JP5926348B2

JP5926348B2 - 光学撮像レンズ

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Publication number: JP5926348B2
Application number: JP2014203079A
Authority: JP
Inventors: 許聖偉; 葉致仰
Original assignee: 玉晶光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: US20150098010A1; TW201437675A; CN104122646B; TWI490532B; JP2015075766A; CN104122646A; US9557527B2

Description

本発明は、携帯型機器ならびにその光学撮像レンズに関し、より具体的には、５つのレンズ素子を有する光学撮像レンズならびにそれが組み込まれた携帯型機器に関するものである。

デジタル画像を撮るためのデジタルカメラが携帯電話機に組み込まれる最近の傾向は、より一層高まっている。携帯型および装着型機器の小型化に伴って、カメラレンズ系は、より小型で軽量となっている。電荷結合素子（ＣＣＤ）および相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）による撮像センサの技術が進歩するにつれて、光学レンズ系の長さを縮小しつつ、その光学性能を向上させることが必要となる。

より高い画質が消費者によって要求されると、４つのレンズ素子を有する従来の小型レンズ系によって、より高解像度の光学レンズ系の要求を満たすことはできない。

特許文献１、特許文献２、特許文献３は、５つのレンズ素子を有する光学撮像レンズを開示しており、その第１のレンズ素子の物体側の面から像面までの距離は比較的大きく、従って、携帯電話機において好ましい設計ではない。

米国特許出願公開第２００７／０２３６８１１号明細書米国特許出願公開第２００７／０２２９９８４号明細書特許第４８４７１７２号公報

本発明は、上記の課題を解決するため、それぞれ５つのレンズ素子を有するいくつかの光学撮像レンズ系、ならびにそれらの光学撮像レンズ系が組み込まれた携帯型電子機器を提供する。

用語の定義
「正の屈折力（または負の屈折力）を有するレンズ素子」という表現は、そのレンズ素子が光軸近傍において有する屈折力が、正の屈折力（または負の屈折力）であることを意味する。レンズ素子の物体側（または像側）の面が、ある領域において凸状（または凹状）であるとは、その領域に隣接する径方向外側の領域に対して、その領域が凸面（または凹面）を有し、その領域が光軸の方向に隆起している（または、窪んでいる）ことを意味する。

図１３は、本発明で使用される用語を説明するためのレンズ素子の一例の断面図を提示している。図１３に示すように、「Ｉ」は、この光軸の周りに回転対称である例示的なレンズ素子の光軸を表している。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。領域Ａが凸面を有するのは、領域Ａの表面が、隣接する径方向外側の領域（すなわち、領域Ｂ）に対して、光軸の方向に隆起しているからである。領域Ｂは、隣接する領域Ｃに対して窪んでいる。領域Ｃは、隣接する領域Ｅに対して隆起している。
「周縁部近傍の領域」という表現は、レンズ素子の周縁領域近傍の、撮像光が通過する領域、すなわち領域Ｃを指す。撮像光線は、主光線Ｌｃと周辺光線Ｌｍとを含み得る。
「光軸近傍の領域」という表現は、撮像光が通過する光軸の領域、すなわち領域Ａを指す。
「レンズ素子の外周縁部近傍の領域」という表現は、領域ＣまたはＤのような、専ら撮像光を通過させるレンズ素子面の周縁領域近傍を意味する。さらに、レンズ素子は、該レンズ素子をレンズ鏡筒に取り付けるために構成された拡張部Ｅを有し得る。望ましい撮像光線は、拡張部Ｅを通過しない。レンズ素子の拡張部Ｅは、光学撮像レンズの一部であり得るものの、その説明および略図では、簡潔にするために省略している。

本発明の実施形態により、５つのみのレンズ素子を有する光学撮像レンズを提供する。光学撮像レンズは、物体側から像側へ順に、開口絞りと、第１、第２、第３、第４、第５のレンズ素子とを備え、５つのレンズ素子の各々は、物体側の面と、像側の面とを有する。
第１のレンズ素子の物体側の面は、光軸に沿って凸状である。第２のレンズ素子の像側の面は、外周縁部近傍において凹状である。第４のレンズ素子の物体側は、外周縁部近傍において凸状である。第５のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍において凹状であるとともに、外周縁部近傍において凸状である。第１、第２、第３、第４、第５のレンズ素子は、屈折力を有するとともに、厚さを有する。５つのレンズ素子の面は、非球面である。５つのレンズ素子の厚さ、およびそれらの間の空隙は、特定の条件を満たしている。

