DE3116579A1

DE3116579A1 - "fassung fuer optische bauelemente"

Info

Publication number: DE3116579A1
Application number: DE19813116579
Authority: DE
Inventors: Gerhard DDR 6900 Jena Meister
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1980-06-02
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DD151230A1

Description

passung für optische Bauelemente
Die Erfindung bezieht sich auf Halterung und Passung optischer Bauelemente eines Hochleistungsobjektives.
Die optischen Bauelemente der Hochleistungsobje-tive sind im allgemeinen in eine seperate Metallfassung eingepaßt und mittels Verschraubring oder Grat in der lassung befestigt. Die Leistunsparameter der Hochleistungsobjektive erfordern ein Passungsspiel zwischen optischen Bauelement und Fassung von - 1/um. Durch Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Glas der ootischen Bauelemente und dem Metall der kdssung des Bauelements resultieren bei thermischen Belastung Spannungen zwischen Fassung und optischen Bauelement. Diese Spannungen führen zu Lageveränderungen des optischen Bauelementes, die nicht reversibel sind und damit zur Leistungsminderung des Gesamtsystems -Hochleistungsobåektiv. Durch geeignete gestalterische Iarahmen der optischen Systeme bezüglich der Objektivzylinder oder der Fassungen ist eine Elimination der Wirkung der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glas und Metall möglich, Eine Möglichkeit thermische Verspannungen zwischen optischen Bauelement und Füllfassung zu reduzieren, besteht in der Verwendung von Invar oder Titan als Material für die Fassungen, da Invar bzw. Titan geringe Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten des Glases der optischen Bauelemente aufweisen. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht in der tomplizierten Bearbeitbarkeit von Invar und Titan.
Eine weitere bekannte Lösung, die thermische Verspannung weitestgehend zu reduzieren, besteht in einem Kombifassungsring, der aus zwei verschiedenen Materialien preßgefügt ist, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien α1 und α2 der Bedingung α1 < αG und α2 > α G genügen messen Ebenfalls bekannt ist die Luftlagerung von in Metall gefaßten optischen Bauelimenten innerhalb eines Objektivzylinders zum Zwecke der temperaturinvarianten Zentrierung der bauelemente. Diese technische Lösung hat den Nachteil einer aufwendigen LuftzufUhrungs- und Luftversorgungseinrichtung an dem Objektivzyiinder.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, den Herstellungsaufwand bei der Fertigung von Fassungen für optische bauelemente homer Leistung zu senken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fassung für optische Bauelemente aus Materialien, deren Ausdehnungskoefflzienten unabhängig dem des Glases des optischen Bauelementes ist zu schaffen, die hinsichtlich thermischer Verspannung zwischen dem optischen Bauelement und der Passung im wesentlichen temperaturinvariant ist* Diese Aufgabe wird bei einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung durch gelöst, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der beiden im wesentlichen konzentrisch zur Achse der optischen Bauelemente ineinander angeordneten zwei Buchsen beide größer oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizienten des Materials der optischen Bauelemente ist, und daß die innere Buchse mindestens drei im wesntlichen in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende das optische Bauelement berühren.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist, daß das Material der innerem Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Material der äußeren Buchse einen gräßeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt, daß die äußere Buchse ebenfalls mindestens drei in regel mäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende die innere Buchse berühren, und daß die Stege der äußeren Buchse auf der Linie der Winkelhalbierenden zu den Stegen der inneren Buchse angeordnet sind.
Die Erfindung soll anhnad nachstehender Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung, wobei das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.
Fig. 2 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung; wobei das Material der äußeren Buchse einen größeren Ausdehnungskeeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt.
Die Fassung 1.4 des optischen Bauelementes 1.3 besteht aus zwei Einzelbuchsen 1.4.1 und 1.4.2 die mit elastischer Verspannung preßgefügt sind. Die Buchse 1.4.2 hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten oC 2 als die Buchse 1.4.1 & 1. Beide Ausdehnungskoeffizienten sind größer als der thermische Ausdehnungskoeff izientd3 des optischen Bauelementes 1.3. Bei Temperaturänderungen tritt infolge der stegförmigen Teile 1.5 der Buchse 1.4.2 eine subtraktive radiale thermische Dehnungsüberlagerung beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 auf, deren absolute Größe sich durch geeignete Dimensionierung und Materialwahl beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 genau auf die thermische Ausdehnung des optischen Bauelementes 1.3 am Ort der Verbindungen des optischen Bauelementes 1.3 und der stegförmigen Teile 1.5 abstimmen läßt.
Für die Anordnung gilt hinsichtlich der resultierenden thermischen Dehnung für die Fassung 1.4 (r - L); (α3): (r .α2 - L . α2)## = r - L .α3 . ## 3 = r . α1 - L . α2 (r - L) In Figur 2 ist eine Fassung 2.4 dargestellt, die ebenfalls aus zwei Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 besteht. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der zwei Einzelbuchsen 2.4.1 ist α1 und 2.4.2 ist α2 beide Oc und 1 1 nd oC2 sind größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases des optischen Bauelementes 2.3 o43. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchse 2.4.1 1 ist größer als der Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchoe 2.4.2 Die Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 sind nur an den stegartigen Verbindungsstellen II1; II2; II3 elastisch vorgespannt. Der thermische Spannungsausgleich der Fassung 2.4 wirkt auf die Verbindungsstellen III1; III2 und III3 der inneren Einzelbuchse 2.4.2 und der Glaslinse 2.3.irwärmt aich die Fassung 2.4 und die Glaslinse 2.3, so dehnt sich die Buchse 2.4.1. mit den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten α1 infolge ihrere elastischen Vorspannung weniger als rein thermisch aus, die Buchse 2.4.2.
folgt dieser Ausdehnung der Buchse 2.4.1. an den Verbindungsstellen II1; II2 und 113 infolge der elastischen Fügespannung um den vollen Betrag der Ausdehnung der Buchse 2.4.1. Die Buchse 2.4.2. deformiert sich deshalb so, daß die Verbindunsstelle III1; III2; 1113 der Glaslinse 2.3 und der inneren Buchse 2.4.2, die winkellagemäßig zwischen den Stellen II; II2 und 113 angeordnet sind, neben ihrer Drehzahl α2 entsprechenden Radienvergrößerung eine durch die positive elastische Wegkomponente bei II1; II2 und II3, der Verbindungsstelle zwischen den Buchsen 2.4.1 und 2.4.2, bedingte negative Radienwegkomponente überlagert erhalten. Diese radiale Differenzbewegung bei III1, III2 und 1113 infolge Temperaturanstieg und elastische Vorspannung der Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 beim Fügen, läßt sich durch geeignete Dimensionierung der zwei Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 genau an das thermische Dehnungsverhalten des optischen Bauelementes 2.3 anpassen.

Claims

A entanspruch 1. assung für optische Bauelemente, die aus zwei im mtesentlichen konzentrisch zur Achse der optischen Bauelemente ineinander angeordneten Buchsen besteht, deren Material voneinander und von dem des optischen Bauelementes verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der Buchsen beide größer oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der optischen Bauelemente sind und daß die innere Buchse mindestens drei im wesentlichen in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende das optische Bauelement berühren.
2. Fassung für optische Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskeeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.
3. Fassung für optische Bauelemente nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Material der äußeren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt, daß die äußere Buchse ebenfalls mindestens drei in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihren freien Enden die innere Buchse berühren, und daß die Stege der äußeren Buchse auf der Linie der Winkelhalbierenden zu den Stegen der inneren Buchse angeordnet sind.