DE1928240U

DE1928240U - FORCE-FREE PAGING DEVICE OF OPTICAL ELEMENTS.

Info

Publication number: DE1928240U
Application number: DE1964O0007870
Authority: DE
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1964-10-17
Filing date: 1964-10-17
Publication date: 1965-12-02

Description

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OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÖNCHEN _n. _._n OPTICAL WORKS G. RODENSTOCK MÖNCHEN _n . _. _n

P-A.730 73M7.ia64P-A.730 73M7.ia64

AnI. Blatt 1 zum Brief vom 16.10.64 an daa DEUTSCHE PATENTAMT MünchenAnI. Sheet 1 of the letter dated October 16, 1964 to the German Patent Office in Munich

- Dr. lau/Hm.-- Dr. lukewarm / Hm.-

Kräftefreie Lagerung optischer Elemente.Force-free storage of optical elements.

Die Erfindung "bezieht sich auf die Lagerung optischer Elemente, also von Linsen oder Spiegeln, in metallischen oder anderen Passungen und löst die Aufgabe, die Elemente bei Temperaturschwankungen frei von Druckkräften zu halten, die infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung aller Körper auftreten können. Dabei muß andererseits Sorge getragen werden, daß durch die temperaturbedingten Maßänderungen der Fassungen kein freies Spiel der optischen Elemente eintritt, das die Justierung des Strahlenganges zerstören würde.The invention "relates to the storage of optical elements, So from lenses or mirrors, in metallic or other fits and solves the task of removing the elements in case of temperature fluctuations to be kept free of compressive forces that can occur as a result of the different thermal expansion of all bodies. On the other hand, care must be taken that there is no free play due to the temperature-related dimensional changes in the mounts of the optical elements occurs, which would destroy the adjustment of the beam path.

Insbesondere betrifft die Erfindung Spiegel und Linsen von sehr großem Durchmesser, bei denen die maßlichen Änderungen durch die Temperatur Beträge erreichen können, die wesentlich größer als die üblichen optischen Toleranzwerte sind.In particular, the invention relates to very large diameter mirrors and lenses in which the dimensional changes due to the Temperature can reach amounts that are significantly greater than the usual optical tolerance values.

Die Erfindung setzt voraus, daß die Gestalt der optischen Elemente von ihrer Lage im Kaum unabhängig ist, also durch Deformationen infolge des Eigengewichtes nicht merkbar beeinflußt wird. Maßnahmen zur Innehaltung dieser Forderung sind nicht Gegenstand dieser Erfindung.The invention assumes that the shape of the optical elements is hardly independent of its location, i.e. is not noticeably influenced by deformations due to its own weight. measures to meet this requirement are not the subject of this invention.

Sie bezieht sich in erster Linie auf scheibenförmige runde optische Elemente, aber weiterhin in sinngemäßer Abwandlung auch auf anders gestaltete Teile, beispielsweise Prismen,,It relates primarily to disc-shaped round optical Elements, but also in a corresponding modification to differently designed parts, for example prisms,

Es wird vorausgesetzt, daß das optische Element in einer ring- oder rahmenartigen Passung sitzt, die sein Gewicht aufnimmt und auf weitere Teile des optischen Gerätes überträgt.It is assumed that the optical element is seated in a ring or frame-like fit which will take its weight and transfers to other parts of the optical device.

