(57)【要約】【課題】撮像レンズにおいて、結像品質の低下を抑制しつつ小型化、広角化する。【解決手段】物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１、正のパワーを有する第２レンズＬ２、および絞りＳｔを備える。第１レンズを、この第１レンズの物体側のレンズ面Ｒ４が、中心部が物体側に凹面を向けた非球面をなし、像側のレンズ面Ｒ５が、中心部が像側に凹面を向けた非球面をなすものとする。第２レンズＬ２を、少なくとも１つのレンズ面が非球面をなし、この第２レンズＬ２の像側のレンズ面Ｒ６の中心部が像側に凸面を向けた形状をなすものとする。撮像レンズ全系の焦点距離ｆ、第１レンズＬ１のレンズ面Ｒ４の頂点から結像面Ｒ１１までの距離ｄｔが、条件式０．０３＜ｆ／ｄｔ＜０．１を満足するように構成する。【選択図】図１
2009186625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、および絞りを備え、
前記第１レンズは、負のパワーを持ち、該第１レンズの物体側のレンズ面が、中心部が物体側に凹面を向けた非球面をなし、像側のレンズ面が、中心部が像側に凹面を向けた非球面をなすものであり、
前記第２レンズは、正のパワーを持ち、少なくとも１つのレンズ面が非球面をなし、該第２レンズの像側のレンズ面の中心部が像側に凸面を向けた形状をなすものであり、
以下の条件式を満足するものであることを特徴とする撮像レンズ。
０．０３＜ｆ／ｄｔ＜０．１  ・・・（１）
ただし、
ｆ：前記撮像レンズ全系の焦点距離
ｄｔ：前記第１レンズの物体側のレンズ面の頂点から結像面までの距離
【請求項２】
バックフォーカス距離Ｂｆが、条件式
１．５＜Ｂｆ／ｆ＜６．０  ・・・（２）
を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズの像側のレンズ面と前記第２レンズの物体側のレンズ面との間隔ｄ５が、条件式
２．５＜ｄ５／ｆ＜１１  ・・・（３）
を満足することを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズの焦点距離ｆ２が、条件式
２．０＜ｆ２／ｆ＜４．５  ・・・（４）
を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
【請求項５】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
−３．５＜ｆ１／ｆ＜−１．５    ・・・（５）
−１．５＜ｆ１／ｆ２＜−０．５  ・・・（６）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
【請求項６】
前記第１レンズがプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮像レンズ。
【請求項７】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
１．２＜ｎｄ１×Ｌ＜２．８  ・・・（７）
ｎｄ１：前記第１レンズのｄ線に対する屈折率
Ｌ：最大像高における主光線が前記第１レンズへ入射してから該第１レンズから射出されるまでの光路の幾何学的長さ
【請求項８】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７記載の撮像レンズ。
１０＜νｄ１−νｄ２  ・・・（８）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数
νｄ２：前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の撮像レンズを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の像を結像させる撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、戸外の状況を監視するためドアフォンや自動車に搭載された監視装置、紙幣や硬貨を識別する識別装置、人の顔、目の光彩、掌や指等の静脈位置を検出してその人を認証する生体認証装置等に使用される撮像装置が知られている。このような用途の撮像装置に用いられる撮像レンズは、被写体となる物体までの距離が近いときにも広い範囲を撮像できるように画角の広い広角の撮像レンズが用いられている。このような小型で広角の撮像レンズは、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【０００３】
特許文献１および特許文献３の発明に係る撮像レンズは、短焦点化が図られておらず、広角化が足りないため広い撮像範囲が得られない。また小型化という面でも不十分であり、全長が１０ｍｍ以下というような超小型カメラの実現には適さない。
【０００４】
特許文献２および特許文献４の発明に係る撮像レンズは、更に広角化と小型化を実現したものであるが、特許文献２の発明に係る撮像レンズは、小型化のため第１レンズと第２レンズの間隔が充分に取られていない。これを補って広角化するために第１レンズの像側のレンズ面を深い凹形状にしているため、このレンズ面の周縁部においてレンズ面に対する法線と光軸とのなす角度が大きくなってしまう。これにより周縁部の近くを通る光束中の外側部を通る光線によりコマフレアが発生してしまい高解像を有する撮像レンズ得るのが難しい。
【０００５】
特許文献４の発明に係る撮像レンズは、焦点距離に比してバックフォーカス距離を大きく取ることができないため、特に短い焦点距離を考慮するとフィルター類を挿入するための空間や、製造誤差による焦点ずれを調整する調整しろを充分に取ることができず、更なる小型化が困難である。
【０００６】
また、高解像化のため一段と明るいレンズにしようとすると、凹レンズのパワーを強くし光束の発散性を上げるか、あるいは凹レンズと凸レンズの間隔を大きくする必要があるため、前者ではコマ収差が増大し高解像を得ることが困難になり、後者では小型化する事が難しくなる。
【特許文献１】特開平０２−７７７１２号公報
【特許文献２】特開２００２−３２８２９９号公報
【特許文献３】特開２０００−６６０９７号公報
