TW201734557A - 鏡頭單元、攝像裝置及行動機器 - Google Patents

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TW201734557A TW105133573A TW105133573A TW201734557A TW 201734557 A TW201734557 A TW 201734557A TW 105133573 A TW105133573 A TW 105133573A TW 105133573 A TW105133573 A TW 105133573A TW 201734557 A TW201734557 A TW 201734557A
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Abstract

提供一種小型並且藉由對於像差作抑制而能夠進行將信賴度作了提昇的認證等之鏡頭單元、攝像裝置以及行動機器。鏡頭單元(40)之攝像光學系(10)，係從物體側起，而依序由第1透鏡(L1)、第2透鏡(L2)和第3透鏡(L3)所成，該第1透鏡(L1)，係具有正的折射力，該第2透鏡(L2)，係至少其中一面為非球面形狀，該第3透鏡(L3)，係具有負的折射力，且至少其中一面為非球面形狀，並且具有與光軸(AX)間之交點以外的反曲點，該鏡頭單元，係滿足下述條件式：f/TL>0.92…(1)、0.10>f/f2>-0.17…(2)、0.60>d2/f>0.22…(3)。於此，值f，係為攝像光學系(10)全系之焦距，值TL，係為從攝像光學系(10)之最靠物體側之透鏡(L3)之光學面(射入面(S31))起直到像側焦點為止的光軸(AX)上之距離，值d2，係為第1透鏡(L1)和第2透鏡(L2)之間之軸上空氣間隔，值f2，係為第2透鏡(L2)之焦距。

Description

鏡頭單元、攝像裝置及行動機器
本發明，係有關於小型並且對於像差作了抑制的非廣角形態之鏡頭單元、以及將此作了組入的攝像裝置和行動機器，並且係有關於能夠藉由虹膜之結像來進行認證的適合於虹膜認證及其他用途之鏡頭單元等。
例如，作為虹膜認證用之攝像光學系，從物體側起而依序具備有正的第1透鏡和負的第2透鏡以及負的第3透鏡者，係為公知(專利文獻1)。於此，第1透鏡，係為於物體側為凸之半月型透鏡，第2透鏡，係為弓狀透鏡，第3透鏡，亦係為弓狀透鏡。
又，作為並不被限定於虹膜認證用之攝像光學系，從物體側起而依序具備有正的第1透鏡和於近軸為正且於周邊為負的第2透鏡以及負的第3透鏡者，係為公知(專利文獻2)。於此，第1透鏡，係為於物體側為凸之半月型透鏡，第2透鏡，係為於近軸為正且於周邊為負之透鏡，第3透鏡，係為於近軸而在物體側處為凸之半月 型透鏡。
然而，專利文獻1之攝像光學系，其第2透鏡之負的功率係為大，而成為在像差修正上並不充分者。
又，專利文獻2之攝像光學系，其第1透鏡與第2透鏡之間的間隔係為窄，而成為在像差修正上並不充分者。特別是，作為虹膜認證用之攝像光學系，係要求其焦距為長，球面像差和像面彎曲被作了良好的修正，並且具有在高頻率下之高性能，但是，在專利文獻1以及專利文獻2所記載的攝像光學系中，起因於上述之理由，係並未成為能夠充分適用於虹膜認證中者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]中國專利申請公開第104090347號說明書
[專利文獻2]國際公開第2011/092983號
本發明，係為有鑑於上述先前技術所進行者，其目的，係在於提供一種小型並且藉由對於像差作抑制而能夠進行將信賴度作了提昇的認證等之鏡頭單元、攝像裝置以及行動機器。
為了達成上述目的，本發明之鏡頭單元，係具備有攝像光學系、和保持攝像光學系之鏡頭鏡筒，該鏡 頭單元，其特徵為：攝像光學系，係從物體側起，而依序由第1透鏡、第2透鏡和第3透鏡所成，該第1透鏡，係具有正的折射力，該第2透鏡，係至少其中一面為非球面形狀，該第3透鏡，係具有負的折射力，且至少其中一面為非球面形狀，並且具有與光軸間之交點以外的反曲點，該鏡頭單元，係滿足下述條件式：f/TL>0.92…(1)
0.10>f/f2>-0.17…(2)
0.60>d2/f>0.22…(3)
其中，f：攝像光學系全系之焦距，TL：從攝像光學系之最靠物體側之透鏡面起直到像側焦點為止的光軸上之距離，d2：第1透鏡和第2透鏡之間之軸上空氣間隔，f2：第2透鏡之焦距。
