JP2007279548A

JP2007279548A - 撮像光学系

Info

Publication number: JP2007279548A
Application number: JP2006108392A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Yoshida; 剛洋吉田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】容易に良好な成型加工ができる撮像光学系を提供すること。
【解決手段】負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とを備える撮像光学系であって、第１レンズ群Ｇ１に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズＬ１１に対して、レンズＬ１１の全体の厚さをＨと、その中心厚さをｄと、それぞれしたとき、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像光学系である。
１．１＜Ｈ／ｄ＜２．１・・・（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像光学系、特に近赤外線を用いる撮像光学系に関する。

近年、各種光学装置に搭載するための様々なタイプのレンズ系が提案されている。光学装置の例として、静脈認証システムを挙げることができる。静脈認証システムのための光学系は、広画角を有することが望ましい。このため、静脈認証システムのための光学系は、第１群に凹レンズを備えている。広画角な光学系は、例えば、特許文献１に提案されている。ここでの凹レンズは、中心肉厚が薄くなっている。また、レンズの形成に関しては、成形金型によりプラスチックレンズを成形する方法が多く用いられている。例えば、一般的には、溶融したアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂をスプール、ランナーを介して、ゲートからキャビティ内部に充填させ、冷却固化することで所定の光学面形状に形成する射出成形方法が用いられる。

特開２０００−２３５１４５号公報

しかしながら、レンズ光学面中心部と光学面周辺部との肉厚の差があるレンズ、例えば凹レンズでは、光学面周辺部に設けたゲートから溶融樹脂が充填する場合に、ゲート通過直後では、ゲートからレンズ光軸中心に向かうレンズ中心側とレンズ周辺側との肉厚差が小さい。また、レンズ周辺側は金型のキャビティ壁面との接触面積が多く、流動摩擦抵抗が高く、かつ固化速度が速い。このことから、レンズ周辺側に比べて、レンズ中心側の方が、溶融樹脂の流動先端は先行する。逆に、溶融樹脂の流動先端がレンズ光軸中心付近を通過した時点からは、肉厚が大きいレンズ周辺部の方が、肉厚が小さいレンズ中心部と比べて流動抵抗が少なく、かつ固化速度が遅いため、レンズ周辺部の方が速度が早くなることから、溶融樹脂の流動先端は先行する。

従って、レンズ中心側とレンズ周辺側との流動先端の相違に起因して、いわゆるウエルドラインが発生する確率が高い。ウエルドラインは、光学面周辺部の、レンズ外周側から内周側に向かうすじ状の線である。ウエルドラインが発生すると、光学面形状が変化することから光学性能を著しく悪化させてしまう。この結果、レンズの良好な成型加工が困難になってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に良好な成型加工ができる撮像光学系を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群とを備える撮像光学系であって、第１レンズ群に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、前記レンズの全体の厚さをＨと、その中心厚さをｄと、それぞれしたとき、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像光学系を提供できる。
１．１＜Ｈ／ｄ＜２．１・・・（１）

条件式（１）の下限値を下回るとき、第１レンズ群は十分な負屈折力を示さない。また、条件式（１）の上限値を上回るとき、レンズ射出成型時に、結像性能を劣化させる原因となるウエルドラインが発生しやすくなってしまう。ここで、ウエルドラインとは、上述したように、樹脂の回りこみにより形成される樹脂の接触面をいう。

また、条件式（１）について、下限値を１．３、さらには１．４とすると、第１レンズ群は十分な負屈折力を示すという観点から好ましい。さらに、条件式（１）について、上限値を１．９、さらには１．６とすると、レンズ成型の観点から好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１レンズ群に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、最大画角の最大マージナル光線とレンズの物体側から最も遠い面との交点において、レンズ面に接する平面が、光軸に垂直な面に対してなす角をα（単位：度）とするとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
２５＜α＜７１・・・（２）

条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群は十分な負屈折力を示さない。また、条件式（２）の上限値を上回ると、射出成型時における離型が困難になる。これは光学面の変形の原因となるので好ましくない。

