特許 7344126 生産工程内品質保証に導入される工業用途向けマクロレンズ用のレンズ系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-05

(45)【発行日】2023-09-13

(54)【発明の名称】生産工程内品質保証に導入される工業用途向けマクロレンズ用のレンズ系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20230906BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20230906BHJP

【ＦＩ】

G02B13/00

G01N21/956 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019553911

(86)(22)【出願日】2018-03-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-23

(86)【国際出願番号】 EP2018000133

(87)【国際公開番号】W WO2018177595

(87)【国際公開日】2018-10-04

【審査請求日】2021-03-09

(31)【優先権主張番号】102017106837.6

(32)【優先日】2017-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】396000455

【氏名又は名称】カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100158469

【弁理士】

【氏名又は名称】大浦 博司

(72)【発明者】

【氏名】メナート ヘニング

(72)【発明者】

【氏名】シュタイニヒ トーマス

【審査官】堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１２９９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１１８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１３３３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５５７２３６６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００－１７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２－２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００－２５／０４

Ｇ０１Ｎ ２１／９５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生産工程における品質保証における工業用のマクロレンズ用のレンズ系（１）であって、
ａ）物体側レンズ群（Ｇ１）と、像側レンズ群（Ｇ２）と、この両者間に位置する１つの開口絞り（ＡＰＥ）とを有しており、
ｂ）前記物体側レンズ群（Ｇ１）が、物体側から像側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ１１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ１２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ１３）とを有しており、
ｃ）前記像側レンズ群（Ｇ２）が、像側から物体側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ２１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ２２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ２３）とを有しており、
前記物体側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、２つの単レンズ（１０，１１）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ１２）が、１つの単レンズ（１２）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）が、１つの接合部材（１３，１４）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、２つの単レンズ（１８，１９）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ２２）が、１つの単レンズ（１７）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）が、１つの接合部材（１５，１６）から構成されており、
前記部分レンズ群の内の少なくとも１つにおいて、１つの光学素子が、｜ΔＰｇ，Ｆ｜≧０．０１の異常部分分散を有し、
前記物体側レンズ群（Ｇ１）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、１つの物体側のメニスカスレンズ（１０）を有しており、その際には前記物体側のメニスカスレンズ（１０）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１０）の物体側に位置しており、および／または、
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、１つの像側のメニスカスレンズ（１９）を有しており、その際には前記像側のメニスカスレンズ（１９）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１９）の像側に位置しており、かつ、次の条件が成立する、

【数1】

（式中、ｆ’（Ｍ）はメニスカスレンズ（１０、１９）の焦点距離、ｆ’（全）は、マクロレンズの焦点距離）、または、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１４２、２４２、３６２）の曲率中心が、物体側に位置しており、および／または
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１５１、２５１、３７１）の曲率中心が、像側に位置しており、および、
それぞれのレンズ表面（１４２、１５１、２４２、２５１、３６２、３７１）の曲率半径Ｒに関して、次の条件が成立する、

【数2】

レンズ系（１）。

【請求項2】

生産工程における品質保証における工業用のマクロレンズ用のレンズ系（１）であって、
ａ）物体側レンズ群（Ｇ１）と、像側レンズ群（Ｇ２）と、この両者間に位置する１つの開口絞り（ＡＰＥ）とを有しており、
ｂ）前記物体側レンズ群（Ｇ１）が、物体側から像側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ１１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ１２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ１３）とを有しており、
ｃ）前記像側レンズ群（Ｇ２）が、像側から物体側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ２１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ２２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ２３）とを有しており、
前記物体側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、２つの単レンズ（２０，２１）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ１２）が、１つの接合部材（２２，２３）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）が、１つの単レンズ（２４）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、２つの単レンズ（２８，２９）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ２２）が、１つの接合部材（２６，２７）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）が、１つの単レンズ（２５）から構成されており、
前記部分レンズ群の内の少なくとも１つにおいて、１つの光学素子が、｜ΔＰｇ，Ｆ｜≧０．０１の異常部分分散を有し、
前記物体側レンズ群（Ｇ１）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、１つの物体側のメニスカスレンズ（１０）を有しており、その際には前記物体側のメニスカスレンズ（１０）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１０）の物体側に位置しており、および／または、
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、１つの像側のメニスカスレンズ（１９）を有しており、その際には前記像側のメニスカスレンズ（１９）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１９）の像側に位置しており、かつ、次の条件が成立する、

