DD151230A1 - VERSION FOR OPTICAL COMPONENTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fassung fuer optische Bauelemente hoher Leistung, die hinsichtlich thermischer Verspannung zwischen dem optischen Bauelement und dem Metall der Fassung im wesentlichen temperaturinvariant ist und der Ausdehnungskoeffizient der Materialien der Fassung unabhaengig dem des Glases gewaehlt werden kann. Dies wird erreicht, indem fuer die Gestaltung der Fassung zwei Materialien gewaehlt werden, die beide einen groeszeren oder einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten als Glas haben, wobei diese Kombifassungen so dimensioniert werden, dasz durch die radial thermische Dehnbewegung beider Metallringe ein subtraktiver Ausgleich der Dehnungsaenderung erfolgt bzw. wird an einem Ring des Kombifassungsrings eine mechanisch-elastische Radial-Wegumkehrung erzeugt.The invention relates to a socket for optical components of high performance, which is substantially temperature-invariant with respect to thermal stress between the optical component and the metal of the socket and the coefficient of expansion of the materials of the socket independently of the glass can be selected. This is achieved by choosing two materials for the design of the socket, both of which have a larger or smaller coefficient of expansion than glass, these combinations being dimensioned such that a subtractive compensation of the elongation change takes place by the radial thermal expansion movement of both metal rings. A mechanical-elastic radial displacement is generated on a ring of the combination ring.
Description
Titel: Fassung für optische Bauelemente Title: Socket for optical components
Die Erfindung bezieht sich auf Halterung und Passung optischer Bauelemente eines Hochleistungsobjektives.The invention relates to mounting and fitting of optical components of a high power lens.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Die optischen Bauelemente der Hochleistungsobjektive sind im allgemeinen in eine separate Metallfassung eingepaßt und mittels Verschraubring oder Grat in der Passung befestigt. Die Leistungsparameter der Hochleistungsobjektive erfordern ein Passungsspiel zwischen optischen Bauelement und Fassung von = 1 ддт. Durch Unterschiede der thermischen AusdehnungskcEffizienten zwischen dem Glas des optischen Bauelements und dem Metall der Fassung des Bauelements resultieren bei thermischer Belastung Spannungen zwischen Passung und optischen Bauelement. Diese Spannungen führen zu Lageveränderungen des optischen Bauelementes, die nicht reversibel sind und damit zur Leistungsminderung des Gesamtsystems Hochleistungsobjektiv. Durch geeignete gestalterische Maßnahmen der optischen Systeme bezüglich der Objektivzylinder oder der Fassungen ist eine Elimination der Wirkung der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glas und Metall möglich. Eine Möglichkeit thermische Verspannungen zwischen optischen Bauelement und Füllfassung su reduzieren, Characteristic of the known technical solutions: The optical components of the high-performance lenses are generally fitted in a separate metal frame and fixed in the fitting by means of a screwing ring or burr. The performance parameters of the high-performance lenses require a clearance between the optical component and the version of = 1 дdт. Differences in thermal expansion coefficients between the glass of the optical device and the metal of the socket of the device result in stresses between the fit and the optical device under thermal stress. These voltages lead to changes in the position of the optical component, which are not reversible and thus reduce the performance of the overall system high-performance lens. By appropriate design measures of the optical systems with respect to the lens cylinder or sockets elimination of the effect of different thermal expansion coefficients between glass and metal is possible. One way to reduce thermal stresses between the optical component and the filling socket su,
besteht in der Verwendung von Invar oder Titan als Material für die Passungen, da Invar bzw. Titan geringe Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten des Glases der optisehen Bauelemente aufweisen. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht in der komplizierten Bearbeitbarkeit von Invar und Titan.consists in the use of Invar or titanium as the material for the fits, since Invar or titanium have small differences in the coefficients of thermal expansion with respect to the coefficient of expansion of the glass of the optisehen components. The disadvantage of this technical solution is the complicated machinability of Invar and Titan.
Eine weitere bekannte Lösung, die thermische Verspannung weitestgehend zu reduzieren, besteht in einem Kombifassungsring, der aus zwei verschiedenen Materialien preßgefügt ist, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien (X * und (X ~ ^er Bedingung oi ,j <<XG und α.2 > <X G genügen müssen.Another known solution to reduce the thermal stress as much as possible, consists in a Kombifassungsring which is pressed from two different materials, wherein the thermal expansion coefficients of the different materials (X * and (X ^ ^ he condition oi, j << X G and α.2><X G must suffice.
