(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-111310(P2015-111310A)
(43)【公開日】2015年6月18日
(54)【発明の名称】高分解能撮像光学系
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20150522BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20150522BHJP
【FI】
G02B13/00
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2015-51952(P2015-51952)
(22)【出願日】2015年3月16日
(62)【分割の表示】特願2013-147734(P2013-147734)の分割
【原出願日】2013年7月16日
(31)【優先権主張番号】10-2012-0118915
(32)【優先日】2012年10月25日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】594023722
【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド.
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ジュン、フィル ホー
(72)【発明者】
【氏名】パーク、イル ヨン
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA01
2H087LA01
2H087PA06
2H087PA17
2H087PB06
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA14
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA37
2H087QA39
2H087QA41
2H087QA46
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA32
2H087RA42
2H087RA43
2H087UA01
(57)【要約】
【課題】6枚の非球面プラスチックレンズを用いて光学系を構成することによって、高分解能及び製作単価を低めることができる、撮像光学系を提供する。
【解決手段】 高分解能撮像光学系は、物体側から順に正屈折力を有し、物体測面が物体側へ凸な第1のレンズL1と、負屈折力を有し、上側面が上側へ凹な第2のレンズL2と、正屈折力を有する第3のレンズL3と、負屈折力を有する第4のレンズL4と、正屈折力を有し、上側面が上側へ凸な第5のレンズL5と、負屈折力を有し、上側面が上側へ凹な第6のレンズL6とを含む。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像面側へ順に、第1のレンズ、第2のレンズ、第3のレンズ、第4のレンズ、第5のレンズ、及び第6のレンズを含み、
前記第1のレンズは、正屈折力を有し、物体側の面が物体側へ凸であり、
前記第2のレンズは、負屈折力を有し、前記像面側の面が前記像面側へ凹であり、
前記第3のレンズは、正屈折力を有し、
前記第4のレンズは、負屈折力を有し、
前記第5のレンズは、正屈折力を有し、前記像面側の面が前記像面側へ凸であり、
前記第6のレンズは、負屈折力を有し、前記像面側の面が前記像面側へ凹である
高分解能撮像光学系。
【請求項2】
前記撮像光学系は、前記第1のレンズの前記像面側、または前記第1のレンズと前記第2のレンズとの間に絞りが配設される、請求項1に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項3】
前記撮像光学系は、光学的パワーに関する条件に対して次式、
|f4/f|>2.5
(ここで、f4は、前記第4のレンズの焦点距離で、fは全体光学系の焦点距離である)
を満たす請求項1または2に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項4】
前記撮像光学系は、色収差補正条件に対して次式、
V1−V4<40
(ここで、V1は前記第1のレンズのアッベ数で、V4は前記第4のレンズのアッベ数である)
を満たす請求項1から3の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項5】
前記撮像光学系は、前記第4のレンズの形状に対する条件に対して次式、
0.5<OAL/f<2.0
(ここで、OALは前記第1のレンズの光軸頂点から前記像面までの距離で、fは全体光学系の焦点距離である)
を満たす請求項1から4の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項6】
前記撮像光学系は、色収差に関する条件に対して次式、
V2<30
(ここで、V2は前記第2のレンズのアッベ数である)
