JP5866475B1

JP5866475B1 - 撮像レンズ

Info

Publication number: JP5866475B1
Application number: JP2015143753A
Authority: JP
Inventors: 弘之寺岡
Original assignee: AAC Acoustic Technologies Shenzhen Co Ltd; AAC Technologies Japan R&D Center Co Ltd
Current assignee: AAC Technologies Holdings Shenzhen Co Ltd; AAC Technologies Japan R&D Center Co Ltd
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: CN105467557B; US20170023771A1; CN105467557A; US9715087B2; JP2017026731A

Abstract

【課題】良好な光学特性を有し、低背、広角、且つ、明るいＦ値を有する５枚のレンズで構成される撮像レンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、正パワーの第１レンズ、負パワーの第２レンズ、負パワーの第３レンズ、正パワーの第４レンズ、負パワーの第５レンズが配置され、且つ、所定の条件式を満足することを特徴とする撮像レンズ。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズに関する発明である。特に、高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子を使用した携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラなどに好適な、良好な光学特性を有し、ＴＴＬ（光学長）／ＩＨ（像高）≦１．３５と低背で、全画角（以下、２ωとする）が、８２°以上の広角で、且つ、２．２以下の明るいＦ値（以下、Ｆｎｏとする）を有する５枚のレンズで構成される撮像レンズに関する発明である。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を使用した各種撮像装置が広く普及している。これらの撮像素子の小型化、高性能化に伴い、良好な光学特性を有し、低背、広角、且つ、明るいＦｎｏを有する撮像レンズが求められている。

良好な光学特性を有し、低背、広角、且つ、明るいＦｎｏを有する５枚のレンズで構成される撮像レンズに関する技術開発が進められている。この５枚構成の撮像レンズとしては、物体から順に、正パワーを有する第１レンズ、負パワーを有する第２レンズ、負パワーを有する第３レンズ、正パワーを有する第４レンズ、負パワーを有する第５レンズで構成されたものが提案されている。

特許文献１の実施例１、３、４、５に開示された撮像レンズは、上記、５枚で構成された撮像レンズであるが、第１レンズ、第３レンズのパワー配分、第１、第２レンズの形状、及び、第４レンズの像面側面から第５レンズの物体側面までの距離とレンズ系全体の焦点距離の比が不十分なために、Ｆｎｏ＝２．２５、２ω≦７４．６°、ＴＴＬ／ＩＨ≧１．５１７と広角、低背化、及び、Ｆｎｏの明るさが不十分であった。

特許文献２の実施例１〜４に開示された撮像レンズは、上記、５枚で構成されたレンズであるが、第１レンズのパワー配分、及び、第２レンズの形状が不十分なために、Ｆｎｏ≧２．２５、２ω≦７５．６°と広角化、及び、Ｆｎｏの明るさが不十分であった。

特開２０１５−０７２４２４号公報特開２０１５−０６０１７１号公報

本発明の目的は、良好な光学特性を有し、低背、広角、且つ、明るいＦ値を有する５枚のレンズで構成される撮像レンズを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１レンズ、第３レンズのパワー配分、第１レンズ、第２レンズの形状、及び、第４レンズの像面側面から第５レンズ物体側面までの軸上距離とレンズ系全体の焦点距離の比、を鋭意検討した結果、従来技術の課題が改善された撮像レンズを得ることを見出し、本発明に到達した。

請求項１記載の撮像レンズは、物体側から順に、正パワーの第１レンズ、負パワーの第２レンズ、負パワーの第３レンズ、正パワーの第４レンズ、負パワーの第５レンズが配置され、且つ、以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．７０≦ｆ１／ｆ≦０．８５（１）
−４０．００≦ｆ３／ｆ≦−１５．００（２）
−２．００≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．００（３）
−０．４５≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）≦−０．１５（４）
０．１２≦ｄ８／ｆ≦０．１８（５）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
Ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像面側面の曲率半径
Ｒ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像面側面の曲率半径
ｄ８：第４レンズ像面側面から第５レンズ物体側面までの軸上距離
である。

請求項２記載の撮像レンズは、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
０．０５≦ｄ６／ｆ≦０．１５（６）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｄ６：第３レンズ像面側面から第４レンズ物体側面までの軸上距離
である。

本発明によれば、特に、高画素用ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子を使用した携帯用モジュールカメラ、ＷＥＢカメラなどに好適な、良好な光学特性を有し、ＴＴＬ（光学長）／ＩＨ（像高）≦１．３５と低背で、２ω≧８２°の広角で、且つ、Ｆｎｏ≦２．２の明るいＦｎｏを有する５枚のレンズで構成される撮像レンズが提供される。

