DD287805A5

DD287805A5 - ARRANGEMENT FOR THREE-DIMENSIONAL ADJUSTMENT PREFERABLY OF OPTICAL ELEMENTS

Info

Publication number: DD287805A5
Application number: DD33255989A
Authority: DD
Inventors: Uwe Schneck; Dieter Baran
Original assignee: Akademie Der Wissenschaften ,Inst. Fuer Kosmosforschung,De
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1991-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur dreidimensionalen Justierung vorzugsweise optischer Elemente, wobei diese eine unabhaengige und frei von gegenseitiger Beeinflussung moegliche drei-Achsen-Positionierung, z. B. eines optischen Gitters, gewaehrleistet. Die Anordnung ist auf Grund ihrer konstruktiven Merkmale nicht notwendigerweise fest mit der jeweiligen Aufnahmevorrichtung der optischen Elemente verbunden, so dasz nach erfolgter Justage und Lagefixierung des Elementes die Anordnung entfernt und fuer andere Anwendungsfaelle eingesetzt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Justierung, z. B. eines optischen Gitters, anzugehen, welche auch eine Einzelfixierung nach jedem Positionierschritt realisieren soll. Die Loesung der Aufgabe der Erfindung erfolgt unter Verwendung einer Aufnahme fuer das optische Element, welche die Form eines Kugelsegmentes hat und die mit einem entsprechenden, eine kugelsegmentfoermige Innenflaeche aufweisenden Rahmen derart zusammenwirkt, dasz eine Schwenk- und Drehbarkeit des optischen Elementes, gegebenenfalls bei konstanter Lage seines Mittelpunktes, gesichert ist. Die Loesung der Aufgabe erfolgt durch ein einerseits temporaer mit der Aufnahme des optischen Elementes in Verbindung stehendes UEbertragungselement, welches andererseits ueber ein Kreuzgelenk fest mit einer Reihenschaltung von Mitteln zur getrennten Erzeugung zweier Translations- und einer Rotationsbewegung in Form eines drehbaren Kreuzschlittens verbunden ist und das UEbertragungselement derart temporaer mit der Aufnahme in Verbindung steht, dasz seine gedachte verlaengerte Achse den Mittelpunkt des zu justierenden Elementes schneidet. Figur{Optik; Geraetebau; Justierung; Positionierung; drei Achsen; Kreuztisch, drehbar; Kreuzgelenk; UEbertragungselement; Translation; Rotation; Versuchsaufbau; Kugelsegment}The invention relates to an arrangement for the three-dimensional adjustment of preferably optical elements, wherein these an independent and free of mutual influence possible three-axis positioning, z. As an optical grating, guaranteed. The arrangement is not necessarily firmly connected to the respective receiving device of the optical elements due to their structural features, so that after the adjustment and fixing the position of the element removed the arrangement and can be used for other applications. The invention has the object of providing an arrangement for adjustment, z. As an optical grating, tackle, which should also realize a single fixation after each positioning step. The solution of the object of the invention is carried out using a receptacle for the optical element, which has the shape of a spherical segment and which cooperates with a corresponding, a kugelsegmentfoermige Innenflaeche having frame such that a pivoting and rotation of the optical element, optionally at a constant position its center, is secured. The object is achieved by means of a temporary transmission element connected on the one hand to the reception of the optical element, which on the other hand is firmly connected via a universal joint to a series connection of means for the separate generation of two translational and rotational movements in the form of a rotatable cross slide and the transmission element so temporarily associated with the receptacle that its imaginary extended axis intersects the center of the element to be adjusted. FIG {optics; Geraetebau; Adjustment; Positioning; three axes; Cross table, rotatable; Universal joint; transmission element; Translation; Rotation; Experimental set-up; Ball segment}