を満たす請求項1から5の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項7】
前記第1のレンズ〜前記第6のレンズはプラスチックレンズで構成される、請求項1から6の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項8】
前記第1のレンズ〜前記第6のレンズにおいて、前記第1のレンズ〜第6のレンズの両面のうちの少なくとも1つの一面または両面は非球面で構成される、請求項7に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項9】
前記第6のレンズと前記像面との間には、外部から流入する光の中に含まれた過度な赤外線を遮断するための赤外線遮断フィルタがコーティングされたカバーガラスの光学的フィルタがさらに設けられる、請求項1から8の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像光学系に関し、特に、6枚のレンズを用いて高分解能を具現可能な撮像光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、移動通信端末、PDA、スマトホンなどの移動通信手段は、その使用量が増大し、通信技術によって提供されるサーピスが多様になるにつれ、基本的な通信機能他に多様な形態の付加機能が搭載されている。
【0003】
特に、移動通信手段に取り付けられるカメラモジュールは、単焦点を利用した単純写真撮影に加えて、高画質の動画撮影、自動焦点調整及びQRコード(登録商標)認職などの多様なコンパーサンス機器への要求が増えている。
【0004】
また、カメラモジュールの大きさが段々小型化され、且つより高い分解能が求められ、イメージセンサーの画素数も徐徐に増加するにつれ高分解能の光学系を要求している。
【0005】
また、最近には、移動通信機器の単価引下によって、カメラモジュールの製作単価も漸次的に低くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】韓国公開特許第2011−24872号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
カメラモジュールの単価を低めるためには、まずカメラモジュールに内蔵される光学系を構成するレンズ群の製作単価を低めるのが一番望ましい。しかし、前述のような分解能の向上条件を満たすためには、光学性能が優秀なガラス(glass)レンズを適用して光学系を構成しなければならないが、高価のガラスレンズを複数枚使ってカメラモジュールの製作単価を低めることは、不可能であるという不都合がある。
【0008】
また、分解能の問題を解決するために、ガラスレンズを複数採用した場合、光学系を軽量化することができないという不都合がある。
【0009】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、6枚の非球面プラスチックレンズを用いて光学系を構成することによって、高分解能及び製作単価を低めることができる、撮像光学系を提供することに、その目的がある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、6枚のプラスチックレンズに対する光パワーを適宜揃えて高分解能を具現すると共に、コンパクトな光学系を構成することができる、高分解能撮像光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の目的を解決するために、本発明によれば、物体側から順に正屈折力を有し、物体測面が物体側へ凸な第1のレンズと、負屈折力を有し、上側面が上側へ凹な第2のレンズと、正屈折力を有する第3のレンズと、負屈折力を有する第4のレンズと、正屈折力を有し、上側面が上側へ凸な第5のレンズと、負屈折力を有し、上側面が上側へ凹な第6のレンズとを含む撮像光学系が提供される。
【0012】
一実施形態によれば、前記撮像光学系は、第1のレンズの前方、または第1のレンズと第2のレンズとの間に絞りが配設され、前記光学系を入射または経由する光の中に不要な光を遮断する。
【0013】
また、一実施形態によれば、前記光学系は、光学的パワーに関する条件に対して、次式を満たす。
【0014】
[式1]
|f4/f|>2.5
【0015】
ここで、f4は第4のレンズの焦点距離で、fは、全体光学系の焦点距離である。
【0016】
また、一実施形態によれば、前記光学系は、色収差補正条件に対して次式を満たす。
【0017】
[式2]
V1−V4<40
【0018】
ここで、V1は第1のレンズのアッベ数で、V4は第4のレンズのアッベ数である。
【0019】
また、一実施形態によれば、前記光学系は、第4のレンズの形状に対する条件に対して次式を満たす。
【0020】
[式3]
0.5<OAL/f<2.0
【0021】
ここで、OALは第1のレンズの光軸頂点から上面までの距離で、fは、全体光学系の焦点距離である。
【0022】
