JP6232152B1 - 撮像光学レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】低いレンズ全長と大絞りの設計要求を満たすことができ、良好な感度表現を有する撮像光学レンズを提供する。【解決手段】物体側から像側まで順に、絞り、正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ、正の屈折力を有する第３のレンズ、負の屈折力を有する第４のレンズ、正の屈折力を有する第５のレンズ、及び負の屈折力を有する第６のレンズを備え、撮像光学レンズは、０．７＜ｆ１／ｆ＜０．８、−２＜ｆ２／ｆ＜−１．８、１．９＜ｆ３／ｆ＜２．１、−２．６＜ｆ４／ｆ＜−２．２、０．８＜ｆ５／ｆ＜１、−０．７＜ｆ６／ｆ＜−０．５、１．９＜ｆ３／ｆ５＜２．２の条件式を満足する。ただし、ｆは撮像光学レンズ全体の焦点距離、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６はそれぞれ第１、第２、第３、第４、第５、第６のレンズの焦点距離である。【選択図】図１

Description

本発明は、光学レンズの分野に関し、特に、スマートフォン、デジタルカメラなどの携帯端末設備、モニタ、ＰＣレンズなどの撮像装置に適用される撮像光学レンズに関するものである。

近年、スマートフォンの登場に伴い、小型撮像レンズに対するニーズがますます高まっているが、一般的な撮像レンズの感光素子として、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）又は相補性金属酸化半導体素子（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ、ＣＭＯＳ Ｓｅｎｓｏｒ）の２種類のみが挙げられ、また、半導体製造プロセス技術が進歩したため、感光素子の画素寸法を小さくし、これに加え、現在の電子製品は、機能の良さやコンパクトの外形を発展傾向とするため、良好な結像品質を有する小型化撮像レンズは、現在の市場において、既に主流となっている。

良好な結像品質を得るために、従来の携帯電話のカメラに搭載されたレンズは、３枚式又は４枚式のレンズ構造を採用することが多い。しかしながら、技術の発展及びユーザの多様化のニーズの増加に伴い、感光部材の画素面積が持続的に小さくなり、且つシステムの結像品質に対する要求がますます高まっている場合、６枚式のレンズ構造は、徐々にレンズの設計に現れている。しかしながら、一般的な６枚式レンズは、低いＴＴＬ（Ｔｏｔａｌ Ｔｒａｃｋ Ｌｅｎｇｔｈ，レンズ全長）と大絞りの設計要求を満たすことができない。

上記問題にに鑑て、本発明の目的は、低いＴＴＬと大絞りの設計要求を満たすことができ、良好な感度表現を有する撮像光学レンズを提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明の実施形態は、撮像光学レンズを提供する。当該撮像光学レンズは、物体側から像側まで順に、絞り、正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ、正の屈折力を有する第３のレンズ、負の屈折力を有する第４のレンズ、正の屈折力を有する第５のレンズ、及び負の屈折力を有する第６のレンズを備え、撮像光学レンズ全体の焦点距離はｆであり、前記第１のレンズの焦点距離はｆ１であり、前記第２のレンズの焦点距離はｆ２であり、前記第３のレンズの焦点距離はｆ３であり、前記第４のレンズの焦点距離はｆ４であり、前記第５のレンズの焦点距離はｆ５であり、前記第６のレンズの焦点距離はｆ６であり、以下の条件式（１）〜（７）を満足する。
０．７＜ｆ１／ｆ＜０．８ （１）
−２＜ｆ２／ｆ＜−１．８ （２）
１．９＜ｆ３／ｆ＜２．１ （３）
−２．６＜ｆ４／ｆ＜−２．２ （４）
０．８＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
−０．７＜ｆ６／ｆ＜−０．５ （６）
１．９＜ｆ３／ｆ５＜２．２ （７）

本発明の実施形態は、従来技術に対し、上記レンズの配置方式により、異なる屈折力と焦点距離を有するレンズを効果的に利用して収差を補正し、これにより、結像品質を向上させることができるだけでなく、この撮像光学レンズの光学全長を短縮するとともに、大絞りの設計要求を満たすことができ、良好な感度表現を有する。