本発明の実施形態により、さらに、内蔵デジタルカメラを備えた携帯型電子機器を提供する。携帯型電子機器は、ケースと、ケース内に配置されたモジュール収容ユニットと、モジュール収容ユニットに取り付けられたレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒に組み付けられた光学レンズモジュールと、を備える。
光学レンズモジュールは、物体側から像側へ順に、開口絞りと、第１、第２、第３、第４、第５のレンズ素子とを備えることができ、５つのレンズ素子の各々は、物体側の面と、像側の面とを有する。第１のレンズ素子の物体側の面は、光軸に沿って凸状である。第２のレンズ素子の像側の面は、外周縁部近傍において凹状である。第４のレンズ素子の物体側は、外周縁部近傍において凸状である。第５のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍において凹状であるとともに、外周縁部近傍において凸状である。

一実施形態において、レンズ鏡筒は、長さに沿って光軸の方向に可動である。

本発明の特徴について、例示的な実施形態ならびに添付の図面を用いて説明する。

本発明の第１実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。本発明の第２実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。本発明の第３実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。本発明の第４実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。本発明の第５実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。本発明の第６実施形態による５素子の光学レンズ系の断面模式図である。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第１の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第２の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第３の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第４の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第５の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、第６の実施形態の縦球面収差、サジタル非点収差およびタンジェンシャル非点収差、歪曲収差を示している。本発明で使用されるいくつかの用語を説明するための例示的なレンズ素子の断面図である。本発明の数式のいくつかのパラメータを示す例示的なレンズ素子の概略斜視図である。本発明の一実施形態による内蔵光学撮像モジュールを備えた携帯型電子機器の断面模式図である。本発明の他の実施形態による内蔵光学撮像モジュールを備えた携帯型電子機器の断面模式図である。

本発明の実施形態により、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ撮像センサを用いる携帯電話機、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、タブレットなどの携帯型および装着型電子機器において広く適用される５素子の光学レンズ系を提供する。

図１は、本発明の第１の実施形態による５素子の光学レンズ系１００の断面模式図である。光学レンズ系１００は、光軸に沿って物体側から像側へ順に、光学的開口絞りＡＳと、第１のレンズ素子Ｌ１と、第２のレンズ素子Ｌ２と、第３のレンズ素子Ｌ３と、第４のレンズ素子Ｌ４と、第５のレンズ素子Ｌ５と、を備える。

第１のレンズ素子Ｌ１は、正の屈折力を有し、光軸近傍において凸状である物体側の凸面と、像側で光軸に沿った凸状の像側の面と、を有する。第２のレンズ素子Ｌ２は、負の屈折力を有し、物体側で光軸に沿った凸状の物体側の面と、像側の外周縁領域近傍において凹状である像側の凹面と、を有する。第３のレンズ素子Ｌ３は、正の屈折力を有し、物体側の面に凸面と、物体側の外周縁領域近傍に凹面と、像側で光軸に沿った凸面と、を有する。第４のレンズ素子Ｌ４は、正の屈折力を有し、物体側の面の光軸近傍に凹面と、物体側の面の周縁領域近傍に凸面と、像側で光軸に沿った凸面と、を有する。第５のレンズ素子Ｌ５は、負の屈折力を有し、物体側の光軸近傍に凸面と、物体側の外周縁領域近傍に凸面と、物体側の光軸近傍の上記凸面と外周縁領域近傍の上記凸面との間に凹面と、を有する。第５のレンズ素子Ｌ５の像側の面は、光軸近傍に凹面と、像側の外周縁領域近傍に凸面と、を有する。
５つのレンズ素子の物体側の面および像側の面は、非球面である。Ｒ１とＲ２は、それぞれレンズ素子Ｌ１の物体側と像側の面である。同様に、Ｒ３とＲ４は、それぞれレンズ素子Ｌ２の物体側と像側の面である。同様に、Ｒ５とＲ６は、それぞれレンズ素子Ｌ３の物体側と像側の面である。Ｒ７とＲ８は、それぞれレンズ素子Ｌ４の物体側と像側の面である。Ｒ９とＲ１０は、それぞれレンズ素子Ｌ５の物体側と像側の面である。

