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Aufblock- und Justiervorrichtung zur Festlegung einer Linse Die Erfindung
betrifft eine Aufblock- und Justiervorrichtung zur Festlegung einer Linse, insbesondere
asphärischen Linse mit von der sphärischen Grundfläche geringfügig abweichender
Oberfläche, in einem kugelartigen Halter, dessen sphärische Oberfläche eine unmittelbare
Fortsetzung der Linsenoberfläche darstellt, wobei die Linse sich gegen einen in
einer zentralen Bohrung des Halters verschiebbaren hülsenförmigen Trägerteil stützt.
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Die Abweichungen einer asphärischen Oberfläche von einer sphärischen
Grundfläche dienen bekanntlich dazu, eine ausreichende Korrektur für die
Ab-
erration zu erhalten. Es ist daher wichtig, das Polieren der Oberfläche
mit äußerster Genauigkeit vorzunehmen, wozu in erster Linie die gesamte Linsenoberfläche
sehr gleichmäßig poliert werden muß. Zum Polieren einer asphärischen Oberfläche
wird bekanntlich ein elastisch defonnierbares Polierkissen verwendet, während der
kugelartige Halter der Linse eine Fortsetzung der Linsenoberfläche darstellt, so
daß das Polierkissen auch über die Ränder der Linse hinaus unterstützt wird. Dadurch
wird vermieden, daß die Randteile zu stark poliert werden, wie es sonst wegen der
Verwendung des elastisch deformierbaren Polierkissens bei den üblichen Reiativbewegungen
beim Polieren der Fall wäre.
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Bei einer bekannten Vorrichtung zum Polieren konvexer sphärischer
Linsenüberflächen wird die Linse in einer mittleren Bohrung eines kugelartigen Halters
axial bewegbar befestigt, dessen Oberfläche die gleiche Krümmung wie die Linsenoberfläche
aufweist. Durch ein Druckmittel wird die Linse in der Bohruno, nach außen gegen
die konkave Oberfläche eines Schleifwerkzeuges gedrückt, dessen Oberfläche die gleiche
Krümmung aufweist. Die Oberfläche des Werkzeuges ist groß genug und bleibt während
des gesamten Poliervorgangs mit der Linsenoberfläche in Berührung, wobei die Halteroberfläche
immer eine unmittelbare Fortsetzung der Linsenoberfläche darstellt.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Polieren konvexer sphärischer
Linsenoberflächen sitzt die Linse in einer mittleren Bohrung eines kugeiartigen
Halters und wird mittels einer Feder nach außen gedrückt, bis sie mit dem Arbeitswerkzeug
in Anlage kommt, so daß sie eine Stellung einnimmt, in welcher die sphärische Oberfläche
des Halters um die Linse herum eine Fortsetzung der Linsenoberfläche darstellt.
Hierbei. kann sich demnach das rotierende Werkzeug in jeder seiner Arbeitsstellungen
gleichzeitig auch auf der Halteroberfläche abstützen.
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Es sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, die an Schleifmaschinen zur
Herstellung von nicht sphärischen Oberflächen auf optischen Elementen verwendet
werden, wobei das Element (oder die Elemente), das geschliffen werden soll, in einem
Halter festgelegt wird, dessen Oberfläche (oder dessen Oberflächen) eine Fortsetzung
der Oberfläche (oder der Oberflächen) des optischen Elements (oder der optischen
Elemente) ist.
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Unter diesen Vorrichtungen gibt es auch eine Vorrichtung zum gleichzeitigen
Schleifen von mehr als einer Oberfläche eines optischen Elementes. Beispielsweise
können zwei rechtwinklig zueinander stehende Oberflächen eines Prismas geschliffen
werden, wobei eine Anzahl Prismen in einem quaderförinigen Halter befestigt sind
und ihre Oberflächen im wesentlichen eine Fortsetzung der Halteroberfläche unter
gleichzeitiger Mitabstützung der Werkzeugarbeitsflächen darstellen.
