JP5715674B2

JP5715674B2 - 撮像レンズならびにそれを備えた携帯型電子機器

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Publication number: JP5715674B2
Application number: JP2013242819A
Authority: JP
Inventors: 陳思翰; 張軍光; 江依達; 何▲エン▼▲テイ▼
Original assignee: 玉晶光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: TWI471594B; CN103185953B; US20140184872A1; CN103185953A; US9110247B2; TW201339633A; JP2014130339A

Description

本発明は、撮像レンズならびにそれを備えた携帯型電子機器に関するものである。

近年、携帯型電子機器（例えば、携帯電話機およびデジタルカメラ）の普及に伴って、携帯型電子機器の大きさを縮小することに多くの力が注がれている。また、電荷結合素子（ＣＣＤ：ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ‐ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）による光学センサの大きさが縮小されると、それに応じて、光学センサと共に用いる撮像レンズの寸法が、光学性能を著しく損なうことなく、縮小されなければならない。

特許文献１、特許文献２、特許文献３のそれぞれは、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。特許文献３の第１の好ましい実施形態の場合、第１のレンズ素子の物体側の面とその像面との間の光軸における距離は、５．６１５ｍｍである。

特許文献４は、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。第１のレンズ素子の物体側の面とその像面との間の光軸における距離は、１０．８６９ｍｍである。

特許文献５は、４つのレンズ素子を有する従来の撮像レンズを開示している。第１のレンズ素子の物体側の面とその像面との間の光軸における距離は、７．２２ｍｍである。

台湾実用新案第Ｍ３５４０７５号台湾実用新案第Ｍ３６０３７２号台湾特許第Ｉ３２４２６２号台湾特許出願公開第２００８／４２４２９号米国特許第８１０２６０８号

上述の従来の撮像レンズは、それらの機構の長さが比較的長いことから、携帯電話機の大きさを縮小するという傾向に反するものである。

そこで、本発明の目的は、良好な光学性能を維持しつつ、全長を短縮した撮像レンズを提供することである。

本発明の一態様によれば、撮像レンズは、物体側から像側へ順に配置される、第１、第２、第３、第４のレンズ素子を備える。第１、第２、第３、第４のレンズ素子の各々は、物体側に向いた物体側の面と、像側に向いた像側の面とを有する。

第１のレンズ素子は、正の屈折力を有する。第１のレンズ素子の物体側の面は、該撮像レンズの光軸近傍に凸部を有する。第１のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍に凸部を有する。

第２のレンズ素子の物体側の面は光軸近傍に凸部を有し、第２のレンズ素子の像側の面は光軸近傍に凹部を有する。

第４のレンズ素子は、負の屈折力を有し、その物体側の面は光軸近傍に凹部を有する。

ＥＦＬは撮像レンズの有効焦点距離を表し、ＣＴ１は第１のレンズ素子の物体側の面と像側の面との間の光軸における距離を表すとして、撮像レンズは、ＥＦＬ／ＣＴ１≧５．３０を満たしている。

撮像レンズは、第１、第２、第３、第４のレンズ素子の他には、屈折力を有するレンズ素子を備えていない。

本発明の別の目的は、４つのレンズ素子を有する撮像レンズを備えた携帯型電子機器を提供することである。

本発明の別の態様によれば、電子機器は、ハウジングと撮像モジュールとを備える。撮像モジュールは、ハウジング内に配置されており、本発明の撮像レンズと、撮像レンズが配置される鏡筒と、鏡筒が配置される台座ユニットと、像側に配置されて像を取り込むために撮像レンズと作用的に関連付けられる撮像センサと、を有している。

