JP3485685B2

JP3485685B2 - 屈折率分布型単レンズ

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Publication number: JP3485685B2
Application number: JP21833495A
Authority: JP
Inventors: 博文槌田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2004-01-13
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: JPH0949966A; US6104545A; US5870229A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
電子撮像を行うための撮像レンズ等として好適な屈折率
分布型単レンズに関するものである。【０００２】【従来の技術】近年、家庭用ビデオカメラやテレビ電話
やカメラ付ドアホンなどに見られるように、電子的な撮
像を行うカメラが普及してきており、これらに用いられ
るレンズ系の小型、低コスト化は大きな課題となってい
る。これらに用いられるレンズ系は、固定焦点距離のも
のでは３〜６枚程度のレンズ構成を持っているものが一
般的であるが、小型，低コスト化のために１枚のレンズ
で構成されるレンズ系も知られている。このような１枚
のレンズよりなるレンズ系の従来例として特開平４−１
９１７１６号公報に示される非球面を用いたものがあ
る。また、用途は異なるが、レーザー用コリメータとし
て特開昭６０−９１３１６号公報に示される両平面の屈
折率分布ロッドレンズや、光ファイバーコネクター用と
して特開昭５０−１１０４５号公報に示される両平面の
屈折率分布ロッドレンズや、光ピックアップ，レーザー
用コリメータとして特開昭６０−１４０３０７号公報に
示される物体側が凹面で像側に平面を有するラジアル型
屈折率分布レンズ１枚からなるものがある。さらに、２
枚構成の内視鏡対物レンズとして特開昭５２−２９２３
８号公報に示される均質凹レンズと両平面屈折率レンズ
を組み合わせたレンズ系も知られている。【０００３】【発明が解決しようとする課題】これら従来例のうち、
３〜６枚程度のレンズ構成のレンズ系は、レンズ枚数が
多くコスト高となるうえ、組み立て誤差のため性能が劣
化するという欠点がある。また、特開平４−１９１７１
６号公報に示される非球面を用いた１枚構成のレンズ系
は、像面湾曲，歪曲収差，色収差が大きい欠点がある。
特開昭６０−９１３１６号公報および特開昭５０−１１
０４５号公報に示される両平面の屈折率分布レンズは、
単色用のレンズでしかも軸上性能を重視したものであ
り、軸外収差が大きいうえ色収差については考慮されて
いない。特開昭６０−１４０３０７号公報に示される物
体側が凹面で像側が平面のラジアル型屈折率分布レンズ
１枚からなるレンズ系は、非点収差の発生量が大きく、
また色収差については考慮されていない。さらに、特開
昭５２−２９２３８号公報に示される２枚構成のレンズ
系は、２枚構成とコスト高になるうえ、色収差の発生量
が大きいという欠点がある。【０００４】本発明は、以上の問題点に鑑み、１枚
のレンズよりなり低コストで、かつ良好な光学性能を持
った屈折率分布型単レンズを提供するものである。【０００５】【課題を解決するための手段】本発明の屈折率分布型単
レンズは、両端が平面で正の屈折力を有する下記式にて
表わされる屈折率分布を持つラジアル型屈折率分布レン
ズ１枚よりなり、物体側面上若しくはその物体側面より
も内側の近傍に光束を制限するための明るさ絞りを有
し、以下の条件を満足することを特徴とする。【０００６】ｎ（ｒ）＝Ｎ₀ ＋Ｎ₁ ｒ² ＋Ｎ₂ ｒ⁴ ＋・・・（１）１＜ｔ／ｆ＜３．５（２） −０．２＜ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＜０．２（３） −２＜ｄ／ｔ＜０．５（４） −０．０１５＜１／Ｖ₁ ＜０．０１５ただし、ｆはレンズの焦点距離、ｔはレンズの厚み、ｄ
