JP2011107527A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図ると共に諸収差、特に、歪曲収差の良好な補正による高性能化を図る。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とを配置し、以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにした。
（１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
（２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
（３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
但し、ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆ：レンズ系全体の焦点距離、ｆ２：第２レンズの焦点距離、Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径、Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は撮像レンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いた生体認証用の撮像レンズ及び撮像装置の技術分野に関する。

近年、セキュリティを確保するために、指紋、掌紋、虹彩、静脈等の人間の身体的な特徴を用いた生体認証によって本人確認を行うことが可能な撮像装置（生体認証装置）が普及している。

このような生体認証を行う撮像装置にあっては、撮像装置に内蔵される撮像光学系において、可能な限り小型化及び薄型化を図ることが必要とされると共にレンズにおける広画角化が必要とされている。このような必要性は、被写体とレンズの距離が近接しており、また、レンズの小型化を図ると被写体がレンズに対して相対的に大きくなることによる。

上記のような生体認証に用いられる撮像光学系の撮像レンズ（広角撮像レンズ）に関して、従来、以下のような提案がある。

例えば、物体側から像側へ順に、両凹形状の負の屈折力を有する第１レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第２レンズとが配置され、単一波長の光源に対応した２枚構成の指紋認識用の撮像装置に利用できる構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、光路を９０°折り曲げるプリズムと、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配置され、６００ｎｍ乃至９５０ｎｍの波長領域の光を使用する３枚乃至５枚構成の撮像装置に利用できる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配置され、近赤外領域の光を使用する３枚乃至４枚構成の指静脈認識用の撮像装置に利用できる構成が提案されている（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。

特開２００７−１４７８３０号公報 特開２００７−０７１９７９号公報 特開２００７−２７９５４７号公報 特開２００７−２７９５４８号公報

ところが、特許文献１に記載された撮像レンズにあっては、光学長が９ｍｍ乃至１０ｍｍ程度であるため、小型化の点で不十分であり、また、周辺部の歪曲収差が−１０％程度と歪曲収差の補正も不十分であった。尚、上記した光学長とは、第１レンズの物体側の面から像面までの軸上距離である。

また、特許文献２に記載された撮像レンズにあっては、光路を折り曲げるプリズムによって小型化を実現しているが、撮像光学系の全体としては小型化が不十分であり、また、周辺部の歪曲収差が−１０％以上と歪曲収差の補正も不十分であった。

さらに、特許文献３及び特許文献４に記載された撮像レンズにあっては、光学長に対して物体距離が極端に短いために、第１レンズの外径が大きく、また、光学長が７．２５ｍｍ乃至１１．２９ｍｍであるため、小型化の点でも不十分であった。また、歪曲収差も全域で−４％乃至−８％程度と歪曲収差の補正も不十分であった。尚、上記した光学長とは、物体面（認証対象となる指紋等が存在する指の表面等）から第１レンズ群の最も物体側の面までの軸上距離を言う。

そこで、本発明撮像レンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化を図ると共に諸収差、特に、歪曲収差の良好な補正による高性能化を図ることを課題とする。

撮像レンズは、上記した課題を解決するために、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにしたものである。
（１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
（２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
（３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
とする。

従って、光学長が短縮化されると共にコマ収差や歪曲収差等の諸収差が良好に補正される。

上記した撮像レンズにおいて、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）１０．００＜Ｒ１／Ｒ２＜８０．００
但し、
Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
とする。

撮像レンズが条件式（４）を満足することにより、広画角化したときの大型化及び第１レンズの外径の大型化が回避される。

上記した撮像レンズにおいて、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．５０＜ｄ２／ｆ＜７．００
但し、
ｄ２：第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの軸上距離
とする。

撮像レンズが条件式（５）を満足することにより、広画角化したときの大型化が回避されると共に第１レンズの像側の面の周辺部の曲率半径が小さくなり過ぎない。

上記した撮像レンズにおいて、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）１．８０＜ｆ３／ｆ＜３．５０
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
とする。

撮像レンズが条件式（６）を満足することにより、像面湾曲収差及び歪曲収差が良好に補正される。

上記した撮像レンズにおいて、全画角が１２０°以上であり、近赤外領域の８００ｎｍ乃至９００ｎｍの波長の光を用い、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズのｄ線におけるアッベ数がそれぞれ５０乃至６０であることが望ましい。

