JPH08334691A

JPH08334691A - 結像レンズ装置

Info

Publication number: JPH08334691A
Application number: JP7143376A
Authority: JP
Inventors: Tsuguhiro Abe; 嗣弘阿部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【構成】ピンホール状の絞り６２上に後側焦点を有し
テレセントリック系を構成する前群レンズ６１と、その
絞り６２上に前側焦点を有しテレセントリック系を構成
する後群レンズ６３とを有する。物体面２が光軸に対し
て傾斜していても、像面３上には、台形歪みや歪曲のな
い良好な結像がなされる。【効果】台形歪みや歪曲収差の発生が極めて少ないの
で、指紋照合装置に適用して好適であり、正確な指紋照
合を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の像を形成するた
めの結像レンズ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の光学機器において物体の像
を形成するための結像レンズ装置が提案されている。

【０００３】例えば、手指の指紋の形状を検出して参照
指紋と照合する指紋照合装置においては、図１２及び図
１３に示すように、照合対象となる物体１０４である手
指の像を結像レンズ装置のレンズ１０６により形成し、
この像を固体撮像素子（ＣＣＤ）により撮像することと
している。この固体撮像素子は、受像面を上記像が形成
される像面１０７上に位置させて配設される。

【０００４】そして、上記指紋照合装置において使用さ
れる結像レンズ装置として、特開昭５５−１３４４６号
公報には、図１４に示すように、直角プリズム１１０を
有するものが提案されている。

【０００５】この結像レンズ装置においては、上記直角
プリズム１１０の入射面１１３より入射された光束は、
この直角プリズムが形成する直角三角形の斜辺部にあた
る反射面１１１により全反射されて、上記入射面１１３
に対して直角な出射面１１２より出射される。上記出射
面１１２より出射された光束は、レンズ１１４に入射さ
れ、固体撮像素子１１５の受像面上に上記反射面１１１
の像を形成する。

【０００６】上記固体撮像素子１１５が上記像を受像す
ることにより得られた信号は、処理装置１１６に送ら
れ、信号処理される。

【０００７】この結像レンズ装置において、上記反射面
１１１に対して手指６が接触されると、この反射面１１
１には、指紋の凸部のみが接触する。上記反射面１１１
において、上記指紋の凸部が接触された部分は、上記光
束が全反射しなくなり、該指紋の凸部の表面部により拡
散される。

【０００８】したがって、上記固体撮像素子１１５にお
いては、上記反射面１１１に接触された上記指紋の凸部
に対応する部分のみが、暗部として識別される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な結像レンズ装置においては、図１２に示すように、上
記結像レンズ装置を構成するレンズ１０６は、歪曲収差
を生ずる場合がある。すなわち、物体１０４が矩形状で
あった場合に、この物体１０４の像は、いわゆる樽型や
糸巻型の歪みを有している場合がある。

【００１０】また、上述のように、上記直角プリズム１
１０を有する結像レンズ装置においては、上記物体１０
４は、図１３に示すように、この結像レンズ装置の光軸
に対して傾斜した物体面１０８として撮像される。その
ため、上記像面１０７上に形成される像１０９は、台形
歪みを有することとなる。すなわち、上記物体１０４の
上記レンズ１０６に近い部分の像は、該物体１０４の該
レンズ１０６に遠い部分の像よりも、大きく（高い像倍
率で）結像される。

【００１１】このように、上記結像レンズ装置により形
成される像が歪曲収差や台形歪みを有すると、正確な指
紋照合が行えない。

【００１２】すなわち、指紋照合装置においては、上記
固体撮像素子により撮像された指紋、すなわち、照合対
象指紋の像と、予め記憶されている参照指紋の形状とを
比較することにより、これらが同一の指紋であるか否か
の判別を行う。そのため、上記照合対象指紋の像が歪曲
収差や台形歪みを有していると、上記参照指紋と同一の
指紋について、異なる形状を有する別の指紋であるとの
判断がなされる虞れがある。

【００１３】なお、上記参照指紋は、上述の結像レンズ
装置を介して上記固体撮像素子により撮像された像を用
いることもできる。この場合には、上記参照指紋につい
ても上述の歪曲収差や台形歪みが含まれて記憶されるこ
ととなるので、これら歪曲収差や台形歪みは、上記照合
対象指紋との同一性の判断には影響しないようにも考え
られる。

