DD213071A1

DD213071A1 - Anordnung zur lagerung eines optischen bauteiles

Info

Publication number: DD213071A1
Application number: DD24695283A
Authority: DD
Inventors: Guenther Koehler; Volker Eberhardt; Volker Guyenot; Istvan Balogh; Juergen Schmidt; Paul Klupsch
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1983-01-03
Filing date: 1983-01-03
Publication date: 1984-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems in einer mechanischen Fuehrung. Das optische Bauteil wird in einer Halterung angeordnet, die an der Stirnflaeche jeweils einen kraft- und formschluessig mit der Halterung verbundenen Begrenzungsring aufweist. An den Begrenzungsringen sind weitere Ringe ebenfalls kraft- und formschluessig stirnseitig verbunden, deren Innenkonturen der Kontur der Halterung mit einem gewissen Spiel entsprechen. Die angebrachten Ringe besitzen Ausdehnungskoeffizienten, die die Laengenaenderung der Halterung des optischen Bauteiles kompensieren, so dass der Abstand zwischen den aeusseren Ringen bei Temperaturaenderung konstant bleibt. An die Stirnseiten der aeusseren Ringe greifen form- und kraftschluessig Halterungselemente an, die die radiale und axiale Lagefixierung zu einer Bezugsachse realisieren. Der Kraft- und Formschluss der Verbindung zwischen Halterung, Ringen und Halterungselementen kann durch eine Diffusionsschweissverbindung hergestellt werden. Die Anordnung kann im optischen Praezisionsgeraetebau sowie in der Opjektivfertigung, insbesondere bei der Herstellung von Opjektiven, bei denen die Bildebene bei Temperatureinfluessen in axialer Lage konstant bleiben muss, angewendet werden.

Description

Titel der Erfindung

Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles

Anwendungsgebiet der Erfindung

. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems_fbei der ein oder mehrere optische !lachen bei Temperaturänderung keine axiale Lageänderung erfahren sollen. Sie kann im optischen Präzisionsgerätebau sowie in der Objektivfertigung, insbesondere bei der Herstellung von Objektiven, bei denen die Bildebene bei Temperatureinflüssen in axialer Lage konstant bleiben muß, angewendet werden·

'Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die optischen Bauteile, insbesondere rotationssymmetrische, in mechanische Fassungen so gelagert sind, daß der Einfluß von Temperaturschwankungen teilweise kompensiert wird« Dabei werden an mehreren Stellen zwischen dem Umfang des optischen Bauteiles und der mechanischen Passung spezielle Schichten von Epoxidharzklebern und Metallen angeordnet (US-PS 4· 14-7 4-13)} das heißt, bei Temperaturschwankungen kommt es zu keiner Lageverschiebung des rotationssymmetrischen optischen Bauteiles in radialer Richtung«» Weiterhin sind Anordnungen optischer Bauteile bekannt, bei denen zwei konzentrische Ringe mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten das optische Bauteil halten und an einem Ring eine mechanisch-elastische radiale Wegumkehrung realisiert wird, so daß die relative radiale Lage des optischen Bau-

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teiles bei Temperaturschwankungen konstant bleibt (DD-WP 151 230)· Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß die Temperaturkompensation nur in radialer Richtung wirksam wird. In US-PS 4 I65 918 ist eine An-Ordnung eines optischen Systems in zwei mechanischen Führungen beschrieben, wobei das in einer zylindrischen Führung befindliche optische System in einem diese Führung konzentrisch umfassenden Zylinder beweglich gelagert ist, so daß bei Temperaturschwankungen die relative Lage der Brennweite des optischen Systems erhalten bleibt. Diese Anordnung bewirkt mit hohem Aufwand eine Temperaturkompensation nur in axialer Richtung

