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JP3467155B2 - Imaging lens - Google Patents

Imaging lens

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Publication number
JP3467155B2
JP3467155B2 JP30239996A JP30239996A JP3467155B2 JP 3467155 B2 JP3467155 B2 JP 3467155B2 JP 30239996 A JP30239996 A JP 30239996A JP 30239996 A JP30239996 A JP 30239996A JP 3467155 B2 JP3467155 B2 JP 3467155B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
image pickup
image
radial
grin lens
Prior art date
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JP30239996A
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Japanese (ja)
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JPH10133100A (en
Inventor
博文 槌田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Corp, Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Corp
Priority to JP30239996A priority Critical patent/JP3467155B2/en
Publication of JPH10133100A publication Critical patent/JPH10133100A/en
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Publication of JP3467155B2 publication Critical patent/JP3467155B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ等の
電子的な撮像を行なうため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関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup lens for electronically picking up an image such as a video camera and an image pickup apparatus using the image pickup lens.

【0002】[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等にみられるように、電子的な撮像
を行なうためのカメラが普及している。これらカメラに
用いるレンズ系は、小型軽量化、低コスト化が大きな課
題である。これらカメラに用いるレンズ系は、固定焦点
距離のものでは、3〜6枚程度のレンズにて構成される
のが一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, cameras for electronic imaging have become widespread, as seen in home video cameras, videophones, intercoms with cameras, and the like. The lens systems used in these cameras are required to be small and lightweight and low in cost. The lens system used for these cameras is generally composed of about 3 to 6 lenses with a fixed focal length.

【0003】前記の電子的な撮像を行なうためのカメラ
に用いられるレンズ系のうち、固定焦点距離のレンズ系
の従来例として、図19に示す通りの構成のものが知ら
れており、このレンズ系LSはその像側にモアレを消す
ためのローパスフィルターF1や赤外カットフィルター
F2が配置されるのが一般的である。
Among the lens systems used in the above-mentioned camera for electronically picking up images, as a conventional example of a lens system having a fixed focal length, one having a structure as shown in FIG. 19 is known. In the system LS, a low pass filter F1 and an infrared cut filter F2 for eliminating moire are generally arranged on the image side.

【0004】又、前記のレンズ系で簡単な構成の撮像レ
ンズの従来例として、特開平4−191716号公報に
記載されているような非球面レンズを用いたものや特開
昭61−277913号公報に記載されたレンズ系のよ
うにアキシャル型GRINレンズ1枚にて構成したもの
や、特開昭60−140307号公報、特開昭61−5
221号公報に記載されているレンズ系のように、ラジ
アル型GRINレンズ1枚にて構成したものなどがあ
る。
Further, as a conventional example of an image pickup lens having a simple structure with the above-mentioned lens system, one using an aspherical lens as described in JP-A-4-191716 and JP-A-61-277913. The lens system described in the official gazette, which is composed of one axial GRIN lens, JP-A-60-140307, and JP-A 61-5.
As the lens system described in Japanese Patent No. 221, there is a lens system including one radial type GRIN lens.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来例のうち、3
〜6枚のレンズにて構成されたレンズ系は、レンズ枚数
が多くレンズを固定するための鏡枠構成も複雑であるた
めコスト高になる。又、加工・組立時に、個々のレンズ
の偏芯によって性能が劣化しやすいといった問題点を有
する。
Of the above-mentioned conventional examples, 3
In a lens system composed of ~ 6 lenses, the number of lenses is large, and the lens frame structure for fixing the lenses is also complicated, resulting in high cost. In addition, there is a problem that the performance tends to deteriorate due to the eccentricity of each lens during processing and assembly.

【0006】又特開平4−191716号公報、特開昭
61−277913号公報等に記載されたレンズ系は、
レンズ構成は簡単であるが、特に色収差と像面湾曲の補
正が十分ではなく、光学的性能が十分良好であるとはい
えない。
The lens systems described in JP-A-4-191716, JP-A-61-277913 and the like are
Although the lens configuration is simple, correction of chromatic aberration and curvature of field is not sufficient, and optical performance cannot be said to be sufficiently good.

【0007】又特開昭60−140307号公報、特開
昭61−5221号公報に記載されているラジアル型G
RINレンズ1枚にて構成したものは、非点収差の発生
量が大であり、色収差の補正については考慮されていな
い。
Further, the radial type G described in JP-A-60-140307 and JP-A-61-2221.
The one composed of one RIN lens has a large amount of astigmatism, and correction of chromatic aberration is not taken into consideration.

【0008】本発明は、構成が簡単であって光学性能が
良好な撮像レンズを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an image pickup lens having a simple structure and excellent optical performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の撮像レンズは、
物体側が凹面で全体として正の屈折力を有するラジアル
型屈折率分布レンズ(GRINレンズ)よりなり、その
物体側の面の近傍に光束を制限するための明るさ絞りを
有するもので、ラジアル型GRINレンズが次の条件
(1),(2),(3)を満足することを特徴とする。 (1) −1<φs1/φ<0 (2) −2<d・φ<0.5 (3) −0.015<1/V1 <0.015 ただし、φs1はラジアル型屈折率分布レンズの物体側の
面の屈折力、φはラジアル型屈折率分布レンズの全体の
屈折力、dは明るさ絞りのレンズ物体面からの光軸方向
の距離、V1 はラジアル型GRINレンズの媒質のアッ
ベ数を表わす係数である。
The image pickup lens of the present invention comprises:
The radial type GRIN lens is composed of a radial type gradient index lens (GRIN lens) having a concave surface on the object side and having a positive refracting power as a whole, and a brightness diaphragm for limiting a light beam in the vicinity of the object side surface. The lens is characterized by satisfying the following conditions (1), (2) and (3). (1) -1 <φ s1 / φ <0 (2) -2 <d · φ <0.5 (3) -0.015 <1 / V 1 <0.015 where φ s1 is a radial type refractive index Refractive power of the object side surface of the distribution lens, φ is the entire refractive power of the radial type gradient index distribution lens, d is the distance in the optical axis direction from the lens object surface of the aperture stop, V 1 is the radial type GRIN lens It is a coefficient that represents the Abbe number of the medium.

【0010】本発明は、光学的に能力の高いラジアル型
GRINレンズ1枚で撮像レンズを構成するようにした
ものである。このように撮像レンズをラジアル型GRI
Nレンズ1枚にて構成すれば簡単な構成であり、レンズ
要素自体を低コストになし得るうえ、レンズを保持する
鏡枠構成も簡素化でき、組立てや調整も容易であるとい
う利点がある。これによって、鏡枠や組立て調整も含め
て全体の低コスト化および小型軽量化が可能になる上、
組立て誤差の影響が少なく、良好な光学性能を保つこと
が出来る。
According to the present invention, an imaging lens is constituted by one radial type GRIN lens having high optical ability. In this way, the imaging lens is used as a radial GRI.
The configuration is simple with one N lens, and the lens element itself can be manufactured at low cost, and the lens frame configuration for holding the lens can be simplified, and the assembling and adjustment are easy. As a result, it is possible to reduce the overall cost and size and weight, including the lens frame and assembly adjustment.
The influence of assembly error is small and good optical performance can be maintained.

【0011】ラジアル型GRINレンズは、媒質が光軸
に垂直な方向に屈折率の分布を有しており、その屈折率
分布n(r) は、次の式(a)にて表わされる。 n(r) =N0 +N12 +N24 +N36 +・・・ (a) ここで、N0 は光軸上の屈折率、Ni (i=1,2,3
・・・)は屈折率分布を表わす係数、rは光軸から垂直
方向への距離である。
In the radial type GRIN lens, the medium has a refractive index distribution in the direction perpendicular to the optical axis, and the refractive index distribution n (r) is expressed by the following equation (a). n (r) = N 0 + N 1 r 2 + N 2 r 4 + N 3 r 6 + ... (a) where N 0 is the refractive index on the optical axis and N i (i = 1, 2, 3)
...) is a coefficient representing the refractive index distribution, and r is the distance from the optical axis in the vertical direction.

【0012】また、ラジアル型GRINレンズのアッベ
数は、次の式(b),(c)にて与えられる。 V0 =(N0d−1)/(N0F−N0C) (b) Vi =Nid/(NiF−NiC) (c) 表わす係数で、したがってN0d,N0F,N0Cは夫々d
線,F線,C線に対する光軸上の屈折率、Nid,NiF
iCは夫々d線,F線,C線に対する2i次の屈折率分
布係数である。
The Abbe number of the radial type GRIN lens is given by the following equations (b) and (c). V 0 = (N 0d -1) / (N 0F -N 0C) (b) V i = N id / (N iF -N iC) (c) Is a coefficient, and therefore N 0d , N 0F and N 0C are d respectively.
Line, F line, C line optical axis refractive index, N id , N iF ,
NiC is the 2i-th order refractive index distribution coefficient for the d-line, F-line and C-line, respectively.

