(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6562430
(24)【登録日】2019年8月2日
(45)【発行日】2019年8月21日
(54)【発明の名称】撮像光学レンズ
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20190808BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20190808BHJP
【FI】
G02B13/00
G02B13/18
【請求項の数】9
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2018-137283(P2018-137283)
(22)【出願日】2018年7月20日
【審査請求日】2018年12月3日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518131698
【氏名又は名称】エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100128347
【弁理士】
【氏名又は名称】西内 盛二
(72)【発明者】
【氏名】張 磊
(72)【発明者】
【氏名】王 燕妹
【審査官】
岡田 弘
(56)【参考文献】
【文献】
特開2015−165338(JP,A)
【文献】
国際公開第2013/014850(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 9/00−17/08
G02B 21/02−21/04
G02B 25/00−25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、絞り、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、負の屈折力を有する第4レンズおよび負の屈折力を有する第5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4レンズの焦点距離をf4、前記第1レンズの物体側面の曲率半径をr1、前記第1レンズの像側面の曲率半径をr2、前記第2レンズの像側面の曲率半径をr4、前記第1レンズの軸上厚みをd1、前記第3レンズの像側面から前記第4レンズの物体側面までの軸上距離をd6、前記第4レンズの像側面から前記第5レンズの物体側面までの軸上距離をd8としたときに、以下の条件式(1)〜(3)および(12)を満たすことを特徴とする撮像光学レンズ。
3<f/r1−f/r2+f*d1/(r1*r2)<4.5 (1)
−1.2<f1/f4<−0.2 (2)
f/r1<3.399 (3)
d6/d8<0.2 (12)
【請求項2】
前記絞りから前記第5レンズの像側面までの軸上距離をSD、前記第1レンズの物体側面から前記第5レンズの像側面までの軸上距離をTDとしたときに、以下の条件式(4)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。
0.75<SD/TD<1 (4)
【請求項3】
前記第4レンズの像側面の曲率半径をr8、前記第5レンズの物体側面の曲率半径をr9としたときに、以下の条件式(5)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。
−0.35<(r8+r9)/(r8−r9)<−0.15 (5)
【請求項4】
前記第1レンズの物体側面の曲率半径(r1)と前記第1レンズの像側面の曲率半径(r2)は、以下の条件式(6)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。
−1<(r1+r2)/(r1−r2)<0 (6)
【請求項5】
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、前記第5レンズの屈折率をn5、前記n1と前記n2と前記n3と前記n4と前記n5とのうちの最大値をNmaxとしたときに、以下の条件式(7)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。
1.6<Nmax<1.7 (7)
【請求項6】
前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をf、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、以下の条件式(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。
3<f/ImgH<4 (8)
【請求項7】
前記撮像光学レンズ全体の入射瞳径をEPD、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、以下の条件式(9)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。
1<EPD/ImgH<2 (9)
【請求項8】
前記撮像光学レンズ全体の光学長をTTL、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をfとしたときに、以下の条件式(10)〜(11)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。
0.75<TTL/f<1 (10)
TTL≦7mm (11’)
【請求項9】
