CZ308326B6 - Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement - Google Patents
Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308326B6 CZ308326B6 CZ2018-723A CZ2018723A CZ308326B6 CZ 308326 B6 CZ308326 B6 CZ 308326B6 CZ 2018723 A CZ2018723 A CZ 2018723A CZ 308326 B6 CZ308326 B6 CZ 308326B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- optical element
- optical
- ring
- tube
- axis
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 221
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000006679 Mentha X verticillata Nutrition 0.000 description 1
- 235000002899 Mentha suaveolens Nutrition 0.000 description 1
- 235000001636 Mentha x rotundifolia Nutrition 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920002631 room-temperature vulcanizate silicone Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/003—Alignment of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/022—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/14—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses adapted to interchange lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Abstract
Description
Samocentrující uložení optických prvků s ochranou proti mechanickému poškození a optický element pro toto uloženíSelf-centering mounting of optical elements with protection against mechanical damage and optical element for this mounting
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká samocentrujícího uložení optických prvků s ochranou proti mechanickému poškození, které obsahuje tubus s průchozí dutinou, ve které je uložen optický element upevněný maticovým kroužkem, optický element je opatřen druhou ukládací plochou, která má tvar mezikruží, je kolmá na optickou osu a její střed leží na optické ose, touto druhou ukládací plochou je optický element uložen na boční ploše radiálního výstupku v dutině tubusu, která má tvar mezikruží a je kolmá na podélnou osu tubusu, přičemž optický element je dále opatřen první ukládací plochou, která má tvar komolého kužele, nebo části toroidu nebo části kruhu s velkým poloměrem, jehož osa je shodná s optickou osou optického elementu, přičemž na první ukládací plochu optického elementu dosedá svojí negativní dosedací plochou centrovací kroužek, který je v tubusu zajištěn maticovým kroužkem.The invention relates to a self-centering mounting of optical elements with protection against mechanical damage, which comprises a tube with a through cavity in which an optical element fixed by a nut ring is mounted, the optical element being provided with a second mounting surface having an annular shape, perpendicular to the optical axis and its the center lies on the optical axis, this second bearing surface is the optical element mounted on the side surface of the radial protrusion in the tube cavity having an annulus shape and is perpendicular to the longitudinal axis of the tube, the optical element being further provided with a first bearing surface having a truncated cone shape , or a part of a toroid or a part of a circle with a large radius, the axis of which coincides with the optical axis of the optical element, the centering ring abutting on the first bearing surface of the optical element with its negative abutment surface, which is secured in the tube by a nut ring.
Vynález se také týká optického elementu pro samocentrující uložení optických prvků obsahujícího dvojici optických ploch, přičemž na svém vnějším obvodu je optický element opatřen první ukládací plochou, která má tvar komolého kužele, nebo části toroidu nebo části kruhu s velkým poloměrem, jehož osa je shodná s optickou osou optického elementu a současně je optický element opatřen druhou ukládací plochou, která má tvar mezikruží, je kolmá na optickou osu optického elementu a její střed leží na optické ose optického elementu.The invention also relates to an optical element for self-centering the mounting of optical elements comprising a pair of optical surfaces, the optical element being provided on its outer circumference with a first mounting surface having a truncated cone shape or a part of a toroid or part of a large radius circle whose axis coincides with optical axis of the optical element and at the same time the optical element is provided with a second bearing surface, which has the shape of an annulus, is perpendicular to the optical axis of the optical element and its center lies on the optical axis of the optical element.
Dosavadní stav technikyPrior art
Uložení optických prvků do tubusu optického systému je možné realizovat širokou škálou konstrukcí. Hlavní funkcí uložení je zajistit přesnou relativní pozici ukládaného optického prvku vůči ostatním otickým prvkům a vůči tubusu optického systému, jak je znázorněno na obr. 1 a la. Polohová přesnost takového uložení je udávána ve třech parametrech: pozice podél optické osy „Z“, vyosení elementu a nevyžádaný náklon elementu. Vyžadovaná přesnost uložení je aplikačně závislá, kdy pro přesné optické systémy je typicky charakterizovaná požadavky dZ = +-0,05 mm, (dX, dY) = +-0,02 mm, náklon dPhi = +-0,03°. V poloze, kde dX, dY a dPhi vyhovuje požadavkům.The placement of optical elements in the tube of the optical system can be realized by a wide range of constructions. The main function of the bearing is to ensure the exact relative position of the stored optical element relative to the other optical elements and to the tube of the optical system, as shown in Figures 1 and 1a. The positional accuracy of such a bearing is given in three parameters: the position along the optical axis "Z", the misalignment of the element and the unwanted tilt of the element. The required positioning accuracy is application dependent, where for precise optical systems it is typically characterized by the requirements dZ = + -0.05 mm, (dX, dY) = + -0.02 mm, tilt dPhi = + -0.03 °. In a position where dX, dY and dPhi meet the requirements.
