CN102265200B - 整体式的光学边框 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体式的光学边框，其通过多个空隙(3)划分为固定的外边框环(1)、可侧向调节的内边框环(2)以及彼此均匀地错开设置的操作器单元，操作器单元通过剩留的材料连接构成。空隙(3)具有相同恒定的宽度并且因此可有利地通过铣削制造。操作器单元通过T或L形接片在几何上结构简单地构成。

Description

整体式的光学边框

技术领域

本发明涉及一种整体式的光学边框、尤其是一种透镜边框，其通过空隙划分为固定的外边框环、可侧向在垂直于被镶嵌的光学元件的光轴的方向上调节的内边框环。这种边框使镶嵌于内边框环中的光学元件相对于固定的外边框环的径向调节成为可能，外边框环通常与壳体或者说其它光学元件的边框固定连接。DE 10 2007 030 579 A1公开了一种此类边框。

背景技术

EP 1 020 751 B1公开了一种光学成像装置，其中，外边框和相对于外边框可调节的内环优选一件式地、即整体地制造。用于镶嵌于内环中的光学元件在垂直于光轴的方向上受路程控制的移动的操作器单元在内环和外边框之间包括一系统，该系统由圆周切口(空隙)(其构成位于它们之间的连接件)、旋转关节和至少一个具有调节件的调节关节组成。

这种解决方案的缺点尤其在于：其由于多个构造不同的操作器单元、在此处称为操作器元件而具有复杂且不对称的结构，这种结构不适于对称系统或导致系统不稳定。尤其是在光轴方向上起加固作用的、但运动学上却多余的连接件提高了制造费用，并且根据数量需要附加的调节力并且导致变形对内部件产生更大的作用。此外，调节关节需要附加的板簧并且必须在两个彼此相反的方向上进行调节以确保有意的调节，因此需要用于两个方向的预紧元件。

DE 100 51 706 A1中也公开了一种边框，其通过多个空隙划分为内边框和外边框，它们在空隙之间保持连接，这些连接是本发明意义中的操作器单元。这样设置空隙，使得通过作用的操作器对连接部的操作来轴向移动内边框和因此被镶嵌的透镜，所以与本发明的可径向移动的边框并不可比较。

DE 10 062 786 A1公开了一种整体式制造的、变形解耦的透镜边框，其通过空隙、此处称为环形缝隙划分为外边框环和内边框环。

该环形缝隙多次被窄的连接接片、此处称为固体关节中断。通过在固体关节上在径向和切向方向上延长环形缝隙，固体关节获得由径向定向的外接片部段和切向定向的内接片部段构成的L形状。

在固体关节上分别安装彼此对置的在固体关节的长度上延伸的、薄膜形式的传感器和促动器。由传感器检测到的振动或者说变形通过计算机传递给促动器，促动器形成抗振动或者说抗变形。

通过变形解耦的透镜边框不能使镶嵌在内边框环中的透镜相对于外边框环进行调节，因此也就不涉及用于径向调节被镶嵌的透镜的边框。

DE 10 2006 060 088 A1中公开了一种整体式透镜边框、此处称为保持架，在其中构造有径向弹力接片，其脚端部靠置在被镶嵌的透镜上。借助该透镜边框可以补偿透镜和透镜边框之间由于温度波动而产生的膨胀差异，但不能径向调节被镶嵌的透镜。

WO 2006/119970A2不涉及整体式的光学边框，而是涉及一种由构件组构成的边框，其包括通过连接元件间接连接的内边框环和外边框环，连接元件分别由两个通过接片、此处称为小型桥彼此连接的板簧构成。

EP 1 577 693 A2公开了另一种一件式地并且因此整体式制造的透镜边框。在一种优选的实施方式中，内环通过三个各具有两个关节杆和一个位于关节杆之间的调节件的操作器单元(此处称为调节关节)与外边框连接。为侧向调节内环和因此光学元件，促动器作用在调节关节上。

