DE102019129332A1

DE102019129332A1 - Korrekturlinse und abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019129332A1
Application number: DE102019129332.4A
Authority: DE
Inventors: Shingo Fuse
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US20200132970A1; JP2020071382A; US11194129B2; CN111123459A

Abstract

Eine Korrekturlinse wird in einem optischen System verwendet, in dem ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit Krümmungsradien, die sich voneinander in einer vorbestimmten ersten Richtung und einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung unterscheiden, auf einer Objektseite angeordnet ist. Die Krümmungsradien einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse sind in der ersten und der zweiten Richtung unterschiedlich und erfüllen eine vorgegebene Bedingung.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 31. Oktober 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-205610 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hiermit aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Korrekturlinse und eine Abbildungsvorrichtung, insbesondere eine Korrekturlinse, die eine Verschiebung zwischen einem Brennpunkt einer ersten Richtungskomponente und einem Brennpunkt einer zweiten Richtungskomponente in einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse des Lichteinfalls auf ein optisches System korrigiert, und eine Abbildungsvorrichtung mit der Korrekturlinse.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Stand der Technik werden verschiedene Fahrunterstützungssysteme wie ein Kollisionsvermeidungssystem und ein Spurhaltewarnsystem realisiert. Um diese Systeme zu realisieren, werden verschiedene Abbildungsvorrichtungen verwendet, wie eine Sichtfeldkamera, die ein Bild zur Unterstützung eines Sichtfeldes eines Fahrers abbildet, eine Erkennungskamera, die ein Bild zur Bildanalyse zur Erkennung von Verkehrszeichen oder Fahrspuren abbildet, und eine Time Of Flight (TOF)-Kamera, die ein Entfernungsbild zur Erkennung einer Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis in der Umgebung abbildet. Unter diesen Abbildungsvorrichtungen hat die Lichtdetektion und - entfernung (Light Detection And Ranging, LiDAR) in den letzten Jahren Aufmerksamkeit bekommen. LiDAR ist eine Art TOF-Kamera und kann ein Entfernungsbild abbilden, das eine Richtung, in der sich ein Objekt befindet, und eine Entfernung vom Objekt anzeigt, indem gepulstes Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge in Richtung eines Raumes ausgesendet und vom Objekt reflektiertes Reflexionslicht empfangen wird.
Es gibt jedoch viele Fälle, in denen verschiedene Abbildungsvorrichtungen an der Außenseite des Fahrzeugs montiert sind. Um ein optisches System der Abbildungsvorrichtung vor Schmutz und Kratzern zu schützen, ist daher auf einer Objektseite des optischen Systems ein lichtdurchlässiges Abdeckelement vorgesehen. Die Abbildungsvorrichtung ist nicht auf eine Abbildungsvorrichtung im Fahrzeuginneren beschränkt und betrifft auch eine Überwachungsabbildungsvorrichtung, die zum Aufbau eines Sicherheitssystems verwendet wird.
Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement in einer gekrümmten Gestalt, wie beispielsweise einer Kuppelform, ausgebildet ist, hat das lichtdurchlässige Abdeckelement eine Brechkraft. Wenn also Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement auf das optische System trifft, kann ein Brennpunkt des einfallenden Lichts gegenüber einer idealen Bildebene verschoben werden. So ist in diesen Abbildungsvorrichtungen eine Lichtkorrekturvorrichtung zwischen dem lichtdurchlässigen Abdeckelement und dem optischen System angeordnet, und eine durch das lichtdurchlässige Abdeckelement verursachte Fokuslagenverschiebung wird korrigiert (z.B. siehe JP 2004 - 508575 A ).
Um zukünftige autonome Fahrzeuge zu realisieren, wird in den letzten Jahren die Umgebung des Fahrzeugs durch ein Abtast-LiDAR vom Typ einer Rotationsmaschine erfasst. In einem solchen LiDAR ist das optische System drehbar im Inneren des lichtdurchlässigen Abdeckelements gelagert, das eine zylindrische Gestalt hat. Wenn hier eine verläuft, optische Achse des optischen Systems in einer Z-Richtung, ist eine erste Richtung senkrecht zur optischen Achse eine X-Richtung, und eine zweite Richtung senkrecht zur optischen Achse und zur ersten Richtung ist eine Y-Richtung, weist das lichtdurchlässige Abdeckelement mit zylindrischer Gestalt unterschiedliche Krümmungen in der X-Richtung und der Y-Richtung auf. Somit besteht eine Verschiebung zwischen einem Brennpunkt einer X-Richtungskomponente und einem Brennpunkt einer Y-Richtungskomponente beim Lichteinfall durch das lichtdurchlässige Abdeckelement, und somit kann die Richtung, in der sich das Objekt befindet, und der Abstand vom Objekt möglicherweise nicht mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Die in JP 2004-50857575 A beschriebene Lichtkorrekturvorrichtung ist wirksam für das lichtdurchlässige Abdeckelement mit der gleichen Krümmung in X- und Y-Richtung, kann aber die Verschiebung des Brennpunkts für das lichtdurchlässige Abdeckelement mit unterschiedlichen Krümmungen in X- und Y-Richtung nicht korrigieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Korrekturlinse bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschiebung zwischen einem Brennpunkt einer ersten Richtungskomponente und einem Brennpunkt einer zweiten Richtungskomponente in einem optischen System zu korrigieren, in dem ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit unterschiedlichen Krümmungen in einer ersten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse und einer zweiten Richtung senkrecht zu der optischen Achse und der ersten Richtung auf einer Objektseite angeordnet ist, sowie eine Abbildungsvorrichtung, die die Korrekturlinse beinhaltet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der Probleme wird eine Korrekturlinse nach der vorliegenden Erfindung in einem optischen System verwendet, bei dem ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit Krümmungsradien, die sich voneinander in einer ersten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse und einer zweiten Richtung senkrecht zu der optischen Achse und der ersten Richtung unterscheiden, auf einer Objektseite angeordnet ist, wobei die Krümmungsradien einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung unterschiedlich sind, und die folgende Bedingung erfüllt ist: $0.0 \leq | R 2 S/R2L | < 1.0$
wobei

R2S ein Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung ist und einen kleineren Absolutwert hat, und
R2L ein Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung ist und einen größeren Absolutwert hat.