Dosažení požadované polohové přesnosti optického prvku je nejčastěji řešeno pomocí nastavovacích prvků, které umožňují jemné pohybování optickým elementem v tubusu. Nastavení požadované pozice optického prvku v příslušném uložení před jeho fixací vyžaduje použití optického centrovacího přístroje, který je schopen určit odchylky optického prvku v daném uložení od referenčních poloh.Achieving the required positional accuracy of the optical element is most often solved by means of adjusting elements, which allow gentle movement of the optical element in the tube. Adjusting the desired position of the optical element in the respective housing before its fixation requires the use of an optical centering device which is able to determine the deviations of the optical element in the given housing from the reference positions.
Jsou známa různá uložení zajišťující požadovanou pozici optického prvku bez nutnosti dodatečného nastavování.Various bearings are known to ensure the desired position of the optical element without the need for additional adjustment.
Prvním známým uložením je uložení znázorněné na obr. 2 až 2b, které využívá nožovou hranu nebo tečnou plochu na tubusu a/nebo na přítlačné matici. Povrch optického elementu je v kontaktu s tubusem a maticí pouze na styčné kružnici. V případě, že je přítlačná matice perfektně vycentrována vůči tubusu, pak je i optický element tlačen do centrální polohy. Samocentrující efekt tohoto uložení je přitom přímo úměrný strmosti povrchu v místě styku a je nevýrazný na málo zakřivených plochách.The first known bearing is the bearing shown in Figures 2 to 2b, which uses a knife edge or a tangent surface on the tube and / or on the pressure nut. The surface of the optical element is in contact with the tube and the nut only on the contact circle. If the pressure nut is perfectly centered relative to the tube, then the optical element is also pushed into the central position. The self-centering effect of this bearing is directly proportional to the steepness of the surface at the point of contact and is indistinct on slightly curved surfaces.
Další známé řešení, znázorněné na obr. 3, odstraňuje nutnost perfektně vycentrované matice tím, že závit matice je upraven tak, aby sklon styčné plochy závitu odpovídal sklonu optického povrchu v místě kontaktu s maticí.Another known solution, shown in Fig. 3, eliminates the need for a perfectly centered nut by adjusting the nut thread so that the inclination of the thread contact surface corresponds to the inclination of the optical surface at the point of contact with the nut.
- 1 CZ 308326 B6- 1 CZ 308326 B6
Další řešení, znázorněné na obr. 4, využívá výroby dosedacích ploch elementu a vnitřních ploch tubusu s velmi malou tolerancí (<0,01mm).Another solution, shown in Fig. 4, uses the production of bearing surfaces of the element and inner surfaces of the tube with a very small tolerance (<0.01 mm).
Z US 6144509 je známo samocentrující uložení optických prvků s ochranou proti mechanickému poškození, které obsahuje tubus s průchozí dutinou, ve které je uložen optický element upevněný maticovým kroužkem. Optický element je opatřen druhou ukládací plochou, která má tvar mezikruží, je kolmá na optickou osu a její střed leží na optické ose, touto druhou ukládací plochou je optický element uložen na boční ploše radiálního výstupku v dutině tubusu, která má tvar mezikruží a je kolmá na podélnou osu tubusu, přičemž optický element je dále opatřen první ukládací plochou, která má tvar komolého kužele, nebo části toroidu nebo části kruhu s velkým poloměrem, jehož osa je shodná s optickou osou optického elementu, přičemž na první ukládací plochu optického elementu dosedá svojí negativní dosedací plochou centrovací kroužek, který je v tubusu zajištěn maticovým kroužkem. Všechny kroužky podílející se na upevnění optického elementu jsou vytvořeny z tuhého materiálu schopného obrábění, přičemž kuželová upevňovací plocha na optickém elementu je vytvořena v optickém materiálu optického elementu.U.S. Pat. No. 6,144,509 discloses a self-centering mounting of optical elements with protection against mechanical damage, which comprises a tube with a through-cavity in which an optical element fixed by a nut ring is mounted. The optical element is provided with a second bearing surface which has the shape of an annulus, is perpendicular to the optical axis and its center lies on the optical axis, this second bearing surface is the optical element mounted on the side surface of the radial protrusion in the tube cavity. to the longitudinal axis of the tube, the optical element being further provided with a first mounting surface having the shape of a truncated cone, or a part of a toroid or a part of a large radius circle whose axis coincides with the optical axis of the optical element. negative bearing centering ring, which is secured in the tube by a nut ring. All the rings involved in the fastening of the optical element are made of a rigid material capable of machining, the conical fastening surface on the optical element being formed in the optical material of the optical element.