本発明の一実施形態に係る撮像レンズＬＡの構成を示す図。上記撮像レンズＬＡの具体的実施例１の構成を示す図。実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）図。実施例１の撮像レンズＬＡの倍率色収差図。実施例１の撮像レンズＬＡの像面湾曲及び歪曲収差図。上記撮像レンズＬＡの具体的参考例１の構成を示す図。参考例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）図。参考例１の撮像レンズＬＡの倍率色収差図。参考例１の撮像レンズＬＡの像面湾曲及び歪曲収差図。

本発明に係る撮像レンズの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明の一実施形態撮像レンズの構成図を図１に示す。この撮像レンズＬＡは、物体側から像面側へ向かって、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５が配置された５枚構成のレンズ系を備えている。第５レンズＬ５と像面との間に、ガラス平板ＧＦが配置される。このガラス平板ＧＦとしては、カバーガラス、又は、ＩＲカットフィルターなどの機能を有するものを使用することができる。又、ガラス平板ＧＦは、第５レンズＬ５と像面の間に配置しなくともよい。

第１レンズＬ１は、正パワーを有するレンズであり、第２レンズＬ２は、負パワーを有するレンズであり、第３レンズＬ３は、負パワーを有するレンズであり、第４レンズＬ４は、正パワーを有するレンズであり、第５レンズＬ５は、負パワーを有するレンズである。これらの５枚レンズのレンズ表面は、諸収差を良好に補正するために、全面を非球面とすることが望ましい。

この撮像レンズＬＡは、以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．７０≦ｆ１／ｆ≦０．８５（１）
−４０．００≦ｆ３／ｆ≦−１５．００（２）
−２．００≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．００（３）
−０．４５≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）≦−０．１５（４）
０．１２≦ｄ８／ｆ≦０．１８（５）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
Ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像面側面の曲率半径
Ｒ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像面側面の曲率半径
ｄ８：第４レンズ像面側面から第５レンズ物体側面までの軸上距離
である。

条件式（１）は、第１レンズＬ１の正パワーを規定するものである。条件式（１）の下限を超えると、第１レンズＬ１の正パワーが強くなり過ぎ、諸収差の補正が困難となると共に広角化が困難となり、好ましくない、逆に上限を超えると第１レンズＬ１のパワーが弱くなり過ぎ、低背化が困難となり、好ましくない。
なお、条件式（１）の数値範囲を、以下の条件式（１−Ａ）の数値範囲に設定することが、より好ましい。
０．７５≦ｆ１／ｆ≦０．８０（１−Ａ）

条件式（２）は、第３レンズＬ３の負パワーを規定するものである。条件式（２）の範囲外では、低背化に伴い、軸上、軸外の色収差の補正が困難となり、好ましくない。
なお、条件式（２）の数値範囲を、以下の条件式（２−Ａ）の数値範囲に設定することが、より好ましい。
−２５．００≦ｆ３／ｆ≦−１８．００（２−Ａ）

条件式（３）は、第１レンズＬ１の形状を規定するものである。条件式（３）も範囲外では、広角、低背化に伴い、球面収差等の高次収差の補正が困難となり、好ましくない。
なお、条件式（３）の数値範囲を、以下の条件式（３−Ａ）の数値範囲に設定することが、より好ましい。
−１．６０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．１０（３−Ａ）

条件式（４）は、第２レンズＬ２の形状を規定するものである。条件式（４）の範囲外では、広角、低背化に伴い、軸上の色収差の補正が困難となり、好ましくない。
なお、条件式（４）の数値範囲を、以下の条件式（４−Ａ）の数値範囲に設定することが、より好ましい。
−０．４０≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）≦−０．１８（４−Ａ）

条件式（５）は、第４レンズＬ４の像面側面から第５レンズＬ５物体側面までの距離とレンズ系全体の焦点距離の比を規定するものである。条件式（５）の範囲外では、広角、低背化が困難となり、好ましくない。

更に、この撮像レンズＬＡは、以下の条件式（６）を特徴とする撮像レンズ。
０．０５≦ｄ６／ｆ≦０．１５（６）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｄ６：第３レンズ像面側面から第４レンズ物体側面までの軸上距離
である。

条件式（６）は、第３レンズＬ３の像面側面から第４レンズＬ４物体側面までの距離とレンズ系全体の焦点距離の比を規定するものである。条件式（６）の範囲外では、広角、低背化が困難となり、好ましくない。