Zur Lösung der Probleme wird eine Korrekturlinse nach der vorliegenden Erfindung in einem optischen System verwendet, bei dem ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit Krümmungsradien, die sich voneinander in einer ersten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse und in einer zweiten Richtung senkrecht zu der optischen Achse und der ersten Richtung unterscheiden, auf einer Objektseite angeordnet ist und eine Verschiebung zwischen Brennpunkten korrigiert, die in der ersten Richtung und der zweiten Richtung durch das lichtdurchlässige Abdeckelement verursacht werden. Die Krümmungsradien einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse unterscheiden sich in der ersten Richtung und der zweiten Richtung, und jeder Krümmungsradius ist auf einen anderen Wert gesetzt, abhängig vom Krümmungsradius des lichtdurchlässigen Abdeckelements in jeder Richtung.
Um die Probleme zu lösen, beinhaltet eine Abbildungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Korrekturlinse,
das optische System, und
einen Bildsensor, der näher an einer Bildseite angeordnet ist als das optische System, und auf dem ein durch das optische System und die Korrekturlinse erzeugtes optisches Bild fällt.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Korrekturlinse, die in der Lage ist, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der ersten Richtungskomponente und dem Brennpunkt der zweiten Richtungskomponente in dem optischen System zu korrigieren, in dem das lichtdurchlässige Abdeckelement mit den unterschiedlichen Krümmungen in der ersten Richtung senkrecht zur optischen Achse und der zweiten Richtung senkrecht zur optischen Achse und der ersten Richtung objektseitig angeordnet ist, und die Abbildungsvorrichtung mit der Korrekturlinse bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung auf einer X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus; wobei eine Richtung einer optischen Achse des optischen Systems eine Z-Richtung ist, eine erste Richtung senkrecht zur optischen Achse eine X-Richtung ist, und eine zweite Richtung senkrecht zur optischen Achse und die erste Richtung eine Y-Richtung ist (im Folgenden gilt dasselbe für alle Zeichnungen);
2 ist eine Linsenquerschnittsansicht des optischen Systems mit der Korrekturlinse von Beispiel 1 auf einer Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
3 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 1 bei unendlichem Fokus;
4 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 1 bei unendlichem Fokus;
5A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
5B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
6 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 2 bei unendlichem Fokus;
7 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 2 bei unendlichem Fokus;
8A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
8B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
9 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 3 bei unendlichem Fokus;
10 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 3 bei unendlichem Fokus;
11A ist eine Linsenschnittansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
11B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
12 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 4 bei unendlichem Fokus;
13 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 4 bei unendlichem Fokus;
14A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
14B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung auf und in der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
15 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 5 bei unendlichem Fokus;
16 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 5 bei unendlichem Fokus;
17A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
17B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
18 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 6 bei unendlichem Fokus;
19 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 6 bei unendlichem Fokus;
20A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
20B ist eine Linsenquerschnittansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
21 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 7 bei unendlichem Fokus;
22 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 7 bei unendlichem Fokus;
23A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
23B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
24 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 8 bei unendlichem Fokus;
25 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 8 bei unendlichem Fokus;
26A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
26B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
27 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 9 bei unendlichem Fokus;
28 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 9 bei unendlichem Fokus;
29A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
29B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
30 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 10 bei unendlichem Fokus;
31 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 10 bei unendlichem Fokus;
32 ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
33 ist eine Linsenquerschnittsansicht des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 11 auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
34 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 11 bei unendlichem Fokus;
35 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 11 bei unendlichem Fokus;
36 ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 12 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
37 ist eine Linsenquerschnittsansicht des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 12 auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
38 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 12 bei unendlichem Fokus;
39 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 12 bei unendlichem Fokus;
40 ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 13 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
41 ist eine Linsenquerschnittsansicht des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 13 auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus;
42 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 13 bei unendlichem Fokus;
43 zeigt sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse von Beispiel 13 bei unendlichem Fokus; und
44 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel für die Korrekturlinse, das lichtdurchlässige Abdeckelement und das optische System gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Korrekturlinse und einer Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Korrekturlinse und eine Abbildungsvorrichtung, die im Folgenden beschrieben werden sollen, sind jedoch Aspekte der Korrekturlinse und der Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Korrekturlinse und die Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die folgenden Aspekte beschränkt.
Korrekturlinse
Die Korrekturlinse nach der vorliegenden Erfindung wird in einem optischen System verwendet, in dem ein vorgegebenes lichtdurchlässiges Abdeckelement auf einer Objektseite angeordnet ist. Zunächst wird die Ausführungsform der Korrekturlinse nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, nachdem Aspekte des lichtdurchlässigen Abdeckelements und des optischen Systems, in dem die Korrekturlinse verwendet wird, beschrieben wurden. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass eine Richtung der optischen Achsen des optischen Systems und der Korrekturlinse eine Z-Richtung ist, eine erste Richtung senkrecht zur optischen Achse eine X-Richtung ist, und eine Richtung senkrecht zur optischen Achse und der ersten Richtung eine Y-Richtung ist.
Optisches System
Eine Konfiguration des optischen Systems, in dem die Korrekturlinse verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt. So kann beispielsweise ein abbildendes optisches System verwendet werden, in dem eine Vielzahl von Linsen kombiniert ist. Beispiele für das optische Abbildungssystem sind verschiedene optische Systeme wie bildgebende optische Systeme einer fahrzeuginternen Abbildungsvorrichtungen und einer Überwachungsabbildungsvorrichtung (in beiden Fällen einschließlich einer Sichtfeldkamera, einer Abtastkamera und einer TOF-Kamera) sowie optische Beobachtungssysteme wie zum Beispiel ein Mikroskop oder ein Endoskop. Insbesondere eignen sich unterschiedliche optische Abbildungssysteme, die auf der Innenseite eines lichtdurchlässigen Abdeckelements angeordnet sind und in einer im Folgenden zu beschreibenden Gestalt verwendet werden.
Lichtdurchlässiges Abdeckelement
Das lichtdurchlässige Abdeckelement ist in einem Nutzungswellenlängenbereich des optischen Systems transparent und weist in X- und Y-Richtung unterschiedliche Krümmungen (Krümmungsradien) auf. Hierbei beinhaltet der Fall, in dem das lichtdurchlässige Abdeckelement die Krümmungen in X-Richtung und in Y-Richtung unterschiedlich aufweist, auch den Fall, dass die Krümmung in einer Richtung „0“ ist. Das lichtdurchlässige Abdeckelement kann eine Fassgestalt aufweisen, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Krümmungen in X-Richtung und Y-Richtung aufweist und die Krümmungen in X-Richtung und Y-Richtung unterschiedlich sind, oder eine zylindrische Gestalt aufweisen, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Krümmung in X-Richtung oder Y-Richtung aufweist und das lichtdurchlässige Abdeckelement keine Krümmung in der anderen Richtung aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das optische System auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements angeordnet. In diesem Fall wird das optische System auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements so gelagert, dass eine lichtdurchlässige Oberfläche (Wandfläche) des lichtdurchlässigen Abdeckelements und eine einfallende Oberfläche des optischen Systems einander gegenüberliegen und die lichtdurchlässige Oberfläche des lichtdurchlässigen Abdeckelements und die optische Achse des optischen Systems senkrecht stehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass eine Richtung einer Mittelachse des lichtdurchlässigen Abdeckelements mit der Y-Richtung übereinstimmt und das optische System um die Mittelachse des lichtdurchlässigen Abdeckelements drehbar gelagert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Aspekt beschränkt.
Das lichtdurchlässige Abdeckelement kann aus jedem beliebigen Material bestehen, solange das lichtdurchlässige Abdeckelement für Strahlen des Nutzungswellenlängenbereichs des optischen Systems transparent ist, d.h. das lichtdurchlässige Abdeckelement lässt die Strahlen des Nutzungswellenlängenbereichs durch. Da sich das lichtdurchlässige Abdeckelement jedoch leicht in eine gewünschte Gestalt bringen lässt, die praktisch die erforderliche Festigkeit erfüllt und kostengünstig ist, ist es vorzuziehen, dass das lichtdurchlässige Abdeckelement aus einem Harz wie einem Polycarbonatharz oder einem Acrylharz besteht.
Korrekturlinse
Wenn die Richtung der optischen Achse die Z-Richtung ist, weist die Korrekturlinse unterschiedliche Werte von Krümmungen (Krümmungsradien) einer bildseitigen Oberfläche in X-Richtung und in Y-Richtung senkrecht zur optischen Achse auf. Das heißt, die Korrekturlinse ist so ausgebildet, dass mindestens eine Oberfläche eine zylindrische Oberfläche oder eine toroidale Oberfläche ist, und ist so angeordnet, dass die bildseitige Oberfläche eine zylindrische Oberfläche oder eine toroidale Oberfläche ist.
Wenn Licht direkt auf das optische System einfällt, wird hier davon ausgegangen, dass das einfallende Licht als Bild auf einer idealen Bildebene des optischen Systems entsteht, sofern keine Aberrationen berücksichtigt werden. Das heißt, wenn das Licht direkt auf das optische System trifft, wird davon ausgegangen, dass ein Brennpunkt einer X-Richtungskomponente und ein Brennpunkt einer Y-Richtungskomponente übereinstimmen und das Licht als Bild auf der idealen Bildebene abgebildet wird, sofern keine Aberrationen berücksichtigt werden. In diesem Fall, wenn das Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement mit den unterschiedlichen Krümmungen in X- und Y-Richtung auf das optische System einfällt, kommt es aufgrund der Krümmungen des lichtdurchlässigen Abdeckelements zu einer Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente. Die Korrekturlinse ist eine Linse, die die Verschiebung zwischen den Brennpunkten in X- und Y-Richtung korrigiert, und die Krümmungsradien der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in den Richtungen werden als unterschiedliche Werte entsprechend den Krümmungsradien in den Richtungen des lichtdurchlässigen Abdeckelements eingestellt.