また、条件式（２）について、下限値を４０、さらには４５とすると、第１レンズ群は十分な負屈折力を示すという観点から好ましい。さらに、条件式（２）について、上限値を６５、さらには６０とすると、レンズ成型の観点から好ましい。

本発明に係る撮像光学系は、容易に良好な成型加工ができる撮像光学系を提供できるという効果を奏する。

以下、本発明の撮像光学系の実施例１〜９について説明する。実施例１〜９のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図９に示す。図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、平行平板であるカバーガラスはＣＧ１、ＣＧ２、物体面はＯ、像面はＩで示してある。

本発明の撮像レンズにおいて、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とを備える撮像光学系であって、第１レンズ群Ｇ１に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、このレンズの全体の厚さをＨと、その中心厚さをｄと、それぞれしたとき、以下の条件式（１）を満足する。
１．１＜Ｈ／ｄ＜２．１・・・（１）

図１９の（ａ）は、レンズＬについて、厚さＨと、中心厚さｄとを示している。また、最終面穴深さｈを図１９の（ｂ）に示す。そして、以下の実施例では、Ｈ＝ｈ＋ｄ＋０．３として数値例を掲げている。ここで、レンズの全体の厚さＨとは、レンズの物体側に最も近い面の中心に関する接面と、レンズの物体側から最も遠い面における任意の点と、の距離の最大値を言う。

また、第１レンズ群Ｇ１に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、最大画角の最大マージナル光線と前記レンズの物体側から最も遠い面との交点において、前記レンズ面に接する平面が、光軸に垂直な面に対してなす角をα（単位：度）とするとき、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
２５＜α＜７１・・・（２）

図１９の（ｃ）は、角度αを示している。第１レンズ群Ｇ１に含まれる負屈折力を有するレンズＬにおいて、最大画角の最大マージナル光線とレンズＬの所定面Ｓ２との交点ｐにおいて、レンズ面Ｓ２に接する平面ｔが、光軸ＡＸに垂直な面ｎに対してなす角をα（単位：度）とする。

条件式（１）、条件式（２）を満足することで、本発明に係る撮像光学系を射出成型により製造するとき、ウエルドラインを発生しない。このため、良好な成型加工を容易に行うことができる。

以下、各実施例毎に説明する。なお、本願において、レンズの形状を表す「平凸」「両凹」「平凹」などの表記は、各レンズ面の近軸における曲率半径のみを考慮して記載している。このため、レンズ断面図の概形にそぐわない場合もある。
実施例１の撮像光学系は、図１に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１１からなり、全体で負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、平凸正レンズＬ２２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

非球面は、平凹負レンズＬ１１の両面Ｓ１、Ｓ２と、正メニスカスレンズＬ２１の像側の面Ｓ４と、平凸正レンズＬ２２の両面Ｓ５、Ｓ６との５面に設けられている。

また、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２１の物体側のＳ３面が絞りを兼ねている。

実施例２の撮像光学系は、図２に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１１からなり、全体で負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ２１と、平凸正レンズＬ２２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

非球面は、平凹負レンズＬ１１の両面Ｓ１、Ｓ２と、両凸正レンズＬ２１の像側の面Ｓ４と、平凸正レンズＬ２２の両面Ｓ５、Ｓ６との５面に設けられている。

また、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズＬ２１の物体側のＳ３面が絞りを兼ねている。

実施例３の撮像光学系は、図３に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

実施例４の撮像光学系は、図４に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。なお、物体面ＯにカバーガラスＣＧ１は設けられていない。

実施例５の撮像光学系は、図５に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

実施例６の撮像光学系は、図６に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

非球面は、平凹負レンズＬ１１の両面Ｓ１、Ｓ２と、両凸正レンズＬ２１の像側の面Ｓ５と、平凸正レンズＬ２２の両面Ｓ６、Ｓ７との５面に設けられている。

また、絞りＳ３は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に設けられている。

実施例７の撮像光学系は、図７に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

実施例８の撮像光学系は、図８に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２とからなり、全体で負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ２１と、平凸正レンズＬ２２で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

