(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】P2024073717
(43)【公開日】2024-05-30
(54)【発明の名称】撮像装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20240523BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20240523BHJP
G02B 3/14 20060101ALI20240523BHJP
【ＦＩ】
G02B13/00
G02B13/18
G02B3/14
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022184568
(22)【出願日】2022-11-18
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】517372494
【氏名又は名称】維沃移動通信有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＶＩＶＯ ＭＯＢＩＬＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１， ｖｉｖｏ Ｒｏａｄ， Ｃｈａｎｇ’ａｎ， Ｄｏｎｇｇｕａｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２３８６３， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】野田 英希
【テーマコード（参考）】
2H087
【Ｆターム（参考）】
2H087KA01
2H087LA01
2H087MA06
2H087MA07
2H087PA06
2H087PA17
2H087PB06
2H087QA01
2H087QA02
2H087QA06
2H087QA12
2H087QA21
2H087QA22
2H087QA25
2H087QA26
2H087QA31
2H087QA37
2H087QA42
2H087QA45
2H087QA46
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA36
2H087RA42
2H087RA44
2H087UA09
(57)【要約】 （修正有）
【課題】撮像装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】撮像装置は、正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子を光軸方向に物体側から像側へ含み、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間、又は、第１のレンズ群の最も物体側に位置する焦点可変レンズを更に含み、第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有する。焦点可変レンズの外部には、筐体部に接触するプッシャーが設けられており、焦点可変レンズと第１のレンズ群を移動駆動する。また、下記の条件式を満足する。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ、△ｐ／△ｚ＞１、０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、ｆ１：第１のレンズ群の焦点距離、ｆ：撮像装置の焦点距離、０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、△ｚ：第１のレンズ群の光軸方向への移動量、△ｐ：第１のレンズ群の光軸方向への移動量に対するピント移動量、Ｌ：第１のレンズ群の移動量、Ｌｐ：プッシャーの押し込み量。
【選択図】図１
【解決手段】撮像装置は、正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子を光軸方向に物体側から像側へ含み、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間、又は、第１のレンズ群の最も物体側に位置する焦点可変レンズを更に含み、第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有する。焦点可変レンズの外部には、筐体部に接触するプッシャーが設けられており、焦点可変レンズと第１のレンズ群を移動駆動する。また、下記の条件式を満足する。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ、△ｐ／△ｚ＞１、０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、ｆ１：第１のレンズ群の焦点距離、ｆ：撮像装置の焦点距離、０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、△ｚ：第１のレンズ群の光軸方向への移動量、△ｐ：第１のレンズ群の光軸方向への移動量に対するピント移動量、Ｌ：第１のレンズ群の移動量、Ｌｐ：プッシャーの押し込み量。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像装置であって、
正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子を光軸方向に物体側から像側へ含み、
