JP2023518123A - 対物レンズ、対物レンズの使用、対物レンズを含む計測システム及び対物レンズにおける両面非球面プラスチックレンズの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
レンズは、費用対効果の高い方法で製造され得、LIDAR用途に特に適している。これは、パッシブなアサーマル化、良好な像側テレセントリック性及び低いF-θ歪又は所望の歪を実現する可能性によって特徴付けられる。これは、撮像レンズ又は投影レンズとしての他の用途にも好適であり得る。
2 レンズ素子配置とビーム経路
3 光軸
4 光線
5 第一のレンズ素子
6 第一の表面
7 第二の表面
8 第二のレンズ素子
9 第三の表面
10 第四の表面
11 第三のレンズ素子
12 第五の表面
13 第六の表面
14 ダイアフラム平面
15 ダイアフラム
16 第四のレンズ素子
17 第七の表面
18 第八の表面
19 第五のレンズ素子、補正レンズ素子
20 第九の表面、補正レンズ素子の光入射面
21 第十の表面、補正レンズ素子の光射出面
22 凸領域
23 凹領域
24 第一の変曲点
25 第二の変曲点
26 第三の変曲点
27 第一の外的値
28 第二の外的値
29 第三の外的値
30 フィルタ
31 計測システム
32 光源
33 マトリクスセンサ
34 投光レンズ
35 受光レンズ
36 物体
37 投射光
38 反射光
Claims (15)
- 固定された焦点距離Fと、光軸に関して45°を超える視野とを有するレンズ(1)であって、少なくとも第一の表面(6)、第二の表面(7)、第三の表面(9)、第四の表面(10)、第五の表面(12)、第六の表面(13)、第七の表面(17)、第八の表面(18)、第九の表面(20)及び第十の表面(21)は、ビーム経路内に連続的に配置され、
・前記第一の表面(6)及び前記第二の表面(7)は、第一の焦点距離f1を有する第一のレンズ素子(5)に属し、
・前記第三の表面(9)及び前記第四の表面(10)は、第二の焦点距離f2を有する第二のレンズ素子(8)に属し、
・前記第五の表面(12)及び前記第六の表面(13)は、第三の焦点距離f3と、1.7を超える屈折率とを有する第三のレンズ素子(11)に属し、
・前記第七の表面(17)及び前記第八の表面(18)は、第四の焦点距離f4を有する第四のレンズ素子(16)に属し、
・前記第九の表面(20)及び前記第十の表面(21)は、第五の焦点距離f5を有する第五のレンズ素子(19)に属し、
・前記第一のレンズ素子(5)は、負の屈折力D1=1/f1<0を有するメニスカスとして形成され、
・ダイアフラム(15)は、前記第二のレンズ素子(8)と前記第三のレンズ素子(11)との間に配置され、
・前記第三のレンズ素子(11)は、正の屈折力D3=1/f3>0を有し、
・前記第三のレンズ素子(11)の前記屈折力D3=1/f3と、前記第四のレンズ素子(16)の屈折力D4=1/f4と、前記第五のレンズ素子(19)の屈折力D5=1/f5との和D3+D4+D5は、正であり、
・前記第九の表面(20)は、非球面であるように形成され、且つ近軸凸領域(22)及び周辺凹領域(23)を有し、
・前記第七の表面(17)、第八の表面(18)及び第十の表面(21)の少なくとも1つは、非球面であるように形成され、
- ・前記第一のレンズ素子(5)は、第一のガラスからなり、及び/又は
・前記第二のレンズ素子(8)は、第一のプラスチックからなり、及び/又は
・前記第三のレンズ素子(11)は、第二のガラスからなり、及び/又は
・前記第四のレンズ素子(16)は、第二のプラスチックからなり、及び/又は
・前記第五のレンズ素子(19)は、第三のプラスチックからなることを特徴とする、請求項1に記載のレンズ。 - 前記第五のレンズ素子(19)は、第三のプラスチックからなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のレンズ。前記第三のレンズ素子のアッベ数は、35未満であり、及び前記第二、第四及び第五のレンズ素子のアッベ数は、全て50~65又は18~32の何れかであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のレンズ。
