DE1961913A1

DE1961913A1 - Fine adjustment device, in particular adjusting device for diaphragms arranged in the beam path of lasers

Info

Publication number: DE1961913A1
Application number: DE19691961913
Authority: DE
Inventors: Peter Oelfke
Original assignee: Askania GmbH
Current assignee: Askania GmbH
Priority date: 1969-12-05
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1971-07-01

Description

Feineinstellvorrichtung, insbesondere Justiervorrichtung für im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden Die Erfindung bezieht sich allgemeinen Vorrichtungen zum Feineinstellen der Lage von Teilen feinmechanischer oder optischer Geräte.Fine adjustment device, in particular adjustment device for in the beam path Apertures Arranged by Lasers The invention relates to general devices for fine adjustment of the position of parts of precision mechanical or optical devices.

Im besonderen befaßt sie sich mit einer Justiervorrichtung für im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden. Bei optischen Geräten besteht häufig die Aufgabe, deren Bauelemente wie Optikteile, Zeichenträger, Blenden etc. sehr genau in ihre erforderliche Lage zum Strahlengang zu bringen. Zur Einjustierung dieser Teile in "radialer" und "axialert' Richtung in bezug auf den Strahlengang sind mannigfache Vorrichtungen, z.B. Doppelexzenter, justierbare Konußklemmen usw.In particular, it deals with an adjustment device for im Beam path of apertures arranged by lasers. With optical devices there is often the task, their components such as optical parts, sign carriers, bezels, etc. very much bring them exactly into their required position in relation to the beam path. For adjustment these parts in the "radial" and "axial" direction with respect to the beam path are various devices, e.g. double eccentric, adjustable conical clamps, etc.

bekanntgeworden. Bei den meisten dieser Konstruktionen bestimmt - zumindest in einer Justienkomponente - das Passungsspiel die erreichbare Genauigkeit. Außerdem sind oft die Reibungsverhältnisse in den zu bewegenden Teilen so ungünstig, daß feinste Verstellungen nicht mehr möglich sind. Soll der Justierzustand durch Klemmung oder Konterung gehalten werden, treten wiederum Verlagerungen ein.known. In most of these constructions it is determined - at least in one adjustment component - the fit play the achievable accuracy. In addition, the friction conditions in the parts to be moved are often so unfavorable that that the finest adjustments are no longer possible. Should the adjustment status go through Clamping or locking are held, in turn shifts occur.

Es sind auch schon Feineinstellvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen daß einzustellende Teil (Spaltbacken oder dgl.-) an biegsamen Blattfedern befestigt ist. Anordnungen dieser Art gestatten jedoch im allgemeinen nur die Verstellung des Teiles in einer Richtung innerhalb der durch die Blattfederanordnung gegebenen Führungsebene. Soll auch in einer Richtung senkrecht dazu eine Veratellmöglichkeit gegeben sein, so ergeben sich äußerat komplizierte und damit auch teuere Konstruktionen.Fine adjustment devices have also become known at which part to be set (split jaws or the like -) on flexible leaf springs is attached. However, arrangements of this type generally only allow adjustment of the part in a direction within that given by the leaf spring arrangement Management level. Should also be a possibility of adjustment in a direction perpendicular to it be given, the result is extremely complicated and thus also expensive constructions.

Die Erfindung bezieht sich auf Feineinstellvorrichtungen der letzteren Art, bei denen also das einzustellende Teil mittels eine Geradführung bewirkender federnder Elemente an einem Geräteteil gelagert und relativ zu diesem mittels -an ihm kraftschlüssig angreifender Stellmittel (Stellschrauben etc.) bewegbar ist.The invention relates to fine adjustment devices of the latter Kind, in which the part to be adjusted is effected by means of a straight line resilient elements mounted on a device part and relative to this by means of -an adjusting means (adjusting screws, etc.) acting on it in a non-positive manner can be moved.