光学レンズ系１００は、さらに、第５のレンズ素子と像面との間に配置されたＩＲカットフィルタを有し、これは、本発明の一実施形態によれば、入射光の赤外線をカットするように構成されている。

図１〜６において、Ｔ１は第１のレンズ素子Ｌ１の厚さであり、Ｔ２は第２のレンズ素子Ｌ２の厚さであり、Ｔ３は第３のレンズ素子Ｌ３の厚さであり、Ｔ４は第４のレンズ素子Ｌ４の厚さであり、Ｔ５は第５のレンズ素子Ｌ５の厚さである。
本明細書全体を通して、ＡＧ１２は、第１と第２のレンズ素子間の空隙であり、ＡＧ２３は、第２と第３のレンズ素子間の空隙であり、ＡＧ３４は、第３と第４のレンズ素子間の空隙であり、ＡＧ４５は、第４と第５のレンズ素子間の空隙である。ＢＦＬは、第５のレンズ素子の像側から像面までの光軸に沿った距離である後側焦点距離を表す。

以下のセクションでは、ＡＬＴは、第１〜第５のレンズ素子の合計の厚さを表す。ＡＡＧは、光軸に沿った第１〜第５のレンズ素子の空隙の合計幅を表す。ＥＦＬは、有効焦点距離を表す。ＴＬは、第１のレンズ素子の物体側の面から第５のレンズ素子の像側の面までの光軸に沿った距離である。

本発明の実施形態によれば、光学レンズ系の全長を縮小するために、レンズ素子の厚さ、およびそれらの間の空隙を縮小するという対策をとる。しかしながら、十分な光学性能を維持しつつ、レンズ素子の合計の厚さを縮小することは難しい。そこで、第１のレンズ素子は正の屈折力を有するように設計され、第２のレンズ素子は負の屈折力を有するように設計され、そして第４のレンズ素子は正の屈折力を有する。

本発明の実施形態によれば、良好な光学性能を有する小型の光学レンズ系を実現するために、以下の条件を満たしている必要がある。
ＡＡＧ／ＡＧ３４≦１６．０（１）
０．６５≦ＡＧ３４／Ｔ２（２）
１．５０≦（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／Ｔ２（３）
４．００≦（Ｔ４＋Ｔ５）／Ｔ２（４）
１．８０≦Ｔ５／Ｔ２（５）
２．６０≦（ＡＧ４５＋Ｔ５）／Ｔ２（６）
１．００≦ＡＧ４５／Ｔ２（７）
ＥＦＬ／（ＡＧ４５＋Ｔ５）≦５．２０（８）
１０．０≦（ＴＬ＋Ｔ５）／ＡＧ４５≦２２．０（９）
ＥＦＬ／（ＡＧ３４＋Ｔ５）≦６．８０（１０）
１．２０≦（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／（ＡＧ１２＋ＡＧ２３）（１１）

表１Ａは、本発明の第１の実施形態による光学レンズ系１００についてのレンズ数値データを示している。表１Ａおよび以下の表２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ、６Ａのすべてにおいて、面番号１は物体であり、面番号２は開口絞りを指し、その厚さは、第１のレンズ素子の物体側の面に対する開口絞りの光軸に沿った距離であって、負の値は、開口絞りが第１のレンズ素子の前に配置されていることを意味しており、面番号３はＬ１の物体側を指し、その厚さは、光軸に沿った第１のレンズ素子の厚さであり、面番号４はＬ１の像側の面を指し、その厚さは、第１と第２のレンズ素子間の光軸に沿った空隙であり、面番号５はＬ２の物体側の面を指し、その厚さは、第２のレンズ素子の厚さであり、面番号６はＬ２の像側の面を指し、その厚さは、第２と第３のレンズ素子間の空隙であり、面番号７はＬ３の物体側の面を指し、その厚さは、光軸に沿った第３のレンズ素子の厚さであり、面番号８はＬ３の像側の面を指し、その厚さは、第３と第４のレンズ素子間の空隙であり、面番号９はＬ４の物体側の面を指し、その厚さは、第４のレンズ素子の厚さであり、面番号１０はＬ４の像側の面を指し、その厚さは、第４と第５のレンズ素子間の空隙であり、面番号１１はＬ５の物体側の面を指し、その厚さは、第５のレンズ素子の厚さであり、面番号１２はＬ５の像側の面を指し、その厚さは、第５のレンズ素子とＩＲフィルタとの間の空隙である。
面番号１３はＩＲフィルタの物体側の面を指し、その厚さは、ＩＲカットフィルタの厚さである。面番号１４はＩＲフィルタの像側の面を指し、その厚さは、フィルタと像面との間の空隙である。面番号１５は像面を指す。

