対的に移動させることで屈折力を変更する方法がある。また、液体レンズを用いる単レンズで曲率を変更及び制御することによって屈折力を変更する方法も知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for realizing a zoom function and a focus function in an imaging device, there is a method of changing the refractive power by relatively moving the lenses in a lens group including a plurality of lenses. It is also known to change the refractive power by changing and controlling the curvature of a single lens using a liquid lens.
一方で、撮像装置の小型化は、スマートフォン、モバイルフォン、タブレット、ドライブレコーダなどの、撮像機能を搭載するモバイル機器の小型化に寄与する。また、その小型化は、Webカメラ、アクションカメラ、モニタリングカメラ、コンパクトデジタルカメラなどの撮像装置の小型化にも寄与する。また、撮像レンズを形成するレンズ群全体のサイズ増の抑制によっても撮像装置をさらに小型化することができる。 On the other hand, the miniaturization of imaging devices contributes to the miniaturization of mobile devices equipped with imaging functions, such as smartphones, mobile phones, tablets, and drive recorders. Moreover, the miniaturization also contributes to the miniaturization of imaging devices such as web cameras, action cameras, monitoring cameras, and compact digital cameras. Furthermore, the imaging device can be further downsized by suppressing an increase in the size of the entire lens group forming the imaging lens.
本開示は、レンズ群のサイズ増を抑制しつつ屈折力の分布を変化させることを可能とする。 The present disclosure makes it possible to change the distribution of refractive power while suppressing an increase in the size of the lens group.
上記の状況下で、技術的利点が以下で開示される実施形態によって提供される。実施形態は、光学装置、デバイス、及び光学装置内のレンズ群の屈折力を制御するための方法を提供する。デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。 Under the above circumstances, technical advantages are provided by the embodiments disclosed below. Embodiments provide optical apparatus, devices, and methods for controlling the optical power of lens groups within an optical apparatus. The device may be a mobile phone, smart phone, tablet computer, personal computer, digital still camera, digital video camera, security/surveillance camera, network camera, automotive/traffic camera, medical camera, or the like.
実施形態の第1の態様は、光学装置を提供する。 A first aspect of an embodiment provides an optical device.
第1の態様の第1の可能な実装形態では、光学装置が、複数のレンズを含むレンズ群と、複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、移動ユニットを制御して、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットと、を含む。第1の態様の第1の可能な実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 In a first possible implementation of the first aspect, the optical device includes a lens group including a plurality of lenses, a movement unit configured to move the plurality of lenses, and a movement unit configured to control the movement unit to move the plurality of lenses. a control unit configured to switch between a closed position state in which the lenses are closest together and function as one lens, and an open position state in which the plurality of lenses are spaced apart from each other. According to a first possible implementation of the first aspect, the optical power of the lens group is between a first optical power corresponding to the closed position state and a second optical power corresponding to the open position state. It can be switched with .
第1の態様の第2の可能な実装形態は、第1の態様の第1の可能な実装形態による装置を提供する。 A second possible implementation of the first aspect provides an apparatus according to the first possible implementation of the first aspect.
ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
第1の態様の第3の可能な実装形態は、第1の態様の第1又は第2の可能な実装形態による装置を提供する。ここで、複数のレンズは、互いに向かい合う第1及び第2の非球面レンズを含み、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2)及び式(3)で表される形状を有する。
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(2)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの第2のレンズの物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、高さhでの第1のレンズの像側の面のサグ量を示す。
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(3)
ここで、Rоbは、第2のレンズの物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、第1のレンズの像側の面の曲率半径を示す。
A third possible implementation of the first aspect provides an apparatus according to the first or second possible implementation of the first aspect. Here, the plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, and the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens facing the image side surface of the first lens. The side surface has a shape expressed by the following equations (2) and (3).
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(2)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface.
0.7<R оb /R im <1.3...(3)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2a)及び(3a)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(2a)
0.8<Rоb/Rim<1.2 …(3a)
Optionally, the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens opposite the image side surface of the first lens are expressed by equations (2a) and (3a) below. It may have the shape of
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(2a)
0.8<R оb /R im <1.2...(3a)
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(3b)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(3b)
Optionally, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens opposite the image-side surface of the first lens have a shape represented by equation (3b) below. may have.
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(3b)
実施形態の第2の態様は、デバイスを提供する。 A second aspect of the embodiments provides a device.
第2の態様の第1の可能な実装形態では、デバイスが、光学装置と、光学装置を通過する光を受けるイメージセンサと、イメージセンサからの出力信号に基づいてイメージデータを生成するためのプロセッサとを備え、光学装置は、複数のレンズを含むレンズ群と、複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、移動ユニットを制御して、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットとを備える。第2の態様の第1の可能な実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 In a first possible implementation of the second aspect, the device includes an optical device, an image sensor for receiving light passing through the optical device, and a processor for generating image data based on an output signal from the image sensor. The optical device includes a lens group including a plurality of lenses, a movement unit configured to move the plurality of lenses, and a movement unit configured to control the movement unit so that the plurality of lenses come closest to one lens. and a control unit configured to switch between a closed position in which the lens functions as a lens, and an open position in which the plurality of lenses are spaced apart from each other. According to a first possible implementation of the second aspect, the optical power of the lens group is between a first optical power corresponding to the closed position state and a second optical power corresponding to the open position state. It can be switched with .
第2の態様の第2の可能な実装形態は、第2の態様の第1の可能な実装形態によるデバイスを提供する。ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
A second possible implementation of the second aspect provides a device according to the first possible implementation of the second aspect. Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
第2の態様の第3の可能な実装形態は、第2の態様の第1又は第2の可能な実装形態によるデバイスを提供する。ここで、複数のレンズは、互いに向かい合う第1及び第2の非球面レンズを含み、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2)及び式(3)で表される形状を有する。
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(2)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの第2のレンズの物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、高さhでの第1のレンズの像側の面のサグ量を示す。
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(3)
ここで、Rоbは、第2のレンズの物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、第1のレンズの像側の面の曲率半径を示す。
A third possible implementation of the second aspect provides a device according to the first or second possible implementation of the second aspect. Here, the plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, and the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens facing the image side surface of the first lens. The side surface has a shape expressed by the following equations (2) and (3).