【数3】

（式中、ｆ’（Ｍ）はメニスカスレンズ（１０、１９）の焦点距離、ｆ’（全）は、マクロレンズの焦点距離）、または、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１４２、２４２、３６２）の曲率中心が、物体側に位置しており、および／または
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１５１、２５１、３７１）の曲率中心が、像側に位置しており、および、
それぞれのレンズ表面（１４２、１５１、２４２、２５１、３６２、３７１）の曲率半径Ｒに関して、次の条件が成立する、

【数4】

レンズ系（１）。

【請求項3】

生産工程における品質保証における工業用のマクロレンズ用のレンズ系（１）であって、
ａ）物体側レンズ群（Ｇ１）と、像側レンズ群（Ｇ２）と、この両者間に位置する１つの開口絞り（ＡＰＥ）とを有しており、
ｂ）前記物体側レンズ群（Ｇ１）が、物体側から像側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ１１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ１２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ１３）とを有しており、
ｃ）前記像側レンズ群（Ｇ２）が、像側から物体側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群（Ｇ２１）と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群（Ｇ２２）と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群（Ｇ２３）とを有しており、
前記物体側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、２つの単レンズ（３０，３１）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ１２）が、２つの単レンズ（３２，３３）から構成され、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）が、１つの接合部材（３４，３５）及び１つの単レンズ（３６）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、２つの単レンズ（４１，４２）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第２の部分レンズ群（Ｇ２２）が、２つの単レンズ（３９，４０）から構成され、
前記像側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）が、１つの接合部材（３７，３８）から構成されており、
前記部分レンズ群の内の少なくとも１つにおいて、１つの光学素子が、｜ΔＰｇ，Ｆ｜≧０．０１の異常部分分散を有し、
前記物体側レンズ群（Ｇ１）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ１１）が、１つの物体側のメニスカスレンズ（１０）を有しており、その際には前記物体側のメニスカスレンズ（１０）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１０）の物体側に位置しており、および／または、
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第１の部分レンズ群（Ｇ２１）が、１つの像側のメニスカスレンズ（１９）を有しており、その際には前記像側のメニスカスレンズ（１９）の曲率中心が、このメニスカスレンズ（１９）の像側に位置しており、かつ、次の条件が成立する、

【数5】

（式中、ｆ’（Ｍ）はメニスカスレンズ（１０、１９）の焦点距離、ｆ’（全）は、マクロレンズの焦点距離）、または、
前記物体側レンズ群の前記第３の部分レンズ群（Ｇ１３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１４２、２４２、３６２）の曲率中心が、物体側に位置しており、および／または
前記像側レンズ群（Ｇ２）の前記第３の部分レンズ群（Ｇ２３）の前記開口絞りに直接隣接しているレンズ表面（１５１、２５１、３７１）の曲率中心が、像側に位置しており、および、
それぞれのレンズ表面（１４２、１５１、２４２、２５１、３６２、３７１）の曲率半径Ｒに関して、次の条件が成立する、

【数6】

レンズ系（１）。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ系であって、該レンズ系（１）の結像スケールが、β’＝－０．７からβ’＝－５．０までの区間内に位置している、レンズ系。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ系であって、像側の開口数ＮＡ’に関して次式が成立する、レンズ系。
ＮＡ’≧０．０４

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ系であって、マレシャル評価基準－波面＿ＲＭＳ≦λ／１４’－にしたがった多色波面収差の標準偏差として測定される光学性能は、回折によってのみ制限される、レンズ系。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ系であって、レンズ系の全焦点距離ｆ’とセンサ対角線２ｙ’（最大）との間に、次の関係が成立する、レンズ系。

【数7】

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ系（１，２，３）を備えた、マクロレンズ（１００１，１００２，１００３）。

【請求項9】

請求項８に記載のマクロレンズを備えた、物体の光学検査システム（２０００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばディスプレイの製造現場で生産工程における品質保証における工業用のマクロレンズ(Makroobjektiv)用のレンズ系、そのようなレンズ系を備えたマクロレンズ、ならびにそのようなマクロレンズを用いた物体の光学検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

品質保証には、様々な工業用マクロレンズが導入される。その際には、構築されている検査体制を利用して、例えば一定の広がりをもった面を有するディスプレイのような検査対象の物体(objekt)が、スキャンプロセスで走査されるようになっている。物体の全幅にわたりデータを取り込むために、多数の検査ユニット、具体的には対物レンズを有するカメラが、一列の検査列に並べて配置される。例えばそのようにして得た様々な情報は、ＧｉｇＥ Ｖｉｓｉｏｎのような標準化インタフェースを介して、既存のネットワークに伝送されることによって、中央評価ユニットに伝送され得る。