Die Erfindung besteht darin, das optische Element innerhalb der Passung durch ein Zwischenglied festzulegen, das den Hand des Elementes so umgibt, daß zumindest in radialer Richtung keine Berührung zwischen ihm und der Passung stattfindet, dieThe invention consists in defining the optical element within the fit by means of an intermediate member that is in the hand of the Element surrounds so that at least in the radial direction there is no contact between it and the fit, the

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OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÖNCHENOPTICAL WORKS G. RODENSTOCK MÖNCHEN

AnI. Blatt 2 zum Brief vom 16.10.64 an daa DEUTSCHE PATENTAMT MünchenAnI. Sheet 2 to the letter dated October 16, 1964 to the German Patent Office in Munich

-Dr. Nau/Hm,--Dr. Nau / Hm, -

wirksame Dicke des Zwischengliedes proportional der Ausdehnung des Elementes in Richtung Zwischenglied-Durchstoßpunkt der optischen Achse iat und daß in Richtung der optischen Achse selbst die Lage des Elementes definiert ist. Das Zwischenglied kann eine Vergußmasse sein, aber auch aus mehreren festen, etwa klotzartigen Körpern bestehen. Der Saum, der vom Zwischenglied bestimmt wird, ist erfindungsgemäß so zu bemessen, daß bei Temperaturänderung keine radialen Kräfte auf das optische Element ausgeübt werden.effective thickness of the intermediate link proportional to the expansion of the element in the direction of the intersection point of penetration of the optical axis and that in the direction of the optical axis itself the position of the element is defined. The intermediate member can be a casting compound, but also from several solid, approximately block-like Bodies exist. The seam, which is determined by the pontic, is to be dimensioned according to the invention so that when the temperature changes no radial forces are exerted on the optical element.

Zugkräfte werden dadurch unterbunden, daß ein Festkleben der Vergußmasse oder auch nur ein Festhaften durch Saugwirkung durch eine dünne maßlich nicht in Erscheinung tretende Folie aus Metall oder dergleichen unterbunden wird, die schlimmstenfalls nur am Element oder nur an der Vergußmasse haftet.
Feste Zwischenglieder werden ebenso gegen das Element abgeschirmt„Tensile forces are prevented by preventing the potting compound from sticking, or even just by suction, by a thin, dimensionally non-apparent foil made of metal or the like, which in the worst case only adheres to the element or only to the potting compound.
Fixed pontics are also shielded from the element "

Druckkräfte können unabhängig von der Passung durch die Vergußmasse auf das Element übertragen werden, wenn sich die Vergußmasse beim Sinken der Temperatur stärker zusammenzieht. Dies wird erfindungsgemäß unterbunden, indem die Vergußmasse an mindestens drei vorzugsweise gUieichabständigen Stellen ihres ümfangea unterbrochen wird. Pur klotzartige Zwischenglieder ist diese Auftrennung von selbst gegeben. Vor allem aber können Druckkräfte dadurch übertragen werden, daß sich die Passung zusammenzieht und Zwischengliec und optisches Element gemeinsam radial unter Druck setzt, wodurch die Flächen des letzteren deformiert werden können.Compressive forces can be applied independently of the fit through the potting compound be transferred to the element when the potting compound contracts more when the temperature drops. This is according to the invention prevented by the casting compound being interrupted at at least three, preferably equally spaced, points on its circumference will. This separation of even given. Above all, however, compressive forces can be transmitted by the fact that the fit contracts and interposed joints and jointly pressurize the optical element radially, whereby the surfaces of the latter can be deformed.

Dies wird durch geeignete Bemessung des Innendurchmessers der Fassung in Beziehung zum Außendurchmesser des Elementes behoben, wobei die thermischen Ausdehnungswerte für die Werkstoffe von Passung, Zwischenglied und optischem Element wichtig sind. Erfindungsgemäß müssen sich die Durchmesser von Fassung und optischem Element umgekehrt verhalten wie die Differenzen ihrer thermischen Ausdehnungs ■ werte gegenüber dem des Zwischengliedes, von welchem anzunehmenThis is done by appropriately dimensioning the inside diameter of the socket in relation to the outside diameter of the element, where the thermal expansion values for the materials of the fit, pontic and optical element are important. According to the invention the diameter of the frame and the optical element must be reversed behave like the differences in their thermal expansion values compared to that of the pontic which is to be assumed

OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÖNCHEN 'OPTICAL WORKS G. RODENSTOCK MÖNCHEN '

AnI. Blatt 3 zum Brief vom 16.10.64 an das DEUTSCHE PATENTAMT MünchenAnI. Sheet 3 of the letter dated October 16, 1964 to the GERMAN PATENT OFFICE Munich

- Dr. Nau/Hm.-- Dr. Nau / Hm.-

ist, daß er wesentlich größer als die der Werkstoffe von optischem Element und Passung sind.is that it is much larger than that of the materials of optical Element and fit are.