Ebenfalls bekannt ist die Luftlagerung von in Metall gefaßten optischen Bauelementen innerhalb eines Ob^'ektivzylinders zum Zwecke der temperaturinvarianten Zentrierung der Bauelemente. Diese technische Lösung hat den Nachteil einer aufwendigen Luftzuführungs- und Luftversorgungseinrichtung an dem Objektivzylinder.Also known is the air storage of metal-based optical components within a Ob ^ 'ektivzylinders for the purpose of temperature-invariant centering of the components. This technical solution has the disadvantage of a complex air supply and air supply device to the lens cylinder.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Die Erfindung verfolgt das Ziel, den Herstellungsaufwand bei der Fertigung von Fassungen für optische Bauelemente hoher Leistung zu senken.The invention aims to reduce the manufacturing effort in the manufacture of sockets for high performance optical components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fassung für optische Bauelemente aus Materialien, deren Ausdehnungskoeffizient unabhängig dem des Glases des optischen Bauelementes ist, zu schaffen, die hinsichtlich thermischer Verspannung zwischen dem optischen Bauelement -und der Fassung im wesentlichen temperaturinvariant ist. Diese Aufgabe wird bei einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung dadurch gelöst, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der beiden im wesentlichen konzentrisch zur Achse der optischen Bauelemente ineinander angeordneten zwei Buchsen beideThe invention has for its object to provide a socket for optical components made of materials whose coefficient of expansion is independent of the glass of the optical component, which is in terms of thermal stress between the optical component and the version is substantially temperaturinvariant. This object is achieved with a socket for optical components high power, characterized in that the expansion coefficients of the materials of the two substantially concentric with the axis of the optical components arranged one inside the other two sockets both
größer oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der optischen Bauelemente ist, und daß die innere Buchse mindestens drei im wesentlichen in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende das optische Bauelement berühren.is greater or smaller than the coefficient of expansion of the material of the optical components, and that the inner sleeve has at least three substantially regularly spaced webs, which touch the optical component with its free end.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist, daß das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.An embodiment of the invention is that the material of the inner sleeve has a greater coefficient of expansion than the material of the outer sleeve.
Eine -weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Material der äußeren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt, daß die äußere Buchse ebenfalls mindestens drei in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende die innere Buchse berühren, und daß die Stege der äußeren Buchse auf der Linie der Winkelhalbierenden zu den Stegen der inneren Buchse angeordnet sind.Another embodiment of the invention is that the material of the outer sleeve has a greater coefficient of expansion than the material of the inner sleeve, that the outer sleeve also has at least three spaced-apart webs which touch the inner socket with its free end, and that the webs of the outer sleeve are arranged on the line bisector line to the webs of the inner sleeve.
Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. Show it:
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung, тсоЬеі das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.Fig. 1 is a schematic representation of a socket for optical components of high performance, тсоЬеі the material of the inner sleeve has a greater coefficient of expansion than the material of the outer socket.
Fig. 2 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung, wobei das Material der äußeren Buchse einen größeren Aus- · dehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt.2 shows the schematic representation of a socket for high-performance optical components, the material of the outer socket having a greater expansion coefficient than the material of the inner socket.
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Die Fassung 1.4 des optischen Bauelements 1.3 besteht aus zwei Einzelbuchsen 1.4,1 und 1.4.2, die mit elastischer Vorspannung preßgefügt sind. Die Buchse 1.4.2 hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten ел 2 als die Buchse 1.4.1 <Χ^. Beide Ausdehnungskoeffizienten sind größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient oi ~ des optischen Bauelements 1.3· Bei Temperaturänderung tritt infolge der stegförmigen Teile 1.5 der Buchse 1.4.2 eine subtraktive radiale thermische Dehnungsüberlagerung beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 auf, deren absolute Größe sich durch geeignete Dimensionierung und Materialwahl beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 genau auf die thermische Ausdehnung des optischen Bauelements 1.3 am Ort der Verbindüngen des optischen Bauelements 1.3 und der stegförinigen Teile 1.5 abstimmen läßt.The version 1.4 of the optical component 1.3 consists of two individual sockets 1.4.1 and 1.4.2, which are press-fitted with elastic bias. The bush 1.4.2 has a larger thermal expansion coefficient ел 2 than the bushing 1.4.1 <Χ ^. Both expansion coefficients are greater than the thermal expansion coefficient oi ~ of the optical component 1.3 · In temperature change occurs due to the web-shaped parts 1.5 of the sleeve 1.4.2 a subtractive radial thermal expansion overlap of both sockets 1.4.1 and 1.4.2, the absolute size is determined by suitable Dimensioning and choice of material of both sockets 1.4.1 and 1.4.2 can be exactly on the thermal expansion of the optical device 1.3 at the location of Verbindüngen the optical component 1.3 and d he vote stegförinigen parts 1.5.