【0003】

その際には、同じ物体解像度を維持しながら、検査列当りの検査ユニット数を最小限に抑えることが試みられる。検査列当りの検査ユニット数を減らすことによって、同じ検査品質で、調整工数、調達コストおよび関連インフラストラクチャが低く抑えられることになる。

【0004】

検査ユニットを少数に抑える可能性の１つに、結像性能に非常に優れた、像円直径が大きい対物レンズを導入するという方法がある。この場合は、そのような対物レンズに対する投資コストが、検査ユニット数の削減と抱き合わせになった経費節減分によっては帳消しにはならずに、足が出るようなことがあってはならない。

【0005】

上述の目的のために現在入手可能な工業用マクロレンズは、要求される結像性能で、６０ｍｍの像円直径を有している。それにもかかわらずそのような対物レンズを、最大で８０ｍｍの像円直径を有するセンサの照射に導入するだけで既に、あからさまな像面収差を生じている。その結果として、像面周縁部の検査品質に望ましくない低下を来している。

【0006】

公知であるマクロレンズの構成によっては、例えば像面湾曲や非点収差などの像面に依存した１次収差の十分な補正を達成することは不可能である。それにより、像面周縁部における像品質が既に目に見えて低下しているのに、像円直径は最大で２ｙ’＝８０ｍｍに制限されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、現在公知の対物レンズよりも大きな像円直径をもたらしてくれる、上述の目的のために導入されるマクロレンズ用のレンズ系を提示することにある。

【0008】

それ以外にも、光伝送路の長さ、すなわち物体と像との間の距離が固定されている上に、結像スケールも固定されている、既存の検査ステーションであっても、より良好な結像性能がもたらされるようにする、マクロレンズ用のレンズ系を提示することも課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は、独立クレームである請求項１の各特徴を具備したマクロレンズ用のレンズ系により、またそのようなレンズ系を備えたマクロレンズにより、さらにはそのようなマクロレンズを用いた物体の光学検査システムにより、解決される。それぞれの従属クレームには、本発明のさらに別の構成形態が提示される。

【0010】

本発明にしたがったレンズ系は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、この両者間に位置する１つの開口絞りとを有している。物体側レンズ群は、像側から物体側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群と、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群とを有している。像側レンズ群は、物体側から像側に向かって、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群と、負の屈折力を持つ第２の部分レンズ群と、正の屈折力をもつ第３の部分レンズ群とを有している。すなわち両方のレンズ群は、開口絞りを挟んで対称に配置される、正－負－正の屈折力の配分方式をもつ部分レンズ群から構成されている。

【0011】

レンズ系の好ましい実施形態においては、次の各特徴：
・１つ２つの単レンズから成る、物体側レンズ群の第１の部分レンズ群
・実質的に１つから３つまでの単レンズまたは１つの接合部材(Kittglied)から成る、物体側レンズ群の第２の部分レンズ群
・実質的に１つの単レンズおよび／または１つの接合部材から成る、物体側レンズ群の第３の部分レンズ群
・実質的に１つまたは２つの単レンズから成る、像側レンズ群の第１の部分レンズ群
・実質的に１つから３つまでの単レンズまたは１つの接合部材から成る、像側レンズ群の第２の部分レンズ群
・実質的に１つの単レンズおよび／または１つの接合部材から成る、像側レンズ群の第３の部分レンズ群
が、単独で、または任意の組み合わせで企図され得る。

【0012】

「実質的に……から成る」という表現は、上記に構成要素として言及される各レンズにさらに追加して、レンズ系の全焦点距離の長さを上回るかまたはそれと等しい焦点距離を有し得る、またそのために実際には屈折力を全くもたない、複数のレンズ、それ以外の、絞り、マスク、カバーガラスなどの光学素子、レンズフランジ、鏡筒、結像素子などの各種機械コンポーネント、および／またはカメラ手振れ補正機構が、光学レンズ系に含まれていてもかまわないことを意味している。

【0013】

レンズ系の結像スケールは、β’＝－０．７からβ’＝－５．０までの区間内に位置すると好適である。

【0014】

展開構成形態の一例においては、部分レンズ群の内の少なくとも１つ、好適には全ての部分レンズ群において、１つの光学素子が、非常に広範な分光補正に、特に２次スペクトルの低減に成功するような、｜ΔＰｇ，Ｆ｜≧０．０１の異常部分分散を有することが企図されている。