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(2)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface.
0.7<R оb /R im <1.3...(3)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(2a)及び(3a)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(2a)
0.8<Rоb/Rim<1.2 …(3a)
Optionally, the image side surface of the first lens and the object side surface of the second lens opposite the image side surface of the first lens are expressed by equations (2a) and (3a) below. It may have the shape of
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(2a)
0.8<R оb /R im <1.2...(3a)
任意選択で、第1のレンズの像側の面と、第1のレンズの像側の面に向かい合う第2のレンズの物体側の面とは、以下の式(3b)によって表される形状を有してよい。
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(3b)
Optionally, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens opposite the image-side surface of the first lens have a shape represented by equation (3b) below. may have.
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(3b)
実施形態の第3の態様は、複数のレンズを含むレンズ群の屈折力を制御するための方法を提供する。第3の態様の第1の可能な実装形態によれば、方法は、アクチュエータによって、複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように、複数のレンズを移動させるステップを含む。第3の態様の第1の可能な実装形態によれば、レンズ群の屈折力が、閉位置状態に対応する第1の屈折力と、開位置状態に対応する第2の屈折力との間で切り換えられうる。 A third aspect of the embodiments provides a method for controlling the refractive power of a lens group including a plurality of lenses . According to a first possible implementation of the third aspect , the method is characterized in that the actuator provides a closed position state in which the plurality of lenses are closest together and act as one lens; and moving the plurality of lenses to switch between open and open positions. According to a first possible implementation of the third aspect, the optical power of the lens group is between a first optical power corresponding to the closed position condition and a second optical power corresponding to the open position condition. It can be switched with .
第3の態様の第2の可能な実装形態は、第3の態様の第1の可能な実装形態による方法を提供する。ここで、閉位置状態において、複数のレンズは、以下の式(1)によって与えられる条件を満たすように構成される。
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す。
任意選択で、閉位置状態における複数のレンズは、以下の式(1a)によって与えられる条件を満たしてよい。
Dmin/φ<0.1 …(1a)
A second possible implementation of the third aspect provides a method according to the first possible implementation of the third aspect. Here, in the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1).
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses in the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
Optionally, the plurality of lenses in the closed position state may satisfy the condition given by equation (1a) below.
Dmin /φ<0.1...(1a)
実施形態の第4の態様は、プロセッサに、第3の態様の第1又は第2の可能な実装形態による方法を実行させるプログラムを格納する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供する。実施形態の第5の態様は、プロセッサに、第3の態様の第1又は第2の可能な実装形態による方法を実行させるコンピュータ可読プログラムを提供する。 A fourth aspect of the embodiments provides a non-transitory computer-readable storage medium storing a program for causing a processor to perform a method according to the first or second possible implementation of the third aspect. A fifth aspect of the embodiment provides a computer readable program for causing a processor to perform a method according to the first or second possible implementation of the third aspect.
以下では、添付図面を参照しながら、実施形態の技術的解決策について説明する。以下で説明される実施形態は、明らかに本開示による実施形態の全てではなく、いくつかに過ぎない。以下で説明される実施形態に基づいて、当業者によって創造的な努力なしに得られうる全ての他の実施形態も、本開示の実施形態の保護範囲に収まるべきであることに留意されたい。 In the following, technical solutions of embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are obviously only some, but not all, of the embodiments according to the present disclosure. It should be noted that all other embodiments that can be obtained without creative efforts by a person skilled in the art based on the embodiments described below should also fall within the protection scope of the embodiments of the present disclosure.
以下では、各実施形態による撮像レンズ群を実装しうるモバイル機器の構成例について最初に説明し、次いで、第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態、第4実施形態、第5実施形態及び第6実施形態による撮像レンズ群の構成例及びそれらの撮像レンズの特性について順次説明する。 Below, a configuration example of a mobile device that can implement the imaging lens group according to each embodiment will be described first, and then the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment will be described. A configuration example of the imaging lens group according to the sixth embodiment and characteristics of the imaging lenses will be sequentially described.
(モバイル機器への実装例)
図1~図3を参照しながら、後述する第1~第6実施形態の撮像レンズ群101、102、103、104、105、106のうちの1つが搭載されうるモバイル機器10について説明する。図1及び図2に例示されたモバイル機器10は、スマートフォンであるが、それに限定されない。モバイル機器10は、本開示の実施形態によるデバイスの例である。例えば、デバイスは、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、セキュリティ/監視カメラ、ネットワークカメラ、自動車/交通用カメラ、又は医療用カメラなどであってよい。
(Example of implementation on mobile device)
