CN206282024U - 摄像透镜以及具备摄像透镜的摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种摄像透镜以及具备所述摄像透镜的摄像装置。摄像透镜(10)实际上由3片透镜构成，该3片透镜从物侧起依次包括第一透镜(L1)、第二透镜(L2)以及第三透镜(L3)，第一透镜(L1)为双凹形状且物侧的面为非球面形状，第二透镜(L2)具有负光焦度，第三透镜(L3)具有正光焦度，并且凸面朝向像侧且像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧的面小。据此，在摄像透镜以及具备所述摄像透镜的摄像装置中，确保了最大像高相对于整个系统的焦距的比率，并从中心视场角到周边视场角实现了高成像性能。

Description

摄像透镜以及具备摄像透镜的摄像装置

技术领域

本实用新型涉及使被摄体的像成像的摄像透镜以及搭载所述摄像透镜而进行拍摄的摄像装置。

背景技术

以往，在到成为被摄体的物体为止的距离较近时也能够拍摄宽范围的小型且宽视场角的摄像透镜被应用于各种摄像装置中。作为这样的摄像装置，例如已知有在如下装置中使用的摄像装置：即，图像扫描仪、复印机、传真等读取图像、文字的读取装置；检测人脸、瞳光、手掌、手指等的静脉位置而对该人进行认证的生物体认证装置；识别纸币、硬币的识别装置；智能手机等便携电话终端；便携信息终端；平板型终端；显微镜；以及为了监视户外的状况而搭载于可视门铃、机动车的监视装置等。

例如，专利文献1、2中，为了实现小型化和宽视场角化而公开有3片结构的摄像透镜，该摄像透镜从物侧起依次由具有负光焦度的透镜、具有负光焦度的透镜、以及具有正光焦度的透镜构成。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2008-134540号公报

专利文献2：日本特开平7-72382号公报

上述专利文献1以及专利文献2所涉及的摄像透镜构成为，利用畸变来实现宽视场角。然而，为了高精度地认证或者识别所拍摄的对象物，优选抑制畸变，并且，为了在较短的物像间距离中拍摄宽范围，优选尽可能地将最大像高相对于整个系统的焦距的比率确保得较大。

为了应对这样的要求，在上述专利文献1以及专利文献2所涉及的摄像透镜中，由于最大像高相对于焦距的比率过小，因此优选增加最大像高相对于焦距的比率。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

本实用新型是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种确保了最大像高相对于整个系统的焦距的比率、且从中心视场角到周边视场角具有高成像性能的摄像透镜以及使用该摄像透镜的摄像装置。

解决方案

本实用新型的摄像透镜实质上由3片透镜构成，该3片透镜从物侧起依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，该第一透镜为双凹形状，且物侧的面为非球面形状，该第二透镜具有负光焦度，该第三透镜具有正光焦度，且凸面朝向像侧，并且像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧的面小。

需要说明的是，在本实用新型的摄像透镜中，“由3片透镜构成”是指，本实用新型的摄像透镜除了3片透镜以外，也包括实质上不具有屈光力的透镜、光阑、玻璃罩等透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖修正机构等机构部分等。另外，上述的透镜的面形状、光焦度的符号在含有非球面的情况下是在近轴区域内考虑的。

另外，在本实用新型所涉及的摄像透镜中，优选还具备位于第二透镜与第三透镜之间的孔径光阑。

另外，在本实用新型所涉及的摄像透镜中，在还具备位于第二透镜与第三透镜之间的孔径光阑的情况下，优选第一透镜的物侧的面在从第一透镜的物侧的面与最大视场角的主光线之间的交点朝向光轴的半径方向内侧具有至少一个拐点。

另外，在本实用新型所涉及的摄像透镜中，优选第二透镜是凸面朝向物侧的弯月形状。

此外，本实用新型的摄像透镜优选满足以下的条件式(1)～(6)、条件式(1-1)～(6-1)中的任一者、或者任意的组合。

-10＜L1f/L1r＜-0.1 (1)

-5＜L1f/L1r＜-0.2 (1-1)

-0.9＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.9 (2)

-0.7＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.7 (2-1)

-0.2＜f/f1＜-0.05 (3)

-0.17＜f/f1＜-0.07 (3-1)

0.5＜f1/f2＜5 (4)

0.7＜f1/f2＜3.5 (4-1)

0.1＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜1 (5)

0.5＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜0.98 (5-1)

-3＜d23/f12＜-1 (6)

-2.5＜d23/f12＜-1.2 (6-1)

