WO2018177595A1 - Linsensystem für ein makroobjektiv für den industriellen einsatz bei der qualitätssicherung im produktionsprozess - Google Patents

Linsensystem für ein makroobjektiv für den industriellen einsatz bei der qualitätssicherung im produktionsprozess Download PDF

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WO2018177595A1
WO2018177595A1 PCT/EP2018/000133 EP2018000133W WO2018177595A1 WO 2018177595 A1 WO2018177595 A1 WO 2018177595A1 EP 2018000133 W EP2018000133 W EP 2018000133W WO 2018177595 A1 WO2018177595 A1 WO 2018177595A1
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WO
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lens
image
subgroup
group
lens group
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Application number
PCT/EP2018/000133
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English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Mehnert
Thomas Steinich
Original Assignee
Carl Zeiss Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only

Definitions

  • the invention relates to a lens system for a macro objective for industrial use in quality assurance in the production process, for example in the manufacture of displays, a macro lens with such a lens system and a system for optically checking objects with such a macro lens.
  • Industrial macro lenses are used in quality assurance.
  • an object to be tested such as, for example, a display extending over a specific area
  • a test setup To capture the entire object width, a large number of inspection units, ie camera with objective, are arranged in an inspection series.
  • the information obtained in this way can be transmitted via a standardized interface such as GigE Vision to an existing network and thus to a central evaluation unit.
  • the object is achieved by a lens system for a macro lens having the features of independent claim 1, by a macro lens with such a lens system, and by a system for optically examining objects with such a macro lens. Further embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
  • the lens system according to the invention has an object-side lens group, a image-side lens group and an aperture diaphragm located therebetween.
  • the object-side lens group has, from the image side to the object side, a first lens subgroup having a positive refractive power, a second lens subgroup having a negative refractive power and a third lens subgroup having a positive power.
  • the image-side lens group has, from the object side to the image side, a first lens subgroup having a positive refractive power, a second lens subgroup having a negative refractive power, and a third lens subgroup having a positive refractive power.
  • the two lens groups are therefore made up of lens subgroups whose power distribution is arranged positive-negative-positive symmetrical about the aperture diaphragm.
  • the following features may be provided alone or in any combination:
  • the first lens subgroup of the object-side lens group consists of two single lenses.
  • the second lens subgroup of the object-side lens group consists essentially of one to three individual lenses or a cemented element.
  • the third lens subgroup of the object-side lens group consists essentially of a single lens and / or a cemented element.
  • the first lens subgroup of the image-side lens group consists essentially of one or two individual lenses.
  • the second lens sub-group of the image-side lens group consists essentially of one to three individual lenses or a cemented element.
  • the third lens subgroup of the image-side lens group consists essentially of a single lens or / and a cemented member.
  • the expression "consists essentially of” means that the optical lens system in addition to the lenses mentioned above as part of lenses and whose focal length is greater than or equal to the total focal length of the system may have and thus have virtually no refractive power, other optical Elements as lenses such as a diaphragm, a mask, a glass cover and / or a filter, mechanical components such as lens flanges, a lens barrel, an imaging element and / or a camera shake correction mechanism may include.
  • an optical element in at least one of the lens subgroups, preferably in all lens subgroups, an optical element has such an ano ⁇ male partial dispersion of that a spectrally very wide correction
  • the image-side numerical aperture of the lens system is
  • the imaging power measured as the standard deviation of the polychromatic wavefront error according to the Marechal criterion - wavefront_RMS ⁇ / 14 '- is limited only by the diffraction.
  • the lens system according to the invention avoids the occurrence of artificial vignetting from the sensor center to the edge, so that the diffraction-limited necessary aperture and the desired resolution up to the sensor edge are ensured.
  • the ratio between the total focal length f and the sensor diagonal 2y '(max) satisfies the following condition:
  • the first lens subgroup of the object-side lens group has an object-side meniscus lens.
  • the centers of curvature of the meniscus lens lie on the object side of the meniscus lens.
  • the lens system provides that the first lens subgroup of the image-side lens group has an image-side meniscus lens.
  • the centers of curvature of the image-side meniscus lens are on the image side of the meniscus lens.
  • f '(M) is the focal length of the meniscus lens and f' (total) is the focal length of the macroobjective.
  • a development of the invention provides that the center of curvature of the lens surface of the third lens subgroup of the object-side lens group immediately adjacent to the aperture stop lies on the object side and / or the center of curvature of the lens surface of the third lens subgroup of the image-side lens group Aperture is immediately adjacent, on the image side and for the radius of curvature R of the respective lens surface, the following condition applies:
  • FIG. 1 shows a lens section of a first embodiment with a first imaging scale
  • FIG. 2 shows a lens section of a second embodiment with a second imaging scale
  • FIG. 3 shows a lens section of a third embodiment with a third imaging scale
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a macro objective 1001 with an optical lens system 1 in a true-to-scale lens cut.
  • the lens system 1 described here as an embodiment has a magnification ⁇ 'of -2, is constructed as a two-part lens system and has along a central optical axis A a first lens group G1 and a second lens group G2 each with three lens subgroups.
  • the lens subgroups of the first lens group G1 are denoted by G11, G12 and G13, those of the second lens group G2 by G23, G22 and G21.
  • the sequence of the refractive power of the individual lens subgroups is positive - negative - positive in each lens group G1, G2. Specifically, this means that the refractive power of the outside first lens subgroup G11 of the first lens group G1 positive, the middle second lens subgroup G12 of the first lens group G1 is negative and the inside third lens subgroup G13 of the first lens subgroup G1 is positive.
  • the refractive power distribution of the second lens group G2 is the same, i. the refractive power of the outboard first lens subgroup G21 of the second lens group G2 is positive, the middle second lens subgroup G22 of the second lens group G2 is negative, and the inside third lens subgroup G23 is positive.
  • an aperture diaphragm APE is provided between the two lens groups G1, G2, an aperture diaphragm APE.
  • the apertures or apertures shown in the figures do not necessarily represent size and Shape to scale, but indicate the position of the aperture / aperture along the optical axis A.
  • the structure of the lens system is now described below from left to right, ie from object side to image side.
  • the distances between the object and the object-side first lens and between the image-side last lens and image are shortened for reasons of illustration.
  • the marked central and marginal rays are shown shortened here.
  • the object-side first lens group G11 has an overall positive refractive power and, on the object side, a meniscus lens 10.
  • the meniscus lens 10 is made of a flint glass having a Abbe number V d of 24.42 and a refractive index n a of 1.805181. All corresponding information regarding Abbe number and refractive index are valid with respect to 'the Fraunhofer line d at the wavelength of 587.5618 nm.
  • the meniscus lens 10 has a concave surface on the object side and 101 on the image side a convex surface 102.
  • the concave surface 101 like all surfaces of this embodiment, is spherical and has a radius of curvature which may be, for example, -57.8965 mm.
  • optical systems such as the one described here can be proportionally enlarged or reduced, for example for adaptation to a different image size, and thus the radii, diameters, thicknesses and spacings given here are to be understood merely as examples.