与上述DE 100 51 706 A1相比，此处所提的方案的特征在于温度稳定性更高。

如EP 1 577 693 A2所述，在光学元件如透镜受热时产生这样的问题：热量仅通过少量且很窄的在内环和外边框之间的连接位置糟糕地排出。由此产生的温度差对成像质量造成不利影响，因为基于温度变化，尤其是在同一方向上膨胀的关节臂的长度变化导致内环在该方向上移动，这引起像差和彗星状变形。

该问题借助EP 1 577 693 A2的透镜边框基本上以下述方式加以解决：各关节臂在切向方向上以120°彼此错开地、按顺时针方向远离内环地作用于内环的外圆周面上和外边框的内圆周面上。关节臂的长度变化在此被转换为一致的旋转方向。尤其是在透镜作为光学元件的情况下这种旋转不引起像差。

EP 1 577 693 A2的透镜边框也应具有下述优点：通过缩短关节臂可提高内环连接部的侧向刚性并且因此包含被镶嵌的透镜的透镜边框更加抗自振。但通过缩短关节臂形成的更高的侧向刚性却导致调节灵敏度变低，不光是部件长度而且关节臂的弯曲程度也影响灵敏度。

但在此关节臂的长度还通过允许的材料载荷来预给定。这意味着，当在预给定调节路程和预给定灵敏度的情况下达到允许的材料载荷时，就不能进一步缩短关节来提高刚度或者说固有频率。所以总是需要两个相对薄的并且与横截面相比长的关节臂以便实现作为调节单元或者说关节的功能，这原则上限制了可实现的侧向和轴向刚度。

DE 10 2007 030 579 A1中描述了用于侧向调节透镜边框的第一种实施方式，其基本上相应于EP 1 577 693 A2的实施方式，即三个以120°彼此错开设置的操作器单元分别构造为一个环节，其在其固定的端部上过渡到两个切向定向的关节臂、此处称为接片，所述接片与内边框部件或者说外边框部件连接。

在第二种实施方式中，将环节与内边框部件或者说外边框部件相连接的接片是径向定向的，由此实现更高的侧向刚度。

但是，杠杆的偏移(其通过借助于操作器在自由的杠杆端部上导入径向作用的力实现)导致在径向接片的情况下与切向接片相比在接片中出现大得多的拉力。在此在内环中不可避免地出现不希望的应力。

在这两种实施方式中，操作器单元是简单的杠杆传动装置，其传动比通过环节的长度和接片在径向方向上的弯曲程度来决定。为了在相应的调节路程中获得高的灵敏度，将接片或者说关节臂构造成长的，这可导致在轴向方向上的扭曲。

在上述所有的整体式边框中，这样构造操作器单元的几何形状和尺寸，使得能够借助操作器单元进行灵敏的调节并且尽可能与机械和热载荷无关地实现高的调节稳定性。这样理解操作器单元：通过该操作器单元使得可径向移动的内边框环与固定的外边框环连接，并且通过操作器单元使得内边框环相对于外边框环移动。现有技术中的操作器单元是广义上的杠杆传动机构。

杠杆传动装置的作用是：减小或增大路程或力。对于光学边框来说通常应减小路程，以便尽可能灵敏地且由此精确地移动被镶嵌的光学元件。

为了制造具有由杠杆传动装置构成的操作器单元的整体式边框，必须切出通过材料切口特别构造的空隙。

为此通常使用如钢丝腐蚀的电腐蚀方法，借助此方法制造极细的切口。由此一方面可在分离切口的宽度中切出窄的空隙，并且另一方面通过切削导向装置沿圆周切出任意宽度的、大于所述切削宽度的空隙。

这种边框的高精度制造以及光学元件在边框中的灵敏的可调节性尤其是在通过使用电腐蚀方法时导致产生高的制造成本。当对于被保持于边框中的光学元件的调节精度要求不太高时，这种高制造成本是不利的。

