DE1912808C3 - Linsensystem geringer Verzeichnung mit telezentrischem Strahlengang, insbesondere für Meßprojektoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Linsensystem geringer Verzeichnung mit telezentrischem Strahlengang, insbesondere für Meßprojektoren mit einem zwischen Dingebene und Aperturblende angeordneten sammelnden Teilsystem.

Linsensysteme dieser Art werden in der Praxis hauptsächlich zur optischen Maßkontrolle an Werkzeugmaschinen, insbesondere Profilschleifmaschinen verwendet. Sie gestatten eine veränderbare Vergrößerung des zu bearbeitenden Werkstücks. Der telczentrische Strahlengang bedeutet, daß der Gegenstand in der Nähe des optikseitigen Brennpunktes des Objektivs angeordnet ist und das Bild der den Gegenstand beleuchtenden Lichtquelle in der im bildseitigen Brennpunkt des Objektivs angeordnten Aperturblende erscheint. So ist die Vergrößerung unabhängig von der Scharfeinstellung.

Die Vergrößerung des auf einen Schirm projizierten Bildes des Gegenstandes bzw. Werkstücks wird bei telezentrischen Objektivsystemen durch den Wechsel von Objektiven verschiedener Brennweite verändert. Demzufolge verringert sich mit der Zunahme der Vergrößerung die Brennweite der Projektionsobjektive und gleichzeitig der zwischen Gegenstand und der nächstliegenden Linsenfläche gemessene Arbeitsabstand beträchtlich. Eine Verringerung des Arbeitsabstandes ist in manchen Fällen, wie z. B. bei Profilschleifmaschinen, wegen der auf- und abwärts gerichteten Schwingbewegung des Projektionsobjektivs in axialer Richtung nicht tragbar. Bei bisher bekannten ähnlichen telezentrischen Objektiven wurde ein derartiges Projektionsobjektiv als Teleobjektiv ausgebildet, wobei das sammelnde Linsenglied dem Gegenstand nahe, das negative Linsenglied aber in der Nähe der im bildseitigen Brennpunkt befindlichen Aperturblende, entweder vor oder hinter derselben angeordnet ist. Hieraus ergibt sich, daß der Arbeitsabstand zwischen dem Gegenstand und der ersten Linsenfläche größer sein kann als die Gesamtbrennweite des Projektionsob-

jektivs.

Die Verzeichnung ist bei den bisher bekannten telezentrischen Projektionsobjektiven groß, da es hinter der Aparturblende entweder keine Linse gibt, oder nur ein negatives Linsenglied. Wegen kleiner zulässiger Toleranzen bei der Längenmessung mit Meßprojekioren ermöglichen diese herkömmlichen telezentrischen Objektivsysteme nur innerhalb kleiner Bildfelder die Kontrolle der Abmessungen des projizierten Gegen-Standes. Gegenstände großer Abmessungen müssen, um in mehreren Einzelteilen projiziert werden zu können, verschoben werden, was zu Ungenauigkeiten führt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines telezentrischen Linsensystenis kleiner Verzeichnung mit veränderbarer Vergrößerung zur Vermeidung der obenangeführten Nachteile, das die Verzeichnung innerhalb eines mindestens doppelt großen Bildwinkeis vollkommen behebt, ohne die anderen Bildfehler zu beeinträchtigen, und das den Arbeitsabstand bei Änderung der Vergrößerung nur unwesentlich verändert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale

gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen telezentnsrhen Linsensystem liegt, wie bei den bisher bekannten ähnlichen Linsensystemen, das Bild der den Gegenstand beleuchtenden Lichtquelle im bildseitigen Brennpunkt in der Aperturblende. Das erfindungsgemäße Linsensystem

projiziert aber, von den bisher bekannten Lösungen abweichend, den Gegenstand mittels eines nach dem bildseitigen Brennpunkt befindlichen, aus einem achromatischen positiven Linsenglied und einem negativen Linsenglied bestehenden Teilsystem. Diese technische

Gestaltung ermöglicht sowohl eine die bisherige übertreffende Verringerung der Verzeichnung, als auch eine Vergrößerung des nutzbaren Bildwinkels und eine Projektion von Gegenständen, die etwa doppelt so groß sind wie die bisher projizierten Gegenstände. Dadurch daß nach dem bildseitigen Brennpunkt des sammelnden Linsensystems die Reihenfolge des achromatischen positiven Linsengliedes und des achromatischen negativen Linsengliedes des Teilsystems geändert ist, wird bei gleichbleibendem Arbeitsabstand die Änderung der

Vergrößerung ermöglicht, ohne daß ein Wechsel des zwischen Dingebene und Aperturblende befindlichen Teilsystems erforderlich ist.