【0013】本発明は、実際の撮像レンズの場合、若干
の像面湾曲と、若干の歪曲収差は許容されることに着目
し、ラジアル型GRINレンズ1枚で撮像レンズにて実
用上許容される範囲内に収差の補正されたレンズ系を実
現することを目的としてなされたものである。
The present invention focuses on the fact that slight field curvature and slight distortion are allowed in the case of an actual image pickup lens, and a single radial GRIN lens is practically acceptable as an image pickup lens. The objective is to realize a lens system in which the aberration is corrected within the range.

【0014】ラジアル型GRINレンズ1枚にて撮像レ
ンズを構成しようとする場合、像面湾曲、非点収差、球
面収差、色収差の補正が問題である。
In the case of constructing an image pickup lens with one radial type GRIN lens, correction of field curvature, astigmatism, spherical aberration and chromatic aberration is a problem.

【0015】まず、像面湾曲を良好に補正するためには
ペッツバール和を補正する必要がある。
First, in order to satisfactorily correct the field curvature, it is necessary to correct the Petzval sum.

【0016】ラジアル型GRINレンズのペッツバール
和PTZは、次の式(d)にて表わされる。 PTZ=(φs /N0 )+(φm /N0 2) (d) ここでφs はラジアル型GRINレンズの面の屈折力、
φm はラジアル型GRINレンズの媒質の屈折力であ
る。
The Petzval sum PTZ of the radial type GRIN lens is expressed by the following equation (d). PTZ = (φ s / N 0 ) + (φ m / N 0 2 ) (d) where φ s is the refractive power of the surface of the radial type GRIN lens,
φ m is the refractive power of the medium of the radial type GRIN lens.

【0017】上記式(d)より、ラジアル型GRINレ
ンズの媒質に正の屈折力を持たせることによりペッツバ
ール和PTZを小さくすることが出来ることがわかる。
From the above expression (d), it is understood that the Petzval sum PTZ can be reduced by giving the medium of the radial type GRIN lens a positive refractive power.

【0018】本発明は、実際の撮像レンズにおいて、特
に球面収差と像面湾曲とのバランスとを考えて、若干の
負の像面湾曲を残すようにした。そのためには、面に負
の屈折力を持たせる必要があるが、軸外収差特に非点収
差の補正を考慮して、面に必要な屈折力を主として物体
側の面に持たせるようにした。
According to the present invention, in an actual image pickup lens, a slight negative field curvature is left in consideration of the balance between spherical aberration and field curvature. For that purpose, it is necessary to give the surface a negative refracting power, but in consideration of the correction of off-axis aberrations, especially astigmatism, the refracting power required for the surface is given mainly to the object side surface. .

【0019】そのため、本発明の撮像レンズは、前記条
件(1)を満足するようにした。これによりペッツバー
ル和を適度に小にして像面を良好に保つとともに他の収
差とのバランスをとるようにした。
Therefore, the imaging lens of the present invention satisfies the above condition (1). As a result, the Petzval sum is made appropriately small to maintain a good image surface and balance with other aberrations.

【0020】条件(1)の下限の−1を越えるとペッツ
バール和が正で大になり、また上限の0を超えるとペッ
ツバール和が負になるうえ他の収差とのバランスを保つ
ことが難しくなる。
When the lower limit of -1 of the condition (1) is exceeded, the Petzval sum becomes positive and large, and when the upper limit of 0 is exceeded, the Petzval sum becomes negative and it becomes difficult to maintain balance with other aberrations. .

【0021】また、本発明の撮像レンズは、非点収差を
良好に補正するために前述のようにラジアル型GRIN
レンズの物体側の面の近傍に明るさ絞りを配置し前記の
条件(2)を満足するようにした。
The image pickup lens of the present invention has the radial GRIN as described above in order to satisfactorily correct astigmatism.
An aperture stop is arranged near the object side surface of the lens so as to satisfy the above condition (2).

【0022】この条件(2)は、明るさ絞りの位置を規
定するもので、この条件(2)に示す範囲に絞りを配置
すれば、非点収差を良好に補正することができる。
This condition (2) defines the position of the aperture stop, and if the stop is arranged in the range shown in this condition (2), astigmatism can be corrected well.

【0023】この条件(2)の下限の−2を超えると、
メリディオナル像面が負の方向に大きく倒れ、又上限の
0.5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。
When the lower limit of -2 of this condition (2) is exceeded,
The meridional image surface largely falls in the negative direction, and when the upper limit of 0.5 is exceeded, the meridional image surface largely falls in the positive direction and astigmatism deteriorates.

【0024】又、本発明の撮像レンズにおいて、色収差
特に倍率の色収差を良好に補正するためには、媒質のア
ッベ数V1 が前記条件(3)を満足することが望まし
い。
Further, in the imaging lens of the present invention, in order to satisfactorily correct chromatic aberration, particularly chromatic aberration of magnification, it is desirable that the Abbe number V 1 of the medium satisfies the above condition (3).

【0025】本発明の撮像レンズのような構成のレンズ
系において、前記条件(1),(2)を満足すれば、各
面で発生する倍率の色収差を小さくすることが可能であ
る。したがって本発明の撮像レンズ全体での倍率の色収
差を小さくするためには、媒質での倍率の色収差の発生
を小さく抑えればよい。そのための条件が前記条件
(3)である。
If the conditions (1) and (2) are satisfied in a lens system having a structure such as the image pickup lens of the present invention, it is possible to reduce the chromatic aberration of magnification that occurs on each surface. Therefore, in order to reduce the chromatic aberration of magnification in the entire imaging lens of the present invention, it is sufficient to suppress the occurrence of chromatic aberration of magnification in the medium. The condition therefor is the condition (3).

【0026】この条件(3)の上限の0.015を超え
ると、媒質での色収差の発生が大になり全体での倍率の
色収差が過大になり好ましくない。又下限の−0.01
5を超えると、逆に倍率の色収差が補正過剰になる。
If the upper limit of 0.015 to condition (3) is exceeded, chromatic aberration in the medium will be large and the chromatic aberration of magnification in the whole will be too large, which is not preferable. The lower limit of -0.01
On the other hand, when it exceeds 5, chromatic aberration of magnification is overcorrected.

【0027】次に、本発明の撮像レンズにおいて、球面
収差を像面と良好にバランスさせるためには、次の条件
(4)を満足することが好ましい。 (4) −0.2<N2 /φ4 <0.016
Next, in the imaging lens of the present invention, it is preferable that the following condition (4) is satisfied in order to well balance the spherical aberration with the image plane. (4) −0.2 <N 2 / φ 4 <0.016

【0028】ラジアル型GRINレンズの4次の屈折率
分布係数N2 を変化させることによって、レンズ系全系
のパワー配置を変化させることなしに、球面収差をコン
トロールすることができるが、像面湾曲の度合いから考
えると、球面収差は若干アンダー側に出しておいた方
が、結像画面中心と周辺との像位置をそろえ得るので好
ましい。そのため、物体側の凹面で発生する球面収差を
も考慮して設定したのが前記条件(4)である。
By changing the 4th-order refractive index distribution coefficient N 2 of the radial type GRIN lens, spherical aberration can be controlled without changing the power arrangement of the entire lens system, but the field curvature can be controlled. Considering the degree of the above, it is preferable that the spherical aberration is slightly underexposed because the image positions of the center and the periphery of the image forming screen can be aligned. Therefore, the condition (4) is set in consideration of the spherical aberration generated on the concave surface on the object side.

【0029】条件(4)の下限の−0.2を超えると球
面収差がアンダー側に過大になり又上限の0.016を
超えると球面収差がオーバー側に過大になる。
If the lower limit of -0.2 of the condition (4) is exceeded, the spherical aberration will be excessive on the under side, and if it exceeds the upper limit of 0.016, the spherical aberration will be excessive on the over side.