【0015】

その際には特に、結像スケールの閉区間［－０．７；－５．０］内のレンズ系の軸上色収差（

）補正の残留収差Ｘに関して、次式が成立することが企図され得る。

【数1】

レンズ系の像側開口数は、ＮＡ’≧０．０４であることが好ましい。

【0016】

レンズ系の具体的な構成形態の一例においては、マレシャル評価基準－波面＿ＲＭＳ≦λ／１４’－
（

）
にしたがった多色波面収差の標準偏差として測定される結像性能が、回折だけにより制限されている。

【0017】

本発明にしたがったレンズ系により、センサの中心部から周辺部にいたるまで、人為的な口径食の発生を防止することが可能であるが、それにより、回折による制限を受けても不可欠となるアパーチャとあわせて、センサ周辺部に至るまでの所望の解像度が保証されることになる。

【0018】

有利な実施形態の一例においては、全焦点距離ｆ’とセンサ対角線２ｙ’（最大）との間の比が次式の条件を満足するようになっている。

【数2】

【0019】

同様に有利な実施形態の一例においては、物体側レンズ群の第１の部分レンズ群が１つの物体側のメニスカスレンズを有している。このメニスカスレンズの曲率中心は、このメニスカスレンズの物体側に位置していると好適である。

【0020】

レンズ系の同様に有利な別の実施形態においては、像側レンズ群の第１の部分レンズ群が１つの像側のメニスカスレンズを有することが企図される。この像側のメニスカスレンズの曲率中心は、このメニスカスレンズの像側に位置していると有利である。

【0021】

物体側のメニスカスレンズに関しても、また像側のメニスカスレンズに関しても、次式が成立する。

【数3】

式中、ｆ’（Ｍ）はメニスカスレンズの焦点距離、ｆ’（全）はマクロレンズの焦点距離である。

【0022】

実施形態の一例においては、両外側のメニスカスの焦点距離の絶対値に関して、次式：
｜ｆ’（最外側のメニスカス）｜≦３００ｍｍ
が成立することが企図され得る。

【0023】

本発明の展開構成例においては、物体側レンズ群の第３の部分レンズ群の開口絞りに直接隣接しているレンズ表面の曲率中心が物体側に位置しており、および／または、像側レンズ群の第３の部分レンズ群の開口絞りに直接隣接しているレンズ表面の曲率中心が像側に位置しており、さらにそれぞれのレンズ表面の曲率半径Ｒに関して次の条件が成立することが企図される。

【0024】

【数4】

【0025】

以下では図面を参照しながら本発明の幾つかの実施例を詳しく解説する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１の結像スケールを有する第１の実施形態のレンズ断面図である。

【図2】第２の結像スケールを有する第２の実施形態のレンズ断面図である。

【図3】第３の結像スケールを有する第３の実施形態のレンズ断面図である。

【図4】図１～３のいずれか１つにしたがったマクロレンズを備えた検査システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１には、光学レンズ系１を有するマクロレンズ１００１の第１の実施形態が、縮尺を忠実に再現したレンズ断面図で示される。ここに実施形態として説明されるレンズ系１は、結像スケールβ’が－２であって、二分割型のレンズ系として構成されて、中央の光軸Ａに沿って、部分レンズ群をそれぞれ３つずつ有している第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２とを有している。

【0028】

第１のレンズ群Ｇ１の部分レンズ群には符合Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３が、第２のレンズ群Ｇ２の部分レンズ群には符合Ｇ２３、Ｇ２２、Ｇ２１が付されている。個々の部分レンズ群は、いずれのレンズ群Ｇ１、Ｇ２とも、順番に正－負－正の屈折力を有している。これは具体的には、第１のレンズ群Ｇ１の外側に位置する第１の部分レンズ群Ｇ１１が正の屈折力を、第１のレンズ群Ｇ１の中央の第２の部分レンズ群Ｇ１２が負の屈折力を、第１のレンズ群Ｇ１の内側に位置する第３の部分レンズ群Ｇ１３が正の屈折力を有することを意味している。

【0029】

第２のレンズ群Ｇ２の屈折力の配分方式もこれと同じである、すなわち第２のレンズ群Ｇ２の外側に位置する第１の部分レンズ群Ｇ２１は正の屈折力を、第２のレンズ群Ｇ２の中央の第２の部分レンズ群Ｇ２２は負の屈折力を、内側に位置する第３の部分レンズ群Ｇ２３は正の屈折力を有している。

