DE102017117834B3

DE102017117834B3 - Distanzring und Füllfassung mit mindestens einem Distanzring und einem rotationssymmetrischen optischen Bauteil

Info

Publication number: DE102017117834B3
Application number: DE102017117834.1A
Authority: DE
Inventors: Torsten Erbe
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Distanzring (1) mit einer Ringachse (1.0), zwei zueinander parallel und senkrecht zur Ringachse (1.0) angeordneten Stirnflächen (1.1, 1.2) und einer zur Ringachse (1.0) rotationssymmetrischen Umfangsfläche (1.3) mit einer Höhe (h), wobei die erste der zwei Stirnflächen (1.1) drei mit einem gleichen Winkelabstand (α) zueinander und auf einer ersten gedachten Kreislinie (K₁) um die Ringachse (1.0) angeordnete punktförmige erste Erhebungen (1.1.1) aufweist und der Distanzring (1) einen zur Ringachse (1.0) parallel verlaufenden Schlitz (1.4) mit einer Schlitzbreite (b) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Distanzring und eine Füllfassung mit mindestens einem Distanzring und einem rotationssymmetrischen optischen Bauteil, das mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit in der Füllfassung fixiert ist.
In Füllfassungen, auch Tubus oder Objektivrohr genannt, werden mehrere rotationssymmetrische optische Bauteile, gemeinsam ein optisches System bildend, mechanisch aufgenommen und entlang der Fassungsachse hintereinander angeordnet. Die Symmetrieachsen der einzelnen rotationssymmetrischen optischen Bauteile sollen dabei idealerweise mit der Fassungsachse zusammenfallen. Bei den rotationssymmetrischen optischen Bauteilen kann es sich beispielsweise um einzelne gefasste oder ungefasste optische Linsen, um gefasste oder ungefasste Kittgruppen aus mehreren Linsen oder um Linsen oder Linsengruppen handeln, die in einer gemeinsamen Optikfassung, die auch eine Justierfassung sein kann, angeordnet sind. In der Füllfassung werden die rotationssymmetrischen optischen Bauteile an genauen Positionen, d. h. in einer bestimmten Distanz und Ausrichtung zueinander positioniert. Die Ausrichtung zueinander ist durch die Lage der Symmetrieachsen zueinander bestimmt. Insbesondere in Hochleistungsobjektiven werden sehr hohe Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der einzelnen rotationssymmetrischen optischen Bauteile gestellt, da bereits geringfügige Lageabweichungen zu unerwünschten Systemfehlern führen können.
Um zwischen mehreren in einer Füllfassung hintereinander entlang der Fassungsachse angeordneten rotationssymmetrischen optischen Bauteilen definierte Abstände und damit deren axiale Positionierung vorzunehmen, ist es bekannt, zwischen den optischen Bauteilen Distanzringe anzuordnen.
Eine Fixierung der optischen Bauteile innerhalb einer Füllfassung erfolgt häufig in axialer Richtung, indem das erste der optischen Bauteile mit einer Stirnfläche an eine in der Füllfassung ausgebildete ringförmige Randauflage angelegt ist und eine Stirnfläche des letzten der optischen Bauteilen durch einen mit der Füllfassung verbundenen Vorschraubring verspannt ist.
Mit einer derartigen Aufnahme optischer Bauteile in Füllfassungen wird eine relative axiale und radiale Position der optischen Bauteile zueinander eingestellt, wobei für Hochleistungsobjektive die radialen Toleranzen der optischen Bauteile zueinander, verursacht durch das radiale Spiel der optischen Bauteile und der Distanzringe, oft zu groß sind. Sowohl eine radiale Lageverschiebung eines der Distanzringe als auch dessen Verkippung kann zu einer Lageabweichung des angrenzenden optischen Bauteils gegenüber seiner idealen Position zur Fassungsachse führen, bei der dessen Symmetrieachse mit der Fassungsachse zusammenfällt. Die Lageabweichung lässt sich durch eine radiale Lageabweichung der Symmetrieachse zur Fassungsachse und / oder einen Kippwinkel zwischen der Symmetrieachse zur Fassungsachse beschreiben.
Können solche Lageabweichungen nicht toleriert werden, ist es üblich, die optischen Bauteile als Justierbaugruppe z. B. als in einer Justierfassung gefasste Linse auszuführen, so dass die Linse innerhalb der in der Füllfassung fixierten Justierfassung radial ausrichtet und / oder zur Fassungsachse verkippt zentriert werden kann.
