(57)【要約】【課題】本発明の課題は、１枚のレンズよりなる低コストで高性能な屈折率分布型単レンズを用いた撮像装置を実現するようにした。【解決手段】本発明の撮像装置は、撮影レンズ等の光学系として両端が平面で正の屈折力を持つラジアル型屈折率分布レンズ１枚よりなり、この屈折率分布レンズの物体側面の近傍に光束を制限する明るさ絞りを有する光学系を用いるもので、この光学系の上記屈折率分布型単レンズと撮像素子を一体化することにより低コストの撮像装置を実現し得るようにした。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像側に平面を持つラジアル型屈折率分布レンズと撮像素子とを一体化させたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記屈折率分布レンズの径が前記撮像素子の撮像面より大径であり、前記屈折率分布レンズは、その一端部の外径が切除されて細くなった細径部を有し、この細径部が前記撮像面に対向するように一体化された請求項１の撮像装置。
【請求項３】
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、物体側面の近傍に光束を制限するための明るさ絞りと、前記ラジアル型屈折率分布レンズが形成する像面近傍に配置された撮像素子とを有し、前記ラジアル型屈折率分布レンズと前記撮像素子とを一体化させ、以下の条件（１）乃至（４）を満足することを特徴とする撮像装置。
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、Ｎ１　，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　＝Ｎ１ｄ／（Ｎ１Ｆ−Ｎ１Ｃ）
ここでＮ１ｄ，Ｎ１Ｆ，Ｎ１Ｃは夫々ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する係数Ｎ１　の値である。
【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およびこれを用いた撮像装置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４−１９１７１６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５２−２９２３８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４−１９１７１６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５０−１１０４５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号公報に示されるレンズは、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およびこれを用いた撮像装置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、Ｎ１　，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　＝Ｎ１ｄ／（Ｎ１Ｆ−Ｎ１Ｃ）
ここでＮ１ｄ，Ｎ１Ｆ，Ｎ１Ｃ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と撮像素子とを一体化させた撮像装置である。
【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　＝（Ｎ０ｄ−１）／（Ｎ０Ｆ−Ｎ０Ｃ）
（ｃ）　　Ｖｉ　＝Ｎｉｄ／（ＮｉＦ−ＮｉＣ）　　（ｉ＝１，２・・・）
ここで、Ｎ０ｄ，Ｎ０Ｆ，Ｎ０Ｃは、光軸でのｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する屈折率、Ｎｉｄ，ＮｉＦ，ＮｉＣは夫々ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する分布係数Ｎｉ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屈折力φｍ　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）　　φｍ　＝−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は近似的に以下の式（ｅ）で与えられる。
【００２０】
（ｅ）　　ＰＴＺ＝（φＳ　／Ｎ０　）＋（φｍ　／Ｎ０２）
ここで、φＳ　はラジアル型屈折率分布レンズの面のみの屈折力、φｍ　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乃至図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、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２乃至図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、３３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を示す。これら実施例は、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乃至実施例４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１
2004070324.tif 000003
【００４２】
実施例２
2004070324.tif 000004
【００４３】
実施例３
2004070324.tif 000005
【００４４】
実施例４
2004070324.tif 000006
ただしｒ１　，ｒ２　，・・・　は各面の曲率半径、ｄ１　，ｄ２　，・・・　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】
実施例２は、図２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１００００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】
この実施例２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、本実施例は、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３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３の物体距離２０に対する収差曲線図は、図６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４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４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３の物体距離１０００に対する収差曲線図は、図１１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】本発明の撮影レンズの実施例２の構成を示す図
【図３】本発明の撮影レンズの実施例３の構成を示す図
【図４】本発明の撮影レンズの実施例４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１，２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４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】本発明の撮影レンズの実施例２の収差曲線図
【図１３】本発明の撮影レンズの実施例３の収差曲線図
【図１４】本発明の撮影レンズの実施例４の収差曲線図
【図１】
2004070324.tif 000007
【図２】
2004070324.tif 000008
【図３】
2004070324.tif 000009
【図４】
2004070324.tif 000010
【図５】
2004070324.tif 000011
【図６】
2004070324.tif 000012
【図７】
2004070324.tif 000013
【図８】
2004070324.tif 000014
【図９】
2004070324.tif 000015
【図１０】
2004070324.tif 000016
【図１１】
2004070324.tif 000017
【図１２】
2004070324.tif 000018
【図１３】
2004070324.tif 000019
【図１４】
2004070324.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月3日(2003.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を用いた撮像装置に関するものである。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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用いた撮像装置を提供するものである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、像側に平面を持つラジアル型屈折率分布レンズと撮像素子とを一体化させたことを特徴とする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、本発明の撮像装置は、上記撮像装置において、前記屈折率分布レンズの径が前記撮像素子の撮像面より大径であり、前記屈折率分布レンズは、その一端部の外径が切除されて細くなった細径部を有し、この細径部が前記撮像面に対向するように一体化されたことを特徴とする。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
更に、本発明の撮像装置は、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、物体側面の近傍に光束を制限するための明るさ絞りと、前記ラジアル型屈折率分布レンズが形成する像面近傍に配置された撮像素子とを有し、前記ラジアル型屈折率分布レンズと前記撮像素子とを一体化させ、以下の条件（１）乃至（４）を満足することを特徴とする。
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


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
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、Ｎ１　，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　＝Ｎ１ｄ／（Ｎ１Ｆ−Ｎ１Ｃ）
ここでＮ１ｄ，Ｎ１Ｆ，Ｎ１Ｃは夫々ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する係数Ｎ１　の値である。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置に用いられる屈折率分布型単レンズは、図１乃至図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。