JP6573438B1 - 撮像光学システム - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像光学システムを提供する。【解決手段】撮像光学システム１００は、物体側から像側に向かって、順に同軸に設置された第１レンズＬ１（焦点距離ｆ１）、第２レンズＬ２（焦点距離ｆ２）、第３レンズＬ３（焦点距離ｆ３）、第４レンズＬ４（焦点距離ｆ４）、第５レンズＬ５（焦点距離ｆ５）及び第６レンズＬ６（焦点距離ｆ６）からなり、且つ以下の条件式０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２、−８＜ｆ２／ｆ＜−１、４００＜ｆ３／ｆ＜６００、５＜ｆ４／ｆ＜１８、０.１＜ｆ５／ｆ＜１、−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１を満たす。但し、ｆは撮像光学システム全体の焦点距離である。撮像光学システム１００は、面型を合理的に最適化し、屈折力を配分し、光学材料を選択することにより、大きな相対口径の撮像光学システムが設計され、低照度環境での結像性能を提供でき、結像が鮮明になり、且つ、温度と湿度に対する信頼性に優れる。【選択図】図１
Description
本発明は撮像光学システムに関し、具体的に、携帯型電子機器に用いられる撮像光学システムに関する。
近年、小型の撮像レンズの顕著な発展に伴い、マイクロ型の撮影モジュールに対する需要は益々高まっているが、撮像レンズの感光素子としては一般的に、感光結合素子又は相補型金属酸化物半導体素子との２種類しかないが、半導体製造プロセスの発展に伴い、感光素子の画素サイズは縮小されており、それに加え、現在の電子製品は優れた機能および軽薄短小化の外観を発展の傾向とするため、良好な結像品質を有する小型化の撮像レンズは既に市場の主流になっている。
感光素子を用いた撮像レンズでは、画像の解像度が徐々に高まっており、且つ、画素の大きさが徐々に小さくなっている。従って、それに対応するレンズは、例えば、レンズの広角化を図ること、レンズの感度を向上させること、レンズの敏感度を低下させることなどの高解像度と優れた光学性能などを有する要求を満たす必要がある。従来の６枚式のレンズモジュールにおける撮像レンズは、材質に制限されるため、色収差の補正に不利であり、そして、絞りが小さく、撮影された画面全体の明るさが足りず、結像性能が制限される。
上記技術的問題を解決するために、本発明は、新しい光学システム構造形態を提供し、面型を合理的に最適化し、屈折力を合理的に配分し、光学材料を合理的に選択することにより、携帯型電子機器に適し、且つ鮮明に結像可能な６枚のレンズを有する撮像光学システムを設計している。
本発明は、撮像光学システムが提供され、当該撮像光学システムは、物体側から像側に向かって順に同軸に設置された第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ及び第６レンズからなり、且つ以下の条件式（１）〜（６）を満たす。
０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２ （１）
−８＜ｆ２／ｆ＜−１ （２）
４００＜ｆ３／ｆ＜６００ （３）
５＜ｆ４／ｆ＜１８ （４）
０.１＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１ （６）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ：前記撮像光学システム全体の焦点距離
である。
０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２ （１）
−８＜ｆ２／ｆ＜−１ （２）
４００＜ｆ３／ｆ＜６００ （３）
５＜ｆ４／ｆ＜１８ （４）
０.１＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１ （６）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ：前記撮像光学システム全体の焦点距離
である。
好ましくは、前記第１レンズは、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凹面であり、且つ以下の条件式（７）〜（９）を満たす。
４.９ｍｍ＜ｆ１＜５.２ｍｍ （７）
１.５８＜ｎ１＜１.７ （８）
５８＜ｖ１＜６２ （９）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｎ１：第１レンズの屈折率
ｖ１：第１レンズのアッベ数
である。
４.９ｍｍ＜ｆ１＜５.２ｍｍ （７）
１.５８＜ｎ１＜１.７ （８）
５８＜ｖ１＜６２ （９）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｎ１：第１レンズの屈折率
ｖ１：第１レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記第２レンズは、その物体側面が近軸において凸面、且つ以下の条件式（１０）〜（１２）を満たす。
−１７.５ｍｍ＜ｆ２＜−１４ｍｍ （１０）
１.６４＜ｎ２＜１.６８ （１１）
１９＜ｖ２＜２２ （１２）