Jeweils zwischen einem der optischen Bauteile und einem hierzu benachbart angeordneten Distanzring mit einer üblicherweise planen Stirnfläche bildet sich in einem theoretisch fehlerfreien optischen System ein kreisförmiger Linienkontakt aus.
Im Realfall treten jedoch insbesondere durch das Spiel, das zwischen den Distanzringen und der Füllfassung besteht, Abweichungen von der idealen verkippungsfreien Zentrierung der optischen Bauteile auf. Selbst minimale radiale Verschiebungen und insbesondere Verkippungen erzeugen einen zur Symmetrieachse des optischen Bauteils unsymmetrischen und undefinierten Kontakt, der beim Fixieren der optischen Bauteile zu Verspannungen und / oder Lageverschiebungen führen kann, welche die Abbildungsqualität des optischen Systems negativ beeinflussen.
Anstelle der beschriebenen Ausführung des optischen Bauteils als Justierbaugruppe sind aus dem Stand der Technik andere Maßnahmen bekannt, mit denen derartige Lageverschiebungen bzw. Verspannungen der optischen Bauteile reduziert oder vermieden werden können.
Zur Erhaltung der Eigenformstabilität von optischen Bauteilen lehrt Werner Krause in „Gerätekonstruktion“ (Seite 539 - 552, 2. Auflage, 1987, Dr. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg) die Aufnahme in spannungsarmen Fassungen. Der spannungsarme Zustand kann durch elastische Bauteile erreicht werden. Unter anderem ist dazu ein geschlitzter Vorlagering mit einer Dreipunktauflage geeignet, der in axialer Richtung elastisch ist.
In der Gebrauchsmusterschrift DE 1 865 707 U ist ein scheibenartiger Ring aus einem dünnen, federnd elastischen Material wie Blech beschrieben. Der Ring ist geschlitzt und dementsprechend an einer Stelle offen. Symmetrisch zum Schlitz sind in axialer Richtung drei um 120° versetzte bogenförmige Durchbrüche im Ring angeordnet, die eine abschnittsweise Trennung zwischen der Innen- und Außenseite des Rings herstellen. An der Innenseite weist der Ring eine in axialer Richtung erhabene Dreipunktauflage auf, welche durch die Trennung zur Außenseite elastisch ist.
Die Patentschrift DE 29 15 030 C2 offenbart einen Zwischenring, der in axialer und in radialer Richtung gefedert ist. Der Ring ist geschlitzt und dementsprechend an einer Stelle offen. Die Federung in axialer Richtung wird erreicht, indem der Ring nicht eben, sondern wellenartig geformt ist. Die radiale Federung wird erreicht, indem der Zwischenring einen größeren Durchmesser als ein Tubus aufweist, in den er eingesetzt wird. Zum Einsetzen wird der Zwischenring elastisch zusammengedrückt, wobei die sich am Schlitz gegenüberstehenden Enden des Rings so ausgeformt sind, dass sie radial überlappen können.
In der Patentschrift DD 282 993 A5 ist eine Vorrichtung zur Halterung von optischen Bauelementen beschrieben, die aus einem fassungsartigen Grundkörper und einem lose eingelegten, geschlitzten Ring besteht, auf dem das optische Bauteil unmittelbar randseitig aufliegt. Aus den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers und des optischen Bauteils resultierende Spannungen können so über den Ring kompensiert werden.
Bei einer aus der Patentschrift DE 10 2014 109 912 B3 bekannten Linsenfassung mit Zwischenring wird ein optisches Element zwischen einer radialen Randauflage eines Objektivrohrs und einem in das Objektivrohr eingeschraubten Vorschraubring fixiert. Zwischen dem Vorschraubring und dem optischen Element ist ein Zwischenring eingesetzt. Für einen definierten Kontakt mit dem optischen Element weist die Randauflage und die dem optischen Element zugewandte Stirnseite des Zwischenrings jeweils eine Dreipunktauflage auf. Der Zwischenring ist gegenüber dem Objektivrohr mit einer Verdrehsicherung gesichert, sodass sich die jeweiligen Auflagepunkte der beiden Dreipunktauflagen achsparallel zur optischen Achse gegenüber stehen.