【特許文献４】特開２００７−１４７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような監視装置・識別装置・認証装置を様々な状況で使用することが検討されており、それらの装置に内蔵される撮像装置の小型化および広角化が要請されている。例えば、結像される像の解像度等を低下させることなく、撮像系の全長（すなわち、最も物体側のレンズ面から結像面までの長さ）を５ｍｍ以下にし、かつ撮像レンズの焦点距離を非常に短くして画角１３０度程度にすることが求められている。
【０００８】
しかしながら、一般に、結像させる像の品質を低下させずに撮像レンズの画角を広げるにはこの撮像レンズを構成するレンズの枚数を多くする必要がある。撮像レンズを構成するレンズ枚数を多くするとこの撮像レンズのサイズが大きくなるため、焦点距離の短い広角の撮像レンズを結像品質を低下させることなく小型化することが難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、結像品質の低下を抑制しつつ小型化、広角化することができる撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、および絞りを備え、第１レンズは、負のパワーを持ち、この第１レンズの物体側のレンズ面が、中心部が物体側に凹面を向けた非球面をなし、像側のレンズ面が、中心部が像側に凹面を向けた非球面をなすものであり、第２レンズは、正のパワーを持ち、少なくとも１つのレンズ面が非球面をなし、この第２レンズの像側のレンズ面の中心部が像側に凸面を向けた形状をなすものであり、条件式（１）：０．０３＜ｆ／ｄｔ＜０．１を満足するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離、ｄｔは第１レンズの物体側のレンズ面の頂点から結像面までの距離である。
【００１２】
なお、ｄｔは、第１レンズの物体側のレンズ面の頂点からこの撮像レンズを通して物体の像が結像される結像面までの実際の長さ、すなわち幾何学的長さで表されるものである。ここで、ｄｔは、レンズ面と結像面との間にフィルタやセンサカバーグラスが配されているような場合、それらの厚さ（光軸上での厚さ）をも考慮して示されるものである。すなわち、ｄｔは、レンズ面と結像面との間に配された各光学部材および光学部材間の各空間それぞれの光軸上での幾何学的長さ（実際の長さ）を積算した値で表されるものである。
【００１３】
前記撮像レンズは、バックフォーカス距離Ｂｆが条件式（２）：１．５＜Ｂｆ／ｆ＜６．０を満足するものとすることが望ましい。
【００１４】
なお、上記バックフォーカス距離Ｂｆは、無限遠点に対する撮像レンズの焦点位置から撮像レンズの最も像側のレンズ面の頂点までの距離であり、この距離は空気換算長で表されるものである。
【００１５】
前記撮像レンズは、第１レンズの像側のレンズ面と第２レンズの物体側のレンズ面との間隔ｄ５が、条件式（３）：２．５＜ｄ５／ｆ＜１１を満足するものとすることが望ましく、さらに、条件式（３´）：４．１＜ｄ５／ｆ＜１１を満足するものとすることがより望ましい。
【００１６】
なお、前記間隔は、撮像レンズの光軸上における間隔である。
【００１７】
前記撮像レンズは、第２レンズの焦点距離ｆ２が条件式（４）：２．０＜ｆ２／ｆ＜４．５を満足するものとすることが望ましい。
【００１８】
前記撮像レンズは、第１レンズの焦点距離ｆ１、および第２レンズの焦点距離ｆ２が条件式（５）：−３．５＜ｆ１／ｆ＜−１．５、および条件式（６）：−１．５＜ｆ１／ｆ２＜−０．５のいずれをも満足するものとすることが望ましい。
【００１９】
前記第１レンズはプラスチックレンズとすることができる。
【００２０】
前記撮像レンズは、条件式（７）：１．２＜ｎｄ１×Ｌ＜２．８を満足するものとすることが望ましい。
【００２１】
ただし、ｎｄ１は第１レンズのｄ線に対する屈折率、Ｌは最大像高における主光線が第１レンズへ入射してからこの第１レンズから射出されるまでの光路の幾何学的長さである。
【００２２】
また、最大像高における主光線とは、結像面の最大像高位置へ入射する光束のうち、絞りの中心を通る光線を意味する。
【００２３】
前記撮像レンズは、第１レンズのｄ線に対するアッベ数νｄ１、第２レンズのｄ線に対するアッベ数νｄ２が条件式（８）：１０＜νｄ１−νｄ２を満足するものとするものことが望ましい。
【００２４】
前記撮像レンズは、波長が７００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の近赤外光で照明された末梢血管の像を読み取る生体認証装置や、波長が８２０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下の近赤外光で照明された末梢血管の像を読み取る生体認証装置に使用されるものとすることができる。
【００２５】
前記撮像レンズは、第１レンズおよび第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１つを、可視光を遮断し赤外光を透過させる表面処理が施されたものとしたり、この撮像レンズの物体側または像側に可視光を遮断し赤外光を透過させるフィルタを備えたものとすることが望ましい。
【００２６】
前記撮像レンズは、第１レンズおよび第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１つを、赤外光を遮断し可視光を透過させる表面処理が施されたものとしたり、撮像レンズの物体側または像側に赤外光を遮断し可視光を透過させるフィルタを備えたものとすることが望ましい。
【００２７】
本発明の撮像装置は、前記撮像レンズを用いて構成したものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置によれば、物体側から順に、第１レンズ、第２レンズ、および絞りを備え、第１レンズは、負のパワーを持ち、この第１レンズの物体側のレンズ面が、中心部が物体側に凹面を向けた非球面をなし、像側のレンズ面が、中心部が像側に凹面を向けた非球面をなすものであり、第２レンズは、正のパワーを持ち、少なくとも１つのレンズ面が非球面をなし、像側のレンズ面の中心部が像側に凸面を向けた形状をなすものであり、条件式（１）：０．０３＜ｆ／ｄｔ＜０．１を満足するようにしたので、結像品質の低下を抑制しつつ小型化、広角化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置の概略構成を示している。