本発明の他の特徴ならびに効果は、添付の図面を参照した以下の好ましい実施形態の詳細な説明において明らかになるであろう。

本発明に係る撮像レンズの第１の好ましい実施形態を示す模式図である。第１の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第１の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図４（ａ）〜４（ｄ）は、第１の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第２の好ましい実施形態を示す模式図である。第２の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第２の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図８（ａ）〜８（ｄ）は、第２の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第３の好ましい実施形態を示す模式図である。第３の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第３の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図１２（ａ）〜１２（ｄ）は、第３の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第４の好ましい実施形態を示す模式図である。第４の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第４の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図１６（ａ）〜１６（ｄ）は、第４の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第５の好ましい実施形態を示す模式図である。第５の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第５の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図２０（ａ）〜２０（ｄ）は、第５の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第６の好ましい実施形態を示す模式図である。第６の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第６の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図２４（ａ）〜２４（ｄ）は、第６の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。本発明に係る撮像レンズの第７の好ましい実施形態を示す模式図である。第７の好ましい実施形態の撮像レンズに対応するいくつかの光学パラメータの値を示している。第７の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する光学的関係のいくつかのパラメータの値を示している。図２８（ａ）〜２８（ｄ）は、第７の好ましい実施形態の撮像レンズの様々な光学特性を示している。第１〜第７の好ましい実施形態の撮像レンズに対応する他の光学的関係のパラメータの値を示す表である。本発明の撮像レンズの第１の適用例を示す部分断面模式図である。本発明の撮像レンズの第２の適用例を示す部分断面模式図である。

本発明についてより詳細に説明するに当たり、留意されるべきことは、類似の要素は、本開示全体を通して同一の参照符号で示しているということである。

図１を参照する。本発明に係る撮像レンズ１０の第１の好ましい実施形態は、光軸（Ｉ）に沿って物体側から像側へ順に配置される、第１のレンズ素子３と、開口絞り２と、第２、第３、第４のレンズ素子４〜６と、光学フィルタ７と、を備える。光学フィルタ７は、赤外光を選択的に吸収するための赤外線カットフィルタであり、これによって、像面８に形成される像の欠陥を軽減する。

第１、第２、第３、第４のレンズ素子３〜６、および光学フィルタ７のそれぞれは、物体側に向いた物体側の面３１、４１、５１、６１、７１と、像側に向いた像側の面３２、４２、５２、６２、７２と、を有する。撮像レンズ１０に入射する光は、順に、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２、開口絞り２、第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２、第３のレンズ素子５の物体側の面５１と像側の面５２、第４のレンズ素子６の物体側の面６１と像側の面６２、光学フィルタ７の物体側の面７１と像側の面７２を通って進み、像面８に像を形成する。物体側の面３１、４１、５１、６１および像側の面３２、４２、５２、６２のそれぞれは、非球面であり、光軸（Ｉ）と一致する中心点を有する。

製造の際に、第１のレンズ素子３は、平坦状または段状とすることができる周縁拡張部を備えて形成され得る。機能の面では、物体側の面３１と像側の面３２は、第１のレンズ素子３を通り抜ける光の通過を可能にするように構成されるのに対し、拡張部は、単に取り付け機能を提供する役目を果たすにすぎず、第１のレンズ素子３を通り抜ける光の通過に資するものではない。また、その他のレンズ素子４〜６も、第１のレンズ素子３のものと同様の拡張部を備えて形成され得る。

レンズ素子３〜６は、本実施形態ではプラスチック材料で構成されており、他の実施形態では、そのうちの少なくとも１つを他の材料で構成することができる。

図１に示す第１の好ましい実施形態では、第１のレンズ素子３は、正の屈折力を有する。第１のレンズ素子３の物体側の面３１は、光軸（Ｉ）近傍に凸部３１１を有する凸面である。第１のレンズ素子３の像側の面３２は、光軸（Ｉ）近傍に凸部３２１を有する凸面である。

第２のレンズ素子４は、負の屈折力を有する。第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、光軸（Ｉ）近傍に凸部４１１を有するとともに、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４１２を有する。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、光軸（Ｉ）近傍に凹部４２１を有するとともに、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４２２を有する。

第３のレンズ素子５は、正の屈折力を有する。第３のレンズ素子５の物体側の面５１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部５１１を有するとともに、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凸部５１２を有する。第３のレンズ素子５の像側の面５２は、光軸（Ｉ）近傍に凸部５２１を有するとともに、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凹部５２２を有する。

第４のレンズ素子６は、負の屈折力を有する。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凹部６１２を有し、さらに凹部６１１と６１２との間に凸部６１４を有する。第４のレンズ素子６の像側の面６２は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６２１を有するとともに、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６２２を有する。