【0030】又、本発明の撮像レンズにおいて、ラジア
ル型GRINレンズの像側の面は、平面又はゆるい曲率
の面であることが、非点収差を良好に補正する上では望
ましい。具体的には、この像側の面の屈折力φs2は、下
記条件(5)を満足することが望ましい。 (5) −0.1<φs2/φ<0.2 この条件(5)の上限の0.2を超えても又下限の−
0.1を超えても、この面の屈折力が強くなり、非点収
差を良好に補正することが困難になる。
In the imaging lens of the present invention, it is desirable that the image side surface of the radial type GRIN lens is a flat surface or a surface having a gentle curvature in order to satisfactorily correct astigmatism. Specifically, it is desirable that the refractive power φ s2 of this image-side surface satisfies the following condition (5). (5) −0.1 <φ s2 / φ <0.2 Even if the upper limit of 0.2 of this condition (5) is exceeded, the lower limit of −
Even if it exceeds 0.1, the refracting power of this surface becomes strong, and it becomes difficult to satisfactorily correct astigmatism.

【0031】本発明の撮像レンズにおいて、ラジアル型
GRINレンズの物体側の面のパワーを強くしすぎる
と、全系のパワーを保つために媒質の屈折率勾配を大き
くしなければならなくなる。そのために最大屈折率差Δ
nが大きくなりすぎて素材の作製が難しくなる。この素
材作製の容易さを考慮した場合、前記条件(1)の代り
に下記条件(1−1)を満足することが好ましい。 (1−1) −0.7<φs1/φ<0 この条件(1−1)の下限を超えるとラジアル型GRI
Nレンズの素材作製が難しくなる。
In the imaging lens of the present invention, if the power of the object side surface of the radial type GRIN lens is made too strong, the refractive index gradient of the medium must be increased in order to maintain the power of the entire system. Therefore, the maximum refractive index difference Δ
Since n becomes too large, it becomes difficult to manufacture the material. Considering the ease of manufacturing this material, it is preferable that the following condition (1-1) is satisfied instead of the condition (1). (1-1) -0.7 <φ s1 / φ <0 If the lower limit of this condition (1-1) is exceeded, a radial type GRI will be obtained.
It becomes difficult to manufacture the material for the N lens.

【0032】又、本発明の撮像レンズを画素数の多い撮
像素子に用いる場合には球面収差を更に小さく抑える必
要がある。そのためには、条件(4)の代りに下記条件
(4−1)を満足することが望ましい。 (4−1) −0.1<N2 /φ4 <0.01
Further, when the image pickup lens of the present invention is used in an image pickup device having a large number of pixels, it is necessary to further suppress spherical aberration. For that purpose, it is desirable that the following condition (4-1) is satisfied instead of the condition (4). (4-1) −0.1 <N 2 / φ 4 <0.01

【0033】また、画素数の多い撮像素子を用いる場合
において、倍率の色収差を更に小さく抑えるためには、
条件(3)の代りに下記条件(3−1)を満足すること
が望ましい。 (3−1) −0.01<1/V1 <0.01
When an image pickup device having a large number of pixels is used, in order to further suppress the chromatic aberration of magnification,
It is desirable that the following condition (3-1) is satisfied instead of the condition (3). (3-1) −0.01 <1 / V 1 <0.01

【0034】以上に説明した条件を満足するようにする
と、歪曲収差が若干負の方へ出ていわゆる樽型の歪曲収
差になるが、実用上は許容されるレベルである。又この
歪曲収差を小さくする必要がある場合は、電気的に補正
することも可能である。
If the above-described conditions are satisfied, the distortion will be slightly negative and will be a so-called barrel distortion, but this is practically acceptable. If it is necessary to reduce this distortion, it can be electrically corrected.

【0035】以上述べた本発明の撮像レンズは、ラジア
ル型GRINレンズのみにて構成したものである。しか
し、物体側面が凹面である凹平の均質レンズと、物体側
の面が平面のラジアル型GRINレンズを接合したレン
ズにて構成してもよい。
The above-described image pickup lens of the present invention is composed of only a radial type GRIN lens. However, it may be composed of a concave flat lens having a concave object side surface and a radial GRIN lens having a flat object side surface.

【0036】上記のような均質レンズとラジアル型GR
INレンズを接合した全体で正の屈折力の接合レンズ
で、接合レンズの最も物体側の面の近傍に光束を制限す
る明るさ絞りを有する撮像レンズにおいても、前記条件
(1),(2),(3)を満足することが望ましい。こ
こで条件(1)はラジアル型GRINレンズの物体側の
面ではなく、均質レンズの物体側の凹面がこの条件を満
足する必要がある。したがって、前記のようにレンズ系
を均質レンズとラジアル型GRINレンズとを接合した
接合レンズにて構成した場合、最も物体側の面(均質レ
ンズの物体側の凹面)の屈折力をφsh1 とすると、下記
条件(6),(2),(3)を満足することが望まし
い。 (6) −1<φsh1 /φ<0 (2) −2<d・φ<0.5 (3) −0.015<1/V1 <0.015
The homogeneous lens and the radial type GR as described above
The above conditions (1) and (2) are also applicable to an imaging lens which is a cemented lens having a positive refracting power as a whole and cemented with an IN lens, and which has a brightness diaphragm for limiting a light beam in the vicinity of the most object side surface of the cemented lens. , (3) should be satisfied. The condition (1) is required not to be the object-side surface of the radial GRIN lens, but the object-side concave surface of the homogeneous lens to satisfy this condition. Therefore, when the lens system is composed of a cemented lens in which a homogeneous lens and a radial GRIN lens are cemented as described above, the refractive power of the most object side surface (concave surface of the homogeneous lens on the object side) is φ sh1. It is desirable that the following conditions (6), (2) and (3) be satisfied. (6) -1 <φ sh1 / φ <0 (2) -2 <d · φ <0.5 (3) -0.015 <1 / V 1 <0.015

【0037】上記条件のうち、条件(6)の代りに下記
条件(6−1)を満足すればより望ましい。 (6−1) −0.7<φsh1 <0 又これら条件に加えて条件(5)を満足することが望ま
しい。
Of the above conditions, it is more desirable to satisfy the following condition (6-1) instead of condition (6). (6-1) −0.7 <φ sh1 <0 Further, in addition to these conditions, it is desirable to satisfy the condition (5).

【0038】又、撮像素子の画素数が多い場合は、前述
のように条件(3)の代りに条件(3−1)を満足する
ことが望ましい。
When the number of pixels of the image pickup device is large, it is desirable to satisfy the condition (3-1) instead of the condition (3) as described above.

【0039】上記構成の撮像レンズの場合、N2 /φ4
の値は、条件(4)又は条件(4−1)の代りに下記条
件(4−2)を満足することが望ましい。 (4−2) −0.23<N2 /φ4 <−0.01
In the case of the image pickup lens having the above structure, N 2 / φ 4
It is desirable that the value of satisfies the following condition (4-2) instead of the condition (4) or the condition (4-1). (4-2) -0.23 <N 2 / φ 4 <-0.01

【0040】レンズ凹面で発生する球面収差は、均質レ
ンズとラジアル型GRINレンズとでは異なったものに
なる。通常凹面では正の球面収差が発生するため、全系
での球面収差をオーバー側に補正するように働く。しか
し、本発明で用いるラジアル型GRINレンズを凹面に
した場合、屈折率分布の影響で、この凹面で発生する球
面収差は、正の球面収差量が小であるか負の球面収差に
なる。したがってラジアル型GRINレンズの凹面を均
質レンズの凹面に置き換えた場合には、面では通常の凹
面で発生する球面収差のように正の球面収差が発生する
ために全系での球面収差は正の側にシフトすることにな
る。
The spherical aberration generated on the concave surface of the lens is different between the homogeneous lens and the radial type GRIN lens. Normally, a positive spherical aberration occurs on a concave surface, so it works to correct spherical aberration in the entire system to the over side. However, when the radial GRIN lens used in the present invention has a concave surface, due to the influence of the refractive index distribution, the spherical aberration generated on this concave surface has a small positive spherical aberration amount or a negative spherical aberration. Therefore, when the concave surface of the radial type GRIN lens is replaced with the concave surface of the homogeneous lens, a positive spherical aberration is generated on the surface like a spherical aberration generated on a normal concave surface, so that the spherical aberration in the entire system is positive. Will shift to the side.

【0041】そのため、全体のバランスをとるために
は、N2 /φに関する条件は、条件(4)や条件(4−
1)ではなく前記条件(4−2)であることが望まし
い。
Therefore, in order to balance the whole, the conditions regarding N 2 / φ are the condition (4) and the condition (4-
It is desirable that the above condition (4-2) is satisfied instead of 1).

