(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を、指紋のような、模様が形成されている対象物が接する撮影面にて全反射するように構成されたプリズムと、前記撮影面に接する対象物の像を形成する結像光学系とを有する撮像装置において、
前記結像光学系は、前記撮影面に対して傾斜した光軸を有する前側レンズ群と、前記前側レンズ群よりも像面側にあって、前記前側レンズ群の光軸に対して平行偏芯した光軸上に配置された後側レンズ群と、前記前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して配置された像面と、を備えており、
前記前側レンズ群は正の屈折力を有し、
前記後側レンズ群は負の屈折力を有し、
前記撮影面と前記前側レンズ群の光軸との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前記前側レンズ群の光軸に対して垂直な面と像面との間の角度をＡｉｍ、前記前側レンズ群の光軸と前記後側レンズ群の光軸との間の平行偏芯量をＤＣ、前記後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０
を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記プリズムからの出射光を反射し、当該出射光を前記前側レンズ群に入射させるように配置された１枚以上のミラーをさらに備えた、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮影面を斜め方向から撮影する撮像装置であって、
前記撮影面に対して傾斜した光軸を有する前側レンズ群と、
前記前側レンズ群よりも像面側にあって、前記前側レンズ群の光軸に対して平行偏芯した光軸上に配置された後側レンズ群と、
前記前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して配置された像面と、を備え、
前記前側レンズ群は正の屈折力を有し、
前記後側レンズ群は負の屈折力を有し、
前記撮影面と前記前側レンズ群の光軸との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前記前側レンズ群の光軸に対して垂直な面と像面との間の角度をＡｉｍ、前記前側レンズ群の光軸と前記後側レンズ群の光軸との間の平行偏芯量をＤＣ、前記後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０
を満足することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記前側レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズと、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第２レンズとを備えて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記後側レンズ群は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第４レンズとを備えて構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記前側レンズ群の焦点距離をＦｆ、前記後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、
−１．５＜Ｆｆ／Ｆｒ＜−０．５
を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子上に撮影対象物の像を形成する撮像装置に係り、特に、光軸に対して斜めに傾いた撮影面や当該撮影面に接する対象物の像を取得する用途に適した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、治安の悪化やセキュリティ強化の流れを受け、本人であることを認証するためのセキュリティ技術が注目されている。その中でも、指紋読取用の撮像装置を介して取得された指紋と、予め本人から取得した指紋とを照合することによって本人認証を行う指紋照合の技術は古くから研究され、実用化されてきた。指紋認証は、照合の精度が比較的高いことから、まずは研究機関、銀行、大企業などの秘密情報が厳密に管理される分野で導入され始めた。その後、指紋照合に係る装置の価格低下に伴い、中小企業や一般家庭においてもコンピュータやネットワークにログインする際のセキュリティ性の向上、ログイン操作時の簡易化等を目的として導入が進んでいる。
【０００３】
指紋読取用の撮像装置としては、例えば特許文献１に記載の撮像装置が知られている。この撮像装置は、光源、直角プリズム、およびカメラを備えて構成される。当該撮像装置において、直角プリズムの一面に指を押し当て、光源からの光線束を直角プリズム内に臨界角で入射させると、指紋の凹凸によって全反射する光線束と全反射しない光線束とが生じる。この全反射する光線束と全反射しない光線束とのパターンをカメラで読み込むことによって指紋情報を取得することができる。