Eine weitere bekannte Anordnung (DD-WP 140 088) ist dadurch charakterisiert, daß unter Berücksichtigung der Temperaturausdehnungskoeffizienten von optischem Bauteil und Fassungsmaterial durch bestimmte Materialkombinationen eine weitgehende Temperaturempfindlichkeit der Anordnung erreicht wird. Als nachteilig erweisen sich hierbei die Probleme der Materialverbindung, der Materialkombinationen sowie der Wärmeübergang.zur mechanischen Fassung. Allen bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß die Genauigkeit der Temperaturkompensation für sehr genaue. Lagefixierungen im optischen . Präzisionsgerätebau zum Teil nicht ausreichend ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mittels einer Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems die axiale Lagefixierung eines oder mehrerer optischer Bauteile so zu ermöglichen, daß die Abbildungsleistung der optischen Systeme durch Erreichung einer Temperaturstabilisation verbessert und gleichzeitig der Aufwand für die Bauteilherstellung und Montage verringert wird.

Pariegung; des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder op-.. tischen Systems zu entwickeln, mit der unabhängig vom Material des optischen Bauteiles eine axial temperaturstabilisierte Lagefixierung erreicht wird. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems, insbesondere zur Lagerung von Linsen oder Linsengruppen mit vorzugsweise axial mittig in einer Halterung fixierten optischem Bauteil, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Stirnflächen der Halterung jeweils ein Begrenzungsring kraft- und formschlüssig angeordnet ist, daß an jedem Begrenzungsring ein weiterer mit dem Begrenzungsring kraft- und formschlüssig verbundener Zwischenring angebracht ist, deren Innenkonturen mit den Konturen der Halterung identisch sind, daß diese Zwischenringe jeweils mit einem, weiteren äußeren Ring verbunden sind, daß Begrenzungs-, Zwischen- und äußere Ringe Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die eine Längenänderung der Halterung des optischen Bauteiles kompensieren und daß stirnseitig an den äußeren Ringen Halterungselemente, die die radiale und axiale Lagefixierung zu einer Bezugsachse realisieren, angeordnet sind. Dabei ist es von Vorteil, daß die kraft- und formschlüssigen Verbindungen zwischen den Begrenzungsund den Zwischenringen, zwischen den Zwischenringen und den äußeren Ringen sowie zwischen den äußeren Ringen und den Halterungselementen teilweise oder vollständig aus Diffusionsschweißverbindungen bestehen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß zwischen einem Begrenzungsring und dem optischen Bauteil stirnseitig ein elastisches Zwischenglied angeordnet ist. Entsprechend der Form des optischen Bauteiles ist es weiterhin von Vorteil, die Begrenzungs-, Zwischen- und äußeren Ringe plattenförmig auszubilden.

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Durch die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich ein optisches Bauteil oder optisches System so lagefixieren, -daß mindestens eine ausgewählte optische Fläche bei Temperaturänderung ihre axiale Lage nicht verändert bzw., daß die anderen optischen Flächen nur von der axialen Längenänderung des optischen Werkstoffes abhängig sind.

Ausführungsbeispiel·

Die Erfindung soll nachstehend anhand zweier in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Anordnungen zur Lagerung eines optischen Bauteiles näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt ein optisches Bauteil 1, welches in einer Halterung 2 durch ein Verbindungselement 3 gelagert ist. An den beiden begrenzenden Stirnseiten 4 und 5 der HaI-terung sind jeweils Begrenzungsringe 6 und 7 kraft- und formschlüssig verbunden angebracht. An den Begrenzungsringen 6 und 7 sind kraft- und formschlüssig Zwischenringe 8 und 9 angeordnet« Die Zwischenringe 8 und 9 "bestehen aus einem unterschiedlichem Werkstoff, deren Ausdehnungskoeffizienten so gewählt sind, daß die sich bei ·· Temperaturänderung ergebende axiale Längenänderung der Halterung 2 kompensiert wird.