【0042】前記の接合レンズを含む本発明の撮像レン
ズにおいて、条件(4−2)の下限を超えると球面収差
がアンダー側に過大になり、又上限を超えるとオーバー
側に過大になる。
In the imaging lens of the present invention including the above-mentioned cemented lens, if the lower limit of the condition (4-2) is exceeded, the spherical aberration becomes excessive on the under side, and if it exceeds the upper limit, the spherical aberration becomes excessive on the over side.

【0043】以上述べた本発明の撮像レンズを構成する
ラジアル型GRINレンズ単体又は均質レンズとラジア
ル型GRINレンズを接合した接合レンズ単体にて用い
るが、これを複数のレンズよりなるレンズ系の一部とし
て用いることも可能である。例えば本発明のレンズ系の
ラジアル型GRINレンズの物体側にアフォーカルコン
バーターを配置した構成のレンズ系は極めて容易に実現
し得る。
The above-described image pickup lens of the present invention is used as a single radial GRIN lens or a single cemented lens in which a homogenous lens and a radial GRIN lens are cemented, but this is used as a part of a lens system composed of a plurality of lenses. It is also possible to use For example, a lens system having a configuration in which an afocal converter is arranged on the object side of the radial GRIN lens of the lens system of the present invention can be realized very easily.

【0044】又本発明の撮像レンズで用いるラジアル型
GRINレンズは、単レンズでも複数のラジアル型GR
INレンズを貼合わせたレンズにすることも可能であ
る。しかし単レンズにて構成することが、製造が容易で
あり安価であるので好ましい。
The radial type GRIN lens used in the image pickup lens of the present invention is a single lens or a plurality of radial type GRIN lenses.
It is also possible to use a lens in which an IN lens is attached. However, it is preferable to use a single lens because it is easy to manufacture and inexpensive.

【0045】以上述べた本発明の撮像レンズの各構成の
レンズ系に、撮像素子を設けることによって、例えば後
に示す実施の形態において説明するような本発明の撮像
装置を構成し得る。
By providing an image pickup device in the lens system of each constitution of the above-described image pickup lens of the present invention, an image pickup apparatus of the present invention as will be described in, for example, the following embodiments can be constructed.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】次に本発明の撮像レンズおよび撮
像装置の実施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the image pickup lens and the image pickup apparatus of the present invention will be described.

【0047】先ず、本発明の撮像レンズの実施の形態を
各実施例にもとづいて述べる。
First, an embodiment of the image pickup lens of the present invention will be described based on each example.

【0048】実施例1は、図1に示すように、物体側の
面が凹面で像側の面が平面であるラジアル型GRINレ
ンズGよりなり、明るさ絞りSはレンズGの物体側面上
に設けられている。又Iは結像面である。
As shown in FIG. 1, the first embodiment is composed of a radial GRIN lens G having a concave surface on the object side and a flat surface on the image side, and an aperture stop S on the object side surface of the lens G. It is provided. I is an image plane.

【0049】この実施例1のレンズデーターは次に示す
通りである。 f=6 ,F/2.0 ,最大像高1.8 ,画角2ω=35.0°,fB =0.05 r1 =-12.5053(絞り) d1 =19.8761 n1 (GRINレンズ) r2 =∞ GRINレンズ N0 =1.664 ,N1 =-7.50 ×10-3,N2 =0 V0 =38.2,V1 =655 φS1/φ=-0.32 ,φS2/φ=0 ,d・φ=0 ,1/V1 ==0.002 N2 /φ4 =0 このレンズ系の物体距離が無限遠方の場合の収差状況は
図7に示すとうりであり、各収差とも良好に補正されて
いる。
The lens data of Example 1 are as follows. f = 6, F / 2.0, maximum image height 1.8, angle of view 2ω = 35.0 °, f B = 0.05 r 1 = -12.5053 (aperture) d 1 = 19.8761 n 1 (GRIN lens) r 2 = ∞ GRIN lens N 0 = 1.664, N 1 = -7.50 × 10 -3 , N 2 = 0 V 0 = 38.2, V 1 = 655 φ S1 / φ = -0.32, φ S2 / φ = 0, d · φ = 0, 1 / V 1 == 0.002 N 2 / φ 4 = 0 The aberration situation when the object distance of this lens system is infinity is as shown in FIG. 7, and each aberration is well corrected.

【0050】実施例2は、図2に示すように、物体側の
面が凹面で像側の面が平面のラジアル型GRINレンズ
Gより構成されている。明るさ絞りSはレンズ物体側面
よりもさらに物体側に位置している。又Iは結像面であ
り、レンズの像側は樹脂Pでうめられている。この実施
例2のレンズデーターは、次に示す通りである。 f=6 ,F/1.0 ,最大像高1.5 ,画角2ω=28.8°,fB =0.0 r1 =∞(絞り) d1 =5.0 r2 =-300.0 d2 =14.9300 n1 (GRINレンズ) r3 =∞ d3 =1.0 n2 =1.49216 ν2 =57.5 GRINレンズ N0 =1.70,N1 =-8.2716 ×10-3,N2 =1.1257×10-50 =50.0,V1 =1000.0,V2 =1000.0 φS1/φ=-0.014,φS2/φ=0 ,d・φ=-0.83 ,1/V1 ==0.001 N2 /φ4 =0.015 このレンズ系の無限遠方の場合の収差状況は図8に示す
とおりであり、各収差とも良好に補正されている。ま
た、このレンズ系はFナンバーが1.0と明るいレンズ
である。
As shown in FIG. 2, the second embodiment comprises a radial GRIN lens G having a concave surface on the object side and a flat surface on the image side. The aperture stop S is located closer to the object side than the lens object side surface. I is an image plane, and the image side of the lens is filled with resin P. The lens data of Example 2 is as shown below. f = 6, F / 1.0, maximum image height 1.5, angle of view 2ω = 28.8 °, f B = 0.0 r 1 = ∞ (aperture) d 1 = 5.0 r 2 = -300.0 d 2 = 14.9300 n 1 (GRIN lens) r 3 = ∞ d 3 = 1.0 n 2 = 1.49216 ν 2 = 57.5 GRIN lens N 0 = 1.70, N 1 = -8.2716 × 10 -3 , N 2 = 1.1257 × 10 -5 V 0 = 50.0, V 1 = 1000.0 , V 2 = 1000.0 φ S1 / φ = -0.014, φ S2 / φ = 0, d · φ = -0.83, 1 / V 1 == 0.001 N 2 / φ 4 = 0.015 In the case of infinity of this lens system The aberrations are as shown in FIG. 8, and each aberration is well corrected. Further, this lens system is a bright lens with an F number of 1.0.

【0051】実施例3は、図3に示すように、物体側の
面が凹面で像側の面が平面であるラジアル型GRINレ
ンズGよりなり、明るさ絞りSはレンズ内部に設けられ
ている。Iは結像面である。この実施例3のレンズデー
ターは、次に示す通りである。 f=4 ,F/4.0 ,最大像高1.5 ,画角2ω=44.9°,fB =1.0 r1 =-4.5815 d1 =1.0 n1 (GRINレンズ) r2 =∞(絞り) d2 =14.5548 n2 (GRINレンズ) r3 =∞ GRINレンズ N0 =1.664 ,N1 =-1.33 ×10-2,N2 =-8.0×10-50 =38.2,V1 =655 ,V2 =655 φS1/φ=-0.58 ,φS2/φ=0 ,d・φ=0.2 ,1/V1 ==0.002 N2 /φ4 =-0.20 このレンズ系の物体距離が無限遠方の場合の収差状況は
図9に示すとおりであり、各収差とも良好に補正されて
いる。
In Example 3, as shown in FIG. 3, a radial GRIN lens G having a concave surface on the object side and a flat surface on the image side is provided, and an aperture stop S is provided inside the lens. . I is an image plane. The lens data of Example 3 is as shown below. f = 4, F / 4.0, maximum image height 1.5, angle of view 2ω = 44.9 °, f B = 1.0 r 1 = -4.5815 d 1 = 1.0 n 1 (GRIN lens) r 2 = ∞ (aperture) d 2 = 14.5548 n 2 (GRIN lens) r 3 = ∞ GRIN lens N 0 = 1.664, N 1 = -1.33 × 10 -2 , N 2 = -8.0 × 10 -5 V 0 = 38.2, V 1 = 655, V 2 = 655 φ S1 /φ=-0.58, φ S2 / φ = 0, d · φ = 0.2, 1 / V 1 == 0.002 N 2 / φ 4 = -0.20 aberration when the object distance of the lens system of infinity Is as shown in FIG. 9, and each aberration is well corrected.