- 前記第一のレンズ素子(5)及び/若しくは前記第二のレンズ素子(8)は、少なくとも1つの非球面を有すること、並びに/又は前記第七の表面、第八の表面(18)、第九の表面(20)及び第十の表面(21)は、全て非球面であるように形成されることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載のレンズ。
- 前記第八の表面(18)及び第十の表面(21)の少なくとも1つ、及び/又は
前記第三の表面、第七の表面、第八の表面(18)及び第十の表面(21)の少なくとも3つ
は、少なくとも1つの変曲点をそれぞれ有することを特徴とする、請求項1~4の何れか一項に記載のレンズ。 - 前記第十の表面(21)は、凹面であり、且つ凸領域がないように形成されること、及び/又は前記第十の表面のz座標の、平面x=0内のy方向に関する一次導関数dz/dyは、少なくとも1つの変曲点を有することを特徴とする、請求項1~5の何れか一項に記載のレンズ。
- 前記第五の表面(12)は、平坦面として形成され、及び/又はダイアフラム(18)は、前記第五の表面(12)上に配置されることを特徴とする、請求項1~6の何れか一項に記載のレンズ。
- 2mm~5mmの焦点距離Fを有すること、及び/又は
前記第一のレンズ素子の前記第一の焦点距離f1は、前記第二のレンズ素子の前記焦点距離f2の0.7倍~1.3倍であること、及び/又は
前記ガラスレンズ素子の中心厚さの和は、前記プラスチックレンズ素子の中心厚さの和より大きいこと、及び/又は
前記レンズは、全長及びイメージサークル直径を有し、前記全長は、前記イメージサークル直径の2倍~5倍であることを特徴とする、請求項1~7の何れか一項に記載のレンズ。 - 像側でほぼテレセントリックであるように形成され、像側テレセントリックエラーは、10°未満であることを特徴とする、請求項1~8の何れか一項に記載のレンズ。
- 少なくとも1:1.3のレンズ速度を有することを特徴とする、請求項1~9の何れか一項に記載のレンズ。
- 光源からの信号光を環境光、特に日光から分離するためのバンドパスフィルタ(30)を含むか、又は前記レンズの外部に配置されたバンドパスフィルタと共に動作可能であることを特徴とする、請求項1~10の何れか一項に記載のレンズ。
- 少なくとも1つの光ビーム(4)の飛行時間を少なくとも検出するための計測システム(31)のための、請求項1~11の何れか一項に記載のレンズ(1)の使用。
- 請求項1~12の何れか一項に記載の少なくとも1つのレンズ(34、35)と、少なくとも1つの光源(32)と、少なくとも1つのマトリクスセンサ(33)とを含む計測システム(31)であって、前記光源(32)は、レーザビーム光源又はLEDであり、且つ前記光源は、パルス式に動作され、及びパルス長は、1ns~1msである、計測システム(31)。
- 前記マトリクスセンサ(33)は、SPADアレイであること、及び/又は前記光源(32)は、VCSELアレイ若しくはLEDアレイであることを特徴とする、請求項1~13の何れか一項に記載の計測システム。
- 少なくとも4つのレンズ素子を有する撮像レンズの像面湾曲、及び/又は非点収差、及び/又は歪を補正するためのプラスチック両面非球面レンズ素子(19)の使用であって、前記プラスチック両面非球面レンズ素子は、近軸凸領域(22)及び周辺凹領域(23)を有する光入射面(20)を有し、及び前記プラスチックレンズ素子の光射出面(21)は、凹面であり、且つ変曲点がないように形成され、及び前記光射出面のz座標の、平面x=0内のy方向に関する一次導関数dz/dyは、光軸と前記光射出面の縁との間に少なくとも1つの変曲点を有する、使用。
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