【００１４】しかしながら、上記歪曲収差や台形歪みの
影響は上記物体面１０８上における手指の位置や方向に
依って異なり、また、該手指は該物体面１０８上におい
て常に同一の位置及び方向に位置決めされるとは限らな
いので、上記歪曲収差や台形歪みによって、照合率の低
下が招来されることとなる。

【００１５】上記台形歪みを補正するための構成として
は、図１５に示すように、上記像面１０７、すなわち、
上記固体撮像素子の受像面を傾斜させ、上記物体面１０
８に対して平行にすることが考えられる。

【００１６】しかし、上記固体撮像素子の受像面を光軸
に対して傾斜させるにあたっては、結像レンズ装置を構
成するレンズを広角レンズとしなければならず、歪曲収
差の発生を抑えることが困難となり、レンズ製作の煩雑
化、該レンズの高コスト化が招来されてしまう。

【００１７】また、上記固体撮像素子の受像面を光軸に
対して傾斜させると、この受像面に対する光束の入射角
度が該受像面上の位置に依って著しく異なることとな
り、形成される像が光度ムラを有する状態となる。この
ような光度ムラが生ずると、正確な指紋照合が行えなく
なる虞れがある。

【００１８】さらに、上記受像面を光軸に対して傾斜さ
せることにより、この受像面に対する光束の入射角度が
所定角度以下となる領域が生ずると、この領域では、該
受像面上の全面に亘って配設されている複数のマイクロ
レンズのため、該光束が受光されないこととなる。

【００１９】また、上記台形歪みを補正するための構成
としては、特開平２−１７６９８４号公報において提案
されているように、図１６に示すように、楔型の補正プ
リズム１１８を用いることが考えられる。

【００２０】しかし、上記補正プリズム１１８を上記結
像レンズ装置内に配設することは、この結像レンズ装置
の構成を大型化し、また、歪曲収差の抑制やレンズ製作
を困難化し、該レンズの高コスト化をも招いてしまう。

【００２１】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、装置構成が小型であり、また、
製作が容易でありながら、台形歪みや歪曲収差が充分に
抑制され、指紋照合装置に適用して好適な結像レンズ装
置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し上記
目的を達成するため、本発明に係る結像レンズ装置は、
絞りと、この絞りの前方側に位置され該絞り上に後側焦
点位置を位置させ物空間においてテレセントリック光学
系を構成している第１のレンズ群と、該絞りの後方側に
位置され該絞り上に前側焦点位置を位置させ像空間にお
いてテレセントリック光学系を構成している第２のレン
ズ群とを備えたものである。

【００２３】また、本発明は、上記結像レンズ装置にお
いて、上記第１及び第２のレンズ群は、それぞれ１枚の
レンズにより構成されていることとしたものである。

【００２４】そして、本発明は、上記結像レンズ装置に
おいて、上記第１及び第２のレンズ群を構成するレンズ
は、少なくとも一の面が非球面となされていることとし
たものである。

【００２５】さらに、本発明は、上記結像レンズ装置に
おいて、上記非球面は、この非球面の頂点を原点とし光
軸方向をｚ軸としこのｚ軸に直交するとともに互いに直
交する２軸をｘ軸及びｙ軸とした直交座標系において、
この非球面上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸
成分の絶対値｜Ｚ_A｜が、ベース球面上の任意の点Ｂ
（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対値｜Ｚ_B｜に対
して、この非球面の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸より
の距離が大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよう
になされていることとしたものである。

【００２６】そして、本発明は、上述の結像レンズ装置
を、指紋照合装置の光学系を構成する光学系として構成
したものである。

【００２７】また、本発明は、上記結像レンズ装置にお
いて、上記照合対象となる指紋を有する指が接触される
平面部を有する光学部品とともに指紋照合装置の光学系
を構成することとしたものである。

【００２８】さらに、本発明は、上記結像レンズ装置に
おいて、上記照合対象となる指紋を有する指が接触され
る平面部は、指紋照合装置の光学系の光軸に対して傾斜
されていることとしたものである。