【０００４】
しかし、このように直角プリズムを用いて指紋情報を取得する構成では、指が押し当てられるプリズム面（撮影面）がカメラレンズの光軸に対して傾いているため、台形歪みや歪曲収差が発生する。こうした台形歪みや歪曲収差は照合精度の低下に繋がるため好ましくない。そこで、特許文献２に記載の撮像装置では、図１２に示すように、直角プリズム１００と撮像素子１０１との間に両側テレセントリック光学系１０２を配置することによって台形歪みや歪曲収差の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１３４４６号公報
【特許文献２】特開平８−３３４６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の撮像装置によれば、直角プリズムに起因する台形歪みや歪曲収差が好適に抑制されるものの、複数のレンズから構成されるテレセントリック光学系が別途必要になるため、撮像装置の小型化およびコストダウンには自ずと限界が生じる。また最近では、セキュリティ性を一層高めるために人差し指から小指までの４本の指の指紋を用いて本人照合を行う指紋照合装置も登場してきている。このような指紋照合装置では、指が押し当てられる撮影面が広いため、撮像装置を構成するプリズムやテレセントリック光学系も必然的に大型化し、撮像装置のさらなる大型化やコストアップを招いてしまう。
【０００７】
なお、光軸に対して斜めに傾いた撮影面や当該撮影面に接する対象物の像を取得する用途においては、上述の台形歪みや歪曲収差が同様に発生し、同様の問題点が生じる。例えば、工作機械のテーブル上に載置されたワークの加工状態を監視・撮影するためには、ワークの上方に配置されたドリルやエンドミル等の切削工具を避けるように撮像装置を設置することが望ましい。しかし、ワークを斜め方向から撮影するため、上述の台形歪みや歪曲収差が発生することになる。
【０００８】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光軸に対して斜めに傾いた撮影面あるいは当該撮影面に接する対象物を撮影する場合であっても収差が良好に補正された像を取得することのできる小型の撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明では、光源と、当該光源からの光を、指紋のような、模様が形成されている対象物が接する撮影面にて全反射するように構成されたプリズムと、撮影面に接する対象物の像を形成する結像光学系とを有する撮像装置において、結像光学系を、撮影面に対して傾斜した光軸を有する前側レンズ群と、当該前側レンズ群よりも像面側にあって、前側レンズ群の光軸に対して平行偏芯した光軸上に配置された後側レンズ群と、前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して配置された像面とを備える構成とした。そして、前側レンズ群を、正の屈折力を有するレンズ群にするとともに、後側レンズ群を、負の屈折力を有するレンズ群とし、撮影面と前側レンズ群の光軸との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前側レンズ群の光軸に対して垂直な面と像面との間の角度をＡｉｍ、前側レンズ群の光軸と後側レンズ群の光軸との間の平行偏芯量をＤＣ、後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、下記条件式（１）および（２）を満足するように構成した。
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５          （１）
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０                        （２）
【００１０】
上記構成では、前側レンズ群の光軸が撮影面に対して傾斜しているため、前側レンズ群と撮影面との間の距離が一様ではなくなる。すなわち、前側レンズ群においては、光軸からの距離が同じであっても、撮影面から近い範囲（以下、「近距離側」という）と撮影面から遠い範囲（以下、「遠距離側」という）とが併存することになる。この撮影面から前側レンズ群までの距離の遠近が、台形歪みおよび歪曲収差の発生要因の一つになっている。
【００１１】
上記構成において、指紋のような、模様が形成されている対象物が撮影面に接すると、模様の凹凸によって全反射する光線束と全反射しない光線束とが生じる。この全反射する光線束と全反射しない光線束とのパターンは、結像光学系を介して像面上に結像される。本発明では、結像光学系において、正の屈折力を有する前側レンズ群の光軸に対して負の屈折力を有する後側レンズ群の光軸が平行偏芯しており、さらに前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して像面が配置されているため、台形歪みおよび歪曲収差が好適に補正される。
【００１２】