前記第1レンズの材質は、ガラスであり、前記第2レンズと前記第3レンズと前記第4レンズと前記第5レンズとの材質は、何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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学レンズ分野に関し、特に撮像光学レンズに関する。
【背景技術】
【0002】
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(Charge Coupled Device、CCD)又は相補型金属酸化物半導体素子(Complementary Metal−Oxide Semiconductor Sensor、CMOS Sensor)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。また、技術の発展及びユーザの多様化のニーズの増加に伴い、感光素子の画素面積が縮小しつつあり且つ結像品質に対するシステムからの要求が高くなってきている場合には、5枚式のレンズ構成が徐々にレンズの設計に現れている。しかし、よく見られる5枚式のレンズは、光学系の大半の光学収差を補正可能であるが、低光学長(Total Track Length、TTL)の設計需要を満たすことが容易ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低TTLの設計需要を満たせる撮像光学レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
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、絞り、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、負の屈折力を有する第4レンズおよび負の屈折力を有する第5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4レンズの焦点距離をf4、前記第1レンズの物体側面の曲率半径をr1、前記第1レンズの像側面の曲率半径をr2、前記第2レンズの像側面の曲率半径をr4、前記第1レンズの軸上厚みをd1
、前記第3レンズの像側面から前記第4レンズの物体側面までの軸上距離をd6、前記第4レンズの像側面から前記第5レンズの物体側面までの軸上距離をd8としたときに、以下の条件式(1)〜(3)
および(12)を満たす。
3<f/r1−f/r2+f*d1/(r1*r2)<4.5 (1)
−1.2<f1/f4<−0.2 (2)
f/r1<3.399 (3)
d6/d8<0.2 (12)
【0005】
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収差をより良く補正して優れた結像品質を得るとともに、低TTLを有するため、光学性能が一層良好になり、高画素の携帯型撮像素子に適合する。
【0006】
また、前記絞りから前記第5レンズの像側面までの軸上距離をSD、前記第1レンズの物体側面から前記第5レンズの像側面までの軸上距離をTDとしたときに、以下の条件式(4)を満たす。
0.75<SD/TD<1 (4)
【0007】
また、前記第4レンズの像側面の曲率半径をr8、前記第5レンズの物体側面の曲率半径をr9としたときに、以下の条件式(5)を満たす。
−0.35<(r8+r9)/(r8−r9)<−0.15 (5)
【0008】
また、前記第1レンズの物体側面の曲率半径(r1)と前記第1レンズの像側面の曲率半径(r2)は、以下の条件式(6)を満たす。
−1<(r1+r2)/(r1−r2)<0 (6)
【0009】
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、前記第5レンズの屈折率をn5、前記n1と前記n2と前記n3と前記n4と前記n5とのうちの最大値をNmaxとしたときに、以下の条件式(7)を満たす。
1.6<Nmax<1.7 (7)
【0010】
また、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をf、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、以下の条件式(8)を満たす。
3<f/ImgH<4 (8)
【0011】
また、前記撮像光学レンズ全体の入射瞳径をEPD、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、以下の条件式(9)を満たす。
1<EPD/ImgH<2 (9)
【0012】
また、前記撮像光学レンズ全体の光学長をTTL、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をfとしたときに、以下の条件式(10)〜(11)を満たす。
0.75<TTL/f<1 (10)
TTL
≦7
mm (11
’)
【0014】
また、前記第1レンズの材質は、ガラスであり、前記第2レンズと前記第3レンズと前記第4レンズと前記第5レンズとの材質は、何れもプラスチックである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本発明の撮像光学レンズの実施形態の構成を示す模式図である。
【
図2】
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3】
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4】
