JP5960746B2 - 光学撮像レンズセット - Google Patents
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Description
本明細書全体において、「ある特定のレンズ素子が、負/正の屈折力を有する」とは、そのレンズ素子の光軸近傍部分が負/正の屈折力を有することを意味する。
「ある特定のレンズ素子の物体側/像側の面が、凹/凸部を有する」とは、その領域に隣接する外側の領域と比較して、その部分が、光軸と平行な方向に、より多く窪んでいる/膨らんでいることを意味する。図15を例にとると、光軸は「I」であり、レンズ素子は、その光軸Iに関して対称である。レンズ素子の物体側は、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、領域Aに隣接する外側の領域(領域B)と比較して、光軸に平行な方向に、より膨らんでおり、領域Bは領域Cと比較して、より窪んでおり、同様に、領域Cは領域Eと比較して、より膨らんでいるからである。
「ある特定のレンズ素子の周縁部」とは、そのレンズ素子の光を通過させるための面の周縁領域を指し、それは同図における領域Cである。同図において、撮像光は、Lc(主光線)とLm(周辺光線)とを含んでいる。
「光軸近傍」とは、そのレンズ素子の光を通過させるための面の光軸領域を指し、それは図15における領域Aである。さらに、レンズ素子は、該レンズ素子を光学撮像レンズセット内に取り付けるための拡張部Eを備えることができる。理想的には、光は拡張部を通過せず、また、拡張部の実際の構造および形状は、このように限定されることなく、他の様々な変形が可能である。図1、3、5、7、9、11、13では、分かりやすくするため、拡張部を示していない。
一般的に、第1のレンズ素子10、第2のレンズ素子20、第3のレンズ素子30、第4のレンズ素子40、第5のレンズ素子50は、透明プラスチック材料で構成することができ、それぞれ適切な屈折力を有するが、ただし本発明はこれに限定されない。本発明の光学撮像レンズセット1では、屈折力を有するレンズ素子は5つのみである。光軸4は、光学撮像レンズセット1全体の光軸であり、各々のレンズ素子の光軸は、光学撮像レンズセット1の光軸と一致している。
例えば、第1のレンズ素子10は、第1の物体側の面11と第1の像側の面12とを有し、第2のレンズ素子20は、第2の物体側の面21と第2の像側の面22とを有し、第3のレンズ素子30は、第3の物体側の面31と第3の像側の面32とを有し、第4のレンズ素子40は、第4の物体側の面41と第4の像側の面42とを有し、第5のレンズ素子50は、第5の物体側の面51と第5の像側の面52とを有する。
本発明の光学撮像レンズセット1の第1の例を示す図1を参照する。第1の例の像面71における縦球面収差については、図2(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図2(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図2(C)を参照し、歪曲収差については、図2(D)を参照する。各例における球面収差のY軸は、1.0で表す「視野」である。各例における非点収差および歪曲収差のY軸は、「像高」を表す。像高は、3.085mmである。
ここで、
Rは、レンズ素子面の曲率半径を表す。
Zは、非球面の深さ(光軸から距離Yにある非球面上の点と、非球面の光軸上の頂点における接平面と、の間の垂直距離)を表す。
Yは、非球面上の点から光軸までの垂直距離を表す。
Kは、円錐定数である。
a2iは、2i次の非球面係数である。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=2.75
Tal/T3=5.80
(T1+T3+T5)/T2=8.85
(T3+T5)/T4=2.99
G23/(G34+G45)=1.21
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=5.42
(G23+G34)/(G12+G45)=7.02
(T1+T5)/T4=3.52
T2/(G12+G45)=1.94
T3/T2=2.03
(T1+T3)/T2=5.09
(T1+T3+T5)/T4=4.57
G23/(G12+G45)=4.08
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=12.98
本発明の光学撮像レンズセット1の第2の例を示す図3を参照する。第2の例の像面71における縦球面収差については、図4(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図4(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図4(C)を参照し、歪曲収差については、図4(D)を参照する。
第2の例は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第2の例の光学データを図20に示しており、非球面データを図21に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.15mmである。像高は、3.085mmである。第2の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=2.44