  • the radius of curvature of the image-side convex surface 102 is smaller than the radius of the object-side surface 101, and is -53.4548 mm.
  • the centers of curvature of the two surfaces 101, 102 of the first object-side meniscus lens 10 are on the object side.
  • the distance between the vertices of the two surfaces 101, 102 of the meniscus lens 10 are 7.00 mm apart.
  • a convex-concave shaped lens 11 As a total second lens and as a second lens in the lens subgroup G11, a convex-concave shaped lens 11 is provided.
  • the second lens 11 is made of crown glass with a Abbe number of 67.74 and a refractive index of 1.595220.
  • the second lens 11 has an object-side first convexly curved surface 111 which has a radius of curvature of 52.9806 mm.
  • the vertex of the convex surface 111 is 2.00 mm from the vertex of the image-side second surface 102 of the meniscus lens 10.
  • the image-side second concavely curved surface 112 has a radius of curvature of 407.9243 mm, its vertex being 7.00 mm from the vertex of the object-side surface 111.
  • the first lens 10 and the second lens 11 together form the first lens subgroup G11 of total positive power.
  • the second lens subgroup G12 has a negative refractive power and consists essentially of a single lens, namely the third lens 12.
  • the third lens 12 is made of flint glass, has a Abbe number of 42.41 and a refractive index of 1.637750.
  • the object-side concavely curved surface 121 has a radius of curvature of -51.8151 mm, and the image-side, likewise concavely curved surface 122 has a radius of curvature of 42.5852 mm.
  • the vertex of the image-side surface 122 is 4.00 mm from the vertex of the object-side surface 121.
  • the third lens subgroup G13 has a positive refractive power and essentially consists of a cemented element that is composed of an object-side fourth lens 13 and an image-side fifth lens 14 with different types of glass.
  • the optical properties of the bond between the two lenses 13, 14 are not discussed, since their influence on the overall system is considered to be negligible.
  • the fourth lens 13 has on the object side a convexly curved surface 131 which has a radius of curvature of 135.8602 mm.
  • the vertex of the surface 131 is spaced 8.00 mm from the vertex of the image-side surface 122 of the third lens 12.
  • the image-side surface of the fourth lens 13 is identical in geometry with the object-side surface 141 of the fifth lens 14. It is shaped convexly with respect to the fifth lens 14 and has a radius of curvature of 59.0741 mm, its apex 9.00 mm from that of the object-side first surface 131 of the fourth lens 13.
  • the fifth lens 14 is also made of crown glass, has an Abbe number of 67.74 and a refractive index of 1.595220.
  • the image-side second surface 142 of the fifth lens 14 is also convex, has a radius of curvature of -63.4152 mm, and its vertex is 8.00 mm from the vertex of the object-side first surface 141 of the fifth lens 14.
  • An aperture stop adjoins the fifth lens 14 at a distance of 1.00 mm.
  • the radius of curvature of the object-side convex surface 151 is 82.5025 mm, and its vertex is 6.00 mm from the vertex of the object-side first concave-shaped surface 161 of the seventh lens 16.
  • the sixth lens 15 is made of the same crown glass as the fifth lens 14, has an Abbe number of 67.74 and a refractive index of 1.595220.
  • the seventh lens 16 is also made of crown glass, has an Abbe number of 56.81 and a refractive index of 1.607379.
  • the already mentioned object-side first surface 161 has a radius of -67.1127 mm.
  • the vertex of the object-side surface 161 is 5.00 mm from the vertex of the image-side second convex surface 162.
  • the second convex object-side surface 162 has a radius of curvature of -54.9014 mm.
  • the eighth lens 17 has on the object side a concave curved surface 171 with a radius of curvature of -0.5234 mm, on both sides a likewise concavely curved surface 172 with a radius of curvature of 68.6862 mm is provided. At their vertices, the surfaces 171, 172 are 4.00 mm apart from each other.
  • the eighth lens 17 is made of a flint glass having an Abbe number of 42.41 and a refractive index of 1.637750.
  • the adjoining first lens subgroup G21 of the second lens group G2 consists essentially of two meniscus lenses 18, 19.
  • the object-side first lens 18 of the first lens subgroup G21 is in turn made of the crown glass of the fifth lens 14 and the sixth lens 15, which has a Abbe number of 67.74 and a refractive index of 1.595220.
  • the object-side surface 181 of the ninth lens 18 is concave-shaped, its vertex being 15.00 mm from the vertex of the image-side second surface 172 of the eighth lens 17 and having a radius of curvature of -89.8561 mm.
  • the second image-side surface 182 is convex-shaped, has a radius of curvature of -52.0434 mm, and is 7.00 mm away from the vertex of the object-side first surface 181.
  • the tenth lens 19 is made of a flint glass having a Abbe number of 18.90 and a refractive index of 1.922860.
  • the object-side first convex surface 191 has a radius of curvature of 85.7767. Its vertex is 2.00 mm from the vertex of the second image-side surface 182 of the ninth lens 18.
  • the second image-side concave-shaped surface 192 of the tenth lens 19 has a radius of curvature of 88.7231 mm; its vertex is 6.00 mm from the vertex of the first object-side surface 191.
  • the object OBJ is located 126.58 mm from the vertex of the first surface 101 of the first lens 10.
  • the image BIL is located 303.40 mm from the vertex of the second surface 192 of the tenth lens 19.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a macro objective 1002 of an optical lens system 2 in a scale-cut lens section.
  • the lens system 2 shown in FIG. 2 has a magnification factor ⁇ 'of -5.
  • the lens system shows the principle! Same structure as the lens system 1 described as the first embodiment, that is, it has two lens groups G1 and G2, each with three lens subgroups G11, G12, G13 and G23, G22, G21.
  • the sequence of refractive power in the lens subgroups is positive - negative - positive. This in turn results in a lens system with ten lenses.
  • the sequence of the individual lenses from object to image and their affiliation with the lens subgroups are as follows:
  • the second lens subgroup G12 is formed by a third lens 22 cemented member having an object-side convex surface 221 and a fourth lens 23 having an object-side concave surface 231 and an image-side concave surface 232.
  • the second lens subgroup G12 has a negative refractive power.
  • the third lens subgroup G13 of the first lens group G1 is formed by a single meniscus lens, namely the fifth lens 24, which has an object-side convex surface 241 and an image-side concave surface 242.
  • the third lens subgroup G13 of the first lens group G1 is adjoined by the third lens subgroup G23 having a positive refractive power of the second lens group G2.
  • the aperture diaphragm APE is arranged between the two lens subgroups.
  • the third lens subgroup G23 of the second lens group G2 consists essentially of a single meniscus lens, namely the sixth lens 25, which has an object-side concave surface 251 and an image-side convex surface 252.
  • the second lens subgroup G22 of the second lens group G2 in turn has a negative refractive power and comprises a cemented element.
  • the cemented element consists essentially of a seventh lens 26 with an object-side concave surface 261, the geometry of which largely follows that of the closely adjacent image-side surface 252 of the sixth lens 25.