条件式（１）は、結像光学系において遠距離側および近距離側の各々の共役関係を維持しつつ、台形歪みおよび歪曲収差を良好な範囲内に抑制するための条件である。条件式（１）の範囲を超えると、台形歪みおよび歪曲収差の補正が過剰となり、台形歪みおよび歪曲収差を良好な範囲内に抑制することが困難となる。なお、条件式（１）における絶対値符号は、角度Ａｉｍの向きが時計回りの方向（プラス）の場合と反時計周りの方向（マイナス）の場合との両方を含むことを示している。
【００１３】
ところで、上記角度Ａｉｎが大きい場合、撮影面から前側レンズ群までの距離の遠近の差が縮小するため、台形歪みや歪曲収差も縮小することになる。この場合には、前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から像面を傾斜させなくても、上述の構成を有する前側レンズ群および後側レンズ群のみでこれら台形歪みおよび歪曲収差を良好な範囲内に抑制することが可能となる。そこで、条件式（１）は、こうした像面が傾斜しない構成、すなわち角度Ａｉｍが「０」の場合も含む条件式となっている。
【００１４】
条件式（２）は、台形歪みおよび歪曲収差のうち特に台形歪みをより良好な範囲内に抑制するための条件である。上限値「０」を超えると、近距離側の歪曲収差がプラス方向に増大するとともに遠距離側の歪曲収差がマイナス方向に増大するため、台形歪みが増大してしまい、台形歪みを良好な範囲内に抑制することが困難となる。一方、下限値「−０．５」を下回ると、近距離側の歪曲収差がマイナス方向に増大するとともに遠距離側の歪曲収差がプラス方向に増大するため、この場合も台形歪みが増大し、台形歪みを良好な範囲内に抑制することが困難となる。
【００１５】
上記構成の撮像装置においては、プリズムからの出射光を反射し、当該出射光を前側レンズ群に入射させるように配置された１枚以上のミラーをさらに備えることが、撮像装置の小型化の観点から望ましい。撮像装置としてこのような構成によれば、プリズムから出射する光の光路がミラーによって屈曲されるため、ミラーを備えない場合に比較して撮像装置の小型化が好適に図られる。撮像装置の小型化の観点からは、複数枚のミラーを備えることがより望ましい。
【００１６】
また、本発明では、撮影面を斜め方向から撮影する撮像装置において、撮影面に対して傾斜した光軸を有する前側レンズ群と、当該前側レンズ群よりも像面側にあって、前側レンズ群の光軸に対して平行偏芯した光軸上に配置された後側レンズ群と、前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して配置された像面とを備える構成とした。そして、前側レンズ群を、正の屈折力を有するレンズ群にするとともに、後側レンズ群を、負の屈折力を有するレンズ群とし、撮影面と前側レンズ群の光軸との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前側レンズ群の光軸に対して垂直な面と像面との間の角度をＡｉｍ、前側レンズ群の光軸と後側レンズ群の光軸との間の平行偏芯量をＤＣ、後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、下記条件式（１）および（２）を満足するように構成した。
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５          （１）
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０                        （２）
【００１７】
上述のように、撮影対象物を斜め方向から撮影しようとした場合にも台形歪みや歪曲収差が発生する。本発明は、このような撮影面に載置された対象物を斜め方向から撮影するような用途に対して特に適している。上記構成では、結像光学系において、正の屈折力を有する前側レンズ群の光軸に対して負の屈折力を有する後側レンズ群の光軸が平行偏芯しており、さらに前側レンズ群の光軸に対して垂直な面から傾斜して像面が配置されているため、台形歪みおよび歪曲収差が好適に補正される。また、条件式（１）および（２）を満足することにより、結像光学系において遠距離側および近距離側の各々の共役関係が維持されつつ、台形歪みおよび歪曲収差が良好な範囲内に抑制されることになる。
【００１８】
上記構成の撮像装置においては、前側レンズ群を、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズと、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第２レンズとを備える構成とすることが望ましい。
【００１９】
このように、メニスカス形状の第１レンズとメニスカス形状の第２レンズとを凹面が互いに向かう態様で配置することによって球面収差およびコマ収差が良好に補正されることとなり、良好な結像性能を得ることができる。
【００２０】
また、上記構成の撮像装置においては、後側レンズ群を、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第４レンズとを備える構成とすることが望ましい。
【００２１】