非球面は、平凹負レンズＬ１１の両面Ｓ１、Ｓ２と、負メニスカスレンズＬ１２の両面Ｓ３、Ｓ４と、両凸正レンズＬ２１の像側の面Ｓ６と、平凸正レンズＬ２２の両面Ｓ７、Ｓ８との７面に設けられている。

また、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズＬ２１の物体側のＳ５面が絞りを兼ねている。

実施例９の撮像光学系は、図９に示すように、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１１からなり、全体で負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、平凸正レンズＬ２３で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

非球面は、平凹負レンズＬ１１の両面Ｓ１、Ｓ２と、正メニスカスレンズＬ２１の像面側の面Ｓ４と、正メニスカスレンズＬ２２の両面Ｓ５、Ｓ６と、平凸正レンズＬ２３の両面Ｓ７、Ｓ８との７面に設けられている。

次に、上記各実施例の数値データを示す。以下、全ての実施例の数値データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または空気間隔、ｎは各レンズ媒質の使用波長での屈折率、をそれぞれ表している。

また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をK、非球面係数をA、B、C、Dとしたとき、次の式で表される。
z＝（y²／r）／［1＋｛1−（1＋K）（y／r）²｝^1/2］＋Ay⁴＋By⁶＋Cy⁸＋Dy¹⁰
また、下記数値データの非球面係数において、Ｅは１０のべき乗を表している。例えば、「Ｅ−０１」は１０のマイナス１乗を表している。

また、面番号は、物体面Ｏから撮像面（像面）ＩまでをカバーガラスＣＧ１、ＣＧ２の面を含めて数えたものを掲げている。

さらに、以下の諸元値表において、ＯＢＪは物体面、ＩＭＧは撮像面（結像面）、Ｆｌａｔは平面（曲率半径＝無限大）、ＡＳＰは非球面、ＳＴＯは絞り、をそれぞれ表している。加えて、「有効半径」とは、「レンズ面における光線が通る領域内にある点の、光軸からの距離の最大値」をいう。また、長さを示す値はｍｍ単位の長さである。

また、以下の諸元値は、全ての実施例に共通している、がこれらの値に限定されない。
物体面Ｏから撮像面Ｉまでの全長＝１４ｍｍ
物体高＝２９．１６ｍｍ
撮像素子の撮像面の半対角長＝２．２５ｍｍ
Ｆナンバー＝３．０

なお、レンズの成形は、成型加工、特に射出成型加工を前提とする。

実施例１

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 4.486007
3(S1) Flat ASP 2.500000 1.517856
4(S2) 1.158144 ASP 1.874902
STO(S3) -10.467103 1.263844 1.517856
6(S4) -1.049490 ASP 0.300000
7(S5) Flat ASP 1.775246 1.517856
8(S6) -0.723301 ASP 0.300000
9 Flat 0.500000 1.508645
10 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.680429E-03 B :-0.472182E-05
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -0.830258
A :-0.587345E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -5.126992
A :-0.109577E-02 B :-0.119343E+00
C : 0.000000E+00 D : 0.000000E+00

7(S5):
K : 0.000000
A :0.283302E-02 B :-0.772299E-04
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

8(S6):
K : -1.012728
A :0.125284E+00 B :-0.575442E-01
C :0.169680E-01 D : 0.000000E+00

実施例２

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 2.013984
3(S1) Flat ASP 3.754452 1.517856
4(S2) 0.850696 ASP 2.761102
STO(S3) 5.555242 1.774824 1.517856
6(S4) -1.198906 ASP 0.300000
7(S5) Flat ASP 1.595638 1.517856
8(S6) -0.915607 ASP 0.300000
9 Flat 0.500000 1.508645
10 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.200762E-03 B :-0.285262E-07
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -0.840629
A :-0.123767E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -2.772873
A :-0.331840E-01 B :0.146860E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : 0.000000
A :-0.158513E-01 B :0.119198E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : -0.766459
A :0.132951E+00 B :-0.325204E-01
C :0.139424E-01 D : 0.000000E+00