前記光軸方向に設けられた焦点可変レンズを更に含み、
前記焦点可変レンズは、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の間に位置し、又は、前記第１のレンズ群の最も物体側に位置し、
前記第１のレンズ群は、前記第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有し、
前記焦点可変レンズの外部には、前記筐体部に接触するプッシャーが設けられ、
前記プッシャーは、前記焦点可変レンズと前記第１のレンズ群を移動駆動し、
前記撮像装置は、
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
（ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量）を満足することを特徴とする。
正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子を光軸方向に物体側から像側へ含み、
前記光軸方向に設けられた焦点可変レンズを更に含み、
前記焦点可変レンズは、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の間に位置し、又は、前記第１のレンズ群の最も物体側に位置し、
前記第１のレンズ群は、前記第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有し、
前記焦点可変レンズの外部には、前記筐体部に接触するプッシャーが設けられ、
前記プッシャーは、前記焦点可変レンズと前記第１のレンズ群を移動駆動し、
前記撮像装置は、
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
（ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量）を満足することを特徴とする。
【請求項2】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に位置する場合、
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５を満足することを特徴とする。
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に位置する場合、
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５を満足することを特徴とする。
【請求項3】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズの最大有効光線径は、前記第１のレンズ群の最大有効光線径よりも小さいことを特徴とする。
前記焦点可変レンズの最大有効光線径は、前記第１のレンズ群の最大有効光線径よりも小さいことを特徴とする。
【請求項4】
請求項３に記載の撮像装置であって、
０．４＜Φ／Φ１＜０．９５
（Φ：前記焦点可変レンズの最大有効光線径、
Φ１：前記第１のレンズ群の最大有効光線径）を更に満足することを特徴とする。
０．４＜Φ／Φ１＜０．９５
（Φ：前記焦点可変レンズの最大有効光線径、
Φ１：前記第１のレンズ群の最大有効光線径）を更に満足することを特徴とする。
【請求項5】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群の最も物体側に位置する場合、
０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２を満足することを特徴とする。
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群の最も物体側に位置する場合、
０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２を満足することを特徴とする。
【請求項6】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記プッシャーと前記筐体部とは、直接に連結されるか、減速比を有する機構を介して連結されることを特徴とする。
前記プッシャーと前記筐体部とは、直接に連結されるか、減速比を有する機構を介して連結されることを特徴とする。
【請求項7】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズには、光学流体が封止されていることを特徴とする。
前記焦点可変レンズには、光学流体が封止されていることを特徴とする。
【請求項8】
請求項７に記載の撮像装置であって、
前記プッシャーの押し込み量は、前記光学流体又は前記プッシャーの面積によって決められることを特徴とする。
前記プッシャーの押し込み量は、前記光学流体又は前記プッシャーの面積によって決められることを特徴とする。
【請求項9】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記第１のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第２のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第１のレンズ群のレンズ及び前記第２のレンズ群のレンズは、いずれも非球面レンズであることを特徴とする。