撮像レンズが上記した全画角、使用波長及びアッベ数の各値を満足することにより、軸上及び軸外の色収差が良好に補正される。

撮像装置は、上記した課題を解決するために、撮像レンズと該撮像レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像レンズは、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにしたものである。
（１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
（２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
（３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
とする。

従って、光学長が短縮化されると共にコマ収差や歪曲収差等の諸収差が良好に補正される。

本発明撮像レンズ及び撮像装置にあっては、小型化を図ることができると共に諸収差、特に、歪曲収差の良好な補正による高性能化を図ることができる。

以下に、本発明撮像レンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。

［撮像レンズの構成］
本発明撮像レンズ（広角撮像レンズ）は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置されて成る。尚、第２レンズが負の屈折力を有する場合には、特に、負の弱い屈折力を有することが望ましい。

本発明撮像レンズを上記のように構成することにより、レトロフォーカスタイプの撮像レンズとすることができる。

一般に、レトロフォーカスタイプは、光学長が長くなってしまうため、本発明撮像レンズを以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足する構成とすることにより、小型、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正された高性能の撮像レンズとすることができる。
（１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
（２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
（３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
とする。

条件式（１）は、撮像レンズにおける第１レンズの屈折力配分を規定する式である。

条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズの負の屈折力が弱まるため、撮像レンズの小型化が困難になる。

一方、条件式（１）の上限を上回ると、軸外光束についてコマ収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（１）を満足することにより、撮像レンズの小型化を図ることができると共に軸外光束についてコマ収差の良好な補正を行うことができる。

条件式（２）は、撮像レンズにおける第２レンズの屈折力配分を規定する式である。

第２レンズが負の屈折力のときに条件式（２）の範囲外になると、第１レンズの負の屈折力が強くなり過ぎて軸外光束についてコマ収差の補正が困難になる。

一方、第２レンズが正の屈折力のときに条件式（２）の範囲外になると、第３レンズの正の屈折力が強くなり過ぎて歪曲収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（２）を満足することにより、コマ収差及び歪曲収差の良好な補正を行うことができる。

条件式（３）は、第３レンズの物体側の面の曲率半径と像側の面の曲率半径との比を規定する式である。

条件式（３）の下限を下回ると、第３レンズの正の屈折力が増加する傾向にあり、歪曲収差等の補正が困難になる。

一方、条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズの正の屈折力が減少する傾向にあり、撮像レンズの小型化が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（３）を満足することにより、歪曲収差等の良好な補正を行うことができると共に小型化を図ることができる。

上記したように、本発明撮像レンズにあっては、物体側から像側へ順に負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと開口絞りと正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにされている。

従って、小型化を図ることができると共に諸収差、特に、歪曲収差の良好な補正による高性能化を図ることができる。

本発明の一実施形態による撮像レンズにあっては、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）１０．００＜Ｒ１／Ｒ２＜８０．００
但し、
Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
とする。

条件式（４）は、第１レンズの物体側の面の曲率半径と像側の面の曲率半径との比を規定する式である。

条件式（４）の下限を下回ると、撮像レンズの広画角化したときの小型化が困難になる。

一方、条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズの外径が大きくなり過ぎると共に歪曲収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（４）を満足することにより、小型化を図ることができると共に歪曲収差の良好な補正を行うことができる。

本発明の一実施形態による撮像レンズにあっては、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）１．５０＜ｄ２／ｆ＜７．００
但し、
ｄ２：第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの軸上距離
とする。

条件式（５）は、撮像レンズの焦点距離と第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの軸上距離との比を規定する式である。

条件式（５）の下限を下回ると、撮像レンズの広画角化したときの小型化が困難になる。

一方、条件式（５）の上限を上回ると、第１レンズの像側の面の周辺部の曲率半径が小さくなり過ぎ、第１レンズの加工が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（５）を満足することにより、撮像レンズの小型化を図ることができると共に第１レンズの加工の容易化を図ることができる。

本発明の一実施形態による撮像レンズにあっては、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）１．８０＜ｆ３／ｆ＜３．５０
但し、
ｆ３：第３レンズの焦点距離
とする。