また、前記第１のレンズの焦点距離ｆ１、前記第２のレンズの焦点距離ｆ２、前記第３のレンズの焦点距離ｆ３、前記第４のレンズの焦点距離ｆ４、前記第５のレンズの焦点距離ｆ５、前記第６のレンズの焦点距離ｆ６は、以下の条件式（８）〜（１３）を満足する。
２．９＜ｆ１＜３．１ （８）
−８＜ｆ２＜−７ （９）
７．５＜ｆ３＜８．５ （１０）
−１０．５＜ｆ４＜−９ （１１）
３＜ｆ５＜４ （１２）
−３＜ｆ６＜−２ （１３）

また、前記第１のレンズの屈折率ｎ１、前記第２のレンズの屈折率ｎ２、前記第３のレンズの屈折率ｎ３、前記第４のレンズの屈折率ｎ４、前記第５のレンズの屈折率ｎ５、及び前記第６のレンズの屈折率ｎ６は、以下の条件式（１４）〜（１９）を満足する。
１．５２＜ｎ１＜１．５６ （１４）
１．６２＜ｎ２＜１．６８ （１５）
１．５２＜ｎ３＜１．５６ （１６）
１．６２＜ｎ４＜１．６８ （１７）
１．５２＜ｎ５＜１．５６ （１８）
１．５２＜ｎ６＜１．５４ （１９）

また、前記第１のレンズのアッベ数ｖ１、前記第２のレンズのアッベ数ｖ２、前記第３のレンズのアッベ数ｖ３、前記第４のレンズのアッベ数ｖ４、前記第５のレンズのアッベ数ｖ５、及び前記第６のレンズのアッベ数ｖ６は、以下の条件式（２０）〜（２５）を満足する。
５０＜ｖ１＜６０ （２０）
２０＜ｖ２＜２３ （２１）
５０＜ｖ３＜６０ （２２）
２０＜ｖ４＜２３ （２３）
５０＜ｖ５＜６０ （２４）
５０＜ｖ６＜６０ （２５）

また、撮像光学レンズの光学全長は、４．３ｍｍ以下である。

また、撮像光学レンズの絞りＦ値は、１．８７以下である。

本発明に係る撮像光学レンズの１つの実施形態の構成を模式的に示す図である。 図１に示す撮像光学レンズの軸上色収差を模式的に示す図である。 図１に示す撮像光学レンズの倍率色収差を模式的に示す図である。 図１に示す撮像光学レンズの非点収差、像面湾曲及び歪曲を模式的に示す図である。

本考案の目的、技術案及びメリットをより明瞭させるために、以下、図面を参照しながら、本考案の各実施形態を詳しく説明する。しかしながら、当業者は、本考案の各実施形態において、読者が本考案をよく理解するために、多くの技術の詳細を提出する。但し、技術の詳細および以下の各実施形態に基づく各種変化及び修正が存在しなくとも、本考案の保護を求めようとする技術案を実現することもできる、と理解することができる。

図面を参照し、本発明は、撮像光学レンズを提供する。図１には、本発明の第１実施例の撮像光学レンズ１０が示されており、当該撮像光学レンズ１０は、６枚のレンズを備える。具体的には、前記撮像光学レンズ１０は、物体側から像側まで順に、絞りＳｔ、第１のレンズＬ１、第２のレンズＬ２、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４、第５のレンズＬ５、及び第６のレンズＬ６を備える。第６のレンズと像面Ｓｉとの間に、光学フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）ＧＦなどの光学素子が設けられてもよい。

第１のレンズＬ１は、正の屈折力を有し、その物体側面が凸面になるように外へ突出しており、絞りＳｔは、被写体と第１のレンズＬ１との間に設けられている。第２のレンズＬ２は、負の屈折力を有し、本実施例において、第２のレンズＬ２の像側面は凹面である。第３のレンズＬ３は、正の屈折力を有し、本実施例において、第３のレンズＬ３の像側面は凸面である。第４のレンズＬ４は、負の屈折力を有し、本実施例において、第４のレンズＬ４の物体側面は凹面であり、像側面は凸面である。第５のレンズＬ５は、正の屈折力を有し、本実施例において、第５のレンズＬ５の物体側面は凹面であり、像側面は凸面である。第６のレンズＬ６は、負の屈折力を有し、本実施例において、第６のレンズＬ６の物体側面は凹面であり、システムの像面湾曲を効果的に低減させることができる。

