DE2504214A1

DE2504214A1 - Zentrieren von linsen

Info

Publication number: DE2504214A1
Application number: DE19752504214
Authority: DE
Inventors: Adrianus Jacobus Jozef Franken; Hendricus Franciscus Smulders
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-02-15
Filing date: 1975-02-01
Publication date: 1975-08-21
Also published as: ES434684A1; SE402983B; ATA110375A; NL161265B; JPS50119658A; SE7501522L; BE825497A; CA1035185A; DK51175A; DE2504214B2; CH591704A5; DE2504214C3; JPS5522765B2; NL161265C; FR2261543A1; GB1494133A; FR2261543B1; NL7402076A; AT346626B; IT1031695B

Description

]/\:^^U PHN. 7378.

.Y. Philips'G!oeV,uir.p£r.fc.bdeken WIJN/WJM/LODD

a-₂Mo., PHN- 7378

»»s 15. Jan. 1975 11-11-1974.

"Zentrieren von Linsen".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum optischen Zentrieren mindestens einer Linse, die zwischen den Tragflächen zweier einander gegenüber angeordneter Spannrohre einer Zentriervorrichtung angeordnet wird.

Unter Zentrieren einer Linse wird diejenige Tätigkeit verstanden, durch die die mechanische Achse einer Linse innerhalb gewisser Toleranzen mit der optischen Achse zusammenfällt.

Ein derartiges Verfahren ist aus dem Buch

"Feinoptik-Glasboarbeitung", Carl-Hansen Verlag, München, S. 51-61 bekannt. Nach diesem Verfahren werden Linsen mit stark gekrümmten Flächen auf einfache Weise mechanisch

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dadurch zentriert, dass die Linse zwischen zwei Spannrohren eingeklemmt wird. Die Zentriergenauiglcext ist jedoch vom Gleitwinkel zwischen den gekrümmten Oberflächen der zu zentrierenden Linse an der Stelle der Einklemmung des Spannrohres sehr abhängig.

Dies hängt mit dem Reibungskoeffizienten

zwischen der Zentrierfläche des Spannrohres - polierter Stahl - und der Glasoberfläche der Linse zusammen. Diese Grosse wird grosser je nachdem der Gleitwinkel kleiner wird. Bei Gleitwinkeln kleiner als etwa 10 Bogengrade hat die Reibung derart zugenommen, dass das Gleiten' der Linsen zwischen den Spannrohren nicht mehr möglich ist.

Die Erfindung schafft ein Verfahren, bei

dem dieser Nachteil völlig ausgeschaltet wird und weist dazu das Kennzeichen auf, dass beim Zentrieren jeder Linse ein Medium in beide Spannrohre zugelassen wird, und die Spannrohre sich relativ aufeinander zu bewegen bis zwischen jeder Linsenoberfläche und einer zugehörenden Tragfläche ein Spalt entsteht, so dass infolge des Drucks des Mediums die Linse frei von den zugehörenden Tragflächen zu liegen kommt und das Medium die Zentriervorrichtung durch jeden Spalt verlässt.

Das Anbringen der Linse in der Zentriervorrichtung kann auf vielerlei Weisen erfolgen. Es ist möglich, die Linse auf einem fixierten Spannrohr zu stellen, wonach das andere über der Linse befindliche Spannrohr nach unten bewegt· wird. Eine andere Art und Weise

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ist, die Linse zwischen und in einem Abstand von den Spannrohren einzuklemmen und die beiden Spannrohre in Richtung der Linse zu bewegen, wonach beim Zentrieren die Einklemmung aufgehoben wird.

Nach dem Zentrieren kann die Linse durch die beiden Spannrohre eingeklemmt werden, wonach die Linse eine andere Bearbeitung erfahren kann, beispielsweise das Schleifen einer Facette.

Als Medium ist eine Flüssigkeit oder ein

Gas verwendbar. Im ersteren Fall ist eine Kühlflüssigkeit zugleich zu verwenden um etwaige Schleifverunreinigungen von der Linse zu entfernen. Im letzteren Fall ist Druck-' luft ein gutes Medium.

Beim Zentrieren entsteht zwischen der Linse

und den Tragflächen ein hydrostatisches bzw. aerostatisches Lager, mit dem die Reibung auf praktisch Null zurückgebracht wird.