第１の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２に示している。撮像レンズ１０は、全系の有効焦点距離（ＥＦＬ）が２．８０ｍｍ、半視野（ＨＦＯＶ：ＨａｌｆＦｉｅｌｄ‐Ｏｆ‐Ｖｉｅｗ）が３１．２５５°、Ｆナンバーが２．０、系の長さが３．７５ｍｍである。系の長さとは、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像面８との間の距離を指す。

本実施形態では、物体側の面３１〜６１および像側の面３２〜６２の各々は非球面であって、次の光学的関係を満たしている。

ここで、
Ｒは、非球面の曲率半径を表す。
Ｚは、光軸（Ｉ）から距離Ｙにある非球面上の任意の点と、非球面の光軸（Ｉ）上の頂点における接平面と、の間の垂直距離として定義される非球面の深さを表す。
Ｙは、非球面上の任意の点と光軸（Ｉ）との間の垂直距離を表す。
Ｋは、円錐定数を表す。
ａ_2iは、２ｉ次の非球面係数を表す。

第１の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図３に示している。

第１の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝９．６９
ＣＴ３／ＡＣ３４＝１１．３０
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．５０
ＣＴ１／ＣＴ２＝１．４６
ＡＬＴ／ＣＴ１＝４．２２
ＣＴ３／ＣＴ１＝１．５６
ＣＴ３／ＣＴ４＝１．６１
ＡＬＴ／ＣＴ３＝２．７０
ここで、
ＣＴ１は、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＣＴ２は、第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＣＴ３は、第３のレンズ素子５の物体側の面５１と像側の面５２との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＣＴ４は、第４のレンズ素子６の物体側の面６１と像側の面６２との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＡＡＧは、第１のレンズ素子３の像側の面３２と第２のレンズ素子４の物体側の面４１との間の光軸（Ｉ）における距離と、第２のレンズ素子４の像側の面４２と第３のレンズ素子５の物体側の面５１との間の光軸（Ｉ）における距離と、第３のレンズ素子５の像側の面５２と第４のレンズ素子６の物体側の面６１との間の光軸（Ｉ）における距離と、の和を表す。
ＥＦＬ（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＦｏｃａｌＬｅｎｇｔｈ：有効焦点距離）は、撮像レンズ１０の系焦点距離を表す。
ＡＧ１２は、第１のレンズ素子３の像側の面３２と第２のレンズ素子４の物体側の面４１との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＡＣ３４は、第３のレンズ素子５の像側の面５２と第４のレンズ素子６の物体側の面６１との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＡＬＴは、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２との間の光軸（Ｉ）における距離と、第２のレンズ素子４の物体側の面４１と像側の面４２との間の光軸（Ｉ）における距離と、第３のレンズ素子５の物体側の面５１と像側の面５２との間の光軸（Ｉ）における距離と、第４のレンズ素子６の物体側の面６１と像側の面６２との間の光軸（Ｉ）における距離と、の和を表す。

図４（ａ）〜４（ｄ）は、第１の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。このシミュレーション結果の各々では、４７０ｎｍ、５５５ｎｍ、６５０ｎｍの波長にそれぞれ対応する曲線を示している。

図４（ａ）から分かるように、縦球面収差に対応する曲線の各々では、（縦軸で示す）各視野での焦点距離が±０．０４ｍｍの範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態では、各波長で比較的低い球面収差を実現することが可能である。また、各視野での曲線間の焦点距離のずれが±０．００５ｍｍの範囲を超えないので、第１の好ましい実施形態では、色収差が比較的低い。

図４（ｂ）および４（ｃ）から分かるように、これらの曲線の各々は、±０．１６ｍｍの焦点距離の範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態では、光学収差が比較的低い。

さらに、図４（ｄ）に示すように、歪曲収差に対応する曲線の各々は、±１．５％の範囲内にあるので、第１の好ましい実施形態は、多くの光学系の撮像品質要求を満たすことが可能である。

上記のことから、第１の好ましい実施形態の撮像レンズ１０は、系の長さを３．７５ｍｍにまで縮小したとしても、依然として比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図５を参照する。第１と第２の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
開口絞り２は、第１のレンズ素子３の物体側に配置されている。第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凹部６１２を有するのみの、凹面である。

第２の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図６に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．４０ｍｍ、ＨＦＯＶが３５．３０４°、Ｆナンバーが２．２、系の長さが３．１８ｍｍである。