Zur Vermeidung von Verspannungen, die aus den oben erläuterten Verkippungen resultieren, erfolgt die Aufnahme und Fixierung des optischen Elements nicht an dessen optisch wirksamen und entsprechend gekrümmten Oberflächen, sondern an einem Randbereich. Der Randbereich bildet zwei plane, zueinander parallele Ringflächen aus und umgibt die optisch wirksamen Flächen. Lageverschiebungen oder Verspannungen, die durch geometrische Toleranzen der Oberfläche des Randbereichs und des Zwischenrings oder eine Verkippung des Zwischenrings, der mit Spiel im Fassungsring angeordnet ist, entstehen könnten, werden durch eine axial elastische Federung an den Auflagepunkten des Zwischenrings abgemindert.
Nachteilig ist die Notwendigkeit des speziell ausgeführten Optikteils mit planen Randbereichen. Außerdem wird nur eine Verkippung des optischen Elementes vermieden, nicht aber eine radiale Lageabweichung.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Distanzring und eine Füllfassung mit wenigstens einem Distanzring zu finden, mit bzw. in der rotationssymmetrische optische Bauteile, mit einer planen und einer sphärischen konkaven oder konvexen oder zwei sphärischen konkaven oder konvexen Oberflächen, zentriert und verkippungsfrei fixiert werden können.
Diese Aufgabe wird für einen Distanzring mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfüllt.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
Für eine Füllfassung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen 8 und 9 angegeben.
Es ist erfindungswesentlich, dass der Distanzring geschlitzt ist und sein Außendurchmesser im entspannten Zustand ein Übermaß und der vollständig zusammengedrückte Distanzring ein Untermaß gegenüber dem Innendurchmesser der Füllfassung aufweist. Dadurch kann er im vollständig zusammengedrückten Zustand unter Vorspannung, ohne Reibwiderstände überwinden zu müssen, in die Füllfassung eingefügt und an einer vorbestimmten Position entspannt werden, wo er zur Anlage an der Innenfläche der Füllfassung gelangt und mit einem noch verbleibenden Rest der Vorspannung so kraftschlüssig gehalten wird, dass er unter axialer Krafteinwirkung noch axial verschiebbar ist.
Darüber hinaus ist es erfindungswesentlich, dass auf wenigstens einer der beiden Stirnflächen des Distanzringes drei mit einem gleichen Winkelabstand zueinander und auf einer gleichen gedachten ersten Kreislinie um die Ringachse angeordnete punktförmige erste Erhebungen vorhanden sind.
Durch die spielfreie Lagerung des Distanzringes wird dieser in der Füllfassung zentriert und die ersten Erhebungen in gleichen radialen Abständen zur Fassungsachse positioniert. Wird nun ein rotationssymmetrisches optisches Bauteil mit seiner sphärischen konkaven oder konvexen Oberfläche an die drei ersten Erhebungen angelegt, zentriert es sich zwangsläufig ebenfalls in der Füllfassung.
Vorteilhaft ist die Umfangsfläche abweichend von einer Zylindermantelfläche so ausgebildet, dass sie einen möglichst schmalen ringförmigen Kontakt, idealerweise nur einen kreislinienförmigen Kontakt mit der Innenfläche der Füllfassung hat, um entgegen einem nur geringen Reibwiderstand den eingepassten Distanzring auszurichten.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierzu zeigen:

1 eine erste Ausführung eines Distanzrings mit drei ersten Erhebungen,
2 eine zweite Ausführung eines Distanzrings mit drei ersten und drei zweiten Erhebungen und einer ersten bevorzugten Ausführung des Ringprofils,
3 eine dritte Ausführung eines Distanzrings mit drei gefasten ersten Erhebungen, einer zweiten vorteilhaften Ausführung des Ringprofils und an den Schlitz grenzenden Aussparungen und
4 eine Füllfassung mit beispielsweise vier Distanzringen und vier optischen Bauteilen.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Distanzrings 1. Der Distanzring 1 weist eine Symmetrieachse, nachfolgend Ringachse 1.0 genannt, eine rotationssymmetrische Umfangsfläche 1.3 sowie eine erste Stirnfläche 1.1 und eine dazu parallele zweite Stirnfläche 1.2 auf. Die erste Stirnfläche 1.1 weist entlang einer ersten gedachten Kreislinie K₁ um die Ringachse 1.0 drei punktförmige erste Erhebungen 1.1.1 auf. Die ersten Erhebungen 1.1.1 sind in einem gleichen Winkelabstand α zueinander angeordnet.
