DE102013104159A1

DE102013104159A1 - Thermally compensated optical assembly with a form-fitting held optical component

Info

Publication number: DE102013104159A1
Application number: DE201310104159
Authority: DE
Inventors: Birgit Massino; Lutz Reichmann
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-07-24
Also published as: DE202013011933U1; TW201435422A; WO2014114288A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermisch kompensierte optische Baugruppe mit einem, in einer Fassung (4) innerhalb eines Einsatztemperaturbereiches formschlüssig gehaltenen, optischen Bauelement (1) mit einer Achse (0). Die Fassung (4) umfasst einen Fassungsring (2) mit einer daran ausgebildeten oder daran befestigten ersten Ringschneide (2.1) und wenigstens drei mit diesem fest verbundene Ringschneidensegmente (3.1–3.3), die gemeinsam eine zweite Ringschneide bilden. Die erste Ringschneide (2.1) und die Ringschneidensegmente (3.1–3.3) liegen auf sich gegenüberliegenden optisch wirksamen Flächen des optischen Bauelementes (1), Kontaktbahnen bildend, an. Durch geeignete Materialwahl für den Fassungsring (2), die erste Ringschneide (2.1), die Ringschneidensegmente (3.1–3.3) und das optische Bauelement (1) und eine damit abgestimmte Auswahl radialer Längenmaße (l1–l4) bezogen auf die Achse (0), heben sich die Dehnungsunterschiede des optischen Bauelementes (1) und der Fassung (4) entlang der Kontaktbahnen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches auf.The invention relates to a thermally compensated optical assembly with an optical component (1) with an axis (0) held in a form-fitting manner in a mount (4) within an operating temperature range. The socket (4) comprises a socket ring (2) with a first cutting edge (2.1) formed on it or attached to it and at least three cutting edge segments (3.1-3.3) firmly connected to this, which together form a second cutting edge. The first cutting edge (2.1) and the cutting edge segments (3.1-3.3) rest on opposing, optically effective surfaces of the optical component (1), forming contact paths. Through a suitable choice of material for the mounting ring (2), the first cutting edge (2.1), the cutting edge segments (3.1-3.3) and the optical component (1) and a matching selection of radial length dimensions (l1-l4) based on the axis (0) , the expansion differences between the optical component (1) and the mount (4) cancel each other out along the contact paths within a specified temperature range.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermisch kompensierte optische Baugruppe mit einer Fassung und einem in dieser Fassung formschlüssig gehaltenen optischen Bauelement, insbesondere einer Linse, wie sie gattungsgemäß aus der Patentschrift US 4 850 674 A bekannt ist. The invention relates to a thermally compensated optical assembly with a socket and a form-fitting held in this version optical component, in particular a lens, as generically described in the patent US 4,850,674 A. is known.

Grundsätzlich werden Fassungen für optische Bauelemente in Abhängigkeit von den Forderungen an die Qualität sowie die gegebenen Transport-, Lager- und Einsatzbedingungen des optischen Systems, in dem das optische Bauelement einen Bestandteil bildet, konstruiert. Dabei spielen insbesondere zu erwartende Stoßbelastungen, mögliche Temperaturschwankungen während des Transportes, des Lagerns und des Einsatzes sowie die energetische und spektrale Strahlungsbeeinflussung während des Einsatzes eine Rolle. Basically, sockets for optical components depending on the demands on the quality and the given conditions of transport, storage and use of the optical system in which the optical component forms part, constructed. In particular, expected shock loads, possible temperature fluctuations during transport, storage and use as well as the energetic and spectral radiation influence during use play a role.

Aufgrund der Anforderungen an eine erfindungsgemäße Baugruppe werden nachfolgend nur Baugruppen bzw. Fassungen als Bestandteile solcher Baugruppen aus dem Stand der Technik betrachtet, die gleich einer erfindungsgemäßen Baugruppe ein optisches Element in einer Fassung nicht stoffschlüssig halten und zwischen dem optischen Bauelement und der Fassung ein Dehnungsausgleich vorgesehen ist. Due to the requirements of an assembly according to the invention only assemblies or versions are considered as components of such assemblies from the prior art, the same as an assembly according to the invention an optical element in a socket not material fit and provided between the optical component and the socket, a strain compensation is.

Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einer konkreten Aufgabenstellung entstanden. Es sollte eine justierbare Fassung gefunden werden, geeignet für einen Einsatztemperaturbereich von +/–5°C und einem erweiterten Temperaturbereich während der Lagerung und des Transports von +/–40°C, konkret z. B. von –20°C bis +60°C. Aus technologischen Gründen sollte das Gehäuse des Objektivs aus Aluminium bestehen. Bei einem Ausdehnungskoeffizienten von 0,5·10^–6/K des Glases der Linse und einer freien Apertur von 120 mm Durchmesser ergeben sich bereits für den Einsatztemperaturbereich zwischen der Linse und dem Gehäuse aus Aluminium, welches einen Ausdehnungskoeffizienten von 23·10^–6/K hat, Dehnungsdifferenzen von +/–14 µm über den Durchmesser. Während entstehende Dehnungsdifferenzen beim Transport und der Lagerung lediglich nicht zu irreversiblen Dejustagen oder Beschädigungen der Linse führen dürfen, muss die Linse während des Einsatzes trotz Dehnungsdifferenzen innerhalb eines vorgegeben Toleranzbereiches in ihrer zentrierten Position spannungsfrei gehalten werden. Die Zentrierung des optischen Elements im Einsatztemperaturbereich soll auf besser als 1 µm genau gehalten werden und nach Erreichen einer beliebigen Temperatur innerhalb des erweiterten Temperaturbereiches soll die ursprüngliche Position wieder auf besser als 1 µm genau eingenommen werden, nachdem die Baugruppe wieder eine Temperatur im Einsatztemperaturbereich angenommen hat. Darüber hinaus soll die Baugruppe eine Schockbelastung von mindestens 20 g überstehen, ohne dass eine bleibende Verlagerung des optischen Bauelements von größer als 1 µm entsteht. Die Eigenfrequenz der Baugruppe soll größer als 450 Hz sein. The invention has arisen in connection with a specific task. An adjustable socket should be found, suitable for an operating temperature range of +/- 5 ° C and an extended temperature range during storage and transport of +/- 40 ° C, specifically z. From -20 ° C to + 60 ° C. For technological reasons, the housing of the lens should be made of aluminum. With an expansion coefficient of 0.5 × 10 ^-6 / K of the glass of the lens and a free aperture of 120 mm diameter, the starting temperature range between the lens and the housing is already made of aluminum, which has a coefficient of expansion of 23 × 10 ^-6 / K has elongation differences of +/- 14 μm across the diameter. While resulting expansion differences during transport and storage may not lead to irreversible misalignment or damage to the lens, the lens must be kept tension-free during use despite strain differences within a specified tolerance range in its centered position. The centering of the optical element in the operating temperature range should be kept to better than 1 micron and after reaching any temperature within the extended temperature range, the original position should be taken again better than 1 micron accurate after the assembly has again adopted a temperature in the operating temperature range , In addition, the module should survive a shock load of at least 20 g, without a permanent displacement of the optical component of greater than 1 micron arises. The natural frequency of the module should be greater than 450 Hz.