Zum Zeitpunkt der Korrektur des Brennpunkts der X-Richtungskomponente und des Brennpunkts der Y-Richtungskomponente unter Verwendung der Korrekturlinse, wenn die Verschiebung zwischen den Brennpunkten dieser beiden Richtungskomponenten korrigiert wird, können die korrigierten Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten auf der idealen Bildebene positioniert werden oder so positioniert werden, dass sie näher an einer Bildseite oder einer Objektseite als die ideale Bildebene liegen. Denn wenn die Verschiebung zwischen den Brennpunkten dieser beiden Richtungskomponenten korrigiert wird, obwohl die Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten nicht in der idealen Bildebene vorhanden sind, werden die von einem Bildsensor gewonnenen Bilddaten relativ einfach durch die Bildverarbeitung korrigiert.
In diesem Fall wird die Korrektur durch eine Korrekturlinse mit einer Brechkraft eines anderen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie die des lichtdurchlässigen Abdeckelements oder eine Korrekturlinse mit einer Brechkraft des gleichen Vorzeichens in eine andere Richtung als die des lichtdurchlässigen Abdeckelements durchgeführt.
Ein Fall, in dem die Korrekturlinse die Brechkraft des anderen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie das lichtdurchlässige Abdeckelement hat, bedeutet hier, dass die Korrekturlinse eine Brechkraft in eine Richtung hat, in der eine Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements verschoben ist, und bedeutet, dass die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements und die Brechkraft der Korrekturlinse unterschiedliche Vorzeichen in Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung aufweisen, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft aufweist. Insbesondere wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine negative Brechkraft in X-Richtung aufweist, hat die Korrekturlinse eine positive Brechkraft in X-Richtung. Ebenso, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine negative Brechkraft in Y-Richtung aufweist, hat die Korrekturlinse eine positive Brechkraft in Y-Richtung. Selbst wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement Brechkräfte von unterschiedlichen Vorzeichen in X- und Y-Richtung aufweist, hat die Korrekturlinse die Brechkraft in eine Richtung, in der die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements wie oben beschrieben verschoben ist.
Wenn die Korrekturlinse die Brechkraft des anderen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie das lichtdurchlässige Abdeckelement hat, da die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements durch die Brechkraft der Korrekturlinse ausgeglichen wird, wird die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente korrigiert und die Korrektur so durchgeführt, dass die Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten auf der idealen Bildebene positioniert sind. Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft nur in einer Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung aufweist, genügt es, wenn die Korrekturlinse die Brechkraft des Vorzeichens (das negative Vorzeichen bei positivem Vorzeichen oder das positive Vorzeichen bei negativem Vorzeichen) aufweist, die sich von der des lichtdurchlässigen Abdeckelements in dieser Richtung unterscheidet. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Korrekturlinse keine wesentliche Brechkraft in der Richtung hat, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement keine wesentliche Brechkraft hat.
Es ist möglich, einen Abfall der optischen Leistung außerhalb der Achse zu unterdrücken, indem man die Korrekturlinse mit der Brechkraft des anderen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie die des lichtdurchlässigen Abdeckelements anpasst. Das heißt, eine durch das lichtdurchlässige Abdeckelement verursachte außer-axiale Aberration wird durch die Korrekturlinse ausgeglichen, so dass die optische Leistung des optischen Systems in einem günstigen Zustand gehalten werden kann. Daher ist es vorzuziehen, dass die Korrekturlinse die Brechkraft des verschiedenen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie das lichtdurchlässige Abdeckelement hat.
Unterdessen bedeutet ein Fall, in dem die Korrekturlinse die Brechkraft des gleichen Vorzeichens in einer anderen Richtung als die des lichtdurchlässigen Abdeckelements aufweist, dass die Korrekturlinse eine Brechkraft in eine Richtung aufweist, in der die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements komplementiert wird, und bedeutet, dass die Korrekturlinse eine Brechkraft des gleichen Vorzeichens wie das des lichtdurchlässigen Abdeckelements in die andere Richtung aufweist, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine Brechkraft in einer beliebigen Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung aufweist. Insbesondere wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine negative Brechkraft in X-Richtung aufweist, weist die Korrekturlinse eine negative Brechkraft in Y-Richtung auf. Ebenso, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine negative Brechkraft in der Y-Richtung aufweist, hat die Korrekturlinse eine negative Brechkraft in der X-Richtung. Ein Fall, in dem das lichtdurchlässige Abdeckelement Brechkräfte von entgegengesetzten Vorzeichen in X-Richtung und Y-Richtung aufweist, bedeutet, dass die Korrekturlinse die Brechkraft in der Richtung aufweist, in der die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements wie oben beschrieben komplementiert wird. Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft nur in einer der X-Richtungen und der Y-Richtung aufweist, genügt es, wenn die Korrekturlinse die Brechkraft des gleichen Vorzeichens (das positive Vorzeichen bei positivem Vorzeichen oder das negative Vorzeichen bei negativem Vorzeichen) wie das des lichtdurchlässigen Abdeckelements in der anderen Richtung aufweist. In diesem Fall, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement in der anderen Richtung keine wesentliche Brechkraft aufweist, ist es vorzuziehen, dass die Korrekturlinse in einer Richtung keine wesentliche Brechkraft aufweist.
Wenn die Korrekturlinse die Brechkraft des gleichen Vorzeichens in einer anderen Richtung als die des lichtdurchlässigen Abdeckelements aufweist, da die Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements durch die Brechkraft der Korrekturlinse komplementiert wird, die Korrektur so durchgeführt wird, dass der Brennpunkt der anderen Richtungskomponente auf den Brennpunkt einer beliebigen Richtungskomponente der X-Richtungskomponente und der Y-Richtungskomponente positioniert wird, oder die Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten so korrigiert werden, dass der Brennpunkt der anderen Richtungskomponente auf einer beliebigen Position zwischen den Brennpunkten dieser beiden Richtungskomponenten positioniert wird. Auch wenn die korrigierten Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten nicht in der idealen Bildebene liegen, lassen sich in diesem Fall, wenn die Brennpunkte dieser beiden Richtungskomponenten übereinstimmen, die vom Bildsensor gewonnenen Bilddaten durch die oben genannte Bildverarbeitung relativ einfach korrigieren.
Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft nur in eine Richtung der X- und Y-Richtung aufweist, ist es vorzuziehen, dass die Korrekturlinse in der gleichen Richtung wie die Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft aufweist, die Brechkraft mit entgegengesetztem Vorzeichen von der des lichtdurchlässigen Abdeckelements hat. Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft nur in eine Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung aufweist, und die Korrekturlinse die Brechkraft des gleichen Vorzeichens wie das lichtdurchlässige Abdeckelement in eine andere Richtung als die Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft hat, aufweist, ist es schwierig, eine Aberration von außer-axialem Licht, die im lichtdurchlässigen Abdeckelement verursacht wird, zu beseitigen. Um eine günstigere optische Leistung zu erzielen, ist es daher vorzuziehen, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft nur in eine Richtung aufweist, so dass die Aberration des im lichtdurchlässigen Abdeckelement verursachten außer-axialen Lichts durch die Verwendung der Korrekturlinse mit der Brechkraft des anderen Vorzeichens in die gleiche Richtung wie die Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft aufweist, ausgeglichen wird.
Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die negative Brechkraft in einer Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung aufweist, und keine wesentliche Brechkraft in der anderen Richtung aufweist, ist es vorzuziehen, dass die Korrekturlinse die positive Brechkraft in der gleichen Richtung aufweist wie die Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft aufweist. Wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement die negative Brechkraft in einer Richtung und keine wesentliche Brechkraft in der anderen Richtung aufweist, bewegt sich eine Abbildungsposition von der idealen Bildebene zur Bildseite (in einer entgegengesetzten Richtung zu einer Motivseite). In diesem Fall kann bei Verwendung der Korrekturlinse mit der negativen Brechkraft in einer anderen Richtung als der Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die negative Brechkraft aufweist, die gesamte optische Länge lang sein. Dementsprechend ist es in diesem Fall möglich, bei der Übernahme der Korrekturlinse mit der positiven Brechkraft in die gleiche Richtung wie die Richtung, in der das lichtdurchlässige Abdeckelement die Brechkraft hat, durch die Korrektur der Abbildungsposition auf die ideale Bildebene ein kompaktes optisches Gesamtsystem ohne Erhöhung der gesamten optischen Länge zu erreichen. Daher ist es vorzuziehen, eine solche Korrekturlinse einzusetzen.
Es ist vorzuziehen, dass die Korrekturlinse aus dem gleichen Material wie das des lichtdurchlässigen Abdeckelements besteht. Sogar wenn die Verschiebung zwischen den Brennpunkten durch das lichtdurchlässige Abdeckelement bei Änderung der Umgebungstemperatur eintritt, kann die Korrekturlinse, wenn sie aus dem gleichen Material wie das lichtdurchlässige Abdeckelement besteht, diese Verschiebung korrigieren, und daher ist eine solche Korrekturlinse vorzuziehen.
Es ist vorzuziehen, dass die Korrekturlinse eine Krümmung auch auf jeder Oberfläche einer objektseitigen Oberfläche und eine bildseitige Oberfläche in der Richtung aufweist, in der die Korrekturlinse die Brechkraft hat. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die objektseitige Oberfläche und die bildseitige Oberfläche die Krümmungsradien des gleichen Vorzeichens aufweisen. Wenn die objektseitige Oberfläche eine ebene Oberfläche in die gleiche Richtung ist und die Korrekturlinse die Krümmung auf der bildseitigen Oberfläche aufweist, wird es notwendig, die Krümmung der bildseitigen Oberfläche extrem zu minimieren, um eine für die Korrektur erforderliche Brechkraft zu erhalten, und somit ist es schwierig, die Korrekturlinse herzustellen. Daher ist es nicht vorzuziehen, dass die objektseitige Oberfläche die ebene Oberfläche ist. Da die Verschiebung zwischen den Brennpunkten, die im lichtdurchlässigen Abdeckelement verursacht werden, extrem gering ist, weisen die objektseitige Oberfläche und die bildseitige Oberfläche die Krümmungen auf, so dass es möglich ist, einen Korrekturbetrag unter Sicherstellung der Herstellbarkeit präzise einzustellen. Dementsprechend ist es möglich, ein günstigeres Bild zu erhalten.
Bedingte Ungleichung
Es ist vorzuziehen, dass die Korrekturlinse die vorgenannte Konfiguration annimmt und eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen bedingten Ungleichungen erfüllt.
Bedingte Ungleichung (1)
$0.0 \leq | R 2 S/R2L | < 1.0$
wobei