Der Distanzring 1 ist parallel zur Ringachse 1.0 geschlitzt. Dazu ist ein Schlitz 1.4 mit einer Schlitzbreite b bevorzugt mittig zwischen zwei der ersten Erhebungen 1.1.1 im Distanzring 1 vorhanden.
Der in 1 gezeigte Distanzring 1 ist monolithisch durch Drehen und Fräsen hergestellt. Die drei ersten Erhebungen 1.1.1 werden bei der Herstellung der ersten Stirnfläche 1.1 erzeugt. Alternativ können die ersten Erhebungen 1.1.1 auch nachträglich stoffschlüssig auf der ersten Stirnfläche 1.1 aufgebracht sein. Die drei ersten Erhebungen 1.1.1 bilden für ein an den Distanzring 1 angelegtes rotationssymmetrisches optisches Bauteil 3 (nur in 4 gezeigt) eine Dreipunktauflage.
Zwischen der ersten Stirnfläche 1.1 und der zweiten Stirnfläche 1.2 weist der Distanzring 1 parallel zur Ringachse 1.0 eine Höhe h auf, wobei die Höhe der ersten Erhebungen 1.1.1 und der später genannten zweiten Erhebungen 1.2.1 hierbei vernachlässigt werden. Über die Höhe h wird in der Füllfassung 2 ein optischer Abstand zwischen zwei optischen Bauteilen 3 eingestellt.
Außerdem ist anhand des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 gezeigt, dass der Distanzring 1 in der ersten und zweiten Stirnfläche 1.1, 1.2 vorteilhaft Aussparungen 5 aufweist, die jeweils an den Schlitz 1.4 angrenzen, womit vermieden wird, dass die Kanten des Schlitzes 1.4 die Anlage der zweiten Stirnfläche 1.2 beeinträchtigen.
Das Ringprofil 1.6 des Distanzringes 1 entspricht hier einem Rechteck mit der Höhe h, die Erhebungen 1.1.1 vernachlässigend, und einer konstanten Dicke d, womit der Distanzring 1 über seine gesamte Höhe h eine Kontaktfläche für eine Füllfassung 2 darstellt.
In einem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des Distanzrings 1 sind, neben den ersten Erhebungen 1.1.1 an der ersten Stirnfläche 1.1, an der zweiten Stirnfläche 1.2 entlang einer zweiten gedachten Kreislinie K₂ drei zweite Erhebungen 1.2.1 angeordnet. Der Distanzring 1 bildet dadurch für zwei zu beiden Seiten des Distanzrings 1 angelegte rotationssymmetrische optische Bauteile 3 (nur in 4 gezeigt) jeweils eine Dreipunktauflage aus. Die zweiten Erhebungen 1.2.1 sind im gleichen Winkelabstand α zueinander und mit den ersten Erhebungen 1.1.1 paarweise auf einer Geraden parallel zur Ringachse 1.0 angeordnet, womit eine Verwindung des Distanzringes 1 bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung vermieden wird.
Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Ringprofil 1.6 keine konstante Dicke d über die Höhe h, sondern weist auf einer dritten gedachten Kreislinie K₃ zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche 1.1, 1.2 eine größere Dicke d auf, womit der Flächenkontakt, der zwischen dem Distanzring 1 und der Innenfläche der Füllfassung 2 entsteht, wenn dieser bestimmungsgemäß in einer Füllfassung 2 verwendet wird, reduziert wird. Konkret wird die Kontaktfläche hier auf die Breite eines Bundes 4 reduziert, die um ein Vielfaches geringer ist als die Höhe h des Distanzringes 1. Damit ist nur ein geringer Reibwiderstand zu überwinden, wenn der Distanzring 1 in der Füllfassung 2 ausgerichtet werden soll, um seine Ringachse 1.0 koaxial zur Fassungsachse 2.0 der Füllfassung 2 auszurichten.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Distanzrings 1, bei dem das Ringprofil 1.6 eine stetig größer werdende Dicke d von der ersten und der zweiten Stirnfläche 1.1, 1.2 hin zu der dritten gedachten Kreislinie K₃ aufweist. Hier entsteht an der Umfangsfläche 1.3 eine Kante, die die kleinstmögliche Kontaktfläche darstellt. Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen sind hier außerdem die ersten Erhebungen 1.1.1 mit einer an der Umfangsfläche 1.3 umlaufenden Fase 1.5 versehen. Die gefasten ersten Erhebungen 1.1.1 sind insbesondere zur Anlage an sphärisch konkave Oberflächen 3.1 von optischen Bauteilen 3 geeignet (nur in 4 gezeigt), da die entlang der ersten gedachten Kreislinie K₁ angeordneten punktförmigen ersten Erhebungen 1.1.1 durch die Fase 1.5 radial weiter von der Umfangsfläche 1.3 (in Richtung der Ringachse 1.0) entfernt sind als die punktförmigen ersten Erhebungen 1.1.1 ohne Fase 1.5 (wie bei den Distanzringen 1 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel).
