DE102013004738A1 - Method for the targeted adjustment of optical components to a reference axis - Google Patents

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Erik Schmidt
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse oder einem Bezugsvektor. Dabei werden die Position(en) der optischen Oberflache(n) mindestens eines optischen Bauelements zur Bezugsachse, durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion und/oder Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, einem oder mehreren taktil und/oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren, bei einer Drehung des auf einer Justiereinheit angeordneten optischen Bauelements um die Bezugsachse bestimmt. Mit der/den bestimmten Position(en) einer/der zu justierenden Achse(n) wird/werden durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente so ausgerichtet wird/werden, dass sie mit der Bezugsachseübereinstimmen. Dabei wird bei einer Justiereinheit, die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, zuerst die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) parallel zur Bezugsachse und anschließend durch eine translatorische senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse gebracht. Bei einer Justiereinheit, die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, wird/werden zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n)) Achse(n) des/der optischen Bauelemente(s), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunktes, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen vorher berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse justiert und anschließend wird durch eine weitere Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt auf die Bezugsachse eingeschwenkt und somit zentriert.The invention relates to a method for the targeted adjustment of optical components to a reference axis or a reference vector. The position (s) of the optical surface (s) of at least one optical component to the reference axis, by optical measurement with autocollimation telescopes in reflection and / or transmission, with interferometric measurement methods, one or more tactile and / or non-contact measuring distance sensors or the combination of several of these mentioned measuring methods, determined with a rotation of the optical component arranged on an adjustment unit about the reference axis. With the specific position (s) of an axis (s) to be adjusted, a pivoting movement of the adjustment unit around a pivot point in conjunction with a translatory movement perpendicular to the reference axis or multiple pivoting movement of an adjustment unit at the more than one pivot point is present, the axis describing the optical effect of the optical component (optical axis (s)) of the one or more optical components is / are aligned such that they coincide with the reference axis. In the case of an adjustment unit which is designed with a single pivot point, first the alignment of the axis (s) describing the optical effect of the optical component (optical axis (s)) of the optical component (s) parallel to the reference axis and then through a translational movement carried out perpendicular to the reference axis with the adjustment unit, which brings the axis (s) describing the optical effect of the optical component (optical axis (s)) of the optical component (s) into agreement with the reference axis. In the case of an adjustment unit which is designed with more than one pivot point, the axis (optical) axis (s) of the optical component (s) describing the optical effect of the optical component is / are first, taking into account the position of the second pivot point, defined by an adjusting movement around the first pivot point, adjusted to a previously calculated tilt angle to the reference axis and then pivoted and thus centered on the reference axis by a further adjusting movement around the second pivot point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse oder einem Bezugsvektor. Das Verfahren kann vorteilhaft für die Justierung von optischen Linsen unterschiedlicher Geometrie und Radien, wie z. B. sphärischen, asphärischen, zylindrischen und azylindrischen optischen Linsen, eingesetzt werden. Weiterhin können auch optisch refraktive Systeme mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen, sowie reflektierende optische Elemente vorzugsweise mit kleinem Durchmesser, automatisiert und exakt zu einer definierten Bezugsachse oder einem Bezugsvektor, justiert werden. Mögliche Anwendungsgebiete der Erfindung stellen insbesondere verschiedene Fertigungstechnologien in der optischen Industrie dar, wie das beispielsweise das Justierdrehen, das Justierfräsen oder das Justierkleben sind.The invention relates to a method for the targeted adjustment of optical components to a reference axis or a reference vector. The method can be advantageous for the adjustment of optical lenses of different geometry and radii, such. As spherical, aspherical, cylindrical and acylindrical optical lenses, are used. Furthermore, optically refractive systems with more than two optically active surfaces, as well as reflective optical elements, preferably with a small diameter, can be automatically and precisely adjusted to a defined reference axis or a reference vector. Possible fields of application of the invention are, in particular, various production technologies in the optical industry, such as, for example, the adjustment turning, the alignment milling or the adjusting bonding.

Die Abbildungsgüte eines optischen Systems mit mehreren optischen Elementen, wie beispielsweise ein Objektiv mit einer Vielzahl von einzeln gefassten optischen Linsen, wird maßgeblich durch die erreichbare Qualität der gefertigten Subbaugruppen bestimmt. Neben einer hohen Formgenauigkeit der optischen Oberflächen, ist vor allem die Einhaltung der korrekten Lage im optischen System von Bedeutung. Für hochqualitative Optiksysteme, ist die Anwendung von Richtklebeprozessen und/oder Justierdrehprozessen zur Bearbeitung der Linsenfassung bezüglich der optischen Achse des Linsenelementes Stand der Technik. Beim Richtkleben (auch als Justierkleben bezeichnet) wird das optische Bauelement entsprechend seiner optischen Achse gerichtet in einer Fassung montiert und durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren befestigt. Dabei müssen optische Linse und Fassung durch geeignete Justiereinrichtungen zueinander positioniert und ausgerichtet werden. Das Justierdrehen bezeichnet weiterhin ein Verfahren, um optomechanische Baugruppen, die in der Regel aus einem Fassungselement und einem Linsenelement bestehen, zu einer Drehachse einer Bearbeitungsmaschine auszurichten und durch eine spanende Bearbeitung die mechanischen Fügeflächen der Fassung in Bezug zur optischen Achse des Linsenelementes zu bearbeiten. Dabei stellt die Drehachse der Bearbeitungsmaschine die Bezugsachse dar. Nach der Drehbearbeitung stimmen optische Achse der Linse und mechanische Achse der Fassung überein, wodurch eine Montage der Baugruppe im optischen System mit minimalen Montagetoleranzen ermöglicht wird. Als Justierfräsen ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die optomechanische Baugruppe ebenfalls zu einer definierten Bezugsachse oder einem definierten Bezugskoordinatensystem ausgerichtet wird und durch eine Fräsbearbeitung ebenfalls Referenzflächen an die Fassung angearbeitet werden, die nach der Bearbeitung in exaktem Bezug zu einer oder mehreren Optikflächen stehen. Beim Justierfräsen kann die Rotationsachse der Spindel ebenfalls der Bezugachse entsprechen.The imaging quality of an optical system with a plurality of optical elements, such as a lens with a plurality of individually mounted optical lenses, is significantly determined by the achievable quality of the manufactured sub-assemblies. In addition to a high dimensional accuracy of the optical surfaces, especially the maintenance of the correct position in the optical system is of importance. For high-quality optical systems, the use of directional bonding processes and / or Justierdrehprozessen for processing the lens frame with respect to the optical axis of the lens element is state of the art. In directional bonding (also known as Justierkleben), the optical component is mounted according to its optical axis directed in a socket and secured by a material-locking joining process. In this case, optical lens and socket must be positioned and aligned with each other by suitable adjustment means. The adjusting rotation further designates a method for aligning opto-mechanical assemblies, which usually consist of a socket element and a lens element, to a rotation axis of a processing machine and to machine the mechanical joining surfaces of the socket with respect to the optical axis of the lens element by machining. In this case, the axis of rotation of the machine tool is the reference axis. After the turning operation, the optical axis of the lens and the mechanical axis of the socket coincide, thereby allowing assembly of the assembly in the optical system with minimal assembly tolerances. As a Justierfräsen a method is also known, in which the optomechanical assembly is also aligned to a defined reference axis or a defined reference coordinate system and reference surfaces are also machined to the socket by milling, which are after processing in exact relation to one or more optical surfaces. When Justierfräsen the axis of rotation of the spindle can also correspond to the reference axis.

Entscheidend für die Anwendung der genannten Technologien ist zunächst die Justierung der optischen Bauelemente zu einer definierten Bezugsachse. Für die Justierung gefasster Linsenelemente sind dafür insbesondere Vorrichtungen bekannt, die als Kombinationen verschiedener Justierelemente aufgebaut sind, die wiederum durch präzise gefertigte Gleitflächen und geeignete Spanntechniken miteinander in Verbindung stehen. Die relative Bewegung der einzelnen Justierelemente entlang ihrer Gleitflächen ermöglicht so die Justierung einer sich auf der Justiereinrichtung befindlichen, optomechanischen Baugruppe. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Justiereinrichtungen entstehen insbesondere durch die Kombination zweier Kugelkalotten mit definierten Radien und durch die Kombination einer Kugelkalotte mit einer Planfläche. Diese, in der optischen Industrie weit verbreiteten Justiereinrichtungen, ermöglichen es, nach Ermittlung des Zentrierfehlers des optischen Bauelementes, dieses durch definierte translatorische und/oder rotatorische Justierbewegungen zu einer gewählten Bezugsachse auszurichten. Die Bezugsachse kann dabei z. B. durch eine exakt gelagerte, hochpräzise Spindel oder auch durch andere, manuell oder automatisch betriebene Drehachsen, definiert sein.Decisive for the application of the mentioned technologies is initially the adjustment of the optical components to a defined reference axis. In particular, devices are known for adjusting beveled lens elements, which are constructed as combinations of different adjusting elements, which in turn are connected to each other by precisely manufactured sliding surfaces and suitable clamping techniques. The relative movement of the individual adjusting elements along their sliding surfaces thus enables the adjustment of an opto-mechanical assembly located on the adjusting device. Advantageous embodiments of this adjustment arise in particular by the combination of two spherical caps with defined radii and by the combination of a spherical cap with a plane surface. These calibration devices, which are widely used in the optical industry, make it possible, after determining the centering error of the optical component, to align it by means of defined translatory and / or rotational adjustment movements to form a selected reference axis. The reference axis can be z. B. by an exactly stored, high-precision spindle or by other, manually or automatically operated axes of rotation, be defined.

