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JP-2026076554-A - 光学系

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Abstract

【課題】小型化の要求を満足しながらも、良好な光学特性を備える光学系を提供する。 【解決手段】 物体側から像側に向かって順に、第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、正の屈折力を有する第６レンズＬ６と、正の屈折力を有する第７レンズＬ７と、負の屈折力を有する第８レンズＬ８とから構成され、第１レンズＬ１は、焦点可変レンズであり、第３レンズＬ３は、近軸において像側が凹面であり、第４レンズＬ４は、近軸において物体側が凹面であり、第５レンズＬ５は、近軸において像側が凸面であり、第７レンズＬ７は、近軸において像側が凸面であり、第８レンズＬ８は、近軸において像側が凹面である。 【選択図】図１

Inventors

  • 山村 勉

Assignees

  • カンタツ株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (7)

  1. 物体側から像側に向かって順に配置された、 第１レンズと、 正の屈折力を有する第２レンズと、 負の屈折力を有する第３レンズと、 負の屈折力を有する第４レンズと、 正の屈折力を有する第５レンズと、 正の屈折力を有する第６レンズと、 正の屈折力を有する第７レンズと、 負の屈折力を有する第８レンズとから構成され、 前記第１レンズは、焦点可変レンズであり、 前記第３レンズは、近軸において像側が凹面であり、 前記第４レンズは、近軸において物体側が凹面であり、 前記第５レンズは、近軸において像側が凸面であり、 前記第７レンズは、近軸において像側が凸面であり、 前記第８レンズは、近軸において像側が凹面であることを特徴とする光学系。
  2. 以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （１）１．０＜νｄ６／（νｄ７＋νｄ８）＜１．９ ただし、 νｄ６：第６レンズのｄ線に対するアッべ数、 νｄ７：第７レンズのｄ線に対するアッべ数、 νｄ８：第８レンズのｄ線に対するアッべ数、 とする。
  3. 以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （２）２．５＜（Ｔ２／ｆ２）×１００＜１１．０ ただし、 Ｔ２：第２レンズの光軸上の厚み、 ｆ２：第２レンズの焦点距離、 とする。
  4. 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （３）０．２５＜ｆ７／ｆ＜０．９５ ただし、 ｆ７：第７レンズの焦点距離、 ｆ：光学系全系の焦点距離、 とする。
  5. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （４）０．２５＜ｒ５／ｆ＜０．８５ ただし、 ｒ５：第３レンズの物体側の面の近軸曲率半径、 ｆ：光学系全系の焦点距離、 とする。
  6. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （５）－０．６５＜ｒ１０／ｆ＜－０．１５ ただし、 ｒ１０：第５レンズの像側の面の近軸曲率半径、 ｆ：光学系全系の焦点距離、 とする。
  7. 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。 （６）－１．００＜ｒ１０／ｆ５＜－０．２５ ただし、 ｒ１０：第５レンズの像側の面の近軸曲率半径、 ｆ５：第５レンズの焦点距離、 とする。