前記第１のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第２のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第１のレンズ群のレンズ及び前記第２のレンズ群のレンズは、いずれも非球面レンズであることを特徴とする。
【請求項10】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズは、膜レンズ又は液体レンズであることを特徴とする。
前記焦点可変レンズは、膜レンズ又は液体レンズであることを特徴とする。
【請求項11】
電子機器であって、
請求項１～９のいずれかの一つに記載の撮像装置を含むことを特徴とする。
請求項１～９のいずれかの一つに記載の撮像装置を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学素子の技術分野に係り、特に撮像装置及び電子機器に係る。
【背景技術】
【0002】
通常、レンズを合焦させる場合、１つ又は複数のレンズフォーカス群を光軸方向に移動させて無限遠から近距離まで合焦させる。この際、フォーカス群の光軸方向への移動スペースを複数確保する必要があり、最短撮影距離を短くするほど、フォーカス群のストロークが伸びて大型化する。
【0003】
この課題を解決するために、焦点可変レンズを使用して、フォーカス群を光軸方向に移動させることなく無限遠から近距離まで合焦させる方法がある。この方法を用いることで、レンズフォーカスによる大型化の課題は解決される。しかしながら、一般的に焦点可変レンズの光学パワーがレンズフォーカスに比べて劣り、無限遠から近距離まで幅広く合焦させる場合、１つの焦点可変レンズでは、光学パワーが不足することが多い。更に１つのフォーカス群のみの構成の場合、解像性能維持（特に球面収差と像面湾曲及び色収差）が困難となる。
【0004】
仮に焦点可変レンズを複数配置した場合は、物体距離が変化する際に発生する収差が強め合い、高性能維持が困難となる。
【0005】
そこで、レンズフォーカスと焦点可変レンズの組み合わせが考えられる。この場合、光軸方向の移動スペースはレンズフォーカスを複数枚使用する場合よりも抑えられ、更にレンズ同士の干渉の問題は解決されるが、レンズフォーカス用と焦点可変レンズ用の２つのアクチュエータを有することによって大型化してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の少なくとも１つの実施例は、焦点可変レンズとレンズフォーカスとの併用をした際の撮像装置の大型化問題を解決するために、撮像装置及び電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した技術課題を解決するために、本発明は、下記のように実現される。
【0008】
第１の態様として、本発明の実施例は、正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子を光軸方向に物体側から像側へ含む撮像装置を提供する。前記撮像装置は、前記光軸方向に設けられた焦点可変レンズを更に含む。前記焦点可変レンズは、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の間に位置し、又は、前記第１のレンズ群の最も物体側に位置する。前記第１のレンズ群は、前記第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有する。前記焦点可変レンズの外部には、前記筐体部に接触するプッシャーが設けられている。前記プッシャーは、前記焦点可変レンズと前記第１のレンズ群を移動駆動する。ここで、前記撮像装置は、下記の条件式を満足する。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、
ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、
ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量。
【0009】
第２の態様として、本発明の実施例は、上述した撮像装置を含む電子機器を提供する。
【発明の効果】
【0010】
従来技術と比べ、本発明の実施例による撮像装置は、光軸方向に移動しない焦点可変レンズを撮像装置の内部に設けてレンズフォーカスと併用し、かつ１つのプッシャーで焦点可変レンズとレンズフォーカスの２種類のレンズを駆動させ、撮像装置の構造の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その１である。
【図2】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その２である。
【図3】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その３である。
【図4】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その４である。
【図5】プッシャーに与える力を示す図である。
【図6】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その５である。