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Schließlich ist auch eine Vorrichtung bekannt, mit der eine Anzahl
torischer Linsen für das Polieren auf gleichen Mittenabstand ausgerichtet werden
können. Hierbei werden die Linsen in einem die Hauptachse umgebenden Ring festgehalten,
so daß sie radial verstellbar sind, und eine Tastvorrichtung, deren Länge gleich
dem primären Krümmungsradius der Linsen ist, wird derart angeordnet, daß sie um
die Hauptachse herum drehbar ist. Die Linsen werden in radialer Richtung mit der
Tastvorrichtung in Berührang
gebracht, damit die Bögen der primären
Krümmung alle auf einem mit dieser Achse konzentrischen Kreis liegen. Die Linsen
dieser bekannten Vorrichtung sind zwar nicht in einem kugelartigen Halter gelagert,
der eine Fortsetzung der Linsenoberfläche darstellt, werden jedoch auf einen für
das torische Bearbeiten notwendigen gleichen Radialabstand einjustiert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Aufblock- und Justiervorrichtung
zur Festlegung einer Linse in einem kugelartigen, später beim Polieren weiter zu
verwendenden Halter vorzuschlagen, mit der die Linsen relativ zur angrenzenden sphärischen
Oberfläche des Halters genau ausgerichtet werden können. Da der kugelartige Halter,
wie bekannt, eine die Linsenoberfläche fortsetzende eigene Oberfläche aufweist,
muß die Linse beim Aufblocken so ausgerichtet werden, daß der Linsenrand mit der
Halteroberfläche übereinstimmt und in dieser justierten Lage im Halter fixiert werden
kann.
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An der Aufblock- und Justiervorrichtung ist deshalb erfindun-sgemäß
ein in Achsrichtung der Bohrung verschiebbarer Anschlagring mit sphärischer, sich
sowohl gegen den Linsenrand als auch gegen den Bohrungsrand setzender Stimfläche
vorgesehen, vor dessen Entfernen die Linse in der Bohrung des Halters festlegbar
ist. -
Die Linse kann auf verschiedene Art und Weise in der Bohrung in diejenige
Stellung einjustiert werden, in der sie befestigt werden soll. Beispielsweise kann
der hülsenförmige Trägerteil in der Bohrung des Halters verschraubbar sein. In einer
anderen Ausführungsforin steht der hülsenförinige Trägerteil in an sich bekannter
Weise unter Federdruck, und die Linse ist durch ein schmelzbares Klebmittel, gegebenenfalls
zusammen mit dem hülsenförmigen Trägerteil, in der Halterbohrung befestigbar.
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Die Erfindung ist in den Figuren an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Die F i g. 1 bis 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeipiele
der Erfindung.
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In allen Ausführungsbeispielen ist die Oberfläche auf der Linse
1 eine konvexe asphärische Oberfläche, die nur geringfügig von einer sphärischen
Grundfläche abweicht.
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Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 zeigt eine Aufblock-
und Justiervorrichtung für das Werkstück, die aus zwei ineinanderliegenden Teilen
besteht. Der äußere Halter besteht aus einem kugelartigen Bauteil 5, z. B.
aus Metall, mit einer konvexen sphärischen Oberfläche 6, deren Krümmung im
wesentlichen gleich der Krümmung einer sphärischen Grundfläche ist, von welcher
die asphärische Linsenoberfläche 2 geringfügig abweicht. Die Bohrung des kugelartigen
Halters 5 ist geringfügig größer als der Durchmesser des Werkstücks
1. Die Bohrung des Halters 5 träct ein Gewinde 7 für ein Gewinde
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einer Träuerhülse 10. Mit dem Bauteil 10 kann die Linse in
axialer Richtung zur Achse der Bohrung bewegt werden.
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Ein zylindrischer Anschlagring 15, der axial mit dem Halter
5 aus-erichtet ist, läßt sich in axialer Richtung gegen den Halter bewegen,
so daß seine Stirnfläche 16 die Oberfläche 6 berührt. Diese Stimfläche
16 ist sehr genau geformt, um einen ringförmigen Teil einer konkaven sphärischen
Oberfläche auszubilden, deren Krümmung gleich der der konvexen Oberfläche
6 ist. Außerdem ist die Größe des Anschlagringes 15 derart gewählt,
daß sein Außen-bzw. Innendurchmesser größer bzw. kleiner als der Durchmesser der
Bohrung des kugelartigen Halters ist.
