JP5883105B2

JP5883105B2 - 撮像レンズ

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Publication number: JP5883105B2
Application number: JP2014218245A
Authority: JP
Inventors: 陳雁斌; 葉龍; 陳鋒
Original assignee: 玉晶光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: CN103913823A; TWI537583B; CN103913823B; TW201430373A; US20150153545A1; JP2015106155A; US9217846B2

Description

本発明は、撮像レンズならびにそれを備えた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）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）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、特許文献４はそれぞれ、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おり、それは系の長さが８ｍｍを超えるものである。特に、特許文献３で開示されている撮像レンズは、系の長さが１１ｍｍを超えるものであり、これは、携帯電話機およびデジタルカメラなどの携帯型電子機器の厚さを縮小するためには好ましくない。

米国特許第７８４８０３２号明細書米国特許第８２８４５０２号明細書米国特許第８１７９６１６号明細書台湾特許出願公開第２０１１／０９７１２号

十分な光学性能を維持しつつ、撮像レンズの系の長さを縮小することは、常に当業界の目標である。

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、該撮像レンズの光軸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、を備える。第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子、第４のレンズ素子の各々は、屈折力を有するとともに、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のレンズ素子の像側の面は、該第１のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。第２のレンズ素子の物体側の面は、該第２のレンズ素子の周縁部近傍に凹部を有する。第３のレンズ素子は、正の屈折力を有し、第３のレンズ素子の像側の面は、該第３のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。第４のレンズ素子は、プラスチック材料で構成されており、第４のレンズ素子の物体側の面は、光軸近傍に凹部を有するとともに、該第４のレンズ素子の周縁部近傍に凸部を有する。

撮像レンズは、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、第３のレンズ素子、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、鏡筒が配置されるホルダユニットと、撮像レンズの像側に配置される撮像センサと、を有する。

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。

レンズ素子の構造を示す模式図である。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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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デ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いくつかの非球面係数の値を示している。（ａ）〜（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。本発明に係る撮像レンズの第８の好ましい実施形態を示す模式図である。第８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データの値を示している。第８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非球面係数の値を示している。（ａ）〜（ｄ）は、第８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８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レンズパラメータ間の関係の値を示す表である。第１〜第８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レンズパラメータ間の関係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。

以下の説明において、「レンズ素子が、正（または負）の屈折力を有する」とは、レンズ素子が、その光軸近傍において正（または負）の屈折力を有することを意味する。
「物体側の面（または像側の面）が、特定の領域に凸部（または凹部）を有する」とは、その特定の領域に隣接する径方向外側の領域と比較して、その特定の領域が、光軸と平行な方向に、より多く突出している（または、窪んでいる）ことを意味する。一例として図１を参照すると、レンズ素子は、その光軸（Ｉ）に関して径方向に対称である。レンズ素子の物体側の面は、領域Ａに凸部を有し、領域Ｂに凹部を有し、領域Ｃに凸部を有する。なぜなら、領域Ａは、その径方向外側の領域（すなわち、領域Ｂ）と比較して、光軸（Ｉ）に平行な方向に、より突出しており、領域Ｂは領域Ｃと比較して、より窪んでおり、領域Ｃは領域Ｅと比較して、より突出しているからである。
「周縁部近傍に」とは、専ら撮像光を通過させるためのレンズ素子の曲面における周縁に沿った領域を指し、それは図１における領域Ｃである。撮像光は、主光線Ｌｃと周辺光線Ｌｍとを含む。
「光軸近傍に」とは、専ら撮像光を通過させるための曲面における光軸周辺の領域を指し、それは図１における領域Ａである。また、レンズ素子は、さらに、光学撮像レンズ装置内への取り付け用の拡張部Ｅを有する。理想的には、撮像光は拡張部Ｅを通過しない。拡張部Ｅの構造および形状は、本明細書に記載のものに限定されない。以下の実施形態では、わかりやすくするため、拡張部Ｅは図示していない。

図２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、開口絞り２と、第１のレンズ素子３と、第２のレンズ素子４と、第３のレンズ素子５と、第４のレンズ素子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、開口絞り２、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の面３２、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。
本実施形態では、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。