其中，

L1f：第一透镜的物侧的面的近轴曲率半径；

L1r：第一透镜的像侧的面的近轴曲率半径；

f：相对于波长850nm的整个系统的焦距；

f1：第一透镜的相对于波长850nm的焦距；

f2：第二透镜的相对于波长850nm的焦距；

L2f：第二透镜的物侧的面的近轴曲率半径；

L2r：第二透镜的像侧的面的近轴曲率半径；

d23：第二透镜与第三透镜之间的光轴上的间隔；

f12：第一透镜和第二透镜的相对于波长850nm的合成焦距。

本实用新型的摄像装置具备本实用新型的摄像透镜。

实用新型效果

根据本实用新型的摄像透镜，实质上由3片透镜构成，该3片透镜从物侧起依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，该第一透镜为双凹形状，且物侧的面为非球面形状，该第二透镜具有负光焦度，该第三透镜具有正光焦度，且凸面朝向像侧，并且像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧的面小，因此能够提高确保了最大像高相对于整个系统的焦距的比率、且从中心视场角到周边视场角具有高成像性能的摄像透镜。

另外，根据本实用新型的摄像装置，由于具备本实用新型的具有高成像性能的摄像透镜，因此能够获得高分辨率的摄像图像。

附图说明

图1是示出本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第一结构例和光线轨迹的剖视图，且是与实施例1对应的透镜剖视图。

图2是将图1的第一结构例和光线轨迹的主要部位放大示出的剖视图。

图3是将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第二结构例和光线轨迹的主要部位放大示出的剖视图，且是与实施例2对应的透镜剖视图。

图4是将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第三结构例和光线轨迹的主要部位放大示出的剖视图，且是与实施例3对应的透镜剖视图。

图5是将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第四结构例和光线轨迹的主要部位放大示出的剖视图，且是与实施例4对应的透镜剖视图。

图6是将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像透镜的第五结构例和光线轨迹的主要部位放大示出的剖视图，且是与实施例5对应的透镜剖视图。

图7是示出实施例1的摄像透镜的关于红外光(波长850nm)的各像差的像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差。

图8是示出实施例2的摄像透镜的关于红外光(波长850nm)的各像差的像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差。

图9是示出实施例3的摄像透镜的关于红外光(波长850nm)的各像差的像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差。

图10是示出实施例4的摄像透镜的关于红外光(波长850nm)的各像差的像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差。

图11是示出实施例5的摄像透镜的关于红外光(波长850nm)的各像差的像差图，从左起依次示出球面像差、像散、歪曲像差。

图12是示出具备本实用新型所涉及的摄像透镜的生物体认证用的摄像装置的概要结构的剖视图。

图13是将图12的摄像装置的内部放大示出的放大立体图。

附图标记说明：

10、220 摄像透镜；

200 摄像装置；

CG1 透镜保护用玻璃罩；

CG2 受光面保护用玻璃罩；

Img 受光面(成像面)；

L1 第一透镜；

L2 第二透镜；

L3 第三透镜；

Di 从物侧起第i个与第i+1个透镜面之间的面间隔；

Ri 从物侧起第i个透镜面的曲率半径；

St 孔径光阑；

Z1 光轴。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的一实施方式进行详细说明。

图1是示出本实用新型的第一实施方式所涉及的摄像透镜10的第一结构例和光线轨迹的剖视图。另外，图2是图1的摄像透镜10的主要部位的放大图。

图1以及图2所示的结构例与后述的第一数值实施例(表1～3)的透镜结构对应。与图2相同地，图3～图6示出与后述的第二至第五实施方式所涉及的数值实施例(表4～表15)的透镜结构对应的第二至第五结构例的剖面结构。在图2中，符号Ri表示以将最靠物侧的光学要素的面设为第一个而随着朝向像侧(成像侧)依次增加的方式标注了符号的第i个面的曲率半径。另外，在图1以及图2中，示出将基准波长设为850nm、将物体距离设为1.5mm的情况下的、轴上光束2以及最大视场角的光束3的各光路。需要说明的是，在最大视场角的光束3中，由单点划线示出最大视场角的主光线V1。关于符号的含义，以图1以及图2为例而进行了说明，但在图3～图6中也基本相同。

需要说明的是，各结构例的基本结构均相同，故以下以图2所示的摄像透镜的结构例为基础进行说明，并根据需要也对图3～图6的结构例进行说明。

如图1以及图2所示，摄像透镜10沿着光轴Z1而从物侧起依次具备透镜保护用玻璃罩CG1、第一透镜L1、第二透镜L2、孔径光阑St、第三透镜L3、以及受光面保护用玻璃罩CG2。在使表示成为被摄体的物体的像通过摄像透镜10而成像的成像面上，配置有未图示的摄像元件的受光面Img。需要说明的是，在图1以及图2中，R1是示出物体位置的物体面。

