DE102009025309A1

DE102009025309A1 - Kinematischer Halter

Info

Publication number: DE102009025309A1
Application number: DE102009025309A
Authority: DE
Inventors: Rainer Heidemann
Original assignee: Toptica Photonics AG
Current assignee: Toptica Photonics AG
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-16
Also published as: DE102009025309B4; US9323025B2; US20120145872A1; WO2010145803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen kinematischen Halter mit einem Basisteil (8) und einem an dem Basisteil (8) gelagerten und relativ zu diesem um wenigstens eine Kippachse verkippbaren Halteteil (7). Die Erfindung schlägt vor, dass der Halter wenigstens einen Schwenkhebel (22, 23) aufweist, der mit dem Basisteil (8) über ein erstes Gelenk (25) und mit dem Halteteil (7) über ein von dem ersten Gelenk (25) in Längsrichtung des Schwenkhebels (22, 23) beabstandetes zweites Gelenk (27, 24, 28) verbunden ist, wobei das Basisteil (8), der Schwenkhebel (22, 23) und das Halteteil (7) ein Getriebe bilden, das eine Bewegung eines auf den Schwenkhebel (22, 23) einwirkenden Stellorgans (11, 12) in eine Verkippung des Halteteils (7) relativ zum Basisteil (8) umsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen kinematischen Halter mit einem Basisteil und einem an dem Basisteil gelagerten und relativ zu diesem um wenigstens eine Kippachse verkippbaren Halteteil.
Derartige kinematische Halter werden z. B. zur justierbaren Halterung von optischen Elementen verwendet. Üblich ist der Einsatz von kinematischen Haltern zur justierbaren Halterung von optischen Elementen, wie z. B. Spiegeln, in Lasersystemen. Solche kinematischen Halter werden auch als Spiegelhalter oder kardanische Spiegelhalter bezeichnet.
Die 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten kinematischen Spiegelhalters. Dieser umfasst ein verkippbares Halteteil 1 mit einer zentralen kreisrunden Bohrung, in welcher ein justierbar zu halternder Spiegel befestigbar ist. Das Halteteil 1 ist an einem Basisteil 2 gelagert. Halteteil 1 und Basisteil 2 sind über Zugfedern 3 gegeneinander vorgespannt. Das Basisteil 2 weist drei mit Innengewinden versehene Bohrungen auf, in denen Stellspindeln 4, 5 und 6 in Form von Schrauben geführt sind. An der dem Halteteil 1 zugewandten Seite weisen die Spindeln 4, 5 und 6 hemisphärische Enden oder Kugelenden auf. Eine gewünschte relative Kippstellung des Halteteils 1 zum Basisteil 2 wird erhalten, indem die drei Spindeln 4, 5 und 6 entsprechend eingestellt werden.
In einem typischen optischen Aufbau ist die Oberfläche eines mittels eines kinematischen Halters gehaltenen Spiegels (nahezu) vertikal und muss relativ zu einem horizontal ausgerichteten optischen Tisch justiert werden. Die in der 1 dargestellten Stellspindeln 4, 5 und 6 erstrecken sich dann horizontal, d. h. senkrecht zur Spiegeloberfläche. Bei dem vorbekannten Halter erfolgt dann die Justage mittels der Spindeln 4, 5 und 6 von der Rückseite oder der Vorderseite des Spiegels her. Für die Justage müssen die Spindeln 4, 5 und 6 frei zugänglich sein. Aus diesem Grund kann der optische Aufbau nicht beliebig kompakt ausgeführt werden. Nachteilig ist, anders ausgedrückt, dass bei einem kompakten optischen Aufbau die Justage des vorbekannten und kinematischen Spiegelhalters mangels ausreichender Zugänglichkeit der Stellspindeln 4, 5 und 6 erschwert ist. Um diese Problematik zu umgehen, können zusätzliche Justagewerkzeuge eingesetzt werden. Der Einsatz von Justagewerkzeugen ist jedoch problematisch, da bei Behinderung des Strahlengangs kein Signal für die Justage mehr vorhanden ist. Außerdem kann beim Umgang mit hohen Leistungen, wie beispielsweise bei Laserresonatoren, der Einsatz von Justagewerkzeugen gefährlich sein.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten kinematischen Halter bereitzustellen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung ausgehend von einem kinematischen Halter der eingangs angegebenen Art dadurch, dass der Halter wenigstens einen Schwenkhebel aufweist, der mit dem Basisteil über ein erstes Gelenk und mit dem Halteteil über ein von dem ersten Gelenk in Längsrichtung des Schwenkhebels beabstandetes zweites Gelenk verbunden ist, wobei das Basisteil, der Schwenkhebel und das Halteteil ein Getriebe bilden, das eine Bewegung eines auf den Schwenkhebel einwirkenden Stellorgans in eine Verkippung des Halteteils relativ zum Basisteil umsetzt.
