(57)【要約】【課題】本発明の課題はレンズ枚数が２枚で良好な結像性能をもつ撮像レンズを実現することである。。【解決手段】本発明の撮像レンズは、負の屈折力の均質レンズと正の屈折力のラジアル型屈折率分布レンズよりなり、ラジアル型屈折率分布レンズが両面平面形状であり、均質レンズがそのラジアル型屈折率分布レンズ側の面の一部あるいは全部が平面形状であって、次の条件（２）を満足することにより少ないレンズ枚数であって、良好な光学性能が得られるようにした。（２）　　１／Ｖ１０＜１／νｈ【選択図】　　　　　　図１
2004004928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の屈折力を持つ均質レンズと正の屈折力を持つ光軸から半径方向に屈折率が分布している下記の式（ａ）で表されるラジアル型屈折率分布レンズからなり、前記ラジアル型屈折率分布レンズが両平面形状であり、前記均質レンズのラジアル型屈折率分布レンズ側の面の一部あるいは全部が平面形状であり、下記条件（２）を満足することを特徴とした撮像レンズ。
Ｎ（ｒ）＝Ｎ００＋Ｎ１０ｒ２＋Ｎ２０ｒ４・・・　　　　　　（ａ）
（２）　　１／Ｖ１０＜１／νｈ
ただし、ｒは光軸から半径方向への距離、Ｎ（ｒ）は距離ｒの点での屈折率分布、Ｎｉ０は２ｉ次の屈折率分布係数、Ｖｉ０はラジアル型屈折率分布レンズのｉ次の分散を表し以下の式（ｂ），（ｃ）で与えられ、νｈは均質レンズのアッベ数である。
Ｖ００＝（Ｎ００ｄ−１）／（Ｎ００Ｆ−Ｎ００Ｃ）　　（ｉ＝０）　　　（ｂ）
Ｖｉ０＝Ｎｉ０ｄ／（Ｎｉ０Ｆ−Ｎｉ０Ｃ）　（ｉ＝１，２，３・・）　　（ｃ）
ここで、Ｎ００ｄ，Ｎ００Ｆ，Ｎ００Ｃはそれぞれｄ，Ｆ，Ｃ線の光軸上の屈折率、Ｎｉ０ｄ，Ｎｉ０Ｆ，Ｎｉ０Ｃはそれぞれｄ，Ｆ，Ｃ線の２ｉ次の屈折率分布係数である。
【請求項２】
負の屈折力を持つ均質レンズと正の屈折力を持つ光軸から半径方向に屈折率が分布している下記の式（ａ）で表されるラジアル型屈折率分布レンズからなり、前記均質レンズと前記ラジアル型屈折率分布レンズの間隔を変化させて至近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とした撮像レンズ。
Ｎ（ｒ）＝Ｎ００＋Ｎ１０ｒ２＋Ｎ２０ｒ４・・・　　　　　（ａ）
ただし、ｒは光軸から半径方向への距離、Ｎ（ｒ）は距離ｒの点での屈折率分布、Ｎｉ０は２ｉ次の屈折率分布係数である。
【請求項３】
条件（３）を満足することを特徴とした請求項１又は２の撮像レンズ。
（３）　　−１．５＜ｆ／ｆｈ＜−０．０５
ただし、ｆは撮影レンズ全系の焦点距離、ｆｈは均質レンズの焦点距離である。
【請求項４】
条件（４）を満足することを特徴とした請求項１又は２の撮像レンズ。
（４）　　０．５＜ｔＧ／ｆ＜９
ただし、ｔＧはラジアル型屈折率分布レンズの厚さ、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離である。
【請求項５】
条件（６）を満足することを特徴とした請求項１又は２の撮像レンズ。
（６）　　−０．０１＜１／Ｖ１０＜０．００８
【請求項６】
条件（９）を満足することを特徴とした請求項１又は２の撮像レンズ。
（９）　　１／νｈ＜０．０３
ただしνｈは均質レンズのアッベ数である。
【請求項７】
条件（１２）を満足することを特徴とした請求項１又は２の撮像レンズ。
（１２）　　０．５＜ａＰＡＣ＜１．７
【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたビデオカメラやテレビ電話あるいはカメラ付きドアホン等の普及に伴い、これらに用いられるレンズ系にはより一層の小型化、低コスト化が求められている。一般にこれらに用いられる固定焦点のレンズ系で良好な光学性能を得るには３〜６枚程度のレンズを必要とするがさらにレンズ枚数を削減することが望まれる。
【０００３】
所望の性能を維持した上でレンズ枚数を削減する手段として従来より、ラジアル型屈折率分布レンズを光学系中に用いることが知られている。例えばラジアル型屈折率分布レンズ１枚で構成したレンズ系の従来例として特開平６−１７５０１６号公報に記載されたものが知られている。しかし、この従来例は結像性能を上げるため、Ｆナンバーを９．８〜１３．５と極めて暗くして諸収差をバランスさせている。また、レンズ２枚で構成したレンズ系の従来例として特開昭６０−２１８６１４号公報に記載されているものが知られている。この従来例は諸収差が良好に補正されているが、ラジアル型屈折率分布レンズを２枚用いているためにコスト高になる。その上ラジアル型屈折率分布レンズを球面形状としているために、実際の加工の場面では面の光軸と媒質の光軸を高い精度で容易に一致させることが困難であり高性能なレンズ系を実現する、あるいは作製コストの安いレンズ系を実現する点では好ましくない。
【０００４】
上記の欠点を解消するためにラジアル型屈折率分布レンズを両平面形状にすることが考えられるが、球面形状にしたラジアル型屈折率分布レンズに比べてペッツバール和が補正不足になるため好ましくない。
【０００５】
また、両平面形状のラジアル型屈折率分布レンズと片側の面が平面形状でもう一方の面を球面加工した均質レンズで構成された従来例として特開昭５８−５９４２０号公報、特開平４−１１４１１２号公報等に記載したレンズ系が知られている。しかし、これらの従来例は、単色光源下で用いられるピックアップレンズに関するものであり公報中には色収差の補正については何等述べられていない。また、特開平１−２８５１４号公報、特開平２−２８４１０７号公報についても同様に、色収差の補正については何等述べられていない。
【０００６】
また、色収差を考慮した従来のレンズ系として特開昭５８−１８４１１３号公報に記載されているものが知られているが、この従来例はラジアル型屈折率分布レンズを硬性鏡リレーレンズに用いた例であり、ラジアル型屈折率分布レンズの光軸と周辺部における屈折率差が小さくレンズ長が非常に長いため、１枚のレンズで像を複数回伝送させる硬性鏡のリレーレンズの様な特殊な用途のレンズ系にしか用いることができない。
【０００７】
また色収差を考慮したレンズ系として、特開昭５０−２９２３８号公報に記載された従来例があるが、この従来例はラジアル型屈折率分布レンズの光軸から周辺までの屈折率差が大であり、ラジアル型屈折率分布レンズ素材を実際に作製することが困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はレンズ枚数が２枚で良好な結像性能を持ったレンズ系を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像レンズは、負の屈折力を持つ均質レンズと正の屈折力を持つ光軸から半径方向に屈折率が分布している下記の式（ａ）で表されるラジアル型屈折率分布レンズからなり、下記の条件（１）を満足することを特徴としたレンズ系である。
【００１０】
Ｎ（ｒ）＝Ｎ００＋Ｎ１０ｒ２＋Ｎ２０ｒ４・・・　　　　　　（ａ）
（１）　　−０．０５＜１／Ｖ１０＜０．０１
ただし、ｒは光軸から半径方向への距離、Ｎ（ｒ）は距離ｒの点での屈折率分布、Ｎｉ０は２ｉ次の屈折率分布係数、Ｖｉ０はラジアル型屈折率分布レンズの２ｉ次の分散を表し以下の式（ｂ）、（ｃ）で与えられる。
【００１１】
Ｖ００＝（Ｎ００ｄ−１）／（Ｎ００Ｆ−Ｎ００Ｃ）　　（ｉ＝０）　　　（ｂ）
Ｖｉ０＝Ｎｉ０ｄ／（Ｎｉ０Ｆ−Ｎｉ０Ｃ）　（ｉ＝１，２，３・・）　　（ｃ）
ここで、Ｎ００ｄ，Ｎ００Ｆ，Ｎ００Ｃはそれぞれｄ，Ｆ，Ｃ線の光軸上の屈折率、Ｎｉ０ｄ，Ｎｉ０Ｆ，Ｎｉ０Ｃはそれぞれｄ，Ｆ，Ｃ線の２ｉ次の屈折率分布係数である。
【００１２】