In der Patentschrift DE 10 2006 060 088 A1 ist eine optische Baugruppe offenbart mit einer rotationssymmetrischen Halterung, in der ein optisches Element bzw. ein in einer Fassung gehaltenes optisches Element über drei tangential anliegende Federelemente gehalten wird. Durch die elastische Nachgiebigkeit der tangential angreifenden Federelemente wird das optische Element spannungsarm gehalten und es kann eine unterschiedliche Wärmedehnung von optischem Element bzw. Fassung und Gehäuse ausgeglichen werden. Das optische Element wird dabei stets zentriert gehalten. Nachteilig ist, dass das optische Element in der Fassung nicht justierbar ist, insbesondere ist eine laterale Justage nicht möglich. Für Anwendungen, in denen keinerlei Spannungen bzw. sich ändernde Spannungen im optisch wirksamen Bereich der Linse auftreten dürfen, ist diese Fassung nicht geeignet, da die Linse kraftschlüssig gehalten wird und die Wirkrichtungen der angreifenden Haltekräfte durch die optisch wirksamen Bereiche als Zug- oder Druckkraft verlaufen. Sie verursachen somit, z. B. bei Temperaturänderung, wechselnde Spannungen im optisch wirksamen Bereich des optischen Elements. Greifen die tangentialen Halteelemente an einer Fassung an, so werden die Haltekräfte durch die Fassung aufgenommen. Bei Verwendung einer Fassung gibt die vorbenannte Patentschrift DE 10 2006 060 088 A1 jedoch keinen Hinweis darauf, wie das optische Element in der Fassung spannungsfrei bzw. spannungsarm gehalten wird. Insbesondere ist nicht erkennbar wie bei Temperaturänderungen unterschiedliche Dehnungen des optischen Elementes und der Fassung ausgeglichen werden. In the patent DE 10 2006 060 088 A1 is an optical assembly disclosed with a rotationally symmetrical mounting, in which an optical element or held in a socket optical element is held over three tangentially abutting spring elements. Due to the elastic resilience of the tangentially acting spring elements, the optical element is held stress-free and it can be compensated for a different thermal expansion of the optical element or socket and housing. The optical element is always kept centered. The disadvantage is that the optical element in the socket is not adjustable, in particular, a lateral adjustment is not possible. For applications in which no stresses or changing voltages may occur in the optically effective region of the lens, this version is not suitable because the lens is held positively and run the effective directions of attacking holding forces through the optically active areas as tensile or compressive force , They thus cause, for. B. with temperature change, alternating voltages in the optically effective range of the optical element. When the tangential retaining elements engage a socket, the holding forces are absorbed by the socket. When using a version gives the aforementioned patent DE 10 2006 060 088 A1 but no indication as to how the optical element in the socket is kept tension-free or low-tension. In particular, it is not recognizable how different strains of the optical element and the socket are compensated for by temperature changes.

Eine in ihrer Wirkungsweise vergleichbare Fassung ist in der Patentschrift US 6,239,924 B1 offenbart. Die tangential angreifenden Haltemittel sind hier jedoch anders als bei der vorgenannten Lösung diskrete Blattfedern. A comparable in their operation version is in the patent US 6,239,924 B1 disclosed. However, the tangential attacking holding means are here different than in the aforementioned solution discrete leaf springs.

Die Patentanmeldung DE 10 2006 038 634 A1 bezieht sich auf eine Fassung eines optischen Elements, die sich dadurch auszeichnet, dass sie die Haltekräfte, die zum Halten des optischen Elements erforderlich sind, auf eine Vielzahl von größer Drei am Umfang angebrachter, radial angreifender Halteelemente verteilt. Dabei wird durch eine Verbindung der benachbarten Halteelemente dafür gesorgt, dass die Haltekraft möglichst gleichmäßig auf die Halteelemente verteilt wird. Insbesondere sollen damit Fertigungstoleranzen in dem statisch überbestimmten System ausgeglichen werden. Eine solche Halterung ist auch geeignet, Dehnungsunterschiede zwischen optischem Element und Fassung auszugleichen, indem sich die Halteelemente deformieren. Eine derartige Fassung ist jedoch nicht radial justierbar. Zudem erfolgt der Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnung durch Deformation der Halteelemente in radialer Richtung. Die Verbindungselemente reagieren mit veränderten Rückstellkräften, wenn auch gleichmäßig über den Umfang verteilt. Insbesondere die daraus resultierenden radialen Kräfte auf das optische Element werden durch die optisch wirksamen Bereiche des Elements geleitet und verursachen veränderliche Spannungen im optischen Element und damit Spannungsdoppelbrechung. The patent application DE 10 2006 038 634 A1 refers to a socket of an optical element characterized in that it distributes the holding forces required to hold the optical element to a plurality of larger three circumferentially mounted radially engaging retaining elements. In this case, it is ensured by a connection of the adjacent holding elements that the holding force is distributed as evenly as possible on the holding elements. In particular, this should compensate for manufacturing tolerances in the statically overdetermined system become. Such a holder is also suitable to compensate for differences in expansion between the optical element and the socket by deforming the holding elements. However, such a version is not radially adjustable. In addition, the compensation of different thermal expansion by deformation of the holding elements in the radial direction. The fasteners react with changed restoring forces, albeit distributed evenly around the circumference. In particular, the resulting radial forces on the optical element are passed through the optically effective regions of the element and cause variable voltages in the optical element and thus stress birefringence.

Aus der Patentschrift DE 100 42 844 C1 ist eine Linsenfassung bekannt, die ebenfalls eine Vielzahl von größer Drei von am Umfang angeordneten Halteelementen aufweist. Die Halteelemente sind als Blattfedern ausgeführt, die radial federnd vorgespannt sind. Axial weisen sie eine deutlich höhere Steifigkeit auf. Das optische Element wird also axial in Position gehalten, während es lateral durch das Gleichgewicht der radialen Rückstellkräfte der Halteelemente zentriert gehalten wird. Dehnungsunterschiede werden durch die radiale Nachgiebigkeit der Halteelemente ausgeglichen. From the patent DE 100 42 844 C1 a lens frame is known, which also has a plurality of larger three of circumferentially arranged holding elements. The holding elements are designed as leaf springs, which are biased radially resiliently. Axial they have a much higher rigidity. The optical element is thus held axially in position while being laterally centered by the balance of the radial restoring forces of the holding elements. Expansion differences are compensated by the radial compliance of the holding elements.

Die Justierbarkeit wird durch radial angreifende Justiermittel erreicht. Die Justiermittel müssen durch die Halteelemente vorgespannt sein. Dehnungsunterschiede äußern sich in veränderlichen, durch das optisch wirksame Volumen geleitete Kräfte. Grundsätzlich ist ein Mindestmaß an radialer Haltekraft erforderlich, die ebenfalls durch das optisch wirksame Volumen geleitet wird. Hierdurch entsteht Spannungsdoppelbrechung. Die bei der Justage veränderlichen radialen Haltekräfte der Halteelemente führen zu veränderlichen Spannungen im optisch wirksamen Volumen. The adjustability is achieved by radial attacking adjustment. The adjusting means must be biased by the holding elements. Distortion differences manifest themselves in variable forces guided by the optically effective volume. Basically, a minimum amount of radial holding force is required, which is also passed through the optically effective volume. This creates stress birefringence. The variable in the adjustment radial holding forces of the holding elements lead to varying voltages in the optically effective volume.