条件式（６）は、撮像レンズにおける第３レンズの屈折力配分を規定する式である。

条件式（６）の下限を下回ると、像面湾曲収差の補正が困難になる。

一方、条件式（６）の上限を上回ると、歪曲収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（６）を満足することにより、像面湾曲収差及び歪曲収差の良好な補正を行うことができる。

本発明の一実施形態による撮像レンズにあっては、全画角が１２０°以上であり、近赤外領域の８００ｎｍ乃至９００ｎｍの波長の光を用い、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズのｄ線におけるアッベ数がそれぞれ５０乃至６０であることが望ましい。

撮像レンズに関し、全画角と使用する光の波長について上記のような条件において、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズとしてｄ線におけるアッベ数がそれぞれ５０乃至６０の低分散材料を用いることにより、軸上及び軸外の色収差を良好に補正することができる。

［撮像レンズの数値実施例］
以下に、本発明撮像レンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。

尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。

「Ｒｉ」は第ｉ番目の面の曲率半径、「Ｓ」は開口絞り、「ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上距離、「ｎｄ」はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｄ」はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示す。

「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０^−ｉ」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０^−５」を示す。

曲率半径に関し、「Ｉｎｆｉｎｉｔｙ」は当該面が平面であることを示す。

「Ｋ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」、「Ａ１２」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数を示す。

本発明に係る撮像レンズは、指紋、掌紋、虹彩、静脈等の人間の身体的な特徴を用いて生体認証を行う撮像装置（生体認証装置）に用いられる。従って、「物体面」とは、例えば、指紋認証の場合には指紋の位置、掌紋認証の場合には手の掌紋の位置、虹彩認証の場合には眼球の血管膜の前端の位置、静脈認証の場合には指や手の静脈の位置等、認証対象の位置を言う。

各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「Ｋ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」、「Ａ１２」をそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。

以下に示す各実施の形態における撮像レンズは、何れも、
１．物体面から像面までの距離：１０．００ｍｍ
２．撮像素子の撮像面の半対角長：０．７０ｍｍ
３．設計上の使用波長（設計波長）：８５０ｎｍ
４．Ｆナンバー：２．８
とされている。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像レンズ１のレンズ構成を示している。

撮像レンズ１は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表１に、第１の実施の形態における撮像レンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。

撮像レンズ１において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表２に示す。

数値実施例１の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表３に示す。

数値実施例１は、全画角２ωが１３２．５°、焦点距離ｆが０．３０６ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．００ｍｍと小型である。

数値実施例１の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図２に示す。図２には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例１は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態における撮像レンズ２のレンズ構成を示している。

撮像レンズ２は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表４に、第２の実施の形態における撮像レンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。

撮像レンズ２において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表５に示す。

数値実施例２の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表６に示す。

数値実施例２は、全画角２ωが１４７．２°、焦点距離ｆが０．２００ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．６０ｍｍと小型である。

数値実施例２の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図４に示す。図４には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例２は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の第３の実施の形態における撮像レンズ３のレンズ構成を示している。

撮像レンズ３は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表７に、第３の実施の形態における撮像レンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。

撮像レンズ３において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表８に示す。

数値実施例３の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表９に示す。

数値実施例３は、全画角２ωが１４２．０°、焦点距離ｆが０．２２６ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．６０ｍｍと小型である。

数値実施例３の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図６に示す。図６には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例３は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜第４の実施の形態＞
図７は、本発明の第４の実施の形態における撮像レンズ４のレンズ構成を示している。

撮像レンズ４は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表１０に、第４の実施の形態における撮像レンズ４に具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデーターを示す。

撮像レンズ４において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表１１に示す。

数値実施例４の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表１２に示す。

数値実施例４は、全画角２ωが１３２．０°、焦点距離ｆが０．３１２ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．００ｍｍと小型である。

数値実施例４の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図８に示す。図８には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例４は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜第５の実施の形態＞
図９は、本発明の第５の実施の形態における撮像レンズ５のレンズ構成を示している。

撮像レンズ５は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表１３に、第５の実施の形態における撮像レンズ５に具体的数値を適用した数値実施例５のレンズデーターを示す。

撮像レンズ５において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例５における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表１４に示す。

数値実施例５の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表１５に示す。

数値実施例５は、全画角２ωが１２９．７°、焦点距離ｆが０．３２１ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．００ｍｍと小型である。