Das aus dem Basisteil, dem Schwenkhebel und dem Halteteil gebildete Getriebe des erfindungsgemäßen kinematischen Halters ermöglicht es, das Stellorgan dort anzuordnen, wo es gut zugänglich ist. Beispielsweise kann bei einem Spiegelhalter, der für einen horizontal ausgerichteten optischen Aufbau bestimmt ist, das Getriebe so ausgelegt sein, dass sich das Stellorgan an der Oberseite des Halters befindet. Die Verkippung des Halteteils relativ zum Basisteil kann dann von oben her justiert werden, so dass freie Bereiche um den optischen Halter herum, die eine Zugänglichkeit des Stellorgans sicherstellen sollen, nicht mehr nötig sind. Der optische Aufbau kann entsprechend kompakt ausgeführt werden.
Weiterhin ist von Vorteil, dass die Justage durchgeführt werden kann, ohne den Strahlengang des Lichts in dem optischen Aufbau zu behindern. Der kinematische Halter kann je nach Bedarf so ausgerichtet werden, dass sich das Stellorgan oben oder an einer der Seiten befindet.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen kinematischen Halters ist, dass dieser sehr einfach durch Verwenden von geeigneten Aktuatoren (Servomotoren, Linearmotoren, Schrittmotoren, Piezoantrieben etc.) als Stellorgan zur automatisierten Justage genutzt werden kann. Bei Ausrichtung des Halters zur Justage von oben können die Aktuatoren an der Oberseite des Halters angebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass die Abwärme der Aktuatoren nicht in das optische System eingetragen wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des kinematischen Halters gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter zwei Schwenkhebel, nämlich einen ersten Schwenkhebel und einen zweiten Schwenkhebel, sowie ein erstes Stellorgan und ein zweites Stellorgan umfasst, wobei das Basisteil, der erste Schwenkhebel und das Halteteil ein erstes Getriebe bilden, das eine Bewegung des auf den ersten Schwenkhebel einwirkenden ersten Stellorgans in eine Verkippung des Halteteils relativ zum Basisteil um eine horizontale Kippachse umsetzt, und wobei das Basisteil, der zweite Schwenkhebel und das Halteteil ein zweites Getriebe bilden, das eine Bewegung des auf den zweiten Schwenkhebel einwirkenden zweiten Stellorgans in eine Verkippung des Halteteils relativ zum Basisteil um eine vertikale Kippachse umsetzt. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich eine kardanische Halterung, bei der die Verkippung um die horizontale Kippachse und die Verkippung um die vertikale Kippachse unabhängig voneinander mittels der entsprechenden Stellorgane justiert werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Halter muss nur ein Stellorgan pro Kippachse betätigt werden, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist. Durch diese Ausgestaltung wird weiterhin ein wesentlicher Nachteil herkömmlicher kinematischer Halter überwunden, der darin besteht, dass eine Verkippung um eine Achse durch Betätigung nur eines Stellorgans stets mit einem Versatz des gehalterten optischen Elementes in axialer Richtung, d. h. in einer Richtung senkrecht zur vertikalen und horizontalen Kippachse, einhergeht. Um diesen Versatz zu vermeiden, müssen bei herkömmlichen kinematischen Haltern stets alle Stellorgane gleichzeitig betätigt werden, was aufwändig und schwierig ist. Dies ist bei dem kinematischen Halter gemäß der Erfindung nicht erforderlich. Ein Versatz tritt nicht auf, da die Getriebe des Halters so ausgelegt werden können, dass, wie zuvor erwähnt, mittels der entsprechenden Stellorgane unabhängige Verkippungen um die horizontale und die vertikale Kippachse möglich sind. Ein optisches Element kann dann so an dem Halteteil befestigt werden, dass sich der Kreuzungspunkt der Kippachsen auf der Oberfläche des optischen Elementes (z. B. des Spiegels) befindet. Auf diese Weise ist ein mit der Justage einhergehender Versatz des optischen Elementes ausgeschlossen. Dies ist vorteilhaft für die Halterung verschiedenster optischer Elemente, wie z. B. Spiegeln, Verzögerungsplatten, Linsen usw.