Sie hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und trotzdem genau arbeitende Vorrichtung dieser Art zu schaffen, welche die Verstellung des einzustellenden Teiles - vorzugsweise einer Blende in einem Laser-Strahlengang - nach allen drei Koordinaten gestattet. Im letzteren Anwendungsfall hat die im Fokus eines Mikroobjektivs stehende Blende die Aufgabe, die typischen Interferenzen und Beugungserscheinungen des Laserstrahls auszufiltern und damit das Laserlicht zu homogenisieren.She has set herself the task of a simple and yet accurate working device of this type to create which the adjustment of the to be set Part - preferably an aperture in a laser beam path - after all three Coordinates permitted. In the latter application, the has the focus of a micro lens standing aperture the task of the typical interference and diffraction phenomena filter out the laser beam and thus homogenize the laser light.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß erfindungsgemäß als federnde Elemente Federdrähte Verwendung finden und zwar vier parallel und um 900 zueinander versetzt angeordnete Drähte vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, die das einzustellende Teil tragen.This object is achieved in that according to the invention as a resilient Elements spring wires are used, four parallel and 900 to each other staggered wires, preferably circular cross-section, which are to be adjusted Wear part.

Hierbei ist jedem Federelement zweckmäßig eine Stellschraube zugeordnet, die am einzustellenden Teil in Drahtnähe angreift. In weiterer Ausbildung der Erfindung verwendet man vorteilhafterweise relativ steife Federdrähte geringen Querschnitts.A set screw is appropriately assigned to each spring element, which attacks the part to be adjusted in the vicinity of the wire. In a further development of the invention relatively stiff spring wires with a small cross section are advantageously used.

Um nicht nur in "radialer" sondern auch in "axialer" Richtung die Einjustierung der Laser-Blende etc. vornehmen zu können, ist das die Laser-Blende tragende Teil -seinerseits in Richtung des Strahlenganges, also "axialt'. feinverstellbar geführt, z.B. in einem entsprechend ausgebildeten Tubus.In order not only in the "radial" but also in the "axial" direction the To be able to adjust the laser aperture, etc., that is the laser aperture The load-bearing part is finely adjustable in the direction of the beam path, that is to say "axially" guided, e.g. in an appropriately designed tube.

Falls der Aufbau des optischen Bauelementes oder seiner Fassungsteile nicht "rotationssymmetrisch" ist, also bei der Einustierung keine Verdrehung um die Achse zugelassen werden kann, muß man selbstverständlich durch geeignete Mittel dafür sorgen, daß bei einer auch erforderlichen "axialen" Verlagerung des optischen Bauelementes eine solche Verdrehung nicht auftritt. Ist ein derartiges optisches Bauelement unaittelbar am einzustellenden Teil befestigt und letzteres mittels der Federdrähte am axialverschieblichen Geräte teil fliegend gelagert, so muß für den Axialtrieb dieses Geräteteiles eine entsprechende Geradführung vorgesehen sein. Man kann aber auch so vorgehen, daß man das das einzustellende Teil mittels des die Federdrähte tragenden Geräteteils ortsfest anordnet und das optische Bauelement in dem einzustellenden Teil - vorzugweise mittels eines Schraubengetriebes - unverdrehbar axialverschiebbar lagert.In the case of the structure of the optical component or its mount parts is not "rotationally symmetrical", i.e. no rotation around during adjustment the axis can be approved, one must of course by suitable means make sure that with one too required "axial" displacement of the optical component such a twist does not occur. Is one of those Optical component attached directly to the part to be adjusted and the latter by means of the spring wires on the axially displaceable device part cantilevered, so a corresponding straight-line guide must be provided for the axial drive of this part of the device be. But you can also proceed in such a way that you use the part to be adjusted of the device part carrying the spring wires and the optical component in the part to be set - preferably by means of a screw gear - non-rotatable axially displaceable.

Die Zeichnung veranschaulicht in den Abbildungen 1 bzw. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abbildung 1 ist mit 1 eine in einem nicht weiter dargestellten Laser-Strahlengang angeordnete Blendenplatte bezeichnet. Die aus Glas bestehende Platte ist auf ihrer rechten Stirnfläche mit einem lichtundurchlässigen Uberzug versehen, der nur in einem äußerst kleinen kreisförmigen zentralen Bereich zur Bildung einer Blendenöffnung entfernt wurde.The drawing illustrates two in Figures 1 and 2 and 3, respectively Embodiments of the invention. In Figure 1, 1 is one in one not further illustrated laser beam path referred to arranged aperture plate. the The plate made of glass is opaque on its right-hand face Covered only in an extremely small circular central area removed to form an aperture.