本発明は前記の課題を解決するためにレンズ枚数を２枚で構成した次のような撮影レンズを考えた。即ち、均質レンズ１枚とラジアル型屈折率分布レンズ１枚とで構成した撮像レンズである。このようにレンズ枚数を２枚にすれば研磨や組立に要するコストを下げることが可能であり、又鏡枠構成を簡単化できるので極めて安価な撮像レンズを達成し得る。また、均質レンズに比べて収差補正の自由度の大きいラジアル型屈折率分布レンズを用いることにより、結像性能の高い撮像レンズを達成し得る。
【００１３】
結像性能の高い撮像レンズを達成するには特に色収差の補正が重要であり、ラジアル型屈折率分布レンズは、色収差の補正に優れた特徴を持つので、これを有効利用することを考えた。
【００１４】
ラジアル型屈折率分布レンズの軸上色収差ＰＡＣは次の式（ｄ）にて近似される。
【００１５】
ＰＡＣ＝Ｋ（φＳ／Ｖ００＋φｍ／Ｖ１０）　　　　　（ｄ）
ここで、Ｋは軸上光線の光線高および最終近軸光線角度に依存する定数、φＳおよびφｍはラジアル型屈折率分布レンズの面の薄肉の屈折力および媒質の屈折力である。
【００１６】
式（ｄ）より明らかなように、ラジアル型屈折率分布レンズのＶ１０を適当な値にすることにより軸上色収差の発生量をコントロールできる。
【００１７】
本発明の撮像レンズは、軸上色収差を良好に補正するために上記条件（１）を満足するようにした。
【００１８】
この条件（１）を満足すれば、ラジアル型屈折率分布レンズで発生する色収差を良好に補正することが可能になる。もし条件（１）の下限値の−０．０５を越えると軸上色収差が補正過剰になる。また上限値の０．０１を越えると軸上色収差が補正不足になり好ましくない。
【００１９】
又本発明のレンズ系は、均質レンズに負の屈折力を持たせることによりレンズ系全系のペッツバール和を良好に補正することを可能にした。もし、均質レンズが正の屈折力を持つとレンズ系全系のペッツバール和が補正不足になり像面が物体側に倒れ好ましくない。
【００２０】
本発明の第２の構成は、負の屈折力を持つ均質レンズと正の屈折力を持つ光軸から半径方向に屈折率が分布している前記の式（ａ）にて表わされるラジアル型屈折率分布レンズとからなり、ラジアル型屈折率分布レンズが両面平面形状であり、下記の条件（２）を満足することを特徴としている。
【００２１】
（２）　　１／Ｖ１０＜１／νｈ
ただしνｈは均質レンズのアッベ数である。
【００２２】
レンズ２枚で構成することにより、比較的安価な撮像レンズ系を達成できるが、更に安価なレンズ系を得るにはラジアル型屈折率分布レンズが両平面の形状であることが望ましい。面の形状が平面であれば球面加工する場合に比べ極めて安価に加工できる。またラジアル型屈折率分布レンズを両平面の形状にすれば実際の加工の場面で問題になるラジアル型屈折率分布レンズの面と媒質の偏芯を防止することができ、組立調整が容易になる。
【００２３】
しかし、ラジアル型屈折率分布レンズを両平面の形状にすると収差補正の自由度が少なくなり、特にペッツバール和が補正不足になることがある。
【００２４】
本発明において、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの屈折力配置を適当な値にすればペッツバール和を良好に補正し、加工性に優れていて安価で高い結像性能を持つ撮像レンズを得ることが出来る。
【００２５】
次に収差補正について詳細に述べる。
【００２６】
均質レンズと両平面のラジアル型屈折率分布レンズとの２枚のレンズで撮像レンズを構成して良好な光学性能を得るためには、諸収差のうちまずペッツバール和と色収差を補正することを考えねばならない。それは、両収差の発生量がレンズ系の屈折力配置でほぼ決定され、一度定まるとレンズのベンディング等で補正することが困難になるためである。
【００２７】
ここで、ラジアル型屈折率分布レンズのペッツバール和ＰＴＺは次の式（ｅ）で近似される。
【００２８】
ＰＴＺ＝φＳ／Ｎ００＋φｍ／Ｎ００２　　　　　　　（ｅ）
また、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の屈折力φｍは、下記式（ｆ）で近似される。
【００２９】
φｍ≒−２Ｎ１０ｔＧ　　　　　　　　　　　　　　（ｆ）
ただし、ｔＧはラジアル型屈折率分布レンズの厚さである。
【００３０】
本発明の撮像レンズは、製作性を向上させるためラジアル型屈折率分布レンズを両面平面形状としているのでφＳ≒０であり、式（ｄ）および式（ｅ）は第２項のみとなる。さらに、均質レンズを密着しているので、本発明の撮像レンズの軸上色収差およびペッツバール和は次の式（ｇ）および式（ｈ）で表される。
【００３１】
ＰＡＣ＝Ｋ（φｈ／νｈ＋φｍ／Ｖ１０）　　　　　（ｇ）
ＰＴＺ＝φｈ／ｎｈ＋φｍ／Ｎ００２　　　　　　　（ｈ）
ここでφｈは薄肉均質レンズの屈折力、νｈは均質レンズのアッベ数、ｎｈは均質レンズの屈折率である。
【００３２】
上記の式（ｇ）および式（ｈ）より均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの屈折力およびＶ１０等の式中のパラメータを変化させることで所望の軸上色収差とペッツバール和の値を得られることが分かる。
【００３３】
軸上色収差を良好に補正するために、アッベ数がνｈで撮像レンズと同じ屈折力φの均質レンズと比較して軸上色収差を小さくすることを考えると、下記の式を満足する必要がある。
【００３４】
Ｋ（φｈ／νｈ＋φｍ／Ｖ１０）＜Ｋ（φ／νｈ）
ただし、φ＝φｍ＋φｈ
上式を展開すると、φｍ／Ｖ１０＜φｍ／νｈとなり、これより、前記条件式（２）が導かれる。
【００３５】
つまり、均質レンズのアッベ数νｈとラジアル型屈折率分布レンズの媒質のアッベ数Ｖ１０が条件（２）の関係を満足すれば、軸上色収差を良好に補正することが可能となる。条件（２）は、本発明の撮像レンズで軸上色収差を良好に補正するための必要条件で、もし、条件（２）を満足しないと軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。
【００３６】
又式（ｇ）より、軸上色収差を良好に補正するには条件（２）に加えて、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの屈折力配置を適切な値に設定する必要がある。ただし、屈折力配置の設定では、色収差に加えてペッツバール和の補正も十分に考慮する必要がある。これは、前述し、また式（ｈ）からも明らかな様にペッツバール和が色収差と同様にレンズ系の屈折力配置でその発生量がほぼ決まるためである。
【００３７】
ここで、式（ｇ）および式（ｈ）より、撮像レンズの軸上色収差およびペッツバール和の値を同時に補正するための屈折力の配置を考える。まず、下記の式（ｉ）で与えられる媒質の屈折力比ａを式（ｇ）、式（ｈ）に導入するとそれぞれ式（ｇ’）、式（ｈ’）が得られる。
【００３８】
ａ＝φｍ／φ　　（φ＝φｍ＋φｈ）　　　　　　　　　　　　　（ｉ）
ＰＡＣ＝Ｋφ｛（νｈ−Ｖ１０）ａ＋Ｖ１０｝／（νｈＶ１０）　　　　（ｇ’）
ＰＴＺ＝φ｛（ｎｈ−Ｎ００２）ａ＋Ｎ００２｝／（ｎｈＮ００２）　　（ｈ’）
ここで、分かり易いように式（ｇ’）、式（ｈ’）をグラフ化したのが図２０である。この図２０は横軸を媒質の屈折力比ａ、縦軸を撮像レンズの軸上色収差ＰＡＣ及びペッツバール和ＰＴＺとしている。また、図中のａＰＡＣは式（ｇ’）でＰＡＣ＝０となるときの媒質の屈折力比ａの値、ａＰＴＺは式（ｈ’）でＰＴＺ＝０となるときの媒質の屈折力比ａの値であり、これらは、下記の式（ｊ）および式（ｋ）で与えられる。
【００３９】
ａＰＡＣ＝Ｖ１０／（Ｖ１０−νｈ）　　　　　　　　　　　（ｊ）
ａＰＴＺ＝Ｎ００２／（Ｎ００２−ｎｈ）　　　　　　　　　（ｋ）
図２０より、軸上色収差とペッツバール和を同時に補正するには、まずａＰＡＣとａＰＴＺが近い値を持つことが必要であることがわかる。例えば、ａＰＡＣとａＰＴＺの符号が異なれば、撮像レンズで軸上色収差とペッツバール和を同時に補正することは出来なくなる。このことに加えてさらに、媒質の屈折力比ａの値もこれらの値に近い値を持てば、軸上色収差とペッツバール和が極めて良好に補正された撮像レンズを達成することが可能となる。