Allen vorgenannten Lösungen des Standes der Technik ist gemein, dass sie bei unterschiedlicher Wärmedehnung veränderliche Spannungen im optischen Element und damit Spannungsdoppelbrechung erzeugen. Sie sind auch nicht justierbar. Sie sind daher ungeeignet, in einem verhältnismäßig großen Einsatztemperaturbereich (z. B. δT = 10°C) bzw. über einen noch deutlich größeren Transporttemperaturbereich (z. B. δT = 80°C) ein optisches Element besonders spannungsarm zu halten. All of the above-mentioned solutions of the prior art have in common that they produce variable thermal expansion voltages in the optical element and thus stress birefringence. They are not adjustable either. They are therefore unsuitable for keeping an optical element particularly stress-free in a relatively large service temperature range (eg δT = 10 ° C.) or over a still significantly larger transport temperature range (eg δT = 80 ° C.).

Die Patentanmeldung US 2006/0066963 A1 betrifft eine spannungsarme, kinematisch selbst zentrierende Halterung eines optischen Elements, wobei der Ausgleich von Dehnungsunterschieden durch eine kinematisch einfach bestimmte Lagerung des optischen Elements in hauptsächlich V-förmigen, Nuten am optischen Element und an der Fassung gehalten wird. Die Ausführung ist geeignet, Temperaturunterschiede auszugleichen, jedoch ist auch sie nicht justierbar. Gleichzeitig ist der Platzbedarf erheblich und die Konturbearbeitung des optischen Elements ist kompliziert und aufwendig. Die sehr kleinen Kontaktflächen an den Halteelementen führen lokal zu hoher Flächenpressung im optischen Material, was insbesondere bei kristallinem Material, z. B. CaF2, ungünstig ist bzw. nur geringe Haltekräfte ermöglicht. The patent application US 2006/0066963 A1 relates to a low-tension, kinematic self-centering support of an optical element, wherein the compensation of differences in strain is held by a kinematically simple certain storage of the optical element in mainly V-shaped grooves on the optical element and on the socket. The design is suitable to compensate for temperature differences, but it is also not adjustable. At the same time, the space requirement is considerable and the contour machining of the optical element is complicated and expensive. The very small contact surfaces on the holding elements lead locally to high surface pressure in the optical material, which in particular in crystalline material, eg. B. CaF2, is unfavorable or only low holding forces.

Als die der Erfindung am nächsten liegende Publikation wurde die Patentschrift US 4 850 674 A ermittelt. Hier wird eine radiale Kompensation von Dehnungsunterschieden zwischen einer optischen Linse und einer Fassung durch eine gezielte Auswahl der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Linse sowie der die Fassung bildenden Bauteile sowie der Dimensionierung der radial aneinander gereihten, für die Wärmedehnung zu berücksichtigenden Längen erreicht, so dass der Dehnungsunterschied radial zu Null kompensiert wird. Die Linse wird damit im Unterschied zu allen vorbenannten Lösungen aus dem Stand der Technik grundsätzlich nicht kraftschlüssig, sondern formschlüssig gehalten, womit es innerhalb des optischen Elementes in Folge von Temperaturänderungen auch zu keinen Spannungsänderungen kommt. Bei den die Fassung bildenden Bauteilen handelt es sich um einen Fassungsring, an dessen einem Ende ein nach innen gerichteter Bund ausgebildet ist, an dem eine der optisch wirksamen Flächen der Linse anliegt. In den Fassungsring ist an dessen anderem Ende ein Haltering, aus einem gleichen Material wie der Fassungsring gefertigt, geschraubt, der durch eine Vielzahl von Schlitzen in radial biegsame Stützen geteilt ist, welche über einen diese umschließenden Haltering, aus einem Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten ähnlich der Linse, an die andere optisch wirksame Fläche der Linse, bzw. eine hier ausgebildete Phase angelegt sind. Damit wird die optische Achse der Linse, die hier gleich der Symmetrieachse der Linse sein muss, in Bezug auf die Stützen in ihrer Position mittig gehalten. Dieses Konstruktionsprinzip erlaubt es nicht, eine andere Achse als die Symmetrieachse der Linse mittig zu halten. Darüber hinaus ist das optische Element nicht justierbar. As the invention closest to the publication was the patent US 4,850,674 A. determined. Here, a radial compensation of differences in expansion between an optical lens and a socket by a targeted selection of the thermal expansion coefficient of the lens and the frame forming components and the dimensioning of the radially juxtaposed, to be considered for the thermal expansion lengths is achieved so that the expansion difference radially is compensated for zero. In contrast to all the above solutions from the prior art, the lens is thus not held in a force-locking manner, but in a form-fitting manner, which also causes no voltage changes within the optical element as a result of temperature changes. In the frame-forming components is a mounting ring, at one end of an inwardly directed collar is formed on which rests one of the optically active surfaces of the lens. In the socket ring at the other end of a retaining ring, made of a same material as the mounting ring, screwed, which is divided by a plurality of slots in radially flexible supports, which has a surrounding this retaining ring, made of a material having a coefficient of expansion similar to Lens, are applied to the other optically effective surface of the lens, or a phase formed here. Thus, the optical axis of the lens, which must be here equal to the axis of symmetry of the lens, held in relation to the supports in their center position. This design principle does not allow centering an axis other than the symmetry axis of the lens. In addition, the optical element is not adjustable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine andere Lösung für eine thermisch kompensierte optische Baugruppe, mit einem formschlüssig gehaltenen optischen Bauelement, zu schaffen, mit einem größeren konstruktiven Spielraum. Vorteilhaft soll das optische Bauelement in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse lateral justierbar sein. The invention has for its object another solution for a thermally compensated optical assembly, with a form-fitting held optical device to create, with a greater structural scope. Advantageously, the optical component should be laterally adjustable in a plane perpendicular to the optical axis.

Diese Aufgabe wird für eine thermisch kompensierte optische Baugruppe mit einem, in einer Fassung innerhalb eines Einsatztemperaturbereiches formschlüssig gehaltenen, einen ersten Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden, optischen Bauelement mit einer Achse gelöst. Die Fassung umfasst einen Fassungsring mit einer ersten Ringschneide und wenigstens drei mit diesem fest verbundene Ringschneidensegmente, die gemeinsam eine zweite Ringschneide bilden. This object is achieved for a thermally compensated optical assembly with a, in a version within a service temperature range positively held, having a first expansion coefficient, optical component with an axis. The version comprises a mounting ring with a first annular cutting edge and at least three fixedly connected to this annular cutting segments, which together form a second annular cutting edge.

