DE1572573A1 - Linsen-Zentrierungs-Vorrichtung - Google Patents
Linsen-Zentrierungs-VorrichtungInfo
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Description
PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE
645 HANAU · FRANKFURTER LANDSTR. 1 · POSTFACH 793 · TEL. 20803 · TELEC/RAMME: HANAUPATENT
Lriti,\-;h Scientific Instrument 7. Juli 1967
lie se arch Association Zo/De - 10
ChiylGhurst (I'.ant) I3:-;gla:;d
Linsan-Sontrierungs-Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung ζ im Zentrieren
von Linsen und zum Auffinden von jontriorungsfehlern bei
Linsen. ä
.•■ei der Herstellung von Linsen ist es richtig, daß die
geor.etrische Achse der Linse ™.it ihrer optischen Achse
^usa'rianfällt, um sicherzustellen, f:aß die optische Achse
genau ausgefluchtet ist, \:en:i die Linse in einer Befestigung
gehalten v/ird. n;iese .-ioinzidenn; (il-O-Koinzidenz)
*.;ird durch Bearbeiten der Linsenkante während der Drehung
.lar Linse u:v. ihre optische Achse erreicht.
Jos v/eiteren ist es notv/endig, daß die optische Achse mit
der Drehachse zu3a:nnenfüllt (0-R--'oin3idenz) , bevor die
bearbeitung beginnt.
Die geometrische Achse ." ist die Senkrechte im Linsen-
-littolpunkt auf die Verbindungslinie 'ier brechenden Kanten
der Linse. Dis optische Achse 0 v;ird durch die Verbin-''.uri:/slinie
:1er I'rünmungsraittelpunkte der sphärischen
Linsonflachen festgelegt. Die Drehachse R ist identisch mit
der Achse der drehbaren Haltevorrichtung für die Linse.
■'.ei Plankonvex- odor Plankonkavlinsen verläuft die optische
Achse -jenkrecht zur Planflücho und durch den Krürnnungsmittelpunkt
der sphärischen Flüche, die endlichen Radius aufweist.
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Die gekrümmte Fläche einer Linse ist in bezug auf eine Achse, beispielsweise eine Drehachse, dann zentriert,
wenn ihr Krümmungsndttelpunkt auf closer Achse JLiegt.
3ei bekannten Vorrichtungen ist vorgeschlagen worden, die O-R-ICoinzidenz einer Linse durch Befestigen '.er
Linse mit einem Klebemittel in einer drehbaren Faltenhalterung zu erreichen, wobei das Klebemittel bei™
Erwärmen zähflüssig wird. Zu Beginn wird die Halterung so eingestellt, daß ihre mechanische Achse mit ihrer
Drehachse zusammenfällt. Die Halterung wird anschließend gedreht und die von einer der beiden Flächen reflektierton
Bilder beobachtet.
Tenn sich das oder die nil<\or "j^i diesem Vorgang r-itdrehen,
wird das Klebemittel erwärmt und die Linse von !!and aus
so lange verschoben, bis das T!ild oder die bilder bei
neuerlicher Drehung der Halterung stehenbleiben. 1st dies erreicht, so läßt man das !/.lebemittel erstarren und
beginnt niit der Bearbeitung der Linsenkante, um die M-O-Koinzidenz
herzustellen. Die Zentriarungsgenauirkeit hängt dabei weitgehend von der Geschicklichkeit und der
Geduld der Bedienungsperson ab. 3in waiterer "achteil
besteht darin, daß die Linse bei c?.or manuellen Justierung ihrer
Lage auf der Halterung !nicht beschädigt worden kann.