【００２９】

【作用】本発明に係る結像レンズ装置は、絞りと、この
絞りの前方側に位置され該絞り上に後側焦点位置を位置
させ物空間においてテレセントリック光学系を構成して
いる第１のレンズ群と、該絞りの後方側に位置され該絞
り上に前側焦点位置を位置させ像空間においてテレセン
トリック光学系を構成している第２のレンズ群とを備え
ているので、装置構成を大型化することなく、また、製
作を困難化することなく、台形歪みや歪曲収差が充分に
抑制された像を結ぶことができる。

【００３０】また、この結像レンズ装置においては、像
面に対して入射する主光線入射角がこの像面上のいずれ
の点に対しても等しくなるため、該像面上における光量
分布が平坦になる。

【００３１】また、上記結像レンズ装置において、上記
第１及び第２のレンズ群は、それぞれ１枚のレンズによ
り構成されていることとした場合には、製作が容易化さ
れる。

【００３２】そして、上記結像レンズ装置において、上
記第１及び第２のレンズ群を構成するレンズは、少なく
とも一の面が非球面となされていることとした場合に
は、各レンズ群で発生する球面収差やコマ収差を抑制で
きる。

【００３３】さらに、上記結像レンズ装置において、上
記非球面は、この非球面の頂点を原点とし光軸方向をｚ
軸としこのｚ軸に直交するとともに互いに直交する２軸
をｘ軸及びｙ軸とした直交座標系において、この非球面
上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対
値｜Ｚ_A｜が、ベース球面上の任意の点Ｂ（ｘ，ｙ，
ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対値｜Ｚ_B｜に対して、この
非球面の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜
０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸よ
りの距離が大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよ
うになされていることとした場合には、各レンズ群を、
球面収差やコマ収差を良好に抑制できるものとして構成
することができる。

【００３４】そして、上述の結像レンズ装置を、指紋照
合装置の光学系を構成する光学系として構成した場合に
は、装置構成を複雑化することなく、指紋照合が良好に
行える指紋照合装置の構成が可能となる。

【００３５】また、上記結像レンズ装置において、上記
照合対象となる指紋を有する指が接触される平面部を有
する光学部品とともに指紋照合装置の光学系を構成する
こととした場合には、該平面部に対して指を接触させる
だけで指紋照合が行える指紋照合装置を構成することが
できる。

【００３６】さらに、上記結像レンズ装置において、上
記照合対象となる指紋を有する指が接触される平面部
は、指紋照合装置の光学系の光軸に対して傾斜されてい
ることとした場合には、装置構成を簡素化しつつ、該平
面部に対して指を接触させるだけで指紋照合が行える指
紋照合装置が構成でき、また、台形歪みが抑制された良
好な像を結ぶことができる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照
しながら説明する。

【００３８】［本発明の概念］本発明に係る結像レンズ
装置は、図１に示すように、光軸上にピンホール５を有
する絞り６２と、この絞り６２の前後に配置された第１
及び第２のレンズ群６１，６３を有して構成されてい
る。

【００３９】上記第１のレンズ群６１は、上記絞り６２
の前方側に位置され、該絞り６２上に後側焦点位置を位
置させ物空間においてテレセントリック光学系を構成し
ている。すなわち、この第１のレンズ群６１は、この第
１のレンズ群６１の中心が上記絞り６２より該第１のレ
ンズ群６１の焦点距離ｆ₁に等しい距離を隔てた位置と
なるように配置されている。この第１のレンズ群６１
は、光軸に平行な入射光束を、上記ピンホール５上に集
光させる。この第１のレンズ群６１は、第１及び第２の
凸レンズ６４，６５から構成されている。

【００４０】上記第２のレンズ群６３は、上記絞り６２
の後方側に位置され、該絞り６２上に前側焦点位置を位
置させ像空間においてテレセントリック光学系を構成し
ている。すなわち、この第２のレンズ群６３は、この第
２のレンズ群６３の中心が上記絞り６２より該第２のレ
ンズ群６３の焦点距離ｆ₂に等しい距離を隔てた位置と
なるように配置されている。この第２のレンズ群６３
は、上記ピンホール５を通過した拡散光束を、光軸に平
行な出射光束として出射する。この第２のレンズ群６３
は、第３及び第４の凸レンズ６６，６７から構成されて
いる。