  • the object-side convex surface 271 of the eighth lens 27 adjoins the cemented area, with which the seventh lens 26 forms the cemented element.
  • the eighth lens 27 has a convex surface 272 on the image side.
  • the first lens subgroup G21 of the second lens group G2 has a positive refractive power and consists essentially of a biconvex ninth lens 28 having an object-side surface 281 and an image-side surface 282 and a median lens 29 having an object-side convex surface 291 and a concave image-side surface 292.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a macro objective 1003 of the optical lens system 3 in a scale-to-scale lens cut.
  • the lens system 3 shown in FIG. 3 has a magnification factor ⁇ 'of -0.7.
  • the lens system in turn, has the same basic structure as the previously described two embodiments. mold up. It can be subdivided into two lens groups G1, G2, each of which has three lens subgroups G11, G12, G13 or G23, G22, G21. In the lens subgroups, the sequence of refractive power is positive - negative - positive.
  • the lens system 3 has thirteen lenses, four of which are joined to two cemented links.
  • the sequence of the individual lenses from object to image and their affiliation to the lens subgroups are as follows:
  • the first lens subgroup G11 of the first lens group G1 has a positive refractive power and consists essentially of a first object-side meniscus lens 30 having an object-side convex surface 301 and an image-side concave surface 302 and a image-side second meniscus lens 31 having an object-side constellation.
  • the second lens subgroup G12 of the first lens group G1 has an altogether negative refractive power and consists essentially of two individual lenses.
  • a third meniscus lens 32 has a concave surface 321 on the object side and a convex surface 322 on the image side.
  • the fourth lens 33 is biconcave and has a concave surface 331 on the object side and a concave surface 332 on the image side.
  • the third lens subgroup G13 of the first lens group G1 has an overall positive refractive power and consists essentially of a cemented element and a biconcave single lens.
  • the cemented element is composed of a fifth lens 34 with an object-side convex surface 341 and a sixth lens 35, which on the object side has a convex surface 351, to which the fifth lens 34 is cemented, and on the image side has a concave surface 352.
  • the further single lens belonging to the third lens group G13 is the seventh biconcave lens 36 having an object-side surface 361 and a image-side surface 362.
  • the third lens subgroup G23 of the second lens group G2 is formed of a positive power cemented lens composed of the eighth lens 37 and the ninth lens 38.
  • the eighth lens 37 is biconvex with an object-side surface 371
  • the ninth lens 38 is in the form of a meniscus with a concave object-side surface 381, on the object side the eighth lens 37 is cemented, and a convex image-side surface 382 formed.
  • the second lens subgroup G22 of the second lens group G2 is formed of the tenth lens 39 and the eleventh lens 40, which together have a negative refractive power.
  • the tenth lens 39 is biconcave with an object-side surface 391 and an image-side surface 392, the eleventh lens 40 is formed as a meniscus lens having a convex object-side surface 401 and an object-side concave surface 402.
  • the first lens subgroup G21 of the second lens group G2 essentially consists of two meniscus lenses 41, 42.
  • the object side first of these meniscus lenses forms the twelfth lens 41, which has a concave surface 411 on the object side and a convex surface 412 on the image side.
  • the second image-side meniscus lens is the thirteenth lens 42, which also has a concave surface 421 on the object side and a convex surface 422 on the image side.
  • FIG. 4 illustrates a test system 2000.
  • the test system 2000 is designed for the optical inspection of surfaces of objects 2001.
  • the surfaces to be inspected preferably extend in one plane.
  • the surfaces to be inspected may, for example, be displays.
  • the inspection system 2000 has an inspection camera arrangement 2005 with a number of inspection cameras 2006 each having a macro lens 1001 with a lens system. Depending on the application, it is also possible to use another macro objective 1002, 1003 or a macro objective with a different suitable focal length according to the invention be.
  • the number of inspection cameras 2006 is arranged as a row 2008 in the embodiment shown in FIG.
  • the inspection system 2000 has a conveyor 2004 which, in this embodiment, conveys the object to be inspected horizontally along a conveying direction 2002 relative to the row 2008, in particular perpendicular to the row 2008.
  • the conveyor 2004 may be, for example, a conveyor belt or a translation table.
  • the conveyor 2004 may also be designed for a conveying movement in directions other than horizontal.
  • it can alternatively also be provided to move the inspection camera arrangement 2005 relative to the object to be inspected in place of the object 2001.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Makroobjektiv für den industriellen Einsatz bei der Qualitätssicherung im Produktionsprozess, mit einer objektseitigen Linsengruppe, einer bildseitigen Linsengruppe und einer dazwischen befindlichen Aperturblende, wobei die objektseitige Linsengruppe von der Objektseite zu der Bildseite eine erste Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsenuntergruppe mit einer negativen Brechkraft und einer dritte Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft aufweist, die bildseitige Linsengruppe von der Objektseite zu der Bildseite eine erste Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsenuntergruppe mit einer negativen Brechkraft und einer dritte Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft aufweist.

Description

Linsensystem für ein Makroobjektiv für den industriellen Einsatz bei der Qualitätssicherung im Produktionsprozess
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Linsensystem für ein Makroobjektiv für den industriellen Einsatz bei der Qualitätssicherung im Produktionsprozess, beispielsweise bei der Herstellung von Displays, ein Makroobjektiv mit einem solchen Linsensystem sowie ein System zum opti- schen Überprüfen von Objekten mit einem solchen Makroobjektiv.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Industrielle Makroobjektive werden in der Qualitätssicherung eingesetzt. Dabei wird mit- tels eines Prüfaufbaus ein zu prüfendes Objekt wie beispielsweise ein sich über eine be- stimmte Fläche erstreckendes Display in einem Scanprozess gerastert. Zur Erfassung der gesamten Objektbreite wird eine Vielzahl an Inspektionseinheiten, also Kamera mit Objek- tiv, in einer Inspektionsreihe angeordnet. Beispielsweise können die so gewonnenen Infor- mationen über eine standardisierte Schnittstelle wie GigE Vision an ein vorhandenes Netz- werk und somit an eine zentrale Auswerteeinheit übertragen werden.
Es wird dabei versucht, die Anzahl an Inspektionseinheiten je Inspektionsreihe bei gleich- bleibender Objektauflösung so gering wie möglich zu halten. Eine geringe Anzahl an In- spektionseinheiten je Inspektionsreihe hält den Justageaufwand, die Anschaffungskosten und die verbundene Infrastruktur bei gleicher Prüfqualität niedrig.
Eine Möglichkeit, die Anzahl an Inspektionseinheiten klein zu halten, besteht darin, Objek- tive mit sehr guter Abbildungsleistung und einem großen Bildkreisdurchmesser einzuset- zen. Dabei dürfen die Investitionskosten in ein solches Objektiv nicht die mit einer gerin- gen Anzahl an Inspektionseinheiten verbundenen Einsparungen überkompensieren. Momentan erhältliche industrielle Makroobjektive für den genannten Zweck weisen bei der geforderten Abbildungsleistung einen Bildkreisdurchmesser von 60 mm auf. Werden solche Objektive dennoch für eine Ausleuchtung eines Sensors mit einem Bildkreisdurch- messer von bis zu 80 mm eingesetzt, treten bereits deutliche Feldaberrationen auf. In der Folge reduziert sich die Prüfqualität in unerwünschter Weise am Bildfeldrand.