第一透镜L1在光轴附近处呈双凹形状。由此，能够在第一透镜L1中适当地增强负光焦度，有利于实现宽视场角化。

另外，第一透镜L1的物侧的面为非球面形状。由此，能够适当地修正畸变。

此外，第一透镜L1的物侧的面优选为在从第一透镜L1的物侧的面与最大视场角的主光线之间的交点朝向光轴的半径方向内侧具有至少一个拐点的非球面形状。由此，能够良好地修正畸变和像散。需要说明的是，第一透镜L1的物侧的面中的“拐点”是指，第一透镜L1的物侧的面形状相对于像侧从凸形状切换为凹形状(或者从凹形状切换为凸形状)的点。另外，在本说明书中，“在从物侧的面与最大视场角的主光线之间的交点朝向光轴的半径方向内侧”是指，与物侧的面和最大视场角的主光线之间的交点相同的位置、或者从该交点朝向光轴的半径方向内侧的位置。另外，在第一透镜L1的物侧的面上设置的拐点可以配置在与第一透镜L1的物侧的面和最大视场角的主光线之间的交点相同的位置或者从该交点朝向光轴的半径方向内侧的任意位置。

第二透镜L2在光轴附近处具有负光焦度。另外，第二透镜L2优选为在光轴附近处凸面朝向物侧的弯月形状。在第二透镜L2为在光轴附近处凸面朝向物侧的弯月形状的情况下，能够良好地修正畸变。

第三透镜L3在光轴附近处具有正光焦度。另外，第三透镜L3构成为，在光轴附近处凸面朝向像侧，在光轴附近处像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧的面的曲率半径的绝对值小。因此，尤其是在成像区域的周边部，能够抑制通过光学系统的光线向成像面(摄像元件)射入的入射角变大。另外，第三透镜L3优选在光轴附近处呈双凸形状。在该情况下，能够良好地修正球面像差。

如上所述，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3构成为，从物侧起依次在光轴附近处具有负、负、正的光焦度。为了在维持像倍率(摄影倍率)的同时使物像间距离缩短，需要在缩短使整个系统的焦距的同时实现宽视场角。如上述那样，通过分别构成第一透镜L1～第三透镜L3的光焦度，能够在适当地缩短整个系统的焦距的同时实现宽视场角。

另外，孔径光阑St优选位于第二透镜L2与第三透镜L3之间。在如此配置孔径光阑St的情况下，尤其是在成像区域的周边部，能够抑制最大视场角的主光线向成像面(摄像元件)射入的入射角变大。

需要说明的是，在摄像透镜10中，为了防止从物侧侵入的杂散光、以及镜筒内的光的反射、散射等所产生的眩光等而优选设置光晕光阑。可以设置兼做光晕光阑的间隔环，也可以对透镜直接实施涂装、涂层以具有同等的效果。由此，能够实现部件件数的削减和全长的缩短化。

另外，作为平行平面板的透镜保护用玻璃罩CG1也可以是使保护玻璃、滤光片、或者物体紧贴配置的基准台。另外，作为平行平面板的受光面保护用玻璃罩CG2也可以作为摄像元件的玻璃罩而被插入，但也可以用作例如滤光片。关于平行平面板的厚度，并没有特别地指定，能够根据厚度而进行最佳化，并且这些平行平面板并非是摄像透镜10的必须结构，也可以省略。

优选将构成摄像透镜10的第一透镜L1～第三透镜L3的各个透镜中的至少一个面设为非球面形状。在该情况下，有利于实现良好的光学性能。

另外，优选将构成摄像透镜10的第一透镜L1～第三透镜L3设为单透镜。在该情况下，比起将第一透镜L1～第三透镜L3中的任一个透镜设为接合透镜的情况，透镜面数多，因此各透镜的设计自由度变高，有利于实现良好的光学性能。

根据上述摄像透镜10，在整体为3片这样的透镜结构中，由于使第一透镜L1～第三透镜L3的各透镜要素的结构最佳化，因此能够实现从中心视场角到周边视场角具有高成像性能的透镜系统。