【００４１】上記第１及び第２のレンズ群６１，６３
は、上記絞り６２を挟んで、互いに所定の相似比率の相
似形となっている。

【００４２】この結像レンズ装置は、上記第１のレンズ
群６１の前方側に位置する物体面２上の物体１の像４
を、像面３上に形成する。

【００４３】この結像レンズ装置においては、上記ピン
ホール５を通過する光は物空間において光軸に平行な光
線であるので、上記物体面２が光軸に対して傾斜してい
ても、上記像４は、いわゆる台形歪みを生ずることがな
い。すなわち、この結像レンズ装置においては、上記第
１のレンズ群６１と上記物体面２との距離は、上記物体
１の像４の像倍率に影響しない。また、同様に、この結
像レンズ装置においては、上記第２のレンズ群６３と上
記像面３との距離は、上記像４の像倍率に影響しない。

【００４４】［実施例１］そして、本発明に係る結像レ
ンズ装置は、図２に示すように、指紋照合装置（指紋入
力装置）の光学系を構成するものとして使用することが
できる。

【００４５】この指紋照合装置の光学系は、上記ピンホ
ール５を有する絞り７２と、この絞り７２の前後に配置
された第１及び第２のレンズ群７１，７３と、照合対象
となる指紋を有する指６が接触される平面部を有する光
学部品となる直角プリズム７５とを有して構成される。
この直角プリズム７５においては、直角三角形の斜辺部
にあたる反射面７６が、上記指６が接触される平面部と
なっている。

【００４６】上記直角プリズム７５は、上記第１のレン
ズ群７１の前方側の光軸上に位置され、上記反射面７６
を該光軸に対して略々４５°の角度をなす傾斜面として
配置されている。

【００４７】この結像レンズ装置においては、上記直角
プリズム７５の入射面７８より入射された光束は、上記
反射面７６により全反射されて、上記入射面７８に対し
て直角な出射面７７より出射される。上記出射面７７よ
り出射された光束は、上記第１のレンズ群７１に入射さ
れ、上記絞り７２のピンホール５及び上記第２のレンズ
群７３を経て、固体撮像素子（ＣＣＤ）７４の受像面上
に上記反射面７６の像を形成する。

【００４８】上記固体撮像素子７４が上記像を受像する
ことにより得られた信号は、図示しない処理装置に送ら
れ、信号処理される。

【００４９】この結像レンズ装置において、上記反射面
７６に対して手指６が接触されると、この反射面７６に
は、指紋の凸部のみが接触する。上記反射面７６におい
て、上記指紋の凸部が接触された部分は、上記光束が全
反射しなくなり、該指紋の凸部の表面部により拡散され
る。したがって、上記固体撮像素子７４においては、上
記反射面７６に接触された上記指紋の凸部に対応する部
分のみが、暗部として識別される。

【００５０】そして、この結像レンズ装置においては、
上記第１及び第２のレンズ群７１，７３は、それぞれ１
枚のレンズにより構成されている。また、これら第１及
び第２のレンズ群７１，７３を構成するレンズは、少な
くとも一の面が非球面となされている。

【００５１】この例では、以下の〔表１〕、〔表２〕に
おいて米印で示すように、上記第１のレンズ群７１を構
成するレンズ（〔表１〕、〔表２〕中では「レンズ
１」）の第１面（前面）及び上記第２のレンズ群７３を
構成するレンズ（〔表１〕、〔表２〕中では「レンズ
２」）の第２面（後面）が非球面となされている。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】上記表１において、Ｒは球面の曲率半径を
示し、Ｄは軸上の面間隔を示し、Ｎはｄ線の屈折率を示
し、νはアッベ数を示している。なお、「絞り径」とし
て表示されている「φ０．４ｍｍ」は、上記ピンホール
５の直径である。また、上記表２において、Ｋは円錐係
数、Ａ₄，Ａ₆は４次、６次の非球面係数を示している。

【００５５】そして、上記非球面は、図１１に示すよう
に、この非球面１０３の頂点を原点とし光軸方向をｚ軸
としこのｚ軸に直交するとともに互いに直交する２軸を
ｘ軸及びｙ軸とした直交座標系において、この非球面１
０３上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の
絶対値｜Ｚ_A｜（図１１中のＺ非球面）が、ベース球面
１０２上の任意の点Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分
の絶対値｜Ｚ_B｜（図１１中のＺベース球面）に対し
て、この非球面１０３の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸より
の距離ｈが大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよ
うになされたものである。