＜表１Ａ＞

第１の実施形態では、光学レンズ系１００の有効焦点距離（ＥＦＬ）は、１．２１１ｍｍである。レンズ素子Ｌ１の物体側の面から像面までの実測による光学レンズ系の全長は、４．６３６ｍｍである。像高は、２．８５６ｍｍである。

レンズ素子の非球面（面番号３〜面番号１２）は、次の式を用いて表すことができる。

ここで、
ｚは、レンズ素子の非球面の深さ（非球面の頂点における接平面に対する、光軸から距離ｙにある非球面上の点の高さ）であり、ｙは、非球面上の点と光軸との垂直距離である。
ｃは、頂点曲率である。

は、光軸からレンズメンマでの、ミリメートル（mm）で表す径方向の距離である。
ｕ＝ｒ／ｒ_ｎであり、ただしｒ_ｎは、正規化半径である。
Ｋは、円錐定数である。
Ｑ_ｍ ^ｃｏｎは、ｍ番目のＱ^ｃｏｎ多項式である。
ａ_ｍは、ｍ番目の次数（またはｍ次項）の非球面係数である。
ｘ、ｙ、ｚを、図１４に示しており、ｚは光軸である。

表１Ｂは、第１の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示しており、表中のＮＲＡＤＩＵＳは正規化半径ｒ_ｎである。

＜表１Ｂ＞

図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、第１の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図７Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」で示す）、５５５ｎｍ（「Ｂ」で示す）、６５０ｎｍ（「Ｒ」で示す）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．０２５ｍｍの範囲内にある。３つの波長Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれについて、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」で示す）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」で示す）は、（図７Ｂに示すように）±０．０３ｍｍの範囲内にある。３つの波長（「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｒ」で示す）についての歪曲収差は、±２．５％の範囲内にある。

図２は、本発明の第２の実施形態による５素子の光学レンズ系２００の断面模式図である。光学レンズ系２００は、光学レンズ系１００のものと類似の構造を有し、レンズ素子の屈折率、曲率半径、レンズ厚、レンズ間の空隙幅、非球面係数、焦点距離、および他の関連パラメータが異なる。違いは、光学レンズ系２００は、像側において光軸近傍に凹面を有するとともに外周縁領域近傍に凸面を有する第３のレンズ素子Ｌ３を備えることである。

表２Ａは、本発明の第２の実施形態による光学レンズ系２００のレンズ数値データを示している。

＜表２Ａ＞

表２Ｂは、第２の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示している。

＜表２Ｂ＞

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、第２の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図８Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」で示す）、５５５ｎｍ（「Ｂ」で示す）、６５０ｎｍ（「Ｒ」で示す）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．０２５ｍｍの範囲内にある。それぞれの波長Ｒ、Ｇ、Ｂについて、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」で示す）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」で示す）は、（図８Ｂに示すように）±０．０２５ｍｍの範囲内にある。３つの波長（「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｒ」で示す）についての歪曲収差は、図８Ｃに示すように±２．５％の範囲内にある。

図３は、本発明の第３の実施形態による５素子の光学レンズ系３００の断面模式図である。光学レンズ系３００は、光学レンズ系１００のものと類似の構造を有し、レンズ素子の屈折率、曲率半径、レンズ厚、レンズ間の空隙幅、非球面係数、焦点距離、および他の関連パラメータが異なる。具体的には、光学レンズ系３００は、像側において光軸近傍に凹面を有するとともに外周縁部近傍に凸面を有する第３のレンズ素子を備えることによって、光学レンズ系１００とは異なる。