はレンズ物体側面から明るさ絞りの光軸方向への距離、
又ｎ（ｒ）は屈折率分布レンズの光軸と直交する方向の
距離ｒのところでの屈折率、Ｎ₀ は光軸上の屈折率、Ｎ
₁ ，Ｎ₂ ・・・は夫々２次，４次・・・の屈折率分布係
数、Ｖ₁ は媒質のアッベ数を表わす係数で下記式にて求
められる値である。【０００７】Ｖ₁ ＝Ｎ_1d／（Ｎ_1F−Ｎ_1C）ここでＮ_1d，Ｎ_1F，Ｎ_1Cは夫々ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対す
る係数Ｎ₁ の値である。【０００８】また、本発明の別の構成は、物体側に
平面を持つラジアル型屈折率分布レンズである。【０００９】本発明は、従来のこの種レンズの欠点を除
去するために両平面のラジアル型屈折率分布レンズ１枚
で撮像レンズを構成することを考えた。両平面のラジア
ル型屈折率分布レンズ１枚で撮像レンズが構成できれ
ば、簡単な構成となるため、レンズエレメント自体の低
コスト化が図れ、しかも両平面であることから加工や組
み立て誤差の影響も極端に少なくなるなど大きなメリッ
トが生じる。更に鏡枠の構造を簡単にすることにもつな
がる。【００１０】ここでラジアル型屈折率分布レンズの特定
の波長に対する屈折率分布は、光軸と直交する方向の距
離ｒ，半径ｒのところでの屈折率をｎ（ｒ），光軸上の
屈折率をＮ₀ ，分布係数をＮ₁ ，Ｎ₂ ，・・・とすると
以下の式（ａ）で表わされるものである。【００１１】（ａ）ｎ（ｒ）＝Ｎ₀ ＋Ｎ₁ ・ｒ² ＋Ｎ₂ ・ｒ⁴ ＋・・・また、これらの分布係数は波長ごとに異なる値を持って
おり、各波長に対する分布係数をその波長を表す記号
（例えば、ｄ，Ｃ，Ｆ）をつけて表すと、ラジアル型屈
折率分布レンズのアッベ数は以下の式（ｂ），（ｃ）で
与えられる。【００１２】（ｂ）Ｖ₀ ＝（Ｎ_0d−１）／（Ｎ_0F−Ｎ_0C）（ｃ）Ｖ_i ＝Ｎ_id／（Ｎ_iF−Ｎ_iC）（ｉ＝１，２・・・）ここで、Ｎ_0d，Ｎ_0F，Ｎ_0Cは、光軸でのｄ線，Ｆ線，Ｃ
線に対する屈折率、Ｎ_id，Ｎ_iF，Ｎ_iCは夫々ｄ線，Ｆ
線，Ｃ線に対する分布係数Ｎ_ｉである。【００１３】ラジアル型屈折率分布レンズでは、例えば
アプライドオプティクス，第２１巻，９９３頁〜，
（以下文献Ａと呼ぶ）などに示されるように、従来の均
質球面レンズに比べて像面湾曲，色収差，球面収差など
を良好に補正できることが知られている。ところが、ア
プライドオプティクス，第１９巻，１０８１頁〜，
（以下文献Ｂと呼ぶ）などにも示されるように、ラジア
ル型屈折率分布レンズ１枚だけでは、いわゆるザイデル
の５収差と軸上色収差，倍率収差を含めた高度な収差補
正はできないと言われている。そのため、通常ラジアル
型屈折率分布レンズを用いてこれら７収差を含めた高度
な収差補正を行なう場合には、前記文献Ａにもあるよう
に２枚のラジアル型屈折率分布レンズを絞りに対して向
かい合わせに配置するなど２枚以上のレンズの組み合わ
せが必要となる。【００１４】本発明は、実際の撮像レンズ等においては
若干の像面湾曲と若干の歪曲収差が許容されることに着
目し、両平面のラジアル型屈折率分布レンズ１枚でレン
ズ系として必要な実用レベルでの収差補正を行った光学
系を考えた。ラジアル型屈折率分布レンズ１枚でレンズ
系を構成しようとした場合に、近軸レイアウト上は、素
材作製の容易さを考えて最大屈折率差をあまり大きくし
ないように考慮する必要がある。また、収差補正上は、
特に像面湾曲，球面収差，非点収差，色収差の補正が問
題となる。【００１５】ここで両平面のラジアル型屈折率分布レン
ズ１枚でレンズ系を構成する場合の近軸レイアウトおよ
び収差補正について述べる。【００１６】まず、近軸レイアウトであるが、ラジアル
型屈折率分布レンズの媒質の屈折力φ_m は近似的に次の