前側レンズ群の光軸に対して平行偏芯した後側レンズ群において、負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズを光軸に沿って少なくとも２枚並べることにより、歪曲収差および色収差が良好に補正されることになる。
【００２３】
また、上記構成の撮像装置においては、前側レンズ群の焦点距離をＦｆ、後側レンズ群の焦点距離をＦｒとしたとき、下記条件式（３）を満足することが望ましい。
−１．５＜Ｆｆ／Ｆｒ＜−０．５          （３）
【００２４】
条件式（３）は、台形歪みを良好な範囲内に抑制しつつ、色収差を良好な範囲内に抑制するための条件である。上限値「−０．５」を超えると、前側レンズ群の屈折力に対して後側レンズ群の屈折力が相対的に弱くなり、像面の周辺部における色収差が補正不足（基準波長に対し短波長がマイナス方向に増大）となる。また、遠距離側の歪曲収差がマイナス方向に増大して台形歪みが増大する。このため、台形歪みを良好な範囲内に抑制することが困難となる。一方、下限値「−１．５」を下回ると、前側レンズ群の屈折力に対して後側レンズ群の屈折力が相対的に強くなり、像面の周辺部における色収差が補正過剰（基準波長に対し短波長がプラス方向に増大）となる。また、遠距離側の歪曲収差がプラス方向に増大して台形歪みが増大する。よって、この場合も台形歪みを良好な範囲内に抑制することが困難となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の撮像装置によれば、光軸に対して斜めに傾いた撮影面や当該撮影面に接する対象物の像を取得する用途において発生する台形歪みや歪曲収差が良好に補正された、小型の撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】数値実施例１に係る撮像装置の結像光学系の概略構成を示すレンズ断面図である。
【図３】数値実施例１の撮像装置の像面湾曲、歪曲収差、および歪曲収差（グリッド）を示す収差図である。
【図４】数値実施例１の撮像装置の横収差を示す収差図である。
【図５】数値実施例２に係る撮像装置の結像光学系の概略構成を示すレンズ断面図である。
【図６】数値実施例２の撮像装置の像面湾曲、歪曲収差、および歪曲収差（グリッド）を示す収差図である。
【図７】数値実施例２の撮像装置の横収差を示す収差図である。
【図８】数値実施例３に係る撮像装置の結像光学系の概略構成を示すレンズ断面図である。
【図９】数値実施例３の撮像装置の像面湾曲、歪曲収差、および歪曲収差（グリッド）を示す収差図である。
【図１０】数値実施例３の撮像装置の横収差を示す収差図である。
【図１１】他の実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図１２】従来の撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態に係る撮像装置は、光源ＬＳと、この光源ＬＳからの光が入射するプリズムＰと、プリズムＰから出射した光を反射する第１ミラーＭＲ１、第２ミラーＭＲ２、および第３ミラーＭＲ３と、プリズムＰに接する対象物の像を形成する結像光学系ＬＵとから構成される。
【００２９】
プリズムＰは、本実施の形態においては四角柱（台形柱）であり、上記光源ＬＳからの光が入射する入射面１と、指Ｆの指紋のような、模様が形成されている対象物が接する撮影面２と、光源ＬＳからプリズムＰ内に入射した光が出射する出射面３とを有している。このうち入射面１および撮影面２の間の角度は、入射面１から入射した光が撮影面２にて全反射するような角度になっている。このため、光源ＬＳから入射面１に入射した光は、撮影面２で全反射した後に出射面３から出射する。
【００３０】
光源ＬＳは、当該光源ＬＳの発光面がプリズムＰの入射面１に向き合う態様で配置される。光源ＬＳとしては、発光面上の明るさが均一となる光源が望ましい。例えば、導光板を備えた矩形状のＬＥＤ照明を光源ＬＳとしてもよい。このような光源ＬＳでは、発光面の面積をプリズムＰの入射面１の面積と同等にすることにより、プリズムＰ内へ効率的に光を入射することができる。
【００３１】
第１ミラーＭＲ１、第２ミラーＭＲ２、および第３ミラーＭＲ３は、プリズムＰからの出射光を反射し、当該出射光を結像光学系ＬＵに入射させるように配置される。このため、プリズムＰからの出射光は、第１ミラーＭＲ１〜第３ミラーＭＲ３によって順次反射された後、結像光学系ＬＵに入射する。これにより、プリズムＰから出射する光の光路が第１ミラーＭＲ１〜第３ミラーＭＲ３によって屈曲されるため、ミラーを備えない場合に比較して撮像装置の小型化が図られる。なお、これらミラーの枚数は、要求される撮像装置の大きさによって任意に選択することができる。例えば、１枚または２枚のミラーを配置することによってプリズムＰから出射した光を反射する構成にしてもよいし、４枚以上のミラーを配置することによってプリズムＰから出射した光を反射する構成にしてもよい。
【００３２】