Nevýhodou stávajících řešení však jsou požadavky na vysokou přesnost výroby mechanických dílů optické soustavy - zejména vnitřních průměrů a kontaktních hran. Další nevýhodou je velká citlivost známých provedení na centrování přítlačné matice. U malých, ale běžně se vyskytujících, sklonů povrchu optického elementu v místě kontaktu s tubusem a maticí se také projevuje malá účinnost samocentrujícího efektu. Další nevýhodou pak je, že samocentrující efekt je úměrný přítlačné síle a sklonu styčných povrchů v místě kontaktu. Vzniká tedy požadavek na velkou přítlačnou sílu s malou styčnou plochou, jako je nožová hrana, tečný kontakt, které však přinášejí výrobní komplikace a také komplikace s trvanlivostí. Známá řešení také vedou k možnému poškození povrchu optického elementu a změnám optických vlastností materiálu optického elementu, např. pnutím indukovaný dvoj lom, a k minimální toleranci vůči rázovým zatížením, jako je pád, náraz atd. Další nevýhodou je omezený teplotní rozsah nebo nutnost vysoké shody koeficientů teplotní roztažnosti tubusu a optického elementu, což obvykle vylučuje použití hliníkových slitin.However, the disadvantage of the existing solutions is the requirements for high precision of the production of mechanical parts of the optical system - especially the inner diameters and contact edges. Another disadvantage is the high sensitivity of the known embodiments to the centering of the pressure nut. Small, but commonly occurring, inclinations of the surface of the optical element at the point of contact with the tube and the nut also show a low efficiency of the self-centering effect. Another disadvantage is that the self-centering effect is proportional to the pressing force and the inclination of the contact surfaces at the point of contact. Thus, there is a need for a large pressing force with a small contact surface, such as a knife edge, a tangential contact, which, however, brings manufacturing complications as well as durability complications. Known solutions also lead to possible damage to the surface of the optical element and changes in the optical properties of the optical element material, eg stress-induced birefringence, and minimal tolerance to impact loads such as falls, impacts, etc. Another disadvantage is the limited temperature range or the need for high coefficient agreement. thermal expansion of the tube and the optical element, which usually precludes the use of aluminum alloys.
Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.The object of the invention is to eliminate or at least minimize the disadvantages of the prior art.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Cíle vynálezu je dosaženo samocentrujícím uložením optických prvků s ochranou proti mechanickému poškození, jehož podstata spočívá v tom, že optický element je opatřen druhou ukládací plochou, která má tvar mezikruží, je kolmá na optickou osu a její střed leží na optické ose, touto druhou ukládací plochou je optický element uložen na boční ploše radiálního výstupku v dutině tubusu, která má tvar mezikruží a je kolmá na podélnou osu tubusu, přičemž optický element je dále opatřen první ukládací plochou, která má tvar komolého kužele, nebo části toroidu nebo části kruhu s velkým poloměrem, jehož osa je shodná s optickou osou optického elementu, přičemž na první ukládací plochu optického elementu dosedá svojí negativní dosedací plochou centrovací kroužek, který je v tubusu zajištěn maticovým kroužkem.The object of the invention is achieved by a self-centering mounting of optical elements with protection against mechanical damage, the essence of which consists in that the optical element is provided with a second mounting surface which has the shape of an annulus, is perpendicular to the optical axis and its center lies on the optical axis; surface, the optical element is mounted on a side surface of a radial protrusion in a tube cavity having an annulus shape and is perpendicular to the longitudinal axis of the tube, the optical element being further provided with a first mounting surface having a truncated cone shape a radius whose axis coincides with the optical axis of the optical element, the centering ring abutting the first bearing surface of the optical element with its negative abutment surface, which is secured in the tube by a nut ring.
Podstata optického elementu pro samocentrující uložení optických prvků spočívá v tom, že na svém vnějším obvodu je optický element opatřen první ukládací plochou, která má tvar komolého kužele, nebo části toroidu nebo části kruhu s velkým poloměrem, jehož osa je shodná s optickou osou optického elementu a současně je optický element opatřen druhou ukládací plochou, která má tvar mezikruží, je kolmá na optickou osu optického elementu a její střed leží na optické ose optického elementu.The essence of the optical element for self-centering mounting of optical elements lies in the fact that on its outer circumference the optical element is provided with a first mounting surface having a truncated cone shape or a part of a toroid or a part of a large radius circle whose axis coincides with the optical axis of the optical element and at the same time the optical element is provided with a second storage surface which has the shape of an annulus, is perpendicular to the optical axis of the optical element and its center lies on the optical axis of the optical element.