Mit den bekannten Makroobjektivaufbauten lässt sich keine ausreichende Korrektur der primär feldabhängigen Aberrationen wie beispielsweise die Bildfeldwölbung oder der As- tigmatismus erreichen. Dadurch sind die Bildkreisdurchmesser auf maximal 2y' = 80 mm bei bereits merkbaren Abstrichen an der Bildqualität am Bildfeldrand limitiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Linsensystem für ein Makroobjektiv für den genann- ten Einsatzzweck anzugeben, das einen größeren Bildkreisdurchmesser bietet als die mo- mentan bekannten Objektive.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe, ein Unsensystem für ein Makroobjektiv anzugeben, das für bestehende Inspektionsstationen mit einer festgelegten optischen Übertragungslänge, also dem Abstand zwischen Objekt und Bild, und einem festgelegten Abbildungsmaßstab eine bessere Abbildungsleistung bietet.
Die Aufgabe wird durch ein Linsensystem für ein Makroobjektiv mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Makroobjektiv mit einem solchen Linsensystem so- wie durch ein System zum optischen Überprüfen von Objekten mit einem solchen Makro- objektiv gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü- chen angegeben.
Das erfindungsgemäße Linsensystem weist eine objektseitige Linsengruppe, eine bildsei- tige Linsengruppe und eine dazwischen befindliche Aperturblende auf. Die objektseitige Linsengruppe weist, von der Bildseite zu der Objektseite, eine erste Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsenuntergruppe mit einer negativen Brechkraft und eine dritte Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft auf. Die bildseitige Lin- sengruppe weist, von der Objektseite zu der Bildseite, eine erste Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsenuntergruppe mit einer negativen Brechkraft und eine dritte Linsenuntergruppe mit einer positiven Brechkraft auf. Die beiden Linsen- gruppen sind also aus Linsenuntergruppen aufgebaut, deren Brechkraftverteilung positiv- negativ-positiv symmetrisch um die Aperturblende angeordnet ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des Linsensystems können folgende Merkmale al- leine oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein:
Die erste Linsenuntergruppe der objektseitigen Linsengruppe aus ein zwei Einzellinsen.
Die zweite Linsenuntergruppe der objektseitigen Linsengruppe besteht im Wesentlichen aus ein bis drei Einzellinsen oder einem Kittglied.
Die dritte Linsenuntergruppe der objektseitigen Linsengruppe besteht im Wesentlichen aus einer Einzellinse und/oder einem Kittglied.
Die erste Linsenuntergruppe der bildseitigen Linsengruppe besteht im Wesentlichen aus ein oder zwei Einzellinsen.
Die zweite Linsenuntergruppe der bildseitigen Linsengruppe besteht im Wesentlichen aus ein bis drei Einzellinsen oder einem Kittglied.
Die dritte Linsenuntergruppe der bildseitigen Linsengruppe besteht im Wesentlichen aus einer Einzellinse oder/und einem Kittglied.
Der Ausdruck„besteht im Wesentlichen aus" bedeutet, dass das optische Linsensystem zu- sätzlich zu den oben als Bestandteil erwähnten Linsen auch Linsen, deren betragsmäßige Brennweite größer oder gleich der Gesamtbrennweite des Systems ist aufweisen kann und die somit praktisch keine Brechkraft aufweisen, andere optische Elemente als Linsen wie eine Blende, eine Maske, eine Glasabdeckung oder/und einen Filter, mechanische Kompo- nenten wie Linsenflansche, einen Linsentubus, ein Bildgebungselement oder/und einen Kameraverwacklungs-Korrekturmechanismus umfassen kann. Vorzugsweise liegt der Abbildungsmaßstab des Linsensystems in einem Intervall von ß'=- 0.7 bis ß'=-5.0.
Bei einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass in zumindest einer der Linsenuntergrup- pen, vorzugsweise in allen Linsenuntergruppen, ein optisches Element eine solche ano¬ male Teildispersion von aufweist, dass eine spektral sehr breite Korrektur,
Figure imgf000006_0003
insbesondere ein reduziertes sekundäres Spektrum, gelingt.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für einen Restfehler X der Farblängsfehler korrektur des Linsensystems innerhalb eines geschlossenen Abbildungsmaßstab-Intervalls von [-0,7; -5,0] gilt: Bevorzugt liegt die bildseitige numerische Apertur des Linsensystems
Figure imgf000006_0002
Bei einer konkreten Ausgestaltung des Linsensystems ist die Abbildungsleistung, gemes- sen als Standardabweichung des polychromatischen Wellenfrontfehlers gemäß dem Marechal-Kriterium - Wellenfront_RMS < λ/14' - nur von der Beugung begrenzt.
Es ist mit dem erfindungsgemäßen Linsensystem möglich, das Auftreten einer künstlichen Vignettierung von der Sensormitte bis zum Rand zu vermeiden, damit die beugungsbe- grenzt notwendige Apertur und die gewünschte Auflösung bis zum Sensorrand gewähr- leistet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform genügt das Verhältnis zwischen der Gesamt- brennweite f und der Sensordiagonale 2y'(max) folgender Bedingung:
Figure imgf000006_0001
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Linsenuntergruppe der objektseitigen Linsengruppe eine objektseitige Meniskuslinse auf. Vorteilhafterweise lie- gen die Krümmungsmittelpunkte der Meniskuslinse objektseitig der Meniskuslinse. Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform des Linsensystems sieht vor, dass die erste Linsenuntergruppe der bildseitigen Linsengruppe eine bildseitige Meniskuslinse aufweist. Vorteilhafterweise liegen die Krümmungsmittelpunkte der bildseitigen Meniskuslinse bild- seitig der Meniskuslinse.
Sowohl für die objektseitige als auch für die bildseitige Meniskuslinse gilt:
Figure imgf000007_0001
wobei f'(M) die Brennweite der Meniskuslinse und f'(gesamt) die Brennweite des Makroob- jektivs ist.
Es kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass für den Absolutwert der Brenn- weiten der äußeren Menisken gilt:
Figure imgf000007_0002
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Krümmungsmittelpunkt der Linsen- oberfläche der dritten Linsenuntergruppe der objektseitigen Linsengruppe, welche der Aperturblende unmittelbar benachbart ist, objektseitig liegt oder/und der Krümmungsmit- telpunkt der Linsenoberfläche der dritten Linsenuntergruppe der bildseitigen Linsen- gruppe, welche der Aperturblende unmittelbar benachbart ist, bildseitig liegt und für der Krümmungsradius R der jeweiligen Linsenoberfläche folgende Bedingung gilt:
Figure imgf000007_0003
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 einen Linsenschnitt einer ersten Ausführungsform mit einem ersten Abbildungs- maßstab; Figur 2 einen Linsenschnitt einer zweiten Ausführungsform mit einem zweiten Abbil- dungsmaßstab;
Figur 3 einen Linsenschnitt einer dritten Ausführungsform mit einem dritten Abbil- dungsmaßstab,
Figur 4 ein Prüfsystem mit einem Makroobjektiv gemäß einer der Figuren 1-3. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Makroobjektivs 1001 mit einem optischen Linsensystem 1 in einem maßstabsgetreuen Linsenschnitt. Das hier als Ausführungsform beschriebene Linsensystem 1 weist einen Abbildungsmaßstab ß' von -2 auf, ist als zweitei- liges Linsensystem aufgebaut und weist entlang einer zentralen optischen Achse A einer erste Linsengruppe G1 und eine zweite Linsengruppe G2 mit jeweils drei Linsenuntergrup- pen auf.