数値実施例５の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図１０に示す。図１０には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例５は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜第６の実施の形態＞
図１１は、本発明の第６の実施の形態における撮像レンズ６のレンズ構成を示している。

撮像レンズ６は、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、開口絞りＳと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズＬ３とが配置されて成る。

第３レンズＬ３と像面ＩＭＧの間にはガラス平板ＧＦが配置されている。ガラス平板ＧＦとしては、例えば、カバーガラス、赤外線カットフィルター、ローパスフィルター等の機能を有するものを使用することができる。

表１６に、第６の実施の形態における撮像レンズ６に具体的数値を適用した数値実施例６のレンズデーターを示す。

撮像レンズ６において、第１レンズＬ１の両面（第１面、第２面）、第２レンズＬ２の両面（第３面、第４面）、第３レンズＬ３の両面（第５面、第６面）は非球面に形成されている。数値実施例６における非球面の４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を円錐定数Ｋと共に表１７に示す。

数値実施例６の全画角２ω、焦点距離ｆ及び光学長ＴＴＬを表１８に示す。

数値実施例６は、全画角２ωが１２６．８°、焦点距離ｆが０．３５２ｍｍの広角レンズであるにも拘わらず、光学長ＴＴＬが３．００ｍｍと小型である。

数値実施例６の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を図１２に示す。図１２には、設計波長８５０ｎｍにおけるそれぞれの収差を示す。像面湾曲において、実線はサジタル像面における収差、点線はタンジェンシャル像面における収差である。

以上に示すように、数値実施例６は、小型化され、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正されていることが明らかである。

［撮像レンズの条件式の各値］
以下に、本発明撮像レンズの条件式の各値について説明する。

表１９に撮像レンズ１乃至撮像レンズ６における前記条件式（１）乃至条件式（６）の各値を示す。

表１９から明らかなように、撮像レンズ１乃至撮像レンズ６は条件式（１）乃至条件式（６）を満足するようにされている。

［撮像装置の構成］
以下に、本発明撮像装置について説明する。

本発明撮像装置は、撮像レンズが、物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置されて成る。尚、第２レンズが負の屈折力を有する場合には、特に、負の弱い屈折力を有することが望ましい。

本発明撮像装置の撮像レンズを上記のように構成することにより、レトロフォーカスタイプの撮像レンズとすることができる。

一般に、レトロフォーカスタイプは、光学長が長くなってしまうため、本発明撮像装置の撮像レンズを以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足する構成とすることにより、小型、かつ、諸収差、特に、歪曲収差が良好に補正された撮像装置とすることができる。
（１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
（２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
（３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
但し、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
とする。

条件式（１）は、撮像レンズにおける第１レンズの屈折力配分を規定する式である。

条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズの負の屈折力が弱まるため、撮像レンズの小型化が困難になる。

一方、条件式（１）の上限を上回ると、軸外光束についてコマ収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（１）を満足することにより、撮像レンズの小型化を図ることができると共に軸外光束についてコマ収差の良好な補正を行うことができる。

条件式（２）は、撮像レンズにおける第２レンズの屈折力配分を規定する式である。

第２レンズが負の屈折力のときに条件式（２）の範囲外になると、第１レンズの負の屈折力が強くなり過ぎて軸外光束についてコマ収差の補正が困難になる。

一方、第２レンズが正の屈折力のときに条件式（２）の範囲外になると、第３レンズの正の屈折力が強くなり過ぎて歪曲収差の補正が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（２）を満足することにより、コマ収差及び歪曲収差の良好な補正を行うことができる。

条件式（３）は、第３レンズの物体側の面の曲率半径と像側の面の曲率半径との比を規定する式である。

条件式（３）の下限を下回ると、第３レンズの正の屈折力が増加する傾向にあり、歪曲収差等の補正が困難になる。

一方、条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズの正の屈折力が減少する傾向にあり、撮像レンズの小型化が困難になる。

従って、撮像レンズが条件式（３）を満足することにより、歪曲収差等の良好な補正を行うことができると共に小型化を図ることができる。

上記したように、本発明撮像装置にあっては、撮像レンズが、物体側から像側へ順に負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと開口絞りと正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにされている。