Výhody tohoto vynálezu spočívají ve snadné výrobě mechanických součástí, kdy nezáleží na absolutních rozměrech, protože např. při výrobě tubusu soustružením „na jedno upnutí“ jsouThe advantages of the present invention lie in the easy production of mechanical components, where the absolute dimensions do not matter, because, for example, in the production of a tube by turning "on one clamp",
-2 CZ 308326 B6 velmi dobře zajištěné souososti a kolmosti všech dosedacích a opěrných ploch. Je tudíž možná výroba mechanických součástí na strojích s běžnou přesností. Další výhodou je zlepšená ochrana optického elementu před poškozením vysokým tlakem v místech kontaktu s přítlačnou maticí a tubusem. Další výhodou je přesné usazení optického elementu bez nutnosti dodatečného centrování, tj. zajištění Z, X, Y a Phi celé sestavy. Výhodou je také opakovatelná rozebíratelnost sestavy bez vlivu na přesnost centrování optického elementu. Zásadním kritériem je však souosost dosedacích ploch sestavy s optickou osou optického elementu, které je dosaženo tak, že dosedací plochy jsou vytvořeny během jedné z dílčích operací při výrobě samotných optických ploch optického prvku, tj. že dosedací plochy jsou vyrobeny souběžně s optickými plochami.-2 CZ 308326 B6 very well secured concentricity and perpendicularity of all abutment and support surfaces. It is therefore possible to manufacture mechanical components on machines with normal precision. Another advantage is the improved protection of the optical element against high pressure damage at the points of contact with the pressure nut and the tube. Another advantage is the precise positioning of the optical element without the need for additional centering, i.e. securing Z, X, Y and Phi of the whole assembly. The advantage is also the repeatable disassembly of the assembly without affecting the accuracy of centering of the optical element. However, the basic criterion is the coaxiality of the abutment surfaces of the assembly with the optical axis of the optical element, which is achieved by forming the abutment surfaces during one of the sub-operations in manufacturing the optical surfaces of the optical element themselves, i.e. that the abutment surfaces are made parallel to the optical surfaces.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Vynález a jeho srovnání se stavem techniky je znázorněno na výkrese, kde ukazuje obr. 1 základní důsledek chybného polohování optického prvku, obr. la základní důsledek správného (požadovaného) polohování optického prvku, obr. 2 první příklad stavu techniky s potahováním optického prvku nožovými hranami, obr. 2a druhý příklad stavu techniky s potahováním optického prvku s nožovou hranou a styčnou plochou přítlačného kroužku, obr. 2b třetí příklad stavu techniky s potahováním optického prvku nožovými hranami a maticí, obr. 3 příklad stavu techniky s potahováním optického prvku nožovými hranami a s maticí se sklonem styčné plochy závitu odpovídajícím sklonu optického povrchu optického elementu v místě jeho kontaktu s maticí, obr. 4 příklad stavu techniky s potahováním optického prvku nožovými hranami a s maticí, kde dosedací plochy optického elementu, matice a vnitřní plocha tubusu jsou vyrobeny s velmi malou tolerancí, tj. s vysokou přesností, obr. 5 první příklad řešení podle předkládaného vynálezu, obr. 6 druhý příklad řešení podle předkládaného vynálezu a obr. 7 příklad provedení samocentrujícího utažení optického prvku podle předkládaného vynálezu.The invention and its comparison with the state of the art is shown in the drawing, where Fig. 1 shows the basic consequence of incorrect positioning of the optical element, Fig. 1a shows the basic consequence of correct positioning of the optical element, Fig. 2 shows a first example of the prior art with coating of the optical element with knife edges. Fig. 2a shows a second example of the prior art with coating of an optical element with a knife edge and a contact surface of a pressure ring, Fig. 2b shows a third example of the prior art with coating of an optical element with knife edges and a nut, Fig. 3 shows an example of a prior art with coating of an optical element with knife edges and a nut with an inclination of the contact surface of the thread corresponding to the inclination of the optical surface of the optical element at its contact with the nut, Fig. 4 example of coating the optical element with knife edges and with a nut where the abutment surfaces of the optical element, nut and inner tube surface are made with very small tolerances, i.e. with high accuracy, Fig. 5 a first example of a solution according to the present invention Fig. 6 shows a second example of a solution according to the present invention and Fig. 7 shows an example of an embodiment of a self-centering tightening of an optical element according to the present invention.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Vynález bude popsán na několika příkladech uskutečnění samocentrujícího utažení optických prvků s ochranou proti mechanickému poškození a několika způsobů jejich výroby.The invention will be described on several examples of embodiments of self-centering tightening of optical elements with protection against mechanical damage and several methods of their production.