R2S der Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung (X-Richtung) oder der zweiten Richtung (Y-Richtung) ist, und einen kleineren Absolutwert hat, und
R2L der Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung (X-Richtung) oder der zweiten Richtung (Y-Richtung) ist, und einen größeren Absolutwert hat.

Die bedingte Ungleichung (1) ist eine Ungleichung, bei der ein Verhältnis der Krümmung (Krümmungsradius) der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in X-Richtung und deren Krümmung (Krümmungsradius) in Y-Richtung definiert ist. Die bedingte Ungleichung (1) ist erfüllt, so dass es möglich ist, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente durch Verwendung der Korrekturlinse zu korrigieren, obwohl die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente des einfallenden Lichts und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente besteht, wenn das Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement auf das optische System trifft.
Wenn der Wert der bedingten Ungleichung (1) gleich oder größer als eine Obergrenze ist, ist es schwierig, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente zu korrigieren, wenn das Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement mit unterschiedlichen Krümmungen in der X-Richtung und der Y-Richtung auf das optische System trifft. Auch wenn der Brennpunkt der X-Richtungskomponente und der Brennpunkt der Y-Richtungskomponente im einfallenden Licht auf das optische System gegenüber der idealen Bildebene verschoben sind, können beim Zusammenfallen des Brennpunkts der X-Richtungskomponente und des Brennpunkts der Y-Richtungskomponente die vom auf der idealen Bildebene angeordneten Bildsensor erhaltenen Bilddaten durch die Bildverarbeitung korrigiert oder eine Bildebenenposition des Bildsensors eingestellt werden. Wenn jedoch beispielsweise der Brennpunkt der X-Richtungskomponente und der Brennpunkt der Y-Richtungskomponente nicht übereinstimmen, ist es schwierig, die vom Bildsensor durch die Bildverarbeitung erhaltenen Bilddaten zu korrigieren. Da es beispielsweise bei der TOF-Kamera schwierig ist, eine Richtung eines Objekts oder eine Entfernung von dem in der Umgebung vorhandenen Objekt mit hoher Genauigkeit basierend auf den erhaltenen Bilddaten zu erkennen, ist es nicht vorzuziehen, die TOF-Kamera zu verwenden.
Um diese Effekte zu erhalten, ist eine untere Grenze der bedingten Ungleichung (1) eher 0,2 und noch bevorzugter 0,3. Die Obergrenze der bedingten Ungleichung (1) ist vorzugsweise 0,9, noch bevorzugter 0,8, nochmals bevorzugter 0,76 und noch weiter bevorzugter 0,72. Die untere Grenze der bedingten Ungleichung (1) ist vorzugsweise 0, stärker bevorzugt 0,1 und am bevorzugtesten 0,01. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass ein Ungleichheitszeichen (≤) mit einem Gleichheitszeichen durch ein Ungleichheitszeichen (<) oder das Ungleichheitszeichen (<) durch das Ungleichheitszeichen (≤) mit dem Gleichheitszeichen in bedingter Ungleichung (1) ersetzt wird. Dasselbe gilt für bedingte Ungleichungen, die im Folgenden beschrieben werden. Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes zeigt, können sowohl die Werte der unteren als auch der oberen Grenze bevorzugte Werte sein, oder nur einer davon kann ein bevorzugter Wert sein.
Bedingte Ungleichung (2)
$0 \leq (| RAx | - | RBx |) / (| RAx | + | RBx |) > 0.27$
wobei