Die erste Ringschneide und die Ringschneidensegmente, welche gemeinsam die zweite Ringschneide bilden, liegen auf sich gegenüberliegenden optisch wirksamen Flächen des optischen Bauelementes, Kontaktbahnen bildend, an. Der Fassungsring weist einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten und die Ringschneidensegmente einen dritten Ausdehnungskoeffizienten auf, wobei der erste Ausdehnungskoeffizient kleiner dem zweiten Ausdehnungskoeffizienten und dieser kleiner dem dritten Ausdehnungskoeffizienten ist. Der Fassungsring und die Ringschneidensegmente weisen radiale Längenmaße bezogen auf die Achse auf, die in Abhängigkeit von den Abmessungen des optischen Bauelementes und den Ausdehnungskoeffizienten so dimensioniert sind, dass sich die Dehnungsunterschiede des optischen Bauelementes und der Fassung entlang der Kontaktbahnen aufheben. Die optische Baugruppe weist auch ein Gehäuseteil und drei das Gehäuseteil mit der Fassung verbindende Halteelemente auf. The first annular cutting edge and the annular cutting segments, which together form the second annular cutting edge, rest on opposite optically active surfaces of the optical component, forming contact paths. The socket ring has a second expansion coefficient and the ring cutting segments a third coefficient of expansion, wherein the first coefficient of expansion is smaller than the second coefficient of expansion and this smaller than the third coefficient of expansion. The mounting ring and the ring cutting segments have radial length dimensions with respect to the axis, which are dimensioned in dependence on the dimensions of the optical component and the expansion coefficient so that cancel the differences in the elongation of the optical component and the socket along the contact tracks. The optical assembly also has a housing part and three holding elements connecting the housing part to the socket.

Vorteilhaft sind, in einem Bereich der Anlage der ersten Ringschneide und der Ringsschneidensegmente, an dem optischen Bauelement Phasen ausgebildet. Advantageously, in an area of the system of the first annular cutting edge and the ring cutting segments, phases are formed on the optical component.

Vorteilhafterweise ist auch die erste Ringschneide in Form von Ringschneidensegmenten ausgeführt. Sie können vorteilhaft am Fassungsring ausgebildet sein, womit sie den zweiten Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Advantageously, the first annular cutting edge in the form of ring cutting segments is executed. They can be advantageously formed on the mounting ring, with which they have the second coefficient of expansion.

Es ist günstig, die erste Ringschneide ebenfalls in Form von Ringschneidensegmenten auszuführen. Vorteilhaft sind diese dann in Anzahl und Ausführung gleich den Ringschneidensegmenten der zweiten Ringschneide und weisen den dritten Ausdehnungskoeffizienten auf. It is favorable to also carry out the first annular cutting edge in the form of annular cutting segments. These are then advantageous in number and execution equal to the ring cutting segments of the second annular cutting edge and have the third coefficient of expansion.

Vorteilhaft sind die Halteelemente tangential zur Fassung angeordnet. Advantageously, the holding elements are arranged tangentially to the socket.

Die Halteelemente sind vorteilhaft jeweils mittig über einen fassungsseitigen Anbindungspunkt mit der Fassung und an zwei Enden jeweils über einen gehäuseseitigen Anbindungspunkt, die jeweils an einer im Gehäuseteil mittels eines Verstellelementes radial verschiebbaren Stelleinheit befestigt sind, mittelbar verbunden. The holding elements are advantageously each centrally via a socket-side connection point with the socket and at two ends in each case via a housing-side connection point, which are each secured to a housing part by means of an adjustment radially movable adjusting unit, indirectly connected.

Sehr vorteilhaft sind das optische Bauelement aus Quarzglas, der Fassungsring aus Invar und die Ringschneidensegmente aus Aluminium gefertigt. Very advantageous are the optical component made of quartz glass, the frame ring made of Invar and the ring cutting segments made of aluminum.

Vorteilhafterweise sind die Halteelemente, die Stelleinheiten und das Gehäuseteil monolithisch ausgeführt, wobei die Anbindungspunkte Festkörpergelenke darstellen. Advantageously, the holding elements, the actuators and the housing part are monolithic, wherein the attachment points represent solid joints.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and drawings. Show:

1 ein Schnittbild durch eine Seitenansicht einer Fassung mit Linse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a sectional view through a side view of a socket with lens according to a first embodiment,

2 ein Schnittbild durch die Seitenansicht einer Fassung mit Linse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, 2 a sectional view through the side view of a socket with lens according to a third embodiment,

3a eine Baugruppe mit einer ersten Ausführung der Halteelemente, 3a an assembly with a first embodiment of the holding elements,

3b eine Baugruppe mit einer zweiten Ausführung der Halteelemente und 3b an assembly with a second embodiment of the holding elements and

4 eine Draufsicht auf eine Baugruppe. 4 a plan view of an assembly.

Eine erfindungsgemäße thermisch kompensierte optische Baugruppe besteht grundsätzlich aus einer Fassung 4, in der ein optisches Bauelement 1, eine optische Achse 0 aufweisend, wenigstens über einen Einsatztemperaturbereich formschlüssig spielfrei gehalten wird, einem Gehäuseteil 5 und wenigstens drei die Fassung 4 mit dem Gehäuseteil 5 verbindende Halteelemente 6, über welche ein Dehnungsunterschied zwischen der Fassung 4 und dem Gehäuseteil 5 ausgeglichen wird. A thermally compensated optical assembly according to the invention basically consists of a socket 4 in which an optical component 1 , an optical axis 0 having, at least over a use temperature range is positively held without play, a housing part 5 and at least three of them 4 with the housing part 5 connecting holding elements 6 , about which there is a difference in expansion between the frame 4 and the housing part 5 is compensated.

Als optisches Bauelement 1 können hier jegliche Bauelemente verstanden werden, die integriert in der optischen Baugruppe in einen Strahlengang einer optischen Anordnung eingebracht werden können und die die Strahlführung oder Strahlformung beeinflussen. Sie weisen bezogen auf die jeweilige optische Anordnung zwei optisch wirksame Flächen, eine Strahleintritts- und eine Strahlaustrittsfläche auf. Innerhalb dieser optisch wirksamen Flächen gibt es jeweils einen freien Bereich, der im Falle einer optischen Linse als freier Durchmesser bezeichnet wird. Ein optisches Bauelement thermisch kompensiert zu fassen heißt, dass das optische Bauelement innerhalb eines Temperaturbereiches in seiner Position gehalten wird. Da auch das optische Bauelement einer Dehnung unterliegt, kann genau genommen, bezogen auf die optisch wirksamen Flächen, jeweils nur ein ausgewählter Punkt in seiner Position gehalten werden. Diese ausgewählten Punkte sind bei einer Linse die Scheitelpunkte, durch die die optische Achse der Linse verläuft. Nicht immer und bei allen optischen Bauelementen sollen die geometrischen Mittelpunkte der optisch wirksamen Flächen in ihrer Position gehalten werden, sondern andere ausgewählte Punkte. Mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe kann auch eine Achse 0, verlaufend durch außermittig auf den optisch wirksamen Flächen liegende ausgewählte Punkte, in ihrer Position gehalten werden. As an optical component 1 Here, any components can be understood that can be integrated into the optical assembly in a beam path of an optical arrangement and that influence the beam guidance or beam shaping. Based on the respective optical arrangement, they have two optically active surfaces, a beam entry surface and a beam exit surface. Within these optically effective surfaces, there is in each case a free area, which in the case of an optical lens is referred to as a free diameter. Summing an optical component thermally compensated means that the optical component is held in position within a temperature range. Since the optical component is also subject to an expansion, in each case only one selected point can be held in its position relative to the optically active surfaces. For a lens, these selected points are the vertices through which the optical axis of the lens passes. Not always and with all optical components, the geometric centers of the optically active surfaces should be kept in their position, but others selected points. With an assembly according to the invention can also be an axis 0 , are held in position by off-center lying on the optically active surfaces selected points.

