JP6564113B2

JP6564113B2 - 撮像光学レンズ

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Publication number: JP6564113B2
Application number: JP2018141829A
Authority: JP
Inventors: ロンバオシ
Original assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Current assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: CN108169877B; CN108169877A; US20190196146A1; JP2019113821A; US10775589B2

Description

本発明は、光学レンズ分野に関し、特にスマートフォン、デジタルカメラ等の携帯端末装置に適用される撮像光学レンズに関する。

近年、スマートフォンの登場に伴い、小型化の撮像レンズに対する需要がますます高まっているが、撮像レンズの感光素子は、一般的に、感光結合素子（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）又は相補型金属酸化物半導体素子（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＳｅｎｓｏｒ、ＣＭＯＳＳｅｎｓｏｒ）の２種類のみに大別される。また、半導体製造プロセスの技術の進歩により、感光素子の画素サイズが縮小可能であるとともに、現在の電子製品は、優れた機能および軽量化・薄型化・小型化の外観を発展の傾向とする。そのため、良好な結像品質を有する小型化の撮像レンズは、現在の市場において既に主流となっている。優れた結像品質を得るために、携帯電話のカメラに搭載された従来のレンズは、３枚式又は４枚式のレンズ構成を用いることが多い。このような３枚式又は４枚式のレンズ構成は、偶数次非球面が用いられることが多く、高結像性能を得ることができるが、全系の長さが一般的に長い。高結像性能を得るとともに、短い全系の長さを得るために、本発明は撮像光学レンズを提供する。

上記問題に鑑みて、本発明は、高結像性能を満足するとともに、全系の長さを効果的に減少させる撮像光学レンズを提供することを目的とする。

上記問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、物体側から像側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ及び負の屈折力を有する第４レンズからなり、撮像光学レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４としたときに、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５（１）
−２．５＜ｆ２／ｆ＜−１．５（２）
０．６０＜ｆ３／ｆ＜１．１（３）
−１．５＜ｆ４／ｆ＜−０．７（４）

本発明の実施形態は、従来技術に対して、上記レンズの配置方式より、異なる屈折力及び焦点距離を有するレンズを有効に利用して良好な結像品質を取得可能であるのみならず、全系の長さを効果的に減少させることもできるため、システムの結像性能がより良く、高画素の携帯型撮像素子に適合する。

また、前記第１レンズの焦点距離ｆ１、前記第２レンズの焦点距離ｆ２、前記第３レンズの焦点距離ｆ３及び前記第４レンズの焦点距離ｆ４は、以下の条件式（５）〜（８）を満たす。
２ｍｍ≦ｆ１≦５ｍｍ（５）
−５ｍｍ≦ｆ２≦−３ｍｍ（６）
１．５ｍｍ≦ｆ３≦３ｍｍ（７）
−５ｍｍ≦ｆ４≦−２ｍｍ（８）

また、前記第１レンズの屈折率をｎ１、前記第２レンズの屈折率をｎ２、前記第３レンズの屈折率をｎ３、前記第４レンズの屈折率をｎ４としたときに、以下の条件式（９）〜（１２）を満たす。
１．５５≦ｎ１≦１．６５（９）
１．６≦ｎ２≦１．６７（１０）
１．５０≦ｎ３≦１．５５（１１）
１．６≦ｎ４≦１．６７（１２）

また、前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬ、像高をＩＨとしたときに、以下の条件式（１３）を満たす。
ＩＨ／ＴＴＬ＞０．６２（１３）

また、前記撮像光学レンズの光学長ＴＴＬは、３．６ｍｍ以下である。

また、前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズとの材質は、いずれもプラスチックである。

本発明実施形態にかかる撮像光学レンズの構成を示す模式図である。図１に示す撮像光学レンズの軸上色収差を示す模式図である。図１に示す撮像光学レンズの倍率色収差を示す模式図である。図１に示す撮像光学レンズの像面湾曲及び歪曲収差を示す模式図である。

本発明の目的、解決手段及びメリットがより明瞭になるように、図面を参照しながら、本発明の各実施形態を以下に詳しく説明する。しかし、本発明の各実施形態において、本発明が良く理解されるように多くの技術的詳細が与えられているが、それらの技術的詳細および以下の各実施形態に基づく各種の変化及び修正が存在しなくとも、本発明の保護しようとするものを実現可能であることは、当業者に理解されるべきである。

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、本発明の実施例に係る撮像光学レンズ１０が示され、当該撮像光学レンズ１０は、４枚のレンズを備える。具体的に、前記撮像光学レンズ１０は、物体側から像側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズＬ１、負の屈折力を有する第２レンズＬ２、正の屈折力を有する第３レンズＬ３及び負の屈折力を有する第４レンズＬ４からなる。第４レンズＬ４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良い。