表３Ａは、本発明の第３の実施形態による光学レンズ系３００についてのレンズ数値データを示している。

＜表３Ａ＞

表３Ｂは、第３の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示している。

＜表３Ｂ＞

図９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、第３の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図９Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」）、５５５ｎｍ（「Ｂ」）、６５０ｎｍ（「Ｒ」）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．０２５ｍｍの範囲内にある。３つの波長について、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」）は、（図９Ｂに示すように）±０．０２５ｍｍの範囲内にある。３つの波長（「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｒ」）についての歪曲収差は、図９Ｃに示すように±２．０％の範囲内にある。

図４は、本発明の第４の実施形態による５素子の光学レンズ系４００の断面模式図である。光学レンズ系４００は、光学レンズ系１００のものと類似の構造を有し、レンズ素子の屈折率、曲率半径、レンズ厚、レンズ間の空隙幅、非球面係数、焦点距離、および他の関連パラメータが異なる。例えば、光学レンズ系４００と１００との違いの１つは、光学レンズ系４００の第３のレンズ素子は凹状の物体側の面を有し、第４のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍に凸面を有するとともに外周縁部近傍に凹面を有することである。

表４Ａは、本発明の第４の実施形態による光学レンズ系４００についてのレンズ数値データを示している。

＜表４Ａ＞

表４Ｂは、第４の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示している。

＜表４Ｂ＞

図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、第４の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図１０Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」）、５５５ｎｍ（「Ｂ」）、６５０ｎｍ（「Ｒ」）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．０８ｍｍの範囲内にある。それぞれの波長Ｒ、Ｇ、Ｂについて、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」）は、（図１０Ｂに示すように）±０．０８ｍｍの範囲内にある。３つの緑、青、赤の波長についての歪曲収差は、図１０Ｃに示すように±２．０％の範囲内にある。

図５は、本発明の第５の実施形態による５素子の光学レンズ系５００の断面模式図である。光学レンズ系５００は、光学レンズ系１００のものと類似の構造を有し、レンズ素子の屈折率、曲率半径、レンズ厚、レンズ素子間の空隙幅、非球面係数、焦点距離、および他の関連パラメータが異なる。光学レンズ系５００は、像側の面の光軸近傍に凹面を有するとともに像側の面の外周縁部近傍に凸面を有する第３のレンズ素子を備えることによって、光学レンズ系１００とは異なる。

表５Ａは、本発明の第５の実施形態による光学レンズ系５００についてのレンズ数値データを示している。

＜表５Ａ＞

表５Ｂは、第５の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示している。

＜表５Ｂ＞

図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、第５の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図１１Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」）、５５５ｎｍ（「Ｂ」）、６５０ｎｍ（「Ｒ」）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．０５ｍｍの範囲内にある。３つの赤、緑、青の波長について、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」）は、（図１１Ｂに示すように）±０．０２５ｍｍの範囲内にある。３つの緑、青、赤の波長についての歪曲収差は、図１１Ｃに示すように±２．０％の範囲内にある。

図６は、本発明の第６の実施形態による５素子の光学レンズ系６００の断面模式図である。光学レンズ系６００は、光学レンズ系１００のものと類似の構造を有し、レンズ素子の屈折率、曲率半径、レンズ厚、レンズ素子間の空隙幅、非球面係数、焦点距離、および他の関連パラメータが異なる。光学レンズ系６００は、負の屈折力を有するとともに凹状の物体側の面を有する第３のレンズ素子を備えることによって、光学レンズ系１００とは異なる。

表６Ａは、本発明の第６の実施形態による光学レンズ系６００についてのレンズ数値データを示している。

＜表６Ａ＞

表６Ｂは、第６の実施形態の５つの非球面レンズ素子についての数値を示している。

＜表６Ｂ＞

図１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、第６の実施形態の縦収差、サジタル収差およびタンジェンシャル収差、歪曲収差をそれぞれ示している。図１２Ａに示すように、４７０ｎｍ（「Ｇ」）、５５５ｎｍ（「Ｂ」）、６５０ｎｍ（「Ｒ」）の波長についての縦球面収差曲線は、像点の±０．５０ｍｍの範囲内にある。３つの赤、緑、青の波長について、サジタル非点収差（「ｓ１」、「ｓ２」、「ｓ３」）、およびタンジェンシャル非点収差（「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」）は、（図１２Ｂに示すように）±０．０５ｍｍの範囲内にある。３つの緑、青、赤の波長についての歪曲収差は、図１２Ｃに示すように±２．０％の範囲内にある。