第２の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図７に示している。

第２の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝８．３０
ＣＴ３／ＡＣ３４＝１１．３０
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．５０
ＣＴ１／ＣＴ２＝１．４６
ＡＬＴ／ＣＴ１＝４．２２
ＣＴ３／ＣＴ１＝１．５６
ＣＴ３／ＣＴ４＝１．６１
ＡＬＴ／ＣＴ３＝２．７０

図８（ａ）〜８（ｄ）は、第２の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図８（ａ）、８（ｂ）、８（ｃ）、８（ｄ）から分かるように、第２の好ましい実施形態では、系の長さを３．１８ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図９を参照する。第１と第３の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の像側の面５２は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凸部５２３を有する凸面である。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凹部６１２を有するのみの、凹面である。

第３の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１０に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．３０ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．４１７°、Ｆナンバーが２．２、系の長さが３．２０ｍｍである。

第３の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１１に示している。

第３の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝７．９６
ＣＴ３／ＡＣ３４＝１１．３０
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．５０
ＣＴ１／ＣＴ２＝１．４６
ＡＬＴ／ＣＴ１＝４．２２
ＣＴ３／ＣＴ１＝１．５６
ＣＴ３／ＣＴ４＝１．６１
ＡＬＴ／ＣＴ３＝２．７０

図１２（ａ）〜１２（ｄ）は、第３の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図１２（ａ）、１２（ｂ）、１２（ｃ）、１２（ｄ）から分かるように、第３の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３．２０ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図１３を参照する。第１と第４の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
開口絞り２は、第１のレンズ素子３の物体側に配置されている。第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の物体側の面５１は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凹部５１３を有するとともに、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍と光軸（Ｉ）近傍との間に凸部５１４を有する。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凹部６１２を有するのみの、凹面である。

第４の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１４に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．４７ｍｍ、ＨＦＯＶが３４．６９２°、Ｆナンバーが２．４、系の長さが４．７３ｍｍである。

第４の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１５に示している。

第４の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝５．３０
ＣＴ３／ＡＣ３４＝８．１３
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝１２．００
ＣＴ１／ＣＴ２＝１．０５
ＡＬＴ／ＣＴ１＝３．５５
ＣＴ３／ＣＴ１＝０．９９
ＣＴ３／ＣＴ４＝１．６３
ＡＬＴ／ＣＴ３＝３．５８

図１６（ａ）〜１６（ｄ）は、第４の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図１６（ａ）、１６（ｂ）、１６（ｃ）、１６（ｄ）から分かるように、第４の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを４．７３ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図１７を参照する。第１と第５の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
第１のレンズ素子３の物体側の面３１は、第１のレンズ素子３の周縁部近傍に凹部３１２を有する。第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の物体側の面５１は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凹部５１３を有する凹面である。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６１３を有するのみである。

第５の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１８に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．３０ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．４６３°、Ｆナンバーが２．０、系の長さが３．４４ｍｍである。

第５の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図１９に示している。

第５の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝５．３０
ＣＴ３／ＡＣ３４＝８．９０
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．０６
ＣＴ１／ＣＴ２＝１．０５
ＡＬＴ／ＣＴ１＝３．６３
ＣＴ３／ＣＴ１＝０．９８
ＣＴ３／ＣＴ４＝１．００
ＡＬＴ／ＣＴ３＝３．７１

図２０（ａ）〜２０（ｄ）は、第５の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図２０（ａ）、２０（ｂ）、２０（ｃ）、２０（ｄ）から分かるように、第５の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３．４４ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図２１を参照する。第１と第６の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の物体側の面５１は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凹部５１３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の像側の面５２は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凸部５２３を有する凸面である。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６１３を有するのみである。

第６の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２２に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．７１ｍｍ、ＨＦＯＶが３２．０６２°、Ｆナンバーが２．０、系の長さが３．９６ｍｍである。

第６の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２３に示している。

第６の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝６．５５
ＣＴ３／ＡＣ３４＝６．６８
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．２２
ＣＴ１／ＣＴ２＝２．２６
ＡＬＴ／ＣＴ１＝４．２８
ＣＴ３／ＣＴ１＝１．２８
ＣＴ３／ＣＴ４＝０．８２
ＡＬＴ／ＣＴ３＝３．３５