上述鏡頭單元，係成為在物體側處配置正的第1透鏡並在像側處配置負的第3透鏡之所謂的長焦形態(Telephoto type)之構成。此鏡頭構成，係為對於攝像光學系之全長的小型化而言為有利的構成。又，藉由將3枚構成中之被配置在最靠像側處的第3透鏡之至少其中一面設為非球面，係能夠對於在畫面周邊部之各像差作良好的修正。進而，藉由將此非球面設為在交點以外之位置處具有反曲點的非球面形狀，係成為容易確保像側光束之遠心(Telecentric)特性。於此，所謂「反曲點」，係指在有效半徑內的透鏡剖面形狀之曲線中，非球面形狀之2階 微分值的符號之正負會產生逆轉一般的非球面上之點。另外，當在攝像光學系之最靠像側之面與像側焦點位置之間配置有光學性之低通濾波片、帶通濾波片或者是固體攝像元件封裝之密封玻璃等之平行平板的情況時，係設為將平行平板部分換算為空氣換算距離之後再計算出上述TL之值。
上述條件式(1)，係為用以將焦距和攝像光學系之全長作適當的設定者。藉由超過條件式(1)之下限，係成為一種能夠確保用以對於畫角變小的對象進行攝影之適當的焦距並且也能夠對於行動機器進行搭載的小型之鏡頭。進而，針對值f/TL，係以滿足下述之條件式為理想。
f/TL>0.95…(1)’
上述條件式(2)以及(3)，係為用以成為焦距為長且為小型並且對於各像差作良好之修正者。藉由滿足條件式(2)，第2透鏡係成為並非為強力的正並且也並非為強力的負之折射力，進而，藉由將第2透鏡之至少其中一面設為非球面，係能夠並不使長焦形態之特性減弱地來進行各像差之修正。又，藉由超過條件式(3)之下限，係能夠使至少其中一面為非球面之第2透鏡的位置適度地接近像側並對於在畫面周邊部之各像差作良好的修正。另一方面，藉由低於條件式(3)之上限，第2透鏡係不會過度地接近像側，並且能夠將第3透鏡配置在適當的位置處，而能夠確保遠心特性。進而，針對值f/f2以及 值d2/f，係以滿足下述之條件式為理想。
0.08>f/f2>-0.15…(2)’
0.50>d2/f>0.25…(3)’
為了達成上述目的，本發明之攝像裝置，係具備有：上述之鏡頭單元；和檢測出藉由鏡頭單元所形成的像之像檢測部；和對於從像檢測部而來之訊號進行處理之處理部。
為了達成上述目的，本發明之行動機器，係具備有上述之攝像裝置，並使攝像裝置進行攝像。
上述行動機器，係具備有本發明之攝像裝置，而能夠針對畫角變小之對象進行高精確度的攝影。作為被組入至行動機器中之攝像光學系，係以全長為6mm以下為理想，但是，藉由滿足條件式(1)~(3)，係能夠得到在對於各像差作良好之修正的同時也能夠對應於全長為6mm以下之條件的攝像光學系。特別是，上述行動機器，係能夠進行虹膜像之攝影，藉由使其具備有虹膜認證功能，係能夠將安全性和信賴性提高。
10‧‧‧攝像光學系
11~16‧‧‧攝像光學系
30‧‧‧攝像機模組
40‧‧‧鏡頭單元
41‧‧‧鏡頭鏡筒
50‧‧‧感測器部
51‧‧‧固體攝像元件
51a‧‧‧光電轉換部
53‧‧‧基板
60‧‧‧處理部
61‧‧‧攝像電路部
62‧‧‧通訊部
63‧‧‧記憶部
68‧‧‧控制部
71‧‧‧本體
72‧‧‧顯示器
81、82‧‧‧光源
100‧‧‧攝像裝置
200‧‧‧行動機器
AX‧‧‧光軸
F‧‧‧平行平板
I‧‧‧攝像面
L1~L3‧‧‧透鏡
OP‧‧‧開口
S11、S21、S31‧‧‧射入面
S12、S22、S32‧‧‧射出面
[圖1]係為對於本發明之其中一種實施形態的鏡頭單元以及將此作了組入的攝像裝置作說明之圖。
[圖2]係為對於具備有圖1之攝像裝置的行動機器作說明之立體圖。
[圖3]係為實施例1之攝像光學系的剖面圖。
[圖4]圖4A~4E，係為實施例1之像差圖。
[圖5]係為實施例2之攝像光學系的剖面圖。
[圖6]圖6A~6E，係為實施例2之像差圖。
[圖7]係為實施例3之攝像光學系的剖面圖。
[圖8]圖8A~8E，係為實施例3之像差圖。
[圖9]係為實施例4之攝像光學系的剖面圖。
[圖10]圖10A~10E，係為實施例4之像差圖。
[圖11]係為實施例5之攝像光學系的剖面圖。
[圖12]圖12A~12E，係為實施例5之像差圖。
[圖13]係為實施例6之攝像光學系的剖面圖。
[圖14]圖14A~14E，係為實施例6之像差圖。
圖1，係為對於本發明之其中一種實施形態的鏡頭單元以及將此作了組入的攝像裝置作說明之圖。
攝像裝置100，係具備有用以形成畫像訊號之攝像機模組30、和藉由使攝像機模組30動作來使其發揮作為攝像裝置100之功能的處理部60。
攝像機模組30，係具備有：鏡頭單元40，係具有虹膜認證用之攝像光學系10、和保持攝像光學系10之鏡頭鏡筒41；和感測器部50，係身為將藉由攝像光學系10所形成的被攝體像轉換為畫像訊號之像檢測部。虹膜認證用之鏡頭單元40，在具有對於像差作了抑制的標準或望遠形態之攝像光學系10的同時，亦能夠設為小 型，而適於進行用以進行虹膜認證之虹膜攝影。