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。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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、本発明がより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。
【0017】
図面を参照し、本発明は、撮像光学レンズを提供する。
図1において、本発明の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、5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次に配置された、絞りSt、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、負の屈折力を有する第4レンズL4及び負の屈折力を有する第5レンズL5からなる。第5レンズL5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。
【0018】
第1レンズL1は、正の屈折力を有し、システム長を有効に減少可能であり、物体側面が外方へ突出して凸面をなす。絞りStは、被写体と第1レンズL1との間に配置される。第2レンズL2は、負の屈折力を有し、本実施例において、第2レンズL2の物体側面と像側面とが何れも凹面である。第3レンズL3は、正の屈折力を有し、本実施例において、第3レンズL3の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、本実施例において、第4レンズL4の物体側面と像側面とが何れも凹面である。第5レンズL5は、負の屈折力を有し、本実施例において、第5レンズL5の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と第5レンズL5が負の屈折力を有することにより、システムの像面湾曲を有効に減少可能である。
【0019】
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4レンズL4の焦点距離をf4、前記第1レンズL1の物体側面の曲率半径をr1、前記第1レンズL1の像側面の曲率半径をr2、前記第2レンズL2の像側面の曲率半径をr4、前記第1レンズL1の軸上厚みをd1と定義すると、条件式3<f/r1−f/r2+f*d1/(r1*r2)<4.5、−1.2<f1/f4<−0.2、f/r1<3.399を満たす。
【0020】
本発明の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、レンズの厚みと曲率半径が上記条件式を満たすとき、各レンズの屈折力の大小配置を制御・調整可能であり、収差を補正して結像品質を保証するとともに、低TTLの設計需要を満たし、高画素の携帯型撮像装置に一層適合する。
【0021】
具体的に、本発明の実施例において、前記絞りから前記第5レンズL5の像側面までの軸上距離をSD、前記第1レンズL1の物体側面から前記第5レンズL5の像側面までの軸上距離をTDとしたときに、条件式0.75<SD/TD<1、単位:ミリメートル(mm)を満たす。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を出来るだけ短くし、小型化の特性を維持可能である。
【0022】
具体的に、本発明の実施例において、前記撮像光学レンズ全体の光学長をTTL、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をfとしたときに、条件式0.75<TTL/f<1を満たす。本発明の実施例の前記撮像光学レンズ10の光学長TTL≦7mmであることが好ましい。このように設計すると、撮像光学レンズ10の小型化設計の実現に一層有利になる。
【0023】
具体的に、本発明の実施形態において、前記第3レンズL3の像側面から前記第4レンズL4の物体側面までの軸上距離をd6、前記第4レンズL4の像側面から前記第5レンズL5の物体側面までの軸上距離をd8としたときに、条件式d6/d8<0.2を満たす。このように設計すると、同様に撮像光学レンズ10の小型化設計の実現に有利になる。
【0024】
本発明の撮像光学レンズ10では、各レンズの材質がガラスまたはプラスチックであってもよい。レンズの材質がガラスである場合、本発明の光学系の屈折力配置の自由度が向上可能であり、レンズの材質がプラスチックである場合、生産コストを有効に低減可能である。
【0025】
本発明の実施例では、前記第1レンズL1の材質がガラスであり、ガラス材質の屈折率が高くて光透過性が良いため、前記撮像光学レンズの光学性能を有効に向上可能である一方、前記第2レンズL2と第3レンズL3と第4レンズL4と第5レンズL5との材質がプラスチックであるため、生産コストを有効に低減可能である。
【0026】
更に、本発明の好適な実施例では、前記第4レンズL4の像側面の曲率半径をr8、前記第5レンズL5の物体側面の曲率半径をr9としたときに、条件式−0.35<(r8+r9)/(r8−r9)<−0.15を満たす。前記第1レンズL1の物体側面の曲率半径をr1、前記第1レンズL1の像側面の曲率半径をr2としたときに、条件式−1<(r1+r2)/(r1−r2)<0を満たす。このように設計すると、レンズが光学材質において適切なマッチングを取るのに有利になり、更に当該撮像光学レンズ10が良好な結像品質を得ることができる。
【0027】
説明すべきことは、本発明の実施例において、前記第1レンズL1の屈折率をn1、前記第2レンズL2の屈折率をn2、前記第3レンズL3の屈折率をn3、前記第4レンズL4の屈折率をn4、前記第5レンズL5の屈折率をn5、前記n1と前記n2と前記n3と前記n4と前記n5とのうちの最大値をNmaxとしたとき、条件式1.6<Nmax<1.7を満たす。このように設計すると、撮像光学レンズ10の結像時の光学色収差現象を有効に抑圧できる。