'Jach einer anderen bekannten "othode für die Massenproduktion
von Linsen, bei denen nur einfache Zentrierungstoleranzen
vorgeschrieben sind und die nur für star!: gekrümmte Linsenflächen
geeignet sind, werden zwei schalen- oder glockenförmige, einander koaxial zugekehrte Halter zusammengefügt,
die die Linse auf Grund ihrer Kontakte mit deren sphärischen Flächen halten. Dadurch fluchtet die optische \chse der
Linse von selbst mit der Achse der Halter. Die !.'alter werden
dann um die ger -.-'nsame Achse gedreht und die Li oon/.anta
bearbeitet
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden }Jrfin<?ung, die angeführten
Nachteile und Schwiericrkciten heim Zentrieren
von Linsen zu vermeiden und die Bearbeitung der Linsen
weitgehend zu automatisieren.
Diese Aufgabe -./ird durch eine Vorrichtung nun- Zentrieren
von Linsen dadurch gelöst, t"a.3 eine elektromagnetische
Strahlenquelle, optische "'ittel zur·, Richten eines Strahlenbündeis
auf. Oi j Fläch? einer zu zentrierenden Linse, "ittel
zum Befestigen der zu zentrierenden Lins3r T.7obei die I:efestigungs;nittel
drehbar sind, "!ittel zu~ iinpfanrj ainas
durchgehenden und/oder reflektierten Ptrahl-3nb"ndel3 von
der Fläche, v/obei die ''ittel ein zu den ^o;:ecungsabv.Teichungen f
des durchgehen Jen oiler reflektierten Stra>-l--»nbündels, auf
Grund der Dezcntrierunc dor Linse, korrosnorriierondes .Signal
erzeugen, Mittel zum Hinstellen der Laae dar Linse in der
Halterung und proportionalreaelndo Servo-nteuermittel zur
Steuerung der Einstellmittel durch die vor. den I3mpfanas~-iittoln
komncnden Signale vorgesehen sind.
Die Empfangsnittel weisen vorzugsweise cino Fotozelle,
deren Empfindlichkeit ir.t rtrahluncrsenpfana von ihrer Lago zun
Strahlenbündel abhängt, oder eine '."hnliche fotoelektrische
Einrichtung zur Ermittlung von DiIuverschiebungen auf.
Wenn die Empfangsvorrichtung keine r.avregung des Bildes
mehr registriert, ist die 0-R-"oinzidenz erreicht. Die
Linse kann dann zur Erzielung der "I-O-Iloinzidenz bearbeitet
werden.
Es können gleichzeitig sowohl die reflektierten als auch dia
durchgehenden Strahlen ernittelt verden. Zusätzlich können beide Linsenoberflächen gleichzeitig zentriert werden, entweder
durch. Verwendung einer Strahlenquelle zur Ermittlung dar Bildverschiebungen auf Grund der Reflexion an der ersten
Linsenoberf lMche und der Durchs tr ahluna haidar Lir.ser.ober-
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flächen, oder durch den Einsatz zweier Strahlenquellen zur Ermittlung der Eildverschiebungen durch Reflexion
an beiden Linsenoberflächen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen dargestellten
Anordnungen und eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Zentrierung einer
Linse mit einer Lichtquelle,
Fig. 2 eine schematische Anordnung zur Zentrierung einer Linse mit zwei Lichtquellen,
Fig. 3a einen horizontalen Schnitt durch eine bevorzugte Anordnung zum Befestigen einer zu zentrierenden
Linse,
Fig. 3b einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 3a
und
Fig. 4 eine bevorzugte Steuerschaltung zur Einstellung der Lage einer Linse auf Grund der ermittelten Bildverschiebungen.