従って、小型化を図ることができると共に諸収差、特に、歪曲収差の良好な補正による高性能化を図ることができる。

［撮像装置の一実施形態］
図１３に、生体認証装置として用いられる本発明撮像装置の一実施形態のブロック図を示す。

撮像装置（生体認証装置）１００は、撮像機能を担う撮像ブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行う信号処理部２０と、信号処理部２０によってデジタル変換された信号に対する所定の処理を行う画像処理部３０とを有している。

また、撮像装置１００は、画像処理部３０によって処理された画像信号の照合処理を行う画像照合部４０と、指紋や掌紋等の認証用画像を記憶する画像記憶部５０と、各種の制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）６０とを有している。

さらに、撮像装置１００は、指紋や掌紋等の照合を行う検出光として機能する近赤外領域の波長の光を出射する光出力部７０を有している。

撮像ブロック１０は、撮像レンズ１１（本発明が適用される撮像レンズ１、２、３、４、５、６）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。

信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換やノイズの除去等の各種の信号処理を行う。

画像処理部３０は、信号処理部２０によって変換されたデジタル信号を認証用の所定の画像信号として画像照合部４０に出力する。

画像照合部４０は画像記憶部５０に記憶されている認証用画像と画像処理部３０から入力された画像信号とを照合して照合結果をＣＰＵ６０に出力する。

ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各部を制御する制御処理部として機能する。

以上のように構成された撮像装置１００において、光出力部７０から指や掌等の被写体（認証対象）に対して撮像ブロック１０を介して検出光が出力されることにより以下の照合動作が行われる。

検出光は、撮像レンズ１１及び撮像素子１２を介して出力信号として信号処理部２０に出力され、該信号処理部２０によってデジタル信号への変換やノイズの除去等の各種の信号処理が行われる。

変換されたデジタル信号は画像処理部３０によって認証対象とされる画像信号とされ、画像照合部４０に出力される。画像照合部４０は画像記憶部５０に記憶されている認証用画像と画像処理部３０から入力された画像信号とを照合して照合結果（照合信号）をＣＰＵ６０に出力する。ＣＰＵ６０は入力された照合結果に基づいて認証データーを出力する。

上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

本発明撮像レンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像レンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像レンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像レンズの第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像レンズの第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第５の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像レンズの第６の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 第６の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。

１…撮像レンズ、２…撮像レンズ、３…撮像レンズ、４…撮像レンズ、５…撮像レンズ、６…撮像レンズ、、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｓ…開口絞り、１００…撮像装置、１１…撮像レンズ、１２…撮像素子

Claims (6)

1. 物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、
   以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足する
   撮像レンズ。
   （１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
   （２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
   （３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
   但し、
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｆ：レンズ系全体の焦点距離
   ｆ２：第２レンズの焦点距離
   Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
   とする。
2. 以下の条件式（４）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   （４）１０．００＜Ｒ１／Ｒ２＜８０．００
   但し、
   Ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径
   とする。
3. 以下の条件式（５）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   （５）１．５０＜ｄ２／ｆ＜７．００
   但し、
   ｄ２：第１レンズの像側の面から第２レンズの物体側の面までの軸上距離
   とする。
4. 以下の条件式（６）を満足する
   請求項１に記載の撮像レンズ。
   （６）１．８０＜ｆ３／ｆ＜３．５０
   但し、
   ｆ３：第３レンズの焦点距離
   とする。
5. 全画角が１２０°以上であり、近赤外領域の８００ｎｍ乃至９００ｎｍの波長の光を用い、
   第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズのｄ線におけるアッベ数がそれぞれ５０乃至６０である
   請求項１に記載の撮像レンズ。
6. 撮像レンズと該撮像レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記撮像レンズは、
   物体側から像側へ順に、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力又は負の屈折力を有する第２レンズと、開口絞りと、両凸形状の正の屈折力を有する第３レンズとが配置され、
   以下の条件式（１）乃至条件式（３）を満足する
   撮像装置。
   （１）−５．００＜ｆ１／ｆ＜−２．００
   （２）５０．００＜｜ｆ２｜／ｆ
   （３）−５０．００＜Ｒ５／Ｒ６＜−１．８０
   但し、
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｆ：レンズ系全体の焦点距離
   ｆ２：第２レンズの焦点距離
   Ｒ５：第３レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｒ６：第３レンズの像側の面の曲率半径
   とする。

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