发明内容

本发明的任务是提出一种整体式边框，其中，这样预给定空隙的几何形状和尺寸，使得空隙可有利地通过铣削来制造，从而将制造成本保持较低。对此需要牺牲预定的范围内的调节灵敏度。

该任务通过具有权利要求1特征的光学边框来解决。

从属权利要求是有利的方案和进一步扩展。

附图说明

下面借助附图进一步解释本发明。附图如下：

图1本发明边框的第一种实施方式的俯视图；

图2本发明边框的第二种实施方式的俯视图；

图3本发明边框的第三种实施方式的俯视图；

图4本发明边框的第四种实施方式的俯视图。

具体实施方式

图1至4示出的本发明的整体式的光学边框的实施方式是透镜边框。其与由按DE 10 2007 030 579 A1的现有技术公开的边框一样由一个旋转对称的平面体(其尤其是由钢、铝或黄铜制成)构成并且通过多个空隙3划分为一个固定的外边框环1和一个可侧向调节的内边框环2。

原则上本发明的光学边框也可用于镶嵌其它的光学元件如镜子或分束器。但这些光学元件通常不需如此精确的调节。因此该边框尤其适合用作透镜边框。

与按DE 10 2007 030 579 A1的透镜边框一样，在本发明的边框中，通过空隙3构成彼此均匀地错开设置的相同的操作器单元，通过所述操作器单元在按规定导入径向作用的力F_R的情况下使得内边框环2朝向外边框环1移动。

与该现有技术的区别在于空隙3的几何形状、位置和尺寸。所有实施方式的共同点是：空隙3具有相同的恒定的宽度，由此借助一个直径与空隙3宽度相等的铣刀通过仅一次沿空隙3的中心线的铣削就可完全构造所有的空隙3。

可将空隙3构造得局部更宽，但这不会导致边框的其它作用方式，并且提高了空隙3的制造费用。

在现有技术中，空隙3仅部分地直接通过分离切口形成，主要是沿空隙3的圆周切削并且切出空隙3。本发明与该现有技术的区别在于，如果将通过铣削的分离理解为切削时，则在本发明的边框中所有空隙3通过广义上的分离切削来制造。

这意味着，在作为工件的光学边框和作为刀具的铣刀之间的相对运动的路程与所有空隙3的长度之和相同并且因此是尽可能地短的。

此外，在径向方向上观察，空隙3几乎不依次相继地延伸，由此相对运动的路程仅比体内的圆环线略长。

在图1和2的实施方式中分别设置两组各四个空隙3.1、3.2，其共同构成T形接片8.1，所述接片构成操作器单元。

T形接片8.1包括头部段5.1和脚部段4.1，头部段构成切向定向的外接片部段，脚部段构成径向定向的内接片部段。

第一组空隙3.1是直线狭槽，其分别构成一个T形接片8.1的头部段5.1的上边缘。第二组空隙3.2是多次向内折弯的狭槽，其在部分区域上基本上切向于假想的圆环线延伸并且分别限定一个T形接片8.1的头部段5.1的下边缘以及脚部段4.1。构成内接片部段的脚部段4.1与内边框环2连接，构成外接片部段的头部段5.1在末端与外边框环1处于连接。

有利的是，在制造另一组空隙3.2之前首先制造一组的全部的空隙3.1。由此，虽然在工件和刀具之间需要进行两次循环，但这种运动可以在不反向的情况下进行。

在按图3的实施方式中，仅有一组四个空隙3.3。与作为多次向内弯曲的狭槽的空隙3.2相比，空隙3.3还附加具有一个向外折弯的部段。

在这种情况下空隙3.3构成L形接片8.2，其构成操作器单元。

L形接片8.2的第一腿4.2构成径向向内定向的接片部段，其与内边框环2连接，L形接片8.2的第二腿5.2是切向定向的外接片部段，其在末端与外边框环1处于连接。

有利的是，设有三个(图4)或四个操作器单元(图1-3)。促动器6分别在各两个操作器单元上作用在径向定向的内接片部段上，即在径向方向上作用在脚部段4.1或第一腿4.2上。在最简单的情况下促动器6可以是螺纹销，用来使被镶嵌的透镜和因此其光轴可以径向地相对于边框的机械轴移动。