式で与えられることが知られている。【００１７】（ｄ） φ_m ＝−２Ｎ₁ ｔここで、ｔはレンズの厚みである。両平面のラジアル型
屈折率分布レンズ１枚で撮像レンズを構成しようとする
場合、面は屈折力を持たないので、必要な屈折力はすべ
て媒質でまかなってやる必要があり、媒質に大きな屈折
力が必要となる。ところが、屈折力を大きくするために
は、式（ｄ）からわかるように、Ｎ₁もしくはｔを大き
くする必要がある。しかし、Ｎ₁ を大きくしすぎるとレ
ンズの中心と周辺との最大屈折差が大きくなりすぎ、素
材の作製が困難になる。そこで、ｔを適度に大きくして
所望の屈折力を得るために、本発明では次の条件を設定
した。【００１８】（１）１＜ｔ／ｆ＜３．５この条件（１）は、最大屈折率差を極端に大きくするこ
となく媒質に適度な屈折力を持たせるための条件であ
る。その下限を越えると最大屈折率差が大きくなりすぎ
て素材作製が困難になり、上限を超えると、近距離物点
に対してもレンズの中に像ができ、ピント合わせができ
なくなる。【００１９】次に、収差補正について説明する。まず、
像面湾曲について述べるが、ラジアル型屈折率分布レン
ズのペッツバール和ＰＴＺは以下の式（ｅ）で与えられ
る。【００２０】（ｅ）ＰＴＺ＝（φ_S ／Ｎ₀ ）＋（φ_m ／Ｎ₀ ²）ここで、φ_S はラジアル型屈折率分布レンズの面のみの
屈折力、φ_m はラジアル型屈折率分布レンズの媒質のみ
の屈折力である。この式（ｅ）より、媒質のみにレンズ
作用を持たせた場合のレンズ系のペッツバール和は、面
のみによるものに比べて１／Ｎ₀ に小さくなることがわ
かる。したがって、ラジアル型屈折率分布レンズでは、
両平面で用いたとしても、均質レンズ１枚の場合に比べ
てペッツバール和は１／Ｎ₀ に改善されることになる。
結局、両平面ラジアル型屈折率分布レンズでは、正のペ
ッツバール和が残存し、像面湾曲は負の方向へ少し残存
することになるが、その度合いは均質レンズ１枚の場合
よりは少なく、実用上は許容されるレベルのものとな
る。特に、例えば内視鏡などのように観察，撮影する物
体の方がドームを内側から見たように湾曲しているケー
スでは、むしろ若干の負の像面湾曲があった方が望まし
い場合もある。ただし、望ましくはベースの屈折率Ｎ₀
を１．６以上とし、像面湾曲の度合いを少なくするとさ
らによい。【００２１】次に、球面収差を良好にバランスさせるた
めには、次の条件（２）を満足することが望ましい。【００２２】（２） −０．２＜ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＜０．２屈折率分布レンズにおいては、屈折率分布係数Ｎ₂ を変
化させることにより、レンズ系全体のパワー配置を変化
させることなく球面収差をコントロールできるが、像面
湾曲の度合いから考えると球面収差を若干アンダー側に
出しておいた方が中心と周辺での像位置が近くなり望ま
しい。そのための条件を規定するのが条件（２）であ
り、その下限を超えると球面収差がアンダー側に過大と
なり、上限を超えると球面収差が補正過剰となる。【００２３】ただし、望ましくは条件（２）の代りに次
の条件（２’）を満足するとさらに良好な収差補正がで
きる。【００２４】（２’） −０．１＜ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＜０．１次に、非点収差は極力補正することが望ましいが、その
ためには、次の条件（３）を満足することが望ましい。【００２５】（３） −２＜ｄ／ｔ＜０．５条件（３）は絞りの位置を規定するものであり、この条
件（３）に示す程度に絞りをレンズの物体側の面の近傍
に配置することにより、非点隔差を減少させることがで
きる。条件（３）の下限を超えるとメリディオナル像面
が負の方向へ大きく倒れ、非点収差が悪化する。上限を
超えると逆にメリディオナル像面が正の方向へ大きく倒
れ、非点収差が悪化する。【００２６】以上の条件を満足させると、歪曲収差は若
干負の方向に出ていわゆるたる型の歪曲収差となるが、
実用上は許容されるレベルのものとなる。特別にこの歪