【0030】

両方のレンズ群Ｇ１、Ｇ２の間には、１つの開口絞りＡＰＥが備えられている。それぞれの図に示されるアパーチャまたは絞りは、必ずしも大きさおよび形状を尺度に忠実に再現して描写されたものではなく、これらは、光軸Ａに沿った絞り／アパーチャの位置を示すものである。

【0031】

さて以下では、レンズ系の構成を、左から右に向かって、すなわち物体側から像側に向かって説明するものとする。物体と物体側の最初のレンズとの間、ならびに像側の最後のレンズと像との間の距離は、作画上の理由から実際よりも短くなっている。ここでは、記入されている中央および周辺部の放射線も、相応に短縮して描かれている。

【0032】

物体側の第１のレンズ群Ｇ１１は、全体では正の屈折力を有しており、物体側に１つのメニスカスレンズ１０を有している。このメニスカスレンズ１０は、アッベ数ν_dが２４．４２であり、また屈折率ｎ_dが１．８０５１８１であるフリントガラスから作られている。アッベ数および屈折率に関して記載される数値は全て、波長が５８７．５６１８ｎｍであるときのフラウンホーファー線に関して有効となる数値である。メニスカスレンズ１０は、物体側に凹面１０１を、像側に凸面１０２を有している。この凹面１０１は、この実施例の全ての表面と同様に球面であって、例えば－５７．８９６５ｍｍであり得る曲率半径を有している。

【0033】

しかしながら基本的には、ここに説明されるような光学系は、例えば別の像サイズに適合させるために、比例拡大縮小を行うことが可能である、と言えるものであり、したがって、ここに記載される半径、直径、厚さおよび距離は、あくまでも例示的なものであると解釈されるべきである。

【0034】

像側の凸面１０２の曲率半径は、物体側の表面１０１の半径よりも小さく、－５３．４５４８ｍｍである。この第１の物体側のメニスカスレンズ１０の両方の表面１０１、１０２の曲率中心は、物体側に位置している。このメニスカスレンズ１０の両表面１０１、１０２の頂点の互いからの距離は、７．００ｍｍである。

【0035】

全体で２番目のレンズとして、またこの部分レンズ群Ｇ１１の第２のレンズとして、凹凸状に成形されたレンズ１１が備えられている。この第２のレンズ１１は、アッベ数が６７．７４であり、また屈折率が１．５９５２２０であるクラウンガラス製である。

【0036】

この第２のレンズ１１は、物体側に第１の凸状に湾曲した表面１１１を有しており、その曲率半径は５２．９８０６ｍｍである。この凸面１１１の頂点は、メニスカスレンズ１０の像側の第２の表面１０２の頂点から２．００ｍｍ離れている。

【0037】

像側の第２の凹状に湾曲した表面１１２は、４０７．９２４３ｍｍの曲率半径を有しており、その頂点は物体側の表面１１１の頂点から７．００ｍｍ離れている。

【0038】

最初のレンズ１０と２番目のレンズ１１は一緒に、全体で正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群Ｇ１１を形成している。

【0039】

第２の部分レンズ群Ｇ１２は負の屈折力を有しており、実質的に１つの単レンズから、すなわち３番目のレンズ１２から成っている。この３番目のレンズ１２はフリントガラスから作られており、そのアッベ数は４２．４１であり、また屈折率は１．６３７７５０である。物体側の凹状に湾曲した表面１２１は、－５１．８１５１ｍｍの曲率半径を有しており、像側の同様に凹状に湾曲した表面１２２は、４２．５８５２ｍｍの曲率半径を有している。像側の表面１２２の頂点は、物体側の表面１２１の頂点から４．００ｍｍ離れている。

【0040】

第３の部分レンズ群Ｇ１３は、正の屈折力を有しており、実質的に、ガラスの種類が異なる物体側の４番目のレンズ１３と像側の５番目のレンズ１４とを接合して作られた１つの接合部材から成っている。両レンズ１３、１４間の接合地点の光学特性については、これがレンズ系全体に与える影響は無視できると看做されるために、詳しくは立ち入らないものとする。

【0041】

４番目のレンズ１３は、物体側に凸状に湾曲した表面１３１を有しており、その曲率半径は１３５．８６０２ｍｍである。この表面１３１の頂点は、３番目のレンズ１２の像側の表面１２２の頂点から８．００ｍｍ離隔している。