次に、結像光学系ＬＵについて説明する。図２、図５、および図８は、本実施の形態に係る撮像装置の数値実施例１〜３における結像光学系ＬＵのレンズ断面図を示したものである。いずれの数値実施例の結像光学系ＬＵも基本的なレンズ構成は同一であるため、ここでは数値実施例１の結像光学系ＬＵのレンズ断面図を参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置の結像光学系ＬＵについて説明する。
【００３３】
図２に示すように、結像光学系ＬＵは、物体側（プリズムＰ側）から順に、正の屈折力を有する前側レンズ群Ｇｆと、前側レンズ群Ｇｆよりも像面側に配置され、負の屈折力を有する後側レンズ群Ｇｒと、前側レンズ群Ｇｆの光軸Ｘ１に対して垂直な面ＶＰから角度Ａｉｍだけ傾斜して配置された像面ＩＭとから構成される。なお、本実施の形態において後側レンズ群Ｇｒと像面ＩＭとの間には、カバーガラス等のフィルタ２０が配置される。
【００３４】
結像光学系ＬＵにおいて、上記前側レンズ群Ｇｆの光軸Ｘ１は、プリズムＰの撮影面２に対して角度Ａｉｎだけ傾斜している。すなわち、結像光学系ＬＵは、撮影面２を斜め方向から撮影するように配置される。一方、後側レンズ群Ｇｒは、前側レンズ群Ｇｆの光軸Ｘ１に対して平行偏芯した光軸Ｘ２上に配置される。
【００３５】
前側レンズ群Ｇｆは、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第２レンズＬ２とを備える構成となっている。本実施の形態では、前側レンズ群Ｇｆは、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の２枚のレンズのみから構成される。この前側レンズ群Ｇｆを構成するレンズの枚数は２枚に限定されるものではない。前側レンズ群Ｇｆの屈折力が正となればよく、３枚以上のレンズから前側レンズ群Ｇｆを構成するようにしてもよい。
【００３６】
後側レンズ群Ｇｒは、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第４レンズＬ４とを備える構成となっている。本実施の形態に係る撮像装置では、後側レンズ群Ｇｒも、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４の２枚のレンズのみから構成される。このため、結像光学系ＬＵを構成するレンズの総枚数は４枚と非常に少なくなり、撮像装置の小型化が好適に図られることになる。なお、後側レンズ群Ｇｒを構成するレンズの枚数も２枚に限定されるものではない。後側レンズ群Ｇｒの屈折力が負となればよく、３枚以上のレンズから後側レンズ群Ｇｒを構成するようにしてもよい。
【００３７】
本実施の形態では、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４のレンズ面の全てを非球面で形成している。これらレンズ面に採用する非球面形状は、光軸Ｘ１、Ｘ２方向の軸をＺ、光軸Ｘ１または光軸Ｘ２に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10、Ａ12、Ａ14としたとき、次式により表される。
【数１】
0005633054.tif 000002
【００３８】
本実施の形態に係る撮像装置は、プリズムＰの撮影面２と前側レンズ群Ｇｆの光軸Ｘ１との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前側レンズ群Ｇｆの光軸Ｘ１に対して垂直な面ＶＰと像面ＩＭとの間の角度をＡｉｍ、光軸Ｘ１と後側レンズ群Ｇｒの光軸Ｘ２との間の平行偏芯量をＤＣ、後側レンズ群Ｇｒの焦点距離をＦｒ、前側レンズ群Ｇｆの焦点距離をＦｆとしたとき、次の各条件式を満足する。
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５        （１）
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０                      （２）
−１．５＜Ｆｆ／Ｆｒ＜−０．５                （３）
【００３９】
なお、上記条件式の全てを満たす必要はなく、上記条件式のそれぞれを単独に満たすことにより、各条件式に対応する作用効果を得ることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る撮像装置の数値実施例１〜３を示す。いずれの数値実施例も撮像装置としての基本的な構成は同一であるため、ここでは、結像光学系ＬＵの数値実施例のみを示すことにする。各数値実施例において、ｉは物体側より数えた面番号を示し、Ｒは曲率半径を示し、ｄは光軸Ｘ１または光軸Ｘ２に沿ったレンズ面間の距離（面間隔）を示し、Ｎｄはｄ線に対する屈折率を、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。また、非球面の面には、面番号ｉの後に＊（アスタリスク）の符号を付加して示す。
【００４１】
数値実施例１
基本的なレンズデータを以下に示す。
単位    ｍｍ
面データ
面番号ｉ    Ｒ          ｄ        Ｎｄ     νｄ
1（絞り） ∞      0.2000
2*     5.512      2.1200    1.53110    56.0