Vorzugsweise ist bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen kinematischen Halters das zweite Gelenk des ersten Schwenkhebels im Wesentlichen auf der vertikalen Kippachse angeordnet, während das zweite Gelenk des zweiten Schwenkhebels im Wesentlichen auf der horizontalen Kippachse angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung greifen die Schwenkhebel über deren zweite Gelenke in einem Winkelabstand von im Wesentlichen 90° in Bezug auf den Kreuzungspunkt der Kippachsen an dem Halteteil an. Bei Betätigung des ersten Stellorgans greift der erste Schwenkhebel über sein zweites Gelenk an dem Halteteil an und bewirkt so eine Verkippung des Halteteils um die durch das zweite Gelenk des zweiten Schwenkhebels definierte horizontale Kippachse. Entsprechend verhält es sich bei einer Verkippung des Halteteils um die vertikale Kippachse, die dann durch das zweite Gelenk des ersten Schwenkhebels definiert ist.
Der erste oder der zweite Schwenkhebel kann über ein drittes Gelenk mit dem Halteteil verbunden sein, wobei das erste Gelenk in Längsrichtung des Schwenkhebels mittig zwischen dem zweiten und dem dritten Gelenk angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist das Halteteil mit einem der Schwenkhebel über zwei Gelenke und mit dem anderen Halteteil über ein Gelenk verbunden. Die Verbindung des Halteteils mit den die Verkippung bewirkenden Schwenkhebeln über die insgesamt drei Anlenkpunkte sorgt für eine stabile und wohl definierte Festlegung der horizontalen und vertikalen Kippachsen.
Bei einer praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen kinematischen Halters sind die Stellorgane Stellspindeln, die an dem Basisteil über Gewinde geführt sind, wobei die Längsachsen der Stellspindeln parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zu der durch die beiden Kippachsen definierten Vertikalebene ausgerichtet sind. Bei dieser Ausgestaltung sorgen die durch Basisteil, Schwenkhebel und Halteteil gebildeten Getriebe dafür, dass die Längsbewegungen der Stellspindeln in um 90° versetzte Längsbewegungen der Anlenkpunkte der Schwenkhebel an dem Halteteil umgesetzt werden, um die jeweils gewünschte Verkippung zu bewirken. Diese Ausgestaltung kann genutzt werden, um bei einem horizontalen optischen Aufbau eine Justage eines an dem Halteteil befestigten optischen Elementes von oben oder von der Seite her durchzuführen. Eine besonders praktische Realisierungsmöglichkeit besteht dabei darin, dass die Enden der Stellspindeln über an den Schwenkhebeln ausgebildete Planflächen an den Schwenkhebeln angreifen. Hierzu können die Schwenkhebel beispielsweise L-förmig oder T-förmig ausgestaltet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen kinematischen Halters ist vorgesehen, dass das Halteteil an dem Basisteil über Haltegelenke gelagert ist, die eine zu den Kippachsen parallele Horizontal- oder Vertikalbewegung im Wesentlichen unterbinden. Bei dieser Ausgestaltung stellen die Haltegelenke sicher, dass das Halteteil keine unerwünschte Bewegung in der durch die horizontale und vertikale Kippachse gebildeten Vertikalebene durchführt. Die Haltegelenke ermöglichen nur eine relative Beweglichkeit des Halteteils zum Basisteil in axialer Richtung, d. h. in einer Richtung senkrecht zur vertikalen und horizontalen Kippachse. Diese axiale Beweglichkeit ermöglicht die