Die Linsenuntergruppen der ersten Linsengruppe G1 sind mit G11, G12 und G13 bezeich- net, die der zweiten Linsengruppe G2 mit G23, G22 und G21. Die Abfolge der Brechkraft der einzelnen Linsenuntergruppen ist in jeder Linsengruppe G1, G2 positiv - negativ - po- sitiv. Dies bedeutet konkret, dass die Brechkraft der außen befindlichen ersten Linsenun- tergruppe G11 der ersten Linsengruppe G1 positiv, der mittleren zweiten Linsenunter- gruppe G12 der ersten Linsengruppe G1 negativ und der innen befindlichen dritten Lin- senuntergruppe G13 der ersten Linsenuntergruppe G1 positiv ist.
Die Brechkraftverteilung der zweiten Linsengruppe G2 ist gleich, d.h. die Brechkraft der au- ßen befindlichen ersten Linsenuntergruppe G21 der zweiten Linsengruppe G2 ist positiv, der mittleren zweiten Linsenuntergruppe G22 der zweiten Linsengruppe G2 ist negativ und die der innen befindlichen dritten Linsenuntergruppe G23 ist positiv.
Zwischen den beiden Linsengruppen G1, G2 ist eine Aperturblende APE vorgesehen. Die in den Figuren gezeigten Aperturen oder Blenden stellen nicht notwendigerweise Größe und Form maßstabsgetreu dar, sondern geben die Position der Blende/Apertur entlang der op- tischen Achse A an.
Der Aufbau des Linsensystems wird nun nachfolgend von links nach rechts, also von Ob- jektseite zu Bildseite, beschrieben. Die Abstände zwischen Objekt und objektseitig erster Linse sowie zwischen bildseitig letzter Linse und Bild sind aus Darstellungsgründen ver- kürzt. Die eingezeichneten Zentral- und Randstrahlen sind hier entsprechend verkürzt dar- gestellt.
Die objektseitig erste Linsengruppe G11 weist eine insgesamt positive Brechkraft und ob- jektseitig eine Meniskuslinse 10 auf. Die Meniskuslinse 10 ist aus einem Flintglas mit einer Abbezahl Vd von 24,42 und einem Brechungsindex na von 1,805181 gefertigt. Alle Anga- ben bezüglich Abbezahl und Brechungsindex gelten bezüglich' der Fraunhofer-Linie d bei der Wellenlänge 587,5618 nm. Die Meniskuslinse 10 weist objektseitig eine konkave Ober- fläche 101 und bildseitig eine konvexe Oberfläche 102 auf. Die konkave Oberfläche 101 ist, wie alle Oberflächen dieses Ausführungsbeispiels, sphärisch und besitzt einen Krüm- mungsradius, der beispielsweise bei -57,8965 mm liegen kann.
Grundsätzlich gilt jedoch, dass optische Systeme wie das hier beschriebene proportional vergrößert oder verkleinert werden können, beispielsweise zur Anpassung an eine andere Bildgröße, und somit die hier angegebenen Radien, Durchmesser, Dicken und Abstände lediglich beispielhaft zu verstehen sind.
Der Krümmungsradius der bildseitigen konvexen Oberfläche 102 ist kleiner als der Radius der objektseitigen Oberfläche 101 und beträgt -53,4548 mm. Die Krümmungsmittelpunkte der beiden Oberflächen 101, 102 der ersten objektseitigen Meniskuslinse 10 liegen objekt- seitig. Der Abstand der Scheitelpunkte der beiden Oberflächen 101, 102 der Meniskuslinse 10 liegen 7,00 mm auseinander.
Als insgesamt zweite Linse und als zweite Linse in der Linsenuntergruppe G11 ist eine kon- vex-konkav gestaltete Linse 11 vorgesehen. Die zweite Linse 11 ist aus Kronglas mit einer Abbezahl von 67,74 und einem Brechungsindex von 1,595220. Die zweite Linse 11 weist eine objektseitige erste konvex gekrümmte Oberfläche 111 auf, die einen Krümmungsradius von 52,9806 mm aufweist. Der Scheitelpunkt der konvexen Oberfläche 111 ist 2,00 mm von dem Scheitelpunkt der bildseitigen zweiten Oberfläche 102 der Meniskuslinse 10 entfernt.
Die bildseitige zweite konkav gekrümmte Oberfläche 112 weist einen Krümmungsradius von 407,9243 mm auf, ihr Scheitelpunkt ist 7,00 mm von dem Scheitelpunkt der objektsei- tigen Oberfläche 111 entfernt.
Die erste Linse 10 und die zweite Linse 11 bilden zusammen die erste Linsenuntergruppe G11 insgesamt positiver Brechkraft.
Die zweite Linsenuntergruppe G12 weist eine negative Brechkraft auf und besteht im We- sentlichen aus einer Einzellinse, nämlich der dritten Linse 12. Die dritte Linse 12 ist aus Flintglas gefertigt, besitzt eine Abbezahl von 42,41 und einen Brechungsindex von 1,637750. Die objektseitige konkav gekrümmte Oberfläche 121 weist einen Krümmungsra- dius von - 51,8151 mm auf, die bildseitige, ebenfalls konkav gekrümmte Oberfläche 122 weist einen Krümmungsradius von 42,5852 mm auf. Der Scheitelpunkt der bildseitigen Oberfläche 122 ist 4,00 mm von dem Scheitelpunkt der objektseitigen Oberfläche 121 ent- fernt.
Die dritte Linsenuntergruppe G13 weist eine positive Brechkraft auf besteht im Wesentli- chen aus einem Kittglied, das aus einer objektseitigen vierten Linse 13 und einer bildseiti- gen fünften Linse 14 mit unterschiedlichen Glasarten zusammengesetzt ist. Auf die opti- schen Eigenschaften der Kittstelle zwischen den beiden Linsen 13, 14 wird nicht näher ein- gegangen, da deren Einfluss auf das Gesamtsystem als vernachlässigbar angesehen wird.
