DE3635637C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Objektivfassung gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Objektivfassung ist aus der DE-OS 15 72 729 be
kannt. In dieser Objektivfassung werden die Linsenkörper durch
mindestens 3 an deren Umfang verteilte, koaxial verlaufende Stre
ben gehalten. Wenn auf diese Objektivfassung Temperaturunter
schiede einwirken, wird durch die Ausdehnung bzw. durch das Zu
sammenziehen der Objektivfassung mechanische Kraft auf die Lin
senkörper ausgeübt. Bei hochpräzisen Linsensystemen führen
diese Materialspannungen innerhalb der Fassung zu einer ungünsti
gen Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Linsen, diese
überschreiten unter Umständen die Toleranzgrenze für das be
treffende System.
Aus der DE-AS 11 22 738 ist eine Linsenfassung bekannt, in der
die Halteteile Ausnehmungen aufweisen, in die die Linsen ge
steckt werden. In den Ausnehmungen sind elastische Linsenaufla
gen vorgesehen. Hierdurch wird ein gewisses Schwimmen der Lin
senkörper in der Fassung ermöglicht, das führt bei Temperatur
schwankungen der Objektivfassung zu einer Verschlechterung der
optischen Abbildungseigenschaften.
Aus der EP-OS 00 90 967 ist eine Objektivfassung bekannt, die
unter Verwendung von verdichteter Keramik hergestellt ist. Die
Linsen sind jedoch starr gefaßt, so daß ein verbleibender mecha
nischer Druck der Objektivfassung auf die Linsenkörper zu Span
nungen in den Linsenkörpern führt.
Bei einfachen optischen Geräten, insbesondere der Konsum
güterbranche, sind auch Fassungen aus Kunststoff gebräuch
lich, welche in der Regel im Spritzgußverfahren an die
Linsenkörper angespritzt werden. Herstellungsbedingt sind
solche Spritzkörper nicht vollständig geschlossen, sondern
sie sind mit Aussparungen versehen, die vom Spritzguß-
Formenbau bestimmt werden. Im übrigen sind solche Kunst
stoff-Fassungen grundsätzlich von gleicher konstruktiver
Auslegung wie bekannte Fassungen aus Metall.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Objektivfassungen der eingangs beschriebenen Art für
insbesondere hochpräzise optische Linsensysteme dahingehend
zu verbessern, daß Temperaturschwankungen nicht mehr zu
Spannungen in den Linsenkörpern führen und demzufolge Ver
schlechterungen der optischen Eigenschaften bei Temperatur
schwankungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Patent
anspruch 1 definierten Merkmale gelöst.
Durch die gemeinsame quasi-punktförmige Abstützung aller zum
System gehörenden Linsen ergibt sich eine vorteilhafte ver
spannungsfreie Halterung der Linsen, so daß eventuelle
Veränderungen, welche unter dem Einfluß von Temperatur
schwankungen oder Temperaturgradienten auftreten können,
kaum mehr Auswirkungen auf die Linsenkörper haben.
Ferner ergibt sich durch diese Maßnahme eine eindeutige
geometrische Definition der optischen Achse des Systems, so
daß die bekannten geometrischen Anpassungsprobleme der
Linsen an geschlossene Zylinderfassungen vermieden werden.
Eine zusätzliche Verbesserung läßt sich erreichen, wenn die
entsprechenden Stützkörper aus einem Material bestehen,
dessen Ausdehnungskoeffizient wenigstens ungefähr demjenigen
der für die Linsen verwendeten Glassorte entspricht. Insbe
sondere hat sich die Verwendung von stabförmigen Stützen aus
keramischem Material als vorteilhaft erwiesen, welche paral
lel zur optischen Achse des Linsensystems verlaufen und
welche die Linsen des Systems in einer Art Käfig an defi
nierten Orten der Linsenränder fassen. Vorzugsweise können
die Stützkörper des Zentrierkäfigs symmetrisch um den Umfang
des Linsenkörpers verteilt sein.
Auf diese Art gefaßte Hochleistungs-Objektive bleiben in
einem weiten Temperaturbereich spannungsfrei und zentrier
genau. Außerdem läßt sich gerade bei Viellinsen-Objektiven
eine beträchtliche Gewichtsersparnis erzielen, und dies
verbunden mit einer Qualitätsverbesserung bezüglich der
optischen Eigenschaften des Systems.
Im folgenden wird die Objektivfassung anhand von Ausfüh
rungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Zentrierkäfigs einer Objektivfassung mit drei
Lagerpunkten für die Linsenkörper des Systems,
Fig. 2 die Seitenansicht einer auf diese Weise gefaßten
Linsengruppe,
Fig. 3 die Prinzipdarstellung eines Ausführungs
beispiels mit zwei festen und einem elastisch zen
trierenden Stützpunkt, und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit zwei festen und einem
dritten, elastisch verstellbaren Stützpunkten.