鏡頭單元40中，攝像光學系10，係為畫角45°以下之標準或望遠形態的攝像鏡頭，詳細內容雖係於後再述，但是，係從物體側起，而依序具備有開口光圈S、和第1透鏡L1、和第2透鏡L2、以及第3透鏡L3，在第3透鏡L3之像側處，係能夠配置1個以上的平行平板F。係能夠使平行平板F具有關於波長或者是其他特性的濾波功能。鏡頭鏡筒41，係藉由樹脂等所形成，並將第1~第3透鏡L1~L3收容於內部而作保持。鏡頭鏡筒41，係具有使從物體側而來的光線束射入之開口OP。
感測器部(像檢測部)50，係具備有將藉由攝像光學系10所形成的被攝體像作光電轉換之固體攝像元件51(例如，CMOS型之影像感測器)、和從背後來支持此固體攝像元件51並且設置有配線、附帶電路等之基板53。感測器部50，係經由鏡頭鏡筒41而被固定在鏡頭單元40處。
固體攝像元件(攝像元件)51，係具備有作為攝像面之光電轉換部51a，於其之周圍，係被形成有未圖示之訊號處理電路。在光電轉換部51a處，係被2維性地配置有像素、亦即是光電轉換元件。另外，固體攝像元件51，係並不被限定於上述之CMOS型之影像感測器，而亦可為適用有CCD等之其他元件者。
處理部60，係具備有攝像電路部61、和通訊部62、和記憶部63、以及控制部68，並對於從感測器部 (像檢測部)50而來之訊號進行處理。攝像電路部61，係藉由從控制部68而接收用以電性驅動固體攝像元件51之電壓或時脈訊號的供給，來使固體攝像元件51動作。通訊部62，係被與外部機器作連接並成為能夠進行畫像資料之輸出或控制訊號之授受。記憶部63，係為將在攝像裝置100之動作中所需要的資訊和藉由攝像機模組30所取得了的畫像資料等作保管之部分。控制部68，係對於攝像電路部61、通訊部62以及記憶部63之動作進行統籌性控制，而例如能夠對於藉由攝像機模組30所得到的畫像資料進行各種之畫像處理。
另外，雖係省略詳細之說明，但是，攝像裝置100或攝像機模組30，係作為虹膜認證裝置之一部分而被內藏於行動機器中。於此，行動機器，係代表除了像是筆記型PC、智慧型手機或其他之行動終端、可穿戴PC以外而亦包含攝像機、PDA等的各種之攜帶型電子機器。攝像裝置100或攝像機模組30，係亦可作為車載攝像機或者是對此作了利用的虹膜認證裝置之一部分來使用。處理部60之具體性的功能，係因應於本攝像裝置100所被作組入之虹膜認證裝置或行動機器的功能以及動作，而被適宜作調整。
圖2，係為對於將圖1中所示之攝像裝置100或者是攝像機模組30作了組入的行動機器之其中一例作說明之立體圖。圖示之行動機器200，係為具備有本體71和顯示器72之筆記型PC，在顯示器72之上部，係具備 有作為虹膜認證裝置之一對的光源81、82、和攝像裝置100，並藉由未圖示之控制部分來使攝像裝置100進行攝像動作。一對之光源81、82，係將波長750nm~900nm之近紅外線的照明光朝向筆記型PC之使用者而射出。攝像裝置100，係對於筆記型PC之使用者的臉孔、特別是眼睛周邊進行攝影。
以下，針對實施形態之攝像光學系10，參考圖1而作說明。另外，在圖1中所例示之攝像光學系10，係成為與後述之實施例1之攝像光學系11相同的構成。
圖示之攝像光學系10，係從物體側起，而依序由具有正的折射力之第1透鏡L1、和具有負、正或者是0折射力之第2透鏡L2、以及具有負的折射力之第3透鏡L3，所實質性地構成。第1透鏡L1，係能夠將射入面S11以及射出面S12中之一面或雙面設為非球面。第2透鏡L2，其射入面S21以及射出面S22中之至少其中一面係為非球面，而能夠將兩光學面(透鏡面)設為非球面。第3透鏡L3，其射入面S31以及射出面S32中之至少其中一面係為非球面，而能夠將兩光學面設為非球面。進而，關於第3透鏡L3，係成為在與光軸AX間之交點以外的位置處具備有反曲點者。
上述攝像光學系10，係成為在物體側處配置正的第1透鏡L1並在像側處配置負的第3透鏡L3之所謂的長焦形態(Telephoto type)之構成。此鏡頭構成，係 為對於攝像光學系10之全長的小型化而言為有利的構成。又，藉由將構成功率為弱的第2透鏡L2之一對的光學面(射入面S21以及射出面S22)中之至少其中一面設為非球面，係與後述之配置等相輔相成地而成為能夠進行像差之良好的修正。進而，藉由將構成被配置在最靠像側處的第3透鏡L3之一對的光學面(射入面S31以及射出面S32)中之至少其中一面設為非球面，係能夠對於在畫面周邊部之各像差作良好的修正。進而，藉由將此光學面設為在與光軸AX之間之交點以外之位置處具有反曲點的非球面形狀，係成為容易確保像側光束之遠心(Telecentric)特性。