曲収差を小さく抑える必要がある場合には、それを電気
的に補正することも可能である。【００２７】次に、色収差で特に問題となりやすい倍率
色収差を良好に補正するためには、媒質のアッベ数Ｖ₁
が次の条件（４）を満足することが望ましい。【００２８】（４） −０．０１５＜１／Ｖ₁ ＜０．０１５本発明のレンズ構成では、以上に説明した条件により、
各々の面での倍率色収差の発生は小さいものとなる。し
たがって、トータルの倍率色収差を良好に補正するため
には、媒質での色収差の発生を小さく抑えればよいこと
になり、そのための条件を示したのが条件（４）であ
る。この条件の上限を超えると、媒質での色収差発生が
大きくなり、全系での倍率色収差が過大となって好まし
くない。また下限を超えると逆に倍率色収差が補正過剰
となる。【００２９】特に撮像素子の画素数が多く、倍率の色収
差をさらに小さく抑える必要がある場合には、媒質のア
ッベ数Ｖ₁ が次の条件（４’）を満足するとさらによ
い。【００３０】（４’） −０．０１＜１／Ｖ₁ ＜０．０１【００３１】【発明の実施の形態】本発明の屈折率分布型単レンズ
は、図１、３、４に示すような構成である。これら撮像
レンズのうち、図１に示す撮像レンズは、両面が平面の
ラジアル型屈折率分布レンズ１よりなり、絞り２はこの
屈折率分布レンズ１の入射面にあり、像面３は屈折率分
布レンズ１の射出面より外に位置している。又屈折率分
布レンズ１は条件（１），（２），（３），（４）を満
足するように構成されている。【００３２】図２に示す屈折率分布型単レンズは、参考
例で両面が平面のラジアル型屈折率分布レンズ４よりな
り、絞り５は屈折率分布レンズ４の入射面より物体側に
位置し又屈折率分布レンズ４の射出面には樹脂層６が設
けられ、その屈折率分布レンズとは反対側の面が像面に
なっている。【００３３】図３に示す屈折率分布型単レンズは、両面
が平面のラジアル型屈折率分布レンズ８よりなり絞り９
はこのラジアル型屈折率分布レンズ８の入射面よりもレ
ンズ内に位置し又像面はラジアル型屈折率分布レンズ８
の出射面上に位置する構成である。【００３４】図４に示す屈折率分布型単レンズは、両面
が平面のラジアル型屈折率分布レンズ１１よりなり、絞
り２がこのラジアル型屈折率分布レンズ１１の入射面に
位置し、又ラジアル型屈折率分布レンズ１１の射出面に
は保護ガラス１３が配置されその射出面より外に像が形
成されるように構成されている。【００３５】図３、４の屈折率分布型単レンズでも図１
に示すレンズと同様に屈折率分布レンズが条件（１），
（２），（３），（４）を満足する。【００３６】前述のように、本発明は、前記のような屈
折率分布型単レンズと撮像素子とを一体化することによ
ってレンズ機能を備えた撮像装置を得ることにもある。【００３７】次に図１乃至図４等の屈折率分布型単レン
ズを一体化した撮像装置の例を図面にもとづき説明す
る。【００３８】図５は屈折率分布型単レンズと撮像素子を
一体化させた第１の例を示す図で、撮像素子の保護ガラ
スに本発明の屈折率分布型単レンズを接合して用いた例
であり、図４に示す例のレンズ系を適用したものであ
る。この図５において１５はレンズ、１６は保護ガラ
ス、１７は撮像面、１８は撮像チップ、１９はセラミッ
ク基板である。又図６は第２の例で本発明のラジアル型
屈折率分布レンズを樹脂を介して撮像素子と一体化した
例であり、図２に示す単レンズを適用したものである。
これにより、従来あった保護ガラスは省略することがで
きる。図６において２０はレンズ、２１は樹脂（斜線
部）、２２は撮像面、２３は撮像チップ、２４はセラミ
ックス基板である。図７は第３の例で撮像素子の撮像面
と本発明の屈折率分布型単レンズの間に若干の空気間隔
を持たせて一体化した例であり、図１に示す単レンズを
適用したものである。これにより、従来あった保護ガラ
スは省略することができる。この図７において２５はレ
ンズ、２６は撮像面、２７は撮像チップ、２８はセラミ
ック基板である。又図８は第４の例で撮像素子の撮像面