Dieses Lager wird durch die kugelförmige

Oberfläche der Linse und die zugehörende Tragfläche ge- ■ bildet, die was die Form anbelangt einigermassen angepasst ist und zwar derart, dass der Lagerspalt vom Innen- zum Aussenrand, also in der Strömungsrichtung des Meditims kleiner wird.

Die Tragfläche kann kegel- sowie kugelförmig

ausgebildet sein, dies abhängig von der Form der gegenüberliegenden Linsenoberfläche. -

Das Lager hat die grösste Starrheit wenn

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beim Kontakt zwischen den Lagerflächen und den Beschreibenden des Kegels an der Aussenseite zugleich die Tangenten an der Kugeloberfläche sind.

Die Linse wird also auf beiden Seiten gelagert, so dass sie zwischen den Tragflächen schweben wird, wodurch eine automatische Zentrierung stattfinden wird.

Auch Hohllinsen können auf diese Weise

zentriert werden. Dabei muss der Lagerspalt auch vom Innenrand zum Aussenrand kleiner werden.

Bei einer Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens braucht die Linse nicht geschliffen zu werden. Diese Methode weist das Kennzeichen auf, dass vor dem Zentrieren zunächst das untere Spannrohr' als Fassung für die Linse auf einer mit einem Mediumzuführungskanal versehenen Kolben der Zentriervorrichtung und danach die Linse auf die Fassung angebracht werden,, wobei' nach dem Zentrieren die Linse in der Fassung befestigt wird.

Damit wird ein Produkt erhalten, das aus

einer Fassung besteht, in der eine zentrierte Linse befestigt ist.

Es ist auch möglich, auf diese Weise ein

Gefüge aus Linsen in einem gemeinsamen zylinderförmigen Gehäuse als Objektiv zu erhalten. Dabei wird zunächst diese Umhüllung auf einem Kolben der Zentriervorrichtung angeordnet und danach die Linse, wonach das Zentrieren stattfindet.

Nach dem Zentrieren wird die Linse durch

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die beiden Spannrohre eingeklemmt, d.h. das obere Spannrohr drückt die Linse auf die zugehörende Tragfläche der Umhüllung. Durch in der Umhüllung an der Stelle der Linse vorhandene öffnungen wird die Linse vorläufig oder endgültig an der Umhüllung festgekittet..

Die Umhüllung muss mit mehreren eingebauten Tragflächen versehen sein, die je für eine Linse bestimmt sind. Zu jeder Linse gehört ein spezielles oberes Spannrohr, dessen Tragfläche an die Linse angepasst ist.

Das Zentrieren erfolgt für jede Linse auf

dieselbe Art und Weise wie dies, obenstehend beschrieben wurde.

Mit Hilfe dieses Verfahrens wird ein Linsensystem, in diesem Fall ein Objektiv, erhalten mit einer Gesamtgenauigkoit besser als 1 Bogenminute zwischen der mechanischen und optischen Achse des Systems.

Die obenstehend beschriebenen Verfahren

nach der Erfindung lassen sich mit einer Zentriervorrichtung durchführen, die das Kennzeichen aufweist, dass jedes Spannrohr mit einer Druckkammer mit dem genannten Medium verbunden ist.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Zentriervorrichtung weist das Kennzeichen auf, dass mindestens ein Spannrohr auf einem Kolben angeordnet ist, welcher Kolben mit einem Kanal versehen ist,, der das Spannrohr mit der Druckkammer verbindet. ·

Die Druckkammer ist an Druckluft angeschlos-

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sen oder bildet einen Teil eines hydraulischen Kreises.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Zentrierbeispiel,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine bekannte Zentriervorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zentriervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens ,

Fig. h eine Fassung mit einer Linse nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Objektiv nach der Erfindung,

Fig. 6 und 7 Schnitte durch Luftlager nach der Erfindung.

Unter Zentrieren einer Linse versteht man,

dass die mechanische Achse dieser Linse mit der optischen Achse zusammenfallen mus s.

In Fig. 1 ist auf mechanische Weise ersichtlich, wie diese Achsen bei einer bi-konvexen Linse liegen. Die Linse 1 hat eine mechanische Achse 2 und eine optische Achse 3t die miteinander einen Winkelfehler ¹^C einschliessen.