尤其是，根据摄像透镜10，由于使第一透镜L1～第三透镜L3的各透镜要素的结构最佳化，因此良好地修正了畸变。其结果是，能够将摄像透镜10的相对于整个系统的焦距的最大像高确保为适当的大小。因此，能够将摄像透镜10适当地应用于在较短的物像间距离中进行宽范围的摄像的宽视场角的摄像透镜。在进行图像、文字的读取、生物体认证等的摄像装置中，例如，有时产生如下所述的要求：想要在10mm以下的物像间距离中，对在与光轴垂直的方向上为物像间距离的4倍左右的大小的被摄体(读取对象物或者认证对象物)进行拍摄，而用于图像、文字的读取或者生物体认证等。在对这样的摄像装置应用摄像透镜10的情况下，由于能够抑制畸变，并将最大像高相对于整个系统的焦距的比率确保得较大，因此能够根据上述要求而在较短的物像间距离中以宽范围进行被摄体的拍摄，从而能够高精度地进行读取或者认证。

作为一例，图2～图6所示的结构例构成为，相对于整个系统的焦距f的最大像高IH的值成为2.5以上的值。因此，能够适当地应用于在10mm以下的物像间距离中，对在与光轴垂直的方向上为物像间距离的4倍左右的大小的被摄体进行拍摄的摄像装置。与此相对地，专利文献1以及专利文献2所记载的摄像透镜是将畸变设定得较大的鱼眼型透镜系统，因此虽然具有宽视场角，但为了作为读取或者认证用的透镜系统而使用，优选进一步抑制畸变。另外，专利文献1以及专利文献2所记载的摄像透镜中，最大像高相对于整个系统的焦距的比率的值小至1.6以下，故更优选确保相对于整个系统的焦距的最大像高。

接下来，对与如以上那样构成的摄像透镜10的条件式相关的作用以及效果进行更为详细的说明。需要说明的是，摄像透镜10针对下述各条件式而优选满足各条件式中的任一个或者任意的组合。优选根据摄像透镜10所要求的事项而适宜地选择所满足的条件式。

第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f和第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r优选满足以下的条件式(1)。

-10＜L1f/L1r＜-0.1 (1)

通过设定第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r和第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f以避免成为条件式(1)的上限以上，能够良好地修正畸变和像散。另外，通过设定第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r和第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f以避免成为条件式(1)的下限以下，能够适当地实现宽视场角化。为了进一步提高该效果，优选满足条件式(1-1)。

-5＜L1f/L1r＜-0.2 (1-1)

另外，第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f和第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r优选满足以下的条件式(2)。

-0.9＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.9 (2)

通过设定第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r和第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f以避免成为条件式(2)的上限以上，能够良好地修正畸变和像散。另外，通过设定第一透镜L1的像侧的面的近轴曲率半径L1r和第一透镜L1的物侧的面的近轴曲率半径L1f以避免成为条件式(2)的下限以下，能够适当地实现宽视场角化。为了进一步提高该效果，优选满足条件式(2-1)。

-0.7＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.7 (2-1)

另外，第一透镜L1的相对于波长850nm的焦距f1以及相对于波长850nm的整个系统的焦距f优选满足以下的条件式(3)。

-0.2＜f/f1＜-0.05 (3)

通过确保第一透镜L1的光焦度以避免成为条件式(3)的上限以上，第一透镜L1的负光焦度相对于整个系统的光焦度而不会变得过弱，有利于实现宽视场角化。通过抑制第一透镜L1的光焦度以避免成为条件式(3)的下限以下，第一透镜L1的负光焦度相对于整个系统的光焦度而不会变得过强，能够良好地修正畸变和像散。另外，为了进一步提高该效果，优选满足条件式(3-1)。

-0.17＜f/f1＜-0.07 (3-1)

另外，第一透镜L1的相对于波长850nm的焦距f1以及第二透镜L2的相对于波长850nm的焦距f2优选满足以下的条件式(4)。

0.5＜f1/f2＜5 (4)

通过抑制相对于第一透镜L1的光焦度的第二透镜L2的光焦度以避免成为条件式(4)的上限以上，相对于第一透镜L1的光焦度的第二透镜L2的光焦度不会变得过强，有利于实现宽视场角化。另外，通过维持相对于第一透镜L1的光焦度的第二透镜L2的光焦度以避免成为条件式(4)的下限以下，相对于第一透镜L1的光焦度的第二透镜L2的光焦度不会变得过弱，能够良好地修正畸变和像散。为了进一步提高该效果，优选满足条件式(4-1)。

0.7＜f1/f2＜3.5 (4-1)

另外，第二透镜L2的物侧的面的近轴曲率半径L2f和第二透镜L2的像侧的面的近轴曲率半径L2r优选满足以下的条件式(5)。

0.1＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜1 (5)

通过设定第二透镜L2的物侧的面的近轴曲率半径L2f和第二透镜L2的像侧的面的近轴曲率半径L2r以避免成为条件式(5)的上限以上，有利于实现宽视场角化。通过设定第二透镜L2的物侧的面的近轴曲率半径L2f和第二透镜L2的像侧的面的近轴曲率半径L2r以避免成为条件式(5)的下限，能够良好地修正畸变和像散。为了进一步提高该效果，优选满足条件式(5-1)。