Die vierte Linse 13 weist objektseitige eine konvex gekrümmte Oberfläche 131 auf, die ei- nen Krümmungsradius von 135,8602 mm aufweist. Der Scheitelpunkt der Oberfläche 131 ist 8,00 mm von dem Scheitelpunkt der bildseitigen Oberfläche 122 der dritten Linse 12 beabstandet. Die bildseitige Oberfläche der vierten Linse 13 ist identisch in ihrer Geometrie mit der ob- jektseitigen Oberfläche 141 der fünften Linse 14. Sie ist konvex bezogen auf die fünfte Linse 14 geformt und weist einen Krümmungsradius von 59,0741 mm auf, ihr Scheitel- punkt ist 9,00 mm von dem der objektseitigen ersten Oberfläche 131 der vierten Linse 13 entfernt.
Die fünfte Linse 14 ist ebenfalls aus Kronglas gefertigt, besitzt eine Abbezahl von 67,74 und ein Brechungsindex von 1,595220. Die bildseitige zweite Oberfläche 142 der fünften Linse 14 ist ebenfalls konvex geformt, besitzt einen Krümmungsradius von -63,4152 mm und ihr Scheitelpunkt ist 8,00 mm von dem Scheitelpunkt der objektseitigen ersten Ober- fläche 141 der fünften Linse 14 entfernt.
An die fünfte Linse 14 schließt sich in einem Abstand von 1,00 mm eine Aperturblende an.
In einem weiteren Abstand von 1,00 mm liegt der Scheitelpunkt der objektseitigen ersten Oberfläche 151 der sechsten Linse 15, die zusammen mit einer siebten Linse 16 ein Kitt- glied bildet. Dieses Kittglied bildet wiederum die dritte Linsenuntergruppe G23 der besei- tigen Linsengruppe G2.
Der Krümmungsradius der objektseitigen konvexen Oberfläche 151 beträgt 82,5025 mm, sein Scheitelpunkt ist 6,00 mm von dem Scheitelpunkt der objektseitigen ersten konkav geformten Oberfläche 161 der siebten Linse 16 entfernt. Die sechste Linse 15 ist aus dem gleichen Kronglas wie die fünfte Linse 14 gefertigt, es weist eine Abbezahl von 67,74 und einem Brechungsindex von 1,595220 auf.
Die siebte Linse 16 ist ebenfalls es einem Kronglas gefertigt, weist eine Abbezahl von 56,81 und einen Brechungsindex von 1,607379 auf. Die bereits erwähnte objektseitige erste Oberfläche 161 weist einen Radius von -67,1127 mm auf. Der Scheitelpunkt der objektsei- tigen Oberfläche 161 ist 5,00 mm von dem Scheitelpunkt der bildseitigen zweiten konve- xen Oberfläche 162 entfernt.
Die zweite konvexe objektseitige Oberfläche 162 weist einen Krümmungsradius von - 54,9014 mm auf. An das die dritte Linsenuntergruppe G23 mit positiver Brechkraft bildende Kittglied schließt sich in einem Abstand von 10,00 mm - bezogen auf die Scheitelpunkte der Ober- flächen - die achte Linse 17 an, welche die zweite Linsenuntergruppe G22 mit negativer Brechkraft bildet.
Die achte Linse 17 weist objektseitig eine konkav gekrümmte Oberfläche 171 mit einem Krümmungsradius von - 55,0234 mm auf, beidseitig ist eine ebenfalls konkav gekrümmte Oberfläche 172 mit einem Krümmungsradius von 68,6862 mm vorgesehen. An ihren Scheitelpunkten sind die Oberflächen 171, 172 4,00 mm voneinander beanstandet. Die achte Linse 17 ist aus einem Flintglas mit einer Abbezahl von 42,41 und einem Brechungs- index von 1,637750 gefertigt.
Die sich daran anschließende erste Linsenuntergruppe G21 der zweiten Linsengruppe G2 besteht im Wesentlichen aus zwei Meniskuslinsen 18, 19.
Die objektseitige erste Linse 18 der ersten Linsenuntergruppe G21 ist wiederum aus dem Kronglas der fünften Linse 14 und der sechsten Linse 15 gefertigt, das eine Abbezahl von 67,74 und einen Brechungsindex von 1,595220 aufweist. Die objektseitige Oberfläche 181 der neunten Linse 18 ist konkav geformt, ihr Scheitelpunkt ist 15,00 mm von dem Scheitel- punkt der bildseitigen zweiten Oberfläche 172 der achten Linse 17 entfernt und weist ei- nen Krümmungsradius von -89,8561 mm auf. Die zweite bildseitige Oberfläche 182 ist konvex geformt, weist einen Krümmungsradius von -52,0433 mm auf und ist 7,00 mm von dem Scheitelpunkt der objektseitigen ersten Oberfläche 181 entfernt.
Die zehnte Linse 19 bildet zusammen mit der neunten Linse 18 die erste Linsenunter- gruppe G21. Die zehnte Linse 19 ist aus einem Flintglas mit einer Abbezahl von 18,90 und einem Brechungsindex von 1,922860 gefertigt. Die objektseitige erste konvexe Oberfläche 191 weist einen Krümmungsradius von 85,7767 auf. Ihr Scheitelpunkt ist 2,00 mm von dem Scheitelpunkt der zweiten bildseitigen Oberfläche 182 der neunten Linse 18 entfernt. Die zweite bildseitige konkav geformte Oberfläche 192 der zehnten Linse 19 weist einen Krümmungsradius von 88,7231 mm auf; ihr Scheitelpunkt ist 6,00 mm von dem Scheitel- punkt der ersten objektseitigen Oberfläche 191 entfernt. Das Objekt OBJ ist 126,58 mm von dem Scheitelpunkt der ersten Oberfläche 101 der ers- ten Linse 10 entfernt. Das Bild BIL ist 303,40 mm von dem Scheitelpunkt der zweiten Ober- fläche 192 der zehnten Linse 19 entfernt.
Die Oberflächenbezeichnungen, Radien, Dicken und Materialangaben sind in der nachfol- genden Tabelle noch einmal übersichtlich zusammengefasst.
Figure imgf000013_0001
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Makroobjektivs 1002 eines optischen Lin- sensystems 2 in einem maßstabsgetreuen Linsenschnitt. Das in Figur 2 gezeigte Linsensys- tem 2 weist einen Abbildungsmaßstab ß' von -5 auf. Das Linsensystem weist den prinzipi- el! gleichen Aufbau auf wie das als erstes Ausführungsbeispiel beschriebene Linsensystem 1, d.h. es weist zwei Linsengruppen G1 und G2 mit jeweils drei Linsenuntergruppen G11, G12, G13 bzw. G23, G22, G21 auf. Die Abfolge der Brechkraft in den Linsenuntergruppen ist jeweils positiv - negativ - positiv. Es ergibt sich wiederum ein Linsensystem mit zehn Linsen. Die Abfolge der einzelnen Lin- sen von Objekt zu Bild und ihre Zugehörigkeit zu den Linsenuntergruppen sind wie folgt:
Einer erste Meniskuslinse 20 mit einer objektseitigen konkaven Oberfläche 201 und einer bildseitigen konvexen Oberfläche 202 bildet zusammen mit einer zweiten Linse 21, die eine objektseitige konvexe Oberfläche 211 und eine bildseitige konvexe Oberfläche 222 aufweist, die erste Linsenuntergruppe G11 mit positiver Brechkraft der ersten Linsen- gruppe G1.