In 4 ist eine Füllfassung 2 zur Aufnahme mehrerer rotationssymmetrischer optischer Bauteile 3 gezeigt. In der Füllfassung 2 sollen die rotationssymmetrischen optischen Bauteile 3 an genauen Positionen, d. h. in einer bestimmten Distanz zueinander und mit zueinander fluchtenden Symmetrieachsen 3.0 fixiert werden.
Bei den jeweils zu einer Symmetrieachse 3.0 rotationssymmetrischen optischen Bauteilen 3 handelt es sich hier um ungefasste Linsen mit einer Planfläche und einer sphärisch konkaven oder konvexen oder zwei sphärisch konkaven oder konvexen Oberflächen 3.1. Die ungefassten Linsen werden über einen Randbereich R der optisch wirksamen Flächen in der Füllfassung 2 aufgenommen.
Erfindungswesentlich sind die zwischen den optischen Bauteilen 3 angeordneten Distanzringe 1. Mit den Distanzringen 1 wird die Distanz und die Ausrichtung der optischen Bauteile 3 zueinander festgelegt.
Zur Aufnahme der rotationssymmetrischen optischen Bauteile 3 ist die Füllfassung 2 ebenfalls rotationssymmetrisch um eine Fassungsachse 2.0 ausgebildet. Die Füllfassung 2 ist auf einer Seite durch eine ringförmige und radial ausgedehnte Randauflage 2.1 abgeschlossen. An der Randauflage 2.1 ist das zuerst in die Füllfassung 2 eingesetzte optische Bauteil 3 axial angelegt.
Die andere Seite der Füllfassung 2 ist offen und wird nach dem Einsetzen der optischen Bauteile 3 und Distanzringe 1 mit einem Vorschraubring 2.2 verschlossen. Mit dem Vorschraubring 2.2 werden die optischen Bauteile 3 axial in der Füllfassung 2 fixiert und verspannt.
Das erste in die Füllfassung 2 eingesetzte optische Bauteil 3 ist in 4 als eine Plan-Konvex-Linse dargestellt. Das optische Bauteil 3 liegt im Randbereich R der sphärisch konvexen Oberfläche 3.1 an der Randauflage 2.1 der Füllfassung 2 an. Da das optische Bauteil 3 gegenüber der Füllfassung 2 ein radiales Spiel aufweist, kann davon ausgegangen werden, dass es nach dem Einsetzen in die Füllfassung 2 einen radialen Versatz und eine Verkippung seiner Symmetrieachse 3.0 zur Fassungsachse 2.0 aufweist. Das Ausrichten des optischen Bauteils 3 in der Füllfassung 2 erfolgt mit einem dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Distanzring 1, der in die Füllfassung 2 eingesetzt wird und mit den zweiten Erhebungen 1.2.1 der zweiten Stirnfläche 1.2 mit der planen Stirnfläche des optischen Bauteils 3 in Kontakt gebracht wird.
Die Distanzringe 1 sind mit einem Außendurchmesser gefertigt, der gegenüber einem Innendurchmesser der Füllfassung 2 stets ein Übermaß aufweist. Durch den Schlitz 1.4 lassen sich die Distanzringe 1 bis auf eine Schlitzbreite b = 0 elastisch komprimieren. Die Schlitzbreite b ist entsprechend des Übermaßes und der Dimensionen der Distanzringe 1 angepasst. Im komprimierten Zustand ist der Außendurchmesser des Distanzrings 1 kleiner als der Innendurchmesser der Füllfassung 2, sodass der Distanzring 1 leicht in die Füllfassung 2 eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen in die Füllfassung 2 wird die Kompression wieder aufgehoben. Durch die Elastizität des Distanzrings 1 legt sich dieser über seine Kontaktfläche spielfrei am Innendurchmesser der Füllfassung 2 an. Die Kontaktfläche kann in Abhängigkeit vom Ringprofil 1.6 unterschiedlich ausgeführt sein, was in der 4 außer Betracht gelassen wurde. Da der Innendurchmesser der Füllfassung 2 kleiner als der Außendurchmesser des Distanzrings 1 ist, kann sich die Kompression nicht vollständig aufheben, sodass die Anlage des Distanzrings 1 an der Füllfassung 2 unter einer verbleibenden Andruckkraft erfolgt. Während der Anlage zentriert sich der Distanzring 1. Der Distanzring 1 kann jetzt in der Füllfassung 2 ohne ein Zutun nicht mehr verkippen, kann aber mit einem geringen Kraftaufwand, der umso geringer ist, je geringer die Kontaktfläche ist, ausgerichtet werden, bis die Ringachse 1.0 und die Fassungsachse 2.0 koaxial verlaufen. Der eingesetzte Distanzring 1 lässt sich auch unter der Wirkung der Andruckkraft und unter Beibehaltung der Ausrichtung seiner Ringachse 1.0 axial in der Füllfassung 2 verschieben.