0.5＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜0.98 (5-1)

另外，第一透镜L1和第二透镜L2的相对于波长850nm的合成焦距f12、第二透镜L2与第三透镜L3之间的在光轴上的间隔d23(从第二透镜L2的像侧的面到第三透镜L3的物侧的面之间的在光轴上的距离)优选满足以下的条件式(6)。

-3＜d23/f12＜-1 (6)

通过设定第一透镜L1和第二透镜L2的合成光焦度与第二透镜L2和第三透镜L3之间的在光轴上的间隔d23之积以避免成为条件式(6)的上限以上，有利于实现宽视场角化。通过设定第一透镜L1和第二透镜L2的合成光焦度与第二透镜L2和第三透镜L3之间的在光轴上的间隔d23之积以避免成为条件式(6)的下限以下，能够适当地缩短透镜全长，有利于缩短物像间距离。为了进一步提高该效果，优选满足条件式(6-1)。

-2.5＜d23/f12＜-1.2 (6-1)

摄像透镜10通过适宜地满足上述优选的条件，能够实现更高的成像性能。

如以上说明那样，根据本实施方式所涉及的广角摄像透镜，在第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3的3片结构中，通过实现各透镜的最佳化，能够提供适当地确保了最大像高相对于整个系统的焦距的比率且从中心视场角到周边视场角具有高成像性能的广角透镜系统。

接下来，作为本实用新型的实施方式所涉及的摄像装置，对利用由700nm～1000nm左右的波段构成的近红外光而进行拍摄的摄像装置的例子进行说明。本实用新型的实施方式所涉及的摄像装置具备本实用新型的实施方式所涉及的摄像透镜。

以往，开发有利用由700nm～1000nm左右的波段构成的近红外光而测定血红蛋白浓度的装置(参照“京都大学医学部保健学科纪要健康科学第二卷使用基于近红外分光图像计测法的非侵入末梢血管监控装置的血红蛋白浓度的测定”)。

由上述那样的波段构成的近红外光容易被血中所包含的血红蛋白吸收，进而容易透过生物体组织。因此，若利用近红外光对手、手指进行照明并利用使用了CCD(ChargeCoupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等摄像元件的相机对其进行拍摄，则能够获得示出手、手指的末梢血管的图像。测定上述血红蛋白浓度的装置对如此获得的示出末梢血管的图像进行分析而求出血中的血红蛋白浓度。

另外，提出有使用这样的技术并根据利用小型相机拍摄手、手指而得到的示出末梢血管的图像来判别个体的生物体认证用摄像装置。这样的生物体认证用摄像装置主要观测位于皮肤的表面附近的静脉。皮肤的表面附近的静脉含有较多的脱氧化血红蛋白，由于脱氧化血红蛋白对光的吸收峰值处在760nm附近，因此能够根据对接近于此的波段进行拍摄而得到的示出手、手指的图像来观测示出末梢血管的图像。

另外，动脉所较多包含的氧化血红蛋白对光的吸收峰值处在比760nm靠长波长侧。在想要详细观测末梢血管的情况下，也优选利用该氧化血红蛋白的吸收，期望在双方的血红蛋白中对吸收率较高的850nm附近的近红外光的波段进行拍摄并观测示出末梢血管的图像。

另外，在上述那样的生物体认证用摄像装置中，具有如下要求：想要在较短的物像间距离中，在与光轴垂直的方向上较宽的范围内拍摄认证对象物，并将所拍摄到的图像用于生物体认证等

本实用新型的一实施方式所涉及的摄像装置是具备本实用新型所涉及的摄像透镜的生物体认证用的摄像装置。在所述摄像装置中，例如，可以使用波长为700nm以上且1000nm以下的近红外光，进一步优选使用波长为820nm以上且880nm以下的近红外光。

使用图12、图13，对本实用新型的实施方式所涉及的摄像装置200即生物体认证用的摄像装置进行说明。图12是示出使用有本实用新型的摄像透镜的生物体认证用的摄像装置200的概要结构的剖视图。图13是将图12的生物体认证用的摄像装置的内部放大示出的放大立体图。

生物体认证用的摄像装置200用于观察人的手指201而判别个体。

摄像装置200利用红外光灯210对人的手指201进行照明，使该手指201的表面附近的像通过摄像透镜220、以及使红外光透过且遮挡可见光的红外光透过滤光片225而成像于摄像元件230的受光面上。然后，利用摄像元件230来拍摄成像于该受光面上的手指201的表面附近的像。由摄像元件230拍摄到的摄像信号(图像信号)被未图示的图像处理部实施图像处理并作为显示图像而显示于显示装置240。

