DD264521A1 - METHOD FOR ADJUSTING OPTICAL COMPONENTS - Google Patents

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DD264521A1
DD264521A1 DD27806285A DD27806285A DD264521A1 DD 264521 A1 DD264521 A1 DD 264521A1 DD 27806285 A DD27806285 A DD 27806285A DD 27806285 A DD27806285 A DD 27806285A DD 264521 A1 DD264521 A1 DD 264521A1
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reference axis
component
axis
optical
curvature
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DD27806285A
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Volker Eberhardt
Wolfgang Ehmer
Ulli Schlenzig
Joerg-Peter Schmidt
Reiner Hofmann
Friedrich Schwarz
Original Assignee
Zeiss Jena Veb Carl
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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren von optischen Bauelementen mit beliebigen Kruemmungsradien, wobei die Dezentrierung durch Ermittlung der raeumlichen Lage der Achse des zu justierenden Bauelementes relativ zu einer Bezugsachse erfolgt. Ueber die messtechnische Erfassung eines Abstandsmasses vom optischen Bauelement zu einem ortsfesten, auf der Bezugsachse liegenden, Schwenkpunkt, sowie der Ermittlung des Winkels zwischen der Achse des Bauelementes und der Bezugsachse und des relativen Azimutes lassen sich Korrekturwerte errechnen, mit denen eine definierte, von den Fertigkeiten der Arbeitskraft unabhaengige, Justierung des Bauelementes erfolgt. Das Verfahren ist leicht automatisierbar und kann beispielsweise zur Korrektur von Dezentrierungen bei der Montage von Hochleistungsobjektiven angewendet werden. FigurThe invention relates to a method for adjusting optical components with arbitrary Kruemmungsradien, the decentring is done by determining the spatial position of the axis of the component to be adjusted relative to a reference axis. By measuring a distance from the optical component to a stationary, lying on the reference axis, pivot point, as well as the determination of the angle between the axis of the component and the reference axis and the relative azimuth can calculate correction values, with which a defined, of the skills the worker is independent, adjustment of the component takes place. The method is easy to automate and can be used, for example, to correct decentrations when assembling high-performance lenses. figure

Description

meßtechnische Erfassung durch Ermittlung der räumlichen Lage der Achse des zu justierenden Bauelementes relativ zur Bezugsachse erfolgt, wobei die Lage durch ein Abstandsmaß von einem Punkt auf der Achse der räumlichen Lage des Bauelementes zu dem ortsfesten, auf der Bezugsachse liegenden, Schwenkpunkt definiert wird, der Winkel zwischen der Achse des Bauelementes und der Bozugsachse, das relative Azimut zur BezuQsachse sowie der Abstand zwischen dem ortsfesten Schwerpunkt und vorzugsweise einem Scheitelpunkt des optischen Bauelementes als Korrekturwerte bestimmt werden und anschließend eine Lageveränderursg des optischen Bauelementes durch eine gezielte Verschiebung um den Betrag des einen Korrekturwertes sowie eine definierte Verkippung der räumlichen Achse um den anderen Korrekturwert zur Bezugsachse erfolgt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Bestimmung der Korrekturwerte von einem Rechner vorgenommen wird, dieses Korrekturwerte einem an sich bekannten Wegänderungssystem zugeführt werden und somit eine automatisiert ablaufende Justierung der räumlichen Achse des Bauelementes zur Bezugsachse möglich ist.measuring detection by determining the spatial position of the axis of the component to be adjusted relative to the reference axis, wherein the position is defined by a distance of one point on the axis of the spatial position of the component to the fixed, lying on the reference axis, pivot point, the angle between the axis of the component and the pin axis, the relative azimuth to BezuQsachse and the distance between the fixed center of gravity and preferably a vertex of the optical component are determined as correction values and then a Lageveränderursg the optical component by a targeted shift by the amount of a correction value and a defined tilting of the spatial axis takes place around the other correction value to the reference axis. It is advantageous if the determination of the correction values is carried out by a computer, these correction values are fed to a known path change system and thus an automatically proceeding adjustment of the spatial axis of the component to the reference axis is possible.