但し、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｎ２：第２レンズの屈折率
ｖ２：第２レンズのアッベ数
である。
−１７.５ｍｍ＜ｆ２＜−１４ｍｍ （１０）
１.６４＜ｎ２＜１.６８ （１１）
１９＜ｖ２＜２２ （１２）
但し、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｎ２：第２レンズの屈折率
ｖ２：第２レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記第３レンズは、その物体側面が近軸において凸面、且つ以下の条件式（１３）〜（１５）を満たす。
２０００ｍｍ＜ｆ３＜２４００ｍｍ （１３）
１.５２＜ｎ３＜１.５６ （１４）
５４＜ｖ３＜５８ （１５）
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｎ３：第３レンズの屈折率
ｖ３：第３レンズのアッベ数
である。
２０００ｍｍ＜ｆ３＜２４００ｍｍ （１３）
１.５２＜ｎ３＜１.５６ （１４）
５４＜ｖ３＜５８ （１５）
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｎ３：第３レンズの屈折率
ｖ３：第３レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記第４レンズは、その物体側面が近軸において凸面、且つ以下の条件式（１６）〜（１８）を満たす。
７０ｍｍ＜ｆ４＜７６ｍｍ （１６）
１.６２＜ｎ４＜１.６６ （１７）
２３＜ｖ４＜２５ （１８）
但し、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｎ４：第４レンズの屈折率
ｖ４：第４レンズのアッベ数
である。
７０ｍｍ＜ｆ４＜７６ｍｍ （１６）
１.６２＜ｎ４＜１.６６ （１７）
２３＜ｖ４＜２５ （１８）
但し、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｎ４：第４レンズの屈折率
ｖ４：第４レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記第５レンズは、正屈折力を有し、その物体側面が近軸において凹面であり、その像側面が近軸において凸面であり、且つ以下の条件式（１９）〜（２１）を満たす。
３.５ｍｍ＜ｆ５＜３.９ｍｍ （１９）
１.５２＜ｎ５＜１.５６ （２０）
５２＜ｖ５＜５８ （２１）
但し、
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｎ５：第５レンズの屈折率
ｖ５：第５レンズのアッベ数
である。
３.５ｍｍ＜ｆ５＜３.９ｍｍ （１９）
１.５２＜ｎ５＜１.５６ （２０）
５２＜ｖ５＜５８ （２１）
但し、
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｎ５：第５レンズの屈折率
ｖ５：第５レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記第６レンズは、その物体側面が近軸において凹面であり、且つ以下の条件式（２２）〜（２４）を満たす。
−３.２ｍｍ＜ｆ６＜−２.８ｍｍ （２２）
１.５２＜ｎ６＜１.５４ （２３）
５４＜ｖ６＜５８ （２４）
但し、
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｎ６：第６レンズの屈折率
ｖ６：第６レンズのアッベ数
である。
−３.２ｍｍ＜ｆ６＜−２.８ｍｍ （２２）
１.５２＜ｎ６＜１.５４ （２３）
５４＜ｖ６＜５８ （２４）
但し、
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｎ６：第６レンズの屈折率
ｖ６：第６レンズのアッベ数
である。
好ましくは、前記撮像光学システムの光学長ＴＴＬは、５.６ｍｍ以下である。
好ましくは、前記撮像光学システムの絞りＦ値は、１.４５以下である。
好ましくは、前記第１レンズは、ガラスレンズである。
関連する技術に比べ、本発明により提供された撮像光学システムは、下記の有益な効果を有する。本発明は、面型を合理的に最適化し、屈折力を合理的に配分し、光学材料を合理的に選択することにより、大きな相対口径の撮像光学システムを設計し、低照度環境での結像が鮮明になることを可能にした。前記第１レンズはガラス材質で作製されるため、色収差を効果的に補正し、光学性能を向上させることができるとともに、温度と湿度に対する信頼性に優れる。
本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下の実施例の説明で使用される図面について、以下に簡単に説明する。以下の説明における図面は、本発明の一部の実施例に過ぎないことは明らかである。当業者は、これらの図面に基づき、創造的な作業なしに他の図面を得ることもできる。
本発明に係る撮像光学システムの１つの好ましい実施例を示す構成模式図である。
図１に示す撮像光学システムの軸上色収差を示す模式図である。
図１に示す撮像光学システムの倍率色収差を示す模式図である。
図１に示す撮像光学システムの像面湾曲及び歪曲収差収差を示す模式図である。