に本発明の屈折率分布型単レンズを直接接合した例であ
り、図３に示す単レンズを適用したものである。これに
より、従来あった保護ガラスは省略することができる。
この例では、接合の際に撮像チップ周辺の結線部との干
渉を避けるために、レンズの像側面に加工を施してい
る。図８において、２９はレンズ、３０は撮像面、３１
は撮像チップ、３２はセラミック基板、４３は結線部で
ある。また、以上の例ではいずれもレンズの側面は不要
な光をカットするために砂ずり面とした上で、黒色の塗
料を塗布してある。【００３９】このように、本発明のラジアル型屈折率分
布レンズ１枚からなる単レンズを撮像素子と一体化する
ことにより、撮像レンズ機能を持った撮像装置を得るこ
とができる。そのような撮像レンズ機能を持った撮像装
置を用いれば、それ自体が結像作用を持っているため、
特に別なレンズをつけることなくそれ自体で撮像を行う
ことができる。撮像素子と一体化させるレンズとして
は、図示する各例では両側平面のラジアル型屈折率分布
レンズを用いているが、像側が平面であれば、物体側の
面に曲率がついていても一体化させるうえでは差し支え
ない。【００４０】本発明のレンズ系中で、図１および図４は
レンズの物体側の面上に絞りを設けた構成であるが、こ
のときの実際の絞りの構成例を図９に示す。図９（Ａ）
は、レンズの物体側面上で光線をカットしたい部分を砂
ずりしたうえで黒色塗料３３を塗布することにより絞り
機能を持たせた例である。レンズの側面も不要な光をカ
ットするために砂ずりしたうえで黒色の塗料３４を塗布
している。又３５は、レンズ開口である。また図９の
（Ｂ）は、レンズの物体側面で光線をカットしたい部分
にアルミコート３６を施した例である。レンズの側面
は、図９の（Ａ）と同様に黒色の塗料３７を塗布してあ
り、３８は、レンズ開口である。また図３に示すレンズ
系は、レンズ内部に絞りを設ける構成となるが、このと
きの実際の絞りの構成例を図１０に示す。図１０の
（Ａ）は、レンズの側面にＶ字型の切れ込みを入れて光
束を制限する絞りの働きを持たせた例である。レンズの
側面およびＶ字部分には、光をカットするために砂ずり
をしたうえで、黒色の塗料４０を塗布してあり、又３９
はレンズ本体である。また、図１０の（Ｂ）は、レンズ
の物体側面をステップ状にカットして光束を制限する絞
りの働きを持たせた例である。レンズの側面およびステ
ップ状の部分には、光をカットするために砂ずりをした
うえで、黒色の塗料４２を塗布してある。又４１はレン
ズ本体である。以上のような絞り構成とすることによ
り、絞り機構として特別な部材を付加することなく、簡
単に明るさ絞りを構成することができる。【００４１】【実施例】次に本発明の屈折率分布型単レンズの実施例
および参考例を示す。これら実施例、参考例は、既に述
べた図１乃至図４に示す構成のレンズ系で下記実施例
１、参考例、実施例２、３のデーターを有している。こ
こで基準波長としてはｄ線を用いている。実施例１ｆ＝6 ，Ｆ／2.0 ，最大像高 1.5 ，画角２ω＝28.9° ｒ₁ ＝∞（絞り）ｄ₁ ＝13.355 ｎ₁ （屈折
率分布レンズ）ｒ₂ ＝∞ 屈折率分布レンズＮ₀ ＝1.60，Ｎ₁ ＝-0.89106×10^-2，Ｎ₂ ＝-0.20248×
10^-4 Ｖ₀ ＝45.0，Ｖ₁ ＝145.0 ，Ｖ₂ ＝145.0 ｔ／ｆ＝2.23，ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＝-0.0262 ，ｄ／ｔ＝0 ，１