Zur Durchführung des Justierverfahrens ist nur eine Vorrichtung erforderlich, die unabhängig von den Krümmungsradien des zu jusierenden Bauelementes nicht umgerüstet werden muß. Der vorrichtungsseitige Aufwand ist dabei relativ gering, da nur zwei Verstellbewegungen, eine Verschiebung und eine Verkippung, realisiert werden müssen. Bedingt durch die meßtechnische Erfassung der räumlichen Lage der Achse des Bauelementes sowie der exakten über geometrische Beziehungen ermittelten Korrekturwerte kann die Justierung der optischon Bauelementes definiert ohne optische Beobachtung reproduzierbar durchgeführt werden, so daß die Korrektur dar Dezentrierung nicht mehr von den Fertigkeiten der Arbeitskraft abhängig ist.To carry out the adjustment process only one device is required, which does not have to be converted regardless of the radii of curvature of the component to be jusierte. The device-side effort is relatively low, since only two adjustment movements, a shift and a tilt must be realized. Due to the metrological detection of the spatial position of the axis of the component and the exact geometric relationships determined by the correction of the optical component can be defined without optical observation reproducible performed, so that the correction is no longer dependent on the decentralization of the skills of the worker.

Ausführungsbeispielembodiment

An einem nachstehenden Ausführungsbeispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Justierung eines linsenförmigen optischen Bauelementes näher erläutert werden.In an embodiment below, the inventive method for adjusting a lens-shaped optical component will be explained in more detail.

Die dazugehörige Figur zeigt auf eine Ebene bezogon ein optisches Bauelement 1, welches auf einer ringschneidenförmigen Auflage 2 lagofixiert wurde und zu einer Bezugsachse 3, eines beispielsweise dazu verwendeten Reflexbildgerätes eine deutliche Dezentrierung aufweist. Die ringschneidenförmige Auflage 2 kann senkrecht zur Bezugsachse 3 verschoben sowie um einen ortsfesten, als kardanische Aufhängung ausgebildeten Schwerpunkt 4, verkippt werden.The accompanying figure shows on a plane bezogon an optical component 1, which was lago fixed on a ring-shaped support 2 and has a reference axis 3, for example, a reflective image device used for this purpose a significant decentering. The ring-shaped support 2 can be displaced perpendicular to the reference axis 3 and tilted about a fixed, designed as a gimbal focus 4.

Zunächst erfolgt die meßtechnische Erfassung der Dezentrierung des optischen Bauelementes 1. Dazu werden die Krümmungsmittelpunkte c, und C2 bezüglich ihrer Azimute und Beträge erfaßt, so daß die räumliche Lage der optischen Achse 5 des Bauelementes 1 bestimmt werden kann, Die räumlicho Lage der Achse 5 wird durch einen Abstand Λ zum ortsfesten Schwerpunkt 4 sowio einem Winkel θ zwischen der Achse Bund der Bezugsebene 3 definiert. Über die Abstände Ab1 und Ab2 der Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 von der Bezugsachse 3, die Krümmungsradien R, und R2 des Bauelementes 1 sowie einem Abstand D zwischen den Scheitelpunkten 6 und 7 kann der Winkel θ errechnet werden, Der Winkel θ dient als erster Korrekturwert zur Beseitigung des Kippfehlers des optischen Bauelementes 1 zur Bezugsachse. Aus einer geometrischen Beziehung zwischen dem Krümmungsradius Ri, dem Winkel θ, dem Abstand D sowie einem Abstand H zwischen dem ortsfesten Schwenkpunkt 4 und einem Schnittpunkt, der durch die optische Fläche 8 und die Bezugsabene 3 gebildet wird, läßt sich der Abstand Δ als zweiter KoTefcturwert berechnen. Über ein an sich bekanntes Wegänderungssystem, in der Figur durch die Verstellelemente 9 und 10 dargestellt, wird zunächst durch Betätigung des Verstellelementes 9 die Lage des Bauelementes 1 um den Betrag Δ verschoben und anschließend über das Verstellelement 10 um den Winkel θ verkippt. Diese zwei definierten Verstellbewegungen bewirken eini) gezielte Korrektur der Dezentrierung des optischen Bauelementes 1, das heißt, Bezugsachse 3 und die Achse 5 fallen -usammen.For this, the centers of curvature c, and C 2 are detected with respect to their azimuths and magnitudes, so that the spatial position of the optical axis 5 of the component 1 can be determined, the spatially position of the axis. 5 is defined by a distance Λ to the fixed center of gravity 4 sowio an angle θ between the axis collar of the reference plane 3. Through the distances Ab 1 and Ab 2 of the centers of curvature C 1 and C 2 of the reference axis 3, the radii of curvature R, and R 2 of the component 1 and a distance D between the vertices 6 and 7, the angle θ can be calculated, the angle θ serves as a first correction value for eliminating the tilting error of the optical component 1 to the reference axis. From a geometric relationship between the radius of curvature Ri, the angle θ, the distance D and a distance H between the fixed pivot point 4 and an intersection formed by the optical surface 8 and the reference plane 3, the distance Δ can be used as a second coefficient to calculate. About a known path change system, in the figure represented by the adjusting elements 9 and 10, the position of the component 1 is first shifted by the amount Δ by actuation of the adjusting element 9 and then tilted over the adjusting element 10 by the angle θ. These two defined adjusting movements cause a) targeted correction of the decentering of the optical component 1, that is, the reference axis 3 and the axis 5 coincide.