【００４０】
ここで、屈折率分布素材の作製上光軸上の屈折率Ｎ００は既存の均質ガラスの持つ屈折率と大きく異なることはないので、Ｎ００は１．５〜１．９程度の値となる。また、均質ガラスの屈折率ｎｈも１．５〜１．９程度の値であることから、式（ｋ）は以下の条件（ｋ’）を満足する。
【００４１】
ａＰＴＺ＝Ｎ００２／（Ｎ００２−ｎｈ）＞１　　　　　　　（ｋ’）
また、本発明の撮像レンズが条件（１）を満足すれば、式（ｊ）は以下の条件（ｊ’）を満足する。
【００４２】
ａＰＴＣ＝Ｖ１０／（Ｖ１０−νｈ）＞０　　　　　　　　　（ｊ’）
このことから、軸上色収差とペッツバール和が良好に補正されるときのａＰＡＣとａＰＴＺの値は０以上である。したがって媒質の屈折力比も０以上になることが必要である。
【００４３】
又、関係式（ｋ’）より媒質の屈折力比ａの値が１以上であれば更に望ましい。
【００４４】
つまり、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の屈折力と均質レンズの屈折力配置は、下記の式（ｌ）に示す関係になることが望ましい。
【００４５】
φｍ／（φｍ＋φｈ）＞１　　　　　　　　　　　　　（ｌ）
撮像レンズを構成するラジアル型屈折率分布レンズと均質レンズの屈折力が式（ｌ）を満足すれば、軸上色収差とペッツバール和を良好に補正することが可能となる。もし、条件（ｌ）を満足しないと軸上色収差とペッツバール和を同時に補正することが困難となる。
【００４６】
また、本発明の撮像レンズは、正の屈折力を持つので、式（ｌ）を成り立たせるには、φｍ＞０およびφｈ＜０を満足することが必要である。つまり、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の屈折力は正の値を持ち、均質レンズの屈折力は負の値を持つことが必要である。もし、均質レンズが正の値を持つと、ペッツバール和と軸上色収差を良好に補正することが困難となる。
【００４７】
また、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの光軸を高い精度で一致させるためには、均質レンズの少なくとも片側の面の一部あるいは全部が平面形状であり、その平面部にてラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着させることが望ましい。例えば均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズとの外径を等しくして、外径を衝として両レンズを平面部で接着あるいは密着すれば高い精度で容易に両レンズの光軸を一致させることが可能である。又他の方法として、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの一方あるいは両方の光軸位置を測定して両レンズの光軸が一致する様にレンズの位置を調整し両レンズを接着あるいは密着すれば光軸を一致させることが可能である。このとき、両レンズが平面部を有し、この平面部で両レンズが接触していれば調節が極めて容易である。また、両レンズを接着又は密着させれば、鏡枠構造を簡素化できるメリットがある。また、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの間にレンズ間隔を調整する環（スペーサー）等を挿入しても前述とほぼ同様の効果が得られるられる。
【００４８】
また、本発明の第３の構成は物体側より順に負の屈折力を持つ均質レンズと正の屈折力を持つ光軸から半径方向に屈折率が分布している前記の式（ａ）で表されるラジアル型屈折率分布レンズからなり、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズとの間隔を変化させて至近距離物体へのフォーカシングを行なうことを特徴としている。
【００４９】
本発明の撮像レンズを比較的高い光学性能を必要とするビデオカメラ等に適用する場合は、フォーカシングについても十分考慮する必要がある。つまり無限遠物体から至近距離物体に至るまで諸収差が良好に補正されていることが必要である。さらに小型化を達成することを考えると、フォーカシングのための駆動機構への負担は極力小さいことが望ましい。
【００５０】
以上の理由から、本発明の撮像レンズにおいては、前記のように均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの間隔を変化させてフォーカシングを行なうようにした。つまり、いずれか一方のレンズのみによりフォーカシングを行なえば、可動レンズが軽くてすむため駆動機構への負担が極めて少なく、鏡枠や駆動機構をコンパクトな構成になし得るので小型の撮像レンズを達成し得る。尚フォーカシングの際の収差変動を小さくするためにレンズ系全体を移動させてフォーカシングするいわゆる全体繰り出しにすることも可能であるが、可動レンズの重量が大になり駆動機構への負担が増大するため、コンパクトな構成の撮像レンズを達成し得なくなるので好ましくない。
【００５１】
また、フォーカシングの際の収差変動を小さくするためには、負の屈折力の均質レンズのみを可動にしてフォーカシングを行なうことが望ましい。さらに、物体側より順に、負の均質レンズと正のラジアル型屈折率分布レンズの構成にして、負の第１レンズを物体側に繰り出して至近距離物体へのフォーカシングを行なうことが望ましい。第１レンズを物体側へ繰り出して至近距離物体へのフォーカシングを行なった場合、軸上入射光線の光線高の変動が極めて小さいために、特にフォーカシングの際の球面収差の変動を小さく出来る。また軸上色収差とペッツバール和の発生量はあまり変動しないので良好な結像性能を得ることが可能である。
【００５２】
また、前述のように均質レンズの光軸とラジアル型屈折率分布レンズの光軸を高い精度で容易に一致させるには、均質レンズの少なくとも一方の面の一部分あるいは全部を平面形状にし、この平面部でラジアル型屈折率分布レンズと直接または間隔環等を介して接着又は密着させることが望ましい。しかし均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの間隔を変化させてフォーカシングを行なう場合には、組立ての際に一度両レンズを直接又は間隔環等を介して密着させ、その時に光軸位置が一致するように両レンズの位置を調節しておくことが望ましい。
【００５３】
又、本発明のレンズ系は、ＣＣＤ等の固体撮像素子やファイバー束からなるイメージガイドを用いた撮像システムに適用できるものであるが、その場合周辺光量を十分に確保するため、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと正の屈折力の第２レンズにて構成することが望ましい。物体側より順に、負−正の構成にすれば、像面への軸外光線の入射角を垂直に近づけることが出来る。つまり、光軸と平行に近づけることができ周辺光量を十分に確保し得る。もしも、物体側から順に、正−負の構成にすると像面への軸外光線の入射角を垂直に近づけることが困難になり、周辺光量を十分に確保することが困難になるため好ましくない。
【００５４】
また、本発明の撮像レンズにおいて、軸上色収差とペッツバール和を良好に補正するためには、均質レンズがある程度大きな負の屈折力を持つことが望ましい。前述のように、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の屈折力は正の値を持ち、均質レンズの屈折力が負の値を持つことが軸上色収差とペッツバール和を良好に補正するための必要条件である。この場合、均質レンズの屈折力が極力小さいと特にペッツバール和を良好に補正することが困難になる。
【００５５】
以上の理由から、本発明のレンズ系において、下記条件（３）を満足することが望ましい。