実施例３

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 3.860211
3(S1) Flat ASP 4.500000 1.517856
4(S2) 0.520567 ASP 0.500130
STO(S3) 3.681974 1.468622 1.517856
6(S4) -0.802630 ASP 0.300000
7(S5) Flat ASP 1.571038 1.517856
8(S6) -0.860122 ASP 0.300000
9 Flat 0.500000 1.508645
10 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.408439E-03 B :0.161974E-05
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

4(S2)
K : -3.377107
A :0.985455E+00 B :0.000000E+00
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -1.051984
A :-0.125937E+00 B :0.982128E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : 0.000000
A :-0.565757E-01 B :0.128686E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : -0.929871
A :0.178978E+00 B :-0.899813E-01
C :0.203261E-01 D : 0.000000E+00

実施例４

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.000000 1.508645
2 Flat 6.750000
3(S1) Flat ASP 2.500000 1.517856
4(S2) 0.484625 ASP 0.561186
STO(S3) 1.111639 0.882032 1.517856
6(S4) -1.290375 ASP 0.300000
7(S5) Flat ASP 1.906782 1.517856
8(S6) -0.628686 ASP 0.300000
9 Flat 0.500000 1.508645
10 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.240490E-02 B :0.496866E-05
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

4(S2):
K : -0.159450
A :-0.453100E+00 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -17.222636
A :-0.137295E+00 B :0.869398E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : 0.000000
A :-0.272576E-01 B :-0.163533E-02
C : 0.000000E+00 D : 0.000000E+00

8(S6):
K : -0.851861
A :0.297995E+00 B :-0.931650E-01
C :0.304168E-01 D : 0.000000E+00

実施例５

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 2.700000
3(S1) Flat ASP 2.648013 1.517856
4(S2) 0.958015 ASP 3.467316
STO(S3) -89.250626 1.716189 1.517856
6(S4) -0.928282 ASP 0.300000
7(S5) Flat ASP 1.368482 1.517856
8(S6) -1.668314 ASP 0.300000
9 Flat 0.500000 1.508645
10 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.252131E-03 B :-0.383353E-06
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -1.000041
A :-0.238073E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -1.494428
A :-0.110821E+00 B :0.287963E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : 0.000000
A :-0.979332E-01 B :0.232352E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : -0.947313
A :-0.887905E-01 B :0.343075E-01
C :-0.244566E-02 D :0.000000E+00

実施例６

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 3.360553
3(S1) Flat ASP 3.381561 1.517856
4(S2) 0.852507 ASP 1.894692
STO(S3) Flat 0.300000
6(S4) 56.209077 1.499431 1.517856
7(S5) -0.940840 ASP 0.300000
8(S6) Flat ASP 1.463763 1.517856
9(S7) -1.121715 ASP 0.300000
10 Flat 0.500000 1.508645
11 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.367937E-03 B :-0.930017E-06
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -0.999942
A :-0.468065E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : -1.626417
A :-0.384370E-01 B :-0.120676E-01
C : 0.000000E+00 D : 0.000000E+00

8(S6):
K : 0.000000
A :0.231906E-01 B :-0.605877E-03
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

9(S7):
K : -1.146529
A :0.305497E-01 B :0.116674E-01
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

実施例７

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 2.994123
3(S1) Flat ASP 4.011736 1.517856
4(S2) 0.744101 ASP 1.717954
STO(S3) Flat 0.300000
6(S4) 3.927789 1.529534 1.517856
7(S5) -1.026943 ASP 0.300000
8(S6) Flat ASP 1.346652 1.517856
9(S7) -1.113552 ASP 0.300000
10 Flat 0.500000 1.508645
11 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.314015E-03 B :-0.960617E-07
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -0.830738
A :-0.352792E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : -2.417602
A :-0.678379E-01 B :0.155341E-01
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : 0.000000
A :0.269251E-01 B :-0.134111E-01
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