【0052】実施例4は、図4に示すように、物体側の
面が凹面で像側の面が平面であるラジアル型GRINレ
ンズGよりなり、明るさ絞りSはレンズ物体側面上に設
けられている。又Cは撮像素子の保護ガラス、Iは結像
面である。この実施例4のレンズデーターは、次の通り
である。 f=5 ,F/2.8 ,最大像高1.2 ,画角2ω=27.9°,fB =1.0 r1 =-50.0 (絞り) d1 =8.6355 n1 (GRINレンズ) r2 =∞ d2 =1.0 n2 =1.51633 ν2 =64.15 r3 =∞ GRINレンズ N0 =1.55,N1 =-1.52383×10-2,N2 =-2.2319 ×10-40 =55.0,V1 =-100.0,V2 =-100.0 φS1/φ=-0.055,φS2/φ=0 ,d・φ=0 ,1/V1 ==-0.01 N2 /φ4 =-0.014 このレンズ系の物体距離が無限遠方の場合の収差状況は
図10に示すとおりであり、各収差とも良好に補正され
ている。
As shown in FIG. 4, the fourth embodiment comprises a radial GRIN lens G having a concave surface on the object side and a flat surface on the image side, and an aperture stop S provided on the lens object side surface. ing. Further, C is a protective glass of the image pickup element, and I is an image plane. The lens data of this Example 4 is as follows. f = 5, F / 2.8, maximum image height 1.2, angle of view 2ω = 27.9 °, f B = 1.0 r 1 = -50.0 (aperture) d 1 = 8.6355 n 1 (GRIN lens) r 2 = ∞ d 2 = 1.0 n 2 = 1.51633 ν 2 = 64.15 r 3 = ∞ GRIN lens N 0 = 1.55, N 1 = -1.52383 × 10 -2 , N 2 = -2.2319 × 10 -4 V 0 = 55.0, V 1 = -100.0, V 2 = -100.0 φ S1 / φ = -0.055, φ S2 / φ = 0, d · φ = 0, 1 / V 1 ==-0.01 N 2 / φ 4 = -0.014 Object distance of this lens system is infinity The aberration situation in the case of is as shown in FIG. 10, and each aberration is well corrected.

【0053】実施例5は、図5に示すように、物体側の
面が凹面で像側の面が凸面であるラジアル型GRINレ
ンズよりなり、明るさ絞りSはレンズ物体側面上に設け
られている。Iは結像面で、レンズと結像面Iの間は樹
脂Pでうめられている。この実施例5のレンズデーター
は、次の通りである。 f=4 ,F/2.0 ,最大像高1.2 ,画角2ω=35.2°,fB =0.0 r1 =-4.8476 (絞り) d1 =15.8743 n1 (GRINレンズ) r2 =-20.0 d2 =1.0 n2 =1.49216 ν2 =57.5 r3 =∞ GRINレンズ N0 =1.664 ,N1 =-1.33 ×10-2,N2 =0 V0 =38.2,V1 =655 φS1/φ=-0.55 ,φS2/φ=0.034 ,d・φ=0 ,1/V1 ==0.002 N2 /φ4 =0 このレンズ系の物体距離が無限遠方の場合の収差状況は
図11に示すとおりであり、各収差とも良好に補正され
ている。
The fifth embodiment, as shown in FIG. 5, is a radial GRIN lens having a concave surface on the object side and a convex surface on the image side, and an aperture stop S provided on the lens object side surface. There is. I is an image plane, and the space between the lens and the image plane I is filled with resin P. The lens data of this Example 5 is as follows. f = 4, F / 2.0, maximum image height 1.2, angle of view 2ω = 35.2 °, f B = 0.0 r 1 = -4.8476 (aperture) d 1 = 15.8743 n 1 (GRIN lens) r 2 = -20.0 d 2 = 1.0 n 2 = 1.49216 ν 2 = 57.5 r 3 = ∞ GRIN lens N 0 = 1.664, N 1 = -1.33 × 10 -2 , N 2 = 0 V 0 = 38.2, V 1 = 655 φ S 1 /φ=-0.55 , Φ S2 / φ = 0.034, d · φ = 0, 1 / V 1 == 0.002 N 2 / φ 4 = 0 The aberrations of this lens system when the object distance is infinity are as shown in FIG. , Each aberration is well corrected.

【0054】実施例6は、図6に示すように、物体側よ
り順に、凹平形状の均質凹平レンズLと両平面のラジア
ル型GRINレンズGを接合したものである。この実施
例は実施例1と同じスペックを持つものであるが、実施
例1においてはラジアル型GRINレンズGの物体側の
凹面を加工するかわりに凹平の均質レンズLを両面平面
のラジアル型GRINレンズGに貼り付けて同等の効果
を得るものである。明るさ絞りSは接合側面上に設けら
れている。Iは結像面である。この実施例6のレンズデ
ーターは、次の通りである。 f=6 ,F/2.0 ,最大像高1.8 ,画角2ω=35.0°,fB =0.05 r1 =-13.2508 d1 =1.000 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =∞(絞り) d2 =18.9467 n2 (GRINレンズ) r3 =∞ GRINレンズ N0 =1.664 ,N1 =-7.50 ×10-3,N2 =-3.85 ×10-50 =38.2,V1 =655 ,V2 =655 φSh1/φ=-0.23 ,φS2/φ=0 ,d・φ=0.2 ,1/V1 ==0.002 N2 /φ4 =-0.05 このレンズ系の物体距離が無限遠方の場合の収差状況は
図12に示すとおりであり、実施例1と同様各収差とも
良好に補正されている。これにより、均質凹平レンズを
両平面GRINレンズと接合したこの実施例6が実施例
1の構成と光学的に同等の作用を持つことがわかる。
In Example 6, as shown in FIG. 6, a concave flat homogenous concave plano lens L and a radial GRIN lens G on both planes are cemented in order from the object side. This embodiment has the same specifications as the first embodiment, but in the first embodiment, instead of processing the concave surface of the radial type GRIN lens G on the object side, a concave flat homogeneous lens L is formed on both sides of the radial type GRIN lens. It is attached to the lens G to obtain the same effect. The brightness stop S is provided on the side surface of the joint. I is an image plane. The lens data of this Example 6 is as follows. f = 6, F / 2.0, maximum image height 1.8, angle of view 2ω = 35.0 °, f B = 0.05 r 1 = -13.2508 d 1 = 1.000 n 1 = 1.51633 ν 1 = 64.15 r 2 = ∞ (aperture) d 2 = 18.9467 n 2 (GRIN lens) r 3 = ∞ GRIN lens N 0 = 1.664, N 1 = −7.50 × 10 −3 , N 2 = −3.85 × 10 −5 V 0 = 38.2, V 1 = 655, V 2 = 655 φ Sh1 / φ = -0.23, φ S2 / φ = 0, d · φ = 0.2, 1 / V 1 == 0.002 N 2 / φ 4 = -0.05 When the object distance of this lens system is infinity The aberrations are as shown in FIG. 12, and each aberration is well corrected as in the first embodiment. From this, it is understood that the sixth embodiment, in which the homogeneous concave plano lens is cemented with the two-plane GRIN lens, has an operation optically equivalent to the configuration of the first embodiment.

【0055】この実施例6は、前記のように凹平形状の
均質レンズと両面平面形状のラジアル型GRINレンズ
とを接合レンズにて構成されているため、最も物体側の
面は均質レンズの凹面である。したがって条件(1)の
代りに条件(6)を満足するものである。
In the sixth embodiment, as described above, the concave flat homogeneous lens and the double-sided planar radial GRIN lens are composed of cemented lenses, so that the most object side surface is the concave surface of the homogeneous lens. Is. Therefore, the condition (6) is satisfied instead of the condition (1).

【0056】同様にラジアル型GRINレンズの4次の
係数N2 に関する条件は、条件(4−2)を満足するよ
うにしてある。これにより全系の球面収差が良好に補正
されている。
Similarly, the condition regarding the fourth-order coefficient N 2 of the radial type GRIN lens satisfies the condition (4-2). Thereby, the spherical aberration of the entire system is corrected well.

【0057】上記実施例1〜5は勿論、実施例6も実施
例のレンズ系自体で撮像レンズとして用いるほか、複数
のレンズ(レンズ成分)からなるレンズ系の一部として
用いることも可能である。例えば、本発明のレンズ系の
物体側にアフォーカルコンバーターを配置したレンズ系
を構成することは極めて容易に実現し得る。
In addition to the first to fifth embodiments, the sixth embodiment can be used not only as an image pickup lens in the lens system itself, but also as a part of a lens system including a plurality of lenses (lens components). . For example, it is extremely easy to realize a lens system in which an afocal converter is arranged on the object side of the lens system of the present invention.