RAx der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche oder der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung (X-Richtung) ist, und einen größeren Absolutwert hat, und
RBx der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche oder der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung (X-Richtung) ist, und einen kleineren Absolutwert hat.

Bedingte Ungleichung (2) ist eine Ungleichung, bei der der Krümmungsradius der Korrekturlinse in X-Richtung definiert ist. Die bedingte Ungleichung (2) ist erfüllt, und so ist es möglich, eine Oberflächenform zu bilden, die geeignet ist, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente im auf das optische System einfallenden Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement zu korrigieren, indem die Korrekturlinse für das optische System einschließlich des lichtdurchlässigen Abdeckelements mit den in X-Richtung und Y-Richtung voneinander verschiedenen Krümmungen auf der objektseitigen Oberfläche verwendet wird.
Um die Effekte zu erfassen, ist eine untere Grenze der bedingten Ungleichung (2) eher 0,0016, noch bevorzugter 0,0156 und nochmals bevorzugter 0,0242. Eine Obergrenze der bedingten Ungleichung (2) ist vorzugsweise 0,2647, noch bevorzugter 0,2380, nochmals bevorzugter 0,1500, noch weiter bevorzugter 0,0948 und nochmals weiter bevorzugter 0,0909.
Bedingte Ungleichung (3)
$0 \leq (| RAy | - | RBy |) / (| RAy | + | RBy |) > 0.27$
wobei

RAy der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche oder der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der zweiten Richtung (Y-Richtung) ist, und einen größeren Absolutwert hat, und
RBy der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche oder der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der zweiten Richtung (Y-Richtung) ist, und einen kleineren Absolutwert hat.

Bedingte Ungleichung (3) ist eine Ungleichung, bei der der Krümmungsradius der Korrekturlinse in Y-Richtung definiert ist. Die bedingte Ungleichung (3) ist erfüllt, und so ist es möglich, eine Oberflächenform zu bilden, die geeignet ist, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der X-Richtungskomponente und dem Brennpunkt der Y-Richtungskomponente im auf das optische System einfallenden Licht durch das lichtdurchlässige Abdeckelement zu korrigieren, indem die Korrekturlinse für das optische System einschließlich des lichtdurchlässigen Abdeckelements mit den in X-Richtung und Y-Richtung voneinander verschiedenen Krümmungen auf der objektseitigen Oberfläche verwendet wird.
Abbildungsvorrichtung
Als nächstes wird die Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Abbildungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Korrekturlinse nach der vorliegenden Erfindung, ein optisches System und einen Bildsensor, der näher an der Bildseite als das optische System angeordnet ist, und auf den ein durch das optische System und die Korrekturlinse erzeugtes optisches Bild trifft.
Hier sind das optische System und der Bildsensor nicht besonders eingeschränkt. Das optische System ist wie oben beschrieben. Festkörper-Bildsensoren wie ein CCD-Sensor (Charge Coupled Device) und ein komplementärer CMOS-Sensor (Metal Oxide Semiconductor) können als Bildsensor verwendet werden. Die Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine linsenfixierte Abbildungsvorrichtung sein, bei der eine Linse an einem Gehäuse befestigt ist, oder eine linsenwechselbare Abbildungsvorrichtung wie eine Spiegelreflexkamera oder eine spiegellose Kamera. Insbesondere ist eine Abbildungsvorrichtung, bei der das lichtdurchlässige Abdeckelement, das die zylindrische Gestalt oder die Fassform aufweist, und unterschiedliche Krümmungen in X-Richtung und Y-Richtung aufweist, auf der Objektseite des optischen Systems vorgesehen ist, als Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet. So ist beispielsweise eine an einem mobilen Objekt wie einem Fahrzeug oder an einem Gebäude installierte Abbildungsvorrichtung vom Installationstyp, wie eine fahrzeuginterne Abbildungsvorrichtung oder eine Überwachungsabbildungsvorrichtung, die zum Zwecke der Erfassung oder Überwachung verwendet wird, geeignet. Beispiele für das mobile Objekt sind hier verschiedene mobile Objekte wie ein landmobiles Objekt wie ein Fahrzeug, ein luftmobiles Objekt wie ein Flugzeug und ein maritimes mobiles Objekt wie ein Schiff. Eine Abtastkamera (einschließlich der TOF-Kamera), die zum Erfassen vor jedem mobilen Objekt in einer Bewegungsrichtung oder einem Objekt in der Umgebung, zum Erfassen einer Position und einer Richtung oder zum Erkennen, was das Objekt ist, verwendet wird, ist geeignet. Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff des mobilen Objekts verschiedene mobile Objekte beinhaltet, wie beispielsweise ein unbemanntes Luftfahrzeug (Drohne), einen unbemannten Aufklärer oder einen Roboter (einschließlich eines Roboterreinigers) mit einer unabhängigen Bewegungsfunktion, wie beispielsweise einen unabhängigen bipedalen Gehroboter.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Beispielen ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
[Beispiel 1]
Optische Konfiguration des optischen Systems
Die 1 und 2 sind Linsenquerschnitte eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse des Beispiels 1 auf der X-Z-Ebene und der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. „CG1“ in den 1 und 2 ist das lichtdurchlässige Abdeckelement. „CG2“ ist eine parallele Platte ohne wesentliche Brechkraft, wie beispielsweise ein Deckglas, das auf der Objektseite der Bildebene des Festkörper-Bildsensors vorgesehen ist. Da dies auch für die in anderen Beispielen gezeigten Linsenschnitte gilt, entfällt die Beschreibung.
Eine Korrekturlinse L1 des Beispiels 1 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System beinhaltet, in der Reihenfolge der Objektseite, eine Linse L2, eine bikonvexe Linse L3, eine positive Meniskuslinse L4 mit einer zur Objektseite konvexen Gestalt, eine bikonkave Linse L5, eine positive Meniskuslinse L6 mit einer zur Bildseite konvexen Gestalt und eine bikonvexe Linse L7.
Wie in 44 dargestellt, ist das optische System 100 auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 so gelagert, dass die optische Achse des optischen Systems 100 senkrecht zur lichtdurchlässigen Oberfläche (Wandfläche) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 mit der zylindrischen Gestalt steht. Die Lichtdurchlässigkeitsfläche des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 weist die Krümmung in X-Richtung und keine Krümmung in Y-Richtung auf. Die Mittelachse des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 erstreckt sich in Y-Richtung, und das optische System 100 ist um seine Mittelachse drehbar gelagert. In dem in 44 dargestellten Beispiel wird davon ausgegangen, dass die X-Richtung im Wesentlichen eine horizontale Richtung und die Y-Richtung im Wesentlichen eine vertikale Richtung ist. In der vorliegenden Erfindung können jedoch die erste Richtung und die zweite Richtung jeweils Richtungen senkrecht zur optischen Achse sein, und die erste Richtung und die zweite Richtung können senkrecht zueinander sein. Diese Richtungen sind nicht auf den in 44 dargestellten Aspekt beschränkt.
Numerisches Beispiel
Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 1 gibt „Oberflächennummer“ die Ordnung einer von der Objektseite gezählten Linsenoberfläche an, „Typ“ zeigt eine Oberflächenform, „RX“ zeigt einen Krümmungsradius der Linsenoberfläche in X-Richtung (erste Richtung), „RY“ zeigt einen Krümmungsradius der Linsenoberfläche in Y-Richtung (zweite Richtung), „D“ zeigt eine Linsendicke oder ein Linsenintervall auf der optischen Achse und „N“ zeigt eine Brechkraft bei einer d-Linie (Wellenlänge A = 587,56 nm). „ZYLINDRISCH“, dargestellt in einer Spalte vom Typ „Typ“, bedeutet, dass die Linsenoberfläche eine zylindrische Oberfläche ist. In den nachfolgend zu beschreibenden Tabellen bedeutet „RINGFÖRMIG“, dass die Linsenoberfläche eine toroidale Oberfläche ist. Im Falle der durch „RINGFÖRMIG“ dargestellten Oberfläche gibt es jedoch einen Fall, in dem diese Oberfläche nicht die wesentliche Brechkraft aufweist. „INF“, dargestellt in einer Spalte von „RY“, bedeutet, dass die Linsenoberfläche eine ebene Oberfläche ist. Alle Längeneinheiten in der Tabelle sind „mm“.
In Tabelle 2 sind die Oberflächendaten der Linsen, die das optische System von Beispiel 1 bilden, dargestellt. In Tabelle 2 gibt „Oberflächennummer“ die Ordnung einer von der Objektseite gezählten Linsenoberfläche an, „Typ“ zeigt eine Oberflächenform, „R“ zeigt einen Krümmungsradius der Linsenoberfläche, „D“ zeigt eine Linsendicke oder ein Linsenintervall auf der optischen Achse und „N“ zeigt eine Brechkraft bei einer d-Linie (Wellenlänge λ = 587,56 nm). „SPH“, dargestellt in einer Spalte vom Typ, zeigt an, dass die Linsenoberfläche eine sphärische Oberfläche ist, und „ASP“ zeigt an, dass die Linsenoberfläche eine asphärische Oberfläche ist. „STO“ bedeutet Blendenstufe. „INF“, dargestellt in einer Spalte von „R“, bedeutet, dass die Linsenoberfläche eine ebene Oberfläche ist und einen paraxialen Krümmungsradius benennt, wenn die Linsenoberfläche die asphärische Oberfläche ist. Alle Längeneinheiten in der Tabelle sind „mm“.
Tabelle 3 stellt die asphärischen Koeffizienten der asphärischen Oberflächen dar. Der asphärische Koeffizient ist ein Wert, wenn jede asphärische Oberflächenform durch die folgende Gleichung definiert ist. $\begin{array}{l} z = {ch}^{2} / [1 + {1 - (1 + k) c^{2} h^{2}}^{1 / 2}] + {A4h}^{4} + A 6 h^{6} + \\ A^{8} h^{8} + A 10 h^{10} \end{array}$
In der obigen Gleichung bezeichnet „c“ jedoch eine Krümmung (1/r), „h“ eine Höhe von der optischen Achse, „k“ ist eine konische Konstante, „A4“, „A6“, „A8“, „A10“ -- - asphärische Ordnungskoeffizienten. In Tabelle 2 bedeutet „E-n“ „×10n“.
In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt.