／Ｖ₁ ＝0.007 【００４２】参考例ｆ＝6 ，Ｆ／1.0 ，最大像高 1.8 ，画角２ω＝34.9° ｒ₁ ＝∞（絞り）ｄ₁ ＝9.800 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝14.795 ｎ₁ （屈折率分布レンズ）ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝1.000 ｎ₂ ＝1.49216 ν₂ ＝57.5 ｒ₄ ＝∞ 屈折率分布レンズＮ₀ ＝1.70，Ｎ₁ ＝-0.82720×10^-2，Ｎ₂ ＝0.12569 ×10^-4 Ｖ₀ ＝50.0，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 ｔ／ｆ＝2.46，ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＝0.0163，ｄ／ｔ＝-1.63 ，１／Ｖ₁ ＝0.003 【００４３】実施例２ｆ＝4 ，Ｆ／4.0 ，最大像高 1.5 ，画角２ω＝43.2° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝1.000 ｎ₁ （屈折率分布レンズ）ｒ₂ ＝∞（絞り）ｄ₂ ＝10.468 ｒ₃ ＝∞ 屈折率分布レンズＮ₀ ＝1.65，Ｎ₁ ＝-0.19745×10^-1，Ｎ₂ ＝0.21139 ×10^-3 Ｖ₀ ＝45.0，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 ｔ／ｆ＝2.87，ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＝0.0541，ｄ／ｔ＝0.25，１／Ｖ₁ ＝0.003 【００４４】実施例３ｆ＝5 ，Ｆ／2.8 ，最大像高 1.2 ，画角２ω＝27.7° ｒ₁ ＝∞（絞り）ｄ₁ ＝7.117 ｎ₁ （屈折率分布レンズ）ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝1.500 ｎ₂ ＝1.51633 ν₂ ＝64.2 ｒ₃ ＝∞ 屈折率分布レンズＮ₀ ＝1.55，Ｎ₁ ＝-0.17043×10^-1，Ｎ₂ ＝-0.91293×10^-4 Ｖ₀ ＝55.0，Ｖ₁ ＝-100.0，Ｖ₂ ＝-100.0 ｔ／ｆ＝1.42，ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＝-0.0571 ，ｄ／ｔ＝0 ，１／Ｖ₁ ＝-0.01 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・は各面の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ
₂ ，・・・は各面間隔、ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズの屈
折率、ν₁ ，ν₂ ，・・・は各レンズのアッベ数である。
尚屈折率分布レンズに関しては、屈折率Ｎ₀ 、分布係数
Ｎ₁ ，Ｎ₂ 、分散を表わす値Ｖ₀ ，Ｖ₁ を示す。【００４５】実施例１は、第１図に示すように本発明の
両平面ラジアル型屈折率分布レンズを単体で用いるもの
である。【００４６】上記実施例１の屈折率分布型単レンズは、
物体距離１０００のとき像はレンズ後方約１のところに
形成される。この実施例の物体距離１０００に対する収
差曲線図は、図１１に示すとおりであり、各収差とも実
用レベルで良好に補正されている。【００４７】図２は参考例であって、本発明の両平面ラ
ジアル型屈折率分布レンズをその像側面と撮像面を樹脂
を介して接合して用いる例で、物体距離がほぼ１０００
０のとき、像が撮像面に上に形成される構成となってい
る。物体距離が１００００より大きくずれると撮像面上
の像はぼけたものとなる。【００４８】この参考例の物体距離１００００に対する
収差状況は、図１２に示すとうりである。各収差とも実
用レベル良好に補正されている。また、この参考例は、
レンズの明るさがＦ１と非常に明るく、暗い被写体に対
して非常に有利である。【００４９】実施例２は、図３に示すように、本発明両
平面ラジアル型屈折率分布レンズを単体で用い、レンズ
の像側面を撮像面に直接接合して用いる例で、物体距離
がほぼ２０のとき、像が撮像面上に形成される構成とな
っている。物体距離が２０より大きくずれると撮像面上