本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明瞭に、完全に記述する。説明した実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではないことは明らかである。当業者が本発明の実施例に基づき、創造的な作業なしに得た他の図面は全て本発明の保護の範囲に含まれる。
図１を参照すると、図１は是本発明により提供された撮像光学システムの１つの好ましい実施例を示す構成模式図である。前記撮像光学システム１００は、主に同軸に配置された６枚のレンズからなり、物体側から像側に向かって第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及び第６レンズＬ６により構成され、その具体的な構成は以下の通りである。
前記第１レンズＬ１は、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凹面であり、ガラス材質で作製される。
本実施例では、前記第１レンズＬ１は、物体側面と像側面が非球面である。当然ながら、他の実施例では、前記第１レンズＬ１は、物体側面と像側面が球面であってもよく、本発明はこれついて特に限定されない。
前記第２レンズＬ２は、その物体側面が近軸において凸面であり、プラスチック材質で作製される。
前記第３レンズＬ３は、その物体側面が近軸において凸面であり、プラスチック材質で作製される。
前記第４レンズＬ４は、その物体側面が近軸において凸面であり、プラスチック材質で作製される。
前記第５レンズＬ５は正屈折力を有し、その物体側面が近軸において凹面であり、その像側面が近軸において凸面であり、プラスチック材質で作製される。
前記第６レンズＬ６は、その物体側面が近軸において凹面であり、プラスチック材質で作製される。
ここで、物体側面が凸面であるとは、物体側面が物体に向かって凸形状に形成されることであり、物体側面が凹面であるとは、物体側面が物体に向かって凹形状が形成されることであり、像側面が凸面であるとは、像側面が像面に向かって凸形状が形成されることであり、像側面が凹面であるとは、像側面が像面に向かって凹形状が形成されることである。
前記第１レンズＬ１は、ガラス材料で作製され、温度と湿度に対する信頼性に優れるとともに、光学性能を向上させることもできる。前記第５レンズＬ５は正屈折力を有することにより、前記第１レンズＬ１の正屈折力を配分することが可能であり、システムの敏感度を低下させる。６枚のレンズの面型を合理的に最適化し、屈折力を合理的に配分し、光学材料を合理的に選択することにより、前記撮像光学システム１が低照度で優れた結像性能を有するようになる。
前記撮像光学システム１００は、絞りＳ１及びガラス平板ＧＦをさらに備え、前記絞りＳ１は、入光量の制御や被写界深度の制御に用いられる。前記ガラス平板ＧＦは、前記第６レンズＬ６の像側面が位置する側に配置され、前記ガラス平板ＧＦはフィルタであってもよく、光線をフィルタリングする作用を有し、その種類は、実際の状況の要求に応じて選択することが可能である。
本発明に係る撮像光学システム１００は、前記撮像光学システム１００の小型化、高感度、高光学性能及び広画角の設計要求を満たすために、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６は、以下の条件式を満たす必要がある。
一．焦点距離
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６の焦点距離は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式４.９ｍｍ＜ｆ１＜５.２ｍｍ、−１７.５ｍｍ＜ｆ２＜−１４ｍｍ、２０００ｍｍ＜ｆ３＜２４００ｍｍ、７０ｍｍ＜ｆ４＜７６ｍｍ、３.５ｍｍ＜ｆ５＜３.９ｍｍ、−３.２ｍｍ＜ｆ６＜−２.８ｍｍ、且つ、０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２、−８＜ｆ２／ｆ＜−１、４００＜ｆ３／ｆ＜６００、５＜ｆ４／ｆ＜１８、０.１＜ｆ５／ｆ＜１、−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１を満たす必要がある。
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ：整个撮像光学システムの焦点距離
である。
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６の焦点距離は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式４.９ｍｍ＜ｆ１＜５.２ｍｍ、−１７.５ｍｍ＜ｆ２＜−１４ｍｍ、２０００ｍｍ＜ｆ３＜２４００ｍｍ、７０ｍｍ＜ｆ４＜７６ｍｍ、３.５ｍｍ＜ｆ５＜３.９ｍｍ、−３.２ｍｍ＜ｆ６＜−２.８ｍｍ、且つ、０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２、−８＜ｆ２／ｆ＜−１、４００＜ｆ３／ｆ＜６００、５＜ｆ４／ｆ＜１８、０.１＜ｆ５／ｆ＜１、−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１を満たす必要がある。
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ：整个撮像光学システムの焦点距離