Die Detektion des Zentrierfehlers des optischen Bauelementes zur gewählten Bezugsachse, kann durch verschiedene, bevorzugt optische oder mechanische Messverfahren ermittelt werden. Je nach Form des optischen Bauelementes kommen dabei verschiedene Messtechniken, in teilweise unterschiedlichen oder abgeänderten Ausführungsformen, zum Einsatz. Von besonderer Bedeutung sind dabei optische Reflexbild- und Durchlichtverfahren, die das optische Bauelement mit einer geeigneten Testmarke beleuchten und den von der Optikfläche reflektierten oder transmittierten Teil dieser Marke bei Drehung des Prüflings um die Bezugsachse auswerten. Dabei wird das Reflexbildgerät axial fluchtend zur Bezugsachse positioniert und durch axiale Verschiebung und die Verwendung verschiedener Vorsatzoptiken oder einer Zoom-Optik, in die Ebene der scharfen Abbildung der Testmarke fokussiert. Das aufgenommene Detektorsignal steht in absolutem Zusammenhang zum Zentrierfehler der aktuell gemessenen Fläche. Aus DE 10 2010 053 422 B3 sind so beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der unter Verwendung des beschriebenen Reflexbildverfahrens die Positionen der Krümmungsmittelpunkte eines mehrlinsigen optischen Systems zu einer gemeinsamen Bezugsachse vermessen werden können. Das beschriebene Reflexbildverfahren stellt für die Zentrierprüfung von Linsen, insbesondere für sphärische Linsenoptiken, den Stand der Technik dar und wird dementsprechend in verschiedenen Ausführungsformen verbreitet in der optischen Industrie angewendet.The detection of the centering error of the optical component to the selected reference axis, can be determined by different, preferably optical or mechanical measurement methods. Depending on the shape of the optical component, different measurement techniques, in some cases different or modified embodiments, are used. Of particular importance are optical reflection and transmitted light methods which illuminate the optical component with a suitable test mark and evaluate the part of this mark reflected or transmitted by the optical surface when the specimen rotates about the reference axis. In this case, the reflective imager is positioned axially aligned with the reference axis and focused by axial displacement and the use of different attachment optics or a zoom lens in the plane of the sharp image of the test mark. The recorded detector signal is absolutely related to the centering error of the currently measured surface. Out DE 10 2010 053 422 B3 Thus, for example, a method and a device are known in which the positions of the centers of curvature of a multi-lens optical system can be measured to a common reference axis using the described reflex image method. The described reflex image method provides for the centering of Lenses, in particular for spherical lens optics, the prior art and is therefore widely used in various embodiments in the optical industry.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die Kombination der beschriebenen Justiereinrichtungen mit dem dargestellten Reflexbildverfahren zur Justierung von optischen Linsenbaugruppen. Nach Erfassung der Zentrierfehler aller relevanten Optikflächen wird das optische Bauelement durch definierte Stellbewegungen zur Bezugsachse zentriert. Eine mögliche Ausführungsform zur Linsenzentrierung ist in DD 0154 046 A1 dargestellt. Unter Verwendung zweier Kugelkalotten werden die Krümmungsmittelpunkte der Linse zur Achse der Präzisionsspindel als Bezugsachse zentriert. Entscheidend für die Effizienz des Justierverfahrens ist es, dass durch eine Höheneinstellung am Justierelement ein Krümmungsmittelpunkt einer sphärischen Fläche des optischen Bauelementes koinzident zum Mittelpunkt einer Justierkalotte ausgerichtet wird. Diese Situation soll im Folgenden als „Mittelpunktsbedingung” bezeichnet werden. Durch Einhaltung der Mittelpunktsbedingung wird erreicht, dass bei einer rotatorischen Stellbewegung der Krümmungsmittelpunkt in der Mittelpunktsbedingung keinen Lateralversatz erfährt. Dadurch wird das Justierverfahren deterministisch und kann automatisiert durchgeführt werden. Der übliche Algorithmus zur Zentrierung einer sphärischen Einzellinse, welche die Mittelpunktsbedingung erfüllt, ist in 1a und 1b dargestellt und gestaltet sich wie folgt:
Nach dem Einrichten der optischen Linse 2 auf der Justiereinrichtung 1, die mit zwei Kugelkalotten 1a und 1b (1a) oder mit einer Planfläche 1a und einer Kugelkalotte 1b (1b) gebildet ist, wird eine Zentriermessung durch die Messeinheit 6 und die zur Auswertung benötigte Recheneinheit 5 für den sich in der Mittelpunktsbedingung befindlichen Krümmungsmittelpunkt C1 durchgeführt. Durch eine Stellbewegung durch die Stelleinheiten 4a und 4b wird im ersten Justierschritt der gemessene Zentrierfehler von C1 zur Bezugsachse 3 beseitigt. Bei Verwendung eines Justierelementes mit zwei Kugelkalotten 1a und 1b (1a) geschieht dies durch eine rotatorische, bei einem Justierelement mit einer Kugelkalotte 1b und einer Planfläche 1a (1b) durch eine translatorische Stellbewegung. Nach Durchführung der Zentriermessung für den zweiten Krümmungsmittelpunkt C2 wird dieser, unabhängig von der Ausführungsform der Justiereinrichtung, durch eine rotatorische Stellbewegung der Justiereinheit 1a (1a) bzw. 1b (1b) zur Bezugsachse zentriert. Ist das Justierelement optimal auf den Radius der optischen Linse 2 eingerichtet, behält der erste Krümmungsmittelpunkt C1 seine Position auf der Bezugsachse 3 bei. Im Allgemeinen muss durch geringe Abweichungen in der Höhe, der Justieralgorithmus jedoch mehrmals durchlaufen werden, um die erforderlichen Zentriergenauigkeiten zu erreichen, wodurch sich der Prozess iterativ gestaltet.The combination of the described adjusting devices with the illustrated reflex image method for the adjustment of optical lens assemblies proves to be particularly advantageous. After detecting the centering error of all relevant optical surfaces, the optical component is centered by defined adjusting movements to the reference axis. One possible embodiment for lens centering is in DD 0154 046 A1 shown. Using two spherical caps, the centers of curvature of the lens are centered to the axis of the precision spindle as a reference axis. Decisive for the efficiency of the adjustment method is that a center of curvature of a spherical surface of the optical component is aligned coincident to the center of a Justierkalotte by a height adjustment on the adjusting element. This situation will be referred to below as the "midpoint condition". By observing the center point condition, it is achieved that the center of curvature in the center point condition does not experience any lateral offset in the case of a rotational adjustment movement. As a result, the adjustment process becomes deterministic and can be carried out automatically. The usual algorithm for centering a spherical single lens that satisfies the center point condition is in FIG 1a and 1b represented and designed as follows:
After setting up the optical lens 2 on the adjusting device 1 , with two spherical caps 1a and 1b ( 1a ) or with a plane surface 1a and a spherical cap 1b ( 1b ) is formed, a Zentriermessung by the measuring unit 6 and the arithmetic unit needed for the evaluation 5 for the center of curvature center of curvature C1. By a positioning movement by the actuators 4a and 4b In the first adjustment step, the measured centering error of C1 becomes the reference axis 3 eliminated. When using an adjusting element with two spherical caps 1a and 1b ( 1a ) this is done by a rotary, in an adjustment with a spherical cap 1b and a plane surface 1a ( 1b ) by a translational adjusting movement. After carrying out the centering measurement for the second center of curvature C2, this is, independently of the embodiment of the adjusting device, by a rotary adjusting movement of the adjusting unit 1a ( 1a ) respectively. 1b ( 1b ) centered to the reference axis. Is the adjustment optimally to the radius of the optical lens 2 established, the first center of curvature C1 retains its position on the reference axis 3 at. However, in general, small variations in height require the calibration algorithm to be run several times to achieve the required centering accuracies, making the process iterative.

Die Einhaltung der Mittelpunktsbedingung ermöglicht eine definierte und automatisierte Zentrierung von Linsenelementen zu einer Bezugsachse, jedoch ist das Verfahren auf einen bestimmten Radiusbereich der optischen Flächen beschränkt. Dieser Bereich wird durch die verwendeten Radien der Justierkalotten vorgegeben. Insbesondere für optische Linsen, die große Krümmungsradien besitzen, wird das Verfahren uneffektiv und zeitaufwendig. Infolge der großen Abstände zwischen den Krümmungsmittelpunkten der optischen Flächen und dem Drehpunkt der Justierkalotte entstehen erhöhte, laterale Abstände durch die zweite Stellbewegung. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Verfahrens ergibt sich aus der Verwendung verschiedener Adapter, welche auf die Justiereinrichtung aufgebracht werden, um durch eine Höheneinstellung die Mittelpunktsbedingung herzustellen. Dadurch ergeben sich ungewollte Umrüstzeiten bei Bearbeitung von verschiedenen Linsengeometrien.Compliance with the center point condition allows a defined and automated centering of lens elements to a reference axis, however, the method is limited to a certain radius range of the optical surfaces. This range is determined by the radii of the calibration calibres used. Especially for optical lenses having large radii of curvature, the method becomes ineffective and time consuming. Due to the large distances between the centers of curvature of the optical surfaces and the fulcrum of the Justierkalotte arise increased lateral distances through the second adjusting movement. Another disadvantage of the method described results from the use of various adapters, which are applied to the adjusting device to produce by a height adjustment the center point condition. This results in unwanted changeover times when processing different lens geometries.