【００５６】また、この非球面は、上記直交座標系にお
いて、頂点曲率をＣとしたとき、以下の〔数式１〕、
〔数式２〕により表せられるものである。

【００５７】

【数１】

【００５８】

【数２】

【００５９】そして、この結像レンズ装置の収差は、球
面収差については、図５に示すように、極めて良好に補
正されている。また、この結像レンズ装置におけるコマ
収差については、図６に示すように、Ｓ（サジタル光
線）及びＴ（タンジェンシャル光線）について充分に補
正されている。さらに、この結像レンズ装置における歪
曲収差については、図７に示すように、測定（算出）限
界以下に抑えられている。

【００６０】この指紋照合装置の光学系においては、上
記反射面７６上の物体の像が、０．３倍の像倍率にて、
上記固体撮像素子７４の受像面上に形成される。

【００６１】また、上記ピンホール５の直径は、物体面
の傾斜に起因する像面の倒れや非点収差、コマ収差等の
発生に影響を与えず、かつ、このピンホール５における
回折の影響が抑えられる径に決定され、この例では、
０．４ｍｍとなされている。

【００６２】そして、この光学系においては、台形歪み
や歪曲収差の発生が充分に抑えられているため、上記反
射面７６上で上記指６が移動しても、正確な指紋照合が
行える。さらに、この光学系においては、像面に対して
入射する主光線入射角がこの像面上のいずれの点に対し
ても等しくなるため、該像面上における光量分布が平坦
となり、指紋の形状の認識が容易となる。

【００６３】［実施例２］上述のような指紋照合装置の
光学系を構成する結像レンズ装置としては、図３に示す
ように、上記第１及び第２のレンズ群をそれぞれ２枚の
レンズから構成されるものとしてもよい。

【００６４】すなわち、上記第１のレンズ群は、第１及
び第２のレンズ８１，８２から構成されている。また、
上記第２のレンズ群は、第３及び第４のレンズ８４，８
５から構成されている。

【００６５】そして、この結像レンズ装置は、上記第１
及び第２のレンズ群の間に上記ピンポール５を有する絞
り８３を有し、上記指６が接触される平面部を有する光
学部品となる直角プリズム８７とともに上記指紋照合装
置の光学系を構成する。

【００６６】上記直角プリズム８７においては、直角三
角形の斜辺部にあたる反射面８８が、上記指６が接触さ
れる平面部となっている。この直角プリズム８７は、上
記第１のレンズ群の前方側の光軸上に位置され、上記反
射面８８を該光軸に対して略々４５°の角度をなす傾斜
面として配置されている。

【００６７】この結像レンズ装置においては、上記直角
プリズム８７の入射面８９より入射された光束は、上記
反射面８８により全反射されて、上記入射面８９に対し
て直角な出射面８８より出射される。上記出射面８８よ
り出射された光束は、上記第１のレンズ群に入射され、
上記絞り８３のピンホール５及び上記第２のレンズ群を
経て、固体撮像素子（ＣＣＤ）８６の受像面上に上記反
射面８８の像を形成する。

【００６８】上記固体撮像素子８６が上記像を受像する
ことにより得られた信号は、図示しない処理装置に送ら
れ、信号処理される。

【００６９】この結像レンズ装置において、上記反射面
８８に対して手指６が接触されると、この反射面８８に
は、指紋の凸部のみが接触する。上記反射面８８におい
て、上記指紋の凸部が接触された部分は、上記光束が全
反射しなくなり、該指紋の凸部の表面部により拡散され
る。したがって、上記第２のレンズ群の後方に設置され
た固体撮像素子（ＣＣＤ）８６においては、上記反射面
８８に接触された上記指紋の凸部に対応する部分のみ
が、暗部として識別される。

【００７０】この例では、以下の〔表３〕、〔表４〕に
おいて米印で示すように、上記第１のレンズ群を構成す
る第１のレンズ８１（〔表３〕、〔表４〕中では「レン
ズ１」）の第１面（前面）及び上記第２のレンズ群を構
成する第４のレンズ８５（〔表３〕、〔表４〕中では
「レンズ４」）の第２面（後面）が非球面となされてい
る。