第1~第3透鏡L1~L3，係藉由在近紅外線之波長區域中而具有光透射性的塑膠或玻璃所形成。此係因為，在虹膜或其他的特殊之對象之攝影中，為了將檢測精確度提高，係多利用有近紅外光之故。又，較理想，第1透鏡L1，係藉由玻璃材料所形成。玻璃材料的起因於溫度所致之折射率變化或膨脹收縮係為小，若是將第1透鏡L1設為玻璃製，則係能夠將相對於環境變化之性能變化抑制為小。
攝像光學系10，係滿足以下之條件式(1)~(3)。
f/TL>0.92…(1)
0.10>f/f2>-0.17…(2)
0.60>d2/f>0.22…(3)於此，值f，係為攝像光學系10全系之焦距，值TL，係 為從攝像光學系10之最靠物體側之第1透鏡L1之射入面S11起直到像側焦點為止的光軸AX上之距離，值d2，係為第1透鏡L1和第2透鏡L2之間之軸上空氣間隔，值f2，係為第2透鏡L2之焦距。
上述條件式(1)，係為用以將焦距和攝像光學系10之全長作適當的設定者。藉由使值f/TL超過條件式(1)之下限，係成為一種能夠確保用以對於畫角變小的對象進行攝影之適當的焦距並且也能夠對於行動機器200進行搭載的小型之鏡頭。進而，針對值f/TL，係以滿足下述之條件式為理想。
f/TL>0.95…(1)’
上述條件式(2)以及(3)，係為用以成為焦距為長且為小型並且對於各像差作良好之修正者。藉由使值f/f2滿足條件式(2)，第2透鏡L2係成為並非為強力的正並且也並非為強力的負之折射力，進而，藉由將第2透鏡L2之光學面(透鏡面)S21、S22中的至少其中一面設為非球面，係能夠並不使長焦形態之特性減弱地來進行各像差之修正。又，藉由使值d2/f超過條件式(3)之下限，係能夠使至少其中一面為非球面之第2透鏡L2的位置適度地接近像側並對於在畫面周邊部之各像差作良好的修正。另一方面，藉由使值d2/f低於條件式(3)之上限，第2透鏡L2係不會過度地接近像側，並且能夠將第3透鏡L3配置在適當的位置處，而能夠確保遠心特性。進而，針對值f/f2以及值d2/f，係以滿足下述之條件式為 理想。
0.08>f/f2>-0.15…(2)’
0.50>d2/f>0.25…(3)’
攝像光學系10，較理想，係除了滿足上述條件式(1)~(3)以外，更進而滿足以下之條件式(4)。
1.1>f1/f>0.7…(4)於此，值f1，係為第1透鏡L1之焦距，值f，係為攝像光學系10全系之焦距。
上述條件式(4)，係為用以將第1透鏡L1之焦距作適當的設定者。藉由使值f1/f低於條件式(4)之上限，由於係能夠適度地維持第1透鏡L1之折射力，因此，係能夠將全系之主點(Principal Point)位置配置在更靠物體側處，而能夠將攝像光學系10之全長縮短。另一方面，藉由使值f1/f超過條件式(4)之下限，第1透鏡L1之焦距係不會被作必要以上之過度縮短，而能夠將在第1透鏡L1處所產生的高次之球面像差或彗狀像差抑制為小。進而，針對值f/f1，係以滿足下述之條件式為理想。
1.0>f1/f>0.8…(4)’
攝像光學系10，較理想，係除了滿足上述條件式(1)~(3)以外，更進而滿足以下之條件式(5)。
-0.8>f3/f>-1.2…(5)於此，值f3，係為第3透鏡L3之焦距，值f，係為攝像 光學系10全系之焦距。
上述條件式(5)，係為用以將第3透鏡L3之焦距作適當的設定者。藉由使值f3/f低於條件式(5)之上限，第3透鏡L3之負的焦距係並不會作必要以上之過度縮短，在固體攝像元件51之畫面周邊部處所結像的光線束係成為不會過度地跳起，而能夠使像側光束之遠心性的確保成為容易。另一方面，藉由使值f3/f超過條件式(5)之下限，係能夠將第3透鏡L3之負的焦距適度地增長，而能夠良好地進行攝像光學系10之全長的縮短化以及像面彎曲或形變像差等之各像差的修正。進而，針對值f3/f，係以滿足下述之條件式為理想。
-0.85>f3/f>-1.15…(5)’
攝像光學系10，較理想，係除了滿足上述條件式(1)~(3)以外，更進而滿足以下之條件式(6)。
45°>2w…(6)其中，於此，值w係為半畫角。
上述條件式(6)，係為用以將攝像光學系10之畫角作適當的設定之條件式。藉由設為條件式(6)之範圍，係能夠得到對於畫角變小的對象(例如瞳孔或虹膜)之攝像而言為合適的畫像。進而，針對值2w，係以滿足下述之條件式為理想。
40°>2w…(6)’
另外，攝像光學系10，係亦可為更進而具備有實質上並不具備折射力或功率的其他之光學元件(例如透鏡、濾波構件等)者。
[實施例]
以下，針對本發明之攝像光學系或者是鏡頭單元之實施例作展示。在各實施例中所使用之符號，係如下所述。
R：近軸曲率半徑