【0028】
本発明の実施例において、前記撮像光学レンズ全体の焦点距離をf、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、条件式3<f/ImgH<4を満たす。本発明の実施例において、前記撮像光学レンズ全体の入射瞳径をEPD、前記撮像光学レンズ全体の最大像高をImgHとしたときに、条件式1<EPD/ImgH<2を満たす。
【0029】
理解できるように、上記各レンズの屈折率の設計案とアッベ数の設計案とを互いに組み合わせて撮像光学レンズ10の設計に適用してもよい。こうして、前記第2レンズL2と第3レンズL3とが高屈折率且つ低アッベ数の光学材料を採用して製造され、レンズの色収差を有効に減少可能であり、撮像光学レンズ10の結像品質が大幅に向上する。
【0030】
なお、レンズの表面が非球面として設置されてもよい。非球面は、球面以外の形状として容易に製造され、多くの制御変数を取得して収差を削減し、更に使用すべきレンズの数を削減可能であるため、本発明の撮像光学レンズの総長を有効に減少可能である。本発明の実施例において、各レンズの物体側面及び像側面は、何れも非球面である。
【0031】
高品質の結像需要を満たすように、前記レンズの物体側面および/または像側面に変曲点および/または停留点をさらに設けることが好ましい。具体的な実施可能案は、下記を参照する。
本発明の実施例に係る撮像光学レンズ10の設計データは、以下に示される。
【0032】
表1、表2は、本発明の実施例の撮像光学レンズ10のデータを示す。
【0034】
各符号の意味は、下記のようになる。
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、
f5:第5レンズL5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。
【0036】
ただし、R1、R2は、第1レンズL1の物体側面、像側面であり、R3、R4は、第2レンズL2の物体側面、像側面であり、R5、R6は、第3レンズL3の物体側面、像側面であり、R7、R8は、第4レンズL4の物体側面、像側面であり、R9、R10は、第5レンズL5の物体側面、像側面であり、R11、R12は、光学フィルタGFの物体側面、像側面である。他の各符号の意味は、下記のようになる。
【0037】
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の像側面から第5レンズL5の物体側面までの軸上距離、
d9:第5レンズL5の軸上厚み、
d10:第5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、
nd5:第5レンズL5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、
v5:第5レンズL5のアッベ数、
vg:光学フィルタGFのアッベ数。
【0038】
表3は、本発明の実施例の撮像光学レンズ10における各レンズの非球面データを示す。
【0040】
表4、表5は、本発明の実施例の撮像光学レンズ10における各レンズの変曲点および停留点の設計データを示す。ただし、R1、R2は、それぞれ第1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レンズL5の物体側面と像側面を表す。「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。
【0043】
図2、
図3は、波長470nm、510nm、555nm、610nmと650nmの光が実施例の撮像光学レンズ10を通った後の軸上色収差および倍率色収差をそれぞれ示す模式図である。
図4は、光が実施例の撮像光学レンズ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。
【0044】
以下の表6では、上記条件式に従って本実施例における各条件式に対応する数値が挙げられている。明らかに、本実施例の撮像光学レンズ10は、上記条件式を満たしている。
【0046】
本実施例では、前記撮像光学レンズの入射瞳径が3.27mmであり、全視野の像高が2.04mmであり、対角線方向の画角が30.87°である。
【0047】
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例であり、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。
【要約】 (修正有)
【課題】光学レンズ分野に関し、撮像光学レンズを提供する。
【解決手段】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、絞り、第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、第4レンズおよび第5レンズからなり、前記撮像光学レンズは、条件式3<f/r1−f/r2+f*d1/(r1*r2)<4.5、−1.2<f1/f4<−0.2、f/r1<3.399を満たす。当該撮像光学レンズは、低TTLの設計需要を満たせる。(式中、撮像光学レンズ全体の焦点距離をf、第1レンズの焦点距離をf1、第4レンズの焦点距離をf4、第1レンズの物体側面の曲率半径をr1、第1レンズの像側面の曲率半径をr2、第2レンズの像側面の曲率半径をr4、第1レンズの軸上厚みをd1とする。)
【選択図】
図1