【図7】本発明の実施例に係る撮像装置の構成を示す図その６である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本願の実施例における添付図面を参照して、本願の実施例における技術手段を明確且つ完全的に記載する。明らかに、記載される実施例は、本願の実施例の一部であり、全てではない。本願における実施例に基づき、当業者が創造性のある作業をしなくても為しえる全ての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属するものである。
【0013】
本願の明細書及び特許請求の範囲における用語「第１」、「第２」などは、類似した対象を区別するためのものであり、必ずしも特定の順序又は優先順位を説明するためのものではない。このように使用されたデータは、本願の実施例がここでの図示又は説明以外の順序でも実施できるように、適宜入れ替えてもよいと理解すべきであり、なおかつ、用語「第１」、「第２」などにより区別される対象は、通常同種なものであり、対象の数を限定しない。例えば、第１の対象は、１つでもよく、複数でもよい。なお、明細書及び特許請求の範囲における「及び／又は」は、接続対象の少なくとも１つを表す。文字「／」は、一般に、前後の関連対象が「又は」の関係となることを示す。
【0014】
本発明の関連する技術手段を分かりやすくするために、以下、本発明に係る関連概念を説明する。
【0015】
本発明の実施例に記載の焦点可変レンズとは、レンズを光軸方向に物理的に移動させることなく、外部から圧力をかけることによりレンズを変形させる液体レンズ又は膜レンズである。
【0016】
図１～図７に示すように、本発明の実施例は、撮像装置を提供する。当該撮像装置は、光軸方向に物体側から像側へ第１のレンズ群１、第２のレンズ群２及び結像用の撮像素子３を含む。第１のレンズ群１は、正のパワーを持ち、第２のレンズ群は、負のパワーを持つ。
【0017】
ここで、撮像素子３は、画像センサなどの感光素子である。
【0018】
具体的に、第１のレンズ群１は、全体的に正のパワーを持ち、その全体又は一部のレンズが、物体距離が変化する際に光軸方向に移動し、かつ正のパワーを持つ。
【0019】
撮像装置は、光軸方向に設けられた焦点可変レンズ４を更に含む。焦点可変レンズは、図４のように、第１のレンズ群１と第２のレンズ群２の間に位置し、又は、図７のように、第１のレンズ群１の最も物体側に位置する。第１のレンズ群１は、第１のレンズ群１を光軸方向に移動駆動するための筐体部５を有する。焦点可変レンズ４の外部には、筐体部５に接触するプッシャー６が設けられている。プッシャー６は、焦点可変レンズ４と第１のレンズ群１を移動駆動する。
【0020】
選択可能に、ボイスコイルモータＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）は、筐体部５に内嵌され、第１のレンズ群１を光軸方向に移動駆動する。図１を参照し、ボイスコイルモータは、主にコイル（ｃｏｉｌ）７、マグネット（Ｍａｇｎｅｔ）８及びスプリング（Ｓｐｒｉｎｇ）９から構成され、コイル７が上下２つのスプリング９によってマグネット８の内部に固定される。コイル７に通電すると、コイル７に磁場が発生する。コイル磁場とマグネット８の相互作用により、コイル７が上へ移動し、コイル７内の第１のレンズ群１が一緒に移動する。電源がオフになると、コイル７は、スプリング９の弾力によって戻る。このように、自動合焦機能を実現する。
【0021】
ここで、撮像装置は、下記の条件式を満足する。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、
ｆ１：第１のレンズ群１の焦点距離、
ｆ：撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：第１のレンズ群１の光軸方向への移動量、
△ｐ：第１のレンズ群１の光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：第１のレンズ群１の移動量、
Ｌｐ：プッシャー６の押し込み量。
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
ここで、
ｆ１：第１のレンズ群１の焦点距離、
ｆ：撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：第１のレンズ群１の光軸方向への移動量、
△ｐ：第１のレンズ群１の光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：第１のレンズ群１の移動量、
Ｌｐ：プッシャー６の押し込み量。
【0022】
１つの選択可能な実施例において、プッシャー６と筐体部５とは、直接に連結されるか、減速比を有する機構を介して連結される。例えば、減速比を有する機構は、ギヤである。なお、簡易的にプッシャーの押し込み量を調整するためには、プッシャー６と筐体部５とは、直接連動であり、即ち減速比１である。
【0023】
選択可能に、焦点可変レンズ４には、光学流体が封止されている。焦点可変レンズ４に対して外部からプッシャー６を介して圧力をかけ、焦点可変レンズ４を光軸方向に移動させることなく変形させることにより、屈折率を可変できる。
【0024】
更に、プッシャー６の押し込み量は、光学流体又はプッシャー６の面積によって決められる。即ち、プッシャー６の押し込み量は、焦点可変レンズ４の光学流体やプッシャー６の面積などで調整される。