【００７１】

【表３】

【００７２】

【表４】

【００７３】上記〔表３〕において、Ｒは球面の曲率半
径を示し、Ｄは軸上の面間隔を示し、Ｎはｄ線の屈折率
を示し、νはアッベ数を示している。なお、「絞り径」
として表示されている「φ０．２ｍｍ」は、上記ピンホ
ール５の直径である。また、上記〔表４〕において、Ｋ
は円錐係数、Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，Ａ₁₀は４次、６次、８
次、１０次の非球面係数を示している。

【００７４】そして、上記非球面は、図１１に示すよう
に、この非球面１０３の頂点を原点とし光軸方向をｚ軸
としこのｚ軸に直交するとともに互いに直交する２軸を
ｘ軸及びｙ軸とした直交座標系において、この非球面１
０３上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の
絶対値｜Ｚ_A｜（図１１中のＺ非球面）が、ベース球面
１０２上の任意の点Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分
の絶対値｜Ｚ_B｜（図１１中のＺベース球面）に対し
て、この非球面１０３の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸より
の距離ｈが大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよ
うになされたものである。

【００７５】また、この非球面は、上記直交座標系にお
いて、頂点曲率をＣとしたとき、上述した〔数式１〕、
〔数式２〕により表せられるものである。

【００７６】そして、この結像レンズ装置の収差は、球
面収差については、図８に示すように、極めて良好に補
正されている。また、この結像レンズ装置におけるコマ
収差については、図９に示すように、Ｓ（サジタル光
線）及びＴ（タンジェンシャル光線）について充分に補
正されている。さらに、この結像レンズ装置における歪
曲収差については、図１０に示すように、測定（算出）
限界以下に抑えられている。

【００７７】この指紋照合装置の光学系においては、上
記直角プリズム８７の反射面８８上の物体の像が、０．
３倍の像倍率にて、固体撮像素子（ＣＣＤ）８６の受像
面上に形成される。

【００７８】また、上記ピンホール５の直径は、物体面
の傾斜に起因する像面の倒れや非点収差、コマ収差等の
発生に影響を与えず、かつ、このピンホール５における
回折の影響が抑えられる径に決定され、この例では、
０．２ｍｍとなされている。

【００７９】そして、この光学系においては、台形歪み
や歪曲収差の発生が充分に抑えられているため、上記反
射面８８上で上記指６が移動しても、正確な指紋照合が
行える。さらに、この光学系においては、像面に対して
入射する主光線入射角がこの像面上のいずれの点に対し
ても等しくなるため、該像面上における光量分布が平坦
となり、指紋の形状の認識が容易となる。

【００８０】また、この結像レンズ装置においては、上
記第１及び第２のレンズ群がそれぞれ２枚のレンズから
構成されていることにより、一層の小型化が可能となっ
ている。

【００８１】［実施例３］そして、本発明に係る結像レ
ンズ装置は、図４に示すように、照合対象となる指紋を
有する指６が接触される平面部を有する光学部品となる
導光板９５とともに、指紋照合装置（指紋入力装置）の
光学系を構成するものとして使用することができる。

【００８２】すなわち、この指紋照合装置の光学系は、
上記ピンホール５を有する絞り９２と、この絞り９２の
前後に配置された第１及び第２のレンズ群９１，９３
と、上記導光板９５とを有して構成される。この導光板
９５は、平行平板状に形成され、一方の主面部９６が、
上記指６が接触される平面部となっている。

【００８３】上記導光板９５は、上記第１のレンズ群９
１の前方側の光軸上に位置され、上記一方の主面部９６
を該光軸に対して略々９０°の角度をなす面として配置
されている。

【００８４】この結像レンズ装置においては、上記導光
板９５の側方側より斜めに入射された光束は、上記一方
の主面部９６及び他方の主面部９７間で全反射されて、
この導光板９５より出射されることがない。

【００８５】この結像レンズ装置において、上記導光板
９５の一方の主面部９６に対して手指６が接触される
と、この一方の主面部９６には、指紋の凸部のみが接触
する。上記導光板９５の一方の主面部９６において、上
記指紋の凸部が接触された部分は、上記光束が全反射し
なくなり、該指紋の凸部の表面部により拡散される。