Das Verfahren zum Zentrieren von Linsen

entsprechend dem bereits genannten Buch "Feinoptik-Glasbearbeitung¹¹ wird an Hand der Fig. 2 einigermassen erläutert , in der die Linse 1 zwischen zwei Tragflächen

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4 bzw. 5 der Spannrohre 6 bzw. 7 eingeklemmt ist.

Der eingangs beschriebene Gleitwinkel ist der Winkel 0 zwischen den Berührungslinien 8 und 9 ^an den gekrümmten Oberflächen der Linse 1.

Fig. 3 zeigt eine Zentriervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens.

In einem als Fassung wirksamen unteren Spannrohr 10 wird die zu zentrierende Linse 11 angebracht. Die Linse.ruht auf einer kegelförmigen Tragfläche 12 des Spannrohrs 10 welche Kegelform an die Kugelform der darauf ruhenden Linse 10 derart angepasst ist, dass die Linse auf dem Aussenrand 13 der Tragfläche ruht.

Das Spannrohr bzw. die Fassung 10 ruht

auf einem unteren Kolben 14 über eine Dichtung 15· Der untere Kolben enthält einen zentralen Kanal 1"6, der das Innere 17 des Spannrohres 10 mit einer nicht dargestellten Druckkammer verbinden kann.

Die Fassung (Spannrohr) 10 ist mit einem zylinderförmigen Gehäuse 18 versehen, in dem mit enger Passung ein als Oberkolben wirksames Spannrohr 19 sich bewegen kann. Das Spannrohr hat eine Tragfläche 20, die kegelförmig ausgebildet sit und was die Form anbelangt, an die zusammenarbeitende Linsenoberfläche einigermassen angepasst ist.

Das Spannrohr 19 ist mit einem zentralen

Kanal 21 versehen, der an eine nicht dargestellte Druckkammer angeschlossen werden kann.

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Das zylinderförmige Gehäuse 18 ist zur Höhe der Linse mit einigen Entlüftungslöchern 22 versehen. Das obere .Spannrohr 19 ist weiter mit einigen axialen Luftlagern versehen um eine genaue vertikale Verschiebung dieses Spannrohrs zu erhalten.

Beim Zentrieren wird das obere Spannrohr

19 herunterbewegt t Gleichzeitig werden die Kanäle 16 und 21 mit der Druckkammer verbunden, wodurch Druckluft in die Hohlräume zwischen den Tragflächen 13 und 20 gelangt.

Das obere Spannrohr I9 geht soweit nach

unten, dass es zwischen der Tragfläche 13 und der Linse 11 nur noch einen sehr engen Spalt gibt. Die Luft geht durch diesen Spalt und verschwindet über die Entlüftungslöcher 22. Es wird einen Augenblick geben, wo die Linse von der Tragoberfläche 13 entfernt zu liegen kommt und schweben wird. Dann ist der Lagerspalt etwa 0,05 mm. Die Linse richtet sich infolge des grossen Druckes in dem gebildeten Luftlager aus.

Unmittelbar danach wird das obere Spannrohr 19 mit einer grösseren Kraft als die Rückstellkraft des gebildeten Zentrierlagers etwas weiter nach unten bewegt, wodurch die Linse zwischen den Tragflächen 13 und

20 eingeklemmt wird. Die Linse behält dabei ihre zentrierte Lage.

Die Linse wird nun durch die Entlüftungsöffnung 22 im zylinderförmigen Gehäuse 18 des Spannrohres bzw. der Fassung 10 befestigt.

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Dies kann mit Kitt erfolgen, der mittels der auf schematische Weise dargestellten Spritze 24. durch die Entlüftungsöffnungen 22 gespritzt wird.

Nach dieser Bearbeitung wird das obere

Spannrohr 19 aus den zylinderförmigen Teil 18 des unteren Spannrohres 10 entfernt und das Produkt ist fertig. Dieses Produkt, das in Fig. 4 dargestellt ist, besteht aus einer Fassung mit verkitteter Linse. Die zylinderförmige Fassung kann wieder als Einsatz für ein zusammengesetztes Linsensystem als Objektiv wie in Fig. 5 dargestellt wird, verwendet werden.