【００５６】
（３）　　−１．５＜ｆ／ｆｈ＜−０．０５
ただし、ｆは撮影レンズ全系の焦点距離、ｆｈは均質レンズの焦点距離である。
【００５７】
本発明の撮像レンズが上記条件（３）を満足すればペッツバール和を良好に補正することが可能になる。もし条件（３）の上限値の−０．０５を越えるとペッツバール和が補正不足となり像面が物体側に倒れてくるため好ましくない。また、下限値の−１．５を越えるとペッツバール和が補正過剰になり像面が物体から離れる方向に倒れるため好ましくない。
【００５８】
また、物体側より順に、負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズとにて構成し第１レンズをフォーカシングのために用いる場合、第１レンズを物体側に繰り出すと、軸外収差特に歪曲収差が大になる傾向になるが第１レンズの負の屈折力を適当な値にすれば歪曲収差を良好に補正することが可能になる。そのため本発明の撮像レンズにおいて、第１レンズをフォーカシングとして用いる場合には、前記の条件（３）を満足することが望ましい。
【００５９】
第１レンズの焦点距離が条件（３）を満足すればフォーカシングに伴う軸外収差の変動を小さくすることが可能である。もし条件（３）の下限値−１．５を越えると第１レンズの負の屈折力が大きくなりすぎ軸外収差が悪化する。また、上限値の−０．０５を越えると負の屈折力が弱くなりフォーカシングのための移動距離が長くなり、レンズ系の小型化が困難になる。
【００６０】
また、本発明の撮像レンズは正の屈折力を持つので全系では負の球面収差を発生する傾向にあるが、負の屈折力の均質レンズと両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成することにより良好に補正することが可能になる。例えば、正の屈折力を持つラジアル型屈折率分布レンズを両平面とせずに凹面を設けた場合、この凹面の屈折率が光軸から周辺に行くにしたがい小さくなるので正の球面収差の発生量を小さくする作用を持つ。したがってこのような撮像レンズは、負の球面収差が補正不足になる。
【００６１】
しかし、本発明の撮像レンズで用いるラジアル型屈折率分布レンズが平面形状であるため、面では球面収差は発生せず、また負の屈折力の均質レンズでは正の球面収差が発生するので全系では球面収差を良好に補正するのが可能になる。
【００６２】
以上のように、本発明の撮像レンズは製作性に優れ、また軸上色収差とペッツバール和が良好に補正されていると共に、これに加えて球面収差も良好に補正することが可能である。
【００６３】
また、本発明の撮像レンズをビデオカメラ等に適用する場合、ある程度の画角が広いことが望まれる。本発明の撮像レンズにおいて、ラジアル型屈折率分布レンズの物体側に負レンズを加えたことにより、画角を広くすることが可能になる。また、これに加えてラジアル型屈折率分布レンズの屈折力をある程度大にすることが望ましい。ラジアル型屈折率分布レンズの屈折力が大であれば全系の焦点距離が短く広画角のレンズ系を達成出来る。
【００６４】
ここで、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の屈折力を大にすることを考える。前記の式（ｆ）より、媒質の屈折力を大きくするにはＮ１０を大きくするかｔＧを大きくすることが必要である。しかし、屈折率分布素材の作製上、Ｎ１０の極端に大きい素材を作製することは困難であるため好ましくない。そのため、本発明ではＮ１０を極端に大きくせずに十分な屈折力を得られるようにラジアル型屈折率分布レンズのレンズ厚を適当な厚さとすることを考えた。つまり本発明のレンズ系においてラジアル型屈折率分布レンズが以下の条件（４）を満足することが望ましい。
【００６５】
（４）　　０．５＜ｔＧ／ｆ＜９
ただし、ｆは撮像レンズ全系の焦点距離である。
【００６６】
条件（４）を満足すれば、軸上色収差とペッツバール和の補正効果を有効利用することが可能である。もし、条件（４）の下限値の０．５を越えてしまうとラジアル型屈折率分布レンズの屈折力が弱くなり、軸上色収差とペッツバール和の補正効果を有効利用することが困難となる。また、上限値の９を越えてしまうと、レンズが厚くなりレンズ内部に結像する場合が生じるので好ましくない。
【００６７】
また、本発明の撮像レンズを固体撮像素子の画素ピッチが細かくより高性能な結像性能を要する撮像系に適用する場合はさらに下記条件（５）を満足することが望ましい。
【００６８】
（５）　　１．５＜ｔＧ／ｆ＜７
もし、条件（５）の下限値１．５を越えてしまうと撮像レンズの屈折力が弱くなり、軸上色収差とペッツバール和の補正効果を高性能な結像性能を要するレンズ系で有効利用することが困難となる。また、上限値の７を超えてしまうと、レンズが厚くなり透過率やフレアーが悪化するので高性能な結像性能を達成することが困難となる。
【００６９】
また、本発明の撮像レンズをより高性能な結像性能を必要とするレンズ系に適用する場合は以下の条件（６）を満足することが望ましい。
【００７０】
（６）　　−０．０１＜１／Ｖ１０＜０．００８
ラジアル型屈折率分布レンズが条件（６）を満足すれば、軸上色収差をより良好に補正することが可能となり得る。もし、条件（６）の上限値０．００８を超えてしまうと軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。また、下限値の−０．０１を超えてしまうと軸上色収差が補正過剰となるため好ましくない。
【００７１】
また、ラジアル型屈折率分布レンズは屈折率分布の４次の項Ｎ２０の値を変えることで球面収差の発生量をコントロールすることが可能である。本発明の撮像レンズにおいて球面収差を良好に補正するためには下記の条件（７）を満足するようにすることが望ましい。
【００７２】
（７）　　−０．２＜Ｎ２０×ｆ４＜０．２
ラジアル型屈折率分布レンズが条件（７）を満足すれば、球面収差を良好に補正することが可能となる。もし、条件（７）の上限値の０．２を超えてしまうと球面収差が補正過剰となるため好ましくない。また、下限値の−０．２を超えてしまうと球面収差が補正不足となるため好ましくない。
【００７３】
また、本発明の撮像レンズをより高性能な結像性能を必要とするレンズ系に適用する場合は以下の条件（８）を満足することが望ましい。
【００７４】
（８）　　−０．０５＜Ｎ２０×ｆ４＜０．０５
ラジアル型屈折率分布レンズが条件（８）を満足すれば、球面収差をより良好に補正することが可能となる。もし、条件（８）の上限値の０．０５を超えてしまうと球面収差が補正過剰となり高性能な結像性能を達成できなくなるため好ましくない。また、下限値の−０．０５を超えてしまうと球面収差が補正不足となり高性能な結像性能を達成できなくなるため好ましくない。
【００７５】
さらに、本発明の撮像レンズで軸上色収差に加えて倍率の色収差をも良好に補正する場合は下記条件（９）を満足することが望ましい。
【００７６】
（９）　　１／νｈ＜０．０３
本発明の撮像レンズは、構成する均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズを通過する軸外主光線の光線高は異なるので、軸上色収差に加えて倍率の色収差を補正するにはいずれのレンズも色収差の発生量が少ないことが望ましい。ラジアル型屈折率分布レンズについては、条件（２）を満足することで色収差の発生量を少なくすることが可能である。そこで、均質レンズについては条件（９）を満足することが望ましい。条件（９）を満足すれば、軸上色収差に加えて倍率の色収差も小さくすることが可能である。もし、条件（９）を満足しないと倍率の色収差を良好に補正することが困難となる。
【００７７】
また、本発明の撮像レンズをより高性能な結像性能を必要とするレンズ系に適用する場合以下の条件（１０）を満足することが望ましい。
【００７８】