Das Bauteil 1 wird vorzugsweise so in der Halterung 2 angeordnet, daß eine ausgewählte optisch wirksame Fläche 10 mittig zwischen den Ringen 11 und 12 bzw. der Länge der Halterung 2 angeordnet ist. Die andere optisch wirksame Fläche 13 wird nur durch die axiale Längenänderung des optischen Bauteiles 1 beeinflußt (relativ gering). An die Stirnflächen der Ringe 11 und 12 sind kraft- und formschlüssig Halterungselemente 14 und I5 angebracht (beispielsweise drei um 120° versetzte Halterungselemente je Ring 11 bzw. 12), die die Verbindung zu einer Basis 16 herstellen, so daß der Kraft- und Formschluß mit der Basis 16 und den Ringen 11.und 12 bei Temperaturänderung ständig konstant bleibt.

Die kraft- und formschlüssige Verbindung der Halterung 2 mit den Begrenzungsringen 6 und 7 bzw. den Zwischenringen 8 und 9 sowie den Halterungselementen 14- und 15 kann vorzugsweise durch verschiedene Diffusionsschweiß- arbeitsstufen realisiert werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung bleibt bei beliebigen Temperaturänderungen die optisch wirksame fläche 10 des optischen Bauteiles 1 konstant mittigzum Abstand der Ringe 11 und 12, das heißt, es tritt keine axiale Lageänderung zur Basis 16 auf.

Figur 2 zeigt eine Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles, bei der das optische Bauteil 1 an den Eingen 17 und 18 lagefixiert ist, Die Ringe 17 und ' . 18 sind form- und kraftschlüssig mit den Ringen 19 und 20 verbunden, die wiederum stirnseitig an den Begrenzungsringen 6 und 7 angeordnet sind. Mit den Begrenzungsringen 6 und 7 ist die Halterung 2 kraft- und formschlüssig verbunden

Ein zwischen dem optischen Bauteil 1 und dem Ring 18 gelagertes elastisches Zwischenglied 21 bewirkt den Ausgleich einer axialen Längenänderung des optischen Bauteiles 1, so daß ein ständiger Kraft- und Pormschluß vorhanden ist. Dabei müssen die Ausdehnungskoeffizienten der Halterung 2 sowie der Ringe 19 und 20 so gewählt werden, daß der Abstand zwischen den Ringen 19 und 20 bei Temperaturänderung konstant bleibt. Die an den Begrenzungsringen 6 und 7 angebrachten Zwischenringe 8 und 9 realisieren wie in Fig, 1 die konstanten Abstandsverhältnisse zwischen den Ringen 11 und 12. Die Halterungselemente IA- und 15 stellen die Verbindung zur Basis 16 dar.

Claims

Erfindungsanspruch - .

1. Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems, insbesondere zur Lagerung von Linsen oder Linsengruppen mit vorzugsweise axial mittig in einer Halterung fixierten- optischen Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnflächen der Halterung jeweils ein Begrenzungsring kraft- und formschlüssig angeordnet ist, daß an jedem Begrenzungsring ein weiterer mit .dem Begrenzungsring kraft- und formschlüssig verbundener Zwischenring angebracht ist, deren Innenkonturen mit den Konturen der Halterung identisch sind, daß diese Zwischenringe jeweils mit einem weiteren äußeren Ring verbunden sind, daß Begrenzungs-, Zwischen- und äußere Ringe Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die eine Längenänderung der Halterung des optischen Bauteiles kompensieren und daß stirnseitig an den äußeren Ringen Halterungselemente, die die radiale und axiale Lagefixierung zu einer Bezugsachse realisieren, angeordnet sind«

2. Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems, nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraft- und formschlüssigen Verbindungen zwischen den Begrenzungs- und den Zwischenringen, zwischen den Zwischenringen und den äußeren Ringen sowie zwischen den äußeren Ringen und den Halterungselementen· teilweise oder vollständig aus Diffusionsschweißverbindungen bestehen.

3· Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems, nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Begrenzungsring und dem optischen Bauteil stirnseitig ein elastisches Zwischenglied angeordnet ist.

4. Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauteiles oder optischen Systems, nach Punkt 1 Ms-3_s dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungs-, Zwischen- und äußere Ringe plattenförmig ausgebildet sind.

Hierzu zwei Seiten Zeichnung