D：軸上面間隔
Ns：透鏡材料之相對於s線之折射率
ER：有效半徑
在各實施例中，於各面編號(Surf-N)之後而記載有(＊)之面，係為具有非球面形狀之面，非球面之形狀，係以面之頂點作為原點，並以光軸方向作為X軸，且將與光軸垂直之方向的高度作為h，而以下述之「數式1」來作表現。除此之外，係將無限大標記為「INF」，並將開口光圈標記為「ST」。
其中，Ai：i次之非球面係數
R：曲率半徑
K：圓錐常數
(實施例1)
實施例1之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特徵，係為如同下述一般者。其中，f係代表攝像光學系全系之焦距，F係代表F數，2Y係代表攝像元件之攝像面對角線長度。
f=4.00mm
F=2.3
2Y=2.70mm
將實施例1之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表1中。
將在實施例1之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表2中。另外，在此後(亦包含表之透鏡資料)的記載中，係將10的冪乘數(例如，2.50×10-02)使用E(例如，2.5E-02)來作表現。
於以下之表3中，對於實施例1之單透鏡資料作展示。
圖3，係為實施例1之虹膜認證用的攝像光學系11或者是攝像機模組等之剖面圖。攝像光學系11，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力略為0之第2透鏡L2、和於近軸而在物體側處為凸之負半月型之第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1~第3透鏡 L1~L3，係全部為塑膠透鏡。在第1透鏡L1之物體側處，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系11，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖4A~4C，係對於實施例1之攝像光學系11的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖4D以及4E，係對於實施例1之攝像光學系11的橫像差圖作展示。
(實施例2)
實施例2之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特徵，係為如同下述一般者。
f=5.00mm
F=2.1
2Y=3.60mm
將實施例2之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表4中。
將在實施例2之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表5中。
於以下之表6中，對於實施例2之單透鏡資料作展示。
圖5，係為實施例2之虹膜認證用的攝像光學系12等之剖面圖。攝像光學系12，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力略為0之第2透鏡L2、和於近軸而為雙凹之負的第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1~第3透鏡L1~L3，係全部為塑膠透鏡。在第1透鏡L1之物體側處，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系12，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖6A~6C，係對於實施例2之攝像光學系12的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖6D以及6E，係對於實施例2之攝像光學系12的橫像差圖作展示。
(實施例3)
實施例3之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特 徵，係為如同下述一般者。
f=4.80mm
F=2.2
2Y=3.20mm
將實施例3之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表7中。
將在實施例3之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表8中。
於以下之表9中，對於實施例3之單透鏡資料作展示。
