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Die
Erfindung betrifft Fassung für
optische Bauelemente, bevorzugt zur Aufnahme von rotationssymmetrischen
optischen Bauelementen, wie beispielsweise kugelförmigen Mikroobjektivlinsen, mit
mindestens einem Formelement zur Lagepositionierung und Lagefixierung
des Bauelementes.
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Bekannt
sind verschiedenartige Gestaltungsformen von Fassungen zur Aufnahme
von rotationssymmetrischen optischen Bauelementen, bei denen die
Bauelemente in eine hohlzylinderförmige Fassung justiert eingefügt und anschließend die
Lagefixierung durch, beispielsweise Kleberinge zwischen der Fassung
und dem optischen Bauelement oder durch Vorschraubringe vorgenommen
wird.
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Die
Zentriergenauigkeit wird dabei durch das Paarungsspiel zwischen
Linse und Fassung bestimmt. Geringfügige Unrundungen der optischen Bauelemente
und der Fassungen erschweren den Montageprozess. Der Justierprozess
in Verbindung mit dem sich daran anschließenden Klebevorgang ist sehr
zeitaufwendig. Ferner bedarf es einer sehr genauen Fertigung der
Fassungselemente.
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Bei
der Fassung von optischen Bauelementen für beispielsweise Objektive
für den
Einsatz in der Mikroskopie ist es u.a. wichtig, dass die optischen Bauelemente
spannungsarm in einer Fassung fixiert werden, das heißt, das
optische Bauelement soll durch die Fassung selbst möglichst
keine Deformationen erfahren.
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Aus
dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, bei denen das
optische Bauelement über
elastische Mittel in einer Fassung gehalten wird.
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In
DE 28 46 241 A1 wird
beispielsweise eine Lösung
beschrieben, bei der eine in ihrer Fassung radial geführte Linse
durch mindestens zwei aus einem elastischen Material bestehende
Plättchen
axial an eine feste Anlage gedrückt
wird. Die Plättchen
sind derart gestaltet, dass sie formschlüssig in der Fassung anliegen
und die Linse unter Vorspannung halten. Nachteilig hierbei ist,
dass die gesamte Anordnung aus mehreren Einzelelementen besteht,
so dass sowohl der fertigungstechnische Aufwand als auch der Aufwand
der Montage relativ hoch ist.
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Ferner
wird in DE 20 2004 003 870 U1 eine Anordnung zum Fassen von Linsen
und Linsengruppen in einer Fassung vorgestellt, an deren Innenfläche die
Linsen oder Linsengruppen anliegend, eine Presspaarung bildend,
fixiert sind. Dabei ist im Innenzylinder der Fassung eine ringförmig ausgebildete, umlaufend
gewölbte
Manschette vorgesehen, mit der eine Linse oder Linsengruppe in der
Montagesolllage eine Presspaarung bildet und eine zu fassende Linse oder
Linsengruppe einen Linsenrand aufweist, der durch Unterbrechungen
einzelne über
den Umfang verteilte Erhebungen für eine direkte Anlage am Innenzylinder
der Fassung enthält.
Auch wenn die Fixierung des optischen Bauelementes relativ einfach ist,
ist bei der Herstellung der Fassung ein kostenaufwendiges spangebendes
Verfahren unumgänglich. Darüber hinaus
sind zusätzliche
Konturen am optischen Bauelement erforderlich.
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Eine
weitere Möglichkeit
zum Herstellen einer gasdichten und hochpräzisen Einpassung einer Kugellinse
in eine zylindrische Öffnung
innerhalb eines metallischen Körpers
beschreibt
DE 3829067 C2 .
Bei dieser Variante wird die Kugellinse axial in die Öffnung eingepresst.
Dabei ist der Durchmesser kleiner, als der Durchmesser des optischen
Bauelementes selbst. Der Durchmesser der zylindrischen Öffnung wird
in Abhängigkeit
von der Beschaffenheit des metallischen Körpers soviel kleiner als der Durchmesser
der Kugellinse gewählt,
dass beim Einpressen der Kugellinse in die Öffnung der metallische Körper im
Bereich der Innenwand der Öffnung
plastisch verformt wird.
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Als
nachteilig bei dieser Variante erweist sich insbesondere, dass diese
nur bedingt für
von der Vollkugelform abweichende optische Bauelemente einsetzbar
ist. Bei halbkugelförmigen
Bauelementen mit planer Lichtaustrittsfläche oder auch bei definiert gekrümmten Lichtaustrittsflächen, lassen
sich diese nach der Montage nicht mehr oder nur mit sehr hohem Aufwand
justieren.
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Ausgehend
von den Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Fassung für
optische Bauelemente, insbesondere für kugelförmige Mikroobjektivlinsen zu schaffen,
die eine definierte Laqefixierung des optischen Bauelementes in
einer bereits im Vorfertigungsgang fertig gestellten Fassung mit
niedrigem Montageaufwand ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Fassung der eingangs beschriebenen Art, dadurch
gelöst,
dass die Konturen des Formelementes oder der Formelemente an die
Aufnahmefläche
des optischen Bauelementes angepasst sind und das Formelement oder
die Formelemente Bestandteil der Fassung, radial elastisch ausgebildet
und derart bemessen ist/sind, dass eine Presspaarung zwischen dem
optischen Bauelement und dem Formelement oder den Formelementen
gegeben ist.