Claims (2)

1. Verfahren zur Justierung optischer Bauelemente mit beliebigen Krümmungsradien, wobei das optische Bauelement in einer Justiervorrichtung, die eine Verstellbewegung senkrecht zu einer Bezugsachse sowie eine Kippbewegung in einem ortsfesten Schwenkpunkt, der auf der Bezugsachse liegt, ermöglicht, aufgenommen wird und anschließend mit mindestens einem optischen Justiergerät eine meßtechnische Erfassung der Lage des optischen Bauelementes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die meßtechnische Erfassung durch Ermittlung der räumlichen Lage der Achse des zu justierenden Bauelementes relativ zur Bezugsachse erfolgt, wobei die Lage durch ein Abstandsmaß von einem Punkt auf der Achse der räumlichen Lage des Bauelementes zu dem ortsfesten, auf der Bezugsachse liegenden, Schwenkpunkt definiert wird, der Winkel zwischen der Achse des Bauelementes und der Bezugsachse, das relative Azimut zur Bezugsachse sowie der Abstand zwischen dem ortsfesten Schwenkpunkt und vorzugsweise einem Scheitelpunkt des optischen Bauelementes als Korrekturwerte bestimmt werden und anschließend eine Lageveränderung des optischen Bauelementes durch eine gezielte Verschiebung sowie eine definierte Verkippung der räumlichen Achse um die Korrekturwerte zur Bezugsachse erfolgt.1. A method for adjusting optical components with arbitrary radii of curvature, wherein the optical component in an adjusting device, which allows an adjusting movement perpendicular to a reference axis and a tilting movement in a fixed pivot point, which lies on the reference axis, is recorded, and then with at least one optical Adjustment of a metrological detection of the position of the optical component is carried out, characterized in that the metrological detection takes place by determining the spatial position of the axis of the component to be adjusted relative to the reference axis, wherein the position by a distance of one point on the axis of the spatial position of Component is defined to the stationary, lying on the reference axis, pivot point, the angle between the axis of the component and the reference axis, the relative azimuth to the reference axis and the distance between the fixed pivot point and preferably a ticket telpunkt of the optical component are determined as correction values and then a change in position of the optical component by a targeted displacement and a defined tilting of the spatial axis to the correction values to the reference axis. 2. Verfahren zur Justierung optischer Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Korrekturwerte durch einen Rechner vorgenommen wird und die Korrektur automatisch über ein an sich bekanntes Wegänderungssystem erfolgt.2. A method for adjusting optical components according to claim 1, characterized in that the determination of the correction values is performed by a computer and the correction is carried out automatically via a per se known displacement system. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung optischer Bauelemente mit beliebigen Krümmungsradien. Es kann vorwiegend für automatisiert ablaufende Vorgänge zur Korrektur von Dezentrierungen der optischen Bauelemente von Hochleistungsobjektiven angewendet werden.The invention relates to a method for adjusting optical components with arbitrary radii of curvature. It can be used mainly for automated processes for correcting decentrations of the optical components of high-performance lenses. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Zur Justierung optischer Bauelemente sind Verfahren und Anordnungen bekannt, bei denen die Dezentrierung durch Anfokussieren der einzelnen optisch wirksamen Flächen erfaßt und anschließend die Krümmungsmittelpunkte der optischen Bauelemente zu einer Bezugsachse justiert werden. Dabei wird auf den Krümmungsmittelpunkt der optisch wirksamen Fläche fokussiert und dieser solange justiert, bis er auf der Bozugsachse liegt.For adjusting optical components, methods and arrangements are known in which the decentering is detected by Anfokussieren the individual optically active surfaces and then the centers of curvature of the optical components are adjusted to a reference axis. It is focused on the center of curvature of the optically active surface and this adjusted until it lies on the Bozugsachse. Um eine geometrisch bestimmte Justierung durchführen zu können, werden Anordnungen verwendet, die zwei unabhängige Justierbewogu; igen ermöglichen (z. B. DD-WP 