Die zweite Linsenuntergruppe G12 wird durch ein Kittglied aus einer dritten Linse 22, die eine objektseitige konvexe Oberfläche 221 aufweist, und einer vierten Linse 23 mit einer objektseitigen konkaven Oberfläche 231 und einer bildseitigen konkaven Oberfläche 232 gebildet. Die zweite Linsenuntergruppe G12 weist eine negative Brechkraft auf.
Die dritte Linsenuntergruppe G13 der ersten Linsengruppe G1 wird durch eine einzelne Meniskuslinse, nämlich die fünfte Linse 24, gebildet, die eine objektseitige konvexe Ober- fläche 241 und eine bildseitige konkave Oberfläche 242 aufweist.
An die dritte Linsenuntergruppe G13 der ersten Linsengruppe G1 schließt sich die dritte Linsenuntergruppe G23 mit positiver Brechkraft der zweiten Linsengruppe G2 an. Zwi- schen den beiden Linsenuntergruppen ist die Aperturblende APE angeordnet.
Die dritte Linsenuntergruppe G23 der zweiten Linsengruppe G2 besteht im Wesentlichen aus einer einzelnen Meniskuslinse, nämlich der sechsten Linse 25, die eine objektseitige konkave Oberfläche 251 und eine bildseitige konvexe Oberfläche 252 aufweist.
Die zweite Linsenuntergruppe G22 der zweiten Linsengruppe G2 weist wiederum eine ne- gative Brechkraft auf und umfasst ein Kittglied. Das Kittglied besteht im Wesentlichen aus einer siebten Linse 26 mit einer objektseitigen konkaven Oberfläche 261, deren Geometrie weitgehend derjenigen der nah benachbarten bildseitigen Oberfläche 252 der sechsten Linse 25 folgt. Bildseitig schließt sich über die Kittstelle die objektseitige konvexe Oberflä- che 271 der achten Linse 27 an, mit der die siebte Linse 26 das Kittglied bildet. Die achte Linse 27 weist bildseitig eine konvexe Oberfläche 272 auf. Die erste Linsenuntergruppe G21 der zweiten Linsengruppe G2 weist eine positive Brech- kraft auf und besteht im Wesentlichen aus einer bikonvexen neunten Linse 28 mit einer objektseitigen Oberfläche 281 und einer bildseitigen Oberfläche 282 sowie aus einer Me- niskuslinse 29 mit einer objektseitigen konvexen Oberfläche 291 und einer konkaven bild- seitigen Oberfläche 292.
Die Krümmungsradien, Dicken und Glasparameter der Linsen ergeben sich aus der nach- folgenden Tabelle:
Figure imgf000015_0001
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Makroobjektivs 1003 des optischen Lin- sensystems 3 in einem maßstabsgetreuen Linsenschnitt. Das in Figur 3 gezeigte Linsensys- tem 3 weist einen Abbildungsmaßstab ß' von -0,7 auf. Das Linsensystem weist wiederum den prinzipiell gleichen Aufbau wie die vorhergehend beschriebenen beiden Ausführungs- formen auf. Es lässt sich in zwei Linsengruppen G1, G2 gliedern, die jeweils drei Linsenun- tergruppen G11, G12, G13 bzw. G23, G22, G21 aufweisen. In den Linsenuntergruppen ist die Abfolge der Brechkraft jeweils positiv - negativ - positiv.
Das Linsensystem 3 weist dreizehn Linsen auf, von denen vier zu zwei Kittgliedern gefügt sind. Die Abfolge der einzelnen Linsen von Objekt zu Bild und ihre Zugehörigkeit zu den Linsenuntergruppen sind wie folgt:
Die erste Linsenuntergruppe G11 der ersten Linsengruppe G1 weist eine positive Brech- kraft auf und besteht im Wesentlichen aus einer ersten objektseitigen Meniskuslinse 30 mit einer objektseitigen konvexen Oberfläche 301 und einer bildseitigen konkaven Ober- fläche 302 sowie einer bildseitigen zweiten Meniskuslinse 31 mit einer objektseitigen kon- vexen Oberfläche 311 und einer bildseitigen konkaven Oberfläche 312.
Die zweite Linsenuntergruppe G12 der ersten Linsengruppe G1 weist eine insgesamt ne- gative Brechkraft auf und besteht im Wesentlichen aus zwei Einzellinsen. Eine dritte Menis- kuslinse 32 weist objektseitig eine konkave Oberfläche 321 und bildseitig eine konvexe Oberfläche 322 auf. Die vierte Linse 33 ist bikonkav und weist objektseitig eine konkave Oberfläche 331 und bildseitig eine konkave Oberfläche 332 auf.
Die dritte Linsenuntergruppe G13 der ersten Linsengruppe G1 weist eine insgesamt posi- tive Brechkraft auf und besteht im Wesentlichen aus einem Kittglied und einer bikonkaven Einzellinse. Das Kittglied setzt sich aus einer fünften Linse 34 mit einer objektseitig konve- xen Oberfläche 341 und einer sechsten Linse 35 zusammen, die objektseitig eine konvexe Oberfläche 351, an welche die fünfte Linse 34 angekittet ist, und bildseitig eine konkave Oberfläche 352 aufweist. Die weitere zu der dritten Linsengruppe G13 gehörige Einzellinse ist die siebte bikonkave Linse 36 mit einer objektseitigen Oberfläche 361 und einer bildsei- tigen Oberfläche 362.
Die dritte Linsenuntergruppe G23 der zweiten Linsengruppe G2 wird aus einem Kittglied mit positiver Brechkraft gebildet, das sich aus der achten Linse 37 und der neunten Linse 38 zusammensetzt. Die achte Linse 37 ist bikonvex mit einer objektseitigen Oberfläche 371, die neunte Linse 38 ist meniskenförmig mit einer konkaven objektseitigen Oberfläche 381, an die objektseitig die achte Linse 37 angekittet ist, und einer konvexen bildseitigen Oberfläche 382, ausgebildet.
Die zweite Linsenuntergruppe G22 der zweiten Linsengruppe G2 wird aus der zehnten Linse 39 und der elften Linse 40 gebildet, die zusammen eine negative Brechkraft aufwei- sen. Die zehnte Linse 39 ist bikonkav mit einer objektseitigen Oberfläche 391 und einer bildseitigen Oberfläche 392, die elfte Linse 40 ist als Meniskuslinse ausgebildet mit einer konvexen objektseitigen Oberfläche 401 und einer objektseitigen konkaven Oberfläche 402.
Die erste Linsenuntergruppe G21 der zweiten Linsengruppe G2 besteht im Wesentliche aus zwei Meniskuslinsen 41, 42. Die objektseitig erste dieser Meniskuslinsen bildet die zwölfte Linse 41, die objektseitig eine konkave Oberfläche 411 und bildseitig eine konvexe Oberfläche 412 aufweist. Die zweite, bildseitige Meniskuslinse ist die dreizehnte Linse 42, die ebenfalls objektseitig eine konkave Oberfläche 421 und bildseitig eine konvexe Ober- fläche 422 aufweist.