In DE 103 03 562 A1 ist ein Verfahren zur Justierung von optischen Bauelementen bezüglich einer Bezugsachse beschrieben, bei dem die Justierung anhand der gemessenen Reflexbilder und durch Berechnung eines Stellvektors erfolgt. Das Verfahren nutzt zwei Reflexbildgeräte, die fluchtend zu einer Spindelachse angeordnet sind und in dieser Weise die sphärischen Linsenflächen von beiden Seiten anmessen. Aus der gemessenen Zentrierabweichung und den ungefähren Höhenpositionen der Mittelpunkte der Justierkalotten und Reflexlagen, wird der Stellvektor p durch Vektoraddition ermittelt. Die Justierung sieht die Minimierung des Vektors p infolge einer rotatorischen Stellbewegung, bzw. in der Lateralverschiebung um p bei einer translatorischen Stellbewegung vor.In DE 103 03 562 A1 a method for the adjustment of optical components with respect to a reference axis is described in which the adjustment is carried out on the basis of the measured reflection images and by calculation of a control vector. The method uses two reflex imaging devices, which are arranged in alignment with a spindle axis and in this way measure the spherical lens surfaces from both sides. From the measured Zentrierabweichung and the approximate height positions of the centers of Justierkalotten and reflective layers, the servo vector p is determined by vector addition. The adjustment provides for the minimization of the vector p as a result of a rotational adjustment movement, or in the lateral displacement by p in the case of a translatory adjustment movement.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, optische Bauelemente ohne die Notwendigkeit der Berücksichtigung der Mittelpunktsbedingung, zu einer Bezugsachse zu zentrieren und Möglichkeiten anzugeben, wie unterschiedliche optische Bauelemente, wie z. B. Sphären, Asphären, Zylinder, Azylinder oder Systemen mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen justiert werden können und dabei keine zusätzlichen Umbauten oder Veränderungen am eingesetzten Justieraufbauvorgenommen werden müssen.It is therefore an object of the invention, optical components without the need to take into account the center point condition, centering on a reference axis and indicate possibilities, such as different optical components, such. As spheres, aspheres, cylinders, cylinders or systems with more than two optically active surfaces can be adjusted and no additional modifications or changes to the Justieraufbau must be made.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention this object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments can be realized with features described in the subordinate claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse wird/werden die Position(en) der optischen Oberfläche(n) mindestens eines optischen Bauelements zur Bezugsachse durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion, Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, Wellenfrontmesstechnik, einem oder mehreren taktil oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren bestimmt.In the method according to the invention for the targeted adjustment of optical Components to a reference axis is / are the position (s) of the optical surface (s) of at least one optical component to the reference axis by optical measurement with autocollimation telescopes in reflection, transmission, with interferometric measurement method, wavefront measurement technique, one or more tactile or non-contact measuring distance sensor (s ) or the combination of several of these measuring methods.

Dabei wird die Position einer zu justierenden Achse eines optischen Bauelements von gekrümmten Oberflächen eines oder mehrerer optischer Bauelemente in Bezug zur Bezugsachse bestimmt. Bei optischen Bauelementen mit sphärischer Oberfläche besteht vorteilhaft die Möglichkeit eine oder mehrere Position(en) des/der Krümmungsmittelpunkte(s) in Bezug zur Bezugsachse zu bestimmen.In this case, the position of an axis of an optical component to be adjusted is determined by curved surfaces of one or more optical components with respect to the reference axis. In the case of optical components having a spherical surface, it is advantageously possible to determine one or more positions of the center (s) of curvature with respect to the reference axis.

Mittels der bestimmten Position einer zu justierenden Achse wird/werden durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n) Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente (2) so ausgerichtet, dass sie mit der Bezugsachse übereinstimmen.By means of the specific position of an axis to be adjusted is / are provided by a pivoting movement of the adjusting unit about a pivot point in conjunction with a translational displacement movement perpendicular to the reference axis or by multiple pivoting movement of an adjusting unit at the more than one pivot point, the optical effect of the optical component descriptive axis (optical axis (s)) of the one or more optical components ( 2 ) are aligned so that they coincide with the reference axis.

Bei einer Justiereinheit, die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, wird zuerst die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) parallel zur Bezugsachse durchgeführt und anschließend durch eine translatorische, senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse (3) gebracht. Die Reihenfolge der parallelen Ausrichtung und senkrechten Verschiebung kann auch vertauscht werden.In an alignment unit which is formed with a single pivot point, first the orientation of the optical component of the optical component descriptive axis (s) (optical axis (s)) is performed parallel to the reference axis and then by a translational, perpendicular to Movement of the reference axis with the adjusting unit, the axis (s) (optical axis) of the optical component (s) describing the optical action of the optical component in accordance with the reference axis (FIG. 3 ) brought. The order of parallel alignment and vertical displacement can also be reversed.

Bei einer Justiereinheit, die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, wird/werden zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunkts, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse justiert. Anschließend wird durch eine Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibende Achse(n) (optische(n) Achse(n)), auf die Bezugsachse eingeschwenkt und somit zu dieser zentriert.In an adjusting unit formed with more than one fulcrum, the optical component (s) (optical axis (s)) of the optical component (s) describing the optical action of the optical component is first considered the position of the second pivot point, adjusted by an adjusting movement about the first pivot point, defined to a calculated tilt angle to the reference axis. Subsequently, by an adjusting movement about the second pivot point, the optical axis of the optical component (s) (optical (n) axis (s)), pivoted to the reference axis and thus centered on this.

Zur Bestimmung der Positionen kann vorteilhaft auch eine optische Marke entlang einer Bezugsachse auf mindestens eine Oberfläche mindestens eines optischen Bauelements fokussiert werden, was bevorzugt durch eine Projektion erreicht werden kann. Die Positionen der Marke können dabei mittels einer Messeinheit in Bezug zur Bezugsachse bestimmt werden, wenn eine Drehung des/der optischen Bauelemente(s) durchgeführt wird.In order to determine the positions, advantageously also an optical mark along a reference axis can be focused on at least one surface of at least one optical component, which can preferably be achieved by projection. The positions of the mark can be determined by means of a measuring unit with respect to the reference axis, when a rotation of the optical component (s) is performed.

Zur Justierung sollte vorteilhaft ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem genutzt werden, dessen Koordinatenursprung in der Ebene des Drehpunktes einer Justiereinheit, welche eine Schwenkbewegung des optischen Bauelementes ermöglicht, angeordnet ist und dabei alle gemessenen Positionen oder Abstände auf das Justierkoordinatensystem bezogen werden.For adjustment, a three-dimensional Justierkoordinatensystem should advantageously be used, the origin of coordinates in the plane of the pivot point of an adjusting unit, which allows a pivoting movement of the optical component, while all measured positions or distances are related to the Justierkoordinatensystem.

Bei gemessenen Positionen oder Abständen wird die optische Wirkung von im Strahlengang der optischen Marke zwischen der Messeinheit und der Oberfläche eines Bauelementes, auf die eine Marke projiziert wird, angeordneten optischen Bauelemente berücksichtigt. So kann beispielsweise die Wirkung einer optischen Linse berücksichtigt werden, wenn die Position eines Krümmungsmittelpunktes einer Oberfläche bestimmt werden soll, bei der die optische Marke mindestens durch dieses oder ein anderes optisches Bauelement auf einen ortsaufgelöst messenden Detektor einer Messeinheit projiziert worden ist.At measured positions or distances, the optical effect of optical components arranged in the beam path of the optical mark between the measuring unit and the surface of a component on which a mark is projected is taken into account. Thus, for example, the effect of an optical lens can be taken into account if the position of a center of curvature of a surface is to be determined, at which the optical mark has been projected onto a spatially resolved detector of a measuring unit by at least this or another optical component.

Eine Messeinheit kann beispielsweise ein Reflexbildgerät sein. In diesem Fall trifft die Aussage im davor erläuterten Absatz auf die optische Oberfläche zu, die dem Reflexbildgerät abgewandt ist.A measuring unit may be, for example, a reflex imaging device. In this case, the statement in the paragraph explained above applies to the optical surface facing away from the reflective image device.

Die Justierung und Bestimmung der Position der Marke kann auch durch Interferometrie, Wellenfrontsensorik, taktil oder berührungslos messende Distanzsensoren erreicht werden.The adjustment and determination of the position of the mark can also be achieved by interferometry, wavefront sensors, tactile or non-contact distance sensors.

Durch Anwendung von Koordinatentransformationen, kann die die optische Wirkung des/der optischen Bauelemente(s) beschreibende Achse (optische Achse) oder ein die optische Wirkung eines Bauelements beschreibender zu justierende Vektor, in Bezug zur Lage der Justiereinheit berücksichtigt werden und weiterhin kann die Bewegungen der Achse oder des Vektors im Justierkoordinatensystem, die in Folge von Justierbewegungen durch die um die Bezugsachse drehbare Justiereinheit entstehen, im Voraus berechnet werden.By using coordinate transformations, the axis (optical axis) describing the optical action of the optical component (s) or a vector to be adjusted describing the optical action of a component can be taken into account with respect to the position of the adjusting unit, and furthermore the movements of the Axis or of the vector in the Justierkoordinatensystem, which arise as a result of adjustment movements by the rotatable about the reference axis adjustment, are calculated in advance.