Description

本発明は、撮像装置に使用されるＣＣＤセンサやＣ-ＭＯＳセンサの固体撮像素子上に被写体の像を結像させる光学系に関するものである。 近年、家電製品や情報端末機器、自動車等、様々な製品にカメラ機能が搭載されるようになった。特に自動車には複数のカメラが搭載され、自動車の安全性の向上と共に運転者の利便性の向上が図られている。今後も、カメラ機能を融合させた様々な商品開発が進んでいくものと考えられる。また、製品は、小型でありながらも高い解像性能が求められる。 このような製品に搭載される光学系は、レンズを合焦させる場合、１つまたは複数のレンズフォーカス群を光軸方向に移動させることで無限遠から最短撮影距離までを合焦させる。この際、レンズフォーカス群の光軸方向への移動スペースを確保する必要があり、最短撮影距離を短くするほど、フォーカス群の移動量が伸びて大型化する。 従来の高性能化を目指した光学系としては、例えば、以下の特許文献１のような光学系が知られている。 特許文献１には、物体側から順に配置された、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群を備え、その中で、第２レンズ群は、少なくとも１枚の非球面レンズまたは２枚の接合レンズを含むとともに、２枚の接合レンズ、非球面レンズ１枚と接合レンズ１枚、非球面レンズ１枚とレンズ２枚、のいずれかの構成が使用された光学系が開示されている。 中国特許出願公開第１０８６４６３９３号明細書 本発明の実施例１の光学系の概略構成を示す図である。本発明の実施例１の光学系の物体距離ＯＢＪが７４ｍｍの場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。本発明の実施例１の光学系の物体距離ＯＢＪが１００ｍｍの場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。本発明の実施例１の光学系の物体距離ＯＢＪが４２ｍｍの場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。本発明の実施例２の光学系の概略構成を示す図である。本発明の実施例２の光学系の物体距離ＯＢＪが１７０ｍｍの場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。本発明の実施例３の光学系の概略構成を示す図である。本発明の実施例３の光学系の物体距離ＯＢＪが１６０ｍｍの場合の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。本発明のレンズ構成に含まれる焦点可変レンズの概略構成を示す断面図である。 以下、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 図１、図５および図７はそれぞれ、本実施の形態の実施例１から３に係る光学系の概略構成を示す図である。以下、図１を参照して、本実施の形態に係る光学系の詳細を説明する。 図１に示すように、本発明による光学系は、物体側から像側に向かって順に配置された、第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、正の屈折力を有する第６レンズＬ６と、正の屈折力を有する第７レンズＬ７と、負の屈折力を有する第８レンズＬ８とから構成され、第１レンズＬ１は、焦点可変レンズであり、第３レンズＬ３は、近軸において像側が凹面であり、第４レンズＬ４は、近軸において物体側が凹面であり、第５レンズＬ５は、近軸において像側が凸面であり、第７レンズＬ７は、近軸において像側が凸面であり、第８レンズＬ８は、近軸において像側が凹面である。 また、第８レンズＬ８と撮像面ＩＭＧ（すなわち、撮像素子の撮像面）の間には赤外線カットフィルタ等のフィルタＩＲおよびカバーガラスＣＧが配置される。なお、このフィルタＩＲおよびカバーガラスＣＧは省略することが可能である。 開口絞りＳＴは、第１レンズＬ１の前方に配置することで、諸収差の補正を容易にするとともに、高像高の光線が撮像素子に入射する際の角度の制御を容易にしている。なお、開口絞りＳＴの位置は、第１レンズＬ１の前方に限定されない。撮像素子の仕様に応じて適宜配置すればよい。 第１レンズＬ１は、膜Ｍｅと、液体ポリマー樹脂層ＰＬと、ガラス基板Ｇｓとからなる焦点可変レンズである。第１レンズＬ１を焦点可変レンズとすることにより、第１レンズＬ１の大径化を抑制しながら小型化を図るとともに、非点収差、像面湾曲、歪曲収差を抑制する。 ここで、焦点可変レンズについて図９を参照しながら説明する。図９に示すように、本実施の形態に係る焦点可変レンズは、物体側から撮像面ＩＭＧ側に向かって順に、膜Ｍｅの撮像面ＩＭＧ側の面上に配置されたアクチュエーターＡｃｔと、膜Ｍｅと、液体ポリマー樹脂層ＰＬと、ガラス基板Ｇｓとから構成される。膜Ｍｅは、面上に配置されたアクチュエーターＡｃｔに電圧を印加することで面形状を変化させて、レンズの焦点距離を変化させる役目を担っている。液体ポリマー樹脂層ＰＬは、ガラス基板Ｇｓと接している面（本実施例１では撮像面ＩＭＧ側の面）が常に平面に維持され、膜Ｍｅと接している面（本実施例１では物体側の面）が膜Ｍｅの形状変化に応じて面形状を変化させる。膜Ｍｅと接している面の形状を変化させることにより、膜Ｍｅとの間に間隙を生じさせない役割を担っている。ガラス基板Ｇｓは、焦点可変レンズの構造を支える役目を担っている。 焦点可変レンズは、レンズを移動させることなく焦点位置を調整することができるため、光学系の小型化、合焦速度の超高速化、合焦時の消費電力の低減などの効果を奏する。また、最短撮影距離から無限遠までの全域において、画角の変動が小さいという利点もある。 また、本実施の形態に係る焦点可変レンズは、上述した構成に限定されず、物体側と撮像面ＩＭＧ側を反転させた構成、すなわち物体側から撮像面ＩＭＧ側に向かって順に、ガラス基板Ｇｓと、液体ポリマー樹脂層ＰＬと、膜Ｍｅとを配置する構成であってもよい。なお、アクチュエーターＡｃｔは膜Ｍｅの撮像面ＩＭＧ側の面上に配置される。 なお、本実施の形態に係る焦点可変レンズは、上述した構成に限定されず、その他の液体レンズ、膜レンズ、液晶レンズであってもよい。 第２レンズＬ２は、正の屈折力を有し、近軸において両凸形状である。