【００３１】
図示の撮像レンズ２０は、監視装置・識別装置・認証装置等に適用されるものであり、ＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等からなる撮像素子１０の受光面Ｊｋ上に被写体の像を結像させるものである。
【００３２】
＜撮像レンズの基本構成について＞
はじめに、撮像レンズ２０の基本構成について説明する。撮像レンズ２０は、光軸Ｚ１に沿って物体側から、レンズ保護用カバーガラスＣｇ１、１枚のレンズからなる第１レンズＬ１、１枚のレンズからなる第２レンズＬ２、開口絞りＳｔ、受光面保護用カバーガラスＣｇ２をこの順に備えている。なお、この撮像レンズ２０の画角は１２５°以上の広角となっている。
【００３３】
なお、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の各レンズは単レンズである。
【００３４】
撮像レンズ２０を通して被写体となる物体を表す像が結像される結像面Ｒ１１には、上記のように撮像素子１０の受光面Ｊｋが配置されている。
【００３５】
レンズ保護用カバーガラスＣｇ１や受光面用のカバーガラスＣｇ２には、この撮像レンズ２０が使用される用途に応じて、種々の光学部材が採用される。例えば可視光を透過させ赤外光を遮断する赤外光カットフィルタや、赤外光を透過させ可視光を遮断する赤外光透過フィルタなどの平板状の部材を配置してもよい。
【００３６】
なお、図１中の符号Ｒ１〜Ｒ１１は以下の構成要素を指している。すなわち、Ｒ１は物体位置、Ｒ２とＲ３はレンズ保護用カバーガラスＣｇ１の物体側の表面と像側の表面、Ｒ４とＲ５は第１レンズＬ１の物体側のレンズ面と像側のレンズ面、Ｒ６とＲ７は第２レンズＬ２の物体側のレンズ面および像側のレンズ面、Ｒ８は開口絞り面（Ｓｔ）の位置、Ｒ９とＲ１０は受光面保護用カバーガラスＣｇ２の物体側の表面と像側の表面、Ｒ１１は上記撮像レンズ２０の結像面を示している。
【００３７】
第１レンズＬ１は、負のパワーを有し、この第１レンズＬ１の物体側（図中矢印−Ｚ方向の側）のレンズ面Ｒ４の中心部が物体側に凹面を向けた形状をなすものであり、かつ、この第１レンズの像側（図中矢印＋Ｚ方向の側）のレンズ面Ｒ５の中心部が像側に凹面を向けた形状をなすものである。なお、レンズ面Ｒ４およびレンズ面Ｒ５は両方共に非球面をなすものである。
【００３８】
なお、レンズの中心部は、少なくともレンズの光軸を含むそのレンズ中の部位を意味するものである。
【００３９】
第２レンズＬ２は、正のパワーを有し、少なくとも物体側のレンズ面Ｒ６および像側のレンズ面Ｒ７のいずれかが非球面をなし、かつ、この第２レンズの像側のレンズ面Ｒ６の中心部が像側に凸面を向けた形状をなすものである。
【００４０】
さらに、撮像レンズ２０は、条件式（１）：０．０３＜ｆ／ｄｔ＜０．１を満足するものである
ただし、ｆは撮像レンズ２０の焦点距離である。また、ｄｔは、第１レンズの物体側のレンズ面の頂点から撮像レンズを通して物体の像が結像される結像面までの幾何学的長さである。
【００４１】
＜撮像レンズの基本構成によって得られる作用および効果について＞
次に、撮像レンズの基本構成によって得られる作用および効果について説明する。
【００４２】
上記撮像レンズ２０の備える基本構成によれば、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズＬ１と、正のパワーを有する第２レンズＬ２とを備えた逆望遠タイプのレンズ系とすることができ、短焦点化し、かつ広角化したときに充分なバックフォーカス距離Ｂｆを得ることができる。
【００４３】
さらに、第1レンズＬ１および第２レンズＬ２それぞれを１枚のレンズからなるものとしたので、光軸方向における撮像レンズ２０の寸法を短くすることができる。
【００４４】
また、第1レンズＬ１のパワーおよび第２レンズＬ２のパワーを適切に保ち、これら２つのレンズを適切な間隔で配置することができるので、撮像レンズ２０を、光軸方向の寸法は短いがバックフォーカス距離は長い広角レンズとすることができる。
【００４５】
なお、開口絞りＳｔを第２レンズＬ２の後方に置くことができるので、撮像レンズ２０を、明るい（Ｆ値の小さい）撮像レンズとすることができる。
【００４６】
さらに、この基本構成によれば、色消しレンズを構成し易く、撮像レンズ２０を用いてカラー画像を得る場合においても高解像度の画像を得ることができる。
【００４７】
なお、条件式（１）は、撮像レンズの広角化と小型化を達成するためのものである。すなわち、条件式（１）を満足するように構成した撮像レンズ２０は、容易に広角化と小型化を達成することができる。
【００４８】
ここで、撮像レンズ２０を、撮像レンズ全系の焦点距離ｆの値を大きくして、ｆ/ｄｔの値が条件式（１）の上限を上回るように構成すると、この撮像レンズのバックフォーカス距離を大きくすることはできるが広角化と小型化とが難しくなる。
【００４９】
一方、撮像レンズ２０を、ｄｔの値を大きくして、ｆ/ｄｔの値が条件式（１）の下限を下回るように構成すると小型化に反する。また、第１レンズＬ１の負のパワーを大きくし、焦点距離ｆを短くしてｆ/ｄｔの値が条件式（１）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、球面収差とコマ収差が増大して得られる画像の解像度が低下する。
【００５０】
＜撮像レンズの基本構成をさらに限定する構成要素とその作用、効果について＞
次に、この撮像レンズ２０の備える上記基本構成をさらに限定する構成要素について説明する。なお、基本構成をさらに限定するこれらの構成要素は本発明の撮像レンズにとって必須の構成ではない。
【００５１】
《撮像レンズの基本構成を限定する条件式（２）〜（８）とその作用、効果について》