図２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を有するとともに、該第１のレンズ素子３の周縁部近傍に凸部３１２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３２３を有するとともに、該第１のレンズ素子３の周縁部近傍に凸部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）近傍に凹部４１２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４１１を有する凹面である。第２のレンズ素子４の像側の面４２は、光軸（Ｉ）近傍に凹部４２３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を有する凹面である。

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の周縁部近傍に凹部５１２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、光軸（Ｉ）近傍に凸部５２２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５２１を有する凸面である。

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の周縁部近傍に凸部６１２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では、撮像レンズ１０は、上記のレンズ素子３〜６の他には、屈折力を有するレンズ素子を備えていない。

第１の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図３に示している。撮像レンズ１０は、全系の有効焦点距離（ＥＦＬ：ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＦｏｃａｌＬｅｎｇｔｈ）が３．７９５ｍｍ、半視野（ＨＦＯＶ：ＨａｌｆＦｉｅｌｄ‐Ｏｆ‐Ｖｉｅｗ）が３６．８１６°、Ｆナンバーが２．４、系の長さ（ＴＴＬ）が４．５９２ｍｍ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との間の光軸（Ｉ）における距離を指す。

本実施形態では、物体側の面３１〜６１および像側の面３２〜６２のそれぞれは非球面であって、次の関係を満たしている。

ここで、
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。
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。
Ｒは、非球面の曲率半径を表す。
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関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図４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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第１の好ましい実施形態に対応する列に示している。
同図において、
Ｔ１は、光軸（Ｉ）における第１のレンズ素子３の厚さを表す。
Ｔ２は、光軸（Ｉ）における第２のレンズ素子４の厚さを表す。
Ｔ３は、光軸（Ｉ）における第３のレンズ素子５の厚さを表す。
Ｔ４は、光軸（Ｉ）における第４のレンズ素子６の厚さを表す。
Ｇ１２は、第１のレンズ素子３と第２のレンズ素子４との間の光軸（Ｉ）における空隙長を表す。
Ｇ２３は、第２のレンズ素子４と第３のレンズ素子５との間の光軸（Ｉ）における空隙長を表す。
Ｇ３４は、第３のレンズ素子５と第４のレンズ素子６との間の光軸（Ｉ）における空隙長を表す。
ＴＴＬは、第１のレンズ素子３の物体側の面３１と像側の像面８との間の光軸（Ｉ）における距離を表す。
ＢＦＬは、第４のレンズ素子６の像側の面６２と像側の像面８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、第２のレンズ素子４、第３のレンズ素子５、第４のレンズ素子６の光軸（Ｉ）における厚さの和を表す。
ＡＡＧは、第１のレンズ素子３、第２のレンズ素子４、第３のレンズ素子５、第４のレンズ素子６の間の光軸（Ｉ）における空隙長の和を表す。
ＥＦＬは、撮像レンズ１０の系の焦点距離を表す。

図５（ａ）〜５（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５（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±０．０５ｍｍ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可能である。また、各視野で曲線が相互に近接しているので、第１の好ましい実施形態では、色収差が比較的低い。

図５（ｂ）および５（ｃ）から分かるように、これらの曲線の各々は、±０．０５ｍｍ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５（ｄ）に示すように、歪曲収差に対応する曲線の各々は、±１％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４．５９２ｍｍ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可能である。

図６は、本発明に係る撮像レンズ１０の第２の好ましい実施形態を示しており、これは第１の好ましい実施形態のものと同様の構成を有するものである。

第２の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学デ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の撮像レンズ１０は、全系の有効焦点距離（ＥＦＬ）が３．６７９ｍｍ、半視野（ＨＦＯＶ）が３７．７４７°、Ｆナンバーが２．４、系の長さ（ＴＴＬ）が４．５５３ｍｍである。

第２の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図８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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第２の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図９（ａ）〜９（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９（ａ）〜９（ｄ）から分かるように、第２の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図１０は、本発明に係る撮像レンズ１０の第３の好ましい実施形態を示しており、これは第１の好ましい実施形態のものと同様の構成を有するものである。