である。
二．屈折率
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６の屈折率は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式１.５８＜ｎ１＜１.７、１.６４＜ｎ２＜１.６８、１.５２＜ｎ３＜１.５６、１.６２＜ｎ４＜１.６６、１.５２＜ｎ５＜１.５６、１.５２＜ｎ６＜１.５４を満たす必要がある。
但し、
ｎ１：第１レンズの屈折率
ｎ２：第２レンズの屈折率
ｎ３：第３レンズの屈折率
ｎ４：第４レンズの屈折率
ｎ５：第５レンズの屈折率
ｎ６：第６レンズの屈折率
である。
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６の屈折率は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式１.５８＜ｎ１＜１.７、１.６４＜ｎ２＜１.６８、１.５２＜ｎ３＜１.５６、１.６２＜ｎ４＜１.６６、１.５２＜ｎ５＜１.５６、１.５２＜ｎ６＜１.５４を満たす必要がある。
但し、
ｎ１：第１レンズの屈折率
ｎ２：第２レンズの屈折率
ｎ３：第３レンズの屈折率
ｎ４：第４レンズの屈折率
ｎ５：第５レンズの屈折率
ｎ６：第６レンズの屈折率
である。
三．アッベ数
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６のアッベ数は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式５８＜ｖ１＜６２、１９＜ｖ２＜２２、５４＜ｖ３＜５８、２３＜ｖ４＜２５、５２＜ｖ５＜５８、５４＜ｖ６＜５８を満たす必要がある。
但し、
ｖ１：第１レンズのアッベ数
ｖ２：第２レンズのアッベ数
ｖ３：第３レンズのアッベ数
ｖ４：第４レンズのアッベ数
ｖ５：第５レンズのアッベ数
ｖ６：第６レンズのアッベ数
である。
前記撮像光学システム１００の全体構成では、前記撮像光学システム１００の第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及び第６レンズＬ６のアッベ数は、以下の条件式を満たす必要があり、即ち、条件式５８＜ｖ１＜６２、１９＜ｖ２＜２２、５４＜ｖ３＜５８、２３＜ｖ４＜２５、５２＜ｖ５＜５８、５４＜ｖ６＜５８を満たす必要がある。
但し、
ｖ１：第１レンズのアッベ数
ｖ２：第２レンズのアッベ数
ｖ３：第３レンズのアッベ数
ｖ４：第４レンズのアッベ数
ｖ５：第５レンズのアッベ数
ｖ６：第６レンズのアッベ数
である。
前記第１レンズＬ１、前記第２レンズＬ２、前記第３レンズＬ３、前記第４レンズＬ４、前記第５レンズＬ５及び前記第６レンズＬ６の焦点距離、屈折率及びアッベ数が上記範囲外である場合、前記撮像光学システム１００の色収差特性とテレセントリック特性が劣化する恐れがあり、そして、前記撮像光学システム１００の敏感度を増大させ、前記撮像光学システム１００の小型化と広画角を図ることが困難であり、且つ前記撮像光学システム１００のコストダウンに不利である。
本実施形態では、撮像光学システム１００の光学長ＴＴＬは５.６ｍｍ以下であり、極薄化に有利である。
本実施形態では、撮像光学システム１００の絞りＦ値は１.４５以下である。大絞りを有し、結像性能に優れる。
このように設計すると、撮像光学システム１００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。
ＴＴＬ: 光学長（第１レンズＬ１の物体側面から結像面までの軸上距離）
ＴＴＬ: 光学長（第１レンズＬ１の物体側面から結像面までの軸上距離）
好ましくは、高品質の結像需要を満足するために、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（Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｐｏｉｎｔ）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、本発明に係る撮像光学システム１００の設計データを示し、焦点距離、軸上距離、曲率半径及び軸上厚さの単位はｍｍである。
表１、表２は、本発明に係る撮像光学システム１００の設計データを示す。
ここで、各符号の意味は、以下の通りである。
Ｓ１：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の像側面の曲率半径
Ｒ１１：第６レンズＬ６の物体側面の曲率半径
Ｒ１２：第６レンズＬ６の像側面の曲率半径
Ｒ１５：光学フィルタＧＦの物体側面の曲率半径
Ｒ１６：光学フィルタＧＦの像側面の曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、又は、レンズ間の軸上距離
ｄ０：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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
ｄ１０：第５レンズＬ５の像側面から第６レンズＬ６の物体側面までの軸上距離
ｄ１１：第６レンズＬ６の軸上厚さ
ｄ１２：第６レンズＬ６の像側面からガラス平板ＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１３：ガラス平板ＧＦの軸上厚さ