3*     8.876      2.6800
4*   -14.111      4.8500    1.53110    56.0
5*    -5.454      0.8000
6*    12.640      1.0300    1.53110    56.0
7*     6.109      2.2500
8*     4.484      1.7000    1.53110    56.0
9*     3.577      3.3837
10         ∞      0.8000    1.51633    64.2
11         ∞      0.8000
（像面ＩＭ）  ∞
非球面データ
第２面
ｋ=0.000000,Ａ4=-7.090858E-04,Ａ6=7.174103E-06,Ａ8=-1.871088E-05,
Ａ10=1.299564E-07
第３面
ｋ=0.000000,Ａ4=-2.402803E-03,Ａ6=-7.216804E-05,Ａ8=-6.927408E-05
Ａ10=6.503475E-06,Ａ12=-1.469196E-06,Ａ14=1.801888E-07
第４面
ｋ=-2.311386E+01,Ａ4=-5.820063E-03,Ａ6=-8.313413E-04,Ａ8=1.319570E-04,
Ａ10=-2.949755E-05
第５面
ｋ=4.405647E-02,Ａ4=-9.754898E-04,Ａ6=-7.101622E-06,Ａ8=-2.830326E-06,
Ａ10=3.102667E-08
第６面
ｋ=0.000000,Ａ4=8.118341E-04,Ａ6=-6.948994E-06,Ａ8=3.992795E-07,
Ａ10=-1.471636E-08
第７面
ｋ=0.000000,Ａ4=1.484118E-04,Ａ6=7.748787E-05,Ａ8=-2.252509E-06,
Ａ10=9.263760E-08
第８面
ｋ=-3.058164,Ａ4=-9.881137E-04,Ａ6=-1.651112E-05,Ａ8=1.120288E-06,
Ａ10=1.908430E-08
第９面
ｋ=-2.287264,Ａ4=-1.567276E-03,Ａ6=1.029212E-05,Ａ8=-3.190465E-07,
Ａ10=1.494118E-08
角度Ａｉｍ＝−５．５０°
角度Ａｉｎ＝４２．００°
平行偏芯量ＤＣ＝１．８２０ｍｍ
Ｆｆ＝１１．８２４
Ｆｒ＝−１６．３８７
【００４２】
条件式（１）〜（３）の値を以下に示す。
（１）  ｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＝０．１１５
（２）                      ＤＣ／Ｆｒ＝−０．１１１
（３）                      Ｆｆ／Ｆｒ＝−０．７２２
このように、本数値実施例１の撮像装置は各条件式を満足している。
【００４３】
図２は、本数値実施例１の撮像装置について、像面湾曲（ｍｍ）、歪曲収差（ｍｍ）、および歪曲収差（グリッド）をそれぞれ示したものである。像面湾曲（ｍｍ）および歪曲収差（ｍｍ）のグラフには、５２５ｎｍ、５０５ｎｍ、５４５ｎｍの各波長に対する収差量をそれぞれ示し、このうち像面湾曲のグラフには、サジタル像面Ｓにおける収差量とタンジェンシャル像面Ｔにおける収差量とをそれぞれ示す（図６および図９において同じ）。これらグラフに示されるように、本数値実施例１の撮像装置によれば、像面が良好に補正されるとともに、歪曲収差も十分に抑制される。また、歪曲収差（グリッド）のグラフに示されるように、台形歪みも良好に抑制される。
【００４４】
図３は、物体側像高Ｈに対する横収差をそれぞれ示したものである。同図３に示されるように、本数値実施例１の撮像装置によれば、各像高Ｈにおいて球面収差、コマ収差、および色収差が良好に補正される。
【００４５】
数値実施例２
図５に示されるように、数値実施例２に係る撮像装置の結像光学系ＬＵは、上記数値実施例１の結像光学系ＬＵとは異なり、絞りＳＴの物体側にフィルタ１０が配置された構成となっている。
【００４６】
基本的なレンズデータを以下に示す。
単位    ｍｍ
面データ
面番号ｉ    Ｒ          ｄ        Ｎｄ     νｄ
1         ∞      0.7000    1.51633    64.2
2         ∞      0.0000
3（絞り） ∞      0.1000
4*     2.038      0.9727    1.53110    56.0
5*     3.201      1.3034
6*    -4.817      2.4149    1.53110    56.0
7*    -2.041      0.3000
8*    27.397      0.4886    1.53110    56.0
9*     2.351      0.7448
10*     2.280      0.4750    1.53110    56.0
11*     2.115      2.5504