80 998, DE-OS179 7270). Dabei muß ein Krümmungsmittelpunkt einer optischen Fläche mit einem Schwenkpunkt der Anordnung zusammenfallen. Nachteilig ist jedoch, daß zur Erfassung eines Radienbereiches von - » d'is 0 eine Vielzahl von Justiarmechanismen erforderlich sind und demzufolge ein Umrüstaufwand sehr hoch ist. Daher wird häufig geometrisch unbestimmt, das heißt über eine Vielzahl von Justiorschritten justiert, was jedoch, bedingt durch die gegenseitige Beeinflussung des Zentrierzustandes der einzelnen Krümmungsmittelpunkte, mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden ist. Die bekannten Verfahren bzw. Anordnungen zur Justierung optischer Bauelemente sind für automatisiert ablaufende Justiervorgänge, bei denen ein häufiger Wechsel von Bauelementes mit unterschiedlichen' Krümmungsradien erforderlich ist, nicht anwendbar.In order to perform a geometrically determined adjustment, arrangements are used, the two independent Justierbewogu; permit (eg DD-WP 80 998, DE-OS 179 7270). In this case, a center of curvature of an optical surface must coincide with a pivot point of the arrangement. The disadvantage, however, is that a variety of Justiarmechanismen are required to detect a radius range of - »d'is 0 and therefore a conversion effort is very high. Therefore, it is often geometrically indeterminate, that is adjusted over a plurality of Justiorschritten, but this, due to the mutual influence of the centering of the individual centers of curvature, is associated with a high expenditure of time. The known methods and arrangements for adjusting optical components are not applicable to automated adjustment operations in which a frequent change of component with different 'radii of curvature is required. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, den zeitlichen Aufwand zur Justierung optischer Bauelemente bei reduzierten anordnungstochnischen Mitteln zu senken und eine hohe Justiergenauigkeit zu erreichen.The aim of the invention is to reduce the time required for the adjustment of optical components with reduced arrangement Stochnese means and to achieve a high alignment accuracy. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur geometrisch bestimmten Justierung optischer Bauelemente mit beliebigen Krümmungsradien im Bereich von - °° bis + °° zu entwickeln, welches mit bekannten anordnungs- und meßtechnischen Mitteln eine reproduzier- sowie automatisierbare definierte Korrektur von Dezentrierungen des optischen Bauelementes ermöglicht.The invention has for its object to develop a method for geometrically determined adjustment of optical components with arbitrary radii of curvature in the range of - °° to + °°, which with known arranging and measuring means a reproducible and automatable defined correction of decentrations of the optical Component allows. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, bei dem das optische Bauelement in einer Justiervorrichtung, die eine Verstellbewegung senkrecht zu einer Bezugsachse sowie eine Kippbewegung um einen ortsfesten Schwenkpunkt, der auf der Bezugsachse liegt, ermöglicht, aufgenommen wird und anschließend mit mindestens einem optischen Justiergerät eine meßtechnische Erfassung der Lage des optischen Bauelementes erfolgt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieThis object is achieved by a method in which the optical component in an adjusting device which allows an adjustment movement perpendicular to a reference axis and a tilting movement about a fixed pivot point, which lies on the reference axis, is recorded, and then with at least one optical adjustment device a metrological Detecting the position of the optical component takes place according to the invention solved in that the
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120497A1 (en) * 1991-06-21 1992-12-24 Jenoptik Jena Gmbh Coincidence manipulator esp. for adjusting already mounted optical components - has displacement pick=ups reacting vertically on underside of object reception table and translation elements working under control of microprocessor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120497A1 (en) * 1991-06-21 1992-12-24 Jenoptik Jena Gmbh Coincidence manipulator esp. for adjusting already mounted optical components - has displacement pick=ups reacting vertically on underside of object reception table and translation elements working under control of microprocessor

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