根据该显示装置240所显示的示出手指201的表面附近的图像，能够观测位于该手指201的皮肤的表面附近的静脉的末梢血管，由此能够判别个体。

需要说明的是，在上述例子中，摄像装置200构成为，基于从红外光灯210照射出的红外光被手指201的表面反射后的反射光而对摄像图像进行拍摄。代替于此，也可以将摄像装置200的红外光灯210设置为，该红外光灯210和摄像透镜220隔着作为被摄体的手指201而位于相互对置的位置。在该情况下，摄像装置200基于从红外光灯210照射出的红外光透过手指201后的透过光而对摄像图像进行拍摄。即便在摄像装置200构成为像这样拍摄利用了透过光的摄像图像的情况下，也能够使用摄像图像来适当地进行生物体认证。

根据上述摄像装置200，由于对与通过本实用新型的具有高成像性能的摄像透镜220而形成的光学像对应的摄像信号进行输出，因此能够得到高分辨率的摄像图像。另外，利用搭载于摄像装置200的摄像透镜220，能够抑制畸变，并将最大像高相对于整个系统的焦距的比率确保为适当的大小。因此，利用摄像装置200，能够适当地应对想要在较短的物像间距离中、在与光轴垂直的方向上较宽的范围内拍摄认证对象物并将所拍摄到的图像用于生物体认证这样的要求，能够使用所拍摄到的摄像图像而高精度地进行生物体认证。

需要说明的是，在将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像装置设为拍摄700nm以上且1000nm以下的波段的摄像装置的情况下，为了得到所希望的波段的红外光，期望在比第一透镜靠物侧或者比第三透镜靠像侧的位置配备阻断可见光的滤光片或实施了阻断可见光的涂层的光学构件。或者，也可以对第一透镜L1～第三透镜L3的透镜面中的至少一个实施遮挡可见光并使红外光透过的表面处理。通过缩窄要拍摄的波段而去除不必要的波长成分，因此能够减少光晕成分并提高分辨率。

需要说明的是，与此相反地，也可以将本实用新型的一实施方式所涉及的摄像装置设为拍摄可见光的波段的摄像装置。

接下来，对本实用新型的实施方式所涉及的摄像透镜的具体的数值实施例进行说明。以下，集中说明多个数值实施例。

后述的表1、表2以及表3示出与图1所示的实施例1的摄像透镜10的结构对应的具体的透镜数据。尤其是，表1示出基本的透镜数据，表2示出各种因素数据，表3示出与非球面相关的数据。表1所示的透镜数据中的面编号Si一栏示出以将表示物体位置的物体面设为第一个而随着从物侧朝向像侧依次增加的方式标注了符号的第i个面的编号。曲率半径Ri一栏与在图1中标注的符号Ri对应地示出从物侧起第i个面的曲率半径的值(mm)。面间隔Di一栏也同样示出从物侧起第i个面Si与第i+1个面Si+1的在光轴上的间隔(mm)。Nj一栏示出从物侧起第j个光学要素的相对于波长850nm的折射率的值。

表1一并示出物体所处的平面(i＝1)、作为平行平面板的透镜保护用玻璃罩CGl的物侧的面以及像侧的面(i＝2，3)、孔径光阑St(i＝8)、以及受光面保护用玻璃罩CG2的物侧的面以及像侧的面(i＝9，10)。在表1中，与物体面相当的面的面编号一栏记载有面编号和(Obj)这样的语句，与孔径光阑St相当的面的面编号一栏记载有面编号和(St)这样的语句。关于曲率半径的符号，将凸面朝向物侧的面形状的曲率半径设为正，将凸面朝向像侧的面形状的曲率半径设为负。

另外，表2中，作为各种因素数据，分别示出相对于波长850nm的整个系统的焦距f(mm)、F值Fno.、最大视场角2ω(°)的值、从物体面到像面为止的在光轴上的距离即物像间距离TTL(mm)、相对于波长850nm的最大像高IH与整个系统的焦距f之比IH/f。需要说明的是，在物像间距离TTL中，后焦距为空气换算后的值。另外，在表2中，F值Fno.和最大视场角2ω分别示出将红外光(波长850nm)设为基准波长、将物体距离设为1.5mm的情况下的值。在透镜数据以及各种因素数据中，角度的单位使用度，长度的单位使用mm，而光学系统即便比例扩大或者比例缩小也能够使用，故也可以使用其他适当的单位。