Optický element 1, typicky např. čočka, je opatřen dvojicí protilehlých optických ploch 10, 11 a má optickou osu O. Na svém vnějším obvodu je optický element j. v oblasti první optické plochy 10 opatřen první ukládací plochou 100. která má tvar komolého kužele, výhodně se sklonem površky 40° až 70°, jehož osa je shodná s optickou osou O optického elementu 1 a jehož vrcholThe optical element 1, typically e.g. a lens, is provided with a pair of opposite optical surfaces 10, 11 and has an optical axis 0. On its outer circumference the optical element is provided with a first truncated cone-shaped mounting surface 100 in the region of the first optical surface 10. , preferably with a surface inclination of 40 ° to 70 °, the axis of which coincides with the optical axis O of the optical element 1 and whose apex
V leží na optické ose O optického elementu L V neznázoměném provedení je první ukládací plocha 100 vytvořena jako část toroidu nebo část kruhu s velkým poloměrem, případně je tvořena jinou zakřivenou rotační plochou s velkým poloměrem. Současně je optický element 1 na svém vnějším obvodu v oblasti druhé optické plochy 11 opatřen druhou ukládací plochou 110, která má tvar mezikruží, a která je kolmá na optickou osu O, přičemž její střed S leží na optické ose O.V lies on the optical axis O of the optical element L. In an embodiment (not shown), the first bearing surface 100 is formed as part of a toroid or part of a circle with a large radius, or is formed by another curved rotating surface with a large radius. At the same time, the optical element 1 is provided on its outer circumference in the region of the second optical surface 11 with a second storage surface 110 which has the shape of an annulus and which is perpendicular to the optical axis O, its center S lying on the optical axis O.
V příkladu provedení na obr. 5 jsou první ukládací plocha 100 a druhá ukládací plocha 110 vytvořeny přímo na optickém materiálu optického elementu LIn the exemplary embodiment of Fig. 5, the first storage surface 100 and the second storage surface 110 are formed directly on the optical material of the optical element L.
V příkladu provedení na obr. 6 jsou první ukládací plocha 100 a druhá ukládací plocha 110 vytvořeny na pomocném prstenci 2, ve kterém je optický element 1 pevně utažen, např. pomocí lepidla typu RTV silikon nebo trvale pružné lepidlo, což je výhodné zejména pro optické elementy ]_ z křehkých a máta pevných materiálů, protože pomocný prstenec 2, např. kovový, absorbuje nejen při výrobě optického elementu 1, ale i při zabudování optického elementu 1 do tubusu 3, viz obr. 7, nejen kompresní síly od nástrojů nebo od přítlačné matice 4 v tubusu 3, ale chrání optický element 1 před poškozením rázem, jak během výroby, tak i při používání tubusu 3 s tímto optickým členem.In the exemplary embodiment in FIG. 6, the first storage surface 100 and the second storage surface 110 are formed on an auxiliary ring 2 in which the optical element 1 is firmly tightened, e.g. by RTV silicone or permanently flexible adhesive, which is particularly advantageous for optical elements 1 made of brittle and mint solid materials, since the auxiliary ring 2, e.g. metal, absorbs not only the compressive forces from the tools or from the tool 3 but also during the incorporation of the optical element 1 into the tube 3, see Fig. 7. pressure nuts 4 in the tube 3, but protects the optical element 1 from impact damage, both during production and when using the tube 3 with this optical member.
-3 CZ 308326 B6-3 CZ 308326 B6
V neznázoměném příkladu provedení je jedna z ukládacích ploch 100. 110 optického elementu 1 vytvořena přímo na optickém materiálu optickém elementu 1 a druhá z ukládacích ploch 100. 110 optického elementu 1 je vytvořena na pomocném prstenci 2.In a non-illustrated exemplary embodiment, one of the storage surfaces 100, 110 of the optical element 1 is formed directly on the optical material of the optical element 1 and the other of the storage surfaces 100, 110 of the optical element 1 is formed on the auxiliary ring 2.
Jak již bylo výše nastíněno, je optický element j. uložen v tubusu 3, který je pak jako celá sestava uložen v optickém zařízení, ve kterém plní optický element 1 svoji optickou funkci.As already outlined above, the optical element j is housed in a tube 3, which is then housed as a whole assembly in an optical device in which the optical element 1 performs its optical function.