本発明の実施形態による光学レンズ系１００、２００、３００、４００、５００、６００の各々は、以下の光学特性ならびに効果を有する。本発明の実施形態によれば、光学レンズ系１００、２００、３００、４００、５００、６００の各々は、物体側から像側へ順に配置される、開口絞りと、第１、第２、第３、第４、第５のレンズ素子と、を備える。
５つのレンズ素子の各々は、物体側の面と、像側の面とを有する。レンズ素子の面は、非球面である。第１のレンズ素子の物体側の面は、光軸近傍において凸状である。第２のレンズ素子の像側の面は、外周縁部近傍において凹状である。第４のレンズ素子の物体側は、外周縁部近傍において凸状である。第５のレンズ素子の像側の面は、光軸近傍において凹状であるとともに、外周縁部近傍において凸状である。第１、第２、第３、第４、第５レンズ素子は、屈折力を有する。これらの組み合わせによって、優れた像品質が得られる。

レンズ素子の表面形状、それらの厚さ、それらの間の間隔、開口絞りの位置によって、光学性能および製造可能性を向上させつつ、レンズ系の全長を効果的に縮小できる。本発明の実施形態によれば、良好な光学性能を有する小型かつ軽量のレンズ系を実現するために、以下の条件を満たしているべきである。
ＡＧ３４は、第３と第４のレンズ素子間の光軸に沿った空隙であり、ＡＡＧは、光軸に沿った第１〜第５のレンズ素子の４つの空隙の合計幅であるとして、ＡＡＧ／ＡＧ３４比は、１６．００以下である。光学レンズ系の小型化要求を満たすために、空隙の合計ＡＡＧは、空隙ＡＧ３４に対して小さいように設計される。比較的小径の第３のレンズ素子から比較的大径の第４のレンズ素子へ光を通過させるためには、空隙ＡＧ３４は、ある程度の値に維持されなければならい。よって、第３と第４のレンズ素子間の空隙の縮小が制限され得ることで、ＡＡＧとＡＧ３４の比に上限値が設定される。これにより、ＡＡＧ／ＡＧ３４は、１６．００以下であるように設定される。好ましい一実施形態では、１．５≦ＡＡＧ／ＡＧ３４≦１６．０である。

ＡＧ３４／Ｔ２比は、０．６５以上であるべきである。比較的小さい第３のレンズ素子から比較的大きい第４の素子へ光を通過させるためには、第３と第４のレンズ素子は、それらの間に、ある程度の空隙を有する必要があるので、妥協策は、第２のレンズ素子の厚さを縮小することである。このため、ＡＧ３４／Ｔ２比は、０．６５以上に設定される。好ましい一実施形態では、ＡＧ３４／Ｔ２比は、０．６５〜２．５の範囲内である。

レンズ素子を通る光軌道、およびそれらの製造の難しさを考慮すると、第３と第４と第５のレンズ素子間のそれぞれの空隙の縮小は、第２のレンズ素子の厚さの縮小と比較して、より困難であり、このため、（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／Ｔ２比は、１．５０以上とされる。好ましい一実施形態では、この比は、１．５〜５．５の範囲内である。

第４および第５のレンズ素子の厚さは、第２のレンズ素子の厚さと比較して大きく、このため、Ｔ４およびＴ５の縮小は制限されて、（Ｔ４＋Ｔ５）／Ｔ２比は、４．０以上とされる。好ましい一実施形態では、この比は、４〜６の範囲内である。

同様に、Ｔ５／Ｔ２比は、１．８以上となるように設計される。好ましい一実施形態では、この比は、１．８〜３の範囲内である。

レンズ素子を通る光軌道、およびそれらの製造の難しさを考慮すると、第４と第５のレンズ素子間の空隙および第５のレンズ素子の厚さの縮小は、第２のレンズ素子の厚さの縮小と比較して、より困難であり、このため、（ＡＧ４５＋Ｔ５）／Ｔ２比は、２．６０以上とされる。好ましい一実施形態では、この比は、２．６〜７の範囲内である。同様に、ＡＧ４５／Ｔ２比は、１．００以上であるように設定される。好ましい一実施形態では、この比は、１〜５の範囲内である。