Verkippung des Halteteils relativ zum Basisteil. Vorzugsweise ist das Halteteil an dessen Umfangsrand über mehrere Haltegelenke mit dem Basisteil verbunden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Gelenke des erfindungsgemäßen kinematischen Halters Festkörpergelenke, wobei das Basisteil mit dem Halteteil und mit dem wenigstens einen Schwenkhebel monolithisch ausgebildet ist. Die monolithische Ausbildung ermöglicht einen kompakten Aufbau des kinematischen Halters, der außerdem vibrationsunempfindlich, temperaturstabil und günstig herstellbar ist. Die monolithische Fertigung (z. B. durch Drahterosion) ermöglicht zudem eine einfache Skalierung hinsichtlich der Dimensionen des kinematischen Halters, bis hin zu einem sehr kleinen und extrem kompakten Aufbau. Das erste und das zweite Gelenk des wenigstens einen Schwenkhebels sind zweckmäßigerweise Drehgelenke, wobei das erste Gelenk eine Drehfreiheit und das zweite Gelenk zwei Drehfreiheiten hat. Für das erste Gelenk reicht eine Drehfreiheit aus, da das erste Gelenk nur für die Schwenkbewegung des Schwenkhebels bei der Umsetzung der Bewegung des Stellorgans in die Verkippung um die entsprechende Achse zuständig ist. Das zweite Gelenk, das den Schwenkhebel mit dem Halteteil verbindet, muss zwei Drehfreiheiten aufweisen, damit Verkippungen um zwei unterschiedliche Kippachsen möglich sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: isometrische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten kinematischen Spiegelhalters;
2: isometrische Ansicht eines Spiegelhalters gemäß der Erfindung;
3: Explosionsdarstellung des Spiegelhalters gemäß 2;
4: Darstellung der Festkörpergelenke des Spiegelhalters;
5: teilweise geschnittene isometrische Ansicht des Spiegelhalters;
6: Illustration der Funktion bei horizontaler Verkippung;
7: Illustration der Funktion bei vertikaler Verkippung;
8: alternatives Ausführungsbeispiel des Spiegelhalters.
Die 2 ist eine isometrische Ansicht und 3 eine isometrische Explosionsansicht eines kinematischen Spiegelhalters gemäß der Erfindung. Der Halter umfasst ein Halteteil 7, das an einem Basisteil 8 gelagert ist. Über einen Adapter 16 ist an dem Halteteil 7 ein Spiegel 9 befestigt. Der Spiegel 9 wird an dem Adapter 16 mittels einer Klemmschraube 19 fixiert. Der Spiegel 9 ist mit dem Halteteil 7 relativ zum Basisteil 8 verkippbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Basisteil 8 mit dem Halteteil 7 monolithisch ausgebildet. Dabei sind Halteteil 7 und Basisteil 8 über ein System von Festkörpergelenken, die in 2 insgesamt mit 10 bezeichnet sind, miteinander verbunden. Zur Justage der relativen Verkippung von Halteteil 7 und Basisteil 8 dienen als Stellorgane zwei Stellspindeln 11 und 12, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von oben her zugänglich sind. Die Stellspindeln 11 und 12 sind an einem Grundträger 13, der mit dem Basisteil 8 fest verbunden ist, über Gewinde geführt. Der Grundträger 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Basisteil 8 über Schrauben 14 zu einem kompakten Bauteil verschraubt. Die unteren Enden der Stellspindeln 11 und 12 greifen über Planflächen 15 an in 3 insgesamt mit 18 bezeichneten Schwenkhebeln 18 an. In 3 mit 17 bezeichnete Federn erzeugen eine Vorspannung zwischen dem Grundträger 13, den Schwenkhebeln 18 und den Stellspindeln 11 und 12.