ここで、撮像光学レンズ１０全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、前記第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、前記第３レンズＬ３の焦点距離をｆ３、前記第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４、前記第５レンズＬ５の焦点距離をｆ５、前記第６のレンズＬ６の焦点距離をｆ６として定義する。前記ｆ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５及びｆ６は、以下の条件式（１）〜（７）を満足する。
０．７＜ｆ１／ｆ＜０．８ （１）
−２＜ｆ２／ｆ＜−１．８ （２）
１．９＜ｆ３／ｆ＜２．１ （３）
−２．６＜ｆ４／ｆ＜−２．２ （４）
０．８＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
−０．７＜ｆ６／ｆ＜−０．５ （６）
１．９＜ｆ３／ｆ５＜２．２ （７）

本発明に係る前記撮像光学レンズ１０の焦点距離及び各レンズの焦点距離が上記条件式を満足する場合、それぞれのレンズの屈折力の大小の配置を制御／調整することができ、結像品質を保証するように収差を補正するとともに、システムの光学全長の効果的な制御に適し、また、大絞りの設計要求を満足し、良好な感度表現を有する。

具体的には、本発明の実施例において、前記第１のレンズの焦点距離ｆ１、前記第２のレンズの焦点距離ｆ２、前記第３のレンズの焦点距離ｆ３、前記第４のレンズの焦点距離ｆ４、前記第５のレンズの焦点距離ｆ５、前記第６のレンズの焦点距離ｆ６は、以下の条件式（８）〜（１３）を満足するように設計することができ、条件式（８）〜（１３）は、
２．９＜ｆ１＜３．１ （８）
−８＜ｆ２＜−７ （９）
７．５＜ｆ３＜８．５ （１０）
−１０．５＜ｆ４＜−９ （１１）
３＜ｆ５＜４ （１２）
−３＜ｆ６＜−２ （１３）
であり、単位はミリメートル（ｍｍ）である。このように設計すれば、撮像光学レンズ１０全体の光学全長ＴＴＬ（レンズ全長）をより短くし、小型化の特性を維持することができる。

好ましくは、本発明の実施例に係る前記撮像光学レンズ１０のレンズ全長ＴＴＬは４．３ｍｍ以下である。このように設計すれば、撮像光学レンズ１０の大絞りの設計の実現により有利であり、好ましくは、本発明の実施例において、撮像光学レンズの絞りＦ値は、１．８７以下であり、前記撮像光学レンズ１０は、大口径比を有する光学システムであり、低照度環境での結像性能を向上させることができる。

本発明の撮像光学レンズ１０において、各レンズの材質は、ガラス又はブラスチックであってもよく、レンズの材質がガラスであれば、本発明の光学システムの屈折力配置の自由度を向上させることができ、レンズ材質がブラスチックであれば、生産コストを効果的に削減することができる。

本発明の実施例において、各レンズは、いずれもブラスチックレンズである。更に、本発明の好ましい実施例において、前記第１のレンズの屈折率ｎ１、前記第２のレンズの屈折率ｎ２、前記第３のレンズの屈折率ｎ３、前記第４のレンズの屈折率ｎ４、前記第５のレンズの屈折率ｎ５、及び前記第６のレンズの屈折率ｎ６は、以下の条件式（１４）〜（１９）を満足する。
１．５２＜ｎ１＜１．５６ （１４）
１．６２＜ｎ２＜１．６８ （１５）
１．５２＜ｎ３＜１．５６ （１６）
１．６２＜ｎ４＜１．６８ （１７）
１．５２＜ｎ５＜１．５６ （１８）
１．５２＜ｎ６＜１．５４ （１９）

このように設計すれば、レンズが光学ブラスチック材質の面で適切にマッチングすることができ、更にこの撮像光学レンズ１０が優れた結像品質を得ることができる。

なお、本発明の実施例において、前記第１のレンズのアッベ数ｖ１、前記第２のレンズのアッベ数ｖ２、前記第３のレンズのアッベ数ｖ３、前記第４のレンズのアッベ数ｖ４、前記第５のレンズのアッベ数ｖ５、及び前記第６のレンズのアッベ数ｖ６は、以下の条件式（２０）〜（２５）を満足するように設計することができる。
５０＜ｖ１＜６０ （２０）
２０＜ｖ２＜２３ （２１）
５０＜ｖ３＜６０ （２２）
２０＜ｖ４＜２３ （２３）
５０＜ｖ５＜６０ （２４）
５０＜ｖ６＜６０ （２５）