そのため、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 第３レンズＬ３は、負の屈折力を有し、近軸において像側が凹面のメニスカス形状である。そのため、色収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 第４レンズＬ４は、負の屈折力を有し、近軸において両凹形状である。そのため、色収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 第５レンズＬ５は、正の屈折力を有し、近軸において両凸形状である。そのため、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 第６レンズＬ６は、正の屈折力を有し、近軸において像側が凸面のメニスカス形状である。そのため、球面収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 また、第６レンズＬ６の形状は、実施例２および実施例３ように、近軸において両凸形状であってもよい。この場合、両面の正の屈折力により、小型化に有利になる。 第７レンズＬ７は、正の屈折力を有し、近軸において両凸形状である。そのため、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差が良好に補正される。 第８レンズＬ８は、負の屈折力を有し、近軸において両凹形状である。そのため、色収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差を良好に補正される。また、近軸において像側を凹面とすることにより、小型化を維持しながらバックフォーカスを確保している。 本実施の形態に係る光学系は、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、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８が、それぞれ単レンズで構成されている。単レンズとすることにより、物体側および像側の面に、収差の補正に有効な非球面を形成することができる。本実施の形態においては、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、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８の各レンズ面に適切な非球面を形成することで、良好な諸収差の補正が行われている。また、接合レンズを採用する場合に比較して工数を削減できるため、製造コストを抑制できる。 なお、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、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８のレンズ面を非球面で形成することが望ましいが、要求される性能によっては製造が容易な球面を採用してもよい。 本実施形態における光学系は、以下の条件式（１）から（２８）を満足することにより、好ましい効果を奏するものである。 （１）１．０＜νｄ６／（νｄ７＋νｄ８）＜１．９ （２）２．５＜（Ｔ２／ｆ２）×１００＜１１．０ （３）０．２５＜ｆ７／ｆ＜０．９５ （４）０．２５＜ｒ５／ｆ＜０．８５ （５）－０．６５＜ｒ１０／ｆ＜－０．１５ （６）－１．００＜ｒ１０／ｆ５＜－０．２５ （７）－３１＜（Ｔ３／ｆ３）×１００＜－６ （８）０．３＜ｆ２／ｆ＜１．３ （９）－２．３０＜ｆ３／ｆ＜－０．４５ （１０）－０．７＜ｆ４／ｆ＜－０．２ （１１）０．２５＜ｆ５／ｆ＜１．１０ （１２）－１．７＜ｆ７／ｆ８＜－０．５ （１３）１．０＜ｆ７／Ｔ７＜４．５ （１４）－０．８５＜ｆ８／ｆ＜－０．２５ （１５）０．２０＜ｒ３／ｆ＜０．７５ （１６）４．５＜ｒ３／Ｔ２＜１６．０ （１７）－１０＜ｒ４／ｆ＜－１ （１８）－１２．５＜ｒ４／ｒ１６＜－１．０ （１９）０．１０＜ｒ６／ｆ＜０．４５ （２０）－１．２５＜ｒ６／ｒ７＜－０．３０ （２１）－０．６０＜ｒ７／ｆ＜－０．１５ （２２）０．５＜ｒ９／ｆ＜５．５ （２３）－６．５＜ｒ１０／（Ｄ５６＋Ｔ６）＜－１．０ （２４）０．３＜ｒ１３／ｆ＜１．３ （２５）１７＜ｒ１３／Ｄ７８＜１４４ （２６）１．０＜ｒ１３／（Ｄ４５＋Ｔ５＋Ｄ５６）＜５．５ （２７）－１．３＜ｒ１４／ｆ＜－０．３ （２８）０．３５＜ｒ１６／ｆ＜１．２０ ただし、 νｄ６：第６レンズＬ６のｄ線に対するアッべ数、 νｄ７：第７レンズＬ７のｄ線に対するアッべ数、 νｄ８：第８レンズＬ８のｄ線に対するアッべ数、 Ｔ２：第２レンズＬ２の光軸Ｘ上の厚み、 Ｔ３：第３レンズＬ３の光軸Ｘ上の厚み、 Ｔ５：第５レンズＬ５の光軸Ｘ上の厚み、 Ｔ６：第６レンズＬ６の光軸Ｘ上の厚み、 Ｔ７：第７レンズＬ７の光軸Ｘ上の厚み、 Ｄ４５：第４レンズＬ４の像側の面から第５レンズＬ５の物体側の面までの光軸Ｘ上の距離、 Ｄ５６：第５レンズＬ５の像側の面から第６レンズＬ６の物体側の面までの光軸Ｘ上の距離、 Ｄ７８：第７レンズＬ７の像側の面から第８レンズＬ８の物体側の面までの光軸Ｘ上の距離、 ｆ：光学系全系の焦点距離、 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、 ｆ７：第７レンズＬ７の焦点距離、 ｆ８：第８レンズＬ８の焦点距離、 ｒ３：第２レンズＬ２の物体側の面の近軸曲率半径、 ｒ４：第２レンズＬ２の像側の面の近軸曲率半径、 ｒ５：第３レンズＬ３の物体側の面の近軸曲率半径、 ｒ６：第３レンズＬ３の像側の面の近軸曲率半径、 ｒ７：第４レンズＬ４の物体側の面の近軸曲率半径、 ｒ９：第５レンズＬ５の物体側の面の近軸曲率半径、 ｒ１０：第５レンズＬ５の像側の面の近軸曲率半径、 ｒ１３：第７レンズＬ７の物体側の面の近軸曲率半径、 ｒ１４：第７レンズＬ７の像側の面の近軸曲率半径、 ｒ１６：第８レンズＬ８の像側の面の近軸曲率半径、 なお、上記の各条件式をすべて満足する必要はなく、それぞれの条件式を単独に満たすことで、各条件式に対応した作用効果を得ることができる。 また、本実施形態における光学系は、以下の条件式（１ａ）から（２８ａ）を満足することにより、より好ましい効果を奏するものである。 （１ａ）１．２＜νｄ６／（νｄ７＋ν