図２４（ａ）〜２４（ｄ）は、第６の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図２４（ａ）、２４（ｂ）、２４（ｃ）、２４（ｄ）から分かるように、第６の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３．９６ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

図２５を参照する。第１と第７の好ましい実施形態の違いは、以下のことにある。
第２のレンズ素子４の物体側の面４１は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凸部４１３を有する凸面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２３を有する凹面である。第３のレンズ素子５の物体側の面５１は、該第３のレンズ素子５の周縁部近傍に凹部５１３を有する凹面である。第４のレンズ素子６の物体側の面６１は、光軸（Ｉ）近傍に凹部６１１を有するとともに、該第４のレンズ素子６の周縁部近傍に凸部６１３を有するのみである。

第７の好ましい実施形態の面３１〜６１、３２〜６２に対応するいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２６に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が２．７４ｍｍ、ＨＦＯＶが３１．７８２°、Ｆナンバーが２．０、系の長さが３．８７ｍｍである。

第７の好ましい実施形態に対応する上記の光学的関係（１）のいくつかの光学パラメータの値を示す表を、図２７に示している。

第７の好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の関係は、以下のとおりである。
ＥＦＬ／ＣＴ１＝７．０１
ＣＴ３／ＡＣ３４＝４．８９
ＡＡＧ／ＡＣ３４＝８．００
ＣＴ１／ＣＴ２＝２．１７
ＡＬＴ／ＣＴ１＝３．６３
ＣＴ３／ＣＴ１＝１．０６
ＣＴ３／ＣＴ４＝０．９６
ＡＬＴ／ＣＴ３＝３．４１

図２８（ａ）〜２８（ｄ）は、第７の好ましい実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差、タンジェンシャル非点収差、歪曲収差にそれぞれ対応するシミュレーション結果を示している。図２８（ａ）、２８（ｂ）、２８（ｃ）、２８（ｄ）から分かるように、第７の好ましい実施形態では、同様に、系の長さを３．８７ｍｍにまで縮小したとしても、比較的良好な光学性能を実現することが可能である。

比較のために、７つの好ましい実施形態に対応する上記の光学パラメータのいくつかの間の上記関係を示す表を、図２９に示している。本発明に係る撮像レンズ１０の光学パラメータの各々が以下の光学的関係を満たしている場合は、系の長さを５ｍｍ未満にまで縮小したとしても、依然として光学性能は比較的良好である。
ＥＦＬ／ＣＴ１≧５．３０ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（２）
ＣＴ３／ＡＣ３４≧４．８０ ‐‐‐‐‐‐‐‐（３）
ＡＡＧ／ＡＣ３４≧８．００ ‐‐‐‐‐‐‐‐（４）
ＣＴ１／ＣＴ２≦１．５０ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（５）
ＡＬＴ／ＣＴ１≧３．５５ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（６）
ＣＴ３／ＣＴ１≧１．４０ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（７）
ＣＴ３／ＣＴ４≦１．７５ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（８）
ＡＬＴ／ＣＴ３≧２．６５ ‐‐‐‐‐‐‐‐‐（９）

系の長さを縮小するために、各レンズ素子の厚さを縮小することができる。撮像レンズ１０が光学的関係（２）を満たしている場合には、小さいＣＴ１によって、ＥＦＬおよびＣＴ１は、それぞれ適切な範囲内となる。第１のレンズ素子３の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＥＦＬ／ＣＴ１は、５．３０〜１０．５０の範囲であることが好ましい。

系の長さを縮小するために、ＡＣ３４を縮小することができる。第３のレンズ素子５は、光学有効半径が比較的大きいので、製造を容易とするために十分な厚さとすることができる。撮像レンズ１０が光学的関係（３）を満たしている場合には、ＣＴ３およびＡＣ３４は、それぞれ適切な範囲内となる。さらに、ＣＴ３／ＡＣ３４は、４．８０〜１３．００の範囲であることが好ましい。