圖7，係為實施例3之虹膜認證用的攝像光學系13等之剖面圖。攝像光學系13，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力為0之第2透鏡L2、和於近軸而為雙凹之負的第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1~第3透鏡L1~L3，係全部為塑膠透鏡。在第1 透鏡L1和第2透鏡L2之間，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系13，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖8A~8C，係對於實施例3之攝像光學系13的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖8D以及8E，係對於實施例3之攝像光學系13的橫像差圖作展示。
(實施例4)
實施例4之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特徵，係為如同下述一般者。
f=4.00mm
F=2.3
2Y=2.70mm
將實施例4之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表10中。
將在實施例4之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表11中。
於以下之表12中，對於實施例4之單透鏡資料作展示。
圖9，係為實施例4之虹膜認證用的攝像光學系14等之剖面圖。攝像光學系14，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力略為0之第2透鏡L2、和於近軸而在物體側處為凸之負半月型之第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1~第3透鏡L1~L3，係全部為塑膠透鏡。在第1透鏡L1之物體側處，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系14，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖10A~10C，係對於實施例4之攝像光學系14的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖10D以及10E，係對於實施例4之攝像光學系14的橫像差圖作展示。
(實施例5)
實施例5之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特 徵，係為如同下述一般者。
f=5.50mm
F=2.3
2Y=3.60mm
將實施例5之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表13中。
將在實施例5之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表14中。
於以下之表15中，對於實施例5之單透鏡資料作展示。
圖11，係為實施例5之虹膜認證用的攝像光學系15等之剖面圖。攝像光學系15，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力為0之第2透鏡L2、和於近軸而為雙凹之負的第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1~第3透鏡L1~L3，係全部為塑膠透鏡。在第1 透鏡L1之物體側處，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系15，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖12A~12C，係對於實施例5之攝像光學系15的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖12D以及12E，係對於實施例5之攝像光學系15的橫像差圖作展示。
(實施例6)
實施例6之攝像光學系或者是鏡頭單元的基本性之特徵，係為如同下述一般者。
f=4.84mm
F=2.2
2Y=3.20mm
將實施例6之攝像光學系或者是鏡頭單元之透鏡面等的資料，展示於以下之表16中。
將在實施例6之攝像光學系或者是鏡頭單元中所包含之非球面的非球面係數，展示於以下之表17中。
於以下之表18中，對於實施例6之單透鏡資料作展示。