Aufgrund der angenommenen Verkippung der Symmetrieachse 3.0 des ersten in die Füllfassung 2 eingesetzten optischen Bauteils 3 setzt der zur Fassungsachse 2.0 ausgerichtete Distanzring 1 beim in Kontakt Bringen mit dem ersten optischen Bauteil 3 zunächst nur einseitig und unsymmetrisch mit einer der zweiten Erhebungen 1.2.1 auf der planen Stirnfläche des optischen Bauteils 3 auf. Unter leichten radialen Bewegungen des optischen Bauteils 3 und permanenter Aufrechterhaltung des Kontakts zum Distanzring 1 wird das optische Bauteil 3 solange auf der Randauflage 2.1 verschoben, bis alle drei der zweiten Erhebungen 1.2.1 vollständig und symmetrisch mit dem optischen Bauteil 3 in Kontakt stehen. Nach dieser Ausrichtung kann davon ausgegangen werden, dass das optische Bauteil 3 zum Distanzring 1 ausgerichtet ist und zwischen Symmetrieachse 3.0 und Fassungsachse 2.0 keine Abweichungen mehr bestehen. Die Anlage des optischen Bauteils 3 an der Randauflage 2.1 weist nach der Ausrichtung die Form eines kreisförmigen Linienkontakts auf.
Der Plan-Konvex-Linse und dem Distanzring 1 folgend sind weitere optische Bauteile 3 und weitere Distanzringe 1 in die Füllfassung 2 eingesetzt. Entsprechend der in 4 dargestellten Ausführung sind das eine Konkav-Konvex-Linse, ein Distanzring 1 (nach dem zweiten Ausführungsbeispiel), ein Achromat, ein weiterer Distanzring 1 (nach dem zweiten Ausführungsbeispiel), eine Bi-Konvex-Linse und ein Distanzring 1 (nach dem ersten Ausführungsbeispiel).
Das als nächstes in die Füllfassung 2 eingesetzte optische Bauteil 3 ist die Konkav-Konvex-Linse. Sie weist eine sphärisch konvexe und eine sphärisch konkave Oberfläche 3.1 auf und ist mit der sphärisch konkaven Oberfläche 3.1 voraus in die Füllfassung 2 eingesetzt. Das optische Bauteil 3 liegt im Randbereich R der sphärisch konkaven Oberfläche 3.1 an den drei ersten Erhebungen 1.1.1 des bereits in der Füllfassung 2 eingesetzten Distanzrings 1 nach dem dritten Ausführungsbeispiel auf.
Aufgrund des radialen Spiels liegt das optische Bauteil 3 zunächst mit radialem Versatz und einer Verkippung der Symmetrieachse 3.0 zur Fassungsachse 2.0 auf den drei ersten Erhebungen 1.1.1 auf. Das Ausrichten des optischen Bauteils 3 erfolgt mit einem nachfolgend in die Füllfassung 2 eingesetzten und dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Distanzring 1.
Aufgrund der radialen und axialen Abweichungen des optischen Bauteils 3 steht der nachfolgend eingesetzte Distanzring 1 zunächst nur mit einer der zweiten Erhebungen 1.2.1 in Kontakt. Unter leichten radialen Bewegungen des optischen Bauteils 3 und permanenter Aufrechterhaltung des Kontakts zu den zweiten Erhebungen 1.2.1 des eingesetzten Distanzring 1 wird das optische Bauteil 3 solange zwischen den drei punktförmigen ersten Erhebungen 1.1.1 und den drei punktförmigen zweiten Erhebungen 1.2.1 verschoben, bis die sphärisch konkave und die sphärisch konvexe Oberfläche 3.1 in Kontakt zu allen drei zweiten Erhebungen 1.2.1 steht. Danach kann davon ausgegangen werden, dass die Symmetrieachse 3.0 des optischen Bauteils 3 zur Fassungsachse 2.0 ausgerichtet ist.