该实施例1所涉及的摄像透镜中，第一透镜L1～第三透镜L3的两面全部为非球面形状。作为这些非球面的曲率半径，表1的基本透镜数据示出光轴附近的曲率半径(近轴曲率半径)的数值。

表3示出实施例1的摄像透镜中的非球面数据。在作为非球面数据而示出的数值中，符号“E”表示其接下来的数值是以10为底的“幂指数”，由该以10为底的指数函数表示的数值乘以“E”之前的数值。例如，“1.0E-02”表示“1.0×10^-2”。

作为非球面数据，记载由以下的式(A)表示的非球面形状的式子中的各系数An、KA的值。更详细地说，Z表示从位于距光轴为高度h的位置的非球面上的点向非球面的顶点的切面(与光轴垂直的平面)引出的垂线的长度(mm)。

[数1]

其中，

Z：非球面的深度(mm)；

h：从光轴到透镜面为止的距离(高度)(mm)；

C：近轴曲率＝1/R

(R：近轴曲率半径)；

An：第n次(n为3以上的整数)的非球面系数；

KA：非球面系数。

与以上的实施例1的摄像透镜相同地，将与图3～图6所示的摄像透镜的结构对应的具体的透镜数据设为实施例2～实施例5，且由表4～表15示出。在这些实施例1～5所涉及的摄像透镜中，第一透镜L1～第三透镜L3的两面全部为非球面形状。

图7是从左起依次示出实施例1的摄像透镜中的球面像差、像散、畸变(歪曲像差)的像差图。在示出球面像差、像散、畸变(歪曲像差)的各像差图中，示出将红外光(波长850nm)作为基准波长的像差。在像散图中，实线示出径向(S)的像差，虚线示出切向(T)的像差。另外，Fno.示出F值，ω示出最大视场角的半值。另外，图7中的Fno.和ω分别示出将物体距离设为1.5mm的情况下的值。

同样，图8～图11示出关于实施例2～实施例5的摄像透镜的各像差。关于符号的含义，以图7为例进行了说明，但在图8～图11中也基本相同。图8～图11所示的像差图全部是物体距离为1.5mm的情况下的像差图。

另外，关于各实施例1～5，表16分别示出与各条件式(1)～(6)相关的值。另外，表16一并示出第一透镜L1的相对于850nm的焦距f1、第二透镜L2的相对于850nm的焦距f2、第三透镜L3的相对于850nm下的焦距f3。

[表1]

实施例1

*：非球面

[表2]

f	0.1569
		Fno.	2.51
2ω	144.0
		TTL	8.5328
IH/f	2.8137

[表3]

[表4]

实施例2

*：非球面

[表5]

f	0.1568
		Fno.	2.59
2ω	144.6
		TTL	8.5185
IH/f	2.5792

[表6]

[表7]

实施例3

*：非球面

[表8]

f	0.1676
		Fno.	2.51
2ω	143.8
		TTL	8.4352
IH/f	2.5120

[表9]

[表10]

实施例4

*：非球面

[表11]

f	0.1447
		Fno.	2.50
2ω	144.8
		TTL	8.5418
IH/f	2.7459

[表12]

[表13]

实施例5

*：非球面

[表14]

f	0.1531
		Fno.	2.52
2ω	144.4
		TTL	8.5518
IH/f	2.8318

[表15]

[表16]

由以上的各数值数据以及各像差图可知，关于各实施例，在实现小型化的同时实现了宽视场角化，并实现了高成像性能。

需要说明的是，上述的近轴曲率半径、面间隔、折射率均是光学测定的专家通过以下的方法测定而求出的。

近轴曲率半径是通过使用超高精度三维测定机UA3P(松下生产科技株式会社制)来测定透镜并通过以下的步骤而求出的。临时设定近轴曲率半径R_m(m为自然数)和圆锥系数Km并输入至UA3P，根据这些数据和测定数据并使用UA3P附带的修整(fitting)功能来计算非球面形状的式子的第n次的非球面系数An。在上述的非球面形状的式子(A)中，认为C＝1/R_m、KA＝K_m-1。根据R_m、K_m、An和非球面形状的式子，来计算与距光轴的高度h对应的光轴方向上的非球面的深度Z。求出在距光轴的各高度h中计算出的深度Z与实测值的深度Z’的差分，判断该差分是否处于规定范围内，在处于规定范围内的情况下将设定好的R_m设为近轴曲率半径。另一方面，在差分处于规定范围外的情况下，变更在该差分的计算中所使用的R_m以及K_m中的至少一方的值而设定为R_m+1和K_m+1并输入至UA3P，并进行上述相同的处理，反复进行对在距光轴的各高度h中计算出的深度Z与实测值的深度Z’的差分是否处于规定范围内进行判断的处理，直至在距光轴的各高度h中计算出的深度Z与实测值的深度Z’的差分处于规定范围内为止。需要说明的是，在此所说的规定范围内为200nm以内。另外，作为h的范围而设为与透镜最大外径的0～1/5以内对应的范围。