Die Fassung 4 besteht grundsätzlich aus einer ersten Ringschneide 2.1 und einer zweiten Ringschneide, die über einen Fassungsring 2 miteinander verbunden sind, wobei die zweite Ringschneide durch wenigstens drei Ringschneidensegmente 3.1–3.3 gebildet ist. The version 4 basically consists of a first ring cutting edge 2.1 and a second annular cutting edge, which via a mounting ring 2 connected to each other, wherein the second annular cutting edge by at least three annular cutting segments 3.1 - 03.03 is formed.

In 1 ist eine erste Ausführung einer Fassung 4 gezeigt. Als optisches Bauelement 1 wurde hier eine optische Linse 1 so gefasst, dass die optische Achse, hier gleich der Symmetrieachse, die Achse 0 ist, die in ihrer Position gehalten wird. Die durch die Fassung 4 und die Linse 1 gebildete Einheit ist thermisch kompensiert, so dass die Linse über einen Einsatztemperaturbereich von z. B. 10°C formschlüssig und spannungsfrei gehalten wird. In 1 is a first version of a version 4 shown. As an optical component 1 Here was an optical lens 1 so conceived that the optical axis, here equal to the symmetry axis, the axis 0 which is held in their position. The through the version 4 and the lens 1 formed unit is thermally compensated, so that the lens over a service temperature range of z. B. 10 ° C is held positively and stress-free.

Die Linse liegt über eine ihrer beiden optisch wirksamen Flächen in einem Bereich außerhalb des freien Durchmessers an einer ersten Ringschneide 2.1 an, wodurch sie zur ersten Ringschneide 2.1 zentriert gehalten wird. Eine zweite Ringschneide 3.1 liegt auf der gegenüberliegenden optisch wirksamen Fläche der Linse außerhalb des freien Durchmessers an. Zur sicheren Vermeidung der Einleitung auch nur geringer Haltekräfte auf die optisch wirksamen Flächen der Linse, können außerhalb des freien Durchmessers (hier nicht gezeigt) beidseitig Phasen zur Anlage der Ringschneiden 2.1, 3.1 vorgesehen sein. The lens lies above one of its two optically active surfaces in an area outside the free diameter at a first annular cutting edge 2.1 which makes them the first ring cutting edge 2.1 is kept centered. A second ring cutter 3.1 lies on the opposite optically active surface of the lens outside the free diameter. To safely prevent the introduction of even small holding forces on the optically effective surfaces of the lens, outside of the free diameter (not shown here) on both sides phases for conditioning the ring cutting 2.1 . 3.1 be provided.

Die erste Ringschneide 2.1 ist an einem geschlossenen Ring 2.2, gemeinsam einen Fassungsring 2 mit einem L-förmigen Querschnitt darstellend, ausgebildet, wobei am freien Ende des kurzen Schenkels der L-Form eine Kante der ersten Ringschneide 2.1 in Richtung der Symmetrieachse des Ringes 2.2 weist. Die Kante der ersten Ringschneide 2.1 liegt dabei auf einer Kreislinie mit einem Radius l₄ um die Symmetrieachse des Ringes 2.2 an. The first ring cutting edge 2.1 is on a closed ring 2.2 , together a mounting ring 2 having an L-shaped cross-section, formed, wherein at the free end of the short leg of the L-shape, an edge of the first annular cutting edge 2.1 in the direction of the symmetry axis of the ring 2.2 has. The edge of the first ring cutting edge 2.1 lies on a circle with a radius l ₄ around the symmetry axis of the ring 2.2 at.

Die zweite Ringschneide ist durch drei Ringschneidensegmente 3.1–3.3 gebildet. Die Ringschneidensegmente 3.1–3.3 weisen eine Ringschneidensegmentdicke l₃ auf. The second ring cutting edge is through three ring cutting segments 3.1 - 03.03 educated. The ring cutting segments 3.1 - 03.03 have a ring cutting segment thickness l ₃ .

Jeweils über ihre äußeren Umfangsflächen sind die Ringschneidensegmente 3.1–3.3, mit wenigstens annähernd gleichen Winkelabständen zueinander, über die innere Umfangsfläche des Ringes 2.2, einen Innenradius l₂ aufweisend, fest mit diesem verbunden. Die Verbindungen können z. B. Schraubverbindungen sein. Die Kanten der Ringschneidensegmente 3.1–3.3 liegen auf einer Kreislinie mit einem Radius l₁ um die Symmetrieachse des Ringes 2.2. Each over their outer peripheral surfaces are the ring cutting segments 3.1 - 03.03 with at least approximately equal angular distances from each other across the inner peripheral surface of the ring 2.2 having an inner radius l ₂ , firmly connected thereto. The compounds may, for. B. be screwed. The edges of the ring cutting segments 3.1 - 03.03 lie on a circle with a radius l ₁ around the symmetry axis of the ring 2.2 ,

In einem zweiten, in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsbeispiel für die Fassung 4 kann die erste Ringschneide 2.1 gleich der zweiten Ringschneide in Form von Ringschneidensegmenten 3.1–3.3 ausgeführt sein. Die die erste Ringschneide 2.1 bildenden Ringschneidensegmente können an dem geschlossenen Ring 2.2 ausgebildet sein, sodass sie auch aus dem gleichen Material sind wie der geschlossene Ring 2.2. Sie können aber auch, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, gezeigt in 2, wie die Ringschneidensegmente 3.1–3.3 mit dem geschlossenen Ring 2.2 verbunden sein und aus einem anderen Material als der geschlossene Ring 2.2 hergestellt sein, z. B. gleich den Ringschneidensegmenten 3.1–3.3. In a second, not shown in the figures, embodiment of the version 4 can be the first ring cutter 2.1 equal to the second ring cutting in the form of ring cutting segments 3.1 - 03.03 be executed. The first ring cutting edge 2.1 forming annular cutting segments can on the closed ring 2.2 be formed so that they are also made of the same material as the closed ring 2.2 , But you can also, according to a third embodiment, shown in 2 like the ring cutting segments 3.1 - 03.03 with the closed ring 2.2 be connected and made of a different material than the closed ring 2.2 be prepared, for. B. equal to the ring cutting segments 3.1 - 03.03 ,

Im günstigsten Fall sind die eine erste Ringschneide 2.1 bildenden Ringschneidensegmente gleich den Ringschneidensegmenten 3.1–3.3 der zweiten Ringschneide ausgeführt und diesen genau gegenüberliegend angeordnet. In the best case, the first ring cutting edge 2.1 forming ring cutting segments equal to the ring cutting segments 3.1 - 03.03 executed the second ring cutter and arranged this exactly opposite.