以下、この撮像レンズ２０の備える上記基本構成をさらに限定する条件式（２）〜（８）について説明する。なお、本願発明の撮像レンズは、条件式（２）〜（８）のうちの１つのみを満足するものとしてもよいし、あるいは、条件式（２）〜（８）のうちの２つ以上の組合わせを満足するものとしてもよい。
【００５２】
なお、先に、条件式（２）〜（８）中に記号で示す各パラメータの意味をまとめて以下に示す。
【００５３】
ｆ：撮像レンズ全系の焦点距離、すなわち第1レンズＬ１、第２レンズＬ２の合成焦点距離
Ｂｆ：バックフォーカス距離、すなわち第２レンズＬ２の像側のレンズ面Ｒ７の頂点から結像面Ｒ１１までの光学的光路長（空気換算長）
ｄ５：第１レンズＬ１の像側のレンズ面Ｒ５と第２レンズＬ２の物体側のレンズ面Ｒ６との間隔
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｎｄ１：第１レンズＬ１を形成する部材のｄ線に対する屈折率
Ｌ：最大像高の主光線が第１レンズへ入射してからこの第１レンズから射出されるまでの光路の幾何学的長さ（図１に示す光路中のＶ１の長さ）
νｄ１：第１レンズを形成する部材のｄ線に対するアッベ数
νｄ２：第２レンズを形成する部材のｄ線に対するアッベ数
次に、上記基本構成を有する撮像レンズ２０に、さらに、条件式（２）〜（８）を満たす構成を付加する場合の作用および効果について説明する。
【００５４】
◇条件式（２）：１．５＜Ｂｆ／ｆ＜６．０は、バックフォーカス距離に関するものである。この条件式（２）を満足するようにレンズ系を構成すれば、撮像レンズの小型化を達成するとともに適切なバックフォーカス距離を得ることが容易となる。
【００５５】
撮像レンズ全系の焦点距離ｆを小さくして、Ｂｆ/ｆの値が条件式（２）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、小型化には有利だが充分な大きさのバックフォーカス距離が得られない。そのため、フィルタ類を挿入する空間や、製造誤差による結像位置のずれを調整する調整しろが取れなくなる。
【００５６】
一方、焦点距離ｆを大きくして、Ｂｆ/ｆの値が条件式（２）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、バックフォーカス距離を大きくできるが小型化が難しくなる。
【００５７】
◇条件式（３）：２．５＜ｄ５／ｆ＜１１は、撮像レンズの収差に関するものである。条件式（３）を満足するように第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔を適切に設定すれば、容易に撮像レンズの収差を良好な状態にすることができる。
【００５８】
ｄ５/ｆの値が条件式（３）の下限を下回り第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が近づくように撮像レンズを構成すると、第1レンズＬ１から射出された光束が充分に発散せずに第２レンズＬ２に入射することになるので負の像面湾曲が発生する。これを補正するため第１レンズＬ１の発散度を上げると軸外光束のコマフレアが増大してしまう。
【００５９】
一方、ｄ５/ｆの値が条件式（３）の上限を上回り第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が離れるように撮像レンズを構成すると、光束の発散度が過剰となり正の像面湾曲が発生してしまう。これを補正するため第1レンズＬ１の発散度を下げると充分な大きさのバックフォーカス距離が得られなくなる。
【００６０】
なお、収差補正の観点から、条件式（３´）：４．１＜ｄ５／ｆ＜１１を満足するようにすることがより望ましい。
【００６１】
◇条件式（４）：２．０＜ｆ２／ｆ＜４．５は、第２レンズＬ２のパワーの規制に関するものである。条件式（４）を満足するように第２レンズＬ２のパワーを規制すれば、撮像レンズを大型化することなく大きなバックフォーカス距離を容易に得ることができる。
【００６２】
第２レンズＬ２のパワーを大きくして、ｆ２/ｆの値が条件式（４）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、この第２レンズＬ２の収斂作用で負の像面湾曲が発生し、さらに大きなバックフォーカス距離も得られない。
【００６３】
一方、第２レンズＬ２のパワーを小さくして、ｆ２/ｆの値が条件式（４）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、この第２レンズＬ２の収斂作用が弱くなり正の像面湾曲が発生する。これとともに第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔を広くすることが必要となるため撮影レンズが大型化してしまう。
【００６４】
◇条件式（５）：−３．５＜ｆ１／ｆ＜−１．５は、第1レンズＬ１のパワーの規制に関するものである。条件式（５）を満足するように第1レンズＬ１のパワーを規制すれば、撮像レンズの明るさを低下させたりコマ収差を大きくすることなく容易に撮像レンズを小型化することができる。
【００６５】
第１レンズＬ１のパワーを小さくして、ｆ１/ｆの値が条件式（５）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、この第１レンズＬ１の収斂作用が弱まるため、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔を広くしないと撮像レンズの明るさを維持できず、その間隔を広くすると小型化が難しくなる。
【００６６】
一方、第１レンズＬ１のパワーを大きくして、ｆ１/ｆの値が条件式（５）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、この第１レンズＬ１の発散度が強くなるため、小型化、広角化には有利であるが軸外光束のコマ収差が増大してしまう。
【００６７】