Die 4 bis 7 illustrieren die Ausgestaltung des Justagemechanismus des Spiegelhalters sowie dessen Funktion. Das Halteteil 7 ist an dem Basisteil 8 über Haltegelenke 20 gelagert. Die Haltegelenke 20 unterbinden eine Bewegung des Halteteils 7 relativ zum Basisteil 8 in x- und y-Richtung (siehe Koordinatensystem in 2). Auf diese Weise wird das Halteteil 7 an dem Basisteil 8 fixiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Haltegelenke 20 als Doppelplattengelenke mit Gelenkplatten in der x-y-Ebene ausgestaltet. Wie in der 4 zu erkennen ist, verbinden die Haltegelenke 20 das Halteteil 7 im Bereich seines Umfangsrandes mit dem Basisteil 8. In 4 insgesamt mit 21 bezeichnete Steuergelenke, die ebenfalls das Halteteil 7 mit dem Basisteil 8 verbinden, bewirken die Verkippung des Halteteils 7 relativ zum Basisteil 8 um die in der 5 eingezeichnete horizontale und vertikale Kippachse.
Die Steuergelenke 21 umfassen jeweils einen ersten Schwenkhebel 23 und einen zweiten Schwenkhebel 22 sowie Verbindungsstangen 24 (siehe 5 bis 7) und Drehgelenke 25, 27 und 28. Die Schwenkhebel 22 und 23 dienen dazu, die vertikale lineare Bewegung der Stellspindeln 11 und 12 in eine horizontale Bewegung umzuwandeln. Hierzu sind die Schwenkhebel 22 und 23 jeweils über ein erstes Gelenk 25 mit dem Basisteil 8 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der erste Schwenkhebel 23 eine T-Form, während der zweite Schwenkhebel 22 eine L-Form hat. Wenn der horizontale Schenkel eines Schwenkhebels 22 oder 23 durch die entsprechende Stellspindel 11 oder 12 nach unten gedrückt wird, bewegt sich der jeweilige vertikale Schenkel in Form einer Schwenkbewegung um das Festkörperdrehgelenk 25. In den 6 und 7 mit 26 bezeichnete Druckfedern bewirken die entsprechende Bewegung in der jeweils entgegengesetzten Richtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Schwenkhebel 23 mittig und der zweite Schwenkhebel 22 seitlich an dem kinematischen Halter angeordnet.
Die Schwenkhebel 22, 23 sind über die Verbindungsstangen 24 mit dem Halteteil 7 verbunden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst insgesamt drei solcher Verbindungsstangen. Eine erste Stange ist am oberen Ende des vertikalen Schenkels des zweiten Schwenkhebels 22 angeordnet, eine zweite Stange am unteren Ende des ersten Schwenkhebels 23 und eine dritte Stange am oberen Ende des ersten Schwenkhebels 23. Die Verbindung mit dem Halteteil 7 erfolgt über Gelenke 27. Diese Gelenke sind in der z-Richtung steif und erlauben eine Rotation um die horizontale Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung. Die andere Seite der jeweiligen Stange 24 ist mit dem Halteteil 7 über ein Drehgelenk 28 verbunden. Das Drehgelenk 28 ist in der z-Richtung steif, erlaubt jedoch eine Rotation um die x- und y-Achse. Die Kombination aus Gelenk 27, Stange 24 und Gelenk 28 bildet jeweils ein zweites bzw. drittes Gelenk im Sinne der Erfindung.
Die in den Figuren dargestellte Positionierung der Anlenkpunkte, d. h. der Verbindungsstellen zwischen dem Halteteil 7 und den Schwenkhebeln 22, 23, in Kombination mit der Gestaltung der Schwenkhebel 22 und 23 als L-Hebel bzw. als T-Hebel erlaubt eine entkoppelte Verkippung um die vertikale und horizontale Schwenkachse.