圖13，係為實施例6之虹膜認證用的攝像光學系16等之剖面圖。攝像光學系16，係具備有於近軸而在物體側處為凸之正半月型的第1透鏡L1、和於近軸而折射力略為0之第2透鏡L2、和於近軸而為雙凹之負的第3透鏡L3。第1~第3透鏡L1~L3，其兩光學面係為非球面。第1透鏡L1，係為玻璃透鏡，第2以及第3透鏡L2、L3，係為塑膠透鏡。在第1透鏡L1和第2透鏡L2之間，係被配置有開口光圈S。進而，在第3透鏡L3之像側處，係被配置有平行平板F。另外，係隔著平行平板F而與第3透鏡L3之射出面相對向地，來配置有與固體攝像元件51之光電轉換部51a相對應的攝像面I。此攝像光學系16，係以s線(波長852.11nm)之使用作為前提。
圖14A~14C，係對於實施例6之攝像光學系16的縱像差圖(球面像差、非點像差以及形變像差)作展示，圖14D以及14E，係對於實施例6之攝像光學系16的橫像差圖作展示。
以下之表19，係為為了參考，而將與條件式(1)~(6)相對應之各實施例1~6的值作了統整者。
以上，雖係依據實施形態和實施例來針對本發明作了說明，但是，本發明係並不被限定於上述實施形態等。例如，在上述實施形態中，雖係將攝像光學系設為虹膜認證用，但是，本發明之攝像光學系，係並不被限定於該用途，而能夠適用在各種的非廣角型之攝像系中。
10‧‧‧攝像光學系
30‧‧‧攝像機模組
40‧‧‧鏡頭單元
41‧‧‧鏡頭鏡筒
50‧‧‧感測器部
51‧‧‧固體攝像元件
51a‧‧‧光電轉換部
53‧‧‧基板
60‧‧‧處理部
61‧‧‧攝像電路部
62‧‧‧通訊部
63‧‧‧記憶部
68‧‧‧控制部
100‧‧‧攝像裝置
AX‧‧‧光軸
F‧‧‧平行平板
I‧‧‧攝像面
L1~L3‧‧‧透鏡
S‧‧‧開口光圈
S11、S21、S31‧‧‧射入面
S12、S22、S32‧‧‧射出面
OP‧‧‧開口

Claims (10)

  1. 一種鏡頭單元，係具備有攝像光學系、和保持前述攝像光學系之鏡頭鏡筒，該鏡頭單元，其特徵為：前述攝像光學系，係從物體側起，而依序由第1透鏡、第2透鏡和第3透鏡所成，該第1透鏡，係具有正的折射力，該第2透鏡，係至少其中一面為非球面形狀，該第3透鏡，係具有負的折射力，且至少其中一面為非球面形狀，並且具有與光軸間之交點以外的反曲點，該鏡頭單元，係滿足下述條件式：f/TL>0.92…(1) 0.10>f/f2>-0.17…(2) 0.60>d2/f>0.22…(3)其中，f：攝像光學系全系之焦距，TL：從攝像光學系之最靠物體側之透鏡面起直到像側焦點為止的光軸上之距離，d2：前述第1透鏡和前述第2透鏡之間之軸上空氣間隔，f2：前述第2透鏡之焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之鏡頭單元，其中，係滿足下述條件式：1.1>f1/f>0.7…(4)其中，f1：前述第1透鏡之焦距，f：攝像光學系全系之焦距。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鏡頭單元，其中，係滿足下述條件式：-0.8>f3/f>-1.2…(5)其中，f3：前述第3透鏡之焦距，f：攝像光學系全系之焦距。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之鏡頭單元，其中，係滿足下述條件式：45°>2w…(6)其中，w：半畫角。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之鏡頭單元，其中，前述第1透鏡，係藉由玻璃材料所形成。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中之任一項所記載之鏡頭單元，其中，前述第1~第3透鏡，係藉由在近紅外線之波長區域中而具有光透射性的材料所形成。
  7. 如申請專利範圍第1~6項中之任一項所記載之鏡頭單元，其中，係更進而具備有實質性並不具有折射力之光學元件。
  8. 如申請專利範圍第1~7項中之任一項所記載之鏡頭單元，其中，前述鏡頭單元係為虹膜認證用。
  9. 一種攝像裝置，其特徵為，係具備有：如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之鏡頭單元；和 檢測出藉由前述鏡頭單元所形成的像之像檢測部；和對於從前述像檢測部而來之訊號進行處理之處理部。
  10. 一種行動機器，其特徵為：係具備有如申請專利範圍第9項所記載之攝像裝置，並使前述攝像裝置進行攝像。
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