光軸34を有している映像光学システム22において、光軸34上に位置するレンズ40、42および/または44を含んでいる屈折レンズグループ38と、光軸34上に位置するイメージ表面28とを具備し、光軸34上に位置する前記レンズの少なくとも1つ40、42および/または44は非球面の前面および非球面の後面を有し、屈折レンズグループ38はイメージ表面28にイメージを形成する映像光学システム。イメージ表面28は実質的に平面である請求項1記載の映像光学システム。レンズ40、42および/または44の前面および後面はそれぞれ円錐表面である請求項1記載の映像光学システム。レンズ40、42および/または44の前面および後面はそれぞれスプライン表面である請求項1記載の映像光学システム。レンズ40、42および/または44を通過する光線24が検出器30に入射するようにイメージ表面28の光軸34上に位置する検出器30を含んでいる請求項1記載の映像光学システム。検出器30は焦点面アレイ検出器である請求項5記載の映像光学システム。検出器30は赤外線検出器である請求項5記載の映像光学システム。屈折レンズグループ38は光軸34に沿って配置された2つのレンズ40、42を具備し、各レンズ40、42は非球面の前面および非球面の後面を有している請求項1記載の映像光学システム。2つのレンズ40、42はそれぞれ二重の凹面レンズである請求項8記載の映像光学システム。第1のレンズ40と第2のレンズ42はそれぞれイメージ表面28に関して凹面的に湾曲されている二重凹面レンズである請求項8記載の映像光学システム。映像光学システム22は約F/1.5よりも小さいF数と、約45度を超える視野と、約2.0よりも小さい望遠比とを有している請求項1記載の映像光学システム。光軸34を有している映像光学システム22において、屈折レンズグループ38と、光軸34上に位置する実質的に平坦なイメージ表面28とを具備し、屈折レンズグループ38は、光軸34上に位置し、非球面の第1のレンズの前面48と、非球面の第1のレンズの後面50とを有する第1のレンズ40と、光軸34上に位置し、非球面の第2のレンズの前面52と、非球面の第2のレンズの後面54とを有する第2のレンズ42とを具備し、屈折レンズグループ38はイメージ表面28においてイメージを形成する映像光学システム。第1のレンズ40と第2のレンズ42は視野を横切る点対点ベースで適用される以下の関係式、即ち、ψt=ψ1ψ2-dψ1ψ2にしたがって規定され、ψtは全体の局部的な光倍率であり、ψ1は第1のレンズ40の局部的な光倍率であり、ψ2は第2のレンズ42の局部的な光倍率であり、dは第1のレンズ40と第2のレンズ42との間の局部的な間隔である請求項12記載の映像光学システム。さらに、イメージ表面28において光軸34上に位置する検出器30を含んでいる請求項12記載の映像光学システム。検出器30は赤外線焦点面検出器である請求項14記載の映像光学システム。第1のレンズ40と第2のレンズ42はそれぞれ二重の凹面レンズである請求項12記載の映像光学システム。さらに、光軸34上に位置する第3のレンズ44を具備し、第2のレンズ42は光軸34に沿って第1のレンズ40と第3のレンズ44との間に位置している請求項12記載の映像光学システム。映像光学システム22は丁度3個の倍率レンズを具備し、それぞれイメージ表面28に関して凹面的に湾曲されている第1のレンズの前面48と、第1のレンズの後面50とを有する第1のレンズ40と、それぞれイメージ表面28に関して凹面的に湾曲されている第2のレンズの前面52と、第2のレンズの後面54とを有する第2のレンズ42と、それぞれイメージ表面28に関して凸面的に湾曲されている第3のレンズの前面56と、第2のレンズの後面58とを有する第3のレンズ44とを具備している請求項12記載の映像光学システム。映像光学システム22は約F/1.5よりも小さいF数と、約45度を超える視野と、約2.0よりも小さい望遠比とを有している請求項12記載の映像光学システム。