ｄ１４：ガラス平板ＧＦの像側面から像面まで的軸上距離
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：第６レンズＬ６のｄ線の屈折率
ｎｄg：ガラス平板ＧＦのｄ線の屈折率
ｖｄ：アッベ数
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
ｖ６：第６レンズＬ６のアッベ数
ｖg：ガラス平板ＧＦのアッベ数
Ｓ１：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の像側面の曲率半径
Ｒ１１：第６レンズＬ６の物体側面の曲率半径
Ｒ１２：第６レンズＬ６の像側面の曲率半径
Ｒ１５：光学フィルタＧＦの物体側面の曲率半径
Ｒ１６：光学フィルタＧＦの像側面の曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、又は、レンズ間の軸上距離
ｄ０：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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
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の軸上厚さ
ｄ１０：第５レンズＬ５の像側面から第６レンズＬ６の物体側面までの軸上距離
ｄ１１：第６レンズＬ６の軸上厚さ
ｄ１２：第６レンズＬ６の像側面からガラス平板ＧＦの物体側面までの軸上距離
ｄ１３：ガラス平板ＧＦの軸上厚さ
ｄ１４：ガラス平板ＧＦの像側面から像面まで的軸上距離
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：第６レンズＬ６のｄ線の屈折率
ｎｄg：ガラス平板ＧＦのｄ線の屈折率
ｖｄ：アッベ数
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
ｖ６：第６レンズＬ６のアッベ数
ｖg：ガラス平板ＧＦのアッベ数
表２は、本発明に係る撮像光学システム１００における各レンズの非球面データを示す。
但し、ｋは円錐係数であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６は非球面係数である。
ＩＨ：像高
ｙ=(ｘ２／Ｒ)／[１＋{１−(ｋ＋１)(ｘ２／Ｒ２)}１／２]
＋Ａ４ｘ４＋Ａ６ｘ６＋Ａ８ｘ８＋Ａ１０ｘ１０＋Ａ１２ｘ１２＋Ａ１４ｘ１４＋Ａ１６ｘ１６ （２５）
ＩＨ：像高
ｙ=(ｘ２／Ｒ)／[１＋{１−(ｋ＋１)(ｘ２／Ｒ２)}１／２]
＋Ａ４ｘ４＋Ａ６ｘ６＋Ａ８ｘ８＋Ａ１０ｘ１０＋Ａ１２ｘ１２＋Ａ１４ｘ１４＋Ａ１６ｘ１６ （２５）
各レンズ面の非球面は、便宜上、上記式(２５)で表される非球面を使用している。しかしながら、本発明は、特にこの式（２５）の非球面多項式に限定されるものではない。
主光線角ＣＲＡと撮像光学システム像高との関係は、表３に示す。
本実施例において、入射瞳径が３.２４３ｍｍであり、全視野の像高が３.９２８３ｍｍであり、対角線方向の画角が７８.８１°である。
表４、表５は、本発明に係る撮像光学システム１００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、Ｐ１Ｒ１、Ｐ１Ｒ２は、それぞれ第１レンズＬ１の物体側面と像側面を示し、Ｐ２Ｒ１、Ｐ２Ｒ２は、それぞれ第２レンズＬ２の物体側面と像側面を示し、Ｐ３Ｒ１、Ｐ３Ｒ２は、それぞれ第３レンズＬ３の物体側面と像側面を示し、Ｐ４Ｒ１、Ｐ４Ｒ２は、それぞれ第４レンズＬ４の物体側面と像側面を示し、Ｐ５Ｒ１、Ｐ５Ｒ２は、それぞれ第５レンズＬ５の物体側面と像側面を示し、Ｐ６Ｒ１、Ｐ６Ｒ２は、それぞれ第６レンズＬ６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システム１００の光軸までの垂直距離であり、単位はｍｍ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システム１００光軸までの垂直距離であり、単位はｍｍである。
本実施例において、前記撮像光学システム１００における第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、第６レンズＬ６の焦点距離はそれぞれ表６に示す。
本実施形態では、前記第１レンズと前記第２レンズとの合成焦点距離ｆ１２は６.７２であり、撮像光学システムの像面湾曲と歪曲収差を解消することができ、且つ撮像光学システムのバックフォーカス距離を抑えることができ、映像レンズシステム群の小型化を維持することができる。
前記撮像光学システム１００における第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及び第６レンズＬ６の物体側面及び像側面の面タイプ、半口径ＳＤデータは表７に示す。
図２、図３は、それぞれ波長４７０ｎｍ、５１０ｎｍ、５５５ｎｍ、６１０ｎｍ及び６５０ｎｍの光が撮像光学システム１００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、波長５５５ｎｍの光が撮像光学システム１００を通った後の像面湾曲及び歪曲収差収差を示す模式図であり、図４の像面湾曲Ｓはサジタル方向の像面湾曲であり、Ｔは、子午方向の像面湾曲である。