【００８６】上記指紋の凸部の表面部により拡散された
光束は、上記導光板９５の他方の主面部９７より出射さ
れる。上記導光板９５の他方の主面部９７より出射され
た光束は、上記第１のレンズ群９１に入射され、上記絞
り９２のピンホール５及び上記第２のレンズ群９３を経
て、固体撮像素子（ＣＣＤ）９４の受像面上に、該導光
板９５の一方の主面部９６の像を形成する。

【００８７】したがって、上記固体撮像素子９４におい
ては、上記導光板９５の一方の主面部９６に接触された
上記指紋の凸部に対応する部分のみが、明部として識別
される。

【００８８】上記固体撮像素子９４が上記像を受像する
ことにより得られた信号は、図示しない処理装置に送ら
れ、信号処理される。

【００８９】そして、この結像レンズ装置において、上
記第１及び第２のレンズ群９１，９３は、上述した［実
施例１］、［実施例２］における結像レンズ装置の第１
及び第２のレンズ群と同様に構成されている。

【００９０】すなわち、この指紋照合装置の光学系にお
いては、上記導光板９５の一方の主面部９６上の物体の
像が、０．３倍の像倍率にて、上記固体撮像素子９４の
受像面上に形成される。

【００９１】そして、この光学系においては、台形歪み
や歪曲収差の発生が充分に抑えられているため、上記導
光板９５の一方の主面部９６上で上記指６が移動して
も、正確な指紋照合が行える。さらに、この光学系にお
いては、像面に対して入射する主光線入射角がこの像面
上のいずれの点に対しても等しくなるため、該像面上に
おける光量分布が平坦となり、指紋の形状の認識が容易
となる。

【００９２】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る結像レンズ
装置は、絞りと、この絞りの前方側に位置され該絞り上
に後側焦点位置を位置させ物空間においてテレセントリ
ック光学系を構成している第１のレンズ群と、該絞りの
後方側に位置され該絞り上に前側焦点位置を位置させ像
空間においてテレセントリック光学系を構成している第
２のレンズ群とを備えている。

【００９３】そのため、この結像レンズ装置は、装置構
成を大型化することなく、また、製作を困難化すること
なく、台形歪みや歪曲収差が充分に抑制された像を結ぶ
ことができる。

【００９４】また、この結像レンズ装置においては、像
面に対して入射する主光線入射角がこの像面上のいずれ
の点に対しても等しくなるため、該像面上における光量
分布を平坦にすることができる。

【００９５】また、上記結像レンズ装置において、上記
第１及び第２のレンズ群は、それぞれ１枚のレンズによ
り構成されていることとした場合には、製作を容易化す
ることができる。

【００９６】そして、上記結像レンズ装置において、上
記第１及び第２のレンズ群を構成するレンズは、少なく
とも一の面が非球面となされていることとした場合に
は、各レンズ群で発生する球面収差やコマ収差を抑制で
きる。

【００９７】さらに、上記結像レンズ装置において、上
記非球面は、この非球面の頂点を原点とし光軸方向をｚ
軸としこのｚ軸に直交するとともに互いに直交する２軸
をｘ軸及びｙ軸とした直交座標系において、この非球面
上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対
値｜Ｚ_A｜が、ベース球面上の任意の点Ｂ（ｘ，ｙ，
ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対値｜Ｚ_B｜に対して、この
非球面の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜
０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸よ
りの距離が大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよ
うになされていることとした場合には、各レンズ群を、
球面収差やコマ収差を良好に抑制できるものとして構成
することができる。

【００９８】そして、上述の結像レンズ装置を、指紋照
合装置の光学系を構成する光学系として構成した場合に
は、装置構成を複雑化することなく、指紋照合が良好に
行える指紋照合装置を構成することができる。

【００９９】また、上記結像レンズ装置において、上記
照合対象となる指紋を有する指が接触される平面部を有
する光学部品とともに指紋照合装置の光学系を構成する
こととした場合には、該平面部に対して指を接触させる
だけで指紋照合が行える指紋照合装置を構成することが
できる。