9(S7):
K : -1.219707
A :0.549711E-01 B :-0.355696E-02
C :0.811632E-03 D : 0.000000E+00

実施例８

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 0.531284
3(S1) Flat ASP 3.339394 1.517856
4(S2) 6.536761 ASP 0.975062
5(S3) 12.595805 ASP 2.000000 1.517856
6(S4) 0.773270 ASP 1.993654
STO(S5) 14.396703 1.549408 1.517856
8(S6) -0.953017 ASP 0.300000
9(S7) Flat ASP 1.511198 1.517856
10(S8) -1.041347 ASP 0.300000
11 Flat 0.500000 1.508645
12 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.104061E-03 B :0.774186E-07
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

4(S2):
K : -0.677387
A :-0.532486E-03 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

5(S3):
K : 1.537080
A :0.873207E-05 B :0.000000E+00
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -0.999170
A :0.495474E-01 B :0.000000E+00
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : -1.923042
A :-0.637268E-01 B :-0.120068E-01
C : 0.000000E+00 D : 0.000000E+00

9(S7):
K : 0.000000
A :-0.816885E-02 B :0.539088E-02
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

10(S8):
K : -1.015500
A :0.399889E-01 B :0.460290E-02
C :0.781512E-03 D :0.000000E+00

実施例９

面番号 r d n
OBJ Flat 0.000000
1 Flat 0.700000 1.508645
2 Flat 3.789718
3(S1) Flat ASP 2.000000 1.517856
4(S2) 0.810125 ASP 2.330509
STO(S3) -31.352437 0.898788 1.517856
6(S4) -2.505478 ASP 0.300000
7(S5) -19.995259 ASP 1.174427 1.517856
8(S6) -1.235322 ASP 0.300000
9(S7) Flat ASP 1.406558 1.517856
10(S8) -1.203698 ASP 0.300000
11 Flat 0.500000 1.508645
12 Flat 0.300000
IMG Flat 0.000000

(非球面係数）
3(S1):
K : 0.000000
A :0.845270E-03 B :-0.253685E-05
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

4(S2):
K : -0.759711
A :-0.770034E-01 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

6(S4):
K : -1.000703
A :-0.209637E-02 B :0.000000E+00
C : 0.000000E+00 D :0.000000E+00

7(S5):
K : 275.165461
A :0.700185E-01 B :0.000000E+00
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

8(S6):
K : -1.455465
A :0.444584E-01 B :0.120591E-01
C :0.000000E+00 D :0.000000E+00

9(S7):
K : 0.000000
A :0.209667E-01 B :-0.634491E-03
C :0.000000E+00 D : 0.000000E+00

10(S8):
K : -0.615693
A :0.985644E-01 B :-0.104216E-01
C :0.622079E-02 D : 0.000000E+00

以上の実施例１〜９の撮像光学系の（縦の）球面収差、非点収差、歪曲収差を、それぞれ図１０〜図１８に示す。球面収差図において、縦軸は開口比を示している。非点収差図において、破線はタンジェンシャル面、実線はサジタル面を示している。本発明では、全長に比較して、物体高が２倍程度大きいという広画角でありながら、各収差図から明らかなように歪曲収差は略８％以内である。なお、撮像素子（イメージャ）に対する光線の斜入射角度は２０度以下である。

上記実施例１〜９の条件式（１）、（２）の値は以下の通りである。なお、上述したように、Ｈ＝ｈ＋ｄ＋０．３として数値例を掲げている。ここで、実施例１〜７、９はレンズＬ１１が条件式（１）、（２）を満足している。また、実施例８では、レンズＬ１２が条件式（１）、（２）を満足している。