With reference to FIGS. 1 to 3, a
図1は、第1~第6実施形態のそれぞれによる撮像レンズ群が搭載されうるスマートフォン10の外観構成を示す斜視図である。この構成例では、スマートフォンは、3つの撮像ユニット31、32、33を含む。図1は、スマートフォン10のケース部材20に配置された3つの撮像ユニットそれぞれの開口部を示しているに過ぎないことに留意すべきである。
FIG. 1 is a perspective view showing the external configuration of a
図2は、図1のII-II線断面を示す断面図である。図2に示すように、スマートフォン10の撮像ユニット31は、撮像ユニット31の開口部を形成するメインレンズ15と、後述する第1の~第6の実施形態のいずれか1つによる撮像レンズ群(レンズユニット)11と、撮像デバイス16とを含む。撮像時に開口部としてのメインレンズ15を介して入る光は、上記の順序で各要素を通過し、撮像デバイス16に至る。また、撮像ユニット31は、撮像レンズ群11について各実施形態のセクションで後述するレンズ群を移動させるための移動ユニット120を含み、移動ユニット120は、その駆動源としてアクチュエータ12(図3)を含む。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, the
撮像デバイス16は、CCD又はCMOSなどの撮像素子170、及び、撮像素子から出力されるアナログの電気信号をデジタルの撮像信号に変換するAD変換回路(不図示)を含む。
The
撮像デバイス16の撮像素子170は、結像面の位置に配置される。撮像素子は、複数の画素を有する。例えば、撮像素子は、赤色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素、青色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素、及び緑色光成分の強度に対応する電気信号を生成する画素を含む。変形例として、撮像素子は、光の強度に対応する電気信号を生成する複数の画素を含むモノクロ撮影用の他の撮像素子であってもよい。
The
図3は、第1~第6実施形態のそれぞれによる撮像レンズが搭載されうるスマートフォン10のハードウェア構成例を示すブロック図であり、主に、撮像ユニット31に関連する制御構成を示す。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a
図3に示すように、スマートフォン10の制御構成は、アクチュエータ12、ドライバ13、CPU14を含む。
As shown in FIG. 3, the control configuration of the
CPU14は、メモリ(不図示)に格納されたプログラムを実行して、第1~第6実施形態において後述するレンズ群の中のレンズの動きを制御する。具体的には、CPU14は、ドライバ13を介してアクチュエータ12の駆動を制御し、それにより、撮像レンズ群11の中の各レンズの動きを制御する。アクチュエータ12及びドライバ13は、本開示の実施形態による移動ユニットの例であってよく、CPU14は、本開示の実施形態による制御ユニットの例であってよい。また、撮像レンズ群11、アクチュエータ12、及びドライバ13のセットは、本開示の実施形態による光学装置の例であってよい。上述した構成は、以下で説明する各実施形態のレンズ群の中のレンズを移動及び配置することを可能にする。
The
以下では、スマートフォン10内の撮像レンズ群11の第1~第6実施形態について説明する。
Below, first to sixth embodiments of the
(第1実施形態) (First embodiment)
図4(a)及び図4(b)は、スマートフォン10の構成例で示した撮像レンズ群11として搭載することができる本開示の第1実施形態の撮像レンズ群101を示す図である。図4(a)は、それぞれ、撮像レンズ群101の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図4(b)は、撮像レンズ群101の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。図4(a)に示すように、本実施形態の撮像レンズ群101は、3つのレンズL1~L3を含む。また、AXは光軸を表し、S1、S2、S3、S4、S5、及びS6は、それぞれレンズL1~L3の面を表す。撮像レンズ群101について、閉位置は、各レンズが互いに接近し、後述する条件式(1)~(3)が満たされる位置である。開位置は、所定の屈折力を実現するように撮像レンズ群101の各レンズが互いに離されている位置である。これにより、閉位置と開位置とで与えられる正負の屈折力を逆転することが可能となる。また、開位置を、例えば、撮像装置のズーム及びフォーカス機能に対応する屈折力を実現するように決定することができる。従って、1つのレンズ群の系において、図5を参照して後述するレンズ間の距離D1及びD2の組み合わせは、1つの組み合わせに限定されず、複数の組み合わせ、即ち、上述したズーム機能などの機能に応じた複数の開位置があってよい。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an
図4(a)では、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3は、図4(a)の左側である物体側から、図4(a)の右側である像側へ順に配置される。即ち、レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
In FIG. 4(a) , lenses L1, L2, and L3 of the
図4(a)に示すように、面S1及びS2は、所定の光学特性を実現するような非球面である。面S1及びS2のその形状により、レンズL1が正の屈折力を有することが可能になる。 As shown in FIG. 4(a) , surfaces S1 and S2 are aspheric surfaces that achieve predetermined optical characteristics. The shape of surfaces S1 and S2 allows lens L1 to have positive refractive power.
レンズL2は、非球面レンズである。面S3及びS4のその形状により、レンズL2が負の屈折力を有することが可能になる。 Lens L2 is an aspherical lens. The shape of surfaces S3 and S4 allows lens L2 to have negative refractive power.
レンズL3の物体側の面S5は、閉位置ではそれに隣接するレンズL2の像側の面S4の形状と近似する形状を有し、所定の光学特性を実現するような非球面である。面S5及びS6のその形状により、レンズL3が負の屈折力を有することが可能になる。 The object-side surface S5 of the lens L3 has a shape similar to the image-side surface S4 of the adjacent lens L2 in the closed position, and is an aspheric surface that achieves predetermined optical characteristics. The shape of surfaces S5 and S6 allows lens L3 to have negative refractive power.
図4(b)の表に示すように、この実施形態のレンズL1、L2、L3の焦点距離はそれぞれ22.8、-324.27、-19.92である。閉位置及び開位置の撮像レンズ群101全体の総焦点距離は、それぞれ29.14及び23.94である。閉位置での互いに近接するレンズ面形状の近似度合いを示す面条件は、S2/S3が0.84、S4/S5が1.04である。同様に、閉位置での互いに近接するレンズ面形状の近似度合いを示す半径条件は、S2/S3が1.19、S4/S5が0.96である。図4(b)に示す距離条件は、後述の条件式(1)のパラメータであり、閉位置で、それらが互いに最も近接したときのレンズ間の距離を示す。本実施形態の撮像レンズ群101では、距離条件が0.003である。
As shown in the table of FIG. 4(b) , the focal lengths of lenses L1, L2, and L3 in this embodiment are 22.8, -324.27, and -19.92, respectively. The total focal length of the entire
閉位置では、レンズL1、L2、L3が互いに近接し、後述の条件式(1)~(3)を満たす。それから、この状態(位置関係)では、3つのレンズL1、L2、L3が、レンズ群全体で1つのレンズと同じ屈折力を有する。一方、開位置では、レンズL1、L2、L3が、互いに離れている。この状態(位置関係)では、レンズL1、L2、L3が、それぞれの屈折力を有しているが、撮像レンズ群101は、全体として、開位置での屈折力とは異なる屈折力を有する。
In the closed position, lenses L1, L2, and L3 are close to each other and satisfy conditional expressions (1) to (3) described below. Then, in this state (positional relationship), the three lenses L1, L2, and L3 have the same refractive power as one lens in the entire lens group. On the other hand, in the open position, lenses L1, L2, and L3 are separated from each other. In this state (positional relationship), the lenses L1, L2, and L3 have their respective refractive powers, but the