Die Vorgänge zur Bestimmung können iterativ durch mehrfache Wiederholung durchgeführt werden, bis eine vorgebbare maximale zulässige Abweichung der Ausrichtung und des Abstandes der die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) von der Bezugsachse unterschritten ist. Die Zulässige Abweichung kann dabei entsprechend der gewünschten Qualität der letztendlich zu justierenden optischen Bauelemente gewählt werden.The procedures for determination can be performed iteratively by multiple repetition be until a predetermined maximum allowable deviation of the orientation and the distance of the optical effect of the optical component descriptive axis (s) (optical axis (s)) has fallen below the reference axis. The permissible deviation can be selected according to the desired quality of the optical components to be ultimately adjusted.

Bei der Bestimmung der Position von Krümmungsmittelpunkten kann eine Drehung um 360° vorgenommen werden. Es kann aber auch eine Drehung um einen Winkel ausreichend sein, mit der eine Bestimmung des Radius der Bewegung der in der Messeinheit auf einem Detektor abgebildeten Marke möglich wird, womit der tatsächliche Krümmungsmittelpunkt berechnet werden kann.When determining the position of centers of curvature, a rotation of 360 ° can be made. However, it may also be sufficient to rotate through an angle with which a determination of the radius of movement of the mark imaged in the measuring unit on a detector is possible, with which the actual center of curvature can be calculated.

Das Verfahren kann für alle Krümmungsradien angewendet werden, wenn die Position der Fläche eines optischen Bauelements zur Bezugsachse messtechnisch erfasst werden kann. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht des Weiteren eine zielgerichtete und automatisierte Zentrierung der genannten Optiken. Weiterhin entfallen prinzipbedingt die nötigen Umrüstzeiten, die zwischen der Zentrierung verschiedener Linsengeometrien, die bei Verwendung des oben beschriebenen bisher verwendeten Justieralgorithmus entstehen. Die Justierung kann vorzugsweise durch Schlagwerke erfolgen, jedoch stellen andersartige Stell- und Manipulationseinrichtungen keine Einschränkung für das erfindungsgemäße Verfahren dar.The method can be used for all radii of curvature if the position of the surface of an optical component relative to the reference axis can be detected metrologically. The application of the method according to the invention further enables a targeted and automated centering of said optics. Furthermore, due to the principle eliminates the necessary changeover times between the centering of different lens geometries that arise when using the adjustment algorithm previously used previously described. The adjustment may preferably be effected by impact mechanisms, but other types of control and manipulation devices are not limiting for the method according to the invention.

Im Gegensatz zum Verfahren nach DE 103 03 562 A1 sollte die Zentriermessung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise mit einem einzigen Reflexbildgerät und zusätzlichen, der Geometrie des zu justierenden optischen Bauelementes angepassten Messverfahren, ermittelt werden. Da die Position und Ausrichtung der optischen Elemente in diesem Fall nur von einer Seite her bestimmt wird, kann die weitere Maschinen-/oder Messumgebung, insbesondere bei Kombination mit spanenden Fertigungsverfahren, lagestabil und schwingungsgedämpft ausgelegt werden, da insbesondere die Achse einer Präzisionsspindel nicht als Hohlspindel ausgeführt werden muss. Weiterhin grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren insofern ab, dass bei der Ausrichtung in Bezug zur zu justierenden Achse (Bezugsachse) oder des zu justierenden Vektors nicht eine Minimierung des Zentrierfehlers zur Bezugsachse im ersten Justierschritt angestrebt wird, sondern eine definierte Stellbewegung zur Parallelstellung in Bezug zur zu justierenden Achse/Bezugsachse erfolgt, bzw. eine definierte Stellung in Bezug zum Drehpunkt einer möglichen zweiten Justierkalotte berücksichtigt wird.Unlike the procedure according to DE 103 03 562 A1 the centering measurement of the method according to the invention should preferably be determined with a single reflective imaging device and additional measurement methods adapted to the geometry of the optical component to be adjusted. Since the position and orientation of the optical elements in this case is determined only from one side, the further machine or measuring environment, in particular when combined with machining manufacturing processes, can be designed to be positionally stable and vibration damped, especially since the axis of a precision spindle is not a hollow spindle must be executed. Furthermore, the method according to the invention is different in that, in the orientation with respect to the axis to be adjusted (reference axis) or the vector to be adjusted, a minimization of the centering error to the reference axis in the first adjustment step is not sought, but a defined actuating movement to the parallel position with respect to adjusting axis takes place, or a defined position in relation to the pivot point of a possible second Justierkalotte is taken into account.

Neben der Auswertung der von einer Oberfläche rückreflektierten Marke besteht auch die Möglichkeit, die Position eines Krümmungsmittelpunktes mit einem ortsaufgelöst messenden optischen Detektor, der im Strahlengang der projizierten Marke nach mindestens einem dabei durchstrahlten transparenten optischen Bauelement, angeordnet ist und auf dem die Marke abgebildet wird, zu bestimmen.In addition to the evaluation of the reflected back from a surface mark there is also the possibility of the position of a center of curvature with a spatially resolved measuring optical detector, which is arranged in the beam path of the projected brand after at least one transparent optical component, and on which the mark is imaged, to determine.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Justierung von sphärischen optischen Linsen begrenzt, da eine die optische Wirkung des optischen Bauelements beschreibende Achse oder ein entsprechender Vektor eindeutig in einem definierten Justierkoordinatensystem beschrieben werden kann. Infolgedessen können beliebige Rechenoperationen, wie Koordinatentransformationen um die Achsen des definierten Justierkoordinatensystems durchgeführt werden. Daher kann eine Vielzahl optischer Bauelemente, deren Position eindeutig durch eine Symmetrieachse oder einen Richtungsvektor beschrieben wird, automatisiert und zielgerichtet zu einer Bezugsachse justiert werden.Furthermore, the method according to the invention is not limited to the adjustment of spherical optical lenses, since an axis describing the optical effect of the optical component or a corresponding vector can be clearly described in a defined alignment coordinate system. As a result, arbitrary arithmetic operations, such as coordinate transformations can be performed around the axes of the defined Justierkoordinatensystems. Therefore, a plurality of optical components, whose position is uniquely described by an axis of symmetry or a direction vector, can be automatically and purposefully adjusted to a reference axis.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und einen Algorithmus dar, um verschiedene optische Bauelemente, deren Lage eindeutig durch eine optische Achse oder einen Vektor beschrieben werden kann, zu einer Bezugsachse auszurichten. Dies betrifft insbesondere Linsenoptiken mit sphärisch, asphärisch, zylindrisch oder azylindrisch geformten Oberflächen. Es kann jedoch auch für bestimmte rotationssymmetrische Spiegeloptiken mit eindeutig definierter optischer Achse angewendet werden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren für alle Krümmungsradien der optischen Flächen anwendbar, wenn der Zentrierfehler der Flächen zur Bezugsachse messtechnisch ermittelt werden kann. Dadurch können die genannten optischen Bauelemente auf nur einer Justiereinrichtung zu einer Bezugsachse zentriert werden.The present invention provides a method and an algorithm for aligning various optical components, the location of which can be uniquely described by an optical axis or a vector, to a reference axis. This concerns in particular lens optics with spherically, aspherically, cylindrically or acylindrically shaped surfaces. However, it can also be used for certain rotationally symmetrical mirror optics with a clearly defined optical axis. Furthermore, the method according to the invention is applicable to all radii of curvature of the optical surfaces, if the centering error of the surfaces relative to the reference axis can be determined by measurement. As a result, the said optical components can be centered on only one adjusting device to a reference axis.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.

Dabei zeigen:Showing:

1a und 1b zwei Aufbauten mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. 1a and 1b two structures with which the inventive method is feasible.

2 ein weiteres Beispiel für einen Aufbau mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann mit zusätzlicher Lage eines möglichen Justierkoordinatensystems und 2 a further example of a structure with which the inventive method can be performed with additional location of a possible Justierkoordinatensystems and

3 ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem und damit ermittelten Krümmungsmittelpunktpositionen sowie in diesem Fall optischen Achsen einer optischen Linse als ein Beispiel für ein zu justierendes optisches Element. 3 a three-dimensional Justierkoordinatensystem and thus determined center of curvature point positions and in this case optical axes of an optical lens as an example of an optical element to be adjusted.

Bei den in den 1b und 2 gezeigten Beispielen ist jeweils eine Justiereinheit 1 gezeigt, bei der eine Verschwenkung um einen Drehpunkt erfolgen kann. Dabei wird die obere als Kalotte ausgebildete Justiereinrichtung 1b entsprechend verschwenkt um die optische Achse der optischen Linse 2 parallel zur Bezugsachse 3 auszurichten. In the in the 1b and 2 The examples shown are each an adjustment unit 1 shown, in which a pivoting about a pivot point can take place. In this case, the upper is formed as a dome adjustment 1b correspondingly pivoted about the optical axis of the optical lens 2 parallel to the reference axis 3 align.