◇条件式（６）：−１．５＜ｆ１／ｆ２＜−０．５は、撮像レンズの収差に関するものである。条件式（６）を満足するように第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のパワーの関係を規制すれば、撮像レンズの収差を容易に良好な状態にすることができる。この式の範囲で第1レンズＬ１と第２レンズＬ２のパワーを定めることにより、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のうちの１方が他方に比してパワーが極端に大きくなったり、小さくなったりすることを避けることができる。よって上述の第１レンズＬ１のパワーあるいは第２レンズＬ２のパワーが増減することにより発生する問題を防止することができる。
【００６８】
◇条件式（７）：１．２＜ｎｄ１×Ｌ＜２．８は、撮像レンズの広角化とコマ収差の補正に関するものである。条件式（７）を満足するように第1レンズＬ１の周縁部の形状を規制すれば、撮像レンズを広角化するとともにコマ収差を小さくすることが容易となる。
【００６９】
第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｒ４と像側のレンズ面Ｒ５の間隔を小さくし両レンズ面Ｒ４、Ｒ５の形状を近づけて、ｎｄ１×Ｌの値が条件式（７）の下限を下回るように撮像レンズを構成すると、レンズ面の法線方向と、レンズ内を通る光線の伝播方向との角度差が小さくなって、コマ収差の補正には都合が良いが、光束を屈折させる力が小さくなってしまうので、広角化を維持するためには両レンズ面Ｒ４、Ｒ５の曲率半径を小さくしなくてはならない。また、広角化するために、第1レンズＬ１の像側のレンズ面Ｒ５の凹みを深く（曲率半径を小さく）するほど加工の難易度が高くなる。
【００７０】
また、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｒ４と像側のレンズ面Ｒ５の距離を小さくして、すなわちレンズの中心肉厚を薄くして、ｎｄ１×Ｌの値が条件式（７）の下限を下回るように撮像レンズを構成した場合も第１レンズＬ１の加工の難易度が高くなり好ましくない。
【００７１】
一方、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｒ４と像側のレンズ面Ｒ５の間隔を大きくし、ｎｄ１×Ｌの値が条件式（７）の上限を上回るように撮像レンズを構成すると、レンズ面Ｒ４においては、周縁部が物体側に凸面を向けて湾曲する度合いが小さくなり、場合によってはその周縁部は物体側に凹面を向けて湾曲してしまう。また、像側のレンズ面Ｒ５においては曲率半径が小さくなってしまう。
【００７２】
したがって、上記いずれの場合にもレンズ面の法線方向と、レンズ内を通る光束の伝播方向との角度差が大きくなりすぎて大きなコマフレアが発生してしまう。
【００７３】
◇条件式（８）：１０＜νｄ１−νｄ２は、色収差の補正に関するものである。条件式（８）を満足するようにすれば、色収差を補正することが容易となる。
【００７４】
条件式（８）を満足するように、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料を選ぶことにより、色収差を小さくするように補正することが可能になり、波長範囲の広い光源を用いて照明された物体の像を撮像するときにも高い解像度を得ることがてきる。ただし、単色光源や波長帯域の狭い光源を用いて物体を照明する場合にはこの限りではなく、特に６００ｎｍ以上の赤色波長や、近赤外波長においては波長の変動に対する屈折率の変化が緩やかなので、この条件式を満さなくとも高い解像力を得ることができる場合もある。このような場合はむしろ高屈折率の材料を用いることを重視すると収差補正の点で有利となる。
【００７５】
なお、上記条件式（８）を満たす場合に、第１レンズおよび第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１つを、赤外光を遮断し可視光を透過させる表面処理が施されたものとしたり、撮像レンズの物体側または像側に赤外光を遮断し可視光を透過させるフィルタを備えたものとすることが望ましい。
【００７６】
《撮像レンズの第１レンズをプラスチックレンズとする場合の作用、効果について》
第１レンズＬ１は、大きな逆望遠化の効果と大きなバックフォーカス距離を得るために近軸光束に対して特に強い負のパワーを必要とし、軸外光束においては負のパワーが過剰になるのを防ぐ必要がある。このため、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面Ｒ４は、光軸Ｚ１上において物体側に凹面を向け、かつ周縁部で物体側に凸面を向けた形状をなすものとすることが望ましい。すなわち光軸から軸外へ向う途中で凹面から凸面に変わる変曲点を有するものとすると収差補正に都合がよい。
【００７７】
また、第１レンズＬ１の像側のレンズ面Ｒ５は広角化のために比較的凹みの深い凹形状とする必要がある。
【００７８】
よって、複雑なレンズ形状にも対応でき、設計の自由度の大きい樹脂材料を第１レンズＬ１に使用することが賢明である。すなわち、金型の形状を高精度に転写させるように樹脂材料を成形してプラスチックレンズ、すなわち第１レンズＬ１を形成することは比較的容易である。また、その金型の加工も比較的容易である。
【００７９】
このように、第１レンズＬ１を、樹脂材料を用いて成形したプラスチックレンズとすることにより、高度な収差補正が可能となり高い解像力を有する撮像レンズを構成することができる。
【００８０】
また、第1レンズＬ１および/または第２レンズＬ２に非球面のレンズ面を有する成形レンズを用いれば、少ないレンズ枚数で結像性能を維持しつつ小型化を実現することができる。
【００８１】
《撮像レンズ通る光の波長帯域を制限する場合の構成、作用、効果について》
従来より、７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の波長帯域からなる近赤外光を利用してヘモグロビン濃度を測定する装置が開発されている（「京都大学医学部保健学科紀要  健康科学  第２巻  近赤外分光画像計測法による無侵襲抹消血管モニタリング装置を用いたヘモグロビン濃度の測定」参照）。
【００８２】
このような波長帯域からなる近赤外光は、血中に含まれるヘモグロビンに吸収されやすく、更に生体組織を透過しやすい。そのため、手や指を近赤外光で照明してそれをＣＣＤカメラで撮像すれば手や指の末梢血管を示す画像を得ることができる。上記ヘモグロビン濃度を測定する装置は、このようにして得られた末梢血管を示す画像を分析して血中のヘモグロビン濃度を求めている。