Tal/T3=4.51
(T1+T3+T5)/T2=11.09
(T3+T5)/T4=4.06
G23/(G34+G45)=1.21
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=6.46
(G23+G34)/(G12+G45)=5.19
(T1+T5)/T4=4.25
T2/(G12+G45)=1.34
T3/T2=3.10
(T1+T3)/T2=6.56
(T1+T3+T5)/T4=5.90
G23/(G12+G45)=3.10
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=13.66
本発明の光学撮像レンズセット1の第3の例を示す図5を参照する。第3の例の像面71における縦球面収差については、図6(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図6(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図6(C)を参照し、歪曲収差については、図6(D)を参照する。
第3の例は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第3の例の光学データを図22に示しており、非球面データを図23に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.15mmである。像高は、3.185mmである。第3の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=2.66
Tal/T3=4.05
(T1+T3+T5)/T2=8.22
(T3+T5)/T4=3.79
G23/(G34+G45)=1.21
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=6.01
(G23+G34)/(G12+G45)=5.93
(T1+T5)/T4=3.76
T2/(G12+G45)=1.64
T3/T2=2.64
(T1+T3)/T2=5.25
(T1+T3+T5)/T4=5.55
G23/(G12+G45)=3.43
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=12.30
本発明の光学撮像レンズセット1の第4の例を示す図7を参照する。第4の例の像面71における縦球面収差については、図8(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図8(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図8(C)を参照し、歪曲収差については、図8(D)を参照する。
第4の例は、第3のレンズ素子30の第3の物体側の面31が、その周縁部近傍に凹部34(凹状の周縁部)を有する凹面であり、第5の像側の面52が、光軸近傍に凹部56(凹状の光軸部)を有するとともに、その周縁部近傍に凹部59(凹状の周縁部)を有し、さらに光軸と周縁部との間に凸部58を有すること以外は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第4の例の光学データを図24に示しており、非球面データを図25に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.23mmである。像高は、2.976mmである。第4の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=3.32
Tal/T3=4.20
(T1+T3+T5)/T2=6.31
(T3+T5)/T4=3.02
G23/(G34+G45)=1.65
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=5.57
(G23+G34)/(G12+G45)=4.75
(T1+T5)/T4=3.41
T2/(G12+G45)=1.44
T3/T2=2.04
(T1+T3)/T2=4.57
(T1+T3+T5)/T4=5.04
G23/(G12+G45)=3.35
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=8.73
本発明の光学撮像レンズセット1の第5の例を示す図9を参照する。第5の例の像面71における縦球面収差については、図10(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図10(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図10(C)を参照し、歪曲収差については、図10(D)を参照する。