（１０）　　１／νｈ＜０．０２５
条件（１０）を満足すれば、倍率の色収差をより良好に補正することが可能となる。もし、条件（１０）を満足しないと倍率の色収差が補正不足となり高性能な結像性能を達成できなくなるため好ましくない。
【００７９】
また、本発明の撮像レンズ系でペッツバール和をより良好に補正するには下記条件（１１）を満足することが望ましい。
【００８０】
（１１）　　Ｎ００ｄ＞１．５５
条件（１１）を満足すれば式（ｈ）の第２項の値がより小さくなり、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質で発生するペッツバール和を十分に小さくすることが可能になる。もし、条件（１１）を満足しないと媒質で発生するペッツバール和が補正不足となるため好ましくない。
【００８１】
また、本発明のレンズ系を比較的広画角なレンズ系に適用する場合、レンズ全系の屈折力φを大きくする必要がある。これに加え軸上色収差を良好に補正するには、下記条件（１２）を満足することが望ましい。
【００８２】
（１２）　　０．５＜ａＰＡＣ＜１．７
レンズ全系の屈折力φ（＝φｍ＋φｈ）を強くしていくと、式（ｉ）で与えられる媒質の屈折力比ａは１に近い値を持つことになる。また、前述のように、軸上色収差を良好に補正するにはａＰＡＣの値と媒質の屈折力ａの値が近い値を持つことが望ましい。そのため、本発明のレンズ系において前記（１２）を満足することが望ましい。つまり条件（１２）を満足すれば軸上色収差を良好に補正することが可能である。もし、条件（１２）の上限値の１．７を越えてしまうと軸上色収差が補正不足となる。また、下限値の０．５を越えると補正過剰となるため好ましくない。
【００８３】
また、本発明の撮像レンズ系では均質レンズあるいはラジアル型屈折率分布レンズを、例えば、特定の波長成分をカットするローパスフィルターや赤外カットフィルターあるいはバンドカットフィルター等の効果を持つ光学素子とすることで高機能な撮像レンズを実現することも可能である。
【００８４】
また、均質球面レンズを非球面とすることで諸収差をさらに良好に補正することが可能である。
【００８５】
また、フォーカシングのための駆動機構の負担がさほど問題にならない場合は、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズを一体で動かす、いわゆる全体繰り出しを行うことも可能である。
【００８６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を下記の各実施例をもとに説明する。
2004004928.tif 000003
【００８７】
2004004928.tif 000004
【００８８】
2004004928.tif 000005
【００８９】
2004004928.tif 000006
【００９０】
2004004928.tif 000007
【００９１】
2004004928.tif 000008
【００９２】
2004004928.tif 000009
【００９３】
2004004928.tif 000010
ただしｒ１，ｒ２，・・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ１，ｄ２，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ１，ｎ２，・・・は各レンズのｄ線の屈折率、ν１，ν２，・・・は各レンズのアッベ数である。
【００９４】
本発明の実施例１は図１に示すものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。負の第１レンズは物体側の面が凹面で像側の面が平面形状であり、この平面部でラジアル型屈折率分布レンズと密着されている。また、絞りＳを均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの間に設けたことでレンズ系を通過する軸外光線の光線高を低くし、レンズの径を小さくするのに役立っている。
【００９５】
本実施例の撮像レンズは像面位置にＣＣＤ等の固体撮像素子を配置することで、例えばビデオカメラやテレビ電話あるいはインターホンに用いられる撮像系として利用することが可能である。また、特定の波長成分をカットするためのフィルターＦがラジアル型屈折率分布レンズの像側の面に接着あるいは密着されている。また、ラジアル型屈折率分布レンズあるいは均質レンズに特定の波長成分をカットするためのフィルター機能を持たせれば、図１中のフィルターＦは用いずに済ませることもできる。また、フィルターはラジアル型屈折率分布レンズと離して配置することも可能である。
【００９６】
また、実施例１では第１レンズを物体側に繰り出すことで至近距離物体へのフォーカシングを行う。そこで、均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズとは接着せずに密着するような構成とした。
【００９７】
この実施例の近距離物体（物点位置１００ｍｍ）へのフォーカシング時の第１レンズと第２レンズとの間隔は３．８１０ｍｍで、絞りは第２レンズに密着されていて移動しない。
【００９８】
また、実施例１では均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの外径が等しくなっているので、両レンズの光軸を比較的高い精度で容易に一致させることが可能である。
【００９９】
また、本発明のレンズ系でフォーカシングを行わない場合は鏡枠等の簡素化のため均質レンズとラジアル型不均質レンズとを接着することもできる。
【０１００】
また、実施例１では均質レンズが負の屈折力を持つので、軸上色収差を良好に補正するためラジアル型屈折率分布レンズの１／Ｖ１０は正の小さい値を持たせるようにした。
【０１０１】
また、本発明の撮像レンズを安価に作製することを考えると、この実施例１のように均質レンズは凹面と平面形状であることが望ましい。片側の面が平面形状であれば研磨が極めて容易であり、安価に加工することが可能である。
【０１０２】
また、本発明の撮像レンズは直接球面加工されたラジアル型屈折率分布レンズにては持ち得ない収差補正のメリットを有する。図２１は縦軸を屈折率ｎｄ、横軸をアッベ数νｄとしたガラスマップであり、太線で囲われた領域は既存ガラスのおおよその存在範囲、矢印はラジアル型屈折率分布レンズの屈折率とアッベ数の変化、黒丸は光軸上の屈折率とアッベ数を表している。例えば、イオン交換法やゾルゲル法により作製されるラジアル型屈折率分布レンズ素材の光軸から周辺へ分布している屈折率とアッベ数の値は、素材の作製上、図２１中の矢印Ａで示されるようにほぼ既存ガラスの範囲内となる。そのため、例えば、図２１中の矢印Ｂで示すような、光軸上の屈折率とアッベ数が既存ガラスの範囲内であり、周辺に行くにしたがい屈折率とアッベ数が既存ガラスの範囲から外れるようなラジアル型屈折率分布レンズ素材の作製は極めて困難である。しかし、諸収差の補正上このような素材が望まれる場合もある。例えば、矢印Ｂで表される素材は分散が小さいので色収差の補正に有利な素材である。ところが、本発明の撮像レンズを用いれば、ラジアル型屈折率分布レンズが既存ガラスの範囲内の素材であったとしても、前述の既存ガラスの範囲から外れるような屈折率分布を持つ素材とほぼ同様の効果を得ることが可能である。具体的に、実施例１を用いて説明する。矢印Ａは実施例１のラジアル型屈折率分布レンズを表しＮ００＝１．７５，Ｖ００＝４５，Ｖ１０≒２００の値を持ち軸上色収差ＰＡＣＡは下記式で表される。
【０１０３】
ＰＡＣＡ＝Ｋ（φｓ／４５＋φｍ／２００）
また、矢印Ｂの軸上色収差ＰＡＣＢは下式で表される。
【０１０４】
ＰＡＣＢ＝Ｋ（φｓ／７０．２１＋φｍ／２００）