Die Justiereinheit 1 kann dabei mit der optischen Linse 2 um die Bezugsachse 3 gedreht werden. Von der Messeinheit 6 wird eine Marke auf die Flächen 2a und 2b nacheinander fokussiert um die Position der Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 mittels der Drehung der Justiereinheit 1 mit der optischen Linse 2 nacheinander bestimmen zu können.The adjustment unit 1 can do this with the optical lens 2 around the reference axis 3 to be turned around. From the measurement unit 6 becomes a mark on the surfaces 2a and 2 B successively focused about the position of the centers of curvature C1 and C2 by means of the rotation of the adjusting unit 1 with the optical lens 2 to determine one after the other.

Die Positionen der rückreflektierten Marke kann dann mit ihrer Abbildung mit einem in der Messeinheit 6 integrierten ortsaufgelöst messenden Detektor bestimmt werden. Bei der Drehung beschreibt die rückreflektierte Marke einen Kreis, in dessen Mittelpunkt die Bezugsachse liegt. Liegt der Krümmungsmittelpunkt der aktuell angemessenen Fläche auf der Bezugsachse, so wird die Marke in sich selbst reflektiert und der Schlagkreis entartet zu einem stehenden Markenbild (Punkt).The positions of the retroreflected mark can then be mapped with one in the measurement unit 6 integrated spatially resolved measuring detector can be determined. When rotated, the retroreflected mark describes a circle centered around the reference axis. If the center of curvature of the currently appropriate surface lies on the reference axis, the mark is reflected in itself and the circle of the circle degenerates into a stationary mark image (dot).

Im Folgenden sollen die Funktionsweise des Verfahrens und die für die Justierung vorzugsweise genutzten Einrichtungen und Elemente, anhand 2 erläutert werden. Gleichzeitig wird die Anwendung des Algorithmus für den häufigen Fall der Justierung einer sphärischen optischen Einzellinse dargestellt.In the following, the mode of operation of the method and the devices and elements preferably used for the adjustment are explained 2 be explained. At the same time the application of the algorithm for the frequent case of the adjustment of a spherical single optical lens is presented.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt eine Justiereinrichtung 1, um ein zu justierendes optisches Bauelement 2 durch gezielte Stellbewegungen zu einer Bezugsachse 3 auszurichten. Die Justiereinrichtung 1 besteht aus zwei Justiereinheiten 1a und 1b, die die Justierung des optischen Bauelementes 2 in voneinander getrennten Justierbewegungen ermöglichen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht in der Verwendung einer Justiereinrichtung, bei der eine Justiereinheit 1b als Kugelkalotte und die andere Justiereinheit 1a mit Planfläche ausgeführt ist, wie in 2 dargestellt. Dabei ergibt sich lediglich ein Drehpunkt, um die Justiereinheit 1b gemeinsam mit dem optischen Bauelement 2 verschwenkt werden kann. Die Stellbewegungen zur Justierung werden manuell oder automatisch durch Stelleinheiten 4a und 4b durchgeführt und im Falle einer automatischen Justierung durch eine Recheneinheit 5 gesteuert. Eine Messeinheit 6 erfasst die Zentrierfehler der für die Justierung relevanten optischen Flächen 2a und 2b. Im Falle der in 2 dargestellten sphärischen optischen Linse 2, ist der Zentrierfehler durch die Abstände der Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 von der Bezugsachse 3 eindeutig definiert. Von besonderem Vorteil für das Verfahren ist die Verwendung eines Reflexbildgerätes als Messeinheit 6, welches fluchtend zur Bezugsachse 3 angeordnet ist. Bei der Durchführung des Verfahrens ist die Definition eines einzigen Justierkoordinatensystems 7 von Bedeutung, das seinen Koordinatenursprung. im Durchstoßpunkt der Bezugsachse 3 durch die Höhenebene des Mittelpunktes einer kalottenförmigen Justiereinheit 1b hat. Der Mittelpunkt der Justierkalotte 1b, also ihr Drehpunkt liegt dabei in Höhe der xy-Ebene des Justierkoordinatensystems 7, bei zentrischer Ausrichtung der Justiereinheit 1a fällt er mit dem Koordinatenursprung des Justierkoordinatensystems 7 zusammen. Im Folgenden werden alle für die Justierung relevanten Abstände auf das Justierkoordinatensystem 7 bezogen. Infolge einer Zentriermessung durch die Messeinheit 6 sind die Messsignale infolge der Zentrierfehler der auszurichtenden optischen Flächen 2a und 2b bekannt. Für die Anwendung des Algorithmus ist es weiterhin notwendig, aus den Messsignalen auf die tatsächliche Position der zu justierenden optischen Achse 2c oder den zu justierenden Vektor zu schließen. Im Falle der in 2 dargestellten sphärischen optischen Linse 2, wird demnach durch Auswertung der Messsignale der Messeinheit 6 auf die tatsächlichen Positionen der geometrischen Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 geschlossen. Bei Verwendung eines einzelnen Reflexbildgerätes als Messeinheit 6, ergibt sich die Position des Krümmungsmittelpunktes C1 direkt proportional aus der gemessenen Positionder reflektierten Marke von der Bezugsachse 3. Zur Berechnung der Lage des Krümmungsmittelpunktes C2 ist die optische Abbildung an der Fläche 2a zu beachten, sowohl im Beleuchtungs-, als auch im Beobachtungsstrahlengang. In diesem Fall sind für die Anwendung des Verfahrens die Größen der Krümmungsradien r1 und r2 der optischen Flächen 2a und 2b sowie die Mittendicke d1 und die Brechzahlen n0 und n1 der optischen Medien zu ermitteln. Nach erfolgter Zentriermessung und durch Kenntnis der Geometrie des zu justierenden optischen Bauelementes 2 und der Justiereinheit 6 ist die Position der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors im Justierkoordinatensystem 7 eindeutig bekannt.The method according to the invention uses an adjusting device 1 to an optical component to be adjusted 2 through targeted positioning movements to a reference axis 3 align. The adjustment device 1 consists of two adjustment units 1a and 1b that the adjustment of the optical component 2 allow in separate adjustment movements. A particularly advantageous embodiment consists in the use of an adjusting device, in which an adjusting unit 1b as a spherical cap and the other adjustment unit 1a is designed with flat surface, as in 2 shown. This results in only one fulcrum to the adjustment 1b together with the optical component 2 can be pivoted. Adjustments for adjustment are made manually or automatically by actuators 4a and 4b performed and in the case of an automatic adjustment by a computing unit 5 controlled. A measuring unit 6 detects the centering errors of the optical surfaces relevant for the adjustment 2a and 2 B , In the case of in 2 shown spherical optical lens 2 , the centering error is the distances of the centers of curvature C1 and C2 from the reference axis 3 clearly defined. Of particular advantage for the method is the use of a reflex imaging device as a measuring unit 6 , which is aligned with the reference axis 3 is arranged. In the implementation of the method is the definition of a single Justierkoordinatensystems 7 important, that is its coordinate origin. in the puncture point of the reference axis 3 through the height level of the center of a dome-shaped adjusting unit 1b Has. The center of the calibration calotte 1b , So their fulcrum lies in the amount of the xy plane of the Justierkoordinatensystems 7 , with centric alignment of the adjustment unit 1a it coincides with the coordinate origin of the alignment coordinate system 7 together. In the following, all distances that are relevant for the adjustment to the alignment coordinate system 7 based. As a result of a centering measurement by the measuring unit 6 are the measurement signals due to the centering error of the optical surfaces to be aligned 2a and 2 B known. For the application of the algorithm, it is further necessary from the measurement signals to the actual position of the optical axis to be adjusted 2c or to close the vector to be adjusted. In the case of in 2 shown spherical optical lens 2 , is therefore determined by evaluation of the measuring signals of the measuring unit 6 closed to the actual positions of the geometric centers of curvature C1 and C2. When using a single reflective imager as a measuring unit 6 , the position of the center of curvature C1 is directly proportional to the measured position of the reflected mark from the reference axis 3 , For calculating the position of the center of curvature C2, the optical image is on the surface 2a to observe, both in the illumination, as well as in the observation beam path. In this case, for the application of the method, the magnitudes of the radii of curvature r1 and r2 of the optical surfaces 2a and 2 B and to determine the center thickness d1 and the refractive indices n0 and n1 of the optical media. After centering and by knowing the geometry of the optical component to be adjusted 2 and the adjustment unit 6 is the position of the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted in the alignment coordinate system 7 clearly known.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es vor, durch Rechnung mit der Recheneinheit 5 auf die zu justierende Position der Achse 2c oder des Vektors zu schließen. Dazu ist in 3 das Justierkoordinatensystem 7 ohne Darstellung der für die Justierung notwendigen Justiereinheiten und Messeinheiten abgebildet. Weiterhin ist die Position der zu justierenden Achse 2c durch vorherige Zentriermessung und etwaige Rechenschritte, wie z. B. Strahldurchrechnung, bekannt. Das Verfahren sieht es vor, zunächst den Winkel φ zwischen der durch die zu justierende Achse 2c oder der durch den zu justierenden Vektor definierten Vertikalebene und einer der durch die Geometrie der Justiereinheit 1 festgelegten Vertikalebene, im Folgenden als Schlagebene 8 bezeichnet, zu ermitteln. Durch Koordinatentransformation nach den Gleichungen (1), (2), (3) wird die zu justierende Achse 2c oder der zu justierende Vektor dann in die Schlagebene 8 gedreht, wobei die neue Position 2c' bzw. im Falle einer optischen Achse, welche durch zwei Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 definiert ist, die neuen Positionen C1' und C2' entstehen. C1' = Rz(φ)·C1 (1) C2' = Rz(φ)·C2 (2) Rz(α) = |sinα cosα 0| (3) The application of the method according to the invention provides, by calculation with the arithmetic unit 5 on the position of the axis to be adjusted 2c or the vector. This is in 3 the alignment coordinate system 7 without representation of the adjustment units and measuring units required for the adjustment. Furthermore, the position of the axis to be adjusted 2c by previous Zentriermessung and any calculation steps, such. B. beam analysis, known. The method provides, first, the angle φ between the axis to be adjusted by the axis 2c or the vertical plane defined by the vector to be adjusted and one of the geometries of the alignment unit 1 defined vertical plane, hereinafter referred to as stroke plane 8th designated to determine. Coordinate transformation according to equations (1), (2), (3) becomes the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted then into the beating plane 8th rotated, with the new position 2c ' or in the case of an optical axis, which is defined by two centers of curvature C1 and C2, the new positions C1 'and C2' arise. C1 '= R z (φ) · C1 (1) C2 '= R z (φ) · C2 (2) R z (α) = | sin α cos α 0 | (3)