Die obere und die untere Verbindungsstelle des ersten Schwenkhebels 23, d. h. die zweiten und dritten Gelenke im Sinne der Erfindung, definieren die vertikale Kippachse, dabei sind die zweiten und dritten Gelenke oben und unten vertikal symmetrisch um die horizontale Kippachse horizontal mittig platziert. Die Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Schwenkhebel 22 und dem Halteteil 7 ist vertikal mittig, horizontal seitlich platziert. Die Verbindungsstange 24 des zweiten Schwenkhebels 22 bewegt eine Seite des Halteteils 7 vor und zurück. Diese Bewegung resultiert in einer Verkippung um die vertikale Kippachse. Die in den 6 und 7 mit 28 bezeichneten Verbindungsstellen erfahren dabei gleichzeitig eine Zug- bzw. Schubbelastung. Da die gelenkigen Verbindungsstellen 28 jedoch durch den starren ersten Schwenkhebel 23 verbunden sind, findet keine translatorische Bewegung des Halteteils 7, sondern eine Rotation, d. h. die gewünschte Verkippung um die vertikale Kippachse statt.
Die horizontale Kippachse wird bestimmt durch die Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Schwenkhebel 22 und Halteteil 7 sowie durch den in der 7 eingezeichneten Drehpunkt 29, der im Mittelpunkt zwischen den beiden Verbindungsstellen 28 liegt (siehe 7). Weil die Vorwärtsbewegung der einen (z. B. der oberen) Verbindungsstelle 28 gleich der Rückwärtsbewegung der anderen (z. B. der unteren) Verbindungsstelle 28 ist, erfährt der zweite Schwenkhebel 22 keine resultierende Kraft. Wiederum findet eine reine Verkippung statt.
Die zuvor beschriebene Erfindung stellt einen kinematischen Halter bereit, der monolithisch fertigbar ist, von oben her oder seitlich bedienbar ist und eine kardanische Verkippung der gehalterten Komponente ermöglicht. Weiterhin erlaubt die Erfindung einen kompakten, vibrationsunempfindlichen und kostengünstigen Aufbau des kinematischen Halters. Durch Hinzufügen von geeigneten Aktuatoren, beispielsweise von Piezoaktuatoren als Ersatz für die in den Figuren dargestellten Stellspindeln, lässt sich der Halter leicht automatisiert justieren.
Die Stellorgane des erfindungsgemäßen kinematischen Halters haben eine reine Stellfunktion und dienen, anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten kinematischen Haltern, nicht auch zur Führung des Halteteils relativ zum Basisteil. Daraus resultiert eine verbesserte Stabilität, vor allem bei Schockbelastungen.
Die kardanische Halterung ist vor allem für optische Anwendungen vorteilhaft, weil es hierdurch möglich wird, den Lichtstrahl zu verkippen, ohne den optischen Weg zu ändern.
Der erfindungsgemäße kinematische Halter ermöglicht eine Konstruktion, bei welcher das Halteteil an seinem Rand mit dem Basisteil verbunden ist. Dies erlaubt es, die zu halternde Komponente, beispielsweise einen Spiegel, im Schnittpunkt der Kippachsen zu positionieren. Dies schließt einen Strahlversatz bei Justierung der Verkippung aus. Auch wenn das optische Element in z-Richtung leicht versetzt eingebaut ist, ist der Strahlversatz um ein Vielfaches kleiner als bei herkömmlichen kinematischen Haltern. Eine solche Ausführungsform ist in der 8 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung befindet sich die Oberfläche des Spiegels 9, der ohne Adapter an dem Halteteil 7 angebracht ist, in z-Richtung weiter vorne.
Schließlich ist zu erwähnen, dass bei der in den Figuren dargestellten Konstruktion die Rückstellfedern 17 bzw. 26, anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten kinematischen Haltern, nicht direkt das Halteteil belasten. Das Halteteil wird daher nicht verformt, was bei optischen Anwendungen von großem Vorteil ist, insbesondere für die Halterung von Polarisationsoptiken oder Linsen.