【0025】
プッシャーに与える力を示す図である図５を参照し、図中の横軸は、プッシャーに与える力を示し、単位がｇ／ｍｍ２であり、縦軸は、偏差／開口面積を示し、単位がｍ／ｍｍ２である。プッシャーの形状、材料の粘性によって調整することが望ましい。選定するアクチュエータの推力以下に抑えるように設計する。
【0026】
選択可能に、焦点可変レンズ４は、膜レンズ又は液体レンズである。
【0027】
【0028】
更に、焦点可変レンズ４の最大有効光線径は、第１のレンズ群１の最大有効光線径よりも小さい。
【0029】
撮像装置は、０．４＜Φ／Φ１＜０．９５（ここで、Φ：焦点可変レンズ４の最大有効光線径、Φ１：第１のレンズ群１の最大有効光線径）を更に満足することが好ましい。
【0030】
図４に示すように、焦点可変レンズ４が第１のレンズ群１と第２のレンズ群２との間に位置する場合、焦点可変レンズ４の物体側のレンズ群、即ち第１のレンズ群１に正のパワーを持たせることで、周辺像高の光線が中心像高の光線に近づき、第１のレンズ群１の有効光線径より焦点可変レンズ４の有効光線径を小さくできる。焦点可変レンズ４の有効光線径を小さくすることで、焦点可変レンズ４のサイズダウンによるコストダウン・高速応答や、駆動素子の小型化を実現する。
【0031】
第１のレンズ群１の付近に配置するよりも焦点可変レンズ４を通る軸上光線に周辺光線が近づくため、焦点可変レンズ４の曲率が変化する際の像面湾曲の発生を抑制することが可能となる。
【0032】
焦点可変レンズ４の像側に第２のレンズ群２を配置しそのパワーを負とすることで、焦点可変レンズのピント感度を高め、ストロークを短くしながら、最短撮影距離を短くすることが可能となる。
【0033】
条件式０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５の上限を超える場合、第１のレンズ群１の正のパワーが弱すぎて撮像装置全体が大型化する。一方、条件式０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５の下限を下回る場合、第１のレンズ群１の正のパワーが強くなりすぎて、物体距離が変化する際の撮像装置の性能劣化が大きくなる。また、レンズ組立時の要求精度も高くなり、製造難易度が上がる。
【0034】
なお、条件式△ｐ／△ｚ＞１の下限を満足することで、フォーカスストロークを必要以上に伸ばすことなく、最短撮影距離を短くすることができる。
【0035】
条件式０．４＜Φ／Φ１＜０．９５の上限を超える場合、撮像装置の有効光線径に対して焦点可変レンズ４の小径化が不十分であり、コストアップや、撮像装置全体の大型化を招く。一方、条件式０．４＜Φ／Φ１＜０．９５の下限を下回る場合、第１のレンズ群１のパワーが強すぎるか、第１のレンズ群１の光軸方向の長さが長くなり、撮像装置全体の大型化を招く。
【0036】
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２の上限を超える場合、第１のレンズ群１のストロークを延ばす原因になり、大型化してしまう。また、ギアなどの減速比を有する機構も複雑となる。０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２の下限を下回る場合、第１のレンズ群１の移動に対して焦点可変レンズ４が敏感であり、製造上の組立精度が上がり、焦点可変レンズの制御が困難となる。
【0037】
また、第１のレンズ群１を光軸方向に移動駆動する筐体部５と焦点可変レンズ４のプッシャー６を一体化することで、撮像装置のサイズとして全体の約１５％程度の削減、消費電力約２２０ｍＷの省電力効果が期待される。また部品点数が少なくなるため、コストを抑えることができ、製造のプロセスにおいてもプッシャーを組み立てる工程が削減され、歩留まりが改善される。
【0038】
【0039】
ここで、焦点可変レンズ４が第１のレンズ群１の最も物体側に位置する。焦点可変レンズ４を撮像装置の最も物体側に配置することで、製造組立性を容易とし、焦点可変レンズ４の不良発生時の交換も簡易であり、レンズの組立難易度・製造コストを低減するメリットがある。
【0040】
条件式０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２の下限を下回る場合、第１のレンズ群１の正のパワーが強くなりすぎて、収差の補正が困難となり、更にレンズ組立時の要求精度も上がり、高性能化の実現が困難となる。一方、条件式０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２の上限を上回る場合、フォーカスストロークが長くなり、撮像装置全体の小型化が困難となる。
【0041】
なお、本実施例において、焦点可変レンズ４より像側の第１のレンズ群１、第２のレンズ群２全てをフォーカスとして使用する場合、△ｐ／△ｚの値は１になるが、第１のレンズ群１の像側に位置する第２のレンズ群２が負のパワーを持つ場合、条件式△ｐ／△ｚ＞１を満足させることで、フォーカスストロークを短縮でき、結果的に撮像装置の小型化に寄与する。
【0042】
また、焦点可変レンズ４より像側の第１のレンズ群１、第２のレンズ群２全てをフォーカスとして使用する場合、物体距離が変化する際に焦点可変レンズ４で発生する像面湾曲と、レンズフォーカス（第１のレンズ群１、第２のレンズ群２）で発生する像面湾曲の変動方向が同一になるため、特に撮影距離を短くした場合の高性能化が困難であり、小型・高性能・最短撮影距離短縮の両立が困難となる。