第３の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図１１に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．７２１ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．７７６°、Ｆナンバーが２．４、系の長さが４．５３６ｍｍである。

第３の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図１２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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第３の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図１３（ａ）〜１３（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１３（ａ）〜１３（ｄ）から分かるように、第３の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図１４は、本発明の撮像レンズ１０の第４の好ましい実施形態を示しており、これは第１の好ましい実施形態のものと同様の構成を有するものである。

第４の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図１５に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．８４４ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．４２９°、Ｆナンバーが２．４、系の長さが４．５６４ｍｍである。

第４の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図１６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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第４の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図１７（ａ）〜１７（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１７（ａ）〜１７（ｄ）から分かるように、第４の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図１８は、本発明の撮像レンズ１０の第５の好ましい実施形態を示しており、これは第１の好ましい実施形態のものと同様の構成を有するものである。

第５の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図１９に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．７１２ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．７２４°、Ｆナンバーが２．４５８、系の長さが４．５５２ｍｍである。

第５の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図２０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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第５の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図２１（ａ）〜２１（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２１（ａ）〜２１（ｄ）から分かるように、第５の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図２２は、本発明に係る撮像レンズ１０の第６の好ましい実施形態を示しており、これは第１の好ましい実施形態のものと同様の構成を有するものである。

第６の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図２３に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．６３２ｍｍ、ＨＦＯＶが３８．０９５°、Ｆナンバーが２．４０、系の長さが４．５３２ｍｍである。

第６の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図２４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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第６の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図２５（ａ）〜２５（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２５（ａ）〜２５（ｄ）から分かるように、第６の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図２６は、本発明に係る撮像レンズ１０の第７の好ましい実施形態を示している。本発明の撮像レンズ１０の第１と第７の好ましい実施形態の違いは、第７の好ましい実施形態では、第１のレンズ素子３の像側の面３２が、光軸（Ｉ）近傍に凹部３２２を有するとともに、該第１のレンズ素子３の周縁部近傍に凸部３２１を有することにある。

第７の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図２７に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．６１３ｍｍ、ＨＦＯＶが３８．２７７°、Ｆナンバーが２．４０、系の長さが４．５５２ｍｍである。

第７の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図２８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レンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第７の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図２９（ａ）〜２９（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２９（ａ）〜２９（ｄ）から分かるように、第７の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

図３０を参照する。本発明の撮像レンズ１０の第１と第８の好ましい実施形態の違いは、第８の好ましい実施形態では、第２のレンズ素子４の像側の面４２が、光軸（Ｉ）近傍に凸部４２１を有するとともに、該第２のレンズ素子４の周縁部近傍に凹部４２２を有することにある。

第８の好ましい実施形態の面３１〜７１、３２〜７２に対応するいくつかの光学データの値を示す表を、図３１に示している。撮像レンズ１０は、全系の焦点距離が３．８２１ｍｍ、ＨＦＯＶが３６．１８１°、Ｆナンバーが２．４０、系の長さが４．６１７ｍｍである。

第８の好ましい実施形態に対応する上記の関係（１）のいくつかの非球面係数の値を示す表を、図３２に示している。

第８の好ましい実施形態に対応する上記のレンズパラメータのいくつかの間の関係を、図３４および３５の第８の好ましい実施形態に対応する列に示している。

図３３（ａ）〜３３（ｄ）は、第８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３３（ａ）〜３３（ｄ）から分かるように、第８の好ましい実施形態では、比較的良好な光学性能を実現可能である。

比較のために、８通りの好ましい実施形態に対応する上記のレンズパラメータのいくつかの間の上記関係を示す表を、図３４および３５に示している。留意すべきことは、図３４および３５に示すレンズパラメータおよび関係の値は、小数点第３位までで四捨五入したものであるということである。本発明に係る撮像レンズ１０のレンズパラメータの各々が以下の関係を満たしている場合は、系の長さを縮小したとしても、依然として光学性能は比較的良好である。

（１）ＥＦＬ／Ｔ４≦８．５：ＥＦＬを縮小することは、系の長さを縮小するために好ましく、また、光学有効径が比較的大きい第４のレンズ素子６は、その製造を容易とするために十分な厚さでなければならないので、ＥＦＬ／Ｔ４が小さくなるように設計されると、撮像レンズ１０の系の長さを効果的に縮小できる。５≦ＥＦＬ／Ｔ４≦８．５であることが好ましい。