第5の例は、第1のレンズ素子10の第1の像側の面12が凸面であり、第2のレンズ素子20の第2の物体側の面21が凸面であり、第3のレンズ素子30の第3の物体側の面31が、その周縁部近傍に凹部34(凹状の周縁部)を有する凹面であり、第5のレンズ素子50の第5の像側の面52は、光軸近傍に凹部56(凹状の光軸部)を有するとともに、その周縁部近傍に凹部59(凹状の周縁部)を有し、さらに光軸と周縁部との間に凸部58を有する。これらの点以外は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第5の例の光学データを図26に示しており、非球面データを図27に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.13mmである。像高は、2.968mmである。第5の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=3.78
Tal/T3=5.52
(T1+T3+T5)/T2=8.26
(T3+T5)/T4=2.49
G23/(G34+G45)=1.28
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=6.10
(G23+G34)/(G12+G45)=7.30
(T1+T5)/T4=3.41
T2/(G12+G45)=1.34
T3/T2=2.01
(T1+T3)/T2=5.71
(T1+T3+T5)/T4=4.51
G23/(G12+G45)=4.32
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=13.23
本発明の光学撮像レンズセット1の第6の例を示す図11を参照する。第6の例の像面71における縦球面収差については、図12(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図12(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図12(C)を参照し、歪曲収差については、図12(D)を参照する。
第6の例は、第1のレンズ素子10の第1の像側の面12が凸面であり、第2のレンズ素子20の第2の物体側の面21が凸面であり、第3のレンズ素子30の第3の物体側の面31が、その周縁部近傍に凹部34(凹状の周縁部)を有する凹面であり、第4のレンズ素子40の第4の像側の面42は、光軸近傍に凸部46(凸状の光軸部)を有するとともに、その周縁部近傍に凸部47(凸状の周縁部)を有し、さらに光軸と周縁部との間に凹部48を有し、第5のレンズ素子50の第5の像側の面52は、光軸近傍に凹部56(凹状の光軸部)を有するとともに、その周縁部近傍に凹部59(凹状の周縁部)を有し、さらに光軸と周縁部との間に凸部58を有する。これらの点以外は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第6の例の光学データを図28に示しており、非球面データを図29に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.14mmである。像高は、2.96mmである。第6の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=3.69
Tal/T3=5.52
(T1+T3+T5)/T2=8.26
(T3+T5)/T4=2.49
G23/(G34+G45)=2.23
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=5.95
(G23+G34)/(G12+G45)=6.73
(T1+T5)/T4=3.41
T2/(G12+G45)=1.34
T3/T2=2.01
(T1+T3)/T2=5.71
(T1+T3+T5)/T4=4.51
G23/(G12+G45)=5.12
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=11.21
本発明の光学撮像レンズセット1の第7の例を示す図13を参照する。第7の例の像面71における縦球面収差については、図14(A)を参照する。サジタル方向の非点収差については、図14(B)を参照する。タンジェンシャル方向の非点収差については、図14(C)を参照し、歪曲収差については、図14(D)を参照する。
第7の例は、第5のレンズ素子50の第5の物体側の面51が、その周縁部近傍に凹部54’(凹状の周縁部)を有すること以外は、第1の例と類似しているが、光学データが異なる。光学撮像レンズセットの第7の例の光学データを図30に示しており、非球面データを図31に示している。光学撮像レンズセットの長さは、5.15mmである。像高は、3.085mmである。第7の例のいくつかの重要な比率は、以下の通りである。
(Tal+Gaa)/(T3+T5)=3.11
Tal/T3=5.06
(T1+T3+T5)/T2=7.74
(T3+T5)/T4=2.50
G23/(G34+G45)=1.20
(Tal+Gaa)/(T2+T4)=5.16
(G23+G34)/(G12+G45)=3.53
(T1+T5)/T4=2.84
T2/(G12+G45)=0.98
T3/T2=2.12
(T1+T3)/T2=4.92
(T1+T3+T5)/T4=3.92
G23/(G12+G45)=2.32
(Tal+Gaa)/(T2+G45)=8.88
1)第1のレンズ素子の前面に配置された開口絞りと、第1のレンズ素子の正の屈折力とによって、本発明の5つのレンズ素子の光学撮像レンズセット全体の集光力が高まり、これにより、撮像レンズセットの系の長さが効果的に短縮される。さらには、第3のレンズ素子の正の屈折力によって、第1のレンズ素子の正の屈折力の負担が軽減されることで、撮像レンズセットの製造感度が低減する。