Die Objektivfassung beruht auf einer käfigartigen Fas
sung, welche die Linsen 1 A, 1 B, 1 C eines Linsensystems oder einer Lin
sengruppe und deren abstandshaltende Elemente gemeinsam an
ausgewählten Orten an der Peripherie der Linsenkörper 1 hält.
Zur Halterung der Linsenkörper 1 an solchen quasi-punktförmigen
Orten dienen durchgehende Stützkörper 2-4, 12-14, z. B. säulen- oder
stabförmige Körper aus geeignetem Material, welche durchge
hend über alle Linsenkörper 1 geführt sind. Vorzugsweise ver
laufen die Stützen parallel zur optischen Achse des Linsen
systems. Die Halterung hat wenigstens zwei starre Elemente und
ein elastisches Element,
so daß einerseits eine definierte
Zentrierung der Linsenkörper 1 möglich ist, andererseits aber tem
peraturbedingte Ausdehnungsdifferenzen der Linsenkörper 1 unter
möglichst weitgehender Beibehaltung der optischen Zentrier
genauigkeit aufgefangen werden.
Ein Ausführungsbeispiel für die starr ausgebildete Fassung
zeigen die Fig. 1 und 2. Ein Linsenkörper 1 von kreis
rundem Querschnitt ist mit Hilfe von drei Säulen oder Stäben
2, 3 und 4 eingefangen. Die drei Stäbe 2, 3, 4 sind dabei vorzugs
weise gleichmäßig über den Umfang des Linsenkörpers ver
teilt, im Beispiel also jeweils um 120 Grad gegeneinander
versetzt. Der den drei Stäben 2, 3, 4 gemeinsame Inkreis 5 ist
identisch mit dem äußeren Rand des Linsenkörpers 1. Die
Linsenkörper 1 sind im Beispiel mit einem minimalen Spiel in den
drei Stäben eingefangen. Gemeinsam mit dem Linsenkörper 1 können
abstandshaltende Mittel zwischen den einzelnen Linsen zur
sicheren Einhaltung definierter Abstände, z. B. Ringe oder
Röhrchen, im Stützkäfig gehalten sein. Diese Art der
Halterung erlaubt außer der weitgehenden Ausschaltung von
Temperatureinflüssen eine eindeutige geometrische Definition
der optischen Achse des Systems, so daß die bekannten
geometrischen Anpassungsprobleme an geschlossene Zylinder
fassungen vermieden werden.
Die Stützkörper sowie gegebenenfalls deren Halter 6, 7, also
der gesamte Käfig, bestehen im einfachsten Fall aus einem
geeigneten, möglichst temperaturstabilen Material, z. B. aus
einem Metall oder einer Metall-Legierung.
Werden an die Temperaturkompensation besonders hohe Anfor
derungen gestellt, wird ein Material gewählt, dessen Wärme
ausdehnungs-Koeffizient wenigstens näherungsweise demjenigen
des verwendeten Linsenglases entspricht. Auf diese Weise
ergibt sich ein gleichmäßiges und bezüglich der optischen
Achse des Linsensystems symmetrisches Ausdehnungsverhalten
der Gesamteinrichtung.
Als besonders vorteilhaft für hochpräzise Fassungen hat sich
keramisches Material erwiesen. Beispielsweise eignet sich
folgendes keramisches Material: Aluminiumoxid-, Titanat-,
Siliciumcarbid- und Siliciumnitrid-Keramik. Keramisches Mate
rial besitzt gegenüber Metall gewisse Vorteile bezüglich
Gewicht, Stabilität und Festigkeit.
In einer abgewandelten Ausbildung nach Fig. 3 sind zwei
Stützkörper 12 und 13 als starre Auflagen der Linsenkörper 11
ausgebildet, während der dritte Stützkörper 14 als zusätz
liches elastisches Halterungselement in radialer Richtung
wirkt. Die beiden starren, als Auflagen für die Linsenkörper
wirkenden Stützkörper 12 und 13 bilden die Basis für die
gemeinsame optische Achse des Systems. Sie sind daher mög
lichst genau parallel zueinander, bzw. symmetrisch zur op
tischen Achse des Systems. Zur praktischen Erleichterung
sind sie im Beispiel als Rundstäbe ausgebildet. Vorzugs
weise sind sie von gleichem Durchmesser.
Der dritte Stützkörper 14 besteht im bevorzugten Beispiel
aus dem gleichen Material wie die beiden starr angreifenden
Stützkörper 12 und 13. Zwischen dem dritten Stützkörper 14
und dem Linsenkörper 11 ist jedoch eine elastische Folie 10
eingelegt. Im bevorzugten Beispiel handelt es sich um eine
gummiartige Folie von beispielsweise 0,5 mm Stärke, welche
unter der Wirkung