【０１００】さらに、上記結像レンズ装置において、上
記照合対象となる指紋を有する指が接触される平面部
は、指紋照合装置の光学系の光軸に対して傾斜されてい
ることとした場合には、装置構成を簡素化しつつ、該平
面部に対して指を接触させるだけで指紋照合が行える指
紋照合装置が構成でき、また、台形歪みが抑制された良
好な像を結ぶことができる。

【０１０１】すなわち、本発明は、装置構成が小型であ
り、また、製作が容易でありながら、台形歪みや歪曲収
差が充分に抑制され、指紋照合装置に適用して好適な結
像レンズ装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る結像レンズ装置の構成を示す側面
図である。

【図２】上記結像レンズ装置を有する指紋照合装置の構
成を示す側面図である。

【図３】上記指紋照合装置の光学系として使用される上
記結像レンズ装置の構成の他の例を示す側面図である。

【図４】上記結像レンズ装置を有する指紋照合装置の構
成の他の例を示す側面図である。

【図５】上記図２に示した結像レンズ装置の球面収差を
示すグラフである。

【図６】上記図２に示した結像レンズ装置の非点収差を
示すグラフである。

【図７】上記図２に示した結像レンズ装置の歪曲収差を
示すグラフである。

【図８】上記図３に示した結像レンズ装置の球面収差を
示すグラフである。

【図９】上記図３に示した結像レンズ装置の非点収差を
示すグラフである。

【図１０】上記図３に示した結像レンズ装置の歪曲収差
を示すグラフである。

【図１１】上記結像レンズ装置を構成するレンズの非球
面の形状を示側面図である。

【図１２】従来の結像レンズ装置において発生する歪曲
収差を示す斜視図である。

【図１３】従来の結像レンズ装置を有する指紋照合装置
において発生する台形歪みを示す側面図である。

【図１４】従来の結像レンズ装置を有する指紋照合装置
の構成を示す側面図である。

【図１５】従来の結像レンズ装置を有する指紋照合装置
であって台形歪みの補正のために像面を傾斜させた例を
示す側面図である。

【図１６】従来の結像レンズ装置を有する指紋照合装置
であって台形歪みの補正のために楔型の補正プリズムを
配設した例を示す側面図である。

【符号の説明】

５ピンホール６手指６１，７１，８１，８２，９１第１のレンズ群６２，７２，８３，９２絞り６３，７３，８４，８５，９３第２のレンズ群７４，８６，９４固体撮像素子（ＣＣＤ）７５，８７直角プリズム９５導光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絞りと、上記絞りの前方側に位置され、該絞り上に後側焦点位置
を位置させ、物空間においてテレセントリック光学系を
構成している第１のレンズ群と、上記絞りの後方側に位置され、該絞り上に前側焦点位置
を位置させ、像空間においてテレセントリック光学系を
構成している第２のレンズ群とを備えている結像レンズ
装置。
【請求項２】第１及び第２のレンズ群は、それぞれ１
枚のレンズにより構成されている請求項１記載の結像レ
ンズ装置。
【請求項３】第１及び第２のレンズ群を構成するレン
ズは、少なくとも一の面が非球面となされた請求項２記
載の結像レンズ装置。
【請求項４】非球面は、この非球面の頂点を原点とし
光軸方向をｚ軸としこのｚ軸に直交するとともに互いに
直交する２軸をｘ軸及びｙ軸とした直交座標系におい
て、この非球面上の任意の点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標の
ｚ軸成分の絶対値｜Ｚ_A｜が、ベース球面上の任意の点
Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標のｚ軸成分の絶対値｜Ｚ_B｜に
対して、この非球面の有効径全域において、（｜Ｚ_A｜−｜Ｚ_B｜）＜０が満足され、かつ、該点Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）の該光軸より
の距離が大きいほど該絶対値｜Ｚ_A｜が大きくなるよう
になされたものである請求項３記載の結像レンズ装置。
【請求項５】指紋照合装置の光学系を構成することと
なされた請求項１記載の結像レンズ装置。
【請求項６】照合対象となる指紋を有する指が接触さ
れる平面部を有する光学部品とともに指紋照合装置の光
学系を構成することとなされた請求項５記載の結像レン
ズ装置。
【請求項７】照合対象となる指紋を有する指が接触さ
れる平面部は、指紋照合装置の光学系の光軸に対して傾
斜されていることとなされた請求項６記載の結像レンズ
装置。