撮像レンズＬＡを構成する５枚レンズが、それぞれ前記の構成及び、条件式を満たすことにより、良好な光学特性を有し、ＴＴＬ（光学長）／ＩＨ（像高）≦１．３５の低背で、２ω≧８２°の広角で、且つ、Ｆｎｏ≦２．２の明るいＦｎｏを有する撮像レンズを得ることが可能となる。

ｆ：撮像レンズＬＡ全体の焦点距離
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
Ｆｎｏ：Ｆ値
２ω ：全画角
Ｓ１：開口絞り
Ｒ：光学面の曲率半径、レンズの場合は中心曲率半径
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズＬ１の像面側面の曲率半径
Ｒ３：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズＬ２の像面側面の曲率半径
Ｒ５：第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズＬ３の像面側面の曲率半径
Ｒ７：第４レンズＬ４の物体側面の曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像面側面の曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の物体側面の曲率半径
Ｒ１０：第５レンズＬ５の像面側面の曲率半径
Ｒ１１：ガラス平板ＧＦの物体側面の曲率半径
Ｒ１２：ガラス平板ＧＦの像面側面の曲率半径
ｄ：レンズの中心厚、又は、レンズ間距離
ｄ０：開口絞りＳ１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の中心厚
ｄ２：第１レンズＬ１像面側面から第２レンズＬ２の物体側面までの距離
ｄ３：第２レンズＬ２の中心厚
ｄ４：第２レンズＬ２の像面側面から第３レンズＬ３の物体側面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の中心厚
ｄ６：第３レンズＬ３の像面側面から第４レンズＬ４の物体側面までの軸上距離
ｄ７：第４レンズＬ４の中心厚
ｄ８：第４レンズＬ４の像面側面から第５レンズＬ５の物体側面までの軸上距離
ｄ９：第５レンズＬ５の中心厚
ｄ１０：第５レンズＬ５の像面側面からガラス平板ＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１１：ガラス平板ＧＦの中心厚
ｄ１２：ガラス平板ＧＦの像面側面から像面までの軸上距離
ｎｄ：ｄ線の屈折率
ｎｄ１：第１レンズＬ１のｄ線の屈折率
ｎｄ２：第２レンズＬ２のｄ線の屈折率
ｎｄ３：第３レンズＬ３のｄ線の屈折率
ｎｄ４：第４レンズＬ４のｄ線の屈折率
ｎｄ５：第５レンズＬ５のｄ線の屈折率
ｎｄ６：ガラス平板ＧＦのｄ線の屈折率
ν ：アッベ数
ν１：第１レンズＬ１のアッベ数
ν２：第２レンズＬ２のアッベ数
ν３：第３レンズＬ３のアッベ数
ν４：第４レンズＬ４のアッベ数
ν５：第５レンズＬ５のアッベ数
ν６：ガラス平板ＧＦのアッベ数
ＴＴＬ：光学長（第１レンズＬ１の物体側面から像面までの軸上距離）
ＬＢ：第５レンズＬ５の像面側面から像面までの軸上距離（ガラス平板ＧＦの厚み含む）
ＩＨ：像高

ｙ＝（ｘ²／Ｒ）／[１＋｛１−（ｋ＋１）（ｘ²／Ｒ²）｝^1/2]
＋Ａ４ｘ⁴＋Ａ６ｘ⁶＋Ａ８ｘ⁸＋Ａ１０ｘ¹⁰＋Ａ１２ｘ¹²＋Ａ１４ｘ¹⁴＋Ａ１６ｘ¹⁶ （７）

但し、Ｒは軸上の曲率半径、ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６は非球面係数である。

各レンズ面の非球面は、便宜上、式（７）で表される非球面を使用している。しかし、ながら、特に、この式（７）の非球面多項式に限定するものではない。

（実施例１）
図２は、実施例１の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。実施例１の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５のそれぞれの物体側及び像面側の曲率半径Ｒ、レンズ中心厚又はレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νを表１に、円錐係数ｋ、非球面係数を表２に示す。

後に登場する表５は、実施例１〜３の諸値及び条件式（１）〜（６）で規定したパラメータに対応する値を示す。

実施例１は、表５に示すように、条件式（１）〜（６）を満足する。

実施例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図３に、倍率色収差を図４に、像面湾曲及び歪曲収差を図５に示す。なお、図５の像面湾曲のＳはサジタル像面にたいする像面湾曲、Ｔはタンジェンシャル像面に対する像面湾曲であり、参考例１においても同様である。実施例１の撮像レンズＬＡは、２ω＝８４．５°、ＴＴＬ／ＩＨ＝１．３１１、Ｆｎｏ＝２．１５と、広角、低背で、且つ、Ｆｎｏが明るく、図３〜５に示すように、良好な光学特性を有していることがわかる。