Ist D-, der Innendurchmesser der Fassung, D-, der Außendurchmesser des optischen Elementes, a~ der Temperaturteiwert *&&&■ der Fassung, &2 des Zwischengliedes und a-, derjenige des Elementes, so gilt die GleichungIf D-, the inside diameter of the mount, D-, the outside diameter of the optical element, a ~ the temperature value * &&& ■ of the mount, & 2 of the intermediate link and a-, that of the element, then the equation applies

0*0- ^M &*~\ 0 * 0- ^M & * ~ \

;> χ & ^a ;> χ & ^a

Handelt es sich um nicht runde, "beispielsweise rechteckige Element* so gilt diese Beziehung sinngemäß für die Längen- und Breitenabmessungen von Element und Fassungsrahmen.If it is not a round, "for example rectangular element * this relationship applies analogously to the length and width dimensions of the element and frame.

Es ist zweckmäßig, als Vergußmasse Silikonkautschuk zu verwenden; dieser Stoff läßt sich gut vergießen und ist nach dem Aushärten starr genug, um die durch das Gewicht des Elementes gegebenen Kräfte ohne eigene Verformung zu übertragen. Besteht beispielsweis* das optische Element aus Duranglas mit a-, = 4,5 x 10" , die Fassung aus Aluminium mit 24x , während für Silikonkautschuk a₂=260x ~ folgt, so ergibt sich, daß der freie Durchmesser der Fassung um 8,26 <fo größer sein muß als der Außendurchmesser des optischen Teiles. In diesem Falle ist die Bedingung &₂\ ^ax\ ^ai für positive Y/erte a-,, a_?, a, und ΒΛ E, erfüllt.It is advisable to use silicone rubber as the casting compound; this material is easy to cast and after hardening is rigid enough to transmit the forces given by the weight of the element without deforming itself. If, for example, * the optical element consists of Duran glass with a-, = 4.5 x 10 ", the frame made of aluminum with 24x, while for silicone rubber a ₂ = 260x ~ follows, the result is that the free diameter of the frame is 8, 26 <fo must be larger than the outer diameter of the optical part. In this case, the condition & ₂ \ ^a x \ ^a i for positive Y values a- ,, a _?, A, and ΒΛ E, is fulfilled.

Für optische Elemente mit sehr großem Beiwert a-, muß durch Wahl der Werkstoffe für Fassung und Vergußmasse die Beziehung a-j\ a^"> a, herbeigeführt werden; Vergußmassen mit Wärmebeiwerten kleiner als für Gläser oder Metalle gibt es aber nicht. Dann sind in den Kaum zwischen Fassung und Element Klötze'fester Stoffe spielfrei einzupassen, die eine kleine Wärmeausdehnung aufweisen, und die Lage des Elementes definieren. Zur Befestigung kann der resxliche Saum zwischen Element und Fassung mit einer vergleichsweise elastischenFor optical elements with a very large coefficient a-, must be made by choice the relation a-j \ a ^ "> of the materials for socket and casting compound a, be brought about; Potting compounds with heat coefficients smaller than but there is no such thing as glass or metal. Then blocks of solid materials must be fitted into the space between the frame and the element without play, which have a small thermal expansion, and the location of the element. The elastic hem can be used for fastening between element and socket with a comparatively elastic

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OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÜNCHEN ι b OPTICAL WORKS G. RODENSTOCK MUNICH ι b