ＥＦＬは、光学レンズ系の有効焦点距離を表す。ＥＦＬを縮小することで、光学レンズ系の長さは効果的に縮小される。ＥＦＬの縮小は、空隙ＡＧ４５および第５のレンズ素子の厚さの縮小と比較して、相対的に大きい。そこで、一実施形態によれば、ＥＦＬ／（ＡＧ４５＋Ｔ５）比は、５．２以下であるように設定される上限値が設けられる。好ましい一実施形態では、この比は、３〜５．２の間である。

ＴＬは、光軸に沿った第１のレンズ素子の物体側の面から第５のレンズ素子の像側の面までの実測による距離を表す。ＴＬが縮小されることによって、光学レンズ系の全長は縮小される。ただし、５つのレンズ素子を通る光軌道、および製造可能性によって、（ＴＬ＋Ｔ５）／ＡＧ４５比に上限値として２２．０が設定され得る。一実施形態では、この比は、１０．０〜２２．０の間である。

ＥＦＬを縮小することで、光学レンズ系の長さは効果的に縮小される。ＥＦＬの縮小は、空隙ＡＧ３４および第５のレンズ素子の厚さの縮小と比較して、相対的に大きい。そこで、一実施形態によれば、ＥＦＬ／（ＡＧ３４＋Ｔ５）比は、６．８以下に上限値が設定され、好ましくは３〜６．８の間である。

良好な像品質ならびに良好な光学性能を得るためには、（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／（ＡＧ１２＋ＡＧ２３）比は、１．２０以上であるべきである。一実施形態では、この比は、１．２０以上かつ２．５未満であることが好ましい。

表６は、上述の６通りの実施形態に関する値をまとめたものである。

＜表６＞

表６から分かるように、それぞれの実施形態の値は、所与の関係の数値範囲内にある。

本発明は、さらに、小型かつ軽量の内蔵光学撮像モジュールを備える携帯型電子機器を提供する。図１５Ａは、本発明の一実施形態による内蔵光学撮像モジュールを備える携帯型電子機器１を示している。携帯型電子機器１は、ケース１１と、ケース内に取り付けられた光学撮像モジュール１２と、を備える。携帯型電子機器は、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などであり得る。光学撮像モジュール１２は、光学レンズ系１０と、レンズ鏡筒ユニット２１と、レンズ鏡筒ユニットを取り付けるためのモジュール収容ユニット１２０と、像面を形成する撮像センサ１３０と、を有している。一実施形態において、光学レンズ系１０は、上記セクションで記載した６通りの実施形態のいずれかのような５素子の光学レンズ系を含み得る。

一実施形態において、モジュール収容ユニット１２０は、レンズ用リアベース１２１と、レンズ用リアベース１２１と撮像センサ１３０との間に配置される撮像センサ用リアベース１２２と、を含んでいる。レンズ鏡筒２１は、光軸ＩＩに沿って、レンズ用リアベース１２１の内部に同心状に配置される。

図１５Ｂは、本発明の他の実施形態による携帯型電子機器１’を示している。携帯型電子機器１’は、携帯型電子機器１と類似しており、このため、同一の部材は、同じ参照番号を用いて示している。主な違いは、携帯型電子機器１’のモジュール収容ユニット１２０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）ドライバモジュールを含んでいることである。レンズ用リアベース１２１は、その外周面に長手方向にわたって隣接して同心状に配置される第１の筒状胴部材１２３と、第１の胴部材１２３の外周面を取り囲む第２の筒状胴部材１２４と、を含んでいる。レンズ用リアベース１２１は、さらに、胴部材１２３の外周面と胴部材１２４の内周面との間に配置されるコイル１２５と、コイル１２５の外周面と胴部材１２４の内周面との間に配置される磁性部品１２６と、を含んでいる。

第１の胴部材１２３は、レンズ鏡筒ユニット２１を、そのレンズ鏡筒ユニットに装着された光学レンズ系１と共に、光軸方向にわたって前後に移動させる。撮像センサ用リアベース１２２と第２の胴部材１２４とは、共に堅固に取り付けられている。一実施形態において、フィルタ８は、撮像センサ用リアベース１２２上に配置される。携帯型電子機器１’の他の構成要素は、携帯型電子機器１と同様であり、簡潔にするため、それらの説明をここで繰り返さない。