Analog zur bisherigen Beschreibung werden auch die Symmetrieachsen 3.0 des weiterhin in 4 dargestellten Achromaten und der Bi-konvex-Linse mit den Distanzringen 1 ausgerichtet. Das Grundprinzip der Ausrichtung beruht immer darauf, dass es an rotationssymmetrischen optischen Bauteilen 3 mit mindestens einer sphärisch konkaven oder konvexen Oberfläche 3.1 nur eine kreisförmige Umfangslinie gibt, an der das optische Bauteil 3 umlaufend zur Symmetrieachse 3.0 die gleiche Dicke aufweist. Steht das optische Bauteil 3 dort mit den punktförmigen ersten und zweiten Erhebungen 1.1.1 / 1.2.1, den ersten und zweiten Stirnflächen 1.1 / 1.2, der Randauflage 2.1 oder dem Vorschraubring 2.2 in Kontakt, ist die koaxiale Ausrichtung der Symmetrieachse 3.0 zur Fassungsachse 2.0 erfolgt.
Zuletzt wird die Füllfassung 2 mit dem Vorschraubring 2.2 verschlossen und die optischen Bauteile 3 in ihrer ausgerichteten Lage fixiert. Der Vorschraubring 2.2 liegt dabei mit einer den optischen Bauteilen 3 zugewandten ringförmigen Stirnfläche an der zweiten Stirnfläche 1.2 des zuletzt in die Füllfassung 2 eingesetzten Distanzrings 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel an.
In einer Füllfassung 2, in der optische Bauteile 3 mit wenigstens zwei Distanzringen 1 aufgenommen sind, ist es möglich, die Distanzringe 1 zueinander fluchtend auszurichten. Die Ausrichtung erfolgt an den Schlitzen 1.4, die entlang einer zur Fassungsachse 2.0 parallelen Geraden ausgerichtet werden. Dazu sind in der Füllfassung 2 entlang dieser Geraden radiale Bohrungen angeordnet, in die Fixierelemente 2.3 eingesetzt sind. Die Fixierelemente 2.3 können radial in den Innenraum der Füllfassung 2 bewegt werden, sodass diese in die Schlitze 1.4 der Distanzringe 1 eingreifen. Dadurch wird gewährleistet, dass die symmetrisch zu den Schlitzen 1.4 angeordneten ersten und zweiten Erhebungen 1.1.1 und 1.2.1 in der gesamten Füllfassung 2 axial fluchtend ausgerichtet werden können.
Die in 4 dargestellten optischen Bauteile 3 sind nur beispielhaft ausgewählt und sollen in ihrer Zusammenstellung keine optische Funktion erfüllen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Distanzringe 1 im Zusammenspiel mit der Füllfassung 2 auch für jede andere Form von rotationssymmetrischen optischen Bauteilen 3 geeignet sind. Insbesondere ist es auch möglich, gefasste optische Bauteile 3 oder Gruppen von optischen Bauteilen 3 aufzunehmen und auszurichten. Voraussetzung ist, dass wenigstens eine sphärische oder eine kegel- oder kugelförmige Oberfläche an den optischen Bauteilen 3 oder den Fassungen vorhanden ist, die an den Distanzringen 1 zur Anlage gebracht werden können.