（２）Ｔ３／Ｇ２３≦１．９：第３のレンズ素子５は光学有効径が比較的小さいので、Ｔ３は小さく設計される傾向があり得る。第３のレンズ素子５は正の屈折力を有するので、Ｇ２３は、光が収束するために適切な高さで第３のレンズ素子５に入射可能とするための適切な範囲内であるように設計されなければならない。よって、この関係を満たしている場合には、系の長さを縮小しても、良好な光学性能を維持できる。０．９≦Ｔ３／Ｇ２３≦１．９であることが好ましい。

（３）１．５≦Ｔ４／（Ｇ１２＋Ｇ３４）：第４のレンズ素子６は光学有効径が比較的大きく、その製造を容易とするためにＴ４は比較的大きい必要がある。第１のレンズ素子３の凸部３２１と第２のレンズ素子４の凹部４１１の構成によって、第１と第２のレンズ素子３、４間にエッジ干渉を引き起こすことなく、Ｇ１２を小さくできる。第３のレンズ素子５に凸部５２１があるとともに、第３と第４のレンズ素子５、６間で光学有効径に大きな差がある構成によって、第３と第４のレンズ素子５、６間にエッジ干渉を引き起こすことなく、Ｇ３４を小さくできる。よって、Ｔ４／（Ｇ１２＋Ｇ３４）は大きく設計される傾向にあるべきである。１．５≦Ｔ４／（Ｇ１２＋Ｇ３４）≦４．８であることが好ましい。

（４）１．９≦Ｔ４／Ｇ３４：上述のように、Ｔ４を縮小することは比較的難しいが、一方、Ｇ３４を縮小できる比率は比較的大きい。よって、Ｔ４／Ｇ３４は大きく設計される傾向にあるべきである。１．９≦Ｔ４／Ｇ３４≦８．５であることが好ましい。

（５）１．６≦Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）：上述のように、Ｇ２３は適切な範囲内であるように設計されなければならず、また、Ｇ１２およびＧ３４は縮小できる比率が比較的大きいので、Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）は大きく設計される傾向にあるべきである。撮像レンズ１０が、さらに条件１．６≦Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）≦３を満たしている場合には、Ｇ３４をより大きくでき、その結果、組立工程が比較的簡単となる。１．６≦Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）≦４．２であることが好ましい。

（６）ＡＡＧ／Ｔ４≦３：上述のように、Ｔ４は、第４のレンズ素子６の製造を容易とするために比較的厚くされなければならず、また、ＡＡＧを縮小することは、撮像レンズ１０の系の長さを縮小するために好ましい。よって、ＡＡＧ／Ｔ４は小さく設計される傾向にあるべきである。０．７≦ＡＡＧ／Ｔ４≦３であることが好ましい。

（７）Ｔ１／Ｇ２３≦１．５５：第１のレンズ素子３の光軸（Ｉ）周辺の表面形状には制限がなく、また、第１のレンズ素子３の光学有効径は比較的小さいので、第１のレンズ素子３は比較的小さい厚さに製造できる。上述のように、Ｇ２３は、良好な光学性能を維持するために十分に大きくなければならない。よって、Ｔ１／Ｇ２３は小さく設計される傾向にあるべきである。０．６５≦Ｔ１／Ｇ２３≦１．５５であることが好ましい。

（８）３．９≦ＢＦＬ／Ｔ２：第２のレンズ素子４の光軸（Ｉ）周辺の表面形状には制限がなく、また、第２のレンズ素子４の光学有効径は比較的小さいので、第２のレンズ素子４は比較的小さい厚さに製造できる。ＢＦＬは、光学フィルタ７およびその他の要素を収容するのに十分であるように設計されなければならない。よって、ＢＦＬ／Ｔ２は大きく設計される傾向にあるべきである。３．９≦ＢＦＬ／Ｔ２≦６．５であることが好ましい。