条件式(1) 条件式(2) 開口絞りの半径
d h H/d α
実施例１ 2.500 1.141 1.576 28.951 0.186
実施例２ 3.754 1.816 1.564 70.126 0.222
実施例３ 4.500 0.331 1.140 53.246 0.162
実施例４ 2.500 0.351 1.260 70.064 0.193
実施例５ 2.648 2.480 2.050 45.116 0.243
実施例６ 3.382 1.119 1.420 48.341 0.200
実施例７ 4.012 1.099 1.349 63.456 0.206
実施例８ 2.000 1.400 1.850 67.463 0.212
実施例９ 2.000 1.400 1.850 70.000 0.223

また、本発明に係る撮像光学系は、光源として赤外光を用いると、静脈認証システムに適用できる。さらに、可視光を用いると、指紋認証システムなどの近接撮像装置にも適用できる。ただし、使用波長において、レンズ媒質が上述した数値データに掲げる屈折率を有する必要がある。

上記実施例は、少ない枚数のレンズにより構成された光学系のため、光学系を薄型化することができる。また、光学系の組立工数を少なくすることができる。ただし、レンズ枚数は上記実施例に記載の３枚または４枚に限定される訳ではない。

上記実施例６および７は、レンズとは別部材を光学系内に配置することによって絞りを設けている。具体的には、開口を持つ薄板を配置して絞りとしている。

一方、上記実施例１から５、及び実施例８，９はレンズ表面に絞りが形成されている。具体的には、レンズ表面における光を透過させない部分に、蒸着や黒塗り（ペイント等）を施すことにより、非常に薄い絞りを形成することができる。このため、絞りを固定する部材を別個に設ける必要がなく、簡単な構成で光学系を組み立てることができる。

実際の使用においては、波長８００から９００ｎｍ近辺の近赤外光を供給する半導体レーザ（ＬＤ）を光源とすることが望ましい。なお、光源は、任意に配置できる。原則として、指は、平面のカバーガラスＣＧ１上に接して置く。そして、撮像結果に基づいて、静脈による光量の吸収を測定する。例えば、生体は赤外光を透過する。これに対して、静脈により近赤外光が吸収された部分は暗部となる。このような光量分布を撮像光学系で撮像素子に導いて結像させる。また、カバーガラスＣＧ１がない場合は、指保持部材を少なくとも一つ以上設けることが好ましい。具体的には、指の先端や、指の付け根などを保持するための指保持部材を設けることが好ましい。この構成によれば、入射光のカバーガラスによる反射がないため、カバーガラスＣＧ１がある場合と比べて、指を透過する透過光量が多くなる。また、透過光量が多くなると撮像素子への入射光を容易に撮像することができる。

以上のように、本発明は、容易に良好成型加工ができる撮像光学系であり、特に、静脈認証システムのための撮像光学系に適している。

本発明の実施例１に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例２に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例３に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例４に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例５に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例６に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例７に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例８に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。本発明の実施例９に係る撮像光学系の断面構成を示す図である。実施例１に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例２に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例３に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例４に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例５に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例６に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例７に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例８に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。実施例９に係る撮像光学系の諸収差を示す図である。本発明におけるパラメータを説明する図である。

符号の説明

Ｏ物体面
Ｉ撮像面
Ｇ１、Ｇ２レンズ群
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３各レンズ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８レンズ面（絞り）
ＡＸ光軸

Claims

負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群とを備える撮像光学系であって、
前記第１レンズ群に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、前記レンズの全体の厚さをＨと、その中心厚さをｄと、それぞれしたとき、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする撮像光学系。
１．１＜Ｈ／ｄ＜２．１・・・（１）
前記第１レンズ群に含まれる負屈折力を有するレンズの少なくとも一つのレンズに対して、
最大画角の最大マージナル光線と前記レンズの物体側から最も遠い面との交点において、前記レンズ面に接する平面が、光軸に垂直な面に対してなす角をα（単位：度）とするとき、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
２５＜α＜７１・・・（２）