【0043】
また、上記の実施例と同様に、図２のように焦点可変レンズのプッシャー６を押し込む形式となるため、条件式０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２の上限を超える場合、第１のレンズ群１のストロークを延ばす原因になり、大型化してしまう。更に、上記の実施例とは異なり、第１のレンズ群１と焦点可変レンズ４の位置が逆になるため、各レンズの干渉を避けるのが困難となる。一方、条件式０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２の下限を下回る場合、第１のレンズ群１の移動に対して焦点可変レンズ４が敏感であり、製造上の組立精度が上がり、焦点可変レンズの制御が困難となる。
【0044】
期待される効果としても、プッシャーが一体化することで、サイズとして全体の約１０％程度の削減、消費電力約２２０ｍＷの省電力効果も期待される。
【0045】
本発明の１つの実施例において、第１のレンズ群１は、少なくとも１枚のレンズを含み、第２のレンズ群２は、少なくとも１枚のレンズを含み、第１レンズ群１のレンズ及び第２のレンズ群２のレンズは、いずれも非球面レンズである。
【0046】
なお、本発明の実施例の撮像装置のレンズに用いられる非球面式は、下記のように定義される。
ここで、ｘは、サグ（ｓａｇ）量であり、ｙは、光軸からの高さであり、ｃは、非球面の近軸曲率であって、非球面の曲率半径の逆数であり、ｋは、非球面の円錐定数であり、Ａｎは、ｎ次の非球面係数である。
【数1】
【0047】
以下、本発明の実施例の撮像装置のレンズの具体的な実施のパラメータを、４つの実施例を通じて具体的に説明する。
実施例１
実施例１
【0048】
図４の撮像装置におけるレンズの構造を参照し、レンズの屈折率、アッベ数及び焦点距離は、全て波長５５５．００ｎｍの光線を参考とする。
【0049】
本実施例１において、ｆ１／ｆの値は、０．８８３であり、Δｐ／Δｚの値は、１．４３９であり、Φ／Φ１の値は、０．６５７である。
【0050】
ここで、表１は、図４の撮像装置におけるレンズの構造に対応するレンズデータであり、表２は、図４の撮像装置におけるレンズに対応する各非球面係数であり、表３は、物体距離無限遠及び至近距離（３０ｍｍ）時の、図４に示す撮像装置の光学パラメータを示す。表４は、物体距離無限遠及び３０ｍｍにレンズフォーカス（第１のレンズ群）と焦点可変レンズの間隔を示す。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
【表3】
【0054】
【表4】
【0055】
ここで、撮像装置における各レンズは、上記の実施例１におけるサイズの範囲を採用する。図８のうち、図８Ａは、物体距離無限遠時の非点収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、非点収差の大きさを示し、単位がｍｍであり、縦座標は、画角を示す）。図８Ｂは、物体距離無限遠時の球面収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、球面収差を示し、単位がｍｍであり、縦座標は、開口値を示す）。図８Ｃは、物体距離無限遠時の歪収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、歪みの大きさを示し、％で示し、縦座標は、画角を示す）。
【0056】
図９のうち、図９Ａは、物体距離至近時の非点収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、非点収差の大きさを示し、単位がｍｍであり、縦座標は、画角を示す）。図９Ｂは、物体距離至近時の球面収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、球面収差を示し、単位がｍｍであり、縦座標は、開口値を示す）。図９Ｃは、物体距離至近時の歪収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、歪みの大きさを示し、％で示し、縦座標は、画角を示す）。
【0057】
なお、図８、図９には、図４に示す実施例１の物体距離∞と至近距離の諸収差を記載する。焦点可変レンズ４と第１のレンズ群１の発生収差（像面湾曲）をキャンセルすることで、無限遠から至近距離まで高性能を維持できていることが分かる。
実施例２
実施例２
【0058】
図７の撮像装置におけるレンズの構造を参照し、レンズの屈折率、アッベ数及び焦点距離は、全て波長５５５．００ｎｍの光線を参考とする。本実施例２において、ｆ１／ｆの値は、０．９２２であり、Δｐ／Δｚの値は、１．１８０である。ここで、表５は、図７の撮像装置におけるレンズの構造に対応するレンズデータであり、表６は、図７の撮像装置におけるレンズに対応する各非球面係数であり、表７は、物体距離無限遠及び至近距離（３０ｍｍ）時の、図７に示す撮像装置の光学パラメータを示す。表８は、物体距離無限遠及び至近距離（３０ｍｍ）にレンズフォーカスと焦点可変レンズの間隔、及び、物体距離無限遠及び至近距離（３０ｍｍ）にレンズフォーカスと第２のレンズ群の間隔を示す。
【0059】
【表5】
【0060】
【表6】
【0061】
【表7】
【0062】
【表8】
【0063】