Die Bezeichnungen im Zusammenhang mit den oben genannten Tabellen werden ebenfalls auf Tabellen angewendet, die in anderen Beispielen dargestellt werden sollen. [Tabelle 1]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	50.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	47.000	INF	40.000
3	ZYLINDRISCH	-40.150	INF	3.000	1.58547
4	ZYLINDRISCH	-40.000	INF	2.000

[Tabelle 2]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
5	SPH	INF	1.100	1.51633
6	STO	INF	0.200
7	SPH	32.740	6.000	2.00100
8	SPH	-234.000	0.280
9	ASP	41.995	6.010	1.66134
10	ASP	76.460	1.000
11	SPH	-69.800	1.770	1.51633
12	SPH	16.550	9.118
13	ASP	-9.505	4.550	1.66134
14	ASP	-12.115	0.200
15	SPH	24.800	6.300	2.00100
16	SPH	-800.000	12.207
17	SPH	INF	0.500	1.51633

[Tabelle 3]

Nummer der Oberfläche	k	A4	A6	A8	A10	A12
9	8.5742	-4.9696E-05	-1.5222E-07	2.0419E-10	-2.8640E-12	1.3119E-15
10	34.1227	-9.5575E-05	-1.5792E-07	1.5704E-09	-7.3151E-12	2.7879E-14
13	-0.9538	-7.0871E-05	1.8601E-07	1.1869E-08	4.1195E-11	-4.5814E-13
14	-0.1231	4.0736E-05	4.5702E-07	2.2723E-09	2.0906E-11	-9.0618E-15

3 zeigt Astigmatismusdiagramme des optischen Systems mit der Korrekturlinse L1 und dem lichtdurchlässigen Abdeckelement CG1 von Beispiel 1 bei unendlichem Fokus. In 3 zeigt die linke Seite ein Astigmatismus Y in Y-Richtung und die rechte Seite ein Astigmatismus X in X-Richtung. In jedem Diagramm stellt eine vertikale Achse einen halben Blickwinkel dar, S in jedem Diagramm zeigt eine sagittale Ebene und T zeigt Eigenschaften in einer Referenzwellenlänge (905 nm) des optischen Systems auf einer tangentialen Ebene.
4 zeigt seitliche Aberrationsdiagramme, die sphärische Aberrationen des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 1 bei unendlichem Fokus zeigen. In 4 zeigt die linke Seite eine sphärische Aberration Y in Y-Richtung und die rechte Seite eine sphärische Aberration X in X-Richtung. In jedem Diagramm stellt eine vertikale Achse einen lateralen Aberrationswert dar, und eine horizontale Achse stellt ein Pupillendurchmesserverhältnis dar und zeigt Eigenschaften in einer Referenzwellenlänge (905 nm) des optischen Systems.
Die Bezeichnungen im Zusammenhang mit diesen lateralen Aberrationsdiagrammen werden ebenfalls auf laterale Aberrationsdiagramme angewendet, die in anderen Beispielen dargestellt werden sollen.
[Beispiel 2]
Optische Konfiguration des optischen Systems
5A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
5B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 2 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 2 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 2 sind in Tabelle 4 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 6 und 7 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 2 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 4]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	100.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	97.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-80.150	-78.910	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-80.000	-79.999	2.000