Claims

Kinematischer Halter mit einem Basisteil (8) und einem an dem Basisteil (8) gelagerten und relativ zu diesem um wenigstens eine Kippachse verkippbaren Halteteil (7), gekennzeichnet durch wenigstens einen Schwenkhebel (22, 23), der mit dem Basisteil (8) über ein erstes Gelenk (25) und mit dem Halteteil (7) über ein von dem ersten, Gelenk (25) in Längsrichtung des Schwenkhebels (22, 23) beabstandetes zweites Gelenk (27, 24, 28) verbunden ist, wobei das Basisteil (8), der Schwenkhebel (22, 23) und das Halteteil (7) ein Getriebe bilden, das eine Bewegung eines auf den Schwenkhebel (22, 23) einwirkenden Stellorgans (11, 12) in eine Verkippung des Halteteils (7) relativ zum Basisteil (8) umsetzt.
Kinematischer Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter zwei Schwenkhebel (22, 23), nämlich einen ersten Schwenkhebel (23) und einen zweiten Schwenkhebel (22), sowie ein erstes Stellorgan (11) und ein zweites Stellorgan (12) umfasst, wobei das Basisteil (8), der erste Schwenkhebel (23) und das Halteteil (7) ein erstes Getriebe bilden, das eine Bewegung des auf den ersten Schwenkhebel (23) einwirkenden ersten Stellorgans (11) in eine Verkippung des Halteteils (7) relativ zum Basisteil (8) um eine horizontale Kippachse umsetzt, und wobei das Basisteil (8), der zweite Schwenkhebel (22) und das Halteteil (7) ein zweites Getriebe bilden, das eine Bewegung des auf den zweiten Schwenkhebel (22) einwirkenden zweiten Stellorgans (12) in eine Verkippung des Halteteils (7) relativ zum Basisteil (8) um eine vertikale Kippachse umsetzt.
Kinematischer Halter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenk (27, 24, 28) des ersten Schwenkhebels (23) im Wesentlichen auf der vertikalen Kippachse angeordnet ist und das zweite Gelenk (27, 24, 28) des zweiten Schwenkhebels (22) im Wesentlichen auf der horizontalen Kippachse angeordnet ist.
Kinematischer Halter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Schwenkhebel (22, 23) über ein drittes Gelenk (27, 24, 28) mit dem Halteteil (7) verbunden ist, wobei das erste Gelenk (25) in Längsrichtung des Schwenkhebels (22, 23) mittig zwischen dem zweiten und dem dritten Gelenk (27, 24, 28) angeordnet ist.
Kinematischer Halter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellorgane (11, 12) Stellspindeln sind, die an dem Basisteil (8) oder an einem mit dem Basisteil fest verbundenen Teil über Gewinde geführt sind, wobei die Längsachsen der Stellspindeln (11, 12) parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zu der durch die beiden Kippachsen definierten Vertikalebene ausgerichtet sind.
Kinematischer Halter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Stellspindeln (11, 12) über an den Schwenkhebeln (22, 23) ausgebildete Planflächen (15) an den Schwenkhebeln (22, 23) angreifen.
Kinematischer Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (7) an dem Basisteil (8) über Haltegelenke (20) gelagert ist, die eine zu den Kippachsen parallele Horizontal- oder Vertikalbewegung im Wesentlichen unterbinden.
Kinematischer Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (20, 21, 25, 27, 24, 28) Festkörpergelenke sind, wobei das Basisteil (8) mit dem Halteteil (7) und mit dem wenigstens einen Schwenkhebel (22, 23) monolithisch ausgebildet ist.
Kinematischer Halter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Gelenk (25, 27, 24, 28) Drehgelenke sind, wobei das erste Gelenk (25) eine Drehfreiheit und das zweite Gelenk (27, 24, 28) zwei Drehfreiheiten hat.
Kinematischer Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Halteteil (7) ein optisches Element (9) befestigbar ist, wobei sich der Kreuzungspunkt der Kippachsen auf der Oberfläche des optischen Elementes (9) befindet.
Kinematischer Halter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (9) ein Spiegel, eine Verzögerungsplatte oder eine Linse ist.
Kinematischer Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan einen Aktuator, nämlich einen Servomotor, einen Linearmotor, einen Schrittmotor, einen Piezoantrieb oder dergleichen, umfasst.