【0042】

４番目のレンズ１３の像側の表面は、その幾何形状において、５番目のレンズ１４の物体側の表面１４１と同一である。この表面は、５番目のレンズ１４に関しては凸状に形成されて、５９．０７４１ｍｍの曲率半径を有しており、またその頂点は４番目のレンズ１３の物体側の第１の表面１３１の頂点から９．００ｍｍ離れている。

【0043】

５番目のレンズ１４も同様にクラウンガラスから作られており、そのアッベ数は６７．７４であり、また屈折率は１．５９５２２０である。この５番目のレンズ１４の像側の第２の表面１４２も同様に凸状に形成されて、－６３．４１５２ｍｍの曲率半径を有しており、またその頂点は５番目のレンズ１４の物体側の第１の表面１４１の頂点から８．００ｍｍ離れている。

【0044】

この５番目のレンズ１４に、１．００ｍｍの距離をおいて、１つの開口絞りが続いている。

【0045】

さらに１．００ｍｍの距離をおいて、７番目のレンズ１６と一緒に接合部材を形成している６番目のレンズ１５の物体側の第１の表面１５１の頂点が位置している。この接合部材もまた、像側レンズ群Ｇ２の第３の部分レンズ群Ｇ２３を形成している。

【0046】

物体側の凸面１５１の曲率半径は８２．５０２５ｍｍであり、その頂点は、７番目のレンズ１６の物体側の第１の凹状に形成された表面１６１の頂点から６．００ｍｍ離れている。６番目のレンズ１５は、５番目のレンズ１４と同じクラウンガラスから作られており、そのアッベ数は６７．７４であり、また屈折率は１．５９５２２０である。

【0047】

７番目のレンズ１６も同様にクラウンガラスから作られており、そのアッベ数は５６．８１であり、また屈折率は１．６０７３７９である。既述の物体側の第１の表面１６１の半径は－６７．１１２７ｍｍである。この物体側の表面１６１の頂点は、像側の第２の凸面１６２の頂点から５．００ｍｍ離れている。

【0048】

この第２の凸状の物体側の表面１６２は、－５４．９０１４ｍｍの曲率半径を有している。

【0049】

正の屈折力をもつこの第３の部分レンズ群Ｇ２３を形成している接合部材に、それぞれの表面の頂点に関して、１０．００ｍｍの距離をおいて、負の屈折力をもつ第２の部分レンズ群Ｇ２２を形成する８番目のレンズ１７が続いている。

【0050】

この８番目のレンズ１７は、物体側に曲率半径が－５５．０２３４ｍｍである凹状に湾曲した表面１７１を有しており、像側には、曲率半径が６８．６８６２ｍｍである同じく凹状に湾曲した表面１７２が備えられている。これらの表面１７１、１７２は、それぞれの頂点のところで互いから４．００ｍｍ離隔している。この８番目のレンズ１７は、アッベ数が４２．４１であり、屈折率が１．６３７７５０であるフリントガラスから作られている。

【0051】

これに続いている、第２のレンズ群Ｇ２の第１の部分レンズ群Ｇ２１は、実質的に２つのメニスカスレンズ１８、１９から成っている。

【0052】

この第１の部分レンズ群Ｇ２１の物体側の第１のレンズ１８もまた、５番目のレンズ１４および６番目のレンズ１５のクラウンガラスから作られており、そのアッベ数は６７．７４であり、また屈折率は１．５９５２２０である。９番目のレンズ１８の物体側の表面１８１は凹状に形成されており、その頂点は８番目のレンズ１７の像側の第２の表面１７２の頂点から１５．００ｍｍ離れており、また－８９．８５６１ｍｍの曲率半径を有している。第２の像側の表面１８２は凸状に形成されて、－５２．０４３３ｍｍの曲率半径を有しており、物体側の第１の表面１８１の頂点から７．００ｍｍ離れている。

【0053】

１０番目のレンズ１９は、９番目のレンズ１８と一緒に第１の部分レンズ群Ｇ２１を形成している。この１０番目のレンズ１９は、アッベ数が１８．９０であり、屈折率が１．９２２８６０であるフリントガラスから作られている。物体側の第１の凸面１９１は、８５．７７６７の曲率半径を有している。その頂点は、９番目のレンズ１８の第２の像側の表面１８２の頂点から２．００ｍｍ離れている。１０番目のレンズ１９の第２の像側の凹状に形成された表面１９２は、８８．７２３１ｍｍの曲率半径を有しており、その頂点は第１の物体側の表面１９１の頂点から６．００ｍｍ離れている。