光軸34と実質的に平坦なイメージ表面28とを有する映像光学システム22において、実質的に平坦なイメージ表面28において実質的に平面のイメージを形成する丁度3つの倍角レンズ40、42、44を有する屈折レンズグループ38と、実質的に平坦なイメージ表面28において光軸34上に位置する赤外線焦点面検出器30とを具備し、屈折レンズグループ38は、それぞれイメージ表面28に関して凹面的に湾曲されている第1のレンズの前面48と、第1のレンズの後面50とを有する二重凹面で非球面の第1のレンズ40と、それぞれイメージ表面28に関して凹面的に湾曲されている第2のレンズの前面52と、第2のレンズの後面54とを有する二重凹面で非球面の第2のレンズ42と、それぞれイメージ表面28に関して凸面的に湾曲されている第3のレンズの前面56と、第2のレンズの後面58とを有する二重凸面の第3のレンズ44とを具備している映像光学システム。映像光学システム22は約F/1.5よりも小さいF数と、約45度を超える視野と、約2.0よりも小さい望遠比を有している請求項20記載の映像光学システム。図1は映像センサシステム20を示している。映像センサシステム20は情景26から好ましくは平坦なイメージ表面28へ光線24によりイメージを形成するために映像光学システム22を使用する。検出器30は典型的にイメージ表面28に位置されている。検出器30は好ましくは焦点面アレイFPA検出器である。FPA検出器とそれらの製造技術は可視および赤外線波長の両者では他の応用において従来技術で知られており、映像センサシステム20で使用されることができる。光線24は映像光学システム22に入る前に随意選択的なウィンドウ32を通過させてもよい。光軸34は映像センサシステム20に対する角度基準線を提供する。映像光学システム22、イメージ表面28、検出器30は全て光軸34上に存在する。多くの場合、光軸34は映像光学システム22の回転対称軸である。光軸34は曲げられてもよく、または他の方法で意図的に非線形であってもよい。映像センサシステム20は映像光学システム22の光素子に加えて、例えばミラー、映像増幅器、色彩処理素子等の他の光素子を含むことができる。光学システム22の視野FOVは光軸から外方向に測定されたイメージされる光線24の最大の角度である。FOVは通常、光軸34を中心に対称である。検出器30は入射光線24を電気信号へ変換し、これは電子システム36により解析される。適切な電子システム36は各タイプの検出器30と共に従来技術で知られている。図2は映像光学システム22の好ましい実施形態とその検出器30との関係をさらに詳細に示している。映像光学システム22は光軸34に沿って位置する屈折レンズグループ38を含んでおり、それによって光線24は屈折レンズグループ38を通過する。屈折レンズグループ38は光軸34上に位置する少なくとも1つの倍率レンズ40、好ましくは光軸34上に位置する少なくとも2つの倍率レンズ40、42、最も好ましくは光軸34上に位置する丁度3つの倍率レンズ40、42、44を有する丁度はここでは多かれ少なかれ特定されたレンズ数を意味する。最も好ましい3つのレンズの実施形態が示されている。さらに、開口46は屈折レンズグループ38の2つのレンズ間で屈折レンズグループ38の前方の位置に即ち屈折レンズグループ38よりもイメージ表面28から遠くに離れて、または屈折レンズグループ38の後方に即ち屈折レンズグループ38よりもイメージ表面28の近くに典型的に存在する。図2では、開口46は2つのレンズ、ここではレンズ40、42間に示されている。屈折レンズグループ38は3個よりも多数のレンズ40、42、44を含むことができる。しかしながら、レンズは光軸34に沿って間隔を隔てられなければならないので、より多くのレンズの付加は映像光学システム22を長くする効果を有し、これは多くの応用で非常に望ましくないことである。第1のレンズ40即ち情景26から光線24が最初に入り、イメージ表面28から最も遠い位置にあるレンズは第1のレンズの前面48と第1のレンズの後面50とを有するここで使用されるように前面は情景26の方向に面し、イメージ表面28から遠く離れたレンズの表面を指し、後面は情景26から離れ、イメージ表面28の方向に面するレンズの表面を指している。