[Beispiel 3]
Optische Konfiguration des optischen Systems
8A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
8B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 3 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 3 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 3 sind in Tabelle 5 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 9 und 10 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 3 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 5]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	50.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	47.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-61.910	-299.000	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-60.000	-300.000	2.000

[Beispiel 4]
Optische Konfiguration des optischen Systems
11A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
11B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 4 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 4 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 4 sind in Tabelle 6 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 12 und 13 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 4 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 6]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	50.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	47.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-96.030	-299.000	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-90.000	-300.000	2.000

[Beispiel 5]
Optische Konfiguration des optischen Systems
14A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
14B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung auf und in der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 5 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 5 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 5 sind in Tabelle 7 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 15 und 16 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 5 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 7]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	100.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	97.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-63.690	-78.910	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-64.000	-80.000	2.000

[Beispiel 6]
Optische Konfiguration des optischen Systems
17A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
17B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 6 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 6 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 6 sind in Tabelle 8 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 18 und 19 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 6 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 8]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	100.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	97.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-145.900	-98.915	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-142.850	-100.000	2.000

[Beispiel 7]
Optische Konfiguration des optischen Systems
20A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
20B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 7 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 7 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 7 sind in Tabelle 9 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 21 und 22 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 7 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 9]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	50.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	47.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	-860.000	-78.910	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	-500.000	-80.000	2.000

[Beispiel 8]
Optische Konfiguration des optischen Systems
23A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
23B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 8 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 8 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 8 sind in Tabelle 10 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 24 und 25 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 8 während des Unendlichkeitsfokus. [Tabelle 10]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	50.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	47.000	INF	40.000
3	RINGFÖRMIG	INF	-478.000	3.000	1.58547
4	RINGFÖRMIG	INF	-830.000	2.000

[Beispiel 9]
Optische Konfiguration des optischen Systems
26A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung in der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
26B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 9 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 9 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 9 sind in Tabelle 11 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 27 und 28 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 9 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 11]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	100.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	97.000	INF	40.000
3	ZYLINDRISCH	-132.300	INF	3.000	1.66134
4	ZYLINDRISCH	-130.000	INF	2.000

[Beispiel 10]
Optische Konfiguration des optischen Systems
29A ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung auf der X-Z-Ebene bei unendlichem Fokus, und
29B ist eine Linsenquerschnittsansicht eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse aus Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung auf der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 10 ist auf der Innenseite (Bildseite) des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 angeordnet und befindet sich auf der Objektseite des optischen Systems. Das optische System von Beispiel 10 ist das gleiche wie das optische System von Beispiel 1 und befindet sich auf der Innenseite des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 wie in Beispiel 1.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 aus Beispiel 10 sind in Tabelle 12 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind die gleichen wie die in den Tabellen 2 und 3 von Beispiel 1 dargestellten Daten. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 30 und 31 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 und der Korrekturlinse L1 von Beispiel 10 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 12]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	100.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	97.000	INF	40.000
3	ZYLINDRISCH	-132.800	INF	3.000	1.51680
4	ZYLINDRISCH	-130.000	INF	2.000

[Beispiel 11]
Optische Konfiguration des optischen Systems
Die 32 und 33 sind Linsenquerschnittsansichten eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse des Beispiels 11 auf der X-Z-Ebene und der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 11 ist im Wesentlichen die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Korrekturlinse auf der Bildseite des optischen Systems 100 und auf der Objektseite des Deckglases CG2 angeordnet ist.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Die Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 11 sind in Tabelle 13 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind in den Tabellen 14 und 15 dargestellt. Die Oberflächendaten der Korrekturlinse sind in Tabelle 16 und die Oberflächendaten des Deckglases CG2 sind in Tabelle 17 dargestellt. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 34 und 35 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 des Beispiels 11 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 13]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
1	ZYLINDRISCH	70.000	INF	3.000	1.58547
2	ZYLINDRISCH	67.000	INF	40.000

[Tabelle 14]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
3	SPH	INF	1.100	1.51633
4	STO	INF	0.200
5	SPH	32.740	6.000	2.001003
6	SPH	-234.000	0.280
7	ASP	41.995	6.010	1.661342
8	ASP	76.460	1.000
9	SPH	-69.800	1.770	1.51633
10	SPH	16.550	9.118
11	ASP	-9.505	4.550	1.661342
12	ASP	-12.115	0.200
13	SPH	24.800	6.300	2.001003
14	SPH	-800.000	2.000

[Tabelle 15]

Nummer der Oberfläche	k	A4	A6	A8	A10	A12
7	8.5742	-4.9696E-05	-1.5222E-07	2.0419E-10	-2.8640E-12	1.3119E-15
8	34.1227	-9.5575E-05	-1.5792E-07	1.5704E-09	-7.3151E-12	2.7879E-14
11	-0.9538	-7.0871E-05	1.8601E-07	1.1869E-08	4.1195E-11	-4.5814E-13
12	-0.1231	4.0736E-05	4.5702E-07	2.2723E-09	2.0906E-11	-9.0618E-15

[Tabelle 16]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
15	ZYLINDRISCH	124.000	INF	1.500	1.58547
16	ZYLINDRISCH	150.000	INF	9.207

[Tabelle 17]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
17	SPH	INF	0.500	1.51633

[Beispiel 12]
Optische Konfiguration des optischen Systems
Die 36 und 37 sind Linsenquerschnittsansichten eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse des Beispiels 12 auf der X-Z-Ebene und der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 12 ist im Wesentlichen die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Korrekturlinse auf der Bildseite des optischen Systems 100 und auf der Objektseite des Deckglases CG2 angeordnet ist.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Die Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 12 sind in Tabelle 18 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind in den Tabellen 19 und 20 dargestellt. Die Oberflächendaten der Korrekturlinse sind in Tabelle 21 und die Oberflächendaten des Deckglases CG2 sind in Tabelle 22 dargestellt. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 38 und 39 zeigen Astigmatismus- und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 12 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 18]

[Tabelle 19]

[Tabelle 20]

[Tabelle 21]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
15	ZYLINDRISCH	INF	130.000	1.500	1.58547
16	ZYLINDRISCH	INF	80.000	9.207

[Tabelle 22]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
17	SPH	INF	0.500	1.51633

[Beispiel 13]
Optische Konfiguration des optischen Systems
Die 40 und 41 sind Linsenquerschnittsansichten eines optischen Systems mit einer Korrekturlinse des Beispiels 13 auf der X-Z-Ebene und der Y-Z-Ebene bei unendlichem Fokus. Die Korrekturlinse L1 von Beispiel 13 ist im Wesentlichen die gleiche wie die von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Korrekturlinse auf der Bildseite des optischen Systems 100 und auf der Objektseite des Deckglases CG2 angeordnet ist.
Numerisches Beispiel

Als nächstes wird ein numerisches Beispiel beschrieben, auf das spezifische numerische Werte angewendet werden. Die Oberflächendaten des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 13 sind in Tabelle 23 dargestellt. Oberflächendaten und asphärische Koeffizienten des optischen Systems sind in den Tabellen 24 und 25 dargestellt. Die Oberflächendaten der Korrekturlinse sind in Tabelle 26 und die Oberflächendaten des Deckglases CG2 in Tabelle 27 dargestellt. In Tabelle 28 sind die Werte der bedingten Ungleichung (1) bis zur bedingten Ungleichung (3) dargestellt. Die 42 und 43 zeigen Astigmatismusdiagramme und sphärische Aberrationsdiagramme des optischen Systems einschließlich der Korrekturlinse L1 und des lichtdurchlässigen Abdeckelements CG1 von Beispiel 13 bei unendlichem Fokus. [Tabelle 23]