また、前記光学系は、色収差に関する条件に対して次式を満たす。
【0023】
[式4]
V2<30
【0024】
ここで、V2は、第2のレンズのアッベ数である。
【0025】
また、前記第1のレンズ〜第6のレンズはプラスチックレンズで構成され、前記第1のレンズ〜第6のレンズの両面のうちの少なくとも一面は非球面で構成されてもよい。望ましくは、第1のレンズ〜第6のレンズの両面が非球面で形成される。
【0026】
また、一実施形態によれば、前記第6のレンズと像面との間には、外部から流入する光の中に含まれた過度な赤外線を遮断するための赤外線遮断フィルタがコーティングされたカバーガラスの光学的フィルタがさらに含まれる。
【発明の効果】
【0027】
前述のように、本発明による撮像光学系は、6枚のレンズをプラスチックレンズで構成し、製造単価を低めると共に軽量化が可能であるという効果が奏する。
【0028】
また、本発明によれば、色収差を含めた収差補正効率を向上させ、色収差を最小化して高分解能を具現することができるという効果が奏する。
【0029】
また、本発明によれば、光学系を構成する6枚のレンズの両面を非球面で構成することによって、設計自由度を向上させ、また第1〜第6のレンズを全てプラスチックレンズで構成することによって、収差値を減らし、高分解能の光学系を製作することができるという効果が奏する。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【
図1】本発明の第1の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図である。
【
図2】各々表1及び
図1に示す光学系の収差図である。
【
図3】本発明の第2の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図である。
【
図4】各々表3及び
図3に示す光学系の収差図である。
【
図5】本発明の第3の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図である。
【
図6】各々表5及び
図5に示す光学系の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【0032】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び/又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【0033】
まず、
図1は、本発明の一実施形態による撮像光学系のレンズ構成図である。同図のように、一実施形態による高分解能撮像光学系は、正屈折力を有する第1のレンズL1と、負屈折力を有する第2のレンズL2と、正屈折力を有する第3のレンズL3と、負屈折力を有する第4のレンズL4と、正屈折力を有する第5のレンズL5と、負屈折力を有する第6のレンズL6とから構成される。
【0034】
前記光学系を構成するレンズの形状は、第1のレンズL1は、物体測面が物体側へ凸な形状で、第2のレンズL2は上側面が上側へ凹な形状で、第5のレンズL5は上側面が上側へ凸な形状で、第6のレンズL6は上側面が上側へ各々凹な形状である。
【0035】
また、第6のレンズL6と像面15との間には、光学系を経由する光の中に過度な赤外線を遮断するための赤外線フィルタ、または該赤外線フィルタがコーティングされたカバーガラスで構成された光学的フィルタOFが設けられる。
【0036】
また、本発明の光学系は、第1のレンズL1〜第6のレンズL6が全てプラスチックレンズで構成され、第1のレンズL1〜第6のレンズL6の両面のうちのいずれか一面または両面が非球面で構成される。
【0037】
本発明による光学系を構成するレンズのうち、第1のレンズL1及び第2のレンズL2の両面のうちのいずれか一面以上を非球面で構成する理由は、色収差を含めた収差補正が容易にし、製造工差を緩和させる設計自由度を向上させるためである。また、第1のレンズL1〜第6のレンズL6を全てプラスチックレンズで構成する理由は、ガラスレンズに比べて非球面の製作が容易になり主にモバイル機器に取り付けられる光学系の特性上、複数のレンズで構成されても軽量化が可能になるようにして、モパイル機器に採用可能な撮像光学系を構成するためである。
【0038】
また、前述のように、本発明の撮像光学系においては、次式1及び式4によって収差補正と複数のレンズを使うと共に小型化が可能にする。以下、該当式及び作用効果について詳記する。
【0040】
ここで、f4は第4のレンズの焦点距離で、fは全体光学系の焦点通りである。
【0041】
式5は、第4のレンズと全体光学系の光学的パワーに関する条件であって、式5によって第4のレンズの屈折力を調節することによって、全体光学系のコンパクト化することができる。式4の下限を外す場合は、第4のレンズの負のパワーが強まるため、レンズ周辺における解像力の性能確保が難しくなる。そのため、それを補うためには、全体光学系の長さが長くなることがある。
【0043】