Fig. 1 zeigt einen Lichtstrahl 10, der von einer Lichtquelle
ausgeht und durch ein Linsensystem 14 und einen Strahlenteiler auf eine zu zentrierende Linse 18 gerichtet ist. Das von
einer Fläche 20 der Linse reflektierte Licht v/ird durch den Strahlenteiler auf eine Fotozelle 22, deren Strahlungsempfindlichkeit
von ihrer Lage zum Strahl abhängt, durch ein
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PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE. HANAU - \ -
Linsensystem 24 reflektiert. Das durch die Fläche 20 und die andere Fläche 26 der Linse hindurchgehende
Licht erzeugt ein Bild, welches durch ein Linsensystem 30 auf eine zweite Fotozelle 28, deren Strahlungsempfindlichkeit
ebenfalls von ihrer Lage zum Strahl abhängt, geworfen wird. Die Linse ist auf einer drehbaren
Halterung 32 befestigt, und eine Drehung derselben verursacht Verschiebungen der von den Fotozellen 22,
nachgewiesenen Abbildungen bei ungenauer Zentrierung der Linse. An geeigneter Stelle in dem Linsensystem
ist Gin Zerhacker 11 vorgesehen, so da.3 die Fotozellen auf Grund der empfangenen modulierten Strahlung Wechselstrom
abgeben, der entsprechend der Verschiebung der Abbildung moduliert ist. Die von den Fotozellen erzeugten
Signale werden an eine Einstellvorrichtung für die Linsanlage auf der (nicht dargestellten) Halterung abgegeben,
und die Linse automatisch so lange verschoben, bis die O-R-Ivoinzidenz eintritt. Die Linsensystem können
:"azu verwendet werden, den optischen Leistungsgrad (Wirkungsgrad)
verschiedener Linsenflächen in Übereinstimmung zu bringen. Der durchgehende Strahl zeigt eine vorhandene
Dezentrierung auf, sowohl von einer als auch von beiden Linseno!..er flächen. Der reflektierte Strahl ermittelt
jede Dezentrierung der von ihm überwachten Oberfläche. l'enn beispielsweise der durchgehende Strahl eine Dezentrierung
und der reflektierte Strahl eine Zentrierung für die näherliegenden Linsenoberflächen anzeigt, dann bedeutet
r'as, daß die weiter entfernt liegende Linsenoberfläche
noch nicht zentriert ist, und das Steuersystem dementsprechend reagieren wird, um die Zentrierung herzustellen.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei v/elcher eine Linse durch Reflexion an beiden Linsenoberflächen zentriert wird, wobei
zwei Lichtquellen und zwei Reflexionskanäle vorgesehen sind. Jeder Reflexionskanal gleicht dem in Fig. 1 gezeigten. Jedoch
BAD OFd'MlAL
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haben die beiden Zerhacker vorzugsweise verschiedene
Trägerfrequenzen, um jegliche Streulicht-Wechselbeziehung zv/ischen den beiden Kanälen zu vermeiden.
Um die Linse in der Halterung 32 entsprechend der Signale von den Fotozellen einzustellen, ist eine adjustierbare
Plattform (siehe Figuren 3a und 3b) vorgesehen. Die zu zentrierende Linse 20 ist beispielsweise durch ein
Klebemittel an einem Block 34 befestigt, der auf einem Kippteil 36 gleiten kann. Zwei piezoelektrische Umformer
33, 40 sind in Ausnehmungen 42, 44 angeordnet, welche im rechten Winkel zueinander am Elockrand liegen. Die
piezoelektrischen Umformer bewirken eine Verschiebung des Blocks 34 in bezug auf den Kippteil 36 bei Empfang
von Signalen der Fotozellen. Ein federvorgespannter Stössel 46 ist im Eingriff mit einer Ausnehmung 43 am
Blockrand und drückt den Block 34 gegen die Umformer 38und
Der Kippteil 36 ist mit abgeschrägten Kanten 50 versehen. Zwei v/eitere piezoelektrische Umformer 52 und 54 sind so
angeordnet, daß sie auf die abgeschrägten Kanten wirken. Die dem Block abgewandte Seite des I'ippteils 36 v/eist teilweise
eine sphärische Fläche 56 auf, welche auf den Kanten einer in einer Nabe 60 ausgebildeten Ausnehmung 58 ruht.