上述したように、閉位置では、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3が互いに近接し、レンズ群全体が単一のレンズと同じ屈折力を有する。一方、開位置では、各レンズの屈折力が組み合わされ、それにより、撮像レンズ群101全体が、閉位置でのものとは異なる屈折力を有する。それから、レンズL1、L2、L3が、位置(距離)関係において閉位置と開位置とに設定されると、その関係に応じた屈折力分布を生じさせることが可能になる。
As described above, in the closed position, lenses L1, L2, and L3 of the
ここで、撮像レンズ群101のレンズL1、L2、L3が、閉位置で、上述した屈折力分布を生じさせるために満たすべき条件式(1)~(3)について説明する。
Here, conditional expressions (1) to (3) that must be satisfied in order for the lenses L1, L2, and L3 of the
撮像レンズ群10のレンズL1、L2、L3は、
Dmin/φ < 0.2 …条件式(1)
を満たし、Dminは、閉位置で、レンズL1、L2、L3が互いに近接しているときの各レンズ間のレンズ距離であり、φは、撮像レンズ群101を構成するレンズL1、L2、L3のうち、最も大きなレンズ径を持つレンズの光学有効径である。本実施形態では、レンズ距離は、図4(b)に示した距離条件で与えられる値である。
また、互いに向かい合うレンズL1、L2、L3のそれらのレンズ面は、以下の条件式(2)を満たす類似の面形状を有し、Sоb(h)は、任意のレンズ径高さhでの物体側の面の面形状(sag量)であり、Sim(h)は、像側の面の面形状(sag量)である。本実施形態では、面形状は、図4(b)に示した面条件で与えられる値を有する。
0.5 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 2.0 …条件式(2)
互いに向かい合うレンズ面の曲率半径R1とR2、R3とR4、及び、R5とR6は、以下の条件式を満たし、Rоbは、物体に向かい合う物体側の面の曲率半径であり、Rimは、像側の面の曲率半径である。本実施形態では、それらの曲率半径は、図4(b)に示した半径条件で与えられる値を有する。
0.7 < Rоb/Rim < 1.3 …条件式(3)
Lenses L1, L2, and L3 of the
D min /φ < 0.2 …Conditional expression (1)
is satisfied, D min is the lens distance between each lens when the lenses L1, L2, and L3 are close to each other in the closed position, and φ is the distance between the lenses L1, L2, and L3 that constitute the
Furthermore, the lens surfaces of lenses L1, L2, and L3 that face each other have similar surface shapes that satisfy the following conditional expression (2), and S оb (h) is S im (h) is the surface shape (sag amount) of the object side surface, and S im (h) is the surface shape (sag amount) of the image side surface. In this embodiment, the surface shape has a value given by the surface conditions shown in FIG. 4(b) .
0.5 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 2.0...Conditional expression (2)
The radii of curvature R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , and R 5 and R 6 of the lens surfaces facing each other satisfy the following conditional expressions, and R оb is the radius of curvature of the object-side surface facing the object. , and R im is the radius of curvature of the image side surface. In this embodiment, those radii of curvature have values given by the radius conditions shown in FIG. 4(b) .
0.7 < R оb /R im < 1.3 ... Conditional expression (3)
以下では、条件式(1)~(3)について、より好適な条件を提供する。条件式(1)では、Dmin/φの値が0.2以上になるとき、各レンズの屈折力が個別に影響し始め、各レンズが閉位置でも、レンズ群全体を近似的に単一のレンズとして扱うことが難しくなる。その結果、閉位置での屈折力のパワー配置と、レンズが分離した後での屈折力のパワー配置との間で切り換えた際の差がより小さくなり、期待した効果を得ることができない。従って、条件式(1)は、
Dmin/φ < 0.1 …条件式(4)
であることが好ましい。
More suitable conditions will be provided below for conditional expressions (1) to (3). In conditional expression (1), when the value of D min /φ becomes 0.2 or more, the refractive power of each lens begins to affect each lens individually, and even when each lens is in the closed position, the entire lens group is approximately unified. This makes it difficult to use it as a lens. As a result, the difference when switching between the power arrangement of refractive power in the closed position and the power arrangement of refractive power after the lens is separated becomes smaller, making it impossible to obtain the expected effect. Therefore, conditional expression (1) is
D min /φ < 0.1 ... Conditional expression (4)
It is preferable that
また、レンズの面形状が、条件式(2)及び(3)を満たさないとき、互いに向かい合うレンズL1、L2、L3のそれらレンズ面が、それら自体の屈折作用によって影響されるため、各レンズが閉位置でも、レンズ群全体を近似的に単一のレンズとして扱うことが難しくなる。その結果、閉位置での屈折力のパワー配置と、レンズが分離した後での屈折力のパワー配置との間で切り換えた際の差がより小さくなり、期待した効果を得ることができない。従って、条件式(2)及び(3)はそれぞれ、より好ましくは、
0.7 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 1.8 …条件式(5)
及び、
0.8 < Rоb/Rim < 1.2…条件式(6)
とすべきである。
Furthermore, when the surface shape of the lens does not satisfy conditional expressions (2) and (3), the lens surfaces of lenses L1, L2, and L3 that face each other are affected by their own refractive action, so that each lens Even in the closed position, it becomes difficult to treat the entire lens group approximately as a single lens. As a result, the difference when switching between the power arrangement of refractive power in the closed position and the power arrangement of refractive power after the lens is separated becomes smaller, making it impossible to obtain the expected effect. Therefore, conditional expressions (2) and (3) are each more preferably
0.7 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 1.8...Conditional expression (5)
as well as,
0.8 < R оb /R im < 1.2... Conditional expression (6)
Should be.
さらに、条件式(5)は、より好ましくは、
0.7 < abs[Sоb(h)/Sim(h)] < 1.6 …条件式(7)
とすべきである。
Furthermore, conditional expression (5) is more preferably
0.7 < abs[S оb (h)/S im (h)] < 1.6...Conditional expression (7)
Should be.