このように設計すれば、撮像光学レンズ１０の結像時の光学色収差現象を効果的に抑制することができる。

当然ながら、上記各レンズの屈折率の設計案とアッベ数の設計案は、互いに組み合わせて撮像光学レンズ１０の設計に応用することができ、このようにすれば、前記第２のレンズＬ２と第４のレンズＬ４は、屈折率が高く、アッベ数が低い光学材料を採用して製造され、これにより、レンズの色収差を低減することができ、撮像光学レンズ１０の結像品質を大幅に向上させることができる。

なお、レンズの表面は、非球面に設置することができ、非球面が、球面以外の形状に作成し、多くの制御変量を獲得しやすく、収差の低減に用いられ、これにより、レンズの使用数を減少させるため、本発明の撮像光学レンズの全長を効果的に短縮させることができる。本発明の実施例において、各レンズの物体側面と像側面は、いずれも非球面である。

好ましくは、高品質の結像需要を満足するように、前記レンズの物体側面及び／又は像側面には、更に反曲点及び／又は定留点を設置することができ、具体的な実施可能な形態は、下記の説明を参照する。

以下、本発明の実施例１に係る撮像光学レンズ１０の設計データを示す。

表１、表２には、本発明の実施例１に係る撮像光学レンズ１０のデータが示されている。ここで、Ｓｔは絞りであり、Ｒ１、Ｒ２は第１のレンズＬ１の物体側面、像側面であり、Ｒ３、Ｒ４は第２のレンズＬ２の物体側面、像側面であり、Ｒ５、Ｒ６は第３のレンズＬ３の物体側面、像側面であり、Ｒ７、Ｒ８は第４のレンズＬ４の物体側面、像側面であり、Ｒ９、Ｒ１０は第５のレンズＬ５の物体側面、像側面であり、Ｒ１１、Ｒ１２は第６のレンズＬ６の物体側面、像側面であり、Ｒ１３、Ｒ１４は光学フィルタＧＦの物体側面、像側面である。
ｄ０：絞りＳｔから第１のレンズＬ１の物体側面までの軸上距離
ｄ１：第１のレンズＬ１の軸上厚み
ｄ２：第１のレンズＬ１の像側面から第２のレンズＬ２の物体側面までの軸上距離
ｄ３：第２のレンズＬ２の軸上厚み
ｄ４：第２のレンズＬ２の像側面から第３のレンズＬ３の物体側面までの軸上距離
ｄ５：第３のレンズＬ３の軸上厚み
ｄ６：第３のレンズＬ３の像側面から第４のレンズＬ４の物体側面までの軸上距離
ｄ７：第４のレンズＬ４の軸上厚み
ｄ８：第４のレンズＬ４の像側面から第５のレンズＬ５の物体側面までの軸上距離
ｄ９：第５のレンズＬ５の軸上厚み
ｄ１０：第５のレンズＬ５の像側面から光学フィルタＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１１：光学フィルタＧＦの軸上厚み
ｄ１２：光学フィルタＧＦの像側面から像面までの軸上距離
ｎｄ１：第１のレンズＬ１の屈折率
ｎｄ２：第２のレンズＬ２の屈折率
ｎｄ３：第３のレンズＬ３の屈折率
ｎｄ４：第４のレンズＬ４の屈折率
ｎｄ５：第５のレンズＬ５の屈折率
ｎｄｇ：光学フィルタＧＦの屈折率
ｖ１：第１のレンズＬ１のアッベ数
ｖ２：第２のレンズＬ２のアッベ数
ｖ３：第３のレンズＬ３のアッベ数
ｖ４：第４のレンズＬ４のアッベ数
ｖ５：第５のレンズＬ５のアッベ数
ｖｇ：光学フィルタＧＦのアッベ数

表３には、本発明の実施例１に係る撮像光学レンズ１０における各レンズの非球面データが示されている。

表４、表５には、本発明の実施例１に係る撮像光学レンズ１０における各レンズの反曲点及び定留点の設計データが示されている。ここで、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ第１のレンズＬ１の物体側面と像側面を表し、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ第２のレンズＬ２の物体側面と像側面を表し、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ第３のレンズＬ３の物体側面と像側面を表し、Ｒ７、Ｒ８はそれぞれ第４のレンズＬ４の物体側面と像側面を表し、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ第５のレンズＬ５の物体側面と像側面を表し、Ｒ１１、Ｒ１２はそれぞれ第６のレンズＬ６の物体側面と像側面を表す。