第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、その像側面が凸面である。第２レンズＬ２は負の屈折力を有し、本実施例では、第２レンズＬ２は、物体側面が凸面であり、像側面が凹面である。第３レンズＬ３は正の屈折力を有し、本実施例では、第３レンズＬ３は物体側面が凹面であり、像側面が凸面である。第４レンズＬ４は負の屈折力を有し、これは、システム像面湾曲の補正に有利である。本実施例では、第４レンズＬ４は、物体側面が凸面であり、像側面が凹面である。

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と定義し、以下の条件式（１）〜（４）を満たす。
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５（１）
−２．５＜ｆ２／ｆ＜−１．５（２）
０．６０＜ｆ３／ｆ＜１．１（３）
−１．５＜ｆ４／ｆ＜−０．７（４）

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たすとき、各レンズの屈折力の大きさの配置を制御・調整可能であり、結像品質を保証するとともに、全系の長さを減少させることもできる。従って、システムの結像性能がより良く、高画素の携帯型撮像素子に適合する。

具体的に、本発明の実施例では、前記第１レンズの焦点距離ｆ１、前記第２レンズの焦点距離ｆ２、前記第３レンズの焦点距離ｆ３、前記第４レンズの焦点距離ｆ４は、以下の条件式（５）〜（８）を満たす。
２≦ｆ１≦５（５）
−５≦ｆ２≦−３（６）
１．５≦ｆ３≦３（７）
−５≦ｆ４≦−２（８）

上記ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の単位はミリメートル（ｍｍ）である。このように設計すると、撮像光学レンズ１０全体の光学長ＴＴＬをできる限り短くし、小型化の特性を維持することができる。

本発明の実施例では、前記撮像光学レンズの光学長ＴＴＬと像高ＩＨは、以下の条件式（１３）を満たす。
ＩＨ／ＴＴＬ＞０．６２（１３）

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的光学長ＴＴＬは３．６ｍｍ以下である。このように設計することは、撮像光学レンズ１０の小型化の設計により有利である。

本発明の撮像光学レンズ１０では、前記第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズの材質はいずれもプラスチックである。前記第１レンズはフレネルレンズであり、前記第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズはいずれも偶数次非球面レンズである。前記第１レンズをフレネルレンズとすることで、加工のコストを節約することができる。

本発明の実施例では、前記撮像光学レンズの各レンズの何れにもアッベ数の異なる材料が用いられることは、システムの色収差の補正に有利であり、システムの色収差ΔＶ＞３０を満たす。

さらに、本発明の好ましい実施例では、前記第１レンズの屈折率をｎ１、前記第２レンズの屈折率をｎ２、前記第３レンズの屈折率をｎ３、及び前記第４レンズの屈折率をｎ４としたときに、以下の条件式（９）〜（１２）を満たす。
１．５５≦ｎ１≦１．６５（９）
１．６≦ｎ２≦１．６７（１０）
１．５０≦ｎ３≦１．５５（１１）
１．６≦ｎ４≦１．６７（１２）

このように設計することは、レンズが光学材質において適切なマッチングを取ることに有利であり、当該撮像光学レンズ１０が優れた結像品質を得ることができる。

なお、本発明の実施形態において、撮像光学レンズの第１レンズをフレネル面とすることで、より多くの制御変数を取得することができ、これにより、システムの各レンズの有効な「厚さ」を減少し、使用すべきレンズの数を少なくし、本発明の撮像光学レンズの全長を効果的に低減させることができる。

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、変曲点及び／又は停留点（ＳｔａｔｉｏｎａｒｙＰｏｉｎｔ）が設置されてもよい。具体的な実施案について、下記の説明を参照する。

以下、本発明の実施例に係る撮像光学レンズ１０の設計データを示す。

表１、表２は、本発明の実施例に係る撮像光学レンズ１０の設計データを示す。

各符号の意味は以下のとおりである。
ｆ：撮像光学レンズ１０の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
ｆ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との合成焦点距離
ｆ１２３：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との合成焦点距離。