【００８３】
近年このような技術を利用し、小型カメラを用いて手や指を撮像して得られた末梢血管を示す画像から個体を判別することができる生体認証用撮像装置が開発されている。
【００８４】
このような生体認証用撮像装置は主に皮膚の表面近くにある静脈を観測している。皮膚の表面近くの静脈には脱酸素化ヘモグロビンが多く含まれており、脱酸素化ヘモグロビンによる光の吸収ピークが７６０ｎｍ付近にあることから、これに近い波長帯域を撮像して得た手や指を示す画像から末梢血管を示す画像を観測することができる。
【００８５】
また、動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビンによる光の吸収ピークは７６０ｎｍよりも長波長側にある。抹消血管を詳細に観測したい場合はこの酸素化ヘモグロビンの吸収も利用した方が好ましく、双方のヘモグロビンにおいて吸収率の高い８５０ｎｍ付近の近赤外光の波長帯域を撮像して末梢血管を示す画像を観測することが望ましい。
【００８６】
このような８５０ｎｍ付近の近赤外光の波長帯域を撮像する撮像装置には、撮像レンズの物体側または像側に可視光をカットするフィルターや可視光をカットするコートを施した光学部材を備えることが望ましい。このように撮像する波長帯域を狭めることにより不要な波長成分が除かれるので、フレア成分を減少させ解像力を向上させることができる。
【００８７】
すなわち、このように波長７００ｎｍ以上の波長帯域を撮像する場合には、第１レンズおよび第２レンズのレンズ面のうち少なくとも１つを、可視光を遮断し赤外光を透過させる表面処理が施されたものとしたり、この撮像レンズの物体側または像側に可視光を遮断し赤外光を透過させるフィルタを備えたものとすることが望ましい。
【００８８】
なお、これとは反対に、可視光の波長帯域を撮像する撮像装置には、撮像レンズの物体側または像側に赤外光をカットするフィルターや赤外光をカットするコートを施した光学部材を備えるようにすることが望ましい。このように可視光の波長帯域を撮像する撮像装置においても撮像する波長帯域を狭めることにより撮像に不要な波長成分が除かれるので、フレア成分を減少させ解像力を向上させることができる。またレンズ自体に赤外光または可視光をカットするコートを施しても良い。
【００８９】
《上記基本構成を限定するその他の構成要素とその作用、効果について》
第２レンズＬ２の像側のレンズ面Ｒ７は光軸Ｚ１から離れるにつれて徐々に曲率半径が大きくなるような形状としている。これはレンズ面の周縁部における法線と光軸とのなす角度が大きくなることを防いでいる。これにより、第２レンズの周縁を通る光束がレンズ面Ｒ７において大きな屈折角を持つことを防ぐので、コマ収差を過剰補正してしまうこと、および、これに起因する負の像面湾曲の発生を抑えることができる。
【００９０】
また、本発明の撮像レンズにおいては、周縁部での歪曲収差をできるだけ小さくするように補正しておくことが望ましい。更に好ましくは周縁部の歪曲収差は正の値を取ることが望ましい。
【００９１】
一般的に、広角レンズの歪曲収差は、周縁部では負となり光軸から離れるほどその絶対値が増大する。この様なレンズとＣＣＤ素子の様な固体撮像素子とを備えた撮像装置を用いて物体を撮像する場合、物体の像は、光軸から周縁部に向かうに従って負の歪曲収差の影響により小さく圧縮されてしまう。これは例えば等間隔の格子状に分割された物体を撮像する場合には、中心部の１つの格子の像がＣＣＤ素子上で占有する面積に比べ周縁部の１つの格子の像がＣＣＤ素子上で占有する面積が極度に小さくなってしまうことを意味する。
【００９２】
したがって、周縁部では物体を表す像の解像に要する画素を多く取ることができないため、結果として解像力が低下してしまう。
【００９３】
なお、物体と第１レンズＬ１、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２、第２レンズＬ２と結像面Ｒ１１との間にはそれぞれ物体外から侵入した迷光や箇体内での光の反射、散乱等によるフレア光などを防止するためにフレア絞りを設けることが望ましい。フレア絞りを兼ねる間隔環を設けてても良いし、レンズに直接塗装やコートを施し同等の効果を持たせても良い。
【００９４】
各撮像装置の実施例において最も物体側に位置する平行平面板であるレンズ保護用カバーガラスＣｇ１は、保護ガラス、フィルター、あるいは物体を密着配置させる基準台であっても良い。また、最も像側に位置する平行平面板である受光面保護用カバーガラスＣｇ２は撮像素子のカバーガラスとして挿入されているが、例えばフィルターとして用いても良い。平行平面板の厚みに関しては特に指定するものでなく、厚さにより最適化を行うことが可能であり、またこれらの平行平面板はなくても良い。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態に係る広角の撮像レンズによれば、２枚という少ないレンズ枚数ながら、レンズ面の形状やレンズの材質等の最適化を図ることにより、結像される物体の像の品質低下を抑制しつつ、小型で軽量な広角レンズ系を安価に提供することができる。
【００９６】
＜具体的な実施例＞
次に、図２〜２３を参照し、２枚の両面非球面レンズで構成された実施例１〜実施例７における各撮像レンズに係る数値データ等についてまとめて説明する。なお、上述の撮像レンズ２０等を示す図１中の符号と一致する図２〜８中の符号は互に対応する構成を示している。図１に示すＸ，Ｙ，Ｚの方向は図２〜８においても同様であり省略する。
【００９７】
図２〜８は、実施例１〜実施例６の撮像レンズそれぞれの概略構成を示す断面図である。
【００９８】
図９〜１５は、実施例１〜実施例７の撮像レンズそれぞれの基本的なデータを示す図である。各図中の上部（図中符号（ａ）で示す）にレンズデータを、中間部（図中符号（ｂ）で示す）に撮像レンズの概略仕様を、下部（図中符号（ｃ）で示す）に非球面をなすレンズ面を表す非球面式の各係数を示す。
【００９９】