12         ∞      0.5000    1.51633    64.2
13         ∞      0.5000
（像面ＩＭ）  ∞
非球面データ
第４面
ｋ=0.000000,Ａ4=-1.600234E-02,Ａ6=1.206398E-02,Ａ8=-9.808370E-03,
Ａ10=-2.691835E-03
第５面
ｋ=0.000000,Ａ4=-4.481754E-02,Ａ6=2.082648E-02,Ａ8=-4.698799E-02
Ａ10=1.098268E-02
第６面
ｋ=1.024256,Ａ4=-9.363852E-02,Ａ6=-4.320789E-02,Ａ8=-1.803430E-02,
Ａ10=-5.178195E-02
第７面
ｋ=-4.882773E-02,Ａ4=-1.250939E-02,Ａ6=8.384593E-04,Ａ8=-1.375502E-03,
Ａ10=3.240322E-04
第８面
ｋ=0.000000,Ａ4=6.400492E-03,Ａ6=-1.387417E-03,Ａ8=5.951644E-04,
Ａ10=-1.338315E-04
第９面
ｋ=0.000000,Ａ4=6.903218E-03,Ａ6=1.512814E-03,Ａ8=3.887076E-03,
Ａ10=-2.952696E-03,Ａ12=7.586315E-04
第１０面
ｋ=-5.586240,Ａ4=-1.888317E-03,Ａ6=7.625348E-03,Ａ8=-2.139146E-03,
Ａ10=4.385274E-04
第１１面
ｋ=-7.696572,Ａ4=1.413051E-02,Ａ6=-3.041405E-03,Ａ8=6.325475E-05,
Ａ10=2.570634E-04
角度Ａｉｍ＝−８．３６°
角度Ａｉｎ＝４２．００°
平行偏芯量ＤＣ＝０．６０８ｍｍ
Ｆｆ＝４．８８１
Ｆｒ＝−４．４８９
【００４７】
条件式（１）〜（３）の値を以下に示す。
（１）  ｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＝０．１７４
（２）                      ＤＣ／Ｆｒ＝−０．１３５
（３）                      Ｆｆ／Ｆｒ＝−１．０８７
このように、本数値実施例２の撮像装置は各条件式を満足している。
【００４８】
図６は、本数値実施例２の撮像装置について、像面湾曲（ｍｍ）、歪曲収差（ｍｍ）、および歪曲収差（グリッド）をそれぞれ示したものである。また、図７は、物体側像高Ｈに対する横収差を示したものである。これら図６および図７に示されるように、本数値実施例２の撮像装置によっても、数値実施例１の撮像装置と同様、歪曲収差および台形歪みの発生が十分に抑制されるとともに、各像高Ｈにおいて球面収差、コマ収差、色収差が良好に補正される。
【００４９】
数値実施例３
基本的なレンズデータを以下に示す。
単位    ｍｍ
面データ
面番号ｉ    Ｒ          ｄ        Ｎｄ     νｄ
1（絞り） ∞      0.1000
2*     2.371      1.0740    1.53110    56.0
3*     3.708      1.4725
4*    -4.753      2.5146    1.53110    56.0
5*    -1.979      0.4104
6*    25.701      0.7046    1.53110    56.0
7*     2.415      0.5931
8*     2.226      0.4996    1.53110    56.0
9*     2.089      2.8953
10         ∞      0.5000    1.51633    64.2
11         ∞      0.5000
（像面ＩＭ）  ∞
非球面データ
第２面
ｋ=0.000000,Ａ4=-1.150179E-02,Ａ6=-1.867157E-03,Ａ8=-7.509999E-03,
Ａ10=9.170910E-04
第３面
ｋ=0.000000,Ａ4=-3.638407E-02,Ａ6=-1.367707E-02,Ａ8=-4.575058E-02
Ａ10=2.927077E-02
第４面
ｋ=-7.260863E-02,Ａ4=-9.711058E-02,Ａ6=-6.582867E-02,Ａ8=3.447382E-02,
Ａ10=-8.521492E-02
第５面
ｋ=-7.196639E-02,Ａ4=-9.686672E-03,Ａ6=-4.557380E-04,Ａ8=-2.846377E-04,
Ａ10=1.738286E-04
第６面
ｋ=0.000000,Ａ4=6.969001E-03,Ａ6=-8.730551E-04,Ａ8=-2.606181E-05,
Ａ10=8.403836E-06
第７面
ｋ=0.000000,Ａ4=5.796045E-03,Ａ6=3.819821E-03,Ａ8=-4.767972E-04,
Ａ10=-5.105318E-05
第８面
ｋ=-2.703439,Ａ4=1.531497E-03,Ａ6=2.645925E-04,Ａ8=8.309945E-05,