Ve znázorněném příkladu provedení má tubus 3 tvar válce s průchozí dutinou 30 a s radiálním výstupkem 31. Na boční ploše 310 radiálního výstupku 31. která má tvar mezikruží a je kolmá na podélnou osu OO tubusu 3, je svojí druhou ukládací plochou 110, ať již vytvořenou přímo na optickém materiálu optického elementu 1 nebo na pomocném kroužku 2, uložen optický elementIn the illustrated embodiment, the tube 3 has the shape of a cylinder with a through cavity 30 and a radial projection 31. On the side surface 310 of the radial projection 31, which has the shape of an annulus and is perpendicular to the longitudinal axis OO of the tube 3, its second bearing surface 110, whether formed directly on the optical material of the optical element 1 or on the auxiliary ring 2, the optical element is mounted
1. Mezi vnitřní stěnou 300 dutiny 30 tubusu 3 a vnější obvodovou stěnou 12 optického elementu je mezera 301. Vnitřní stěna 300 dutiny 30 je v oblasti nad optickým elementem 1 opatřena vnitřním závitem 3000, který má vhodný profil a stoupání, zejména z hlediska jemnosti závitu 3000 a jeho samosvomosti. Na první ukládací plochu 100 optického elementu 1, ať již vytvořenou přímo na optickém materiálu optického elementu 1 nebo vytvořenou na pomocném kroužku 2, dosedá centrovací kroužek 33, který je na své straně přilehlé k optickému elementu 1 opatřen dosedací plochou 330 ve tvaru negativu první ukládací plochy 100 optického elementu, zde znázorněno tedy ve tvaru komolého kužele s vrcholem V v podélné ose OO tubusu 3, v neznázoměném příkladu pak část toroidu nebo část kruhu s velkým poloměrem, čímž zajišťuje centrování optického elementu 1. Na své protilehlé straně je centrovací kroužek 33 opatřen radiální dosedací plochou 331 ve tvaru mezikruží, na kterou dosedá radiální dosedací plocha 340 pružného kroužku 34, na jehož horní dosedací plochu 341 dosedá maticový kroužek 35 opatřený na své vnějším obvodě závitem 350, který zapadá do vnitřního závitu 3000 ve vnitřní stěně 300 dutiny 30 tubusu 3. Maticový kroužek 35 tak vytváří sílu potřebnou k zatlačení centrovacího kroužku 33 a zajišťuje udržení optického elementu 1 v požadované pozici v tubusu 3.1. There is a gap 301 between the inner wall 300 of the cavity 30 of the tube 3 and the outer peripheral wall 12 of the optical element. The inner wall 300 of the cavity 30 is provided with an internal thread 3000 in the area above the optical element 1, which has a suitable profile and pitch, especially in terms of thread fineness. 3000 and its self-loyalty. A centering ring 33 abuts on the first storage surface 100 of the optical element 1, either formed directly on the optical material of the optical element 1 or formed on the auxiliary ring 2, which is provided on its side adjacent to the optical element 1 with a negative bearing surface 330. surface 100 of the optical element, thus shown here in the shape of a truncated cone with a V-peak in the longitudinal axis OO of the tube 3, in a non-illustrated example a part of a toroid or a part of a circle with a large radius, thus ensuring the centering of the optical element 1. On its opposite side provided with a radial abutment surface 331 in the form of an annulus on which abuts a radial abutment surface 340 of a resilient ring 34, on the upper abutment surface 341 of which a nut ring 35 with a thread 350 fits on its outer circumference, which fits into an internal thread 3000 in the inner wall 300 of the cavity 30. tube 3. The nut ring 35 thus generates the force needed to push the centering ring 33 and secures it holding the optical element 1 in the desired position in the tube 3.
Centrovací kroužek 33 je s výhodou vyroben jako pružný v radiálním směru, např. je na svém obvodu příčně přerušen (přeříznut). Po zatlačení maticovým kroužkem 35 přes pružný kroužek 34 se centrovací kroužek 33 přizpůsobí dutině 30 tubusu 3 a opře se o vnitřní stěnu 300 dutiny 30 tubusu 3 a o první ukládací plochu 100. Výsledkem je tak vystředění centrovacího kroužku 33 vůči tubusu 3, které se přes první ukládací plochu 100 přenese na optický element j_, který se tím rovněž vystředí vůči tubusu 3.The centering ring 33 is preferably made flexible in the radial direction, e.g. it is transversely interrupted (cut) on its circumference. After being pushed by the nut ring 35 over the resilient ring 34, the centering ring 33 adapts to the cavity 30 of the tube 3 and rests on the inner wall 300 of the cavity 30 of the tube 3 and the first bearing surface 100. This results in centering the centering ring 33 relative to the tube 3. it transfers the storage surface 100 to the optical element 1, which is thereby also centered relative to the tube 3.
Pružný kroužek 34, který slouží zejména pro regulaci přítlaku na optický element j. a pro zvýšení odolnosti proti rázovému zatížení optického elementu 1, je ve znázorněném příkladu provedení tvořen kroužkem, který je opatřen soustavou schodovitě po obvodu kroužku 34 uspořádaných radiálních průchozích průřezů 342, které se svými konci vzájemně překrývají. V neznázoměném příkladu provedení je pružný kroužek 34 vytvořen jiným vhodným způsobem, např. pryžovým nebo plastovým plnoprofilovým deformovatelným kroužkem atd.The resilient ring 34, which serves in particular for regulating the pressure on the optical element i and for increasing the impact resistance of the optical element 1, is in the illustrated embodiment formed by a ring which is provided with a set of radial through-sections 342 arranged in steps around the circumference of the ring. they overlap each other with their ends. In a non-illustrated exemplary embodiment, the resilient ring 34 is formed in another suitable manner, e.g., a rubber or plastic full-profile deformable ring, etc.