ところが、本実施例１ではｎｈ＝１．４８７４９，νｈ＝７０．２１の均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズで構成され、この組み合わせレンズの軸上色収差ＰＡＣＣは下式となる。
【０１０５】
ＰＡＣＣ＝Ｋ（φｈ／７０．２１＋φｍ／２００）
そこで、φｈ≒φｓとなるように均質レンズの屈折力を選べば、実際には作製が困難である矢印Ｂで表される素材とほぼ同様の色収差補正効果を持つ撮像レンズを達成することができる。このように、本発明の撮像レンズでは、所望の均質レンズを選択することで収差補正の自由度が大きくなるというメリットがある。
【０１０６】
実施例１の撮像レンズの収差状況は、図９，図１０に示す通りで、図９は無限遠物点、図１０は近距離物点に対するものである。これら収差図の通り、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１０７】
本発明の実施例２は図２に示すものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは凹面を像側に向けたメニスカス形状であり、像面側の面の有効径よりも外周部に平面部１を有し、この平面部１でラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着されている。また、特定の波長成分をカットするためのフィルターＦがラジアル型屈折率分布レンズの像側に用いられている。
【０１０８】
実施例２は実施例１で用いた撮像レンズの均質レンズをメニスカス形状の均質レンズと交換したものであり、ラジアル型屈折率分布レンズは共通であるにもかかわらず、焦点距離の異なる撮像レンズを実現した例である。つまり、本発明の撮像レンズは図２２に示すようにラジアル型屈折率分布レンズＬｇを共通としｒ，ｄ，ｎの異なる様々な形状の均質レンズ、例えばＬｈ１，Ｌｈ２，Ｌｈ３を組み合わせることで、ラジアル型屈折率分布レンズが１種類であるにも拘らず焦点距離や諸収差の発生量が異なる撮像レンズＬｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３を達成することができる。このようにラジアル型屈折率分布レンズを共通部品として使えるため、白色光源下で用いる様々なレンズ系に対応できるにもかかわらず、安価なレンズ系を実現することが可能である。
【０１０９】
また、絞りｓを均質レンズの物体側に設けたことにより、特に軸外収差を良好に補正することが可能になった。
【０１１０】
また、本実施例は比較的焦点距離が長く、特に軸上色収差の補正が難しいことから、均質レンズにアッベ数が１／νｈ＞０．０３を満足するような高分散ガラスを用いるようにした。また、絞りが最も物体側に設けられているので、均質レンズに高分散ガラスを用いたことは倍率の色収差を良好に補正する上でも望ましい。
【０１１１】
また、均質レンズの像面側の面に非球面を用いたことで、諸収差を良好に補正している。なお、実施例中で用いた非球面形状は以下の式で表されるものである。
2004004928.tif 000011
【０１１２】
ただし、上記式はｘ軸を光軸方向にとり、ｙ軸を光軸と直角方向にとったもので、ｒは光軸上の曲率半径、Ｐは円錐定数、Ａ２ｉは非球面係数である。
【０１１３】
実施例２も第１レンズを物体側へ移動させてフォーカシングを行なう。この実施例２の近距離物体（物点距離１００ｍｍ）へのフォーカシング時の第１レンズと第２レンズの間隔は１．５１５１ｍｍで、絞りは第１レンズとともに移動する。
【０１１４】
実施例２の収差状況は、図１１，図１２に示す通りで、図１１は無限遠物点、図１２は近距離物点に対するものである。この実施例２の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１１５】
本発明の実施例３は図３に示すものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは平凹レンズであり、像側の面の有効径よりも外周部に平面部１を有し、この平面部１でラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着されている。また、絞りＳはラジアル型屈折率分布レンズの物体側の面から像側に向かって１ｍｍの位置に設けられている。また、ラジアル型屈折率分布レンズの像側に特定の波長成分をカットするためのフィルターＦが用いられている。
【０１１６】
実施例３は均質レンズの負の屈折力を大きくしたことによって、レンズ系の広角化を達成した例であり、例えば内視鏡の対物レンズ等に用いることが可能である。実施例３の如く本発明の撮像レンズを広画角なレンズに適用する場合は、下記の条件（１３）を満足することが望ましい。
【０１１７】
（１３）　　−１．５＜ｆ／ｆｈ＜−０．４
もし、条件（１３）の上限値の−０．４を越えると広画角化を達成することが困難となる。また、下限値の−１．５を越えるとペッツバール和が補正過剰になり像面が物体から遠ざかる方向に倒れてくるため好ましくない。
【０１１８】
また、本実施例は広画角なレンズ系であるため特にペッツバール和の補正が困難であるがラジアル型屈折率分布レンズがＮ００ｄ＞１．６を満足することでこれを良好に補正している。ただし、Ｎ００ｄ＞１．６５を満足すればペッツバール和をさらに良好に補正できるのでより望ましい。
【０１１９】
また絞りをラジアル型屈折率分布レンズ内部に設けたことでレンズの径を小さくすることに加えて、特に軸外収差を良好に補正することが可能になった。
【０１２０】
また、本発明の撮像レンズの均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズとを接着する場合、図３中に１で示す平面部に接着材を塗布して組立てもよいが、図３中の符号Ｂにて示す部分を図３（Ｂ）に４にて示すようにレンズの外周部に接着剤を塗布して接着することも可能である。
【０１２１】
実施例３の収差状況は、図１３に示す通りである。この実施例３の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１２２】
本発明の実施例４は図４に示すものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは凹平形状のレンズであり、像面側でラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着されている。また、固体撮像素子あるいは固体撮像素子ユニットＣがラジアル型屈折率分布レンズの像側部分に接着あるいは密着しており、小型化あるいは鏡枠構成の簡素化に効果がある。
【０１２３】
また、画角が比較的狭いレンズ系に本発明の撮像レンズを適用する場合は、負の屈折力の均質レンズが極端に大きな値を持つことは好ましくなく、下記の条件（１４）を満足することが望ましい。
【０１２４】
（１４）　　−０．８＜ｆ／ｆｈ＜−０．１
もし、条件（１４）の下限値の−０．８を越えるとペッツバール和が補正過剰となり、像面が物体から遠ざかる方向に倒れてくる。また、上限値の−０．１を越えるとペッツバール和が補正不足となり像面が物体側に倒れてくるため好ましくない。
【０１２５】
また、透過率やフレアーが問題となる光学系に本発明の撮像レンズを適用する場合は、ラジアル型屈折率分布レンズのレンズ全長を４０ｍｍ程度以下にすることが望ましい。また、本実施例の如くラジアル型屈折率分布レンズが２５ｍｍ程度以下であればさらに良好な結像性能を持つレンズ系を達成できる。
【０１２６】
また、レンズ外周側面でのフレアーを防止するためには、レンズの外周側面を梨地状にしたり、レンズ外周側面に黒色などの比較的濃い色の塗料をぬることが効果的である。
【０１２７】
実施例４の収差状況は、図１４に示す通りである。この図に示すように実施例４の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１２８】