Ａ10=-1.381777E-08
第９面
ｋ=-2.638993,Ａ4=-1.374842E-03,Ａ6=-6.446677E-04,Ａ8=-1.354604E-04,
Ａ10=3.082649E-05
角度Ａｉｍ＝−８．１４°
角度Ａｉｎ＝４５．００°
平行偏芯量ＤＣ＝０．７７６ｍｍ
Ｆｆ＝４．９７６
Ｆｒ＝−４．７５３
【００５０】
条件式（１）〜（３）の値を以下に示す。
（１）  ｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＝０．１８１
（２）                      ＤＣ／Ｆｒ＝−０．１６３
（３）                      Ｆｆ／Ｆｒ＝−１．０４７
このように、本数値実施例３の撮像装置は各条件式を満足している。
【００５１】
図９は、本数値実施例３の撮像装置について、像面湾曲（ｍｍ）、歪曲収差（ｍｍ）、および歪曲収差（グリッド）をそれぞれ示したものである。また、図１０は、物体側像高Ｈに対する横収差を示したものである。これら図９および図１０に示されるように、本数値実施例３の撮像装置によっても、数値実施例１の撮像装置と同様、歪曲収差および台形歪みの発生が十分に抑制されるとともに、各像高Ｈにおいて球面収差、コマ収差、色収差が良好に補正される。
【００５２】
したがって、本実施の形態に係る撮像装置を指紋読取用の撮像装置に適用した場合、撮影面が光軸に対して斜めに傾いているにもかかわらず台形歪みや歪曲収差等が良好に補正された、収差や歪みの少ない良好な像を得ることができるようになる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図１１に示すように、本発明は、工作機械のテーブルや測定台等の撮影面５０、あるいは撮影面５０上に載置された撮影対象物５１を斜め方向から撮影するような用途にも適用することができる。
【００５４】
このような用途に適用される撮像装置であっても、基本的な構成は上記実施の形態に係る撮像装置と同様である。すなわち、図１１に示すようにこの撮像装置は、撮影面５０あるいは撮影対象物５０を斜め方向から撮影するように配置された結像光学系ＬＵを有して構成される。結像光学系ＬＵは、上記実施の形態と同様に、撮影面５０に対して傾斜した光軸Ｘ１を有する前側レンズ群と、前側レンズ群よりも像面側にあって、前側レンズ群の光軸Ｘ１に対して平行偏芯した光軸Ｘ２上に配置された後側レンズ群とから構成される。ここで、前側レンズ群は正の屈折力を有し、後側レンズ群は負の屈折力を有する。また、像面ＩＭは、前側レンズ群の光軸Ｘ１に対して垂直な面ＶＰから傾斜して配置される。
【００５５】
当該構成の撮像装置においても、上記実施の形態と同様、撮影面５０と前側レンズ群の光軸Ｘ１との間の角度のうち鋭角をＡｉｎ、前側レンズ群の光軸Ｘ１に対して垂直な面ＶＰと像面ＩＭとの間の角度をＡｉｍ、光軸Ｘ１と後側レンズ群の光軸Ｘ２との間の平行偏芯量をＤＣ、後側レンズ群の焦点距離をＦｒ、前側レンズ群Ｇｆの焦点距離をＦｆとしたとき、次の各条件式を満足することが望ましい。
｜Ａｉｍ｜／（９０°−Ａｉｎ）＜０．５        （１）
−０．５＜ＤＣ／Ｆｒ＜０                      （２）
−１．５＜Ｆｆ／Ｆｒ＜−０．５                （３）
【００５６】
本発明をこのような用途に適用したとしても、撮影面５０または撮影対象物５１を斜め方向から撮影することによって発生する台形歪みや歪曲収差が十分に抑制され、球面収差、コマ収差、および色収差等の各種収差が良好に補正された像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、光軸に対して斜めに傾いた撮影面や当該撮影面に接する対象物の像を取得する撮像装置、例えば指紋読取用の撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
ＬＳ      光源
Ｐ        プリズム
２，５０  撮影面
ＭＲ１    第１ミラー
ＭＲ２    第２ミラー
ＭＲ３    第３ミラー
ＬＵ      結像光学系
Ｇｆ      前側レンズ群
Ｇｒ      後側レンズ群
Ｌ１      第１レンズ
Ｌ２      第２レンズ
Ｌ３      第３レンズ
Ｌ４      第４レンズ
ＩＭ      像面
【図１】
0005633054.tif 000003
【図２】
0005633054.tif 000004
【図３】
0005633054.tif 000005
【図４】
0005633054.tif 000006
【図５】
0005633054.tif 000007
【図６】
0005633054.tif 000008
【図７】
0005633054.tif 000009
【図８】
0005633054.tif 000010
【図９】
0005633054.tif 000011
【図１０】
0005633054.tif 000012
【図１１】
0005633054.tif 000013
【図１２】
0005633054.tif 000014