系の長さを縮小するために、レンズ素子間の距離を縮小することができる。撮像レンズ１０が光学的関係（４）を満たしている場合には、小さいＡＣ３４によって、ＡＡＧおよびＡＣ３４は、それぞれ適切な範囲内となる。ＡＣ３４が小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＡＡＧ／ＡＣ３４は、８．００〜１４．００の範囲であることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（５）を満たしている場合には、ＣＴ１およびＣＴ２は、それぞれ適切な範囲内となり、かつ小さい。第１および第２のレンズ素子３、４の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＣＴ１／ＣＴ２は、１．００〜１．５０の範囲であることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（６）を満たしている場合には、小さいＣＴ１によって、ＡＬＴおよびＣＴ１は、それぞれ適切な範囲内となる。第１のレンズ素子３の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＡＬＴ／ＣＴ１は、３．５５〜５．００の範囲であることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（７）を満たしている場合には、ＣＴ３およびＣＴ１は、それぞれ適切な範囲内となり、かつ小さい。第３および第１のレンズ素子５、３の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＣＴ３／ＣＴ１は、１．４０〜１．７０の範囲にあることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（８）を満たしている場合には、ＣＴ３およびＣＴ４は、それぞれ適切な範囲内となり、かつ小さい。第３および第４のレンズ素子５、６の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＣＴ３／ＣＴ４は、０．７５〜１．７５の範囲にあることが好ましい。

撮像レンズ１０が光学的関係（９）を満たしている場合には、小さいＣＴ３によって、ＡＬＴおよびＣＴ３は、それぞれ適切な範囲内となる。第３のレンズ素子５の厚さが小さいことは、系の長さを縮小するのに好ましい。さらに、ＡＬＴ／ＣＴ３は、２．６５〜３．９０の範囲にあることが好ましい。

要約すると、本発明に係る撮像レンズ１０の効果および利点は、以下のように説明される。
１．第１のレンズ素子３の正の屈折力によって、センサ周縁部における撮像光の主光線の角度を抑えるように、集光能力を高めることができ、これにより、平行な光入力を作り出して、像の歪みの抑制を確保する。
２．第２のレンズ素子４の像側の面４２の凹部４２１によって、第１のレンズ素子３に起因する像収差を補正することができ、像品質を確保することができる。
３．第４のレンズ素子６の物体側の非球面６１によって、像の周縁部における収差を補正することができる。また、撮像レンズ１０は、ＥＦＬ／ＣＴ１≧５．３０を満たしているので、小さいＣＴ１によって、ＥＦＬおよびＣＴ１は、それぞれ適切な範囲内となり、このことは、系の長さを縮小するのに好ましい。
４．ＥＦＬ／ＣＴ１、ＣＴ３／ＡＣ３４、ＡＡＧ／ＡＣ３４、ＣＴ１／ＣＴ２、ＡＬＴ／ＣＴ１、ＣＴ３／ＣＴ１、ＣＴ３／ＣＴ４、およびＡＬＴ／ＣＴ３などの関連する光学パラメータの設計によって、球面収差などの光学収差を低減することができ、またはさらに除去することもできる。また、レンズ素子３〜６の面設計および配置によって、系の長さを縮小した場合でも、依然として光学収差を低減または除去することができ、その結果、比較的良好な光学性能が得られる。
５．前述の７つの好ましい実施形態によって、経済的メリットを伴う薄型化された関連製品の開発を図るために、本発明の系の長さを５ｍｍ未満にまで縮小できることが分かっている。

撮像レンズ１０の第１の適用例を図３０に示しており、この例では、撮像レンズ１０は、携帯型電子機器１（携帯電話機など）のハウジング１１内に配置されて、該携帯型電子機器１の撮像モジュール１２の一部をなしている。撮像モジュール１２は、撮像レンズ１０が配置される鏡筒２１と、鏡筒２１が配置される台座ユニット１２０と、像面８（図１を参照）に配置されて像を取り込むために撮像レンズ１０と作用的に関連付けられる撮像センサ１３０と、を有している。

台座ユニット１２０は、鏡筒２１が配置される第１の座部１２１と、第１の座部１２１と撮像センサ１３０との間に介在させる部分を有する第２の座部１２２と、を含んでいる。鏡筒２１、および台座ユニット１２０の第１の座部１２１は、撮像レンズ１０の光軸（Ｉ）と一致する軸（ＩＩ）に沿って延在する。