[Tabelle 24]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
3	SPH	INF	1.100	1.51633
4	STO	INF	0.200
5	SPH	32.740	6.000	2.00100
6	SPH	-234.000	0.280
7	ASP	41.995	6.010	1.66134
8	ASP	76.460	1.000
9	SPH	-69.800	1.770	1.51633
10	SPH	16.550	9.118
11	ASP	-9.505	4.550	1.66134
12	ASP	-12.115	0.200
13	SPH	24.800	6.300	2.00100
14	SPH	-800.000	2.000

[Tabelle 25]

Nummer der Oberfläche	k	A4	A6 A8	A10	A12
7	8.5742	-4.9696E-05	-1.5222E-07 2.0419E-10	-2.8640E-12	1.3119E-15
8	34.1227	-9.5575E-05	-1.5792E-07 1.5704E-09	-7.3151 E-1 2	2.7879E-14
11	-0.9538	-7.0871E-05	1.8601E-07 1.1869E-08	4.1195E-11	-4.5814E-13
12	-0.1231	4.0736E-05	4.5702E-07 2.2723E-09	2.0906E-11	-9.0618E-15

[Tabelle 26]

Nummer der Oberfläche	Typ	RX	RY	D	N
15	RINGFÖRMIG	124.000	1200.000	1.500	1.58547
16	RINGFÖRMIG	150.000	1000.000	9.207

[Tabelle 27]

Nummer der Oberfläche	Typ	R	D	N
17	SPH	INF	0.500	1.51633

[Tabelle 28]

		Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5
(1)	\| R2S/R2L \|	0.0000	0.999	0.2000	0.3000	0.8000
(2)	(\|RAx\|-\|RBx\|)/(\|RAx\|+\|RBx\|)	0.0018	0.0009	0.0156	0.0324	0.0242
(3)	(\|RAy\|-\|RBy\|)/(\|RAy\|+\|RBy\|)	0.0000	0.0068	0.0016	0.0016	0.0068

		Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10
(1)	\|R2S/R2L\|	0.7000	0.2000	0.0000	0.0000	0.0000
(2)	(\|RAx\|-\|RBx\|)/(\|RAx\|+\|RBx\|)	0.0105	0.2647	0.0000	0.0087	0.0106
(3)	(\|RAy\|-\|RBy\|)/(\|RAy\|+\|RBy\|)	0.0054	0.0068	0.2691	0.0000	0.0000

		Beispiel 11	Beispiel 12	Beispiel 13
(1)	\|R2S/R2L\|	0.0000	0.0000	0.2000
(2)	(\|RAx\|-\|RBx\|)/(\|RAx\|+\|RBx\|)	0.0948	0.0000	0.0948
(3)	(\|RAy\|-\|RBy\|)/(\|RAy\|+\|RBy\|)	0.0000	0.2380	0.0909

Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Korrekturlinse bereitzustellen, die in der Lage ist, die Verschiebung zwischen dem Brennpunkt der ersten Richtungskomponente und dem Brennpunkt der zweiten Richtungskomponente in dem optischen System zu korrigieren, in dem das lichtdurchlässige Abdeckelement mit den unterschiedlichen Krümmungen in der ersten Richtung senkrecht zur optischen Achse und der zweiten Richtung senkrecht zur optischen Achse und der ersten Richtung objektseitig angeordnet ist, sowie die Abbildungsvorrichtung, die die Korrekturlinse beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018205610 [0001]
JP 2004 [0005]
JP 508575 A [0005]
JP 200450857575 A [0006]

Claims

Was beansprucht wird, ist:
Eine Korrekturlinse, die in einem optischen System verwendet wird, bei dem ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit Krümmungsradien, die sich voneinander in einer ersten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse und einer zweiten Richtung senkrecht zu der optischen Achse und der ersten Richtung unterscheiden, auf einer Objektseite angeordnet ist, wobei die Krümmungsradien einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung und der zweiten Richtung unterschiedlich sind, und die folgende Bedingung erfüllt ist: $0.0 \leq | R 2 S/R2L | < 1.0$
wobei R2S ein Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung ist und einen kleineren Absolutwert hat, und R2L ein Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung ist und einen größeren Absolutwert hat.
Die Korrekturlinse nach Anspruch 1, wobei eine Brechkraft des lichtdurchlässigen Abdeckelements und eine Brechkraft der Korrekturlinse unterschiedliche Vorzeichen in wenigstens einer der ersten Richtung oder der zweiten Richtung, aufweisen.
Die Korrekturlinse nach Anspruch 1, wobei, wenn das lichtdurchlässige Abdeckelement eine Brechkraft in irgendeiner Richtung der ersten Richtung oder der zweiten Richtung, aufweist, die Korrekturlinse eine Brechkraft aufweist, die das gleiche Vorzeichen wie das lichtdurchlässige Abdeckelement in der anderen Richtung aufweist.
Die Korrekturlinse nach Anspruch 1, wobei, die folgenden Bedingungen erfüllt sind: $0 \leq (| RAx | - | RBx |) / (| RAx | + | RBx |) > 0.27,$
und $0 \leq (| RAy | - | RBy |) / (| RAy | + | RBy |) > 0.27$
wobei RAx ein Krümmungsradius einer objektseitigen Oberfläche oder einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung ist und einen größeren Absolutwert hat, RBx ein Krümmungsradius einer objektseitigen Oberfläche oder einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der ersten Richtung ist und einen kleineren Absolutwert hat, RAy ein Krümmungsradius einer objektseitigen Oberfläche oder einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der zweiten Richtung ist und einen größeren Absolutwert hat, und RBy ein Krümmungsradius einer objektseitigen Oberfläche oder einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse in der zweiten Richtung ist und einen kleineren Absolutwert hat.
Die Korrekturlinse nach Anspruch 1, wobei ein Glasmaterial der Korrekturlinse das gleiche ist wie das Glasmaterial des lichtdurchlässigen Abdeckelements.
Die Korrekturlinse, die in einem optischen System verwendet wird, bei der ein lichtdurchlässiges Abdeckelement mit Krümmungsradien, die sich voneinander in einer ersten Richtung senkrecht zu einer optischen Achse und einer zweiten Richtung senkrecht zu der optischen Achse und der ersten Richtung unterscheiden, auf einer Objektseite angeordnet ist, und eine Verschiebung zwischen den Brennpunkten in der ersten und der zweiten Richtung korrigiert, die von dem lichtdurchlässigen Abdeckelement verursacht wird, wobei die Krümmungsradien einer bildseitigen Oberfläche der Korrekturlinse verschieden in der ersten und der zweiten Richtung sind, und jeder Krümmungsradius auf einen unterschiedlichen Wert eingestellt ist, der vom Krümmungsradius des lichtdurchlässigen Abdeckelements in jeder Richtung eingestellt abhängt.
Ein Abbildungsvorrichtung bestehend aus: der Korrekturlinse nach Anspruch 1; dem optischen System; und einem Bildsensor, der näher an der Bildseite angeordnet ist als das optische System, und auf dem ein durch das optische System und die Korrekturlinse erzeugtes optisches Bild fällt.