Die Nabe 60 dreht sich in einen Lager 62. Die Bewegung eines oder beider piezoelektrischer Umformer 52, 54 auf
Grund der von den Fotozellen empfangenen Signale veranlaßt den Kippteil 36, in bezug auf die Nabe 60 zu kippen. Ein federvorgespannter
Stössel 64 wirkt auf die abgeschrägte Kante des Kippteils 36, um diesen Eingriff mit den Umformern 52,
zu zwingen. ·
Die Drehachse der Halterungsvorrichtung verläuft vertikal, so daß der Bio „eil und die Nabe durch die Schwerkraft in
ihrer Lage gehalten werden. In Abänderung davon können
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(nicht dargestellte) Federn für diesen Zweck vorgesehen
werden. Im Kippteil und in der Habe sind Elektromagnete
angeordnet, die Block, Kippteil und Nabe zusammenhalten. Während der Zentrierung sind die Elektromagnete nicht
erregt, so daß der 3lock frei auf dem Kippteil gleiten und dieser frei auf der Habe kipp-en 3:ann. Die Gleitflächen
von Block, Kippteil und Nabe können beispielsweise mit öl geschmiert werden und/oder ir.it einem Ha-1
terial mit niedrigem Reibungskoeffizienten, beispielsweise
Polytetrafluoräthylen, beschichtet sein. V7enn
die Linse zentriert ist, werden die Elektromagnete erregt,
um Block, Kippteil und Nabe zusammenzuhalten. Die Linse ύ
kann mit jedem geeigneten Klebemittel, wie beispielsweise Harz oder mit jeden geeigneten mechanischen Mittel, oder
durch Erzeugung eines Vakuums längs der Linsenunterseite am Block befestigt werden. Die piezoelektrischen Umformer
können durch motorangetriebene Schrauben oder sonstige mechanische, thermische, elektromechanische, hydraulische,
pneumatische oder magnetische Mittel bzw. deren Kombinationen
ersetzt werden.
In Fig. 4 ist beisnielsweise eine servo-gesteuerte Schaltung
zur Adjustierung der Plattform dargestellt. Die Schaltung ist für den Betrieb motorangetriebener Schrauben zur 3e-
wegung des "locks und des Kippteils ausgelegt. ^
Die Fotozelle, Jeren Empfindlichkeit von ihrer Lage zun Strahl
abhängt, erzeugt zwei Wechselstronsignale im Kanal X bzw.
Kanal Y, die die Dezentrierung entlang der X- und Y-Richtung
anzeigen und ein Referenzsignal im Kanal S. Die Signale betätigen die entsprechenden Motoren, wodurch die Schrauben
die Plattform solange bewegen, bis die von den Fotozellen ausgesandten Kechselstromsignale in den X- oder Y-Kanälen
gleich null v/erden. In der dargestellten Schaltung ist jeder Motor mit einem Tachoneter-Generator versehen, dessen Signale
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PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE, HANAU _ te _
als Rückkopplung zur Steuerung des Motors dienen. Da die Verstärkung in den X- und Y-Kanälen vom optischen
Wirkungsgrad der betrachteten Linsenflächen abhängt , kann eine automatische oder manuelle Einstellung der
Verstärkung vorgesehen v/erden. Manuelle oder automatische Schaltmittel können in der in Fig. 1 gezeigten
Anordnung so angebracht werden, daß entweder die Fotozelle im Strahlengang der reflektierten Strahlen
die piezoelektrischen Umformer zum Kippen und die Fotozelle im Strahlengang der durchgehenden Strählen
die piezoelektrischen Umformer zum Verschieben steuert, oder daß die Reflexionskanal-Fotozelle die Verschiebungs-Umformer
und die Durchgangskanal-Fotozelle die Kipp-Umformer
steuert.