ここで、V1は第1のレンズのアッベ数で、V4は第4のレンズのアッベ数である。
【0044】
式6は、光学系の色収差補正に関する条件であって、式6の下限を外す場合は、色収差補正が難しくなるため、光学系全体の高分解能の具現が不可能になる。
【0045】
[式7]
0.5<OAL/f<2.0
【0046】
ここで、OALは第1のレンズの光軸頂点から上面までの距離で、fは全体光学系の焦点距離である。
【0047】
式7は、光学系のレンズ形状に関する条件であって、式7の下限を外す場合は、光学系の適切な画角を確保することができなく、画角が小さくなり、上限を超過する場合は、光学系の全長が長くなり、コンパクトな光学系を構成することができない。
【0049】
ここで、V2は第2のレンズのアッベ数である。
【0050】
式8は、光学系の色収差に関する条件であって、式8の下限を外す場合は、色収差補正が難しくなるため、光学系全体の高分解能の具現が不可能である。
【0051】
以下、具体的な数値実施例を挙げ、本発明による小型広角光学系について詳記する。
【0052】
以下の第1〜第3の実施形態は全て、前述のように、正屈折力を有し、物体測面が物体側へ凸な形状の第1のレンズL1と、負屈折力を有し、上面側が上側へ凹な第2のレンズL2と、正屈折力を有する第3のレンズL3と、負屈折力を有する第4のレンズL4と、正屈折力を有し、上側面が上側へ凸な形状の第5のレンズL5と、負屈折力を有し、上側面が上側へ凹な形状の第6のレンズL6とから構成される。第6のレンズL6と像面15との間には、赤外線フィルタや該赤外線フィルタがコーティングされたカバーガラスで構成された光学的フィルタOFが設けられる。
【0053】
また、前記第1のレンズL1、または第1のレンズL1と第2のレンズL2との間には、光学系に入射する不要な光を遮断するための絞り(AS)が設けられる。
【0054】
また、前記第1のレンズL1〜第6のレンズL6はプラスチックレンズで構成され、第1のレンズL1〜第6のレンズL6は、その両面のうちのいずれか一面が非球面で構成される。
【0055】
以下の各実施例において使われる非球面は公知の数1によって得られ、コニック(Conic)定数(K)及び非球面係数(A、B、C、D、E、F)に使われる「E及びこれに続けられる数」は、10の累乗を示す。例えば、E+02は、10
2を、E−02は10
−2を示す。
【0056】
【数1】
z:レンズの頂点から光軸方向での距離
y:光軸に垂直な方向への距離
c:レンズの頂点での曲率半径(r)の逆数
K:コニック定数
A、B、C、D、E、F:非球面係数
<実施例1>
【0057】
下の表1は、本発明の実施例1による数値例を示す。また、
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図で、
図2は、各々表1及び
図1に示す光学系の収差図を示す。
【0058】
実施例1の場合、全体光学系の有効焦点距離(F)は4.3mmで、第1のレンズの光軸頂点から上面までの距離(OAL)は5.449mmであり、画角(FOV)は67.70である。
【0059】
また、第1のレンズL1の焦点距離は3.185mm、第2のレンズL2の焦点距離は−5.089mm、第3のレンズL3の焦点距離は19.79mm、第4のレンズL4の焦点距離は−23.459mm、第5のレンズL5の焦点距離は2.067mm、第6のレンズL6の焦点距離は−2.054mmである。
【0060】
第1のレンズL1〜第6のレンズL6は全てプラスチックレンズで構成される。
【0062】
表1において、面番号の前の*表示は非球面を示す。実施例1の場合、第1のレンズL1〜第6のレンズL6の両面のうちのいずれか一面または両面は非球面である。
【0063】
また、数1による実施例1の非球面係数の値は、次の表2の通りである。
【0065】
下の表3は、本発明の実施例2による数値例を示す。
【0066】
また、
図3は、本発明の第2の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図で、
図4は、各々表3及び
図3に示す光学系の収差図を示す。
【0067】
実施例2の場合、全体光学系の有効焦点距離(F)は4.5mmで、第1のレンズの光軸頂点から上面までの距離(OAL)は5.592mmであり、画角(FOV)は65.30である。
【0068】
また、第1のレンズL1の焦点距離は3.144mm、第2のレンズL2の焦点距離は−4.836mm、第3のレンズL3の焦点距離は20.064mm、第4のレンズL4の焦点距離は−48.537mm、第5のレンズL5の焦点距離は2.328mm、第6のレンズL6の焦点距離は−2.157mmである。
【0069】
第1のレンズL1〜第6のレンズL6は全てプラスチックレンズで構成される。
【0071】
表3において面番号の前の*表示は非球面を示す。実施例2の場合、第1のレンズL1〜第6のレンズL6の両面のうちのいずれか一面または両面は、非球面である。
【0072】
また、数1による実施例2の非球面係数の値は、次の表4の通りである。