Die geringfügige Verzeichnung ergibt sich dadurch, daß die Brechkraft des achromatischen positiven Linsengliedes des Lindenpaares immer größer ist als die Brechkraft des achromatischen negativen Linsengliedes und der Abstand zwischen den Hauptebenen der beiden Linsenglieder immer größer ist als die Gegenstandsweite des aus den beiden achromatischen Linsengliedern bestehenden Teilsystems.

Die achromatische Sammellinie bzw. die achromatische Streulinse des Teilsystems kann aus mehr als zwei Linsen zusammengesetzt sein.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispie-

len an Zeichnungen näher erläuter:. Es zeigt

Fig. I ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Linsensystems, in dem nach dem bildseitigen Brennpunkt des sammelnden Teilsystems die achromatische Streulinse des Linsenpaares angeordnet ist und

F i g. 2 ein Schnittbild eines anderen erfindungsgemäßen Linsensystems, bei welchem nach dem bildseitigen Brennpunkt des sammelnden Teilsystems die achromatische Sammellinse des Linsenpaares angeordnet ist.

Bei dem in Fig. I dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brennpunkt A des aus Linsengliedern 2 und 3 bestehenden, sammelnden Linsensystems in die Dingebene I gebracht. In dem Brennpunkt F des aus Linsengliedern 2 und 3 bestehenden sammelnden Linsensystems isl die Aperturblende 4 angeordnet. In der Aperturblende 4 erscheint das Bild der die Dingebene beleuchtenden Lichtquelle, wodurch der lelezentrische Strahlengang gewährleistet wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nach der Aperturblende 4 das achromatische Linsenglied 5 angeordnet. Es bildet mit dem achromatischen positiven Linsenglied 6 ein Linsenpuar. Die Brennweite des Linsengliedes 6 des Linsenpaurcs ist immer größer, als diejenige des achromatischen negativen Linsengliedes 5, und der Abstand /.wischen Jem achromatischen negativen Linsenglied 5 und dem positiven Linsenglied 6 gemessen zwischen bildseitiger Hauptebene des Linsengliedes .5 und objektseitiger Hauptebene des Linsengliedes 6 ist größer als die Objektweite des aus den Linscngliedern 5 und 6 gestehenden Teilsystems.

Das Bild des in der Dingebene 1 befindlichen Gegenstandes wird in der Bildebene 7 durch das aus den Linsengliedern 2, 3 bestehende sammelnde Linsensystern und das aus dem achromatischen negativen Linsenglied 5 und dem achromatischen positiven Linsenglied 6 bestehenden Linsenpaar abgebildet.

Bei dem in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel bleibt das aus Linsengliedern 2 und 3 bestehende sammelnde Linsensystem, sowie die im bildseiligen Brennpunkt Fdes Linsensystems angeordnete Aperturblende 4 unverändert. Nach der Aperturblende 4 ist ein achromatisches positives Linsenglied 8 angeordnet, das mit einem achromatischen negativen Linsenglied 9 ein Linsenpaar bildet, welches die im Brennpunkt A befindliche Dingebene 1 mittels des aus Linscngliedern 2 und 3 bestehenden Sammellinsensystems in der Bildebene 7 abbildet.

Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Vergrößerung durch bloßes Vertauschen der Reihenfolge der achromatischen Linsenglieder des Linsenpaares zu verändern ist; so wurde z. B. bei dem an F i g. 2 dargestellten Objektivsystem, dessen Gesamtbreite A — C kurzer als die Gesamtbrennweite A — B des in Fig. 1 dargestellten, ebenfalls erfindungsgemäß gestalteten Objektivsystems, ohne daß der Arbeitsabstand (= Abstand zwischen Brennpunkt A und Frontfläche R\ des Linsengliedes 2) sich wesentlich änderte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Linsensystem geringer Verzeichnung mit telezentrischem Strahlengang, insbesondere für Meßprojektoren mit einem zwischen Dingebene und Aperturblende angeordneten sammelnden Teilsystem, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem bildseitigen Brennpunkt (F) des sammelnden Teilsystems (2, 3) ein positives achromatisches Linsenglied (6, 8) und ein negatives achromatisches Linsenglied (5, 9) vorgesehen sind und daß der zwischen den Hauptebenen der achromatischen Linsenglieder gemessene Abstand größer ist als die Brennweite des aus den beiden achromatischen Linsengliedern bestehenden Teilsystems und zur Änderung der Vergrößerung des Gesamtsystems, das auf den achromatischen Linsengliedern bestehende Teilsystem gegen ein ebensolches Teilsystem austauschbar ist, wobei jedoch die Reihenfolge von positivem Linsenglied und negativem Linsenglied vertauscht ist.

2. Linsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das positive achromatische Linsenglied (6, 8) bzw. das negative achromatische Linsenglied (5,9) aus mehr als zwei Linsen besteht.