【0054】

物体ＯＢＪは、最初のレンズ１０の第１の表面１０１の頂点から１２６．５８ｍｍ離れている。像ＢＩＬは、１０番目のレンズ１９の第２の表面１９２の頂点から３０３．４０ｍｍ離れている。

【0055】

各表面の符合、半径、厚さおよび材料諸元を次表に再度一覧形式でまとめて示す。

【表1】

【0056】

図２には、光学レンズ系２のマクロレンズの第２の実施形態１００２が、縮尺を忠実に再現したレンズ断面図で示される。図２に示されるレンズ系２は、－５の結像スケールβ’を有している。このレンズ系は、第１の実施例として説明したレンズ系１と原則的に同じ構成を有している、すなわち、それぞれが３つの部分レンズ群Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３ならびにＧ２３、Ｇ２２、Ｇ２１を有する２つのレンズ群Ｇ１およびＧ２を有している。いずれのレンズ群とも、それぞれの部分レンズ群は、順番に正－負－正の屈折力を有している。

【0057】

ここでもまた１０個のレンズを有するレンズ系を生じている。個々のレンズの物体から像までの並び方、およびそれぞれのレンズが帰属する部分レンズ群は、次のとおりである。

【0058】

第１のレンズ群Ｇ１の、物体側に凹面２０１を、像側に凸面２０２を有する最初のメニスカスレンズ２０は、物体側の凸面２１１と像側の凸面２２２とを有する２番目のレンズ２１と一緒に、正の屈折力をもつ第１の部分レンズ群Ｇ１１を形成している。

【0059】

第２の部分レンズ群Ｇ１２は、物体側の凸面２２１を有する３番目のレンズ２２と、物体側の凹面２３１と像側の凹面２３２とを有する４番目のレンズ２３とから成る、１つの接合部材によって形成される。この第２の部分レンズ群Ｇ１２は、負の屈折力を有している。

【0060】

第１のレンズ群Ｇ１の第３の部分レンズ群Ｇ１３は、１つのメニスカスレンズだけにより、詳細には物体側の凸面２４１と像側の凹面２４２とを有する５番目のレンズ２４により、形成される。

【0061】

第１のレンズ群Ｇ１のこの第３の部分レンズ群Ｇ１３には、第２のレンズ群Ｇ２の正の屈折力を持つ第３の部分レンズ群Ｇ２３が続いている。両方の部分レンズ群の間には、開口絞りＡＰＥが配置されている。

【0062】

第２のレンズ群Ｇ２のこの第３の部分レンズ群Ｇ２３は、実質的に１つのメニスカスレンズだけから、詳細には物体側の凹面２５１と像側の凸面２５２とを有する６番目のレンズ２５から成っている。

【0063】

第２のレンズ群Ｇ２の第２の部分レンズ群Ｇ２２もまた、負の屈折力を有しており、１つの接合部材を包含している。この接合部材は、実質的に、近接している６番目のレンズ２５の像側の表面２５２の幾何形状に大半がならった幾何形状をした物体側の凹面２６１を有する７番目のレンズ２６から成っている。その像側に、接合地点を挟んで、８番目のレンズ２７の物体側の凸面２７１が続いており、これとともに７番目のレンズ２６が１つの接合部材を形成している。８番目のレンズ２７は像側に凸面２７２を有している。

【0064】

第２のレンズ群Ｇ２の第１の部分レンズ群Ｇ２１は、正の屈折力を有しており、実質的に、物体側の表面２８１と像側の表面２８２とを有する９番目の両凸レンズ２８、ならびに、物体側の凸面２９１と凹状の像側の表面２９２とを有するメニスカスレンズ２９から成っている。

【0065】

各レンズの曲率半径、厚さおよびガラスパラメータは、次表から明らかである。

【表2】

【0066】

図３には、光学レンズ系３のマクロレンズの第３の実施形態１００３が、縮尺を忠実に再現したレンズ断面図で示される。図３に示されるレンズ系３は、－０．７の結像スケールβ’を有している。このレンズ系もまた、原則的に上記で説明した２つの実施形態と同じ構成を有している。このレンズ系は、いずれも３つの部分レンズ群Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３ならびにＧ２３、Ｇ２２、Ｇ２１を有している、２つの部分レンズ群Ｇ１、Ｇ２に分けることができる。それぞれの部分レンズ群において、屈折力は正－負－正の順序で並んでいる。