Mit 3 ist der Blendenplattenträger bezeichnet, der wie ersichtlich eine zentrale Ausnehmung 2 besitzt, die wesentlich größer als der Blendendurchmesser ist. Der Träger 3 ist mittels vier relativ steifer Federähte 4 geringe kreisförmigen Querschnitte an der Geräteteil 5 fliegend gelagert. Letzteres ist durch Ausbildung als Schraubtrieb im Tubus 6 "axial" verschiebbar vorgesehen. Die vier Federdrähte 4 sind (analog wie beim Ausführungsbeispiel 2-s, Abb. 3)um 90° zueinander versetzt angeordnet. Jedem Draht ist eine im Tubus 6 gelagerte Stellschraube 7 zugeordnet, die dem Umfang des Blendenplattenträgers 3 gegenübersteht und an diesem kraftschlüssig angreift. Der zylindrische Körper 6 ist - was ebenfalls nicht weiter dargestellt ist - auf ein im Strahlengang des Lasers befindliches Mikroobjektiv aufschraubbar.With the diaphragm plate carrier is designated, which as can be seen has a central recess 2 which is much larger than the diaphragm diameter is. The carrier 3 is small circular by means of four relatively stiff spring seams 4 Cross-sections on the device part 5 overhung. The latter is through training provided as a screw drive in the tube 6 so as to be "axially" displaceable. The four spring wires 4 are offset from one another by 90 ° (analogously to the exemplary embodiment 2-s, Fig. 3) arranged. An adjusting screw 7 mounted in the tube 6 is assigned to each wire, which faces the periphery of the diaphragm plate carrier 3 and is non-positive on this attacks. The cylindrical body 6 is - which is also not shown further - can be screwed onto a micro-objective located in the laser's beam path.

Durch Verdrehen des Geräte teils 5 wird die Blendenplatte 1 in "axialer" Richtung verstellt und damit die Blendenebene in die Brennebene des nicht dargestellten Mikroobjektive gebracht. Mit den Stellschrauben 7 ist eine äußerst feinfühlige Verstellung der Blende 1 in der Fokusebene nach beiden Koordinaten gegeben. Bei der Einjustierung' der Blendenplatte in "axialer" Richtung, die zweckmäßig zuerst vorgenommen wird, ist eine Einstellgenauigkeit von ca. 5 pm erzielbar. "Radial" erreicht man durch feinfühlige Gegenkante rung Werte unter 1/um. Bemerkenswert ist die mit der Feineinstellvorrichtung erzielte Konstanz der Justierung über einen langen Zeitraum.By turning the device part 5, the orifice plate 1 is in "axial" Adjusted direction and thus the diaphragm plane in the focal plane of the not shown Micro lenses brought. With the adjusting screws 7 is an extremely sensitive adjustment of the aperture 1 in the focal plane according to both coordinates. When adjusting the diaphragm plate in the "axial" direction, it is advisable to do this first is carried out, a setting accuracy of approx. 5 pm can be achieved. "Radial" values below 1 / µm can be achieved with sensitive counter-edging. Remarkably the constancy of adjustment achieved with the fine adjustment device via a long period.

Das Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen 2 und 3 empfiehlt sich besonders in den Fällen, wo z.B. ein in "axialer" Richtung sehr fein zu verstellender Zeichenträger keine Verdrehung bei dieser Bewegung zuläßt und/oder das Justierergebnis in "radialer" Richtung durch geringfügige Beeinflussung bei der Axialverstellung zum Teil eliminiert würde. Die Vorrichtung eignet sich somit besonders dann, wenn der Zeichenträger, die Blende oder dgl. intermittierend ("axial" - "radial") justiert werden muß.The embodiment according to Figures 2 and 3 is recommended especially in those cases where, for example, a very fine adjustment can be made in the "axial" direction Character carrier does not allow any rotation during this movement and / or the adjustment result in the "radial" direction due to a slight influence on the axial adjustment would be partially eliminated. The device is therefore particularly suitable when the character carrier, the diaphragm or the like. Intermittently ("axially" - "radially") adjusted must become.