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Das Werkstück 1 wird in seiner Stellung festgehalten, indem
es mit Wachs auf der Stimfläche 12 der Trägerhülse 10 befestigt wird, die
zu Beginn in die Bohruno, des Halters eingeführt wird, bis die Oberfläche
1, die poliert werden soll, unterhalb der Oberfläche 6 liegt. Wenn
die Stimfläche 16 des Anschlagringes 15 am Rand des Halters
5 anliegt, dann bildet sie einen Anschlag für das Werkstück 1, wenn
die Trägerhülse 10 relativ zum Halter 5 eingestellt und das Werkstück
gegen die Stirnfläche 16 bewegt wird. Die genaue Forni-gebung der Stirnfläche
16 stellt somit sicher, daß die zu polierende Oberfläche 2 mit ihrem Rand
genau mit dem Rand der Oberfläche 6
fluchtet. Der Anschlagring 15 wird
entfernt, wenn das Werkstück 1 in der Aufblock- und Justiervorrichtung ausgerichtet
ist.
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Die beschriebene Vorrichtung kann auch für ein Werkstück abgeändert
werden, welches eine konkave asphärische Oberfläche zum Polieren aufweist, indem
der Halter mit einer konkaven sphärischen Oberfläche ausgestattet wird, deren Krümmung
gleich der der sphärischen Grundfläche ist. In diesem Fall weist der Anschlagring
eine konkave sphärische Stirnfläche auf, deren Krümmung gleich der der konkaven
Oberfläche 6 ist.
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Die F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei
wiederum die Aufblock- und Justiervorrichtung aus zwei ineinandersteckenden Teilen
20, 25 besteht. Der kugelartige äußere Halter 25 aus z. B. Glas oder
Metall weist eine sphärische Oberfläche 26 auf, deren Krümmungsradius gleich
dem einer sphärischen Grundfläche ist, von der die Oberfläche 2 des Werkstücks nur
geringfügig abweicht. Der innere Teil besteht wiederum aus einem hülsenförmigen
Trägerteil 20 aus z. B. Glas oder Metall, der axial in der Bohrung des kugelartiggen
Halters bewegt werden kann. An Stelle der Schraubverbindung mit dem Halter
25 wird der Trägerteil 20 hier mittels einer Feder 21 gegen die Oberfläche
26 des Halters gedrückt. Ein entfernbarer Anschlagring 30 enthält
eine Stimfläche 31, die sich gegen den Bohrungsrand der Oberfläche
26 legt und ein genaues Justieren des Werkstücks 1 ermöglicht, indem
man den Rand der Werkstüekoberfläche 2 bündig mit dem Rand der Oberfläche
6 abschließen läßt.
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Zur Einjustierung des Werkstücks 1 im Halter wird ein Ofen
35 verwendet, dessen Bodenplatte einen Ansatz 36 mit Außengewinde
aufweist, auf das der Halter 25 aufgeschraubt wird, welcher zu diesem Zweck
ein Innen-ewinde in einem unteren Teil aufweist. Dieser mit Innen-ewinde versehene
Teil dient gleichzeitig auch zur Befestigung des Halters auf einem Träger während
des Polierens. Koaxial zum Ansatz 36 trägt die Oberseite des Ofens
35 eine zylindrische Fassung 40 zur Aufnahme eines Anschlagringes
30.
Die Fassung 40 dient als Führung für einen Flansch 32 am Anschlagring
30, der mittels einer Feder 41 nach unten gedrückt wird und sich gegen die
Oberfläche 26 legt. Die Feder 41 liegt oben an einem Schraubstück 42 der
Fassung 40 an. Das untere Ende der Fassung 40 weist dagegen vorzugsweise einen nach
innen ragenden Vorsprung 43 als Anschlag auf. Eine schwache Feder 44 drückt den
Anschlagring nach oben in die Fassung 40, wenn das Verschlußstück
42
nicht losgeschraubt wird, um den Druck der Feder 41 nach unten zu verringern.