（参考例１）
図６は、参考例１の撮像レンズＬＡの配置を示す構成図である。参考例１の撮像レンズＬＡを構成する第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５のそれぞれの物体側及び像面側の曲率半径Ｒ、レンズ中心厚又はレンズ間距離ｄ、屈折率ｎｄ、アッベ数νを表３に、円錐係数ｋ、非球面係数を表４に示す。

参考例１は、表５に示すように、条件式（１）〜（６）を満足する。

参考例１の撮像レンズＬＡの球面収差（軸上色収差）を図７に、倍率色収差を図８に、像面湾曲及び歪曲収差を図９に示す。参考例１の撮像レンズＬＡは、２ω＝８３．３°、ＴＴＬ／ＩＨ＝１．３１９、Ｆｎｏ＝２．１５と、広角、低背で、且つ、Ｆｎｏが明るく、図７〜９に示すように、良好な光学特性を有していることがわかる。

表５に各数値実施例の諸値及び、条件式（１）〜（６）で規定したパラメータに対応する値を示す。なお、表５に示す諸値単位は、２ω（°）、ｆ（ｍｍ）、ｆ１（ｍｍ）、ｆ
２（ｍｍ）、ｆ３（ｍｍ）、ｆ４（ｍｍ）、ｆ５（ｍｍ）、ＴＴＬ（ｍｍ）、ＬＢ（ｍｍ）、ＩＨ（ｍｍ）である。

ＬＡ：撮像レンズ
Ｓ１：開口絞り
Ｌ１：第１レンズ
Ｌ２：第２レンズ
Ｌ３：第３レンズ
Ｌ４：第４レンズ
Ｌ５：第５レンズ
ＧＦ：ガラス平板
Ｒ：光学面の曲率半径、レンズの場合は中心曲率半径
Ｒ１：第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズＬ１の像面側面の曲率半径
Ｒ３：第２レンズＬ２の物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズＬ２の像面側面の曲率半径
Ｒ５：第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズＬ３の像面側面の曲率半径
Ｒ７：第４レンズＬ４の物体側面の曲率半径
Ｒ８：第４レンズＬ４の像面側面の曲率半径
Ｒ９：第５レンズＬ５の物体側面の曲率半径
Ｒ１０：第５レンズＬ５の像面側面の曲率半径
Ｒ１１：ガラス平板ＧＦの物体側面の曲率半径
Ｒ１２：ガラス平板ＧＦの像面側面の曲率半径
ｄ：レンズの中心厚、又は、レンズ間距離
ｄ０：開口絞りＳ１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の中心厚
ｄ２：第１レンズＬ１像面側面から第２レンズＬ２の物体側面までの距離
ｄ３：第２レンズＬ２の中心厚
ｄ４：第２レンズＬ２の像面側面から第３レンズＬ３の物体側面までの軸上距離
ｄ５：第３レンズＬ３の中心厚
ｄ６：第３レンズＬ３の像面側面から第４レンズＬ４の物体側面までの軸上距離
ｄ７：第４レンズＬ４の中心厚
ｄ８：第４レンズＬ４の像面側面から第５レンズＬ５の物体側面までの軸上距離
ｄ９：第５レンズＬ５の中心厚
ｄ１０：第５レンズＬ５の像面側面からガラス平板ＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１１：ガラス平板ＧＦの中心厚
ｄ１２：ガラス平板ＧＦの像面側面から像面までの軸上距離

Claims

物体側から順に、正パワーの第１レンズ、負パワーの第２レンズ、負パワーの第３レンズ、正パワーの第４レンズ、負パワーの第５レンズが配置され、且つ、以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
０．７０≦ｆ１／ｆ≦０．８５（１）
−４０．００≦ｆ３／ｆ≦−１５．００（２）
−２．００≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）≦−１．２０９（３）
−０．４５≦（Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ３−Ｒ４）≦−０．１５（４）
０．１２≦ｄ８／ｆ≦０．１８（５）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
Ｒ１：第１レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像面側面の曲率半径
Ｒ３：第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｒ４：第２レンズの像面側面の曲率半径
ｄ８：第４レンズ像面側面から第５レンズ物体側面までの軸上距離
である。
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
０．０５≦ｄ６／ｆ≦０．１５（６）
但し、
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｄ６：第３レンズ像面側面から第４レンズ物体側面までの軸上距離
である。