Description

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur dreidimensionalen Justierung vorzugsweise optischer Elemente, wobei die Vorrichtung massereduziert aufgebaut werden soll und eine Minimierung der erforderlichen Bauteile sowie eine Wiederverwendung der Justagemittei nach erfolgter Justage gegeben sein soll.The aim of the invention is to provide an arrangement for three-dimensional adjustment of preferably optical elements, wherein the device is to be constructed reduced mass and a minimization of the required components and a reuse of Justagemittei should be given after adjustment.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung ließt die Aufgahe zugrunde, eine Anordnung zur dreidimensionalen Justierung vorzugswesie optischer Elemente, 7. B. eines optischen Gitters, anzugeben, wobei die Anordnung eine unabhängig und unbeeinflußt voneinander durchführbare Drei-Achsen-Positionierung bei möglicher konstanter Mittelspunktlage sowie eine Einzelfixierung nach jedem Positionierschritt realisieren soll.It is the object of the invention to provide an arrangement for the three-dimensional adjustment of optical elements, eg an optical grating, the arrangement being independent and unaffected by three-axis positioning at a possible constant center point position and a single fixing after each positioning step should realize.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung soll unter Verwendung einer Aufnahme für das vorzugsweise optische Element erfolgen, welche die Form eines Kugelsegmentes hat und die mit einem entsprechenden, eine kugelsegmentförmige Innenfläche aufweisenden Rahman derart zusammenwirkt, daß eine Schwenk- und Drehbarkeit des optischen Elementes gegeben ist. Am Rahmen bzw. der Aufnahme sind weiterhin an sich bekannte Mittel zur dauerhaften Arretierung des optischen Elementes nach der Beendigung des Positionierprozesses vorhanden.The object of the invention is to be achieved by using a receptacle for the preferably optical element, which has the shape of a spherical segment and which cooperates with a corresponding, a spherical segment-shaped inner surface Rahman such that a pivoting and rotation of the optical element is given. On the frame or the recording are still known per se means for permanent locking of the optical element after the completion of the positioning process available.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch ein einerseits temporär mit der Aufnahme des optischen Elementes in Verbindung stehendes Übertragungselement, welches andererseits über ein Kreuzgelenk fest mit einer Reihenschaltung von Mitteln :ur getrennten Erzeugung zweier Translations- und einer Rotationsbewegung in Form eines drehbaren Kreuzschlittens verbunden ist und das Übertragungselement derart temporär mit der Aufnahme in Verbindung steht, daß seine gedachte verlängerte Achse den Mittelpunkt des zu justierenden Elementes schneidot. Zweckmäßigerweise ist das Übertragungselement zum Ausgleich sich ergebender Abstandsänderungen zwischen dem Kreuzschlitten und der Aufnahme teleskopartig aufgebaut. Der Querschnitt des in die Aussparung der Aufnahme eingreifenden Übertragungselementes ist so gestaltet, daß eine sichere Mitnahme der Aufnahme bei einer rotatorischen Bewegung des Kreuzschlittens gewährleistet ist. Durch die temporäre Verbindung des fest an dem drehbaren Kreuzschlitten angebrachten, ein Kreuzgelenk enthaltenden Übertragungselementes mit der Aufnahme für das optische Element, wird es möglich, den Justiervorgang in den einzelnen ebenen nacheinander ohne gegenseitige Beeinflussung durchzuführen. Nach Beendigung der Justage wird die Aufnahme festgestellt und die Justieranordnung kann für weitere Anwendungen entnommen werden. Die temporäre Verbindung des Übertragungselementes mit der Aufnahme ist beispielsweise durch eine dem Querschnitt des Übertragungselementes entsprechende Aussparung in der Aufnahme im Sinne einer Verzahnung möglich.According to the invention, the object is achieved by a temporarily on the one hand with the recording of the optical element in connection standing transmission element, on the other hand via a universal joint fixed to a series of means: ur separate generation of two translational and a rotational movement in the form of a rotatable cross slide is connected and the transmission element is so temporarily associated with the recording, that his imaginary extended axis schneidot the center of the element to be adjusted. Conveniently, the transmission element for compensating resulting changes in distance between the cross slide and the receptacle is constructed telescopically. The cross section of engaging in the recess of the receiving transmission element is designed so that a safe entrainment of the recording is ensured in a rotational movement of the cross slide. Due to the temporary connection of the permanently attached to the rotatable cross slide, a universal joint-containing transmission element with the receptacle for the optical element, it is possible to perform the adjustment process in the individual levels successively without mutual interference. After completion of the adjustment, the recording is determined and the adjustment can be removed for other applications. The temporary connection of the transmission element with the receptacle is possible, for example, by a recess corresponding to the cross section of the transmission element in the receptacle in the sense of a toothing.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand eines Beispieles und einer Figur näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an example and a figure.

Die Figur zeigt hierbei die prinzipielle Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sowie des Rahmens und der Aufnahme für das zu justierende Element.The figure shows the basic design of the arrangement according to the invention and of the frame and the receptacle for the element to be adjusted.

Der Rahmen 1 ist mit einem Träger, z. B. einer optischen Bank 2, fest verbunden. Das zu justierende optische Element 4, z. B. einThe frame 1 is connected to a carrier, for. B. an optical bench 2, firmly connected. The optical element 4 to be adjusted, z. B. a

Gitter, steht mit der Aufnahme 3 in Verbindung. Das Übertragungselement 5 führt einerseits zur Aussparung 6 in der Aufnahme 3 und ist andererseits über ein Kreuzgelenk 7 mit dem drehbaren Kreuzschlitten 8 verbunden.Grid, is related to the recording 3. The transmission element 5 leads on the one hand to the recess 6 in the receptacle 3 and on the other hand connected via a universal joint 7 with the rotatable cross slide 8.