AnI. Blatt 4 zum Brief vom 16.10.6 4 an das DEUTSCHE PATEITAMT MünchenAnI. Sheet 4 to the letter of October 16, 1964 to the GERMAN PATEITAMT Munich

- Dr. Hau/Hm.-- Dr. Hau / Hm.-

Masse ausgefüllt werden, etwa Schaumstoff oder Gummi. Durch geeignete Gestaltung der Klötze und der einander zugekehrten Flacher von Fassung und Element kann die Befestigung eindeutig gesichert werden, etwa durch Eindrehungen oder Facetten.Mass are filled, such as foam or rubber. Through suitable The design of the blocks and the flat surfaces of the frame and element facing each other can clearly secure the fastening by means of indentations or facets.

In diesem Sinne kann eine Flintlinse (a-, =10x10" ) durch Porzellanklotze .(a₂=2ol0 ) in eine um 5 f<> größeren Fassung aus Nickelstahl (a^=9,6.10~ ) eingesetzt werden.In this sense, a flint lens (a-, = 10x10 ") can be inserted into a socket made of nickel steel (a ^ = 9.6.10 ~) larger by 5 f <> _{by means of a porcelain stick (a 2 = 2ol0).}

In den Figuren 1 bis 3 sind Beispiele gemäß der Erfindung wiedergegeben worden.Examples according to the invention are shown in FIGS. 1 to 3 been.

ist
In Figuren 1 und 2/aas optische Element 1, beispielsweise ein fla-is
In Figures 1 and 2 / aas optical element 1, for example a flat

2 ' eher Hohlspiegel, von einer dünnen Metallfolie_/umgeben, um die sich die Vergußmasse 3 legt. Sie weist drei Unterbrechungen 4 auf. Mit 5 ist die metallische Fassung bezeichnet. In axialer Richtung ist der Spiegel 1 dadurch gesichert, daß er eine Facette 6 hat, über die die Vergußmasse 3 herübergreift.2 'rather concave mirror, surrounded by a thin metal foil _/ around which the potting compound 3 is placed. It has three interruptions 4. With 5 the metallic version is referred to. In the axial direction, the mirror 1 is secured in that it has a facet 6 over which the potting compound 3 reaches over.

In Figur 3 ist die Linse 1 aus Flintglas mittels gleichabständig angebrachter Porzellanklötze 3 in die Fassung 5 aus Nickelstahl gesetzt, wozu die Linse eine Nute 11 und die Fassung eine Stufe Il im Durchmesser besitzt. Ein Ring 7 verhindert das Herausfallen der Klötze; die elastische Vergußmasse sichert alle Teile vor Verschiebung. In FIG. 3, the lens 1 made of flint glass is placed in the mount 5 made of nickel steel by means of equally spaced porcelain blocks 3, for which the lens has a groove 11 and the mount has a step II in diameter. A ring 7 prevents the blocks from falling out; the elastic casting compound secures all parts against displacement.

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Claims

Claims.

1.) Force-free storage of optical elements in a rigid fit by means of an intermediate member, characterized in that the diameter or dimensions of the fit and of the optical element behave inversely as the differences in their thermal expansion values compared to that of the Intermediate link.

2.) Storage according to claim 1, characterized in that the intermediate member is a potting compound.

3.) Storage according to claim 1 and 2, characterized in that the potting compound bypassing the optical element through spaces is broken down into several parts.

4o) storage according to claim 1 to 3, characterized in that a comparatively between the optical element and potting compound thin film is inserted.

5o) Storage according to claim 1 and 2, characterized in that silicone rubber is used as a potting compound.

6.) Storage according to claim 1, characterized in that as an intermediate member Blocks made of a material are used whose thermal expansion value is smaller than that of the optical element and fit - && ΘΏ £ 22? Χ is.

7.) Storage according to claim 1 and 6, characterized in that the The blocks engage in grooves or similar recesses in the element and fit.

8.) Storage according to claim 1, 6, and 7, characterized in that the blocks are surrounded by a comparatively elastic mass.