ここで、撮像装置における各レンズは、上記の実施例２におけるサイズの範囲を採用する。図１０のうち、図１０Ａは、物体距離無限遠時の非点収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、非点収差の大きさを示し、単位がｍｍであり、縦座標は、画角を示す）。図１０Ｂは、物体距離無限遠時の球面収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、球面収差を示し、単位がｍｍであり、縦座標は、開口値を示す）。図１０Ｃは、物体距離無限遠時の歪収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、歪みの大きさを示し、％で示し、縦座標は、画角を示す）。
【0064】
図１１のうち、図１１Ａは、物体距離至近時の非点収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、非点収差の大きさを示し、単位がｍｍであり、縦座標は、画角を示す）。図１１Ｂは、物体距離至近時の球面収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、球面収差を示し、単位がｍｍであり、縦座標は、開口値を示す）。図１１Ｃは、物体距離至近時の歪収差のカーブを示す（当該図面において、横座標は、歪みの大きさを示し、％で示し、縦座標は、画角を示す）。
【0065】
なお、図１０、図１１には、図７に示す実施例２の物体距離∞と至近距離の諸収差を記載する。焦点可変レンズ４と第１のレンズ群１の発生収差（像面湾曲）をキャンセルすることで、無限遠から至近距離まで高性能を維持できていることが分かる。
【0066】
本発明において、焦点可変レンズとレンズフォーカスの併用を前提とし、かつレンズフォーカスと焦点可変レンズを駆動するプッシャーを一体化する場合、以上に記載した各レズ群の条件式を満足することによって、最小撮影距離短縮・小型化・高性能化の両立ができる。
【0067】
更に、本発明の実施例は、以上に記載した撮像装置を含む電子機器を更に提供する。
【0068】
上記の撮像レンズは、いわゆるスマートフォーン、いわゆるフィーチャーフォーン（ｆｅａｔｕｒｅ ｐｈｏｎｅ）又はタブレットデバイスなどの携帯式情報機器用の撮影装置にも用いられる。
【0069】
本発明の実施例における電子機器は、モバイル電子機器であってもよいし、非モバイル電子機器であってもよい。例えば、モバイル電子機器は、携帯電話、タブレットパソコン、ノートパソコン、パームコンピューター、車載電子機器、ウェアラブルデバイス、ウルトラモバイルパーソナルコンピューターＵＭＰＣ（Ｕｌｔｒａ－Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ネットブック又はパーソナルデジタルアシスタントＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などが挙げられ、非モバイル電子機器は、サーバー、ネットワークアタッチドストレージＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）、パーソナルコンピューターＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、テレビＴＶ（ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）、ＡＴＭ又はセルフサービスマシーンなどが挙げられるが、本発明の実施例において、限定されない。
【0070】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて記載したが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではない。上記の具体的な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではない。本発明の示唆を受け、当業者が本発明の趣旨及び特許請求の範囲から逸脱することなくなしえる多くの形態は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-14
【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】
撮像装置であって、
光軸方向において、物体側から像側へ順に配置された、正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子からなり、
前記光軸方向に設けられた焦点可変レンズを更に含み、
前記焦点可変レンズは、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の間に位置し、又は、前記第１のレンズ群の最も物体側に位置し、
前記第１のレンズ群は、前記第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有し、
前記焦点可変レンズの外部には、前記筐体部に接触するプッシャーが設けられ、
前記プッシャーは、前記焦点可変レンズと前記第１のレンズ群を移動駆動し、
前記焦点可変レンズには、光学流体が封止されており、前記焦点可変レンズに対して外部から前記プッシャーを介して圧力をかけて前記焦点可変レンズを変形させ、
前記撮像装置は、