実施例５は図５に示す構成のものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは両凹形状のレンズであり、像面側の平面部１でラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着されている。また、明るさ絞りＳがラジアル型屈折率分布レンズの物体側の面から像面側へ５ｍｍの所に設けられている。さらに、フレアー成分等をカットするための視野絞りＦＳがラジアル型屈折率分布レンズに設けられている。これらの、絞りはラジアル型屈折率分布レンズの外周部から切り込みを入れて、切り込んだ面に光束を遮断するような塗料を塗るか、あるいはラジアル型屈折率分布レンズを切断して切断面に絞りを印刷、蒸着あるいは薄板を挟み込んで再度接着あるいは密着して作製できる。
【０１２９】
実施例５の収差状況は、図１５に示す通りである。この図に示すように実施例５の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１３０】
本発明の実施例６は図６に示すものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは凹平形状のレンズであり、像側の面でラジアル型屈折率分布レンズと接着あるいは密着されている。
【０１３１】
また、ラジアル型屈折率分布レンズの直径を均質レンズの直径と異なる様にし又鏡枠あるいは鏡枠の一部６を効率的に配置できたことでレンズ系の小型化を達成している。
【０１３２】
実施例６の収差状況は図１６に示す通りである。この図の通り実施例６の撮像レンズではレンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１３３】
本発明の実施例７は図７に示すものである。つまり、物体側より順に両平面の形状の正の屈折力を持つラジアル型不均質レンズの第１レンズと負の屈折力の均質レンズの第２レンズからなる。第２レンズの均質レンズは凹平形状であり物体側の面の有効径よりも外周部に平面部１を有し、この平面部でラジアル型不均質レンズと接着あるいは密着されている。また、絞りＳがラジアル型不均質レンズ物体側の面よりも像側に２．７３６９ｍｍの位置に設けられている。
【０１３４】
実施例７は等倍結像の光学系となっており、像面位置に固体撮像素子を配置すればビデオマイクロスコープ等の撮像レンズ系として用いることが可能である。
【０１３５】
実施例７の収差状況は図１７に示す通りである。この図のように実施例７の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１３６】
実施例８は図８に示す構成のものである。つまり、物体側より順に負レンズの第１レンズと正レンズの第２レンズの２枚構成で第２レンズが両平面のラジアル型屈折率分布レンズで構成された撮像レンズである。また、第１レンズは両凹形状のレンズであり、像面側の平面部１とラジアル型屈折率分布レンズの平面部８で間隔環７を挟んでいる。また、明るさ絞りＳがラジアル型屈折率分布レンズ物体側の面から３．８９７３ｍｍの所に設けられている。第１レンズと第２レンズの間隔を変化させてフォーカシングを行う場合は、図８（Ｂ）において第１レンズ、間隔環７、ラジアル型屈折率分布レンズを接着せずに配置することが望ましいが、第１レンズと間隔環７、あるいは間隔環７とラジアル型屈折率分布レンズを接着することも可能である。また、実施例８では間隔環７が両平面の形状の薄板となっているが、例えば、図２３の斜線部で示す様に間隔環７を光軸に対して斜めの面を持つような形状にすることも可能である。図２３の場合は、間隔環７の平面部とラジアル型屈折率分布レンズＬｇの平面部６とを密着させ密着面をスライドさせることにより、両レンズの光軸位置が一致するように調節することができる。また、図２４に示すように均質凹レンズの比較的鋭利な部位８をラジアル型屈折率分布レンズに密着させ、間隔環を介さずに両レンズの光軸を一致させるための調整をすることも可能である。
【０１３７】
また、より高い結像性能を達成するには均質レンズが本実施例の如く、両凹形状であることが望ましい。両凹形状であれば両面に負の屈折力を分配できるので、このレンズで発生する諸収差を小さくすることが可能である。
【０１３８】
この実施例８において、近距離物体（物点距離１００ｍｍ）へのフォーカシング時の第１レンズと第２レンズの間隔は０．６１４８ｍｍで、絞りは第２レンズ（屈折率分布レンズ）中に固定されている。
【０１３９】
実施例８の収差状況は、図１８に示す通りである。この図のように実施例８の撮像レンズは、レンズ枚数が２枚であるにも拘らず諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【０１４０】
次に、本発明の撮像レンズを製作する場合について従来例と比較しながら図２５，図２６を用いて詳細に説明する。
【０１４１】
図２５は従来例を表しており、ラジアル型屈折率分布レンズに直接球面加工を施す場合のモデルである。図２５（Ａ）は球面加工前の円柱形状のラジアル型屈折率分布レンズと屈折率分布を表した図であり、図中Ｌｇはラジアル型屈折率分布レンズ、ｎ（ｒ）は半径ｒの点での屈折率を表し、媒質の光軸１０は外周部１３の中心軸と一致している。図２５（Ｂ）は片側の面１４を球面に加工した場合の理想的な例であり、面と媒質の光軸は一致している。しかし、実際の加工の場面では図２５（Ｂ）の如く面Ｒ１を高い精度で容易に加工することは困難であり、図２５（Ｃ）に示す様に、媒質の光軸１０と面Ｒ１の光軸１５は、媒質の光軸と垂直な方向１６にδ、傾き角εの偏心が生じてしまう場合がある。均質レンズの場合はこの様な偏心が生じても、研磨面の光軸を衝としてレンズ外周を切削する心取り加工ができるため偏心は問題とならないが、ラジアル型屈折率分布レンズの場合は媒質の光軸が外周部に対して偏心してしまうため心取り加工ができない。
【０１４２】
そこで、本発明のレンズ系では図２６に示すモデルの如く、両平面の形状のラジアル型屈折率分布レンズと平面部１９を有する均質球面レンズを接着あるいは密着させて用いるようにした。図２６（Ａ）は、両面を平面加工したラジアル型屈折率分布レンズＬｇと片側に平面部１９を有する均質レンズＬｈを表している。ラジアル型屈折率分布レンズＬｇの媒質の光軸１０は外周部１３の中心軸と一致しており、また、均質レンズＬｈは心取り加工が可能なため面Ｒ１の光軸１６は外周部２１の中心軸と高い精度で容易に一致させることができる。図２６（Ｂ）はラジアル型屈折率分布レンズＬｇと均質レンズＬｈとをそれぞれの平面部２０および１９とで接着あるいは密着させた図を表している。このとき、例えば、ラジアル型屈折率分布レンズの外周部１３と均質レンズＬｈの外周部２１が一致するようにすれば、ラジアル型屈折率分布レンズの媒質の光軸と均質レンズの光軸とを容易に一致させることができる。
【０１４３】
また、図２５に示す従来の方法では球面加工の際に偏心が生じた場合、ラジアル型屈折率分布レンズＬｇは利用できなくなるため歩留まりが悪くコスト高になるが、本発明の図２６に示す方法では前述したように、球面加工の際の偏心は全く問題にならないので歩留まりを高くして極めて安価に加工することが可能である。また、ラジアル型屈折率分布レンズも両面が平面であるため、高精度かつ安価に加工することができる。
【０１４４】
また、図２７は極めてシンプルな構造の鏡枠に本発明の撮像レンズを組み込んだ例である。図２７中Ｌｈは凹レンズ、Ｌｇはラジアル型屈折率分布レンズ、２５は鏡枠でこの場合は円筒形状である。また、２６，２７は固体撮像素子とその処理回路部を表し、２８はレンズ保護のためのカバーガラスである。図２７の様な構成とすれば、鏡枠２５に均質レンズ、ラジアル型屈折率分布レンズを落し込むことが出来るので組立が極めて容易である。また、本実施例の様に撮像レンズが鏡枠で保持される場合は、必ずしも均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズとが接着されている必要はない。また、あらかじめ均質レンズとラジアル型屈折率分布レンズの心を合わせて接着し、その後鏡枠に組み込めば高い精度で組み立てることができる。また、このとき、撮像素子をあらかじめラジアル型屈折率分布レンズに接着することも可能である。