面间隔是使用组透镜测长用的中心厚度·面间隔测定装置OptiSurf(Trioptics制)进行测定而求出的。

折射率是使用精密折射计KPR-2000(株式会社岛津制作所制)并在将被检测物的温度设为25℃的状态下进行测定而求出的。在此，由于示出采用波长850nm的波长的例子，因此将以红外光(波长850nm)测定时的折射率设为N。需要说明的是，在摄像透镜采用波长850nm以外的波长的情况下，将以所采用的波长测定时的折射率设为N。

另外，在摄像装置200的实施方式中，虽然例示生物体认证装置而进行了说明，但本实用新型的摄像装置并不局限于此。摄像装置200能够适当地应用于使用了CCD、CMOS等摄像元件的比较小型且宽视场角的摄像装置。例如，也能够在如下装置中应用本实用新型的摄像透镜：即，图像扫描仪、复印机、传真等读取图像、文字的读取装置；检测人脸、瞳光、手掌、手指等的静脉位置而认证该人的生物体认证装置；识别纸币、硬币的识别装置；智能手机等便携电话终端；便携信息终端；平板型终端；显微镜；以及为了监视户外的状况而搭载于可视门铃、机动车的监视装置等。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式以及各实施例，能够实施各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔以及折射率的值等并不局限于上述各数值实施例中所示的数值，能够采用其他的值。虽然在本说明书中示出相对于波长850nm而进行了最佳化的例子，但也能够实施与除此以外的波长对应的设计。

Claims (17)

1.一种摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜由3片透镜构成，该3片透镜从物侧起依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，

所述第一透镜为双凹形状，且物侧的面为非球面形状，

所述第二透镜具有负光焦度，

所述第三透镜具有正光焦度，且凸面朝向像侧，并且像侧的面的曲率半径的绝对值比物侧的面小。

2.根据权利要求1所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还具备位于所述第二透镜与所述第三透镜之间的孔径光阑。

3.根据权利要求2所述的摄像透镜，其特征在于，

所述第一透镜的物侧的面在从该第一透镜的物侧的面与最大视场角的主光线之间的交点朝向光轴的半径方向内侧具有至少一个拐点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-10＜L1f/L1r＜-0.1 (1)

其中，

L1f：所述第一透镜的物侧的面的近轴曲率半径；

L1r：所述第一透镜的像侧的面的近轴曲率半径。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-0.9＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.9 (2)

其中，

L1f：所述第一透镜的物侧的面的近轴曲率半径；

L1r：所述第一透镜的像侧的面的近轴曲率半径。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-0.2＜f/f1＜-0.05 (3)

其中，

f1：所述第一透镜的相对于波长850nm的焦距；

f：相对于波长850nm的整个系统的焦距。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

0.5＜f1/f2＜5 (4)

其中，

f1：所述第一透镜的相对于波长850nm的焦距；

f2：所述第二透镜的相对于波长850nm的焦距。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述第二透镜为凸面朝向物侧的弯月形状。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

0.1＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜1 (5)

其中，

L2f：所述第二透镜的物侧的面的近轴曲率半径；

L2r：所述第二透镜的像侧的面的近轴曲率半径。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-3＜d23/f12＜-1 (6)

其中，

d23：所述第二透镜与所述第三透镜之间的在光轴上的间隔；

f12：所述第一透镜和所述第二透镜的相对于波长850nm的合成焦距。

11.根据权利要求4所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-5＜L1f/L1r＜-0.2 (1-1)。

12.根据权利要求5所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-0.7＜(L1f+L1r)/(L1f-L1r)＜0.7 (2-1)。

13.根据权利要求6所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-0.17＜f/f1＜-0.07 (3-1)。

14.根据权利要求7所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

0.7＜f1/f2＜3.5 (4-1)。

15.根据权利要求9所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

0.5＜(L2f-L2r)/(L2f+L2r)＜0.98 (5-1)。

16.根据权利要求10所述的摄像透镜，其特征在于，

所述摄像透镜还满足以下的条件式：

-2.5＜d23/f12＜-1.2 (6-1)。

17.一种摄像装置，其特征在于，

所述摄像装置具备权利要求1至16中任一项所述的摄像透镜。