In der Praxis entspricht dies einer Drehung um den ermittelten Winkel φ um die Bezugsachse 3. Nach Drehung zur Schlagebene wird dann der Winkel ϑ zur Bezugsachse 3 ermittelt. Dieser entspricht dem zu korrigierenden Winkel, um die zu justierende Achse 2c oder den zu justierenden Vektor parallel zur Bezugsachse 3 aufzurichten. Im Folgenden ermittelt das Verfahren durch erneute Koordinatentransformation die Zielkoordinaten für die Justierung der zu justierenden Achse auf die Position 2c'' bzw. die Positionen C1'' und C2''. Bei Verwendung des dargestellten Justierkoordinatensystems 7 ergeben sich die gesuchten Positionen durch Anwendung der Rotationsmatrizen auf die Koordinaten C1' und C2' nach Gleichungen (3), (4), (5), (6), unter Beachtung des Winkels σ zur yz-Ebene. C1'' = Rz(–σ)·Rv(ϑ)·Rz(σ)·C1' (4) C2'' = Rz(–σ)·Rv(ϑ)·Rz(σ)·C2' (5) Rv(β) = | 0 1 0 | (6) In practice, this corresponds to a rotation about the determined angle φ about the reference axis 3 , After rotation to the impact plane then the angle θ to the reference axis 3 determined. This corresponds to the angle to be corrected, about the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted parallel to the reference axis 3 raise. In the following, the method determines the target coordinates for the adjustment of the axis to be adjusted to the position by renewed coordinate transformation 2c '' or the positions C1 "and C2". When using the illustrated Justierkoordinatensystems 7 the sought positions result by applying the rotation matrices to the coordinates C1 'and C2' according to equations (3), (4), (5), (6), taking into account the angle σ to the yz plane. C1 '' = R z (-σ) · R v (θ) · R z (σ) · C1 '(4) '= R z (-σ) · R v (θ) · R z (σ) · C2' C2 '(5) R v (β) = | 0 1 0 | (6)

Alternativ kann die Drehbewegung auch über die allgemeine Drehmatrix (7), welche die Drehung um den Winkel φ um eine beliebige Achse a in dreidimensionalen, kartesischen Koordinaten beschreibt, berechnet werden. Auch die Anwendung anderer Koordinatensystem, wie beispielsweise Zylinderkoordinaten, sind für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. R(α, φ) = |αxαv(1 – cosφ) + αzsinφ cosφ + αv 2(1 – cosφ) αvαz(1 – cosφ) – αxsinφ| (7) Alternatively, the rotational movement can also be calculated via the general rotation matrix (7), which describes the rotation about the angle φ about an arbitrary axis a in three-dimensional Cartesian coordinates. The use of other coordinate system, such as cylindrical coordinates, are suitable for the inventive method. R (α, φ) = | α x α v (1 - cosφ) + α z sinφ cosφ + α v 2 (1 - cosφ) α v α z (1 - cosφ) - α x sinφ | (7)

Aus den ermittelten Koordinaten für die zu justierende Achse 2c oder den zu justierenden Vektor wird auf die korrespondierenden Positionen der zu messenden Signale der Messeinheit 6 aus 2 zurückgerechnet, was z. B. wiederum durch (inverse) Strahldurchrechnung erreicht werden kann. Für den (vorteilhaften) Fall eines als Messeinheit 6 verwendeten Reflexbildgerätes, entspricht diese Rechnung der Ermittlung der zu messenden Markenpositionen, wenn die Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 an der Position C1'' und C2'' aus 3 liegen würden. Nach Durchführung der beschriebenen Berechnungen wird durch eine Stellbewegung der Stelleinheit 4a das zu justierende optische Bauelement 2 durch die Justiereinheit 1a auf die ermittelte Zielposition 2c'' gestellt. Dies entspricht einem Aufrichten der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors parallel zur Bezugsachse 3 durch Kippung um den Mittelpunkt/Drehpunkt der Justiereinheit 1b. Während der Justierung wird die aktuelle Position mindestens einer optischen Fläche messtechnisch erfasst, um den justierten Zustand zu erfassen und zu kontrollieren.From the determined coordinates for the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted is to the corresponding positions of the signals to be measured of the measuring unit 6 out 2 calculated back what z. B. in turn can be achieved by (inverse) beam analysis. For the (advantageous) case of a measuring unit 6 used reflex imaging device, this calculation corresponds to the determination of the measured mark positions, when the centers of curvature C1 and C2 at the position C1 '' and C2 '' out 3 would lie. After performing the calculations described is by an actuating movement of the actuator 4a the optical component to be adjusted 2 through the adjustment unit 1a to the determined target position 2c '' posed. This corresponds to an erection of the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted parallel to the reference axis 3 by tilting around the center / pivot point of the adjustment unit 1b , During the adjustment, the current position of at least one optical surface is metrologically detected in order to detect and control the adjusted state.

Zur endgültigen Justierung der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors ist eine erneute Zentriermessung durch die Messeinheit 6 nötig. Durch eine Stellbewegung der Stelleinheit 4b wird die zu justierende Achse 2c dann zur Bezugsachse 3 zentriert. Im Falle der (für das Verfahren vorteilhaften) in 2 dargestellten Justiereinrichtung 1 erfolgt die Justierung mit einer einfachen translatorischen Stellbewegung durch die Justiereinheit 1a. In der zentrierten Position 2c'' (3) sind die zu justierende Achse und die Bezugsachse koaxial ausgerichtet.For final adjustment of the axis to be adjusted 2c or the vector to be adjusted is a renewed Zentriermessung by the measuring unit 6 necessary. By an actuating movement of the actuator 4b becomes the axis to be adjusted 2c then to the reference axis 3 centered. In the case of (advantageous for the process) in 2 illustrated adjusting device 1 the adjustment takes place with a simple translatory adjusting movement by the adjusting unit 1a , In the centered position 2c '' ( 3 ), the axis to be adjusted and the reference axis are aligned coaxially.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell auch für Justiereinrichtungen mit zwei Kugelkalotten anwendbar, wobei die Berechnungen auf zusätzliche Koordinatentransformationen infolge der Drehungen um das zusätzliche Kugelgelenk erweitert werden. Zur effektiven Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollten die Höhenabstände des zu justierenden optischen Bauelementes, relativ zu den Drehpunkten der Justiereinheit, so genau wie möglich, z. B. durch einen Einmessprozess, bestimmt werden. Geringe Abweichungen der tatsächlich zu justierenden Achse, zu der Position der in der Rechnung betrachteten Achse, beeinflussen die Konvergenz des Justieralgorithmus nur geringfügig. In der Praxis sollte die Justierung jedoch meist iterativ durchgeführt werden, da sich infolge von unvermeidbaren Fertigungs- und Montagetoleranzen die Positionen zwischen theoretischer und tatsächlicher Lage der zu justierenden Achse oder des zu justierenden Vektors minimal unterscheiden. Da bei iterativer Durchführung des Algorithmus der verbleibende Justierfehler jedoch durch jeden weiteren Durchlauf minimiert werden kann, ermöglicht das Verfahren eine zielgerichtete und automatisierte Justierung.In principle, the method according to the invention can also be used for alignment devices with two spherical caps, the calculations being extended to additional coordinate transformations as a result of the rotations about the additional ball joint. For effective application of the method according to the invention, the height distances of the optical component to be adjusted, relative to the pivot points of the adjusting unit, as accurately as possible, for. B. by a Einmessprozess be determined. Small deviations of the actual axis to be adjusted, to the position of the axis considered in the calculation, only slightly affect the convergence of the adjustment algorithm. In practice, however, the adjustment should usually be carried out iteratively, since due to unavoidable manufacturing and assembly tolerances, the positions between the theoretical and actual position of the axis to be adjusted or the vector to be adjusted differ minimally. However, since the remaining alignment error can be minimized by iterative execution of the algorithm by each further pass, the method enables a targeted and automated adjustment.

Nachfolgend soll ein mögliches Vorgehen beim erfindungsgemäßen Verfahren chronologisch erläutert werden.In the following, a possible procedure in the method according to the invention will be explained chronologically.

Zu Beginn soll mindestens ein optisches Bauelement auf einer Justierdrehmaschine eingerichtet werden.