図２、図３は、それぞれ波長４８６ｎｍ、５８８ｎｍ、６５６ｎｍの光が実施例１の撮像光学レンズ１０を通った後の軸上色収差及び倍率色収差を模式的に示す図である。図４は、波長５８８ｎｍの光が実施例１の撮像光学レンズ１０を通った後の非点収差、像面湾曲及び歪曲を模式的に示す図である。

以下、表６は、上記条件式に従って本実施例における対応する各条件式の値を示す。明らかに、本実施例の撮像光学システムは上記条件式を満足する。

本実施例において、前記撮像光学レンズ１０の入射瞳の直径は２．１４ｍｍであり、全視野の像高は２．６１９ｍｍであり、対角線方向の画角は６６．４０°である。

当業者にとっては、上記各実施形態が本考案を実現するための具体的な実施例であり、実際の応用において、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、形式及び細部に対して各種の改変を行うことができる。

Claims (6)

1. 撮像光学レンズであって、
   物体側から像側まで順に、絞り、正の屈折力を有する第１のレンズ、負の屈折力を有する第２のレンズ、正の屈折力を有する第３のレンズ、負の屈折力を有する第４のレンズ、正の屈折力を有する第５のレンズ、及び負の屈折力を有する第６のレンズを備え、
   撮像光学レンズ全体の焦点距離はｆであり、前記第１のレンズの焦点距離はｆ１であり、前記第２のレンズの焦点距離はｆ２であり、前記第３のレンズの焦点距離はｆ３であり、前記第４のレンズの焦点距離はｆ４であり、前記第５のレンズの焦点距離はｆ５であり、前記第６のレンズの焦点距離はｆ６であり、以下の条件式（１）〜（７）を満足することを特徴とする撮像光学レンズ。
   ０．７＜ｆ１／ｆ＜０．８ （１）
   −２＜ｆ２／ｆ＜−１．８ （２）
   １．９＜ｆ３／ｆ＜２．１ （３）
   −２．６＜ｆ４／ｆ＜−２．２ （４）
   ０．８＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
   −０．７＜ｆ６／ｆ＜−０．５ （６）
   １．９＜ｆ３／ｆ５＜２．２ （７）
2. 前記第１のレンズの焦点距離ｆ１、前記第２のレンズの焦点距離ｆ２、前記第３のレンズの焦点距離ｆ３、前記第４のレンズの焦点距離ｆ４、前記第５のレンズの焦点距離ｆ５、前記第６のレンズの焦点距離ｆ６は、以下の条件式（８）〜（１３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   ２．９＜ｆ１＜３．１ （８）
   −８＜ｆ２＜−７ （９）
   ７．５＜ｆ３＜８．５ （１０）
   −１０．５＜ｆ４＜−９ （１１）
   ３＜ｆ５＜４ （１２）
   −３＜ｆ６＜−２ （１３）
3. 前記第１のレンズの屈折率ｎ１、前記第２のレンズの屈折率ｎ２、前記第３のレンズの屈折率ｎ３、前記第４のレンズの屈折率ｎ４、前記第５のレンズの屈折率ｎ５、及び前記第６のレンズの屈折率ｎ６は、以下の条件式（１４）〜（１９）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   １．５２＜ｎ１＜１．５６ （１４）
   １．６２＜ｎ２＜１．６８ （１５）
   １．５２＜ｎ３＜１．５６ （１６）
   １．６２＜ｎ４＜１．６８ （１７）
   １．５２＜ｎ５＜１．５６ （１８）
   １．５２＜ｎ６＜１．５４ （１９）
4. 前記第１のレンズのアッベ数ｖ１、前記第２のレンズのアッベ数ｖ２、前記第３のレンズのアッベ数ｖ３、前記第４のレンズのアッベ数ｖ４、前記第５のレンズのアッベ数ｖ５、及び前記第６のレンズのアッベ数ｖ６は、以下の条件式（２０）〜（２５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
   ５０＜ｖ１＜６０ （２０）
   ２０＜ｖ２＜２３ （２１）
   ５０＜ｖ３＜６０ （２２）
   ２０＜ｖ４＜２３ （２３）
   ５０＜ｖ５＜６０ （２４）
   ５０＜ｖ６＜６０ （２５）
5. 撮像光学レンズの光学全長は、４．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
6. 撮像光学レンズの絞りＦ値は、１．８７以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。

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