図９〜１５中の上部の各レンズデータにおいて、レンズ面番号は最も物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）のレンズ面番号を示す。なお、これらのレンズデータには開口絞りＳｔ（ｉ＝８）と平行平面板であるレンズ保護用カバーガラスＣｇ１の物体側の面および像側の面（ｉ＝２、３）、受光面保護用カバーガラスＣｇ２の物体側の面および像側の面（ｉ＝９、１０）、および物体の位置する平面（ｉ＝１）等も含めて記載している。なお、レンズ面が非球面であるものについては面番号に＊印を付している。
【０１００】
Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の近軸曲率半径を示し、Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。レンズデータの符号Ｒｉは、図１におけるレンズ面を示す符号Ｒｉ（ｉ＝１、２、３、…）と対応している。
【０１０１】
図９〜１５のレンズデータ中の、Ｎｄｊは物体側から像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素の波長５８７．６ｎｍに対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素の波長に対するアッベ数を示す。
【０１０２】
図８〜１３のレンズデータにおいて、近軸曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、近軸曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
【０１０３】
なお、各非球面は下記非球面式により定義される。
【数１】
2009186625.tif 000003
【０１０４】
また、図９〜１５中の中間部に撮像レンズの明るさ、結像倍率、画角を示す。
【０１０５】
さらに、図９〜１５中の下部に、各非球面Ｒｉ（ｉ＝４，５，６，７）を表す非球面式の各係数Ｋ、Ａ３、Ａ４、Ａ５・・・の値を示す。
【０１０６】
図１６は、条件式（１）〜（８）によって値の範囲が制限される各パラメータ（ｆ、ｆ１、ｆ２・・・）について、実施例１〜実施例７における値をまとめて示す図である。
【０１０７】
なお、図１６中のｄｔの値は第１レンズの物体側のレンズ面の頂点から結像面までの幾何学的長さを示すものである。
【０１０８】
図１７〜２３は、実施例１〜実施例７の撮像レンズそれぞれの諸収差を示す図である。図１７（ａ）〜２３（ａ）それぞれは、各実施例の撮像レンズ毎の、波長５８７．６ｎｍ、波長４８６．１ｎｍ、波長６５６．３ｎｍについての収差を示している。図１７（ｂ）〜２３（ｂ）それぞれは、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示している。なお、各図の上部が縦収差、下部が横収差を示している。
【０１０９】
なお、下部の横収差はコマ収差を示している。さらに、各図中の下部には、左右方向に、タンジェンシャル方向のコマ収差とサジッタル方向のコマ収差とを対応させて示している。
【０１１０】
なお、ディストーションの図は、全系の焦点距離ｆ、半画角θ（変数扱い、０≦θ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎθとし、それからのずれ量を示す。
【０１１１】
実施例１〜７の数値データおよび収差図等から分かるように、本発明の撮像レンズによれば、２枚という少ないレンズ枚数ではあるがレンズ面の形状やレンズの材質等の光学要素を最適化を図ることで、良好な光学性能を保持しつつ、小型化、広角化することができる。
【０１１２】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各図中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。
【０１１３】
＜本発明の撮像レンズを用いた撮像装置＞
図２４は、本発明の撮像レンズを用いた第１の生体認証用の撮像装置の概略構成を示す断面図である。図２５は、上記第１の生体認証用の撮像装置の内部を拡大して示す拡大斜視図である。
【０１１４】
第１の生体認証用の撮像装置２００は、人の指２０１を観測して個体を判別するものである。
【０１１５】
この撮像装置２００は、赤外光ランプ２１０で人の指２０１を照明し、この指２０１の表面近傍の像を撮像レンズ２２０、および赤外光を透過させ可視光を遮断する赤外光透過フィルタ２２５を通して撮像素子２３０の受光面上に結像させる。そして、この受光面上に結像された指２０１の表面近傍の像を撮像素子２３０で撮像する。撮像素子２３０によって撮像された画像は表示装置２４０に表示される。
【０１１６】
この表示装置２４０に表示された指２０１の表面近傍を示す画像により、この指２０１の皮膚の表面近くにある静脈の末梢血管を観測することができ、これにより、個体を判別することができる。
【０１１７】
また、図２６は、本発明の撮像レンズを用いた第２の生体認証用の撮像装置の概略構成を示す斜視図であり、第２の生体認証用の撮像装置の内部をも示す図である。
【０１１８】
第２の生体認証用の撮像装置３００は、人の顔３０１を観測して個体を判別するものである。
【０１１９】
この撮像装置３００は、人の顔３０１の像を、撮像レンズ３２０、および可視光を透過させ赤外光を遮断する赤外光遮断フィルタ３２５を通して撮像素子３３０の受光面上に結像させる。そして、この受光面上に結像された顔３０１の像を撮像素子３３０で撮像する。撮像素子３３０によって撮像された画像は表示装置３４０に表示される。
【０１２０】
表示装置３４０に表示された人の顔３０１を示す画像により個体を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の撮像レンズおよびこの撮像レンズを用いた撮像装置の概略構成を示す図