Pur die Anordnung gilt hinsichtlich der resultierenden thermischen Dehnung für die Passung 1.4 (r - L); ( OC3): The arrangement is valid for the resulting thermal expansion for the fit 1.4 (r - L); ( OC 3 ):
y J L <*3 · AA y JL <* 3 · AA
(r.Ä2-b.y J = r - L(r.A 2 -by J = r - L
г-О^ - L <x 2 г-О ^ - L <x 2
In Figur 2 ist eine Fassung 2.4 dargestellt, die ebenfalls aus zwei Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 besteht. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der zwei Einzelbuchsen 2.4.1 ist ot- und 2.4.2 ist CX2, beide (X^ und ck sind größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases des optischen Bauelements 2.3 oC r>· Eer thermische Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchse 2.4.1 (X^ ist größer als der Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchse 2.4.2 οζ, 2· Die Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 sind nur an den steg-· artigen Verbindungsstellen II,.; H2; П, elastisch vorgespannt. Der thermische Spannungsausgleich der Fassung 2.4 wirkt auf die Verbindungsstellen III,,; und III« der inneren Einzelbuchse 2.4.2 und derIn Figure 2, a version 2.4 is shown, which also consists of two individual sockets 2.4.1 and 2.4.2. The thermal expansion coefficient of the two individual sockets 2.4.1 is ot- and 2.4.2 is CX 2 , both (X ^ and ck are greater than the coefficient of thermal expansion of the glass of the optical device 2.3 oC r> · Eer coefficient of thermal expansion of the single socket 2.4.1 (X ^ is greater than the expansion coefficient of the individual bushing 2.4.2 οζ, 2 · The individual bushes 2.4.1 and 2.4.2 are elastically prestressed only at the web-like joints II,.; H 2 ; П. The thermal stress compensation version 2.4 affects the junctions III and III of the inner single socket 2.4.2 and
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Glaslinse 2·3· Erwärmt sich die Fassung 2.4 und die Glaslinse 2.3} so dehnt sich die Buchse 2.4.1 mit den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten Oi. ,. infolge ihrer elastischen Vorspannung weniger als rein thermisch aus, die Buchse 2.4-.2 folgt dieser Ausdehnung der Buchse 2.4.1 an den Verbindungsstellen II,.; II und infolge der elastischen Fügespannung um den vollen Betrag der Ausdehnung der Buchse 2.4.1. Die Buchse 2.4.2 deformiert sich deshalb so, daß die Verbindungsstelle HI^; Hip» IHo der Glaslinse 2.3 und der inneren Buchse 2.4.2, die winkellagenmäßig zwischen den Stellen II,- · II? und II~ angeordnet sind, neben ihrer Drehzahl СЛ ~ entsprechenden Radienvergrößerung eine durch die positive elastische 7vTegkomponente bei H^; Up und 1I0, der Verbindungsstelle zwischen den Buchsen 2.4.1 und 2.4.2, bedingte negative Radienwegkomponente überlagert erhalten. Diese radiale Differenzbevjegung bei HI^, HI2 und IHo infolge Temperaturanstieg und elastische Vorspannung der Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 beim Fügen, läßt sich durch geeignete Dimensionierung der zwei Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 genau an das thermische Dehnungsverhalten des optischen Bauelements 2.3 anpassen.Glass lens 2 · 3 · If the socket 2.4 and the glass lens 2.3 ) warms up, the socket 2.4.1 with the larger thermal expansion coefficient Oi expands. . due to their elastic bias less than purely thermal, the socket 2.4-.2 follows this expansion of the socket 2.4.1 at the junctions II,.; II and due to the elastic joining tension by the full amount of the expansion of the socket 2.4.1. The bush 2.4.2 deforms so that the joint HI ^; Hip »IHo the glass lens 2.3 and the internal socket 2.4.2, angularly between points II, - · II ? and II ~ are arranged, in addition to their speed СЛ ~ corresponding radii magnification one by the positive elastic 7v T egkomponente at H ^; Up and 1I 0 , the junction between the sockets 2.4.1 and 2.4.2, conditional negative Radienwegkomponente superimposed received. This radial Differenzbevjegung in HI ^, HI 2 and IHo due to temperature increase and elastic bias of the sockets 2.4.1 and 2.4.2 when joining, can be by appropriate dimensioning of the two sockets 2.4.1 and 2.4.2 exactly to the thermal expansion behavior of the optical Adapt component 2.3.
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