次に、図5を参照しながら、撮像レンズ群101に含まれるレンズL1、L2、L3の光学特性を規定するパラメータについての条件について説明する。図5のRDNは、第1実施形態による撮像レンズ群101を構成する各レンズの各面S1~S6などのパラメータを示し、Rは、レンズ面の曲率半径であり、Dは、各レンズ間の距離であり、Ndは、各面での屈折率であり、Vdは、アッベ数であり、φは、各レンズの有効光学径である。ここで、D1は、レンズL1の像側(S2)と、レンズL2の物体側(S3)との間の距離を表し、D2は、レンズL2の像側(S4)と、レンズL3の物体側(S5)との間の距離を表し、D1及びD2は、レンズ群が閉位置にあるときと開位置にあるときとで異なる値を示す。具体的には、図5に示すように、閉位置では、D1が0.01及びD2が0.01であり、開位置では、D1が1.23、D2が1.69である。
Next, conditions regarding parameters that define the optical characteristics of lenses L1, L2, and L3 included in the
図5の「Aspherical Coefficients」は、対応する次数の非球面係数を示す。 “Aspherical Coefficients” in FIG. 5 indicates the aspherical coefficients of the corresponding order.
図5のRDNの表に示したパラメータのうち、R、D、Nd、φは、上述した条件式(1)~(3)の全てを満たすように設計されている。アッベ数Vdは、軸上色収差及び倍率色収差をバランス良く補正する値である。 Among the parameters shown in the RDN table of FIG. 5, R, D, Nd, and φ are designed to satisfy all of the above-mentioned conditional expressions (1) to (3). The Abbe number Vd is a value that corrects longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration in a well-balanced manner.
非球面レンズの形状は、以下の式(8)に示した非球面形状の式で与えられ、ここで、Zは、非球面の深さを表し、Yは、光軸からレンズ面までの距離(高さ)を表し、Rは、近軸曲率半径を表し、Kは、コニック定数を表し、C4、C6、C8、C10は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数を表す。 The shape of the aspherical lens is given by the aspherical shape formula shown in equation (8) below, where Z represents the depth of the aspherical surface, and Y is the distance from the optical axis to the lens surface. (height), R represents the paraxial radius of curvature, K represents the conic constant, and C 4 , C 6 , C 8 , and C 10 represent the 4th, 6th, 8th, and 10th orders, respectively. represents the aspheric coefficient of
Z=(Y2/R)/[1-{1-(1+K)(Y2/R2)}1/2]+C4Y4+C6Y6+C8Y8+C10Y10 …条件式(8) Z=(Y 2 /R)/[1-{1-(1+K)(Y 2 /R 2 )} 1/2 ]+C 4 Y 4 +C 6 Y 6 +C 8 Y 8 +C 10 Y 10 …conditional expression (8)
図5に示した例では、レンズL2が、非球面レンズである。レンズL1、L3は、片側が非球面を有し、他の側が球面を有する。レンズL1、L2、L3のうちの少なくとも1つは、樹脂レンズであってよい。例えば、非球面レンズが容易に加工される樹脂レンズで構成されるとき、撮像レンズ群101の製造コストが低減されうる。
In the example shown in FIG. 5, the lens L2 is an aspherical lens. Lenses L1 and L3 have an aspherical surface on one side and a spherical surface on the other side. At least one of the lenses L1, L2, and L3 may be a resin lens. For example, when the aspherical lens is composed of a resin lens that can be easily processed, the manufacturing cost of the
図4(b)に示した表における、閉位置及び開位置でのレンズ群の総焦点距離を比較すると、閉位置では29.14mmであり、開位置では23.94mmである。従って、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変えることによって、3つのレンズL1、L2、L3が、ズームレンズ機能を有することを可能にする。 Comparing the total focal length of the lens group at the closed position and the open position in the table shown in FIG. 4(b) , it is 29.14 mm at the closed position and 23.94 mm at the open position. Therefore, by changing the state from the closed position to the open position and changing the refractive power distribution, it is possible for the three lenses L1, L2, and L3 to have a zoom lens function.
また、条件式(1)~(3)の値を表す図4(b)に示した表内のものは、より好適な条件を提供する条件式(4)~(6)を満たし、より好適な条件を提供する条件式(7)も満たすことが理解される。その結果、本実施形態におけるレンズL1、L2、L3は、閉位置では、レンズ群全体で単一のレンズとして振る舞い、また、開位置へと分離する間、レンズは、各レンズの屈折力のために、閉位置での値より、レンズ群全体の屈折力分布を変化させることができる。
上述したように、複数のレンズがレンズ群を形成するように配置され、それらの配置関係が条件式(1)~(3)を満たさないとき、複数のレンズが個別に存在して、単にそれぞれの光学特性を実現するに過ぎない。一方、本開示の第1実施形態によれば、閉位置では条件式(1)~(3)が満たされるように複数のレンズの配置関係が設定され、開位置でレンズが所定の屈折力を備える。これにより、レンズが、レンズ群として、レンズの位置関係に応じた屈折力分布を生じさせることが可能になる。その結果、撮像装置のサイズが、その屈折力分布が実現されるときに増大することを防止することが可能となる。
In addition, the values in the table shown in FIG. 4(b) representing the values of conditional expressions (1) to (3) satisfy conditional expressions (4) to (6), which provide more suitable conditions, and are more suitable. It is understood that conditional expression (7), which provides the following conditions, is also satisfied. As a result, lenses L1, L2, L3 in this embodiment behave as a single lens in the entire lens group in the closed position, and during separation to the open position, the lenses are Furthermore, the refractive power distribution of the entire lens group can be changed from the value at the closed position.