V případě, že optický element j. je tvořen zrcadlem, pak tato jedna z výše popsaných optických ploch 10. 11 tvoří zrcadlovou odraznou plochu, které je přiřazena příslušná ukládací plocha 100. 110 a druhá z výše popsaných optických ploch 10, 11 je tvořena neodraznou plochou tělesa zrcadlového optického elementu 1, které je přiřazena druhá ukládací plocha 100. 110.In case the optical element j is formed by a mirror, then this one of the above-described optical surfaces 10. 11 forms a mirror reflective surface, which is assigned to the respective storage surface 100, 110 and the other of the above-described optical surfaces 10, 11 is formed by a non-reflective surface. by the surface of the body of the mirror optical element 1, to which the second storage surface 100 is assigned. 110.
Optický element ]_ podle tohoto vynálezu je vyrobitelný několika postupy, které umožňují dosažení potřebné souososti jednotlivých ploch 10, 100, 11, 110.The optical element 1 according to the invention can be manufactured in several ways, which make it possible to achieve the required alignment of the individual surfaces 10, 100, 11, 110.
V případě použití skleněných materiálů pro výrobu optického elementu 1, tj. materiálů typicky používaných v optických soustavách, je možné vyrobit první a druhou ukládací plochu 100, 110 broušením při broušení tvaru optického elementu 1 před leštěním optických ploch 10. 11 nebo při broušení vnějšího obvodu 12 optického elementu 1 po dokončení obou optických ploch 10. 11. V rámci tohoto postupuje pak možné několik variant:In the case of using glass materials for the production of the optical element 1, i.e. materials typically used in optical systems, it is possible to produce the first and second storage surfaces 100, 110 by grinding by grinding the shape of the optical element 1 before polishing the optical surfaces 10 or 11. 12 of the optical element 1 after the completion of both optical surfaces 10. 11. Within this procedure, several variants are possible:
-4 CZ 308326 B6-4 CZ 308326 B6
1. Výroba první a druhé ukládací plochy 100. 110 při broušení optické plochy, kdy se po dokončení generování druhé optické plochy 11 na jejím obvodu vyfrézuje druhá ukládací plocha 110 kolmá na osu O optického prvku. Tento způsob výroby zajišťuje vysokou míru souososti obou ploch 11 a 110. Následně se druhá optická plocha 11 vyleští a optický element 1 se obrátí tak, že dosedne do neznázoměného tmelícího přípravku právě v místech vyfrézované druhé ukládací plochy 110. Tím je zajištěna souosost mechanické osy tmelícího přípravku, optické osy O optického prvku a středové osy druhé ukládací plochy 110. Následně se vybrousí první optická plocha 10 spolu s první (kuželovou) ukládací plochou 100. Pak následuje běžné leštění, které významně nezmění souosost všech ploch.1. Production of the first and second bearing surfaces 100, 110 during grinding of the optical surface, wherein after the generation of the second optical surface 11 on its circumference, the second bearing surface 110 perpendicular to the axis O of the optical element is milled. This method of production ensures a high degree of coaxiality between the two surfaces 11 and 110. Subsequently, the second optical surface 11 is polished and the optical element 1 is inverted so that it abuts the sealant (not shown) just at the milled second depositing surface 110. of the jig, the optical axis O of the optical element and the central axis of the second bearing surface 110. Subsequently, the first optical surface 10 is ground together with the first (conical) bearing surface 100. This is followed by conventional polishing which does not significantly change the alignment of all surfaces.
2. Obě optické plochy 10. 11 optického elementu 1 se dokončí běžným postupem. Ve finální fázi se při úpravě obvodové plochy 12 optického elementu 1 natmelí optický element 1 na neznázoměný tmelící přípravek pomocí centrovacího stroje tak, aby souhlasila mechanická osa tmelícího přípravku a optická osa O optického elementu 1. Díky tomu je následně možné vybrousit do povrchu optického elementu 1 obě ukládací plochy 100. 110 s vysokou mírou souososti vůči oběma optickým plochám 10. 11.2. Both optical surfaces 10. 11 of the optical element 1 are completed in a conventional manner. In the final stage, during the adjustment of the peripheral surface 12 of the optical element 1, the optical element 1 is ground on a sealant (not shown) by means of a centering machine so that the mechanical axis of the sealant and the optical axis O of the optical element 1 match. both storage surfaces 100, 110 with a high degree of coaxiality with respect to both optical surfaces 10. 11.
3. Kombinací postupu podle bodu 1 a 2 se na druhé optické ploše 11 vyrobí druhá ukládací plocha 110 již při generování druhé optické plochy 11. a první, kuželová, ukládací plocha 100 se vyrobí až na finalizovaném optickém elementu Toto přináší výhodu zjednodušení výrobního procesu, díky snadnějšímu centrování optického elementu 1 po jeho otočení na opačnou stranu, kdy druhá (rovná, plochá) ukládací plocha 110 dosedá do tmelícího přípravku.3. By combining the method according to points 1 and 2, a second storage surface 110 is produced on the second optical surface 11 already when generating the second optical surface 11. and the first, conical, storage surface 100 is produced only on the finalized optical element. due to the easier centering of the optical element 1 after its rotation to the opposite side, when the second (flat, flat) storage surface 110 abuts the sealant.