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
（ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量）を満足することを特徴とする。
光軸方向において、物体側から像側へ順に配置された、正のパワーを持つ第１のレンズ群、負のパワーを持つ第２のレンズ群及び結像用の撮像素子からなり、
前記光軸方向に設けられた焦点可変レンズを更に含み、
前記焦点可変レンズは、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群の間に位置し、又は、前記第１のレンズ群の最も物体側に位置し、
前記第１のレンズ群は、前記第１のレンズ群を光軸方向に移動駆動するための筐体部を有し、
前記焦点可変レンズの外部には、前記筐体部に接触するプッシャーが設けられ、
前記プッシャーは、前記焦点可変レンズと前記第１のレンズ群を移動駆動し、
前記焦点可変レンズには、光学流体が封止されており、前記焦点可変レンズに対して外部から前記プッシャーを介して圧力をかけて前記焦点可変レンズを変形させ、
前記撮像装置は、
ａ＜ｆ１／ｆ＜ｂ
△ｐ／△ｚ＞１
０．５＜Ｌ／Ｌｐ＜２
（ｆ１：前記第１のレンズ群の焦点距離、
ｆ：前記撮像装置の焦点距離、
０＜ａ＜１かつ１＜ｂ＜２、
△ｚ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量、
△ｐ：前記第１のレンズ群の前記光軸方向への移動量Δｚに対する撮像面上のピント移動量、
Ｌ：前記第１のレンズ群の移動量、
Ｌｐ：前記プッシャーの押し込み量）を満足することを特徴とする。
【請求項2】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に位置する場合、
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５を満足することを特徴とする。
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に位置する場合、
０．５＜ｆ１／ｆ＜１．５を満足することを特徴とする。
【請求項3】
請求項２に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズの最大有効光線径は、前記第１のレンズ群の最大有効光線径よりも小さいことを特徴とする。
前記焦点可変レンズの最大有効光線径は、前記第１のレンズ群の最大有効光線径よりも小さいことを特徴とする。
【請求項4】
請求項３に記載の撮像装置であって、
０．４＜Φ／Φ１＜０．９５
（Φ：前記焦点可変レンズの最大有効光線径、
Φ１：前記第１のレンズ群の最大有効光線径）を更に満足することを特徴とする。
０．４＜Φ／Φ１＜０．９５
（Φ：前記焦点可変レンズの最大有効光線径、
Φ１：前記第１のレンズ群の最大有効光線径）を更に満足することを特徴とする。
【請求項5】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群の最も物体側に位置する場合、
０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２を満足することを特徴とする。
前記焦点可変レンズが前記第１のレンズ群の最も物体側に位置する場合、
０．６＜ｆ１／ｆ＜１．２を満足することを特徴とする。
【請求項6】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記プッシャーと前記筐体部とは、直接に連結されるか、減速比を有する機構を介して連結されることを特徴とする。
前記プッシャーと前記筐体部とは、直接に連結されるか、減速比を有する機構を介して連結されることを特徴とする。
【請求項7】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記プッシャーの押し込み量は、前記光学流体又は前記プッシャーの面積によって決められることを特徴とする。
前記プッシャーの押し込み量は、前記光学流体又は前記プッシャーの面積によって決められることを特徴とする。
【請求項8】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記第１のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第２のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第１のレンズ群のレンズ及び前記第２のレンズ群のレンズは、いずれも非球面レンズであることを特徴とする。
前記第１のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第２のレンズ群は、少なくとも1枚のレンズを含み、
前記第１のレンズ群のレンズ及び前記第２のレンズ群のレンズは、いずれも非球面レンズであることを特徴とする。
【請求項9】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記焦点可変レンズは、膜レンズ又は液体レンズであることを特徴とする。
前記焦点可変レンズは、膜レンズ又は液体レンズであることを特徴とする。
【請求項10】
電子機器であって、
請求項１～８のいずれかの一つに記載の撮像装置を含むことを特徴とする。
請求項１～８のいずれかの一つに記載の撮像装置を含むことを特徴とする。