【図２】実施例１の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図３】実施例２の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図４】実施例３の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図５】実施例４の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図６】実施例５の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図７】実施例６の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図８】実施例７の撮像レンズの概略構成を示す断面図
【図９】実施例１の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１０】実施例２の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１１】実施例３の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１２】実施例４の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１３】実施例５の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１４】実施例６の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１５】実施例７の撮像レンズの基本的なデータを示す図
【図１６】条件式（１）〜（８）中の各パラメータに対応する値を各実施例毎に示す図
【図１７ａ】実施例１の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図１７ｂ】実施例１の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図１８ａ】実施例２の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図１８ｂ】実施例２の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図１９ａ】実施例３の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図１９ｂ】実施例３の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図２０ａ】実施例４の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図２０ｂ】実施例４の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図２１ａ】実施例５の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図、
【図２１ｂ】実施例５の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図２２ａ】実施例６の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図２２ｂ】実施例６の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図２３ａ】実施例７の撮像レンズの諸収差を示す図であり、白色（ｄ線、Ｆ線、Ｃ線）についての収差を示す図
【図２３ｂ】実施例７の撮像レンズの諸収差を示す図であり、赤外光（８５０ｎｍ）についての収差を示す図
【図２４】第１の生体認証用の撮像装置の概略構成を示す断面図
【図２５】第１の生体認証用の撮像装置の内部を拡大して示す拡大斜視図
【図２６】第２の生体認証用の撮像装置の概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
【０１２２】
１０    撮像素子
２０    撮像レンズ
Ｌ１    第１レンズ
Ｌ２    第２レンズ
Ｓｔ    絞り
Ｒ４    第１レンズの物体側のレンズ面
Ｒ５    第１レンズの像側のレンズ面
Ｒ６    第２レンズＬ２の物体側のレンズ面
Ｒ１１    結像面
ｆ    撮像レンズ全系の焦点距離
【図１】
2009186625.tif 000004
【図２】
2009186625.tif 000005
【図３】
2009186625.tif 000006
【図４】
2009186625.tif 000007
【図５】
2009186625.tif 000008
【図６】
2009186625.tif 000009
【図７】
2009186625.tif 000010
【図８】
2009186625.tif 000011
【図９】
2009186625.tif 000012
【図１０】
2009186625.tif 000013
【図１１】
2009186625.tif 000014
【図１２】
2009186625.tif 000015
【図１３】
2009186625.tif 000016
【図１４】
2009186625.tif 000017
【図１５】
2009186625.tif 000018
【図１６】
2009186625.tif 000019
【図１７ａ】
2009186625.tif 000020
【図１７ｂ】
2009186625.tif 000021
【図１８ａ】
2009186625.tif 000022
【図１８ｂ】
2009186625.tif 000023
【図１９ａ】
2009186625.tif 000024
【図１９ｂ】
2009186625.tif 000025
【図２０ａ】
2009186625.tif 000026
【図２０ｂ】
2009186625.tif 000027
【図２１ａ】
2009186625.tif 000028
【図２１ｂ】
2009186625.tif 000029
【図２２ａ】
2009186625.tif 000030
【図２２ｂ】
2009186625.tif 000031
【図２３ａ】
2009186625.tif 000032
【図２３ｂ】
2009186625.tif 000033
【図２４】
2009186625.tif 000034
【図２５】
2009186625.tif 000035
【図２６】
2009186625.tif 000036