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Die
Fassung besteht zusammen mit dem Formelement, beziehungsweise den
Formelementen komplett aus einem Vorfertigungsteil. Das bedeutet, dass
die Oberflächen
der Fassung sowie die Anlageflächen
des Formelementes oder der Formelemente im Objektiv selbst nicht
weiter bearbeitet werden müssen.
Sowohl der fertigungstechnische Aufwand bei der Herstellung der
Fassung als auch der montageseitige Aufwand zur Fixierung des optischen
Bauelementes ist relativ gering.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltungsvariante besteht darin dass das Formelement
ein ringförmiger Steg
mit gleichmäßig auf
die Aufnahmefläche
des optischen Bauelementes wirkenden Radialkräften ist.
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Der
ringförmige
Steg bewirkt eine annähernde,
gleich bleibende Kraftverteilung. Die durch den fertigungstechnischen
Prozess erzeugten Maßabweichungen
werden über
die elastische Verformung des Steges bei der Montage des optischen
Bauelementes aufgefangen, wobei in Abhängigkeit vom Material des optischen
Bauelementes sowie vom Material der mit dem Formelement versehenen
Fassung selbst die Presspaarung so gewählt wird, dass Qualitätsnachteile
(Spannungen) vermieden werden.
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Eine
weitere Ausgestaltungsvariante besteht darin, zur Fixierung des
optischen Bauelementes mehrere, über
die Aufnahmefläche
gleichmäßig verteilte,
Formelemente in Form von elastischen Stegen vorzusehen, die so ausgebildet
sind, dass ringförmig auf
das optische Bauelement die zur Fixierung erforderlichen Radialkräfte gleichmäßig wirken.
Die gleichmäßig wirkenden
Radialkräfte
vermeiden das Auftreten eines lateralen Fehlers auf der optischen Achse.
Diese Formelemente können
beispielsweise aus geschlitzten Stegen bestehen, die eine federnde Wirkung
(ringförmig
gleichmäßig wirkende
Kraft) besitzen und somit das optische Bauelement in seiner justierten
Position gleichmäßig festklemmen.
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Zweckmäßigerweise
weisen das Formelement oder die Formelemente Konturen zur axialen Lagepositionierung
des optischen Bauelementes auf, die nicht auf die optisch wirksamen
Flächen
wirken. Damit kann beim Eindrücken
des optischen Bauelementes in die Fassung gleichzeitig die axiale
Lagepositionierung des Bauelementes definiert werden.
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Zur
zusätzlichen
Lagefixierung des in der Fassung justierten Bauelementes ist es
sinnvoll, einen Klebering vorzusehen, der zwischen dem optischen
Bauelement und der Fassung (Klebespalt) anzubringen ist. Neben der
zusätzlichen
Fixierung des Bauelementes hat diese Gestaltungsvariante den Vorteil,
dass eine Abdichtung vorgenommen wird, so dass Öle, Wasser oder andere Schmutzbestandteile nicht
in die Fassung eindringen können.
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Anhand
eines Ausführungsbeispiels
soll nachfolgend die erfindungsgemäße Fassung zur Aufnahme eines
kugelförmigen
optischen Bauelementes näher
erläutert
werden. Dazu zeigen:
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1:
die Anordnung des optischen Bauelementes in der Fassung und
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2:
die Einzelheit X aus 1.
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1 zeigt
eine hohlzylinderförmige
Fassung 1, beispielsweise die eines Objektivs für ein Mikroskop,
in der ein mit einer planen Lichteintrittsfläche 2 versehenes kugelförmiges optisches
Bauelement 3 ausgerichtet aufgenommen ist.
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Zur
Lagefixierung des nach an sich bekannter Art und Weise ausgerichteten
optischen Bauelementes 3 besitzt die Fassung 1 ein
ringförmiges,
radial elastisches Formelement 4, welches in 2 näher dargestellt
ist.
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Der
Innendurchmesser des Formelementes 4 sowie der Außendurchmesser
des optischen Bauelementes 3 sind dabei so gewählt, dass
im montierten Zustand eine Presspaarung zwischen beiden Elementen
vorhanden ist, die dass optische Bauelement 3 in der Fassung 1 durch
die ringförmig
gleichmäßig radial
wirkende Kraft sowohl in seiner radialen als auch in seiner axialen
Lage fixiert.
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Zum
Zwecke der zusätzlichen
Lagefixierung des optischen Bauelementes 3 in der Fassung 1 ist stirnseitig
am Lichteintritt zwischen dem optischen Bauelement 3 und
der Fassung 1 ein Klebespalt 5 ausgebildet, in
welchem sich eine Klebesubstanz 6 befindet. Die Klebesubstanz 6 hat
dabei neben der zusätzlichen
Lagefixierung des optischen Bauelementes 3 die Funktion,
dass Schmutzbestandteile nicht in die Fassung 1 eindringen
können.