Die derart realisierte Anordnung f estattet es, zwei Winkeljustagen in zwei Ebenen mit einem bis zur Begrenzung durch dieThe arrangement realized in this way allows two angular adjustments in two planes with one to the limit by the

Auslenkung des Übertragungselementes 5 reichenden Winkel sowie eine weitere Winkeljustage in einer anderen Ebene im Winkelbereich 0 bis 360 Grad durchzuführen. Das Übertragungselement 5 besitzt vorteilhafterweise eine Außenverzahnung, welche in eine dementsprechende Innenverzahnung der Aussparung 6 der Aufnahme 3 eingreift. Im Fall einer zusätzlichenDeflection of the transmission element 5 reaching angle and another angle adjustment in another plane in the angular range 0 to 360 degrees perform. The transmission element 5 advantageously has an outer toothing, which engages in a corresponding internal toothing of the recess 6 of the receptacle 3. In the case of an additional

radialen Arretierung des in der Aufnahme 3 befindlichen Übertragungselementes 5, ist selbiges teleskopartig aufgebaut.Radial locking of the receiving element 3 located in the transmission element 5, the same is telescopically constructed.

Claims

1. An arrangement for three-dimensional adjustment of preferably optical elements using a receptacle for the preferably optical element, which has the shape of a spherical segment and which cooperates with a corresponding, a spherical segment-shaped inner surface having frame such that a pivoting and rotation of the optical element is given , characterized in that on the one hand temporarily with the receptacle (3) of the optical element (4) communicating transmission element (5) is present, on the other hand via a universal joint (7) fixed to a series circuit of means for separate generation of two translational and a rotational movement in the form of a rotatable cross slide (8) is connected and the transmission element (5) so temporarily with the receptacle (3) is in communication that its imaginary extended axis intersects the center of the element to be adjusted (4).

2. Arrangement for three-dimensional adjustment according to claim 1, characterized in that the transmission element {5) for compensating resulting changes in distance between the cross slide (8) and the receptacle (3) is telescopically formed.

3. Arrangement for three-dimensional adjustment according to claim 1, characterized in that the cross section of the recess (6) of the receptacle (3) engaging the transmission element (5) is designed by toothing so that a safe entrainment of the receptacle (3) at a rotational movement of the cross slide (8) is ensured.

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Field of application of the invention

The invention relates to an arrangement for the three-dimensional adjustment of preferably optical elements, wherein this independent and free of mutual influence possible three-axis positioning, optionally at a constant position of the center, z. As an optical grating guaranteed. The arrangement is not necessarily firmly connected to the respective receiving device of the optical elements due to their constructive features, so that after the adjustment and fixing the element dio arrangement according to the invention can be removed and used for other applications.

Characteristic of the known state of the art

To solve the problem of adjusting or positioning of particular optical elements, for example in the manufacturing process or in the performance of experiments or the experimental setup, a variety of devices are known. According to DD-WP 206591 such a problem is solved in that the optical element is laterally slidably mounted on a gimbal-mounted and perpendicular to the device axis holder that the fixed in a recording mechanical version orthogonal to the device axis, but regardless of the movement system da's optical Element carrying holder, is slidably mounted and that the optical element and the mechanical socket over oino calotte is simultaneously pivotable. This device uses as the actual optical element adjusting device a special gimbaled bracket. The principle chosen here requires the formation of bearings and locking means for each axis or for each degree of freedom and the most diverse transmission elements. This results in consideration of the required precision tolerances considerable manufacturing and assembly costs.

The known from DE-OS 2723971 positioning device is displaceable in two coordinates and in the third coordinate pivotable and adjustable in length. The disadvantage here is the mutual influence of the individual adjustment steps and the formation of the device as an integral part of the actual holding device for the element to be adjusted. In this case, it must be expected with an increase in weight, which z. B. is undesirable in the cosmic device construction. The well-known from DE-OS 2363765 support for a pivoting mirror allows adjustment in any two-dimensional coordinate systems. The elements to be adjusted for this purpose is arranged on the circular surface of a spherical section, wherein the center of the ball is located on the mirror surface and the ball portion is mounted in a ball socket of appropriate diameter. For movement and control of the ball portion is provided with a hebeiförmigen, arranged radially to the ball extension. In this proposed device, a positioning of the mirror in the third axis without further aids is not possible. In the case of obvious rotation about the existing extension results in compliance with a specific order of the individual Justageopei tions Pine avoidance of mutual interference. However, this requirement greatly restricts the necessary reproducibility of the adjustment operations, since there is no separate exact setting in the individual planes with subsequent separate fixation.