ここで、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ第１レンズＬ１の物体側面、像側面を示し、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ第２レンズＬ２の物体側面、像側面を示し、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ第３レンズＬ３の物体側面、像側面を示し、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ第４レンズＬ４の物体側面、像側面を示し、Ｒ９、Ｒ１０は、それぞれ光学フィルタＧＦの物体側面、像側面を示す。他の各符号の意味は以下のとおりである。
ｄ０：絞りＳｔから第１レンズＬ１の物体側面までの軸上距離
ｄ１：第１レンズＬ１の軸上厚み
ｄ２：第１レンズＬ１の像側面から第２レンズＬ２の物体側面までの軸上距離
ｄ３：第２レンズＬ２の軸上厚み
ｄ４：第２レンズＬ２の像側面から第３レンズＬ３の物体側面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の軸上厚み
ｄ６：第３レンズＬ３の像側面から第４レンズＬ４の物体側面までの軸上距離
ｄ７：第４レンズＬ４の軸上厚み
ｄ８：第４レンズＬ４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
ｄ９：光学フィルタＧＦの軸上厚み
ｄ１０：光学フィルタＧＦの像側面から像面的軸上距離
ｎｄ１：第１レンズＬ１の屈折率
ｎｄ２：第２レンズＬ２の屈折率
ｎｄ３：第３レンズＬ３の屈折率
ｎｄ４：第４レンズＬ４の屈折率
ｎｄｇ：光学フィルタＧＦの屈折率
ｖ１：第１レンズＬ１のアッベ数
ｖ２：第２レンズＬ２のアッベ数
ｖ３：第３レンズＬ３のアッベ数
ｖ４：第４レンズＬ４のアッベ数
ｖｇ：光学フィルタＧＦ的アッベ数

表３は、本発明の実施例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を示す。

表４、表５は本発明の実施例に係る撮像光学レンズ１０における各レンズの変曲点及び停留点の設計データを示す。ここで、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ第１レンズＬ１の物体側面と像側面を示し、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ第２レンズＬ２の物体側面と像側面を示し、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ第３レンズＬ３の物体側面と像側面を示し、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ第４レンズＬ４の物体側面と像側面を示す。「変曲点位置」欄の対応するデータは、各レンズの表面に設置された変曲点から撮像光学レンズ１０の光軸までの垂直距離である。「停留点位置」欄の対応するデータは、各レンズの表面に設置された停留点から撮像光学レンズ１０の光軸までの垂直距離である。

図２、図３は、それぞれ波長４７０ｎｍ、５５５ｎｍ及び６５０ｎｍの光が実施例に係る撮像光学レンズ１０を通った後の軸上色収差及び倍率色収差を示す模式図である。図４は、光が実施例に係る撮像光学レンズ１０を通った後の像面湾曲及び歪曲収差を示す模式図である。

以下の表６は、上記条件式に従って、本実施例の各条件式に対応する値を示す。明らかに、本実施例の撮像光学レンズ１０が上記条件式を満足する。

本実施例では、前記撮像光学レンズの入射瞳径が１．２４７ｍｍであり、全視野の像高が２．２９７ｍｍであり、対角線方向の画角が８４．００°である。

当業者であれば分かるように、上記各実施形態が本発明を実現するための具体的な実施形態であり、実際の応用において、本発明の要旨と範囲から逸脱しない限り、形式及び詳細に対する各種の変更は可能である。

Claims

撮像光学レンズであって、
物体側から像側に向かって順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ及び負の屈折力を有する第４レンズからなり、
撮像光学レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第２レンズの焦点距離をｆ２、前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４としたときに、以下の条件式（１）〜（４）を満たし、前記第１レンズの屈折率をｎ１、前記第２レンズの屈折率をｎ２、前記第３レンズの屈折率をｎ３、前記第４レンズの屈折率をｎ４としたときに、以下の条件式（９）〜（１２）を満たすことを特徴とする撮像光学レンズ。

０．７＜ｆ１／ｆ＜１．２５（１）
−２．５＜ｆ２／ｆ＜−１．５（２）
０．６０＜ｆ３／ｆ＜１．１（３）
−１．５＜ｆ４／ｆ＜−０．７（４）
１．５５≦ｎ１≦１．６５（９）
１．６≦ｎ２≦１．６７（１０）
１．５０≦ｎ３≦１．５５（１１）
１．６≦ｎ４≦１．６７（１２）
前記第１レンズの焦点距離（ｆ１）、前記第２レンズの焦点距離（ｆ２）、前記第３レンズの焦点距離（ｆ３）及び前記第４レンズの焦点距離（ｆ４）は、以下の条件式（５）〜（８）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
２ｍｍ≦ｆ１≦５ｍｍ（５）
−５ｍｍ≦ｆ２≦−３ｍｍ（６）
１．５ｍｍ≦ｆ３≦３ｍｍ（７）
−５ｍｍ≦ｆ４≦−２ｍｍ（８）
前記撮像光学レンズの光学長をＴＴＬ、像高をＩＨとしたときに、以下の条件式（１３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学レンズ。
ＩＨ／ＴＴＬ＞０．６２（１３）
前記撮像光学レンズの光学長（ＴＴＬ）は、３．６ｍｍ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。
前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズとの材質は、いずれもプラスチック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。