関連する技術に比べ、本発明により提供された撮像光学システムは、下記有益な効果を有する。本発明は、面型を合理的に最適化し、屈折力を配分し、光学材料を選択することにより、相対口径の大きい撮像光学システムを設計し、低照度環境での結像が鮮明になることを可能にした。前記第１レンズはガラス材質で作製されるため、色収差を効果的に補正し、光学性能を向上させることができるとともに、温度と湿度に対する信頼性は優れる。
以上の説明は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明に対して種々の変形や変更が可能である。本発明の精神および範囲内でなされる任意の修正、均等な置換、改良などは、本発明の保護の範囲に含まれる。
Claims (10)
- 撮像光学システムであって、物体側から像側に向かって順に同軸に設置された第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ及び第６レンズから構成され、且つ、以下の条件式（１）〜（６）を満たすことを特徴とする撮像光学システム。
０.８＜ｆ１／ｆ＜１.２ （１）
−８＜ｆ２／ｆ＜−１ （２）
４００＜ｆ３／ｆ＜６００ （３）
５＜ｆ４／ｆ＜１８ （４）
０.１＜ｆ５／ｆ＜１ （５）
−１＜ｆ６／ｆ＜−０.１ （６）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｆ：前記撮像光学システム全体の焦点距離
である。 - 前記第１レンズは、その物体側面が近軸において凸面であり、その像側面が近軸において凹面であり、且つ以下の条件式（７）〜（９）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
４.９ｍｍ＜ｆ１＜５.２ｍｍ （７）
１.５８＜ｎ１＜１.７ （８）
５８＜ｖ１＜６２ （９）
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｎ１：第１レンズの屈折率
ｖ１：第１レンズのアッベ数
である。 - 前記第２レンズは、その物体側面が近軸において凸面であり、且つ以下の条件式（１０）〜（１２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
−１７.５ｍｍ＜ｆ２＜−１４ｍｍ （１０）
１.６４＜ｎ２＜１.６８ （１１）
１９＜ｖ２＜２２ （１２）
但し、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｎ２：第２レンズの屈折率
ｖ２：第２レンズのアッベ数
である。 - 前記第３レンズは、その物体側面が近軸において凸面であり、且つ以下の条件式（１３）〜（１５）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
２０００ｍｍ＜ｆ３＜２４００ｍｍ （１３）
１.５２＜ｎ３＜１.５６ （１４）
５４＜ｖ３＜５８ （１５）
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
ｎ３：第３レンズの屈折率
ｖ３：第３レンズのアッベ数
である。 - 前記第４レンズの物体側面が近軸において凸面であり、且つ以下の条件式（１６）〜（１８）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
７０ｍｍ＜ｆ４＜７６ｍｍ （１６）
１.６２＜ｎ４＜１.６６ （１７）
２３＜ｖ４＜２５ （１８）
但し、
ｆ４：第４レンズの焦点距離
ｎ４：第４レンズの屈折率
ｖ４：第４レンズのアッベ数
である。 - 前記第５レンズは正屈折力を有し、その物体側面が近軸において凹面であり、その像側面が近軸において凸面であり、且つ以下の条件式（１９）〜（２１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
３.５ｍｍ＜ｆ５＜３.９ｍｍ （１９）
１.５２＜ｎ５＜１.５６ （２０）
５２＜ｖ５＜５８ （２１）
但し、
ｆ５：第５レンズの焦点距離
ｎ５：第５レンズの屈折率
ｖ５：第５レンズのアッベ数
である。 - 前記第６レンズは、その物体側面が近軸において凹面であり、且つ以下の条件式（２２）〜（２４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
−３.２ｍｍ＜ｆ６＜−２.８ｍｍ （２２）
１.５２＜ｎ６＜１.５４ （２３）
５４＜ｖ６＜５８ （２４）
但し、
ｆ６：第６レンズの焦点距離
ｎ６：第６レンズの屈折率
ｖ６：第６レンズのアッベ数
である。 - 前記撮像光学システムの光学長（ＴＴＬ）は、５.６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
- 前記撮像光学システムの絞りＦ値は、１.４５以下であることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
- 前記第１レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮像光学システム。
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