As mentioned above, when a plurality of lenses are arranged to form a lens group and their arrangement relationship does not satisfy conditional expressions (1) to (3), the plurality of lenses exist individually, and each lens is simply It merely realizes the optical properties of. On the other hand, according to the first embodiment of the present disclosure, the arrangement relationship of the plurality of lenses is set so that conditional expressions (1) to (3) are satisfied in the closed position, and the lenses have a predetermined refractive power in the open position. Be prepared. Thereby, the lens, as a lens group, can produce a refractive power distribution according to the positional relationship of the lenses. As a result, it is possible to prevent the size of the imaging device from increasing when the refractive power distribution is realized.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図6(a)及び図6(b)は、スマートフォン10の構成例で示した撮像レンズ群11として実装することができる、本開示の第2実施形態による撮像レンズ群102を示す図である。図6(a)は、撮像レンズ群102の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図6(b)は、撮像レンズ群102の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an
図6(a)では、第2実施形態による撮像レンズ群102のレンズL1、L2、L3、L4は、図6(a)の左側である物体側から、図6(a)の右側である像側へと順に配置される。即ち、レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL4が最も像側に位置する。
In FIG. 6(a) , lenses L1, L2, L3, and L4 of the
レンズL1、L2、L3、L4の形状は、図6(a)に示すようなものである。撮像レンズ群102では、レンズL1、L2が、負の屈折力を有する。レンズL3、L4は、正の屈折力を有する。レンズL3は、非球面レンズである。
The shapes of the lenses L1, L2, L3, and L4 are as shown in FIG. 6(a) . In the
撮像レンズ群102の各レンズは、図6(b)に示した条件を満たし、その形状は、図7に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図7は、第2実施形態による撮像レンズ群102を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。図6(b)は、第2実施形態による撮像レンズ群102を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3、L4についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。
FIG. 7 is a table showing lens parameters of each lens making up the
図6(b)の条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。また、図7に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置及び開位置での総焦点距離を比較すると、開位置での総焦点距離は58.82mmであり、閉位置での総焦点距離は341.42mmであり、それは、開位置での総焦点距離の約5.8倍である。従って、撮像レンズ群102の4つのレンズL1、L2、L3、L4は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変化させることによって、ズームレンズの機能を備えることができる。
Various aberrations can be corrected by setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 6(b) . Further, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 7, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the open position is 58.82 mm, and the total focal length in the closed position is 341.42 mm, which is the same as that in the open position. This is approximately 5.8 times the total focal length. Therefore, the four lenses L1, L2, L3, and L4 of the
図6(a)に示すように、レンズL1とL2、レンズL2とL3、レンズL3とL4は、それぞれ対向する側S2とS3、S4とS5、S6とS7について、少なくとも光軸近傍において近似した形状を有する。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 6(a) , lenses L1 and L2, lenses L2 and L3, and lenses L3 and L4 are approximated at least near the optical axis with respect to opposing sides S2 and S3, S4 and S5, and S6 and S7, respectively. It has a shape. As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図8(a)及び図8(b)は、スマートフォン10の構成例において示した撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第3実施形態による撮像レンズ群103を示す図である。図8(a)は、撮像レンズ群103の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図8(b)は、撮像レンズ群103の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。撮像レンズ群103のレンズ構成は、後述する図8(b)の条件及び図9のレンズパラメータに対応する。
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing an
図8(a)に示すように、この実施形態の撮像レンズ群103は、2つのレンズL1、L2を含む。レンズL1、L2は、図8(a)の左側である物体側から、図8(a)の右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL2が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 8(a) , the
レンズL1、L2の形状は、図8(a)に示すようなものである。撮像レンズ群103では、レンズL1が、負の屈折力を有する。レンズL2は、正の屈折力を有する。レンズL1、L2は、非球面レンズである。
The shapes of the lenses L1 and L2 are as shown in FIG. 8(a) . In the
撮像レンズ群103の各レンズは、図8(b)に示した条件を満たし、その形状は、図9に示すレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図8(b)は、第3実施形態による撮像レンズ群103を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図9は、第3実施形態による撮像レンズ群103を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 8(b) shows the focal lengths of the lenses constituting the
図8(b)の条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。また、図9に示ように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置及び開位置での総焦点距離を比較すると、開位置での総焦点距離は13.48mmであり、閉位置での総焦点距離は89.97mmであり、それは、開位置での総焦点距離の約6.7倍である。従って、撮像レンズ群103の2つのレンズL1、L2は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
Various aberrations can be corrected by setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 8(b) . Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 9, chromatic aberration can be corrected. Also, comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the open position is 13.48 mm, and the total focal length in the closed position is 89.97 mm, which is the same as that in the open position. This is approximately 6.7 times the total focal length. Therefore, the two lenses L1 and L2 of the
図8(a)に示すように、レンズL1、L2は、対向する面S2とS3について、少なくとも光軸近傍においてそれぞれ近似する形状を有する。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 8A , the lenses L1 and L2 have shapes that are similar to each other at least in the vicinity of the optical axis with respect to opposing surfaces S2 and S3. As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図10(a)及び図10(b)は、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第4実施形態による撮像レンズ群104を示す図である。図10(a)は、撮像レンズ群104の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図10(b)は、撮像レンズ群104の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing an
図10(a)に示すように、この実施形態の撮像レンズ群104は、2つのレンズL1、L2を含む。レンズL1、L2は、図10(a)の左側である物体側から、図10(a)の右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL2が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 10(a) , the
レンズL1、L2の形状は、図10(a)に示すようなものである。撮像レンズ群104では、レンズL1が、負の屈折力を有する。レンズL2は、正の屈折力を有する。レンズL1は、非球面レンズである。
The shapes of the lenses L1 and L2 are as shown in FIG. 10(a) . In the
撮像レンズ群104の各レンズは、図10(b)に示した条件を満たし、その形状は、図11に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図10(b)は、第4実施形態による撮像レンズ群104を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図11は、第4実施形態による撮像レンズ群104を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 10(b) shows the focal lengths of the lenses constituting the
図10(b)の条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図11に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群104の2つのレンズL1、L2は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
Various aberrations can be corrected by setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 10(b) . Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 11, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the two lenses L1 and L2 of the
図10(a)に示すように、レンズL1及びL2の対向する側S2及びS3は、閉位置で、それらの間に僅かな間隔を空けて互いに近接している。しかしながら、この場合でも、レンズL1、L2は、条件式(1)~(3)を満たし、それにより、閉位置でのレンズは、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 10(a) , opposite sides S2 and S3 of lenses L1 and L2 are close to each other with a slight spacing between them in the closed position. However, even in this case, the lenses L1 and L2 satisfy conditional expressions (1) to (3), so that the lenses in the closed position have the same refractive power as a single lens.