【0058】以上の各実施例は、物体側の面が凹面のG
RINレンズ又は物体側の面が凹面の均質レンズとGR
INレンズを接合したレンズにて構成され、物体側の面
の近傍に明るさ絞りを設けたもので、レンズの最も像側
の面が平面もしくはゆるい曲面となっており、しかも、
像面がこの面の近くに位置している。これらは、レンズ
系をCCDなどの撮像素子と一体化させたデバイスを構
成する場合に大変好都合である。次にこれら実施例のレ
ンズ系と撮像素子と一体化した撮像装置について説明す
る。
In each of the above embodiments, the object side surface is concave G
GR with RIN lens or homogeneous lens with concave surface on object side
It is composed of a lens in which an IN lens is cemented, and an aperture stop is provided in the vicinity of the object side surface, and the most image side surface of the lens is a flat surface or a gentle curved surface.
The image plane is located near this plane. These are very convenient when constructing a device in which a lens system is integrated with an image pickup device such as a CCD. Next, an image pickup apparatus in which the lens system and the image pickup element of these examples are integrated will be described.

【0059】図13は、本発明レンズと撮像素子と一体
化させたデバイスの第1の実施の形態を示したものであ
り、本発明レンズの実施例1もしくは、実施例6のレン
ズ系を用いている。図13のうち(A)は側面図、
(B)は上面図で、これら図において1はレンズ系、2
は撮像素子の撮像チップ、3は撮像素子の撮像面、4は
撮像素子のセラミックス基板、5は撮像チップ2の結線
部であり、レンズ系最終面である平面の部分を保護ガラ
スをはずした撮像素子の撮像チップに直接接着したもの
である。実施例1もしくは実施例6のレンズ系では、距
離約2000にある物体に対するベスト像がちょうどレ
ンズ最終面上付近に形成される。したがって、このよう
に撮像チップに直接接着し一体化したデバイスにより、
所定の距離にある物体の像を撮像することができる。こ
のとき、被写界深度により所定の距離前後のかなり広い
範囲の物体距離の物体を撮像することができる。また、
接着の際、レンズの外形と結線部との干渉を避けるため
に、レンズの像側の部分を図13のようにレンズ外形よ
りも小さくなるよう、ステップ状に加工している。
FIG. 13 shows a first embodiment of a device in which the lens of the present invention and an image pickup element are integrated, and the lens system of Example 1 or 6 of the lens of the present invention is used. ing. 13A is a side view,
(B) is a top view. In these figures, 1 is a lens system, 2
Is an image pickup chip of the image pickup element, 3 is an image pickup surface of the image pickup element, 4 is a ceramic substrate of the image pickup element, 5 is a connection portion of the image pickup chip 2, and an image is obtained by removing the protective glass from the plane portion which is the final surface of the lens system. It is directly bonded to the image pickup chip of the device. In the lens system of Example 1 or Example 6, the best image for an object at a distance of about 2000 is formed just near the final lens surface. Therefore, by the device directly bonded and integrated with the imaging chip in this way,
It is possible to take an image of an object at a predetermined distance. At this time, it is possible to image an object having a considerably wide range of object distances before and after a predetermined distance depending on the depth of field. Also,
At the time of bonding, in order to avoid interference between the outer shape of the lens and the wire connection portion, the image side portion of the lens is processed into a step shape so as to be smaller than the lens outer shape as shown in FIG.

【0060】図14は、本発明レンズと撮像素子と一体
化させたデバイスの他の第2の実施の形態を示したもの
であり、本発明レンズの実施例2もしくは実施例5のレ
ンズ系を用い、レンズと撮像素子の間を樹脂でうめて一
体化させたものである。この図14において、6はレン
ズ系、7は撮像素子の撮像チップ、8は撮像素子の撮像
面、9は撮像素子のセラミックス基板であり、レンズ系
と撮像チップの間が樹脂10でうめられている。実施例
2もしくは実施例5のレンズ系では、無限遠方にある物
体に対するベスト像がレンズ系よりそれぞれ約0.9も
しくは約1だけ後方の樹脂内にできる。したがって、樹
脂の厚みを0.9もしくは1に調整しておけば、無限遠
方にある物体の像を撮像することができる。このとき、
被写界深度により有限距離にある物体もかなり広い範囲
にわたって撮像することができる。この実施例2や実施
例5のように、レンズ系と撮像素子の間を樹脂でうめる
構成にすることによりマージナル光線がレンズ後方で大
きな角度を持たないようにすることができるため、レン
ズ系の像側N.A.を大きくすることが容易であるとい
う利点もある。実施例5は樹脂に接するレンズ面(レン
ズ最終面)が曲率を持っているが、樹脂を用いることに
より、撮像素子との一体化が容易である。
FIG. 14 shows another second embodiment of the device in which the lens of the present invention and the image pickup device are integrated, and the lens system of Example 2 or Example 5 of the lens of the present invention is shown. The lens and the image sensor are filled with resin to be integrated. In FIG. 14, 6 is a lens system, 7 is an image pickup chip of an image pickup element, 8 is an image pickup surface of the image pickup element, 9 is a ceramic substrate of the image pickup element, and a resin 10 is filled between the lens system and the image pickup chip. There is. In the lens system of Example 2 or Example 5, the best image for an object located at infinity can be formed in the resin behind the lens system by about 0.9 or about 1, respectively. Therefore, if the thickness of the resin is adjusted to 0.9 or 1, an image of an object located at infinity can be captured. At this time,
Objects at a finite distance can be imaged over a fairly wide range due to the depth of field. As in Embodiments 2 and 5, the resin between the lens system and the image pickup element is used to prevent the marginal ray from having a large angle behind the lens. Image side N.E. A. There is also an advantage that it is easy to increase. In Example 5, the lens surface (lens final surface) in contact with the resin has a curvature, but by using the resin, integration with the image pickup element is easy.

【0061】さらに、樹脂により一体化させる際に、樹
脂の厚みを設計値から微少量変化させて所定の距離にあ
る物体の像が正確に撮像面に形成されるように貼り付け
ることにより、製造誤差によるばらつきを調整すること
ができる。
Further, when the resin is integrated, the thickness of the resin is slightly changed from the design value and the resin is attached so that the image of the object at a predetermined distance is accurately formed on the image pickup surface. Variation due to error can be adjusted.

【0062】図15は、本発明レンズと撮像素子と一体
化させたデバイスの第3の実施の形態を示したものであ
り、本発明レンズの実施例3のレンズ系を用いている。
この図15において、11はレンズ系、12は撮像素子
の撮像チップ、13は撮像素子の撮像面、14は撮像素
子のセラミックス基板であり、レンズ系最終面である平
面の部分を保護ガラスをはずした撮像素子のセラミック
ス基板に直接接着したものである。実施例3のレンズ系
は、無限遠方の物体に対するベスト像がレンズ最終面後
方約1のところに形成される。したがって、レンズ最終
面と撮像面との間隔が1になるようにしておけば、この
一体化したデバイスにより、無限遠方にある物体の像を
撮像することができる。このとき、被写界深度により有
限距離にある物体でもかなり広い範囲にわたって撮像す
ることができる。
FIG. 15 shows a third embodiment of the device in which the lens of the present invention and the image pickup element are integrated, and the lens system of Example 3 of the lens of the present invention is used.
In FIG. 15, 11 is a lens system, 12 is an image pickup chip of an image pickup device, 13 is an image pickup surface of the image pickup device, and 14 is a ceramic substrate of the image pickup device. The image pickup device is directly bonded to the ceramic substrate. In the lens system of Example 3, the best image for an object at infinity is formed at about 1 behind the final lens surface. Therefore, if the distance between the last lens surface and the image pickup surface is set to 1, an image of an object at infinity can be picked up by this integrated device. At this time, an object at a finite distance can be imaged over a fairly wide range depending on the depth of field.