Die Kante bzw. die Kanten der ersten Ringschneide 2.1 und die Kanten der zweiten Ringschneide 3.1 liegen an der Linse 1 entlang dadurch gebildeter Kontaktbahnen spielfrei und ohne nennenswerte Haltekraft an. The edge or edges of the first ring cutting edge 2.1 and the edges of the second cup point 3.1 lie on the lens 1 along formed contact tracks without play and without significant holding power.

Um die Linse 1 über den Einsatztemperaturbereicht trotzt der thermischen Dehnung grundsätzlich spiel- und kraftfrei zu halten, muss die Lage der ersten Ringschneide 2.1 und der zweiten Ringschneide, gebildet durch die drei Ringschneidensegmente 3.1–3.3, zueinander in geeigneter Weise verändert werden, sodass die Kanten an der Linse entlang der Kontaktbahnen spielfrei anliegend verbleiben. Das heißt, der Durchmesser auf dem die Kanten jeweils liegen und ihr Abstand zueinander müssen sich in Abhängigkeit von der Dehnung der Linse 1, bestimmt durch deren Ausdehnungskoeffizient α₁ und deren Radius r als ein radiales Längenmaß verändern. Zu diesem Zweck sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fassungsring 2 mit der ersten Ringschneide 2.1 und die drei Ringschneidensegmente 3.1–3.3 aus Materialen mit unterschiedlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₂ / α₃ gefertigt und der Fassungsring 2 und die Ringschneidensegmente 3.1–3.3 sind in ihren radialen Längenmaßen, über welche sich die radiale Dehnung auswirkt, entsprechend dimensioniert. To the lens 1 defies the Einsatztemperaturbereicht defies the thermal expansion basically free of play and force, the position of the first ring cutting edge 2.1 and the second annular cutting edge formed by the three annular cutting segments 3.1 - 03.03 , Are changed to each other in a suitable manner, so that the edges remain on the lens along the contact tracks without play fitting. That is, the diameter on which the edges lie and their distance from each other must be dependent on the elongation of the lens 1 , determined by their coefficient of expansion α ₁ and their radius r change as a radial length. For this purpose, according to the first embodiment, the mounting ring 2 with the first ring cutter 2.1 and the three ring cutting segments 3.1 - 03.03 made of materials with different coefficients of thermal expansion α ₂ / α ₃ and the mounting ring 2 and the ring cutting segments 3.1 - 03.03 are dimensioned accordingly in their radial length dimensions over which the radial expansion affects.

Die Linse 1 hat einen ersten Ausdehnungskoeffizienten α₁, der Fassungsring 2 einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten α₂ und die Ringschneidensegmente 3.1–3.3 einen dritten Ausdehnungskoeffizienten α₃. Indem α1 < α2 < α3 gewählt wird, wie es z. B. einer Kombination von Quarzglas für die Linse 1 (α1 = 0,5 ppm/K), von Invar für den Fassungsring 2 (α2 = 1,7 ppm/K) und von Aluminium für die Ringschneidensegmente 3.1–3.3 (α3 = 23 ppm/K) entsprechen würde, wird durch geeignete Wahl der radialen Längenmaße l1 bis l4 erreicht, dass sich die Dehnungsunterschiede entlang der Kontaktbahnen gegenseitig aufheben. The Lens 1 has a first expansion coefficient α ₁ , the mounting ring 2 a second expansion coefficient α ₂ and the ring cutting segments 3.1 - 03.03 a third expansion coefficient α ₃ . By choosing α1 <α2 <α3, as it is e.g. B. a combination of quartz glass for the lens 1 (α1 = 0.5 ppm / K) by Invar for the mount ring 2 (α2 = 1.7 ppm / K) and aluminum for the ring cutting segments 3.1 - 03.03 (α3 = 23 ppm / K) is determined by appropriate choice of the radial length measurements l1 to l4 ensures that the differences in expansion along the contact paths cancel each other out.

Diese Kontaktbahnen entstehen beidseitig der Linse 1 jeweils entlang einer Kreislinie und verändern ihre Lage mit der Ausdehnung bezogen auf die Achse 0 der Linse, während sie ihre Relativlage zu den optisch wirksamen Flächen der Linse 1 beibehalten. These contact tracks are formed on both sides of the lens 1 each along a circular line and change their position with the extension relative to the axis 0 the lens, while maintaining its relative position to the optically effective surfaces of the lens 1 maintained.

Bei einem vorgegebenen Ausdehnungskoeffizienten für die Linse 1 und vorgegebenen Abmessungen der Linse 1 kann die Lage der Kontaktbahn zwischen den Kanten der Ringschneidensegmente 3.1–3.3 und der Linse 1 über die Wahl des Ausdehnungskoeffizienten der Fassung und der Ringschneidensegmente 3.1–3.3 und die Dimensionierung ihrer radialen Längenmaße beeinflusst werden. Die Lage der Kontaktbahn zwischen der Kante der ersten Ringschneide 2.1 und der Linse kann entsprechend nur über die Wahl des Ausdehnungskoeffizienten der Fassung 4 und deren radialen Längemaße beeinflusst werden. For a given expansion coefficient for the lens 1 and given dimensions of the lens 1 can the position of the contact track between the edges of the ring cutting segments 3.1 - 03.03 and the lens 1 on the choice of the expansion coefficient of the socket and the ring cutting segments 3.1 - 03.03 and the sizing of their radial length dimensions are influenced. The position of the contact track between the edge of the first ring cutting edge 2.1 and the lens can only according to the choice of the coefficient of expansion of the socket 4 and their radial length dimensions are influenced.

Wird auch die erste Ringschneide 2.1 segmentiert ausgeführt erhöhen sich die Möglichkeiten der Beeinflussung und sie erhöhen sich weiter, wenn die dann segmentierte erste Ringschneide 2.1 nicht am Fassungsring 2 ausgebildet ist, sondern in Form von Einzelteilen, aus einem andern Material gefertigt, mit diesem verbunden sind. Will also be the first ring cutting edge 2.1 segmented running increase the possibilities of influencing and they increase further, if the then segmented first ring cutting edge 2.1 not on the mounting ring 2 is formed, but in the form of individual parts, made of a different material, are connected to this.

Insbesondere, wenn beide Ringsschneiden 2.1, 3.1 in Form von Ringsschneidensegmenten ausgeführt sind, können über unterschiedliche Wahl der radialen Längenmaße der Ringschneidensegmente die Kreisbahnen um einen Kreismittelpunkt gelegt werden, der nicht mit dem geometrischen Mittelpunkt der Linse zusammenfällt. Damit kann die Position der Linse 1 bezüglich einer andern durch diesen Kreismittelpunkt verlaufenden Achse gehalten werden. In particular, if both ring cutting 2.1 . 3.1 are designed in the form of ring cutting segments, the orbits can be placed around a center of a circle, which does not coincide with the geometric center of the lens on different choice of the radial length dimensions of the ring cutting segments. This allows the position of the lens 1 with respect to another axis passing through this center of the circle.