【０１４５】
また、カバーガラス２８を特定の波長成分をカットするための光学フィルターで構成することも可能である。
【０１４６】
また、図２８は本発明の撮像レンズでフォーカシングを行うための鏡枠を構造を表したものである。図２８中Ｌｈは凹レンズ、Ｌｇはラジアル型屈折率分布レンズ、２５は鏡枠でこの場合はラジアル型屈折率分布レンズＬｇを保持している。また、２６，２７は固体撮像素子とその処理回路部を表し、２９は鏡枠で均質レンズＬｈを保持している。図２８に示すように均質レンズＬｈとラジアル型屈折率分布レンズＬｇとが異なる鏡枠部品２５，２９で保持されていることでフォーカシングを行うことを可能としている。図２８では鏡枠２５と鏡枠２９とは通常、銀塩カメラ等の鏡枠で用いられるようなカム溝を介して接続した構成となっているが、ネジ部を介して接続するあるいは接触面をなめらかな形状とし片方の鏡枠がスライドしてフォーカシングを行っても良い。
【０１４７】
下記の各項に示す撮像レンズも、本発明の目的を達成し得るものである。
【０１４８】
（１）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３に記載されているレンズ系で、下記条件（３）を満足する撮像レンズ。
【０１４９】
（３）　　−１．５＜ｆ／ｆｆ＜−０．０５
（２）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（４）を満足する撮像レンズ。
【０１５０】
（４）　　０．５＜ｔＧ／ｆ＜９
（３）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１）又は（２）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（５）を満足する撮像レンズ。
【０１５１】
（５）　　１．５＜ｔＧ／ｆ＜７
（４）　特許請求の範囲の請求項２又は３あるいは前記の（１），（２）又は（３）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（６）を満足する撮像レンズ。
【０１５２】
（６）　　−０．０１＜１／Ｖ１０＜０．００８
（５）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３）又は（４）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（７）を満足する撮像レンズ。
【０１５３】
（７）　　−０．２＜Ｎ２０×ｆ４＜０．２
（６）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３）又は（４）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（８）を満足する撮像レンズ。
【０１５４】
（８）　　−０．０５＜Ｎ２０×ｆ４＜０．０５
（７）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５）又は（６）の項に記載されているレンズ系で、下記条件（９）を満足する撮像レンズ。
【０１５５】
（９）　　１／νｈ＜０．０３
（８）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５）又は（６）に記載されているレンズ系で、下記条件（１０）を満足する撮像レンズ。
【０１５６】
（１０）　　１／νｈ＜０．０２５
（９）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７）又は（８）に記載されているレンズ系で、下記条件（１１）を満足する撮像レンズ。
【０１５７】
（１１）　　Ｎ００ｄ＞１．５５
（１０）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７），（８）又は（９）に記載されているレンズ系で、下記条件（１２）を満足する撮像レンズ。
【０１５８】
（１２）　　０．５＜ａＰＡＣ＜１．７
（１１）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７），（８），（９）又は（１０）に記載されているレンズ系で、下記条件（１３）を満足する撮像レンズ。
【０１５９】
（１３）　　−１．５＜ｆ／ｆｈ＜−０．４
（１２）　特許請求の範囲の請求項１，２又は３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７），（８），（９）又は（１０）に記載されているレンズ系で、下記条件（１４）を満足する撮像レンズ。
【０１６０】
（１４）　　−０．８＜ｆ／ｆｈ＜−０．１
【０１６１】
【発明の効果】
本発明の撮像レンズは、加工性に優れていて諸収差、特に軸上色収差とペッツバール和が良好に補正されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の断面図
【図２】本発明の実施例２の断面図
【図３】本発明の実施例３の断面図
【図４】本発明の実施例４の断面図
【図５】本発明の実施例５の断面図
【図６】本発明の実施例６の断面図
【図７】本発明の実施例７の断面図
【図８】本発明の実施例８の断面図
【図９】本発明の実施例１の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１０】本発明の実施例１の近距離物点（物点距離１００ｍｍ）に対する収差曲線図
【図１１】本発明の実施例２の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１２】本発明の実施例２の近距離物点（物点距離１００ｍｍ）に対する収差曲線図
【図１３】本発明の実施例３の近距離物点（物点距離１１ｍｍ）に対する収差曲線図
【図１４】本発明の実施例４の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１５】本発明の実施例５の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１６】本発明の実施例６の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１７】本発明の実施例７の近距離物点（物点距離２．８５ｍｍ）に対する収差曲線図
【図１８】本発明の実施例８の無限遠物点に対する収差曲線図
【図１９】本発明の実施例８の近距離物点（物点距離１００ｍｍ）に対する収差曲線図
【図２０】媒質の屈折力比ａと軸上色収差およびペッツバール和との関係を示すグラフ
【図２１】硝材の屈折率−アッベ数の分布を示す図
【図２２】ラジアル型屈折率分布レンズと均質レンズとの組合わせの例を示す図
【図２３】ラジアル型屈折率分布レンズの平面と均質レンズの凹面側との密着手段を示す図
【図２４】ラジアル型屈折率分布レンズの平面と均質レンズの凹面側との他の密着手段を示す図
【図２５】従来の製作例であるラジアル型屈折率分布レンズに直接球面加工を行なう例を示す図
【図２６】本発明の撮像レンズの組合わせ例を示す図
【図２７】本発明の撮像レンズの鏡枠への組込み例を示す図
【図２８】本発明の撮像レンズの鏡枠への組込みの他の例を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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