V případě materiálů optického prvku 1 obrobitelných technologií SPDT (jednobodové diamantové obrábění) je výhodné vyrobit ukládací plochy 100. 110 při obrábění finálního tvaru příslušné optické plochy 10. 11. čímž se zajistí perfektní souosost ukládacích ploch 100. 110 a optických ploch 10, 11. Typicky jde o materiály Si, Ge, ZnSe, ZnSe, CaF2 a kovy (pro zrcadlové elementy).In the case of materials of the optical element 1 machinable by SPDT (single point diamond machining) technologies, it is advantageous to produce the bearing surfaces 100, 110 when machining the final shape of the respective optical surface 10. 11. thus ensuring perfect alignment of the bearing surfaces 100, 110 and optical surfaces 10, 11. Typically these are Si, Ge, ZnSe, ZnSe, CaF2 and metals (for mirror elements).
V případě křehkých a málo pevných materiálů pro výrobu optických elementů 1 jsou tyto před obráběním vlepeny do pomocného, typicky kovového, prstence 2, který je obráběn spolu optickým elementem 1 některým z výše uvedených způsobů v závislosti na druhu optického materiálu optického elementu Pomocný prstenec 2 absorbuje kompresní síly a chrání optický element ]_ před poškozením rázem, a to nejen při výrobě, ale i při zabudování nebo po zabudování optického elementu do sestavy v tubusu 3.In the case of brittle and low-strength materials for the production of optical elements 1, these are glued before machining into an auxiliary, typically metal, ring 2, which is machined together with optical element 1 in one of the above ways depending on the type of optical material of the optical element. compressive forces and protects the optical element 1 from impact damage, not only during manufacture but also during incorporation or after incorporation of the optical element into the assembly in the tube 3.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-723A CZ2018723A3 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-723A CZ2018723A3 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308326B6 true CZ308326B6 (en) | 2020-05-13 |
| CZ2018723A3 CZ2018723A3 (en) | 2020-05-13 |
Family
ID=70483200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-723A CZ2018723A3 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2018723A3 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6144509A (en) * | 1999-07-13 | 2000-11-07 | Recon/Optical, Inc. | Three-component lens retainer |
| US20150219871A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Lens module |
| US20160025950A1 (en) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Institut National D'optique | Optical assemblies with titl-controlled mounting of an optical element in a barrel |
-
2018
- 2018-12-20 CZ CZ2018-723A patent/CZ2018723A3/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6144509A (en) * | 1999-07-13 | 2000-11-07 | Recon/Optical, Inc. | Three-component lens retainer |
| US20150219871A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Lens module |
| US20160025950A1 (en) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Institut National D'optique | Optical assemblies with titl-controlled mounting of an optical element in a barrel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018723A3 (en) | 2020-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109239887B (en) | Flexible supporting structure for large circular reflector of space optical remote sensor | |
| JP4829790B2 (en) | Method for producing an ophthalmic lens from a circular blank | |
| KR940008680B1 (en) | Precision lens mounting | |
| US20150375355A1 (en) | Integrated part fixturing for lathing processes | |
| US8622624B2 (en) | Optical plug connection for optical waveguides | |
| US20090122288A1 (en) | Device for the low-deformation replaceable mounting of an optical element | |
| CN101297225B (en) | Optical alignment system and method | |
| JP2003029117A (en) | Lens system | |
| CN107072755B (en) | Milling machine and blank for a dental component | |
| JP2019032507A (en) | Self-centering lens structure for permeable deflection optical unit | |
| Yoder et al. | Optical mounts: lenses, windows, small mirrors, and prisms | |
| JP2022520483A (en) | Centering of optics using edge contact mounting | |
| CZ308326B6 (en) | Self-centring placement of optical elements with mechanical damage protection and an optical element for this placement | |
| Martin et al. | Deformable secondary mirrors for the LBT adaptive optics system | |
| Burge | Mounting of optical components | |
| KR20010113513A (en) | Device for mounting an optical element, for example a lens element in a lens | |
| WO2015053626A2 (en) | Device for placing at least two rigid lenses and/or mirrors coaxially relative to each other, a lens mount assembly comprising such device, and a manufacturing method therefor | |
| RU2602418C2 (en) | Method for automated alignment of lens in holder an holder for its implementation | |
| US20210220958A1 (en) | Method of manufacturing an optical system with an optical component made of a brittle-hard material | |
| EP1876485A1 (en) | Combination lens and method for manufacturing same | |
| CN112123597A (en) | Method for processing small-caliber high-precision optical lens | |
| US20230408979A1 (en) | Balance-spring stud holder device | |
| Bao et al. | Analysis of lens registration in mounts | |
| CN219967413U (en) | Lens centering edging frock | |
| TW202243797A (en) | Block-free lens support for lenses surfacing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231220 |