Mittels einer geeigneten Materialkomposition und Dimensionierung der Fassung 4 ist es so weitestgehend möglich über den Einsatztemperaturbereich, die Linse 1 spannungsfrei zentriert zu halten. Bei Temperaturschwankungen über den erweiterten Temperaturbereich für Transport und Lagerung von z. B. –20 bis +60°C, kann es zur Dezentrierung der Linse 1 in der Fassung 4 und auch zu Verspannungen der Linse 1 kommen. Die Verspannungen lösen sich jedoch sobald sich wieder eine Temperatur im Einsatztemperaturbereich einstellt und die Linse 1 zentriert sich selbst zwischen den Kanten der ersten Ringschneide 2.1 und den Ringschneidensegmenten 3.1–3.3. By means of a suitable material composition and dimensioning of the frame 4 Is it possible as far as possible over the operating temperature range, the lens 1 keep centered tension-free. With temperature fluctuations over the extended temperature range for transport and storage of z. B. -20 to + 60 ° C, it can be used to decenter the lens 1 in the version 4 and also to tension of the lens 1 come. The tensions dissolve, however, as soon as a temperature in the operating temperature range sets again and the lens 1 centers itself between the edges of the first ring cutting edge 2.1 and the ring cutting segments 3.1 - 03.03 ,

In anderen Ausführungsbeispielen kann als optisches Bauelement 1 z. B. eine runde Planoptik gehalten sein. Hier ist wenigstens auf einer der optisch wirksamen Flächen zwingend eine Phase vorgesehen, um einen Formschluss in radialer Richtung zu erreichen. In other embodiments, as an optical component 1 z. B. be kept a round plan optics. Here, at least on one of the optically effective surfaces a phase is mandatory to achieve a positive connection in the radial direction.

Das optische Bauelement 1 kann auch ein vier- oder mehreckiges optisches Bauteil sein. Die Anzahl Ringschneidensegmente kann dann günstiger vier oder auch mehr sein. Ansonsten treffen Angaben zu den erläuterten Ausführungsbeispielen für eine Baugruppe mit Linse hier analog zu, wobei die radialen Längenmaße der dort kreisringförmigen Fassung dann selbstverständlich Abstände der Achse 0 zu den Kanten der Ringschneiden sind, deren Anordnung an die Umfangsform des optischen Bauelementes 1 angepasst sind. The optical component 1 may also be a four or polygonal optical component. The number of ring cutting segments can then be cheaper four or more. Otherwise, information on the illustrated exemplary embodiments for a module with a lens is analogous here, with the radial length dimensions of the circular-shaped socket then of course being spacings of the axis 0 to the edges of the ring cutting, their arrangement to the peripheral shape of the optical component 1 are adjusted.

Die Fassung 4 ist mit dem Gehäuseteil 5 durch drei am Umfang gleichmäßig verteilte elastische Halteelemente 6.1.–6.3 verbunden und wird durch diese Halteelemente 6.1–6.3, sich selbst zentrierend, gehalten. Die Halteelemente 6.1–6.3 sind über fassungsseitige Anbindungspunkte 8.1–8.3 mit der Fassung 4 und über gehäuseseitige Anbindungspunkte 7.1–7.3 mit dem Gehäuseteil 5 verbunden. Die Halteelemente 6.1–6.3 sind so gestaltet, dass sie vergleichsweise radial gering steif, jedoch axial und tangential sehr steif ausgeführt sind, womit eine kinematisch eindeutig bestimmte zentrierte Lage der Fassung 4 innerhalb des Gehäuseteils 5 vorgegeben ist. Die Halteelemente 6.1–6.3 können, wie in 3a gezeigt, tangential einseitig an der Fassung 4 anliegend mit dieser verbunden sein, was bei einer Ausgleichsbewegung eine leichte Rotation der Fassung 4 relativ zum Gehäuseteil 5 zur Folge hätte. Sie können aber auch, wie in 3b gezeigt, tangential zweiseitig an der Fassung 4 anliegend mit dieser verbunden sein, wodurch eine Rotation der Fassung 4 um die optische Achse 0 vermieden wird. In diesem Fall ist die tangentiale Steifigkeit der Halteelemente 6.1–6.3 allerdings etwas vermindert. Kräfte, die aus der elastischen Ausgleichsbewegung der Halteelemente 6.1–6.3 resultieren, werden durch die ringförmige Gestalt der Fassung 4 im Wesentlichen in der Fassung 4 selbst aufgenommen. Die Linse 1 bleibt damit von Krafteinwirkungen weitgehend unbeeinflusst. The version 4 is with the housing part 5 by three circumferentially evenly distributed elastic retaining elements 6.1 .- 6.3 connected and is through these holding elements 6.1 - 6.3 , self-centering, held. The holding elements 6.1 - 6.3 are over framing-sided connection points 8.1 - 8.3 with the version 4 and on the housing side connection points 7.1 - 7.3 with the housing part 5 connected. The holding elements 6.1 - 6.3 are designed so that they are comparatively radially slightly stiff, but axially and tangentially very stiff, so that a kinematically uniquely determined centered position of the socket 4 within the housing part 5 is predetermined. The holding elements 6.1 - 6.3 can, as in 3a shown tangentially on one side of the frame 4 adjacent to this connected, which in a compensating movement, a slight rotation of the socket 4 relative to the housing part 5 would result. But you can also, as in 3b shown, tangential two-sided on the frame 4 adjacent to this, causing a rotation of the socket 4 around the optical axis 0 is avoided. In this case, the tangential stiffness of the holding elements 6.1 - 6.3 but somewhat diminished. Forces resulting from the elastic compensation movement of the holding elements 6.1 - 6.3 resulting from the annular shape of the socket 4 essentially in the version 4 myself recorded. The Lens 1 remains largely unaffected by the effects of force.