（９）ＴＴＬ／Ｔ４≦９．３５：上述のように、Ｔ４は、第４のレンズ素子６の製造を容易とするために十分に大きくなければならないが、一方、ＴＴＬは縮小される。よって、ＴＴＬ／Ｔ４は小さく設計される傾向にあるべきである。６≦ＴＴＬ／Ｔ４≦９．３５であることが好ましい。

（１０）Ｔ２／Ｇ２３≦０．８：上述のように、Ｇ２３は適切な範囲内であるように設計されなければならず、また、Ｔ２は縮小できる比率が比較的大きい。よって、Ｔ２／Ｇ２３は小さく設計される傾向にあるべきである。０．２≦Ｔ２／Ｇ２３≦０．８であることが好ましい。

（１１）３．８≦ＢＦＬ／（Ｇ１２＋Ｇ３４）：上述のように、ＢＦＬは十分に大きくなければならず、また、Ｇ１２およびＧ３４は縮小できる比率が比較的大きい。よって、ＢＦＬ／（Ｇ１２＋Ｇ３４）は大きく設計される傾向にあるべきである。３．８≦ＢＦＬ／（Ｇ１２＋Ｇ３４）≦９であることが好ましい。

（１２）ＡＬＴ／Ｇ２３≦５．５：ＡＬＴを縮小することは、撮像レンズ１０の系の長さを縮小するために好ましく、また、Ｇ２３は適切な範囲内であるように設計されなければならないので、ＡＬＴ／Ｇ２３は小さく設計される傾向にあるべきである。２．８≦ＡＬＴ／Ｇ２３≦５．５であることが好ましい。

（１３）２．０≦ＢＦＬ／Ｔ１：Ｔ１は縮小できる比率が比較的大きく、また、ＢＦＬは十分に大きくなければならないので、ＢＦＬ／Ｔ１は大きく設計される傾向にあるべきである。２≦ＢＦＬ／Ｔ１≦２．７であることが好ましい。

（１４）Ｔ３／Ｔ４≦２．１５：上述のように、Ｔ４は比較的大きく、Ｔ３は比較的小さい。よって、Ｔ３／Ｔ４は小さく設計される傾向にあるべきである。１≦Ｔ３／Ｔ４≦２．１５であることが好ましい。

（１５）Ｔ２／Ｔ４≦０．７：上述のように、Ｔ４は比較的大きく、Ｔ２は比較的小さい。よって、Ｔ２／Ｔ４は小さく設計される傾向にあるべきである。０．２≦Ｔ２／Ｔ４≦０．７で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の作用および効果は、以下のように説明される。
１．撮像レンズ１０で必要な正の屈折力の一部を与える正の屈折力を有する第３のレンズ素子５と、凸部３２１、凹部４１１、凸部５２１、凹部６１１、および凸部６１２によって、撮像レンズ１０の像収差を補正できる。第４のレンズ素子６がプラスチック材料で構成されていることによって、撮像レンズ１０の重量およびコストを削減できる。
２．ＥＦＬ／Ｔ４、Ｔ３／Ｇ２３、Ｔ４／（Ｇ１２＋Ｇ３４）、Ｔ４／Ｇ３４、Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）、ＡＡＧ／Ｔ４、Ｔ１／Ｇ２３、ＢＦＬ／Ｔ２、ＴＴＬ／Ｔ４、Ｔ２／Ｇ２３、ＢＦＬ／（Ｇ１２＋Ｇ３４）、ＡＬＴ／Ｇ２３、ＢＦＬ／Ｔ１、Ｔ３／Ｔ４、およびＴ２／Ｔ４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でき、またはさらに除去さえもできる。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さらに除去もでき、その結果、比較的良好な光学性能が得られる。
３．前述の８通りの好ましい実施形態によって、本発明の系の長さ（ＴＴＬ）を５ｍｍ未満にまで縮小できることが分かっている。本発明は、従来の撮像レンズと比較して、相対的に小型の撮像レンズを提供することで、関連製品の開発を促すとともに、良好な光学性能を維持しつつ市場の要求を満たすものである。