  • • Aufnahme der Optik (einzelne Linse, Spiegel, Kittglieder etc.) auf der Justiereinrichtung der Justierdrehmaschine, auch Justierfutter genannt.
  • • Dabei kann die optische Linse in einer beliebigen Höhe auf der Justiereinrichtung angeordnet werden. Eine Verwendung von Adaptern zur Höheneinstellung ist nicht erforderlich, so dass keine zusätzlichen Umrüstzeiten bei der Justierung und Bearbeitung verschiedener optischer Bauelemente mit unterschiedlichen Geometrien und Funktionen erforderlich sind.
  • • Definition eines Justierkoordinatensystems, dessen Ursprung im Mittelpunkt der Justierkalotte, also in deren Drehpunkt liegt. Das Justierkoordinatensystem ist rechtsorientiert, wobei die z-Achse in Richtung der Bezugsachse (= Spindelachse der Maschine) definiert ist.
  • • Der Ursprung des Justierkoordinatensystems liegt (nahezu) auf der Bezugsachse
At the beginning, at least one optical component should be set up on an alignment lathe.
  • • Recording of the optics (single lens, mirror, cemented parts, etc.) on the alignment device of the alignment lathe, also called alignment lining.
  • In this case, the optical lens can be arranged at any height on the adjusting device. It is not necessary to use adapters for height adjustment, so that no additional changeover times are required in the adjustment and processing of different optical components with different geometries and functions.
  • • Definition of an adjustment coordinate system whose origin lies at the center of the adjustment calotte, ie in its fulcrum. The Justierkoordinatensystem is right-oriented, with the z-axis in the direction of the reference axis (= spindle axis of the machine) is defined.
  • • The origin of the alignment coordinate system is (almost) on the reference axis

Einmessen der Linse in z-Achsrichtung und Übertragung der Werte in das JustierkoordinatensystemMeasuring the lens in the z-axis direction and transferring the values to the alignment coordinate system

  • • Durch Umfokussieren und/oder Verschieben des Reflexbildgerätes/Messeinheit entlang der Bezugsachse werden die Positionen der Reflexlagen (= Ebenen der scharfen Markenreflektion) für die jeweiligen optischen Flächen gefundenRefocusing and / or moving the reflective imager / measuring unit along the reference axis will find the positions of the reflective layers (= planes of sharp brand reflection) for the respective optical surfaces
  • • Aus den gefundenen Reflexlagen und der Kenntnis über die Geometrie von optischer Linse und Justierfutter, sind die Höhenlagen z1 und z2 der Krümmungsmittelpunkte der optischen Flächen eindeutig bekannt.• From the found reflex layers and the knowledge about the geometry of the optical lens and the alignment chuck, the elevations z1 and z2 of the centers of curvature of the optical surfaces are clearly known.
  • • Die ermittelten Abstände werden nun in das Justierkoordinatensystem umgerechnet, also in Bezug zum Drehpunkt der Justierkalotte/Justiereinrichtung 1b gesetzt.• The determined distances are now converted into the adjustment coordinate system, ie in relation to the fulcrum of the adjustment calotte / alignment device 1b set.

Bestimmung des ersten KrümmungsmittelpunktesDetermination of the first center of curvature

  • • Das Messgerät/Messeinheit wird durch Verschieben entlang der Bezugsachse und die Verwendung einer angepassten Vorsatzoptik in die Ebene des Krümmungsmittelpunktes der ersten optischen Fläche 2a fokussiert• The measuring device / measuring unit is displaced along the reference axis and the use of an adapted optical attachment in the plane of the center of curvature of the first optical surface 2a focussed
  • • Die projizierte Marke wird scharf auf den Detektor des Messgerätes abgebildet• The projected mark is sharply focused on the detector of the meter
  • • Die optische Linse wird um vorzugsweise 360° gedreht, dabei entsteht eine Folge von Markenabbildungen, wenn die Optikfläche dezentriert istThe optical lens is rotated by preferably 360 °, resulting in a series of mark images when the optical surface is decentered
  • • Der geometrische Krümmungsmittelpunkt C1 der Linsenfläche liegt exakt auf der Hälfte des gemessenen Markenbildes → die Position des Krümmungsmittelpunktes C1 der ersten Fläche zum Drehpunkt der Justierkalotte ist in X, Y, Z eindeutig bekanntThe geometric center of curvature C1 of the lens surface lies exactly on the half of the measured mark image → the position of the center of curvature C1 of the first surface to the pivot point of the calibration calotte is clearly known in X, Y, Z

Zentriermessung des zweiten KrümmungsmittelpunktesCentering measurement of the second center of curvature

  • • Das Messgerät/Messeinheit wird wiederum durch Verschieben und die evtl. Anpassung der Vorsatzoptik auf die zweite Linsenfläche 2b eingerichtet• The measuring device / measuring unit in turn is moved by shifting and possibly adapting the attachment optics to the second lens surface 2 B set up
  • • Da in diesem Fall durch die erste optische Fläche hindurch gemessen wird, muss die abbildende Wirkung der Optikfläche 2a beachtet werden, sowohl im Beleuchtungs- als auch im Beobachtungsstrahlengang → die Höhenebenen in Z-Achsrichtung der Markenabbildung und des wirklichen, geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Linsenfläche 2b unterscheiden sich• Since the first optical surface is measured in this case, the imaging effect of the optical surface must be 2a Both in the illumination and in the observation beam path, the height planes in the Z-axis direction of the marker image and of the actual, geometric center of curvature C2 of the second lens surface must be taken into account 2 B differ
  • • Die optische Linse wird wiederum um 360° gedreht und der Schlagkreis für die zweite Optikfläche 2b aufgenommen, dabei wird nur der scheinbare Zentrierfehler detektiert• The optical lens is again rotated 360 ° and the beat circle for the second optical surface 2 B recorded, while only the apparent centering error is detected
  • • Aus Kenntnis über die Linsengeometrie und dem Zentrierfehler der ersten Optikfläche 2a wird nun durch Optikrechnung/Strahldurchrechnung/Abbildungsgleichungen die X-Y-Position des tatsächlichen, geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Fläche 2b berechnet → die Position des geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Fläche in Bezug zum Drehpunkt der Justierkalotte ist in X, Y, Z eindeutig bekannt• Knowledge about the lens geometry and the centering error of the first optical surface 2a The XY position of the actual, geometric center of curvature C2 of the second surface is now determined by optical calculation / ray calculation / mapping equations 2 B calculated → the position of the geometric center of curvature C2 of the second surface with respect to the fulcrum of the Justierkalotte is clearly known in X, Y, Z.
  • • Im Prinzip wird also die Position des wirklichen Krümmungsmittelpunktes, unter Beachtung der optischen Brechung an der ersten Fläche, ermittelt• In principle, therefore, the position of the true center of curvature is determined, taking into account the optical refraction at the first surface

Berechnung des Winkels zur Ebene des Justieraktors zur RotationCalculation of the angle to the plane of the adjustment actuator for rotation

  • • Der Winkel ϕ zwischen der Ebene des Justieraktors 4 und dem Richtungsvektor der optischen Achse in der xy-Projektion wird berechnet.• The angle φ between the plane of the adjustment actuator 4 and the directional vector of the optical axis in the xy projection is calculated.
  • • Durch Koordinatentransformation werden die Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 um den ermittelten Winkel ϕ in die Schlagebene des Aktors 4 mathematisch (virtuell) gedreht.• Coordinate transformation converts the centers of curvature C1 and C2 into the impact plane of the actuator by the determined angle φ 4 rotated mathematically (virtually).
  • • Für die Justierung wird auch die Linse/Spindel um diesen Winkel gedreht, so dass nach Drehung der Richtungsvektor des Schlagaktors 4 mit dem Richtungsvektor der optischen Achse in der xy-Projektion übereinstimmt.• For adjustment also the lens / spindle is rotated by this angle, so that after rotation the direction vector of the impact actuator 4 coincides with the directional vector of the optical axis in the xy projection.

Berechnung des Winkels zwischen optischer Achse und BezugsachseCalculation of the angle between the optical axis and the reference axis

Der Winkel ϑ wird mathematisch durch einfache Winkelbeziehung ermittelt.The angle θ is determined mathematically by simple angular relationship.

Aufrichten der optischen Achse durch Schwenken der Justierkalotte Erecting the optical axis by pivoting the Justierkalotte

  • • Um die optische Achse parallel zur Spindelachse/Bezugsachse 3 aufzurichten, muss nun um den Winkel ϑ das Kugelgelenk 1b gedreht werden, d. h. es muss eine Zielposition für die gemessenen Position nach Reflexion ermittelt werden, auf die dann justiert wird• Around the optical axis parallel to the spindle axis / reference axis 3 upright, must now by the angle θ the ball joint 1b that is, a target position for the measured position after reflection must be determined, to which it is then adjusted
  • • Die Berechnung dieser Zielposition erfolgt wiederum durch eine Reihe von Koordinatentransformationen (Rotationsmatrizen) um die Achsen des definierten Justierkoordinatensystems, oder direkt durch virtuelle Drehung um eine zur Schlagachse senkrechte Rotationsachse.• The calculation of this target position is again done by a series of coordinate transformations (rotation matrices) around the axes of the defined Justierkoordinatensystems, or directly by virtual rotation about an axis perpendicular to the axis of the axis of rotation.
  • • Die optische Achse wird virtuell aufgerichtet und man erhält die Koordinaten der Krümmungsmittelpunkte der optischen Fläche für den idealen Fall, dass die optische Achse parallel zur Bezugsachse steht• The optical axis is virtually erected and the coordinates of the centers of curvature of the optical surface are obtained for the ideal case that the optical axis is parallel to the reference axis
  • • Aus den ermittelten Zielkoordinaten muss nun wieder auf die Positionen der korrespondierenden Markenbilder zurück gerechnet werden, nach denen die Linse dann geschwenkt wird.• From the determined target coordinates it is now necessary to reckon back to the positions of the corresponding brand images, after which the lens is then swiveled.
  • • Während der Justierung wird die erste optische Fläche 2a kontinuierlich angemessen und der Justierschritt ist beendet, wenn der reflektierte Marke innerhalb einer vorgegebenen Ungenauigkeit von der berechneten Zielposition liegt.• During adjustment, the first optical surface becomes 2a is continuously adequate and the adjustment step is completed when the reflected mark is within a predetermined inaccuracy from the calculated target position.