第2のレンズ42は第2のレンズの前面52と第2のレンズの後面54とを有する。イメージ表面28に最も近いレンズである第3のレンズ44は、第2のレンズ42が第1のレンズ40と第3のレンズ44との間に位置するように位置されており、第3のレンズの前面56と第3のレンズの後面58とを有する。レンズ40、42、44の少なくとも1つの前面と後面の両者は非球面である。好ましくは、レンズ40、42、44の少なくとも2つの前面と後面は非球面である。最も好ましくは、3つのレンズ40、42、44の全ての前面と後面が非球面である。各レンズ40、42、44の前面と後面は同一の非球面形状であってもよいが、これらは異なる非球面形状であることがより一般的であり、好ましい。ここで使用されているように、非球面表面形状zは以下の式により数学的に記述される。z=ch2/{1[1-1kc2h2]1/2}Ah4Bh6Ch8Dh10...適切であるならば、形態定数h2nの連続するさらに高次の項のシリーズを付加される。値zはz軸に平行な表面のたるみであり、h2=x2y2であり、xとyはz軸光軸34と一致するに垂直な平面のガウス座標であり、cは表面の極の曲率であり、kは円錐係数であり、A、B、C、Dは定数である。各表面48、50、52、54、56は好ましいケースの非球面の場合、通常の形態の非球面表面であるか、円錐表面またはスプライン表面のような特別な形態の非球面表面であってもよい。図2に示されている実施形態では、第1のレンズ40と第2のレンズ42のそれぞれは二重の凹面レンズである。即ち、第1のレンズの前面48と第1のレンズの後面50と第2のレンズの前面52と第2のレンズの後面54は全て非球面であり、イメージ表面28に関して凹面状に湾曲されている。即ち、これらは示されているようにイメージ表面28から離れるように突出している。第3のレンズの前面56と第3のレンズの後面はそれぞれ非球面であり、イメージ表面28に関して凸面的に湾曲されている。即ちこれらはイメージング表面28方向に突出している。本発明の方法はイメージの性質、特にイメージ表面28の形状に関して、特別な設計の対物レンズを実現するために非球面レンズの非球面形状の選択において大きなフレキシビル性を与える。最も好ましくは、イメージ表面28は平面であり、光軸34に垂直に位置し、それによってイメージ表面34に位置する検出器30は平面であり、特に焦点面アレイ検出器であってもよい。レンズ40、42、44の表面48、50、52、54、56、58の形状を設計するために、図3に示されている原理は表面を決定するために隣接レンズの隣接表面に関して各レンズの各表面を横切って点対点方法で適用される。図3は例示を示している。この説明では、第1のレンズ70は第1のレンズの前面72と第1のレンズの後面74を有する。第2のレンズ76は第2のレンズの前面78と第2のレンズの後面80を有する。光線82は実効焦点距離EFLと後部焦点距離BFLによりイメージ表面84で焦点を結ばれる。第1のレンズ70は局部的即ち第1のレンズの後面74上の第1の点86の光焦点倍率ψ1を有し、第2のレンズ72は局部的即ち第2のレンズの前面78上の第2の点88の光焦点倍率ψ2を有する。第1のレンズの後面74上の第1の点86と第2のレンズの前面78上の第2の点88は局部距離dだけ離されている。この解析では、2つのレンズ70と76の総局部光倍率ψ1と実効焦点距離および後部焦点距離は次式に示すとおりであり、即ち、ψt=ψ1ψ2-dψ1ψ21/EFLBFL=1-ψ1d/ψtこの関係は多角度および多数の光線において、視野全体を横切って点対点ベースで情景から来る光線に適用されることができる。ほとんどの場合、全てのレンズは光軸90を中心にして軸的に対称であり、それ故、各表面の形状は光軸90からの距離のみの関数である。イメージ表面84に対する全体的な光倍率と後部焦点距離は平坦なイメージ表面84を生成するため点対点ベースで選択される。表面72、74、78、80の非球面形状と距離dは通常の許容度内で平坦なイメージ表面84を得るため十分な変数を提供する。