【0063】図16は、本発明のレンズと撮像素子とを
一体化させたデバイスの第4の実施の形態を示したもの
で、本発明のレンズの実施例4のレンズ系を用いてい
る。この図16において、15はレンズ系、16は撮像
素子の撮像チップ、17は撮像素子の撮像面、18は撮
像素子のセラミックス基板、19は保護ガラスであり、
レンズ系最終面である平面の部分を撮像素子の保護ガラ
スに直接接着したものである。この保護ガラス19の接
着面はコートを施していない。実施例4のレンズ系は、
無限遠方の物体に対するベスト像が保護ガラス像側面後
方0.9のところに形成されるようになっている。した
がって、保護ガラス像側面と撮像面との間隔0.9に
なるようにしておけば、この一体化したデバイスによ
り、無限遠方にある物体の像を撮像することができる。
このとき、被写界深度により有限距離にある物体でもか
なり広い範囲にわたり撮像することができる。
FIG. 16 shows a fourth embodiment of the device in which the lens of the present invention and the image pickup element are integrated, and the lens system of Example 4 of the lens of the present invention is used. In FIG. 16, reference numeral 15 is a lens system, 16 is an image pickup chip of an image pickup element, 17 is an image pickup surface of the image pickup element, 18 is a ceramic substrate of the image pickup element, and 19 is a protective glass.
The final flat surface of the lens system is directly bonded to the protective glass of the image sensor. The adhesive surface of the protective glass 19 is not coated. The lens system of Example 4 is
The best image for an object at infinity is formed 0.9 behind the side of the protective glass image. Therefore, if the distance between the image side surface of the protective glass and the image pickup surface is set to 0.9, an image of an object at infinity can be picked up by this integrated device.
At this time, an object at a finite distance can be imaged over a fairly wide range depending on the depth of field.

【0064】以上説明したように、本発明のレンズ系
は、撮像素子と一体化させた撮像デバイスを構成すると
きにも好適である。特に、レンズ最終面を平面としたも
のは、容易に撮像素子と一体化させることができる。
As described above, the lens system of the present invention is also suitable when forming an image pickup device integrated with an image pickup device. In particular, a lens whose final surface is a flat surface can be easily integrated with the image pickup device.

【0065】このとき、従来の撮像系で、レンズ系後方
に配置されていたローパスフィルターや赤外カットフィ
ルターが従来のようには配置できないことになるが、次
のような対策を施すことにより、このようなフィルター
も含めたデバイスの一体化を達成することができる。
At this time, in the conventional image pickup system, the low-pass filter and the infrared cut filter, which are arranged behind the lens system, cannot be arranged as in the conventional case. However, by taking the following measures, Integration of the device including such a filter can be achieved.

【0066】まず、赤外カットフィルターについては、
図17(A)に示すようにレンズ21を構成するガラス
素材の内部に銅イオン等の赤外光を吸収する元素を含ま
せておく方法、又図17(B)に示すようにレンズ22
の表面に赤外光をカットするコーティング23をほどこ
す方法などが考えられる。
First, regarding the infrared cut filter,
Figure 17 how made to contain an element that absorbs infrared light of copper ions or the like in the glass material constituting the lens 21 as shown in (A), as shown in Matazu 17 (B) Lens 22
A method of applying a coating 23 that cuts infrared light to the surface of the is considered.

【0067】また、ローパスフィルターについては、レ
ンズ系の収差および回折ボケにより、点像強度分布をモ
アレを発生させている画素ピッチ程度に大きくしておく
方法や、レンズの物体側の面上にモアレを消すための回
折パターンを構成する方法などが考えられる。また、図
18に示すように、水晶ローパスフィルター27をラジ
アル型GRINレンズ25と撮像素子(撮像チップ2
6)のあいだにはさみ込んだ形で一体化してもよい。こ
のとき、水晶ローパスフィルターをラジアル型GRIN
レンズまたは撮像素子に貼り付けてもよい。
As for the low-pass filter, due to the aberration and diffraction blur of the lens system, the point image intensity distribution may be increased to about the pixel pitch causing the moire, or the moire may be formed on the object side surface of the lens. A method of forming a diffraction pattern for erasing is considered. Further, as shown in FIG. 18, the crystal low-pass filter 27 is connected to the radial GRIN lens 25 and the image pickup device (the image pickup chip 2).
It may be integrated by sandwiching between 6). At this time, the crystal low-pass filter is a radial GRIN
It may be attached to a lens or an image sensor.

【0068】以上詳細に説明した本発明の撮像レンズお
よび撮像装置は、特許請求の範囲の各請求項に記載する
もののほか、次の各項に記載するものも本発明の目的を
達成し得る。
The image pickup lens and the image pickup apparatus of the present invention described in detail above can achieve the object of the present invention not only by the ones described in each of the claims but also by the following items.

【0069】(1)特許請求の範囲の請求項1,2又は
3に記載するレンズ系で、更に下記条件(5)を満足す
ることを特徴とする撮像レンズ。 (5) −0.1<φs2/φ<0.2
(1) An image pickup lens characterized by satisfying the following condition (5) with the lens system according to claim 1, 2 or 3 of the claims. (5) -0.1 <φ s2 / φ <0.2

【0070】(2)特許請求の範囲の請求項1又は2あ
るいは前記の(1)の項に記載するレンズ系で、条件
(1)の代りに下記条件(1−1)を満足することを特
徴とする撮像レンズ。 (1−1) −0.7<φs1/φ<0
(2) In the lens system according to claim 1 or 2 of the claims or the above (1), the following condition (1-1) should be satisfied instead of the condition (1). Characteristic imaging lens. (1-1) -0.7 <φ s1 / φ <0

【0071】(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の項に記載されたレンズ
系で、条件(3)の代りに下記条件(3−1)を満足す
ることを特徴とする撮像レンズ。 (3−1) −0.01<1/V1 <0.01
(3) In the lens system described in claim 1, claim 2 or claim 3 or in claim (1) or claim 2, the following condition (3-1) is used instead of condition (3). An imaging lens characterized by satisfying: (3-1) −0.01 <1 / V 1 <0.01

【0072】(4)前記の(1)又は(2)の項に記載
するレンズ系で、条件(4)の代りに下記条件(4−
1)を満足することを特徴とする撮像レンズ。 (4−1) −0.1<N2 /φ4 <0.01
(4) In the lens system described in the item (1) or (2), the following condition (4-) is used instead of condition (4).
An imaging lens characterized by satisfying 1). (4-1) −0.1 <N 2 / φ 4 <0.01

【0073】(5)特許請求の範囲の請求項3に記載す
るレンズ系で、条件(6)の代りに下記条件(6−1)
を満足することを特徴とする撮像レンズ。 (6−1) −0.7<φsh1 /φ<0
(5) In the lens system according to claim 3 of the claims, the following condition (6-1) is used instead of condition (6).
An imaging lens characterized by satisfying: (6-1) -0.7 <φ sh1 / φ <0

【0074】(6)特許請求の範囲の請求項3又は前記
の(5)の項に記載するレンズ系で、更に下記条件(4
−2)を満足することを特徴とする撮像レンズ。 (4−2) −0.23<N2 /φ4 <−0.01
(6) In the lens system described in claim 3 or (5), the following condition (4)
An image pickup lens characterized by satisfying -2). (4-2) -0.23 <N 2 / φ 4 <-0.01

【0075】(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)の項に記載するレンズ系で、ラジアル
型GRINレンズの像側の面が平面であることを特徴と
する撮像レンズ。
(7) Claims 1, 2 or 3 of the claims or (1), (2), (3), (4),
The lens system according to item (5) or (6), wherein the image side surface of the radial GRIN lens is a flat surface.

【0076】(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),(6)又は(7)の項に記載するレンズ系で、
レンズ内部又はレンズ表面に赤外光カット機能を有する
ことを特徴とする撮像レンズ。
(8) Claims 1, 2 or 3 of the claims or (1), (2), (3), (4),
In the lens system described in item (5), (6) or (7),
An imaging lens having an infrared light cutting function inside or on the lens surface.

【0077】(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)又は(7)の項に記載するレンズ系で、
レンズ内部又はレンズ表面近傍にローパスフィルター機
能を有することを特徴とする撮像レンズ。
(9) Claims 1, 2 or 3 of the claims or (1), (2), (3), (4),
In the lens system described in item (5), (6) or (7),
An imaging lens having a low-pass filter function inside or near the lens surface.

【0078】(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)又は(8)の項に記載するレン
ズ系で、レンズの像側に水晶ローパスフィルターを配置
したことを特徴とする撮像レンズ。
(10) Claims 1, 2 or 3 of the claims or (1), (2), (3), (4),
An image pickup lens according to the item (5), (6), (7), or (8), wherein a crystal low-pass filter is arranged on the image side of the lens.