In diesem Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile wie im ersten Ausführungsbeispiel analog beziffert. Gegenüber dem letzteren weist es lediglich folgende Unterschiede auf: Die Blendenpiatte 1 und ihre Auflagenscheibe 2 mit einer wesentlich größeren Bohrung sind im tubusförmigen Träger 3 eingesetzt der hier nicht unmittelbar von den vier Federdrähten 4 getragen wird. Diese tragen vielmehr das zylinderförmige Teil 3a, in welchem der Blendenträger 3 verschiebbar und mit Hilfe der Geradführungsmittel 9, z.B. Nut und Stift, drehgesichert gelagert ist. Die Federdrähte 4 sind mit ihrem anderen Ende in dem ringförmigen Geräteteil 5 befestigt, welches im Tubus 6 eingeschraubt und darin festgesetzt ist. Die Teile 3a und 5 sind somit nach einer möglichen "Nullabstimmung" in "axialer" Richtung nicht mehr verstellbar. Die "axiale" Verstellung des Blendenplattentrgere 3 erfolgt durch Betätigen des zu diesem Zweck mit Differenzgewinde ausgestatteten Shraubentrebes 8, Das Geräteteil 5 besitzt daher entsprechendes Innengewinde, das hintere Ende des Tubus 3 ein entsprechendes Außengewinde wenig unterschiedlicher Steigung. Mittels der Stellschrauben 7 kann die Bléndenplatte 1 im Träger 3 über das Teil 3a wieder in der Blendenebene nach zwei Koordinaten verstellt werden.In this embodiment, the same parts are as in the first embodiment numbered analogously. Compared to the latter, it only has the following differences on: The aperture plate 1 and its support disc 2 with a much larger one Bore are used in the tubular carrier 3 which is not directly from here the four spring wires 4 is carried. Rather, these carry the cylindrical Part 3a, in which the panel support 3 is displaceable and with the help of the straight guide means 9, e.g. groove and pin, is secured against rotation. The spring wires 4 are with their the other end is fastened in the ring-shaped device part 5 which is screwed into the tube 6 and is set in it. Parts 3a and 5 are thus after a possible "zero vote" No longer adjustable in the "axial" direction. The "axial" adjustment of the diaphragm plate carrier 3 is done by Press the for this purpose with differential thread equipped Shraubentrebes 8, the device part 5 therefore has a corresponding internal thread, the rear end of the tube 3 has a corresponding external thread slightly different Pitch. By means of the adjusting screws 7, the diaphragm plate 1 in the carrier 3 can over the part 3a can be adjusted again in the diaphragm plane according to two coordinates.

9 Patentansprüche 1 Zeichnungeblatt 9 claims 1 drawing sheet

Claims

P a t e n t a n s p -return device for fine adjustment of Apertures, sign carriers, preferably arranged in the beam path of optical devices, optical elements etc. having parts, in which the part to be adjusted mounted on a device part by means of a straight line causing resilient elements and relative to this by means of adjusting means (adjusting screws etc.) is movable, in particular adjusting device for in the beam path of lasers arranged diaphragms, characterized in that the elastic mounting of the to be adjusted Part (3 or 3a) to enable its adjustment in the management level two co-ordinates from four parallel and offset by 900 to each other arranged spring wires (4) is preferably circular in cross section.

2) Vorricbtung according to claim 1, characterized in that the optical Component (1) sits directly on the part to be set (3) and the latter on the device part (5) is overhung by means of the spring wires (4).

3) Device according to claim 1 to 2, characterized in that the device part t5) carrying the part to be adjusted (3) in turn in the direction of the beam path is adjustable.

4) Device according to claim 3, characterized in that the "axial" Adjustment of the device part without twisting the one having the optical component Adjustment part takes place.

5) Device according to one of claims i to 4 characterized by the use of relatively steep spring wires with a small cross-section.

6) Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that each spring wire (4) is assigned an adjacently arranged adjusting screw (7) is.

7) Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that two of the four adjusting screws (7), which form an angle of 900 to one another, are replaced by pressure springs (spring housing).

8) Device according to claim 1 to 3 and 5 to 7, in particular adjusting device for a laser diaphragm with a rotationally symmetrical cross-section arranged in a tube, characterized in that the diaphragm mount (3) by means of the spring wires (4) load-bearing device part (5) sensitively "axially" by means of a screw gear in the tube (6) is slidably mounted.

9) Device according to claim 1 and 4 to 7, characterized in that that the part to be adjusted (3a) by means of the spring wires (4) supporting the device part (5) is arranged stationary, while the optical component (1, 3) in the to be set Part (3a) - preferably by means of a screw gear - non-rotatable "axially" is slidably mounted.

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