撮像レンズ１０の第２の適用例を図３１に示している。第１と第２の適用例の違いは、第２の適用例では、台座ユニット１２０が，ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ‐ＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）として構成されていることであり、第１の座部１２１は、鏡筒２１が配置される内側部分１２３と、内側部分１２３を取り囲む外側部分１２４と、内側部分１２３と外側部分１２４との間に介在されるコイル１２５と、コイル１２５の外側と外側部分１２４の内側との間に配置される磁性部品１２６と、を含んでいる。

撮像レンズ１０の焦点制御のために、内側部分１２３と鏡筒２１は、その中の撮像レンズ１０と共に、撮像レンズ１０の光軸（Ｉ）と一致する軸（ＩＩＩ）に沿って、撮像センサ１３０に対して動くことができる。撮像レンズ１０の光学フィルタ７は、外側部分１２４に当接するように配置された第２の座部１２２に配置される。第２の適用例における携帯型電子機器１の他の構成要素の構成および配置は、第１の適用例のものと同じであり、従って、簡潔にするため、以下では説明しない。

本発明の撮像レンズ１０によって、適用例のそれぞれにおける携帯型電子機器１は、良好な光学性能および撮像性能を有しながら、比較的縮小された全厚となるように構成することができ、これによって、材料のコストが削減され、また、製品の小型化要求が満たされる。

本発明について、最も現実的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明したが、当然のことながら、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、最も広い解釈の趣旨および範囲に含まれる種々の構成を包括し、そのような変形および均等な構成のすべてを網羅するものとする。

Claims

撮像レンズであって、
各々が物体側に向いた物体側の面と像側に向いた像側の面とを有する、第１のレンズ素子と、第２のレンズ素子と、第３のレンズ素子と、第４のレンズ素子と、を当該順序で物体側から像側へ亘って備え、当該第１乃至第４のレンズ素子のみが屈折力を有し、
前記第１のレンズ素子は、正の屈折力を有するとともに、当該撮像レンズの光軸近傍に凸部をなす前記物体側の面と、前記光軸近傍に凸部をなす前記像側の面とを有し、
前記第２のレンズ素子は、前記光軸近傍に凸部をなす前記物体側の面と、前記光軸近傍に凹部をなす前記像側の面とを有し、
前記第４のレンズ素子は、負の屈折力を有するとともに、前記光軸近傍に凹部をなす前記物体側の面を有し、
当該撮像レンズは、当該撮像レンズの有効焦点距離を示すＥＦＬと、前記第１のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ１との関係であるＥＦＬ／ＣＴ１≧５．３０を充足し、
前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ２と、ＣＴ１との関係であるＣＴ１／ＣＴ２≦１．５０を充足し、
前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ３と、ＣＴ１との関係であるＣＴ３／ＣＴ１≧１．４０をさらに充足する
ことを特徴とする撮像レンズ。
前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ３と、前記第３のレンズ素子の前記像側の面と前記第４のレンズ素子の前記物体側の面との間の前記光軸上の距離を示すＡＣ３４との関係であるＣＴ３／ＡＣ３４≧４．８０をさらに充足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第４のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離との和を示すＡＬＴと、ＣＴ１との関係であるＡＬＴ／ＣＴ１≧３．５５をさらに充足することを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第４のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離との和を示すＡＬＴと、ＣＴ３との関係であるＡＬＴ／ＣＴ３≧２．６５をさらに充足することを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子の前記像側の面と前記第２のレンズ素子の前記物体側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第２のレンズ素子の前記像側の面と前記第３のレンズ素子の前記物体側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第３のレンズ素子の前記像側の面と前記第４のレンズ素子の前記物体側の面との間の前記光軸上の距離との和を示すＡＡＧと、
前記第３のレンズ素子の前記像側の面と前記第４のレンズ素子の前記物体側の面との間の前記光軸上の距離を示すＡＣ３４との関係である
ＡＡＧ／ＡＣ３４≧８．００
をさらに充足することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第２のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離と、前記第４のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離との和を示すＡＬＴと、ＣＴ１との関係であるＡＬＴ／ＣＴ１≧３．５５をさらに充足することを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
前記第３のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ３と、前記第４のレンズ素子の前記物体側の面と前記像側の面との間の前記光軸上の距離を示すＣＴ４との関係であるＣＴ３／ＣＴ４≦１．７５をさらに充足することを特徴とする請求項６に記載の撮像レンズ。