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図12(a)及び図12(b)は、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第5実施形態による撮像レンズ群105を示す図である。図12(a)は、撮像レンズ群105の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図12(b)は、撮像レンズ群105の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
12(a) and 12(b) are diagrams showing an
図12(a)に示すように、この実施形態の撮像レンズ群105は、3つのレンズL1~L3を含む。レンズL1、L2、L3は、図12(a)の左側である物体側から、図12(a)の右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 12(a) , the
レンズL1、L2、L3の形状は、図12(a)に示すようなものである。撮像レンズ群105では、レンズL1、L3は、負の屈折力を有する。レンズL3は、非球面レンズである。レンズL2は、正の屈折力を有する。
The shapes of the lenses L1, L2, and L3 are as shown in FIG. 12(a) . In the
撮像レンズ群105の各レンズは、図12(b)に示した条件を満たし、その形状は、図13に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図12(b)は、第5実施形態による撮像レンズ群105を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図13は、第5実施形態による撮像レンズ群105を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 12(b) shows the focal lengths of the lenses constituting the
図12(b)の条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図13に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群105の3つのレンズL1、L2、L3は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
By setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 12(b) , various aberrations can be corrected. Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 13, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the three lenses L1, L2, and L3 of the
図12(a)に示すように、レンズL1、L2はそれぞれ、対向する側S2及びS3で、少なくとも光軸近傍において近似する形状を有する。L2、L3についても同様である。その結果、閉位置でのレンズは、条件式(1)~(3)を満たすように互いに近づくことができ、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 12(a) , the lenses L1 and L2 have shapes that are similar at least near the optical axis on opposing sides S2 and S3, respectively. The same applies to L2 and L3. As a result, the lenses in the closed position can approach each other so as to satisfy conditional expressions (1) to (3) and have a refractive power equivalent to that of a single lens.
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と重複する内容の詳細な説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. In the following, detailed explanations of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
図14(a)及び図14(b)は、スマートフォン10の構成例において示された撮像レンズ群11として実装されうる、本開示の第6実施形態による撮像レンズ群106を示す図である。図14(a)は、撮像レンズ群106の閉位置及び開位置それぞれでのレンズの位置を示し、図14(b)は、撮像レンズ群106の閉位置及び開位置での焦点距離などを示す表を示す。
14(a) and 14(b) are diagrams showing an
図14(a)に示すように、この実施形態の撮像レンズ群106は、3つのレンズL1~L3を含む。レンズL1、L2、L3は、図14(a)の左側である物体側から、図14(a)の右側である像側へと順に配置される。レンズL1が最も物体側に位置し、レンズL3が最も像側に位置する。
As shown in FIG. 14(a) , the
レンズL1、L2、L3の形状は、図14(a)に示すようなものである。撮像レンズ群106では、レンズL1、L2は、負の屈折力を有する。レンズL1、L2、L3は、非球面レンズである。レンズL3は、正の屈折力を有する。
The shapes of the lenses L1, L2, and L3 are as shown in FIG. 14(a) . In the
撮像レンズ群106の各レンズは、図14(b)に示した条件を満たし、その形状は、図15に示したレンズパラメータによって規定される。
Each lens of the
図14(b)は、第6実施形態による撮像レンズ群106を構成するレンズの焦点距離と、開位置及び閉位置でのレンズ群全体の総焦点距離と、レンズL1、L2、L3についての条件式(1)~(3)の各値とを示す表である。図15は、第6実施形態による撮像レンズ群106を構成する各レンズのレンズパラメータを示す表である。
FIG. 14(b) shows the focal lengths of the lenses constituting the
図14(b)の条件に従って各レンズのレンズパラメータを設定することにより、様々な収差を補正することができる。さらに、図15に示すように各レンズのアッベ数が設定されるため、色収差を補正することができる。また、閉位置と開位置での総焦点距離を比較すると、閉位置での総焦点距離は-60.40mmの負値をとり、開位置での総焦点距離は50.20mmの正値をとる。従って、撮像レンズ群106の3つのレンズL1、L2、L3は、閉位置から開位置へと状態を遷移させ、屈折力分布を負から正へと変えることで、ズームレンズの機能を備えることができる。
Various aberrations can be corrected by setting the lens parameters of each lens according to the conditions shown in FIG. 14(b) . Furthermore, since the Abbe number of each lens is set as shown in FIG. 15, chromatic aberration can be corrected. Also, when comparing the total focal length in the closed position and the open position, the total focal length in the closed position takes a negative value of -60.40mm, and the total focal length in the open position takes a positive value of 50.20mm. . Therefore, the three lenses L1, L2, and L3 of the
図14(a)に示すように、レンズL1、L2、L3の対向する側S3、S4、S5は、閉位置で、それらの間に僅かな間隔を有する。しかしながら、この場合でも、レンズL1、L2、L3は、条件式(1)~(3)を満たし、それにより、閉位置でのレンズは、単一のレンズと同等の屈折力を有する。 As shown in FIG. 14(a) , opposite sides S3, S4, S5 of lenses L1, L2, L3 have a small spacing between them in the closed position. However, even in this case, lenses L1, L2, and L3 satisfy conditional expressions (1) to (3), so that the lenses in the closed position have a refractive power equivalent to that of a single lens.
図16では、各例についての条件式(1)~(3)の値をまとめている。表の値から理解することができるように、各例で、条件式(1)~(3)が満たされている。さらに、例1、例2、及び例3では、条件式(4)~(6)及び(7)が満たされることから、例1、例2、及び例3を構成する撮像レンズは、より好適なパラメータを有する。 In FIG. 16, the values of conditional expressions (1) to (3) for each example are summarized. As can be understood from the values in the table, conditional expressions (1) to (3) are satisfied in each example. Furthermore, since conditional expressions (4) to (6) and (7) are satisfied in Example 1, Example 2, and Example 3, the imaging lenses constituting Example 1, Example 2, and Example 3 are more suitable. has parameters.
上記の開示は、単に例示的な実施形態を開示するに過ぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図されていない。当業者であれば、上述した実施形態、及び本発明の請求の範囲に基づいて導き出されうる他の実施形態及び変形の全部又は一部が当然に本発明の範囲に収まることを理解するであろう。 The above disclosure merely discloses exemplary embodiments and is not intended to limit the protection scope of the present invention. Those skilled in the art will understand that all or part of the embodiments described above and other embodiments and modifications that can be derived based on the scope of the claims of the present invention naturally fall within the scope of the present invention. Dew.