2)第2のレンズ素子の第2の像側の面と、第3のレンズ素子の第3の物体側の面と、その周縁部に凹部を有する第4のレンズ素子の第4の物体側の面と、その周縁部に凸部を有する第3のレンズ素子の第3の像側の面との協働によって、収差が最小限とされることで、辺縁部の撮像品質が確保される。
3)第3の像側の面は凸状の光軸部を有し、第4の物体側の面は凹状の光軸部を有し、第5の像側の面は凹状の光軸部を有する。これらが協働することで、収差を除去する助けとなり得る。第1の像側の面が凹状の光軸部を有する場合は、さらに望ましい。
1.(Tal+Gaa)/(T3+T5)は、4.0以下であるべきである。TalおよびGaaが小さいほど、光学撮像レンズセットの全長は短くなる。しかしながら、第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は比較的大きいので、これらを縮小化することは容易ではない。この関係は、Tal、Gaa、T3、T5を、より望ましい範囲とする助けとなる。(Tal+Gaa)/(T3+T5)は、1〜4であることが推奨される。
2.Tal/T3は、5.8以下であるべきである。Talは、光学撮像レンズセットにおけるすべてのレンズ素子の光軸に沿った全厚であり、これが小さいほど、光学撮像レンズセットのサイズは効果的に縮小されやすい。しかしながら、第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、このため、これを相対的に小さくすることは難しい。この関係は、全長を短縮するために、TalおよびT3を、より望ましい範囲とする助けとなる。その範囲は、2〜5.8であることが推奨される。
3.(T1+T3+T5)/T2は、5.6以上であるべきである。第1と第3のレンズ素子はどちらも正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は比較的大きいので、第2のレンズ素子を、第1、第3、第5のレンズ素子に対して相対的に薄くすることができる。この関係によって、より望ましい構成が得られる。その範囲は、5.6〜13であることが推奨される。
4.(T3+T5)/T4は、2.45以上であるべきである。第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は比較的大きいので、第4のレンズ素子を、第3および第5のレンズ素子に対して相対的に薄くすることができる。その範囲は、2.45〜5.5であることが推奨される。
5.G23/(G34+G45)は、1.2以上であるべきである。第2の像側の面は凹状の周縁部を有し、このため、光が次のレンズ素子に適切な位置で入射することを可能として撮像品質を確保するためには、十分な空隙が必要であり、従って、G23は、G34またはG45と比較して、縮小可能性が小さい。この関係は、短縮された光学撮像レンズセットの、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、1.20〜3.00であることが推奨される。
6.(Tal+Gaa)/(T2+T4)は、5.00以上であるべきである。第1と第3のレンズ素子はどちらも正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は最も大きいので、これら3つのレンズ素子は比較的厚くなり、相対的に薄くすることはより困難である。光学撮像レンズセットを短縮する場合に、T2およびT4は、縮小化における制限がより少なく、相対的に薄くすることができる。製造について考慮すると、これにより、Gaaは制限される。この関係は、短縮された光学撮像レンズセットについて、Tal、Gaa、T2、T4の、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、5.00〜7.00であることが推奨される。
7.(G23+G34)/(G12+G45)は、3.30以上であるべきである。光路および製造について考慮した場合に、この関係は、レンズ素子の空隙の、より望ましい構成を提案している。その範囲は、3.30〜9.00であることが推奨される。
8.(T1+T5)/T4は、2.60以上であるべきである。第1のレンズ素子は正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は比較的大きいので、第1と第5のレンズ素子は、第4のレンズ素子と比較して、厚くなり得る。この関係は、短縮された光学撮像レンズセットの、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、2.60〜6.00であることが推奨される。
9.T2/(G12+G45)は、1.30以上であるべきである。光路および製造について考慮した場合に、この関係は、T2、G12、G45について、より望ましい構成を提案している。その範囲は、1.30〜3.00であることが推奨される。
10.T3/T2は、2.00以上であるべきである。第3のレンズ素子は正の屈折力を有し、第2のレンズ素子よりも厚くなり得るので、この関係は、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、2.00〜5.00であることが推奨される。