撮像レンズ系１０の光学長が効果的に短縮され得ることにより、携帯型電子機器１および１’は、良好な像品質および光学性能を提供しつつ、小型かつ軽量に構成できる。よって、本発明は、構成材料量を削減するという経済的効果が得られるだけではなく、小型化および軽量化の傾向に沿うものである。

本発明は、携帯型機器に限定されることなく、より幅広く適用される。本発明について、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い。本発明は、添付の請求項の範囲に含まれる種々の変形および均等な構成を網羅するものとする。

Claims

５つのレンズ素子を有し当該５つのレンズ素子のみで屈折力を生ぜしめる光学撮像レンズであって、物体側から像側へ順に、開口絞りと、各々が物体側の面および像側の面を有する前記５つのレンズ素子としての、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、第５のレンズ素子と、を備えた光学撮像レンズにおいて、
前記第１のレンズ素子は光軸近傍において凸状をなす前記物体側の面を有し、
前記第２のレンズ素子は外周縁部近傍において凹状をなす前記像側の面を有し、
前記第４のレンズ素子は外周縁部近傍において凸状をなす前記物体側の面を有し、
前記第５のレンズ素子は前記光軸近傍において凹状をなすとともに外周縁部近傍において凸状をなす前記像側の面を有し、
前記光軸に沿った前記第５のレンズ素子の厚さを示すＴ５と、前記光軸に沿った前記第２のレンズ素子の厚さを示すＴ２とは、関係
１．８０≦Ｔ５／Ｔ２
を満たしている
ことを特徴とする光学撮像レンズ。
前記第３のレンズ素子は外周縁部近傍において凸状をなす前記像側の面を有し、
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沿った空隙を示すＡＧ３４と、前記光軸に沿った前記第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、および前記第５のレンズ素子のそれぞれの間のすべての空隙の和を示すＡＡＧとは、関係
ＡＡＧ／ＡＧ３４≦１６．００
を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の光学撮像レンズ。
前記ＡＧ３４と、前記光軸に沿った前記Ｔ２とは、関係
０．６５≦ＡＧ３４／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の光学撮像レンズ。
前記ＡＧ３４と、前記第４のレンズ素子と前記第５のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙を示すＡＧ４５と、前記Ｔ２とは、関係
１．５０≦（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の光学撮像レンズ。
前記光軸に沿った前記第４のレンズ素子の厚さを示すＴ４と、前記Ｔ５と、前記Ｔ２とは、関係
４．００≦（Ｔ４＋Ｔ５）／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項４に記載の光学撮像レンズ。
前記第３のレンズ素子は外周縁部近傍において凸状をなす前記像側の面を有し、
前記Ｔ２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沿った空隙を示すＡＧ３４とは、関係
０．６５≦ＡＧ３４／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の光学撮像レンズ。
前記第１のレンズ素子の前記物体側の面から前記第５のレンズ素子の前記像側の面までの前記光軸に沿った全長を示すＴＬと、前記Ｔ５と、前記第４のレンズ素子と前記第５のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙を示すＡＧ４５とは、関係
１０．０≦（ＴＬ＋Ｔ５）／ＡＧ４５≦２２．０
を満たしていることを特徴とする請求項６に記載の光学撮像レンズ。
有効焦点距離を示すＥＦＬと、前記ＡＧ４５と、前記Ｔ５とは、関係
ＥＦＬ／（ＡＧ４５＋Ｔ５）≦５．２０
を満たしていることを特徴とする請求項７に記載の光学撮像レンズ。
前記第４のレンズ素子と前記第５のレンズ素子との間の前記光軸に沿った空隙を示すＡＧ４５と、前記Ｔ２とは、関係
１．００≦ＡＧ４５／Ｔ２
を満たしていることを特徴とする請求項８に記載の光学撮像レンズ。
前記ＡＧ３４と、前記ＡＧ４５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沿った空隙を示すＡＧ１２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沿った空隙を示すＡＧ２３とは、関係
１．２０≦（ＡＧ３４＋ＡＧ４５）／（ＡＧ１２＋ＡＧ２３）
を満たしていることを特徴とする請求項８に記載の光学撮像レンズ。