Schieben der optischen Achse durch die plane Justiereinheit 1a Slide the optical axis through the plane alignment unit 1a

  • • Der letzte Justierschritt besteht dann einfach in einem „Einschieben” der optischen Achse auf die Bezugsachse 3 entlang der planen Justiereinheit 1a bzw. Gleitfläche• The last adjustment step then simply consists of "pushing in" the optical axis to the reference axis 3 along the plane alignment unit 1a or sliding surface
  • • Die optische Achse ist im optimalen Fall somit zentriert, jedoch kann es natürlich Unsicherheiten, sowohl bei der Messung, als auch bei der Justierung geben• The optical axis is thus centered in the optimal case, but there can of course be uncertainties, both in the measurement and in the adjustment
  • • Ein typischer Justieralgorithmus kann daher mehrere Iterationen benötigen, um die optische Achse zur Bezugsachse zu zentrieren• A typical adjustment algorithm may therefore require several iterations to center the optical axis to the reference axis

Drehen der ReferenzflächenTurning the reference surfaces

  • • Wenn optische Achse und Bezugsachse zumindest ausreichend übereinstimmen, kann die Fassung der optischen Linse auf das gewünschte Maß gedreht• If the optical axis and reference axis coincide at least sufficiently, the socket of the optical lens can be rotated to the desired dimension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse, bei dem die Position(en) der optischen Oberfläche(n) mindestens eines optischen Bauelements (2) zur Bezugsachse, durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion und/oder Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, einem oder mehreren taktil und/oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren, bei einer Drehung des auf einer Justiereinheit (1) angeordneten optischen Bauelements (2) um die Bezugsachse (3) bestimmt werden; so dass die Position(en) einer/der zu justierenden Achse(n) eines optischen Bauelements (2) in Bezug zur Bezugsachse (3) bestimmt wird/werden und daraus durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit (1) um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse (3) oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit (1) an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente (2) so ausgerichtet wird/werden, dass sie mit der Bezugsachse (3) übereinstimmen; wobei bei einer Justiereinheit (1), die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) (2) parallel zur Bezugsachse (3) und anschließend oder davor durch eine translatorische senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit (1) durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) (2) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse (3) gebracht wird/werden oder bei einer Justiereinheit (1), die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n)) Achse(n) des/der optischen Bauelemente(s) (2), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunktes, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen vorher berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse (3) justiert wird und anschließend durch eine weitere Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt auf die Bezugsachse (3) eingeschwenkt und somit zentriert wird.Method for the targeted adjustment of optical components to a reference axis, in which the position (s) of the optical surface (s) of at least one optical component ( 2 ) to the reference axis, by optical measurement with autocollimation telescopes in reflection and / or transmission, with interferometric measuring methods, one or more tactile and / or non-contact measuring distance sensor (s) or the combination of several of these measuring methods, with a rotation of the on an adjusting unit ( 1 ) arranged optical component ( 2 ) about the reference axis ( 3 ) are determined; such that the position (s) of an axis (s) of an optical component (s) to be adjusted ( 2 ) in relation to the reference axis ( 3 ) is determined and therefrom by a pivoting movement of the adjusting unit ( 1 ) about a pivot point in conjunction with a translational displacement movement perpendicular to the reference axis ( 3 ) or by multiple pivoting movement of an adjusting unit ( 1 ) at which there is more than one pivot, the axis (optical axis (s)) describing the optical action of the optical component (s) of the one or more optical components ( 2 ) is aligned so that it is aligned with the reference axis ( 3 ) to match; wherein in an adjusting unit ( 1 ), which is formed with a single pivot point, the orientation of the optical component of the optical component describing the axis (s) (optical axis (s)) of the optical component (s) ( 2 ) parallel to the reference axis ( 3 ) and then or before by a translational perpendicular to the reference axis with the adjusting unit ( 1 ), which describe the optical action of the optical component describing axis (s) (optical axis (s)) of the optical component (s) ( 2 ) in accordance with the reference axis ( 3 ) or with an adjusting unit ( 1 ) formed with more than one pivot point, first the axis (optical axis) of the optical component (s) describing the optical action of the optical component ( 2 ), taking into account the position of the second pivot point, by an adjusting movement about the first pivot point, defined on a previously calculated tilt angle to the reference axis ( 3 ) is adjusted and then by a further adjusting movement about the second pivot point on the reference axis ( 3 ) and thus centered. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position(en) des/der Krümmungsmittelpunkte(s) (C1, C2) von gekrümmten Oberflächen eines oder mehrerer optischer Bauelemente (2) mit sphärischer Oberfläche in Bezug zur Bezugsachse (3) bestimmt werden.Method according to claim 1, characterized in that the position (s) of the center of curvature (s) (C1, C2) of curved surfaces of one or more optical components ( 2 ) with a spherical surface in relation to the reference axis ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Marke entlang einer Bezugsachse auf mindestens eine Oberfläche mindestens eines optischen Bauelements fokussiert wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that an optical mark is focused along a reference axis on at least one surface of at least one optical component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Justierung ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem (7) genutzt wird, dessen Koordinatenursprung in der Ebene des Drehpunktes der Justiereinheit (1) angeordnet ist und alle gemessenen Positionen oder Abstände auf das Justierkoordinatensystem (7) bezogen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for adjustment, a three-dimensional Justierkoordinatensystem ( 7 ) whose coordinate origin is in the plane of the pivot point of the adjusting unit ( 1 ) and all measured positions or distances to the Justierkoordinatensystem ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei gemessenen Positionen oder Abständen die optische Wirkung von zusätzlichen, sich im Strahlengang befindlichen optischen Elementen oder Oberflächen, zwischen der Messeinheit (6) und der Oberfläche des zu justierenden Bauelementes (2), bei der Erfassung der Zentrierfehler der relevanten optischen Oberflächen des optischen Bauelementes berücksichtigt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that at measured positions or distances, the optical effect of additional, located in the beam path optical elements or surfaces, between the measuring unit ( 6 ) and the surface of the component to be adjusted ( 2 ), is taken into account in the detection of the centering error of the relevant optical surfaces of the optical component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinheit (6) mindestens ein Reflexbildgerät eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a measuring unit ( 6 ) at least one reflex imaging device is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position(en) der optischen Oberfläche(n) durch Interferometrie, Wellenfrontsensorik, taktil oder berührungslos messenden Distanzsensoren, bestimmbar ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the position (s) of the optical surface (s) by interferometry, wavefront sensor, tactile or contactless measuring distance sensors, can be determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anwendung von Koordinatentransformationen, die die optische Wirkung des/der optischen Bauelemente(s) (2) beschreibende Achse (optische Achse) oder ein die optische Wirkung eines Bauelements beschreibender zu justierende Vektor, in Bezug zur Lage der Justiereinheit (1) gesetzt wird und weiterhin die Bewegungen der Achse oder des Vektors im Justierkoordinatensystem (7), die in Folge von Justierbewegungen durch die um die Bezugsachse (3) drehbare Justiereinheit (1) entstehen, im voraus berechnet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by applying coordinate transformations, the optical effect of the optical component (s) (s) ( 2 ) descriptive axis (optical axis) or a visual effect of a component descriptive vector to be adjusted, with respect to the position of the adjusting unit ( 1 ) and furthermore the movements of the axis or of the vector in the alignment coordinate system ( 7 ) caused by adjustment movements by the reference axis ( 3 ) rotatable adjusting unit ( 1 ), to be calculated in advance. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass optische Linsen mit sphärischen Flächen, optische Linsen, die neben einer sphärischen Fläche eine Planfläche besitzen, optische Linsen mit rotationssymmetrischen asphärischen Flächen, optische Linsen mit zylindrischen Oberflächen, optische Linsen mit azylindrischen Oberflächen, refraktive optische Bauelemente mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen und/oder reflektierende optische Bauelemente justiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that spherical-surface optical lenses, optical lenses having a planar surface in addition to a spherical surface, optical lenses with rotationally symmetric aspherical surfaces, cylindrical-surface optical lenses, optical lenses with cylindrical surfaces, refractive optical lenses Components with more than two optically effective surfaces and / or reflective optical components are adjusted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es iterativ durchgeführt wird, bis eine vorgebbare maximale zulässige Abweichung der Ausrichtung und des Abstandes der die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) von der Bezugsachse (3) unterschritten ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out iteratively until a predefinable maximum permissible deviation of the orientation and the distance of the optical component of the optical component descriptive axis (s) (optical axis (s)) of the reference axis ( 3 ) is below.
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