撮像レンズ１０の第１の適用例を図３６に示しており、この例では、撮像レンズ１０は、電子機器１（携帯電話機などであるが、これに限定されない）のハウジング１１内に配置されて、該電子機器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が配置されるホルダユニット１２０と、像面８（図２を参照）に配置される撮像センサ１３０と、を有している。

ホルダユニット１２０は、鏡筒２１が配置される第１のホルダ部１２１と、第１のホルダ部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のホルダ部１２２と、を含んでいる。鏡筒２１、およびホルダユニット１２０の第１のホルダ部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。注目すべきことは、本実施形態における撮像センサ１３０は、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ：ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）技術を用いてパッケージ化されているということである。従来のＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ：チップ・スケール・パッケージ）とは異なり、ＣＯＢ技術の場合、カバーガラスが不要である。よって、本発明の撮像レンズは、カバーガラスを含んでいないが、本発明はこの点に関して限定されるべきではない。

撮像レンズ１０の第２の適用例を図３７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、ホルダユニット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のホルダ部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との間に介在させるコイル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。

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のホルダ部１２２に配置される。第２の適用例における電子機器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電子機器１は、良好な光学性能および撮像性能を有しつつ、比較的縮小された全厚となるように構成でき、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、かかる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、を光軸に沿って当該順序で物体側から像側へ亘って備え、各々が屈折力を有するとともに、前記第１乃至第４のレンズ素子のみが当該撮像レンズに対し屈折力を有せしめ、
前記第１のレンズ素子は、周縁部近傍に凸部をなす前記像側の面を有し、
前記第２のレンズ素子は、周縁部近傍に凹部をなす前記物体側の面を有し、
前記第３のレンズ素子は、正の屈折力を有するとともに、周縁部近傍に凸部をなす前記像側の面を有し、
前記第４のレンズ素子は、プラスチック材料で構成されており、前記光軸近傍に凹部をなすとともに周縁部近傍に凸部をなす前記物体側の面を有し、
前記第２のレンズ素子の前記光軸における厚さを示すＴ２と、前記第４のレンズ素子の前記光軸における厚さを示すＴ４とは、式
Ｔ２／Ｔ４≦０．７
を満たし、
前記第１のレンズ素子、前記第２のレンズ素子、前記第３のレンズ素子、前記第４のレンズ素子の前記光軸における厚さの和を示すＡＬＴと、前記第２のレンズ素子と前記第３のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ２３とは、式
ＡＬＴ／Ｇ２３≦５．５
を満たしていることを特徴とする撮像レンズ。
当該撮像レンズの系の焦点距離を示すＥＦＬと、前記Ｔ４は、式
ＥＦＬ／Ｔ４≦８．５
を満たしてい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３のレンズ素子の前記光軸における厚さを示すＴ３と、前記Ｇ２３とは、式
Ｔ３／Ｇ２３≦１．９
を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
前記Ｔ４と、前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ１２と、前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ３４とは、式
１．５≦Ｔ４／（Ｇ１２＋Ｇ３４）
を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ１２と、前記Ｇ２３と、前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ３４とは、式
１．６≦Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）
を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の撮像レンズ。
前記Ｔ４と前記Ｇ３４とは、式
１．９≦Ｔ４／Ｇ３４
をさらに満たしてい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１のレンズ素子の前記光軸における厚さを示すＴ１と、前記Ｇ２３とは、式
Ｔ１／Ｇ２３≦１．５５
を満たしてい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４のレンズ素子の前記像側の面と像面との間の前記光軸における距離を示すＢＦＬと、前記Ｔ２とは、式
３．９≦ＢＦＬ／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項７に記載の撮像レンズ。
前記第４のレンズ素子の前記像側の面と像面との間の前記光軸における距離を示すＢＦＬと、前記第１のレンズ素子の前記光軸における厚さを示すＴ１とは、式
２．０≦ＢＦＬ／Ｔ１
を満たしてい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のレンズ素子と前記第２のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ１２と、前記Ｇ２３と、前記第３のレンズ素子と前記第４のレンズ素子との間の前記光軸における空隙長を示すＧ３４とは、式
１．６≦Ｇ２３／（Ｇ１２＋Ｇ３４）≦３
を満たしていることを特徴とする請求項９に記載の撮像レンズ。