Claims (16)
前記複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、
前記移動ユニットを制御して、前記複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、前記複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットと、
を備える、光学装置。 a lens group including multiple lenses;
a moving unit configured to move the plurality of lenses;
The moving unit is configured to control the moving unit to switch between a closed position state in which the plurality of lenses are closest to each other and function as one lens, and an open position state in which the plurality of lenses are arranged apart from each other. a control unit;
An optical device comprising:
Dmin/φ<0.2 …(1)
ここで、Dminは、前記レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、前記レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す、
請求項1に記載の装置。 In the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (1),
Dmin /φ<0.2...(1)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses of the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
The device according to claim 1.
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(2)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの前記第2のレンズの前記物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、前記高さhでの前記第1のレンズの前記像側の面のサグ量を示し、
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(3)
ここで、Rоbは、前記第2のレンズの前記物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、前記第1のレンズの前記像側の面の曲率半径を示す、
請求項1又は2に記載の装置。 The plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, the image-side surface of the first lens, and the second lens facing the image-side surface of the first lens. The object-side surface of has a shape expressed by the following equations (2) and (3),
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(2)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface of the first lens,
0.7<R оb /R im <1.3...(3)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
The device according to claim 1 or 2.
Dmin/φ<0.1 …(4)
請求項2に記載の装置。 In the closed position state, the plurality of lenses are particularly configured to satisfy the condition given by the following equation (4),
Dmin /φ<0.1...(4)
3. The device according to claim 2.
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(5)
0.8<Rоb/Rim <1.2 …(6)
請求項3に記載の装置。 In particular, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens, which faces the image-side surface of the first lens, are defined by the following equation (5) and equation (6) configured to have a shape represented by
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(5)
0.8<R оb /R im <1.2...(6)
4. The device according to claim 3.
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(7)
請求項5に記載の装置。 The image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens, which faces the image-side surface of the first lens, are particularly expressed by the following equation (7). configured to have a shape that
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(7)
Apparatus according to claim 5.
複数のレンズを含むレンズ群と、
前記複数のレンズを移動させるように構成された移動ユニットと、
前記移動ユニットを制御して、前記複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、前記複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように構成された制御ユニットと、
を備える、デバイス。 A device comprising an optical device, an image sensor that receives light passing through the optical device, and a processor for generating image data based on an output signal from the image sensor, the optical device comprising:
a lens group including multiple lenses;
a moving unit configured to move the plurality of lenses;
The moving unit is configured to control the moving unit to switch between a closed position state in which the plurality of lenses are closest to each other and function as one lens, and an open position state in which the plurality of lenses are arranged apart from each other. a control unit;
A device comprising:
Dmin/φ<0.2 …(8)
ここで、Dminは、前記レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、前記レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す、
請求項7に記載のデバイス。 In the closed position state, the plurality of lenses are configured to satisfy the condition given by the following equation (8),
Dmin /φ<0.2...(8)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses of the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
8. A device according to claim 7.
0.5<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<2.0 …(9)
ここで、Sоb(h)は、光軸からの高さhでの前記第2のレンズの前記物体側の面のサグ量を示し、Sim(h)は、前記高さhでの前記第1のレンズの前記像側の面のサグ量を示し、
0.7<Rоb/Rim<1.3 …(10)
ここで、Rоbは、前記第2のレンズの前記物体側の面の曲率半径を示し、Rimは、前記第1のレンズの前記像側の面の曲率半径を示す、
請求項7又は8に記載のデバイス。 The plurality of lenses include first and second aspheric lenses facing each other, the image-side surface of the first lens, and the second lens facing the image-side surface of the first lens. The object-side surface of has a shape expressed by the following equations (9) and (10),
0.5<abs[S оb (h)/S im (h)]<2.0...(9)
Here, S оb (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis, and S im (h) represents the sag amount of the object side surface of the second lens at the height h from the optical axis. Indicates the amount of sag on the image side surface of the first lens,
0.7<R оb /R im <1.3...(10)
Here, R оb represents the radius of curvature of the object-side surface of the second lens, and R im represents the radius of curvature of the image-side surface of the first lens.
A device according to claim 7 or 8.
Dmin/φ<0.1 …(11)
請求項8に記載のデバイス。 In the closed position state, the plurality of lenses are particularly configured to satisfy the condition given by the following equation (11),
D min /φ<0.1 (11)
9. A device according to claim 8.
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.8 …(12)
0.8<Rоb/Rim <1.2 …(13)
請求項9に記載のデバイス。 In particular, the image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens, which faces the image-side surface of the first lens, are defined by the following equation (12) and equation (13) configured to have a shape expressed by
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.8...(12)
0.8<R оb /R im <1.2 (13)
A device according to claim 9.
0.7<abs[Sоb(h)/Sim(h)]<1.6 …(14)
請求項11に記載のデバイス。 The image-side surface of the first lens and the object-side surface of the second lens, which faces the image-side surface of the first lens, are particularly expressed by the following equation (14). configured to have a shape that
0.7<abs[S оb (h)/S im (h)]<1.6...(14)
The device according to claim 11.
アクチュエータによって、前記複数のレンズが最も接近して1つのレンズとして機能する閉位置状態と、前記複数のレンズが互いに離れて配置される開位置状態とを切り換えるように、前記複数のレンズを移動させるステップを含む、方法。 A method for controlling the refractive power of a lens group including a plurality of lenses, the method comprising:
The plurality of lenses are moved by an actuator so as to switch between a closed position state in which the plurality of lenses are closest to each other and function as one lens, and an open position state in which the plurality of lenses are arranged apart from each other. A method, including steps.
Dmin/φ<0.2 …(15)
ここで、Dminは、前記レンズ群の2つの隣接するレンズ間の距離を示し、φは、前記レンズ群の中で最も大きなレンズ径を有するレンズの光学有効径を示す、
請求項13に記載の方法。 The closed position state is configured such that the plurality of lenses satisfy the condition given by the following equation (15),
Dmin /φ<0.2...(15)
Here, D min indicates the distance between two adjacent lenses of the lens group, and φ indicates the optical effective diameter of the lens having the largest lens diameter in the lens group.
14. The method according to claim 13.
Dmin/φ<0.1 …(16)
請求項14に記載の方法。 The closed position state is particularly configured such that the plurality of lenses satisfy the condition given by the following equation (16),
Dmin /φ<0.1...(16)
15. The method according to claim 14.
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