11.(T1+T3)/T2は、4.30以上であるべきである。第1と第3のレンズ素子はどちらも正の屈折力を有し、第2のレンズ素子よりも厚くなり得るので、この関係は、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、4.30〜8.00であることが推奨される。
12.(T1+T3+T5)/T4は、3.80以上であるべきである。第1と第3のレンズ素子はどちらも正の屈折力を有し、第5のレンズ素子の光学有効半径は比較的大きいので、これらは、第4のレンズ素子と比較して厚くなり得る。この関係は、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、3.80〜7.00であることが推奨される。
13.G23/(G12+G45)は、2.30以上であるべきである。第2の像側の面は凹状の周縁部を有し、このため、光が次のレンズ素子に適切な位置で入射することを可能として撮像品質を確保するためには、十分な空隙が必要であり、従って、G23は、縮小可能性が小さい。この関係は、より望ましい構成を提案するものである。その範囲は、2.30〜7.00であることが推奨される。
14.(Tal+Gaa)/(T2+G45)は、8.70以上であるべきである。この関係によって、T2およびG45は、より縮小される。その範囲は、8.70〜15.00であることが推奨される。
Claims (6)
- 開口絞りと、
正の屈折力を有する第1のレンズ素子と、
像側に向いた周縁部近傍に凹部をなす第2の像側の面を有する第2のレンズ素子と、
正の屈折力を有するとともに、像側に向いた第3の像側の面であって全体として凸面状をなす第3の像側の面と、物体側に向いた周縁部近傍に凹部をなす第3の物体側の面とを有する第3のレンズ素子と、
物体側に向いた第4の物体側の面であって全体として凹面状をなす第4の物体側の面を有する第4のレンズ素子と、
像側に向いた光軸近傍に凹部をなす第5の像側の面を有するプラスチック製の第5のレンズ素子と、
を光軸に沿って物体側から像側へ前記開口絞りおよび前記第1乃至第5のレンズ素子の順に備え、
屈折力を有せしめるレンズ素子が前記第1乃至第5のレンズ素子のみからなり、
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、前記第5のレンズ素子の光軸に沿った全厚を示すTalと、前記第1のレンズ素子乃至前記第5のレンズ素子の各レンズ素子間の光軸に沿った4つの全空隙を示すGaaと、前記第1のレンズ素子の光軸に沿った厚さを示すT 1 と、前記第2のレンズ素子の光軸に沿った厚さを示すT2と、前記第3のレンズ素子の光軸に沿った厚さを示すT3と、前記第4のレンズ素子の光軸に沿った厚さを示すT4と、前記第5のレンズ素子の光軸に沿った厚さを示すT5とは、関係
(Tal+Gaa)/(T3+T5)≦4.00、かつ、
5.416≦(Tal+Gaa)/(T2+T4)、かつ、
T al /T 3 ≦5.80、かつ、
2.60≦(T 1 +T 5 )/T 4
を満たし、
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光軸に沿った空隙を示すG12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光軸に沿った空隙を示す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光軸に沿った空隙を示すG34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光軸に沿った空隙を示すG45とは、関係
3.30≦(G23+G34)/(G12+G45)
を満たすことを特徴とする光学撮像レンズセット。 - 前記T 1と、前記T2と、前記T3と、前記T5とは、関係
5.60≦(T1+T3+T5)/T2
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学撮像レンズセット。 - 前記Ta1と、前記Gaaと、前記T2と、前記G45とは、関係
8.70≦(Tal+Gaa)/(T2+G45)
を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学撮像レンズセット。 - 前記T2と、前記T3と、前記G12と、前記G45とは、関係
1.30≦T2/(G12+G45)、および、2.00≦T3/T2
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学撮像レンズセット。 - 前記T 1と、前記T2と、前記T3とは、関係
4.30≦(T1+T3)/T2
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学撮像レンズセット。 - 前記第1のレンズ素子は、像側に向いた光軸近傍に凹部をなす第1の像側の面をさらに有し、
前記T1と、前記T3と、前記T4と、前記T5とは、関係
3.80≦(T1+T3+T5)/T4
を満たすことを特徴とする請求項5に記載の光学撮像レンズセット。
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