为了不仅能够在促动器6的正作用方向、即在朝向机械轴的方向上而且也能够在负作用方向上进行移动，或者在其余的操作器单元上作用压簧7，或者操作器单元在整个运动范围上被预紧，从而通过该预紧使得回复力存在于内边框环2和外边框环1的每个相对位置上。

通过使促动器6直接在径向方向上与径向定向的内接片部段处于作用连接，使得由促动器6带来的力或者说通过其实现的移动路程直接传递到内边框环2上。因此调节相对不敏感，但对于许多要求来说却是足够精确的。

可能的移动路程由边框材料的刚性和切向定向的外接片部段、即头部段5.1或者说第一腿4.2的长度决定，该头部段或者说第一腿如同板簧起作用。

有利的是，本发明的透镜边框可通过铣削来制造。根据所希望的空隙3的宽度，选择具有相应直径的铣刀，由此空隙3的宽度通过产生的铣削宽度决定。

当然也可通过部分重叠的多次铣削或直接并排的多次铣削来整个或者部分地增大空隙3的宽度。

尤其是在操作器单元的区域中扩宽空隙3和尤其是延长接片可增大移动范围。

为扩宽空隙3使用具有更大直径的铣刀。(仅用于构成内边框环和外边框环2、1，然而不用于形成操作器单元的材料切口的)扩宽对于边框的作用方式没有影响。

通过在空隙宽度上以重叠并排铣削的方式仅仅扩宽操作器单元区域中的空隙3，使得延长过程持续时间并且使本发明边框的实施变差。

在忽略材料刚性的情况下，作器单元的刚性由接片的宽度和厚度来决定。

本发明光学边框的特征在于极其简单且因此成本低廉的可制造性，本发明光学边框至少对于几种应用来说足够准确地满足其功能。

附图标记清单

1固定的外边框环

2可调节的内边框环

3空隙

4.1T形接片的脚部段

4.2L形接片的第一腿

5.1T形接片的头部段

5.2L形接片的第二腿

6促动器

7弹簧

8.1T形接片

8.2L形接片

F_R径向力

Claims (5)

1.整体式的光学边框，其通过多个空隙(3)划分为固定的外边框环(1)、能侧向调节的内边框环(2)以及彼此均匀地错开设置的多个操作器单元，所述操作器单元通过剩留的材料连接构成，并且所述光学边框包含用于操作所述操作器单元的促动器(6)，其特征在于，所述空隙(3)具有相同的恒定的宽度并且除了构成操作器单元的接片之外将内边框环(2)与外边框环(1)分离，并且所述接片包含径向定向的内接片部段和切向定向的外接片部段，并且促动器(6)设置成在径向方向上起作用地作用在内接片部段上。

2.根据权利要求1所述的整体式的光学边框，其特征在于，所述接片是T形接片(8.1)，其包含脚部段(4.1)和头部段(5.1)，脚部段(4.1)构成与内边框环(2)连接的内接片部段，并且头部段(5.1)构成外接片部段，该外接片部段在末端与外边框环(1)处于连接。

3.根据权利要求1所述的整体式的光学边框，其特征在于，所述接片是L形接片(8.2)，其第一腿(4.2)构成与内边框环(2)连接的内接片部段并且第二腿(5.2)构成外接片部段，该外接片部段在末端与外边框环(1)处于连接。

4.根据权利要求1所述的整体式的光学边框，其特征在于，设有三个彼此以120°错开的操作器单元。

5.根据权利要求1所述的整体式的光学边框，其特征在于，设有四个彼此以90°错开的操作器单元。

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