の像はぼけたものとなる。【００５０】この実施例２の物体距離２０に対する収差
曲線図は、図１３に示すとうりである。各収差とも実用
レベルで良好に補正されている。【００５１】実施例３は、図４に示すように、本発明の
両平面ラジアル型屈折率分布レンズを撮像素子の保護ガ
ラスに接着して用いる例である。【００５２】この実施例３は、物体距離１０００のと
き、保護ガラスから約１．５後方に像が形成されてい
る。この実施例４の物体距離１０００に対する収差曲線
図は、図１４に示すとうりであり、各収差とも実用レベ
ルで良好に補正されている。尚、上記各実施例における
部分分数比に関しては、軸上についてはヘルツベルガー
の分数式により計算することとし、高次の項は一律に
０．３として計算した。なお、以上においては単一のラ
ジアル型屈折率分布型レンズを単独で撮像レンズとして
用いる場合を説明したが、本発明の屈折率分布型単レン
ズは組み合わせレンズの一構成要素として用いることも
できる。具体的には、例えばアフォーカルコンバータと
本発明の屈折率分布型単レンズとを組み合わせて撮像レ
ンズを構成するようにしてもよい。またクローズアップ
用のレンズと本発明の屈折率分布型単レンズとを組み合
わせて近距離撮影用の撮像レンズを構成するようにして
もよい。更にレトロフォーカス型撮像レンズの後群収斂
系として本発明を用いたり、ズームレンズのリレー系
（マスターレンズ）として本発明の屈折率分布型単レン
ズを用いてもよい。【００５３】【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば１
枚のレンズよりなり低コストで、かつ十分な光学性能を
持ったレンズ系を提供することができる。また、撮像レ
ンズ機能を有した撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の撮影レンズの実施例１の構成を示す図【図２】撮影レンズの参考例を示す図【図３】本発明の撮影レンズの実施例２の構成を示す図【図４】本発明の撮影レンズの実施例３の構成を示す図【図５】レンズ系と撮像素子とを一体化させた第１の例
を示す図【図６】レンズ系と撮像素子とを一体化させた第２の例
を示す図【図７】レンズ系と撮像素子とを一体化させた第３の例
を示す図【図８】レンズ系と撮像素子とを一体化させた第４の例
を示す図【図９】本発明の撮影レンズの実施例１，３における絞
りの構成を示す図【図１０】本発明の撮影レンズの実施例３の絞りの構成
を示す図【図１１】本発明の撮影レンズの実施例１の収差曲線図【図１２】撮影レンズの参考例の収差曲線図【図１３】本発明の撮影レンズの実施例２の収差曲線図【図１４】本発明の撮影レンズの実施例３の収差曲線図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】両端が平面で正の屈折力を有し下記の式に
て表わされる屈折率分布をもつラジアル型屈折率分布レ
ンズ１枚よりなり、物体側面上若しくはその物体側面よ
りも内側の近傍に光束を制限するための明るさ絞りを有
し、以下の条件（１）乃至（４）を満足することを特徴
とする屈折率分布型単レンズ。ｎ（ｒ）＝Ｎ₀ ＋Ｎ₁ ｒ² ＋Ｎ₂ ｒ⁴ ＋・・・（１）１＜ｔ／ｆ＜３．５（２） −０．２＜ｆ⁴ ・Ｎ₂ ＜０．２（３）０≦ｄ／ｔ≦０．２５（４） −０．０１５＜１／Ｖ₁ ＜０．０１５ただし、ｆはレンズの焦点距離、ｔはレンズの厚み、ｄ
はレンズ物体側面から明るさ絞りの光軸方向への距離、
又ｎ（ｒ）は屈折率分布レンズの光軸と直交する方向の
距離ｒのところでの屈折率、Ｎ₀ は光軸上の屈折率、Ｎ
₁ ，Ｎ₂ ・・・は夫々２次，４次・・・の屈折率分布係
数、Ｖ₁ は媒質のアッベ数を表わす係数で下記式にて求
められる値である。Ｖ₁ ＝Ｎ_1d／（Ｎ_1F−Ｎ_1C）ここでＮ_1d，Ｎ_1F，Ｎ_1Cは夫々ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対す
る係数Ｎ₁ の値である。