【0074】
下の表5は、本発明の実施例3による数値例を示している。
【0075】
また、
図5は、本発明の第3の実施形態による撮像光学系のレンズ配設を示す構成図で、
図6は、各々表5及び
図5に示す光学系の収差図を示す。
【0076】
実施例3の場合、全体光学系の有効焦点距離(F)は4.37mmで、第1のレンズの光軸頂点から上面までの距離(OAL)は5.684mmで、画角(FOV)は67.40である。
【0077】
また、第1のレンズL1の焦点距離は3.089mm、第2のレンズL2の焦点距離は−4.363mm、第3のレンズL3の焦点距離は9.937mm、第4のレンズL4の焦点距離は−14.406mm、第5のレンズL5の焦点距離は2.136mm、第6のレンズL6の焦点距離は−2.141mmである。
【0078】
第1のレンズL1〜第6のレンズL6は全てプラスチックレンズで構成される。
【0080】
表5において、面番号の前の*表示は非球面を示す。実施例3の場合、第1のレンズL1〜第6のレンズL6の両面のうちのいずれか一面または両面は、非球面である。
【0081】
また、数1による実施例3の非球面係数の値は、次の表6の通りである。
【0083】
実施例1〜3における各式の値は、次の表7の通りである。
【0085】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範間によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0086】
L1 第1のレンズ
L2 第2のレンズ
L3 第3のレンズ
L4 第4のレンズ
L5 第5のレンズ
L6 第6のレンズ
OF 光学的フィルタ
1、2、3、4、…8、9、10 面番号
【手続補正書】
【提出日】2015年3月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像面側へ順に、第1のレンズ、第2のレンズ、第3のレンズ、第4のレンズ、第5のレンズ、及び第6のレンズからなり、
前記第1のレンズは、正屈折力を有し、前記物体側の面が前記物体側へ凸であり、
前記第2のレンズは、負屈折力を有し、前記像面側の面が前記像面側へ凹であり、
前記第3のレンズは、正屈折力を有し、
前記第4のレンズは、負屈折力を有し、
前記第5のレンズは、正屈折力を有し、前記物体側の面が前記物体側へ凹で、前記像面側の面が前記像面側へ凸であり、
前記第6のレンズは、負屈折力を有し、前記像面側の面が前記像面側へ凹であり、
次式、
f≦4.5
(ここで、fは、前記第1のレンズ〜前記第6のレンズからなる全体光学系の焦点距離である)
を満たす高分解能撮像光学系。
【請求項2】
前記撮像光学系は、前記第1のレンズの前記像面側、または前記第1のレンズと前記第2のレンズとの間に絞りが配設される、請求項1に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項3】
前記撮像光学系は、光学的パワーに関する条件に対して次式、
|f4/f|>2.5
(ここで、f4は、前記第4のレンズの焦点距離で、fは全体光学系の焦点距離である)
を満たす請求項1または2に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項4】
前記撮像光学系は、色収差補正条件に対して次式、
V1−V4<40
(ここで、V1は前記第1のレンズのアッベ数で、V4は前記第4のレンズのアッベ数である)
を満たす請求項1から3の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項5】
前記撮像光学系は、前記第4のレンズの形状に対する条件に対して次式、
0.5<OAL/f<2.0
(ここで、OALは前記第1のレンズの光軸頂点から前記像面までの距離で、fは全体光学系の焦点距離である)
を満たす請求項1から4の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項6】
前記撮像光学系は、色収差に関する条件に対して次式、
V2<30
(ここで、V2は前記第2のレンズのアッベ数である)
を満たす請求項1から5の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項7】
前記第1のレンズ〜前記第6のレンズはプラスチックレンズで構成される、請求項1から6の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項8】
前記第1のレンズ〜前記第6のレンズにおいて、前記第1のレンズ〜第6のレンズの両面のうちの少なくとも1つの一面または両面は非球面で構成される、請求項7に記載の高分解能撮像光学系。
【請求項9】
前記第6のレンズと前記像面との間には、外部から流入する光の中に含まれた過度な赤外線を遮断するための赤外線遮断フィルタがコーティングされたカバーガラスの光学的フィルタがさらに設けられる、請求項1から8の何れか1項に記載の高分解能撮像光学系。