Um vorteilhaft eine laterale Justierbarkeit der Fassung 4 und damit der Linse 1 zu gewährleisten, sind die gehäuseseitigen Anbindungspunkte 7.1–7.3 der Halteelemente 6.1–6.3 jeweils an einer Stelleinheit 9.1–9.3 vorgesehen, die jeweils über ein Verstellelement 10.1–10.3 radial verschoben werden können. In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Baugruppe gezeigt, mit Halteelementen 6.1–6.3 gemäß 3b in Verbindung mit den Stelleinheiten 9.1–9.3 und den Verstellelementen 10.1–10.3, die hier als Stellschrauben ausgeführt sind. Über eine einzelne, gezielte Verschiebung der Stelleinheiten 9.1–9.3 wird die Fassung 4 lateral justiert. Das heißt, wird einer der gehäuseseitigen Anbindungspunkte 7.1–7.3 radial verschoben, so ändert sich die Lage der Linse 1 lateral zur optischen Achse 0, wobei die Verlagerung ebenfalls durch die Verformung der Halteelemente 6.1–6.3 ausgeglichen wird. Rückstellkräfte werden durch die Fassung 4 aufgenommen. Dadurch bleibt die Linse 1 spannungsfrei. Ein gleichwertiger Effekt wird auch bei einer tangential verschiebbaren Lagerung der gehäuseseitigen Anbindungspunkte 7.1–7.3 erreicht, wenn die Anordnung mit einseitig gelagerten Halteelementen 6.1–6.3 gewählt wird. Vorteilhaft sind die Halteelemente 6.1–6.3 sowie die Stelleinheit 9.1–9.3 als Festkörpergelenk ausgeführt, womit die Stell- und Ausgleichsbewegungen frei von Reibung sind. To advantageously a lateral adjustability of the socket 4 and with it the lens 1 to ensure, are the housing-side connection points 7.1 - 7.3 the holding elements 6.1 - 6.3 each at an actuator 9.1 - 9.3 provided, each with an adjustment 10.1 - 10.3 can be moved radially. In 4 an embodiment of an assembly is shown with holding elements 6.1 - 6.3 according to 3b in conjunction with the actuators 9.1 - 9.3 and the adjusting elements 10.1 - 10.3 , which are designed here as set screws. About a single, targeted shift of actuators 9.1 - 9.3 will be the version 4 adjusted laterally. That is, becomes one of the housing-side attachment points 7.1 - 7.3 shifted radially, so the position of the lens changes 1 lateral to the optical axis 0 , wherein the displacement also by the deformation of the holding elements 6.1 - 6.3 is compensated. Restoring forces are replaced by the version 4 added. This leaves the lens 1 stress. An equivalent effect is also with a tangentially displaceable mounting of the housing-side connection points 7.1 - 7.3 achieved when the arrangement with cantilevered holding elements 6.1 - 6.3 is selected. The holding elements are advantageous 6.1 - 6.3 as well as the actuator 9.1 - 9.3 designed as a solid-body joint, whereby the adjusting and compensating movements are free of friction.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel erfüllt die in der Beschreibungseinleitung dargelegte Aufgabenstellung, bei deren Lösung die Erfindung entstanden ist. The exemplary embodiment described fulfills the task set out in the introduction to the description of which the invention is based.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0 0: Achse axis
1 1: optisches Bauelement, z. B. Linse optical component, eg. B. Lens
2 2: Fassungsring mounting ring
2.1 2.1: erste Ringschneide first ring cutting edge
2.2 2.2: Ring ring
3.1–3.3 3.1-3.3: Ringschneidensegment Ring cut segment
4 4: Fassung version
5 5: Gehäuseteil housing part
6.1–6.3 6.1-6.3: Halteelement retaining element
7.1–7.3 7.1-7.3: gehäuseseitiger Anbindungspunkt housing-side connection point
8.1–8.3 8.1-8.3: fassungsseitiger Anbindungspunkt framing-sided connection point
9.1–9.3 9.1-9.3: Stelleinheit actuator
10.1–10.3 10.1-10.3: Verstellelement adjustment
α₁ α ₁: erster Ausdehnungskoeffizient = Ausdehnungskoeffizient der Linse 1 first coefficient of expansion = coefficient of expansion of the lens 1
α₂ α ₂: zweiter Ausdehnungskoeffizient = Ausdehnungskoeffizient des Fassungsrings 2 second expansion coefficient = expansion coefficient of the mounting ring 2
α₃ α ₃: dritter Ausdehnungskoeffizient = Ausdehnungskoeffizient der Ringschneidensegmente 3.1–3.3 third expansion coefficient = expansion coefficient of the ring cutting segments 3.1 - 03.03
l₁–l₄ l ₁ -l ₄: radiales Längenmaß radial length dimension
r r: Radius der Linse 1 Radius of the lens 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4850674 A [0001, 0012]
DE 102006060088 A1 [0005, 0005]
US 6239924 B1 [0006]
DE 102006038634 A1 [0007]
DE 10042844 C1 [0008]

Claims

Thermally compensated optical assembly with one in a socket ( 4 ) within a use temperature range positively held, a first expansion coefficient (α ₁ ) having, optical component ( 1 ) with an axis ( 0 ), characterized in that the socket ( 4 ) a mounting ring ( 2 ) with a first annular cutting edge ( 2.1 ) and at least three annular cutting segments ( 3.1 - 03.03 ), which together form a second annular cutting edge, that the first annular cutting edge ( 2.1 ) and the ring cutting segments ( 3.1 - 03.03 ) on opposing optically active surfaces of the optical component ( 1 ), Forming contact tracks, abut that the mounting ring ( 2 ) a second expansion coefficient (α ₂ ) and the ring cutting segments ( 3.1 - 03.03 ) has a third expansion coefficient (α ₃ ) and (α ₁ ) <(α ₂ ) <(α ₃ ), wherein the mounting ring ( 2 ) and the ring cutting segments ( 3.1 - 03.03 ) radial length dimensions (l ₁ -l ₄ ) with respect to the axis ( 0 ), which depend on the dimensions of the optical component ( 1 ) and the expansion coefficients (α ₁ ), (α ₂ ), (α ₃ ) are dimensioned such that the expansion differences of the optical component ( 1 ) and the version ( 4 ) along the contact tracks and a housing part ( 5 ) and three the housing part ( 5 ) with the version ( 4 ) connecting retaining elements ( 6.1 - 6.3 ) available.

Optical assembly according to claim 1, characterized in that in a region of the system of the first annular cutting edge ( 2.1 ) and the ring cutting segments ( 3.1.1 - 3.3.1 ) on the optical component ( 1 ) Phases are formed.

Optical assembly according to claim 1, characterized in that the first annular cutting edge ( 2.1 ) in the form of ring cutting segments, on the mounting ring ( 2 ) and correspondingly has the second coefficient of expansion (α ₂ ).

Optical assembly according to claim 3, characterized in that the first annular cutting edge ( 2.1 ), carried out in the form of ring cutting segments, the ring cutting segments ( 3.1 - 03.03 ) of the second annular cutting edge in number and execution is the same and corresponding to the third expansion coefficient (α ₃ ).

Optical assembly according to claim 1, characterized in that the holding elements ( 6.1 - 6.3 ) tangential to the frame ( 4 ) are arranged.

Optical assembly according to claim 5, characterized in that the holding elements ( 6.1 - 6.3 ) in each case centered on a socket-side connection point ( 8.1 - 8.3 ) with the version ( 4 ) and at two ends in each case via a housing-side connection point ( 7.1 - 7.3 ), each at one in the housing part ( 5 ) by means of an adjusting element ( 10.1 - 10.3 ) radially displaceable actuating unit ( 9.1 - 9.3 ) are attached, are indirectly connected.

Optical assembly according to claim 1, characterized in that the optical component ( 1 ) made of quartz glass, the mounting ring ( 2 ) from Invar and the ring cutting segments ( 3.1 - 03.03 ) are made of aluminum.

Optical assembly according to claim 6, characterized in that the holding elements ( 6.1 - 6.3 ), the actuators ( 9.1 - 9.3 ) and the housing part ( 5 ) are monolithic, the attachment points ( 7.1 - 7.3 ) 8.1 - 8.3 ) Represent solid-state joints.