Die Messung der Dezentrierung von Linsen ist eine Anwendung
des Grundgedankens der Erfindung. I-Jenn die 0-R-Koinzidenz
einer Linse festgelegt ist, können an die rotierende Linsenkante Meßinstrumente angelegt werden,
die z. B. zwei Amplitudenmessungen und eine Phasendifferenzmessung durchführen, die zusammen das Fehlen
der M-O-Koinzidenz als räumlicher Vektor anzeigen« Die
Meßergebnisse können angezeigt oder geschrieben werden.
Bei einer anderen Anwendung der Erfindung wird zuerst die M-R-Koinzidenz festgelegt, bei der die Heßinstrumente
keine Anzeige liefern, während die "!fechselstromsignale
der Fotozellen ein Fehlen der O-M-Kolnzidenz anzeigen.
Patentansprüche:
BAD OR;g».,*,''
009819/0106 l>iAL
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Zentrieren von Linsen und zum Auffinden von Zentrierungsfehlern bei Linsen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine elektromagnetische Λ Strahlenquelle, optische Mittel zum Richten eines Strahlenbündels
auf eine Fläche einer zu zentrierenden Linse, Mittel zum Befestigen ^er zu zentrierenden Linse, wobei
die Befestigungsmittel drehbar sind, Mittel zum Empfang eines durchgehenden und/oder reflektierten Strahlenbündels
von einer Fläche, wobei die I*ittel ein zu den Bewegungsabweichungen des durchgehenden oder reflektierten Strahlenbündels,
auf Grund der Dezentrierung der Linsen, korrespondierendes Signal erzeugen, Ilittel zum Einstellen der
Lage der Linse in der Halterung und proportionalregelnde Servo-Steuermittel zur Steuerung der Einstellmittel durch
die von den Empfangsmitteln kommenden Signale vorgesehen sind.
2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ernpfancrsmittel eine Fotozelle
aufweisen, deren Empfindlichkeit für Strahlungsempfang von ihrer Lage zum Strahlenbündel abhängt und welche die
Bildverschiebung im durchgehenden oder reflektierten Strahlenbündel ermittelt.
3, Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektromagnetische Strahlenquelle aus einer Strahlenquelle für sichtbares Licht,
einer Infrarot-Strahlenquelle oder einer Ultraviolett-Strahlenquelle besteht. g^.r-, n~?~5NAL
Ü09819/010S
PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE. HANAU - % -
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Emnfangsmittel
eine erste Fotozelle aufweisen, welche die durch die
Linse hindurchgehende Strahlung auffängt und eine zweite Fotozelle, die die von einer Linsenfläche reflektierte
Strahlung auffängt.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet , daß die Empfangsmittel eine erste Fotozelle für das Auffangen der von einer
ψ Fläche der Linse reflektierten Strahlung und eine zweite
Fotozelle für das Auffangen der von der anderen Linsenfläche reflektierten Strahlung aufweisen und daß eine
zusätzliche zweite elektromagnetische Strahlenquelle und Mittel zum Richten der von der zweiten Quelle stammenden
Strahlung auf die andere Fläche der zu prüfenden Linse vorhanden sind.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet , daß die Befestigungsvorrichtung aus einer drehbaren Nabe, einem auf der Nabe
in bezug auf die Drehachse der Nabe kippbaren Teil und
^ einem auf dem kippbaren Teil befestigten Block besteht,
dessen Drehungsebene im wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Nabe verläuft, wobei die Einstellvorrichtung Mittel
zum Kippen des Teils und zur Erzeugung einer Gleitbewegung des Blocks aufweist.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch : gekennzeichnet, daß ein Zerhacker im
Strahlenbündel vorgesehen ist, so daß die Empfangsvorrichtung ein Wechselstromsignal erzeugt.
Q09819/0105
PATENTANWALT DIPL-INQ JOACHIM STKASSE. HANAU _ ^ _
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Snnfangsvorrichtung
ein erstes und ein zv/eites Signal entsprechend einer Dezentrierung entlang der X- und Y-Koordinate und
ein drittes Signal als Bezugssignal abgibt.
009819/0105
Leerseite
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