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Zu Beginn wird das Werkstück 1 mit Hilfe von Wachs in der Bohrung
des Halters 25 in einer zurückgezogenen Stellung (F i g. 2) gehalten,
wobei das C im
Werkstück mittels des Wachses am Trägerteil befestigt ist.
Wenn der Ofen 35 zur Erwärmung des Wachses erhitzt wird, dann drückt die
Feder 21 den Trägerteil 20 nach oben, bis der Rand der Oberfläche 2 des Werkstücks,
welches poliert werden soll, gegen die Stimfläche 31 düs Anschlagringes
30 an-Z C
stößt und genau mit dem Rand der Oberfläche 26
ausgerichtet
ist.
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Die Feder 41 übt eine wesentlich größere Kraft als die Feder 21 aus,
damit das Werkstück genau in der richtigen Stellung zur Ruhe kommt. Der Ofen
35 wird dann abgekühlt, damit das Wachs sich verfestigt und das Werkstück
in der richtigen Stellung im Halter festgehalten wird. Anschließend wird das Verschlußstück
42 abgeschraubt und der Anschlaggring 30 nach oben vom Halter abgehoben,
der dann vom Ansatz 36 abgeschraubt und aus dem Ofen entfernt werden kann.
Anschließend kann die Oberfläche 2 des Werkstücks poliert werden.
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Nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 enthält der äußere
Teil der Aufblock- und Justiervorrichtung einen kugelartigen Halter 45 aus Glas,
der auf einer Metallplatte 46 ruht und eine sphärische Oberfläche um das Werkstück
1 herum aufweist. Der innere Trägerteil 50 besteht aus einer Hülse,
die mittels einer Feder 51 innerhalb eines Ansatzes der Metallplatte 46 nach
oben gedrückt wird. Die Metallplatte 46 des kugelartigen Halters ist mit einer Bodenplatte
55 verbunden, die auf entgegengesetzten Seiten des Halters zwei Stützen
56, 57 aufweist, die über dem Halter einen Querbalken 58 tragen. In
genau vertikaler Ausrichtung mit der Achse des Halters trägt der Ouerbalken
58 eine zylindrische Fassung 59 für einen Kolben 60, der nach
oben aus der Fassung 59
herausgezogen werden kann. Ein Anschlagring
65
weist eine abschließende Stimfläche 66 auf, die in ihrer Mitte eine
flache konische Ausnehmung 67 aufweist, mit der das untere abgerundete Ende
des Kolbens 60 zusammenwirkt. Die Höhe des Querbalkens 58 kann mit
Hilfe der Stützen 56, 57 eingestellt werden, um sich unterschiedlichen Haltergrößen
anzupassen.
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Wie im Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 wird das Werkstück
zunächst mit Wachs in einer zurückgezogenen Stellung innerhalb der Bohrung des Halters
45 gehalten, wobei die zu polierende Oberfläche unterhalb des inneren Randes der
Oberfläche 47 liegt. Der Kolben 60 ist hier noch zurückgezogen, damit der
Anschlagring 65 auf dem Halter in eine ungefähr richtige Stellung gebracht
werden kann. Der Kolben 60 wird dann in der Fassung 59 gesenkt, bis
er in der konischen Ausnehmung 67 in der Abschlußplatte des Anschlagringes
65 liegt, wodurch die Achse des Anschlagringes genau in axialer Richtung
mit der Achse des Halters ausgerichtet wird. Die gesamte Anordnung wird sodann in
einen Ofen gestellt, der zum Schmelzen des Wachses erhitzt wird, wodurch das Werkstück
1 durch die Feder 51 in die richtige Stellung auf dem Halter gelangt.
Das Gewicht des Kolbens 60 ist derart bemessen, daß der nach unten gerichtete
Druck den nach oben gerichteten Druck der Feder 51 beträchtlich übersteigt.
Der Ofen wird dann abgekühlt, damit sich das Wachs erhärtet und das Werkstück fest
in seiner genauen Stellung festhält. C C