図3は2つのレンズに適用される原理を示している。2つのレンズの使用がイメージ表面84が平面であることを許容するのに十分ではないならば、第3のレンズが図2のように付加されることができる。次に説明する計算方法は3つのレンズの構造が最も関係する所望の光パラメータのセットを実現するのに好ましいことを立証した。第4のレンズが図2の構造に付加されるならば、イメージ表面84は平面により近くされることができる。しかしながら、第4のレンズは全体の長さに対して非常に大きい長さを付加する。図4は本発明の方法にしたがった映像光学システムを設計するための好ましい技術を示している。映像光学システムの試用レンズと開口構造がステップ100で最初に選択される。即ち、レンズの数、一般的な形状、間隔、開口の位置および寸法が第1の試用映像光学システムで最初に選択される。ステップ102で、レンズの表面を横切るフィールド点のアレイ即ち軸対称の場合では光軸からの半径の関数としてが選択され、光線の入射角度のアレイが選択され、光路のアレイが選択される。レンズ表面の最適な形状と間隔がステップ104で、減衰された最小二乗法のような既知の光学レンズの最適な計算方法を使用して計算される。任意の動作可能な光学設計ソフトウェアがこの解析プロセスで使用されることができる。結果が必要な許容度内で平坦なイメージ表面または他の所望な形態を実現しないならば、ステップ100、102、104は必要であるように反復されることができ、新しい映像光学システムのパラメータのセットがステップ100で選択される。新しい映像光学システムのパラメータのセットは通常、先の反復のパラメータに基づくことができ、結果として最適化された設計に到達する。必要とされる形態が必要とされる許容誤差内で実現されるとき、そのレンズおよび開口構造と、計算された表面形状はステップ108で選択される。レンズおよび開口と任意の他の必要とされる光学素子を含むコンポーネントはステップ110で製造され、組立てられる。レンズの表面は数値制御されたブランクのダイヤモンドポイント旋盤成形または場合によっては成形鋳造するような技術により製造されることができる。大きい開口、大きい視野、小さい望遠比の映像光学システムは通常の方法では可能ではない。望遠比は映像光学システムの全長対実効焦点距離の比であり、これは映像光学システムがコンパクトであるように小さい大きさであることが望ましい。特に、通常の方法を使用して、約F/1.5よりも小さいF数と、約45度を超える視野と、約2.0よりも小さい望遠比を有する映像光学システムを処理することは可能ではない。このような映像光学システムは本発明の方法を使用して設計され製造されることができる。本発明の方法は需要の少ない光学システムを設計し製造するために使用されることができるが、多くの場合、非球面レンズの製造は複雑であるので需要の少ない光学システムではもっと簡単な形状のレンズの使用が要求される。図5は図2で一般的に示されているように3個のレンズの映像光学システムの設計パラメータを示しており、図4の方法で計算して、F/1.4のF数、50度の視野、1.502インチの全長、1.0インチの実効焦点距離EFL、1.503の望遠比を有している。非球面パラメータの値が前述の非球面式に関して、図6で示されている。図5では、正の半径は曲率中心が右であることを示しており、負の半径は曲率中心が左であることを示している。寸法はインチで与えられている。厚さは次の表面までの軸方向の距離である。イメージ直径は光線のトレーシングにより決定されない近軸値である。レンズで使用されるガラスは12マイクロメートルの波長では屈折率4.0031を有し、計算は赤外線で8-12マイクロメートルのスペクトル範囲で行われる。本発明の特別な実施形態を例示目的で詳細に説明したが、種々の変形および強化が本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができる。したがって、本発明は特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。