【0067】

レンズ系３は１３個のレンズを有しており、その内４個は２つの接合部材に接合されている。個々のレンズの物体から像までの並び方、およびそれぞれのレンズが帰属する部分レンズ群は、次のとおりである。

【0068】

第１のレンズ群Ｇ１の第１の部分レンズ群Ｇ１１は、正の屈折力を有しており、実質的に、物体側の凸面３０１と像側の凹面３０２とを有する第１の物体側のメニスカスレンズ３０、ならびに、物体側の凸面３１１と像側の凹面３１２とを有する像側の第２のメニスカスレンズ３１から成っている。

【0069】

第１のレンズ群Ｇ１の第２の部分レンズ群Ｇ１２は、全体で負の屈折力を有しており、実質的に２つの単レンズから成っている。３番目のメニスカスレンズ３２は、物体側に凹面３２１を、像側に凸面３２２を有している。４番目のレンズ３３は両凹であり、物体側に凹面３３１を、また像側にも凹面３３２を有している。

【0070】

第１のレンズ群Ｇ１の第３の部分レンズ群Ｇ１３は、全体で正の屈折力を有しており、実質的に１つの接合部材と１つの両凸状の単レンズから成っている。接合部材は、物体側に凸面３４１を有する５番目のレンズ３４を、物体側に５番目のレンズ３４が貼り合わされている凸面３５１を、像側に凹面３５２を有する６番目のレンズ３５と接合して作られている。この第３のレンズ群Ｇ１３に付属するさらにもう１つの単レンズが、７番目の、物体側の表面３６１と像側の表面３６２とを有する両凹レンズ３６である。

【0071】

第２のレンズ群Ｇ２の第３の部分レンズ群Ｇ２３は、８番目のレンズ３７と９番目のレンズ３８を接合して作られた、正の屈折力をもつ１つの接合部材から形成される。８番目のレンズ３７は、物体側の表面３７１を有する両凸状であって、また９番目のレンズ３８は、物体側に８番目のレンズ３７が貼り合わされている凹状の物体側表面３８１と、凸状の像側表面３８２とを有するメニスカス状に構成されている。

【0072】

第２のレンズ群Ｇ２の第２の部分レンズ群Ｇ２２は、２つ合わせて負の屈折力をもつ、１０番目のレンズ３９と１１番目のレンズ４０とから形成される。１０番目のレンズ３９は、物体側の表面３９１と像側の表面３９２とを有する両凹状であって、また１１番目のレンズ４０は、凸状の物体側の表面４０１と物体側の凹面４０２とを有するメニスカスレンズとして構成されている。

【0073】

第２のレンズ群Ｇ２の第１のレンズ群Ｇ２１は、実質的に２つのメニスカスレンズ４１、４２から成っている。物体側に凹面４１１を、像側に凸面４１２を有する１２番目のレンズ４１が、これらのメニスカスレンズの内、物体側の第１のメニスカスレンズを形成している。第２の像側のメニスカスレンズは、同様に物体側に凹面４２１を、像側に凸面４２２を有する１３番目のレンズ４２である。

【0074】

各レンズの曲率半径、厚さおよびガラスパラメータは、次表から明らかである。

【表3】

【0075】

図４には検査システム２０００が示される。この検査システム２０００は、物体２００１の表面の光学検査用に設計されたものである。精査の対象である表面は、同じ１つの平面内に広がっていることが好ましい。精査の対象である表面は、例えばディスプレイであり得る。

【0076】

検査システム２０００は、レンズ系を有するマクロレンズ１００１をそれぞれに１つずつ備えた一定数の検査カメラ２００６を有する１つの検査カメラアレイ２００５を有している。用途に応じて、本発明にしたがった別のマクロレンズ１００２、１００３や、別の適切な焦点距離を有するマクロレンズが導入されてもかまわない。図４に示される実施形態においては、この一定数の検査カメラ２００６が列２００８として配置されている。

【0077】

検査システム２０００は、この実施形態においては１つの搬送デバイス２００４を有しているが、これは、この実施形態においては、精査の対象である物体２００１を、列２００８に対して相対的に、特に列２００８に対して垂直に、搬送方向２００２に沿って水平に搬送するようになっている。この搬送デバイス２００４は、例えば何らかのコンベヤベルトまたは走査テーブルであり得る。当然ながら搬送デバイス２００４は、水平以外の方向への搬送モーション用に設計されたものであってもよい。さらにその上に選択肢として、物体２００１の代わりに検査カメラアレイ２００５が精査の対象である物体２００１に対して相対運動を行うようにしてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】