【0079】(11)特許請求の範囲1,2又は3ある
いは前記の(1),(2),(3),(4),(5),
(6),(7),(8),(9)又は(10)の項に記
載するレンズ系のラジアル型GRINレンズと撮像素子
とを一体化したことを特徴とする撮像装置。
(11) Claims 1, 2 or 3 or (1), (2), (3), (4), (5),
(6), (7), (8), (9) or (10) The imaging device characterized by integrating the radial GRIN lens of the lens system described in the item and the imaging device.

【0080】(12)前記の(11)の項に記載する撮
像装置で、前記ラジアル型GRINレンズの像側の面の
付近の外周部をレンズ系の外径よりも小になるように加
工したことを特徴とする撮像装置。
(12) In the image pickup apparatus described in the item (11), the outer peripheral portion near the image side surface of the radial type GRIN lens is processed to be smaller than the outer diameter of the lens system. An imaging device characterized by the above.

【0081】(13)前記の(11)の項に記載する撮
像装置で、ラジアル型GRINレンズと撮像素子との間
を樹脂にてうめて一体化したことを特徴とする撮像装
置。
(13) In the image pickup apparatus described in the item (11), the radial GRIN lens and the image pickup element are filled with resin to be integrated with each other.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明の撮像レンズは、1枚のレンズよ
りなり低コストであって、かつ光学的にも十分な性能を
有する。又鏡枠構造や組立て調整が簡単であり、組立て
レンズ系の小型化、低コスト化が可能であり、組立て誤
差も少ない。又本発明のレンズ系と撮像素子とを一体化
して撮像装置になし得る。
The image pickup lens of the present invention is composed of one lens, is low in cost, and has sufficient optical performance. Further, the lens frame structure and the assembling adjustment are easy, the assembling lens system can be downsized and the cost can be reduced, and the assembling error is small. Further, the lens system of the present invention and the image pickup device can be integrated to form an image pickup apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の撮像レンズの実施例1の断面図FIG. 1 is a sectional view of Example 1 of the imaging lens of the present invention.

【図2】本発明の撮像レンズの実施例2の断面図FIG. 2 is a sectional view of Example 2 of the imaging lens of the present invention.

【図3】本発明の撮像レンズの実施例3の断面図FIG. 3 is a sectional view of Example 3 of the imaging lens of the present invention.

【図4】本発明の撮像レンズの実施例4の断面図FIG. 4 is a sectional view of Example 4 of the imaging lens of the present invention.

【図5】本発明の撮像レンズの実施例5の断面図5 is a sectional view of Example 5 of the imaging lens of the present invention. FIG.

【図6】本発明の撮像レンズの実施例6の断面図FIG. 6 is a sectional view of Example 6 of the imaging lens of the present invention.

【図7】実施例1の収差曲線図7 is an aberration curve diagram of Example 1. FIG.

【図8】実施例2の収差曲線図8 is an aberration curve diagram of Example 2. FIG.

【図9】実施例3の収差曲線図FIG. 9 is an aberration curve diagram of Example 3

【図10】実施例4の収差曲線図FIG. 10 is an aberration curve diagram of Example 4.

【図11】実施例5の収差曲線図11 is an aberration curve diagram of Example 5. FIG.

【図12】実施例6の収差曲線図FIG. 12 is an aberration curve diagram for Example 6.

【図13】撮像レンズと撮像素子を一体化した撮像装置
の第1の例を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a first example of an image pickup apparatus in which an image pickup lens and an image pickup element are integrated.

【図14】撮像レンズと撮像素子を一体化した撮像装置
の第2の例を示す図
FIG. 14 is a diagram showing a second example of an image pickup apparatus in which an image pickup lens and an image pickup element are integrated.

【図15】撮像レンズと撮像素子を一体化した撮像装置
の第3の例を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a third example of an image pickup apparatus in which an image pickup lens and an image pickup element are integrated.

【図16】撮像レンズと撮像素子を一体化した撮像装置
の第4の例を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a fourth example of an image pickup apparatus in which an image pickup lens and an image pickup element are integrated.

【図17】赤外カットフィルターを有するレンズ系を備
えた撮像装置の例を示す図
FIG. 17 is a diagram showing an example of an image pickup apparatus including a lens system having an infrared cut filter.

【図18】ローパスフィルターを有するレンズ系を備え
た撮像装置の例を示す図
FIG. 18 is a diagram showing an example of an image pickup apparatus including a lens system having a low-pass filter.

【図19】従来の撮像レンズの構成を示す図FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a conventional imaging lens.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 9/00-17/08 G02B 21/02-21/04 G02B 25/00-25/04

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】物体側の面が凹面で全体で正の屈折力を有
するラジアル型GRINレンズよりなり、前記ラジアル
型GRINレンズの物体側の面の近傍に光束を制限する
明るさ絞りを有し、下記条件(1),(2),(3)を
満足する撮像レンズ。 (1) −1<φS1/φ<0 (2) −2<d・φ<0.5 (3) −0.015<1/V1 <0.015 ただし、φS1はラジアル型GRINレンズの物体側の面
の屈折力、φはラジアル型GRINレンズの全体の屈折
力、dは明るさ絞りのラジアル型GRINレンズの物体
側の面からの光軸方向の距離、V1 はラジアル型GRI
Nレンズの媒質のアッベ数を表わす係数である。
1. A radial GRIN lens having a concave surface on the object side and having a positive refracting power as a whole, and a brightness diaphragm for limiting a light beam in the vicinity of the object side surface of the radial GRIN lens. An imaging lens satisfying the following conditions (1), (2) and (3). (1) −1 <φ S1 / φ <0 (2) −2 <d · φ <0.5 (3) −0.015 <1 / V 1 <0.015 where φ S1 is a radial GRIN lens Of the radial type GRIN lens, φ is the overall refractive power of the radial type GRIN lens, d is the distance from the object side surface of the radial type GRIN lens of the aperture stop in the optical axis direction, and V 1 is the radial type GRI.
It is a coefficient representing the Abbe number of the medium of the N lens.
【請求項2】下記条件(4)を満足することを特徴とす
る請求項1の撮像レンズ。 (4) −0.2<N2 /φ4 <0.016 ただし、N2 は屈折率分布を表わす4次の係数である。
2. The image pickup lens according to claim 1, wherein the following condition (4) is satisfied. (4) −0.2 <N 2 / φ 4 <0.016 where N 2 is a fourth-order coefficient representing the refractive index distribution.
【請求項3】請求項1の撮像レンズと撮像素子とを備え
た撮像装置。
3. An image pickup apparatus comprising the image pickup lens according to claim 1 and an image pickup element.
【請求項4】更に下記条件(5)を満足することを特徴
とする請求項1の撮像レンズ。 (5) −0.1<φs2/φ<0.2 ただし、φs2はラジアル型GRINレンズの像側の面の
屈折力である。
4. The image pickup lens according to claim 1, further satisfying the following condition (5). (5) −0.1 <φ s2 / φ <0.2 where φ s2 is the refractive power of the image-side surface of the radial GRIN lens.
【請求項5】前記ラジアル型GRINレンズの像側の面
が平面であることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
5. The image pickup lens according to claim 1, wherein the image side surface of the radial type GRIN lens is a flat surface.
【請求項6】レンズ内部又はレンズ表面に赤外光カット
機能を有することを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
6. The imaging lens according to claim 1, which has an infrared light cutting function inside or on the lens surface.
【請求項7】レンズ内部又はレンズ表面近傍にローパス
フィルター機能を有することを特徴とする請求項1の撮
像レンズ。
7. The imaging lens according to claim 1, which has a low-pass filter function inside the lens or near the lens surface.
【請求項8】レンズの像側に水晶ローパスフィルターを
配置したことを特徴とする請求項1の撮像レンズ。
8. The image pickup lens according to claim 1, further comprising a crystal low-pass filter arranged on the image side of the lens.
【請求項9】前記ラジアル型GRINレンズと撮像素子
とを一体化したことを特徴とする請求項3の撮像装置。
9. The image pickup apparatus according to claim 3, wherein the radial GRIN lens and the image pickup element are integrated.
【請求項10】前記ラジアル型GRINレンズの像側の
面の付近の外周部をレンズ系の外径よりも小になるよう
に加工したことを特徴とする請求項9の撮像装置。
10. The image pickup apparatus according to claim 9, wherein an outer peripheral portion near the image side surface of the radial type GRIN lens is processed to be smaller than an outer diameter of the lens system.
【請求項11】ラジアル型GRINレンズと撮像素子と
の間を樹脂にてうめて一体化したことを特徴とする請求
項9の撮像装置。
11. The image pickup device according to claim 9, wherein the radial type GRIN lens and the image pickup element are filled with resin to be integrated with each other.
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