Die Krümmungsradien, Dicken und Glasparameter der Linsen ergeben sich aus der nach- folgenden Tabelle:
Figure imgf000018_0001
Figur 4 veranschaulicht ein Prüfsystem 2000. Das Prüfsystem 2000 ist zur optischen In- spektion von Oberflächen von Objekten 2001 ausgelegt. Die zu inspizierenden Oberflä- chen erstrecken sich bevorzugterweise in einer Ebene. Bei den zu inspizierenden Oberflä- chen kann es sich beispielsweise um Displays handeln.
Das Prüfsystem 2000 weist eine Inspektionskamera-Anordnung 2005 mit einer Anzahl an Inspektionskameras 2006 mit jeweils einem Makroobjektiv 1001 mit einem Linsensystem auf. Je nach Anwendungsfall kann auch ein anderes Makroobjektiv 1002, 1003 oder ein Makroobjektiv mit einer anderen geeigneten Brennweite gemäß der Erfindung eingesetzt sein. Die Anzahl an Inspektionskameras 2006 ist in der in Figur 4 gezeigten Ausführungs- form als Reihe 2008 angeordnet.
Das Prüfsystem 2000 weist in dieser Ausführungsform eine Fördereinrichtung 2004 auf, die in dieser Ausführungsform das zu inspizierende Objekt 2001 horizontal entlang einer För- derrichtung 2002 relativ zu der Reihe 2008, insbesondere senkrecht zu der Reihe 2008, för- dert. Bei der Fördereinrichtung 2004 kann es sich beispielsweise um ein Förderband oder einen Verschiebetisch handeln. Selbstverständlich kann die Fördereinrichtung 2004 auch für eine Förderbewegung in andere Richtungen als in der Horizontalen ausgelegt sein. Des Weiteren kann alternativ auch vorgesehen sein, anstelle des Objekts 2001 die Inspektions- kamera-Anordnung 2005 relativ zu dem zu inspizierenden Objekt 2001 zu bewegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Linsensystem (1) für ein Makroobjektiv für den industriellen Einsatz bei der Qualitätssi- cherung im Produktionsprozess, mit a) einer objektseitigen Linsengruppe (G1), einer bildseitigen Linsengruppe (G2) und einer dazwischen befindlichen Aperturblende (APE), wobei b) die objektseitige Linsengruppe (G1) von der Objektseite zu der Bildseite eine erste Linsenuntergruppe (G11) mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsen- untergruppe (G12) mit einer negativen Brechkraft und einer dritte Linsenunter- gruppe (G13) mit einer positiven Brechkraft aufweist, c) die bildseitige Linsengruppe (G2) von der Objektseite zu der Bildseite eine erste Linsenuntergruppe (G23) mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsenunter- gruppe (G22) mit einer negativen Brechkraft und einer dritte Linsenuntergruppe (G21) mit einer positiven Brechkraft aufweist.
2. Linsensystem nach Anspruch 1, wobei a) die erste Linsenuntergruppe (G11) der objektseitigen Linsengruppe aus ein oder zwei Einzellinsen (10, 11), b) die zweite Linsenuntergruppe (G12) der objektseitigen Linsengruppe aus ein bis drei Einzellinsen (12) oder einem Kittglied, c) die dritte Linsenuntergruppe (G13) der objektseitigen Linsengruppe aus einer Ein- zellinse oder/und einem Kittglied (13, 14), d) die erste Linsenuntergruppe (G21) der bildseitigen Linsengruppe aus ein oder zwei Einzellinsen (18, 19), e) die zweite Linsenuntergruppe (G22) der bildseitigen Linsengruppe aus ein bis drei Einzellinsen (17) oder einem Kittglied, oder/und f) die dritte Linsenuntergruppe (G23) der bildseitigen Linsengruppe aus einer Ein- zellinse oder/und einem Kittglied (15, 16) aufgebaut ist.
3. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abbildungsmaß- stab des Linsensystems (1) in einem Intervall von ß'=-0.7 bis ß'=-5.0 liegt.
4. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zumindest einer der Linsenuntergruppen ein optisches Element eine anomale Teildispersion von
aufweist.
Figure imgf000021_0003
5. Linsensystem einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für einen Restfehler X der Farblängsfehlerkorrektur des Linsensystems innerhalb eines geschlossenen Abbil- dungsmaßstab-lntervalls von [-0,7; -5,0] gilt:
Figure imgf000021_0001
6. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die bildseitige numerische Apertur NA' gilt:
Figure imgf000021_0004
7. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbildungsleis- tung, gemessen als Standardabweichung des polychromatisches Wellenfrontfehlers gemäß dem Marechal-Kriterium - Wellenfront_RMS < λ/14' - nur von der Beugung begrenzt ist.
8. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Ge- samtbrennweite f des Linsensystem und einer Sensordiagonale 2y'(max) folgende Be Ziehung gilt:
Figure imgf000021_0002
9. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei a) die erste Linsenuntergruppe (G11) der objektseitigen Linsengruppe (G1) eine ob- jektseitige Meniskuslinse (10) aufweist und wobei die Krümmungsmittelpunkte der objektseitigen Meniskuslinse (10) objektseitig der Meniskuslinse (10) liegen oder/und b) die erste Linsenuntergruppe (G21) der bildseitigen Linsengruppe (G2) eine bild- seitige Meniskuslinse (19) aufweist und wobei die Krümmungsmittelpunkte der bildseitigen Meniskuslinse (19) bildseitig der Meniskuslinse (19) liegen und fol- gende Bedingung gilt: c) wobei f(M) die Brennweite der Meniskuslinse und f(gesamt) die
Figure imgf000022_0002
Brennweite des Makroobjektivs ist.
10. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei a) der Krümmungsmittelpunkt der Linsenoberfläche der dritten Linsenuntergruppe (G13) der objektseitigen Linsengruppe, welche der Aperturblende unmittelbar be- nachbart ist, objektseitig liegt oder/und b) der Krümmungsmittelpunkt der Linsenoberfläche der dritten Linsenuntergruppe (G23) der bildseitigen Linsengruppe (G2), welche der Aperturblende unmittelbar benachbart ist, bildseitig liegt und c) für der Krümmungsradius R der jeweiligen Linsenoberfläche folgende Bedingung gilt
Figure imgf000022_0001
11. Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildkreisdurch- messer 2y' bei beugungsbegrenzter Abbildungsleistung zwischen 80 mm und 100 mm beträgt.
12. Makroobjektiv (1001, 1002, 1003) mit einem Linsensystem (1, 2, 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. System (2000) zum optischen Überprüfen von Objekten mit einem Makroobjelctiv nach Anspruch 12.
PCT/EP2018/000133 2017-03-30 2018-03-28 Linsensystem für ein makroobjektiv für den industriellen einsatz bei der qualitätssicherung im produktionsprozess WO2018177595A1 (de)

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