Der Distanzring 1 kann prinzipiell aus jedem Material hergestellt werden, das die erforderliche Festigkeit und Elastizität aufweist und mit der erforderlichen hohen Genauigkeit bearbeitet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Distanzring
1.0: Ringachse
1.1: erste Stirnfläche
1.1.1: erste Erhebungen
1.2: zweite Stirnfläche
1.2.1: zweite Erhebungen
1.3: Umfangsfläche
1.4: Schlitz
1.5: Fase
1.6: Ringprofil
2: Füllfassung
2.0: Fassungsachse
2.1: Randauflage
2.2: Vorschraubring
2.3: Fixierelement
3: optisches Bauteil
3.0: Symmetrieachse (des optischen Bauteils 3)
3.1: Oberfläche (des optischen Bauteils 3)
4: Bund
5: Aussparung
R: Randbereich
α: Winkelabstand
b: Schlitzbreite
d: Dicke des Distanzrings 1
h: Höhe des Distanzrings 1
K₁: erste gedachte Kreislinie
K₂: zweite gedachte Kreislinie
K₃: dritte gedachte Kreislinie

Claims

Distanzring (1) mit einer Ringachse (1.0), zwei zueinander parallel und senkrecht zur Ringachse (1.0) angeordneten Stirnflächen (1.1, 1.2) und einer zur Ringachse (1.0) rotationssymmetrischen Umfangsfläche (1.3), wobei die erste der zwei Stirnflächen (1.1) drei mit einem gleichen Winkelabstand (α) zueinander und auf einer ersten gedachten Kreislinie (K₁) um die Ringachse (1.0) angeordnete punktförmige erste Erhebungen (1.1.1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (1) genau einen zur Ringachse (1.0) parallel verlaufenden durchgehenden Schlitz (1.4) mit einer Schlitzbreite (b) aufweist und ein Außendurchmesser des Distanzringes (1) im entspannten Zustand ein Übermaß und im vollständig zusammengedrückten Zustand ein Untermaß gegenüber einem Innendurchmesser einer Füllfassung (2) aufweist, in die der Distanzring (1) eingesetzt werden kann, und der Distanzring (1) ein Ringprofil (1.6) mit einer Höhe (h) und einer Dicke (d) aufweist, wobei die Dicke (d) auf einer dritten gedachten Kreislinie (K₃) zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche (1.1, 1.2) größer ist als an der ersten und zweiten Stirnfläche (1.1, 1.2).
Distanzring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite der zwei Stirnflächen (1.2) drei mit einem gleichen Winkelabstand (α) zueinander und auf einer zweiten gedachten Kreislinie (K₂) um die Ringachse (1.0) angeordnete punktförmige zweite Erhebungen (1.2.1) aufweist, die jeweils mit einer der ersten Erhebungen (1.1.1) paarweise auf einer Geraden parallel zur Ringachse (1.0) angeordnet sind.
Distanzring (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die größere Dicke (d) durch eine am Ringprofil (1.6) ausgebildete Auskargung gegeben ist, die sich als ein an der Umfangsfläche (1.3) ausgebildeter Bund (4) darstellt.
Distanzring (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) zur dritten gedachten Kreislinie (K₃) hin stetig größer wird.
Distanzring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (1.1, 1.2) Aussparungen (5) aufweisen, über die sie an den Schlitz (1.4) angrenzen.
Füllfassung (2) mit wenigstens einem Distanzring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und wenigstens einem in der Füllfassung (2) gelagerten, rotationssymmetrischen optischen Bauteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (1) einen Außendurchmesser aufweist, der in einem spannungsfreien Zustand größer ist als ein Innendurchmesser der Füllfassung (2) und in einem gespannten Zustand, bei dem die Schlitzbreite (b) gleich Null ist, kleiner als der Innendurchmesser der Füllfassung (2) ist, so dass der Distanzring (1) spielfrei, zentriert in der Füllfassung (2) klemmt und das wenigstens eine rotationssymmetrische optische Bauteil (3) eine plane und eine sphärische konkave oder konvexe Oberfläche (3.1) oder zwei sphärische konkave oder konvexe Oberflächen (3.1) aufweist, von denen eine der Oberflächen (3.1) an den ersten drei Erhebungen (1.1.1) anliegt, sodass sich das wenigstens eine rotationssymmetrische optische Bauteil (3) zum Distanzring (1) ausrichtet.
Füllfassung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Distanzringe (1) vorhanden sind und in der Füllfassung (2) entlang einer zu einer Fassungsachse (2.0) parallelen Geraden radiale Bohrungen vorhanden sind, durch die Fixierelemente (2.3) in den Innenraum der Füllfassung (2) und jeweils in den Schlitz (1.4) der Distanzringe (1) eingreifen, sodass die Schlitze (1.4) der Distanzringe (1) fluchtend zueinander in der Füllfassung (2) fixiert werden.
Füllfassung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (1.4) der wenigstens zwei Distanzringe (1) zu den jeweils benachbarten ersten Erhebungen (1.1.1) gleiche Winkelabstände (α) aufweisen, so dass je Distanzring (1) eine der ersten Erhebungen (1.1.1) auf einer Geraden parallel zur Fassungsachse (2.0) liegt.