Dieses Objektiv besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 30, das ein Gefüge aus. drei Linsen 31» 32 und 33 enthält. Das Gehäuse ist mit zwei Auflegerändern 34 und 35 für die Linsen 31, bzw. 32 versehen.

Um ein derartiges Objektiv herzustellen

wird zunächst das Gehäuse 30 auf den unteren Kolben 14 der Zentriervorrichtung nach Fig. 3 gelegt. Danach werden hintereinander die Linsen 3I und 32 angebracht, zentriert und entsprechend dem obenstehend beschriebenen Verfahren verkittet, wobei für jede Zentrierung ein anderer Oberkolben 19 mit einem an das Gehäuse 30 angepassten Durchmesser verwendet wird.

Danach wird ein separat hergestellter

Einsatzteil 36 mit der Linse 33i wie dies in Fig. 4 dar- . gestellt ist, mit genauer Passung in den oberen zyliriderförmigen Teil 37 des Gehäuses 30 angebracht.

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Auf diese Weise hergestellte Objektive sind in Massenherstellung mit sehr grosser Genauigkeit

— weniger als 1 Bogenmimite zwischen der mechanischen und der optischen Achse des Systems - herstellbar.

Zur Erläuterung des obenstehend beschriebenen Zentrierverfahrens sind die Fig. 6 und 7 dargestellt, wobei eine bi-kovexe bzw, konkav-konvexe Linse in den spaltförmigen Luftlagern zentriert werden.

Die Linse 4i befindet sich zwischen den Tragflächen kk bzw. k-5 der Spannrohre 46 bzw. 47.

Zwischen jeder Obei-fläche der Linse und

einer zugehörenden Tragfläche befinden sich beim Zentrieren spaltförmige Luftlager, die sich von innen nach aussen

- also in Richtung des strömenden Mediums - verengen. Die Tragflächen sind kegelförmig abgeschrägt, wobei die Fase 48 zu den Berührungslinien der kugelförmigen Oberfläche der Linse parallel läuft. Der Abstand zwischen denselben ist so gering - etwa 50 /um - dass diese Linien in den Figuren zusammenfallen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE .

/ι. ) Verfahren zum optischen Zentrieren mindestens einer Linse, die zwischen den Tragflächen zweier einander gegenüber angeordneter Spannrohre einer Zentriervorrichtung angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zentrieren jeder Linse ein Medium in beide Spannrohre zugelassen wird, und sich die Spannrohre relativ zueinander bewegen bis ein Spalt zwischen jeder Linsenoberfläche und der zugehörenden Tragfläche entsteht, so dass infolge des Druckes dieses Mediums die Linse von den zugehörenden Tragflächen freizuliegen kommt und das Mittel die Zentriervorrichtung durch jeden Spalt verlässt, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zentrieren zunächst das untere Spannrohr als Fassung für die Linse auf einen mit einem Mittelzuführungskanal versehenen Kolben der Zentriervorrichtung und danach die Linse auf die Fassung gebracht wird, wobei nach dem Zentrieren die Linse in der Fassung befestigt wird.

3· - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium eine Flüssigkeit verwendet wird,

k. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass als Medium Druckluft verwendet wird. 5· Zentriervorrichtung zum Durchführen des

Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit zwei einander gegenüberliegenden Spannrohren, dadurch gekenn-r

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zeichnet, dass jedes Spannrohr mit einer Druckkammer mit dem genannten Medium verbunden ist.

6. Zentriervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spannrohr auf einem Kolben angeordnet ist, welcher Kolben mit einem Kanal versehen ist, der das Spannrohr mit der Druckkammer verbinde t.

7. - Linsensystem mit mindestens einer Linse, die mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis h zentriert worden ist.

8. Linsensystem nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, dass die Fassung als zylinderförmige Hülle mit kegelförmiger Abschrägung für jede Linse ausgebildet ist, und die Fase zinnvoller zur Berührungslinie der Linse liegt.

9· - Linsensystem nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die Tragfläche kegelförmig ausgebildet ist.

10. Linsensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfläche kugelförmig ausgebildet ist.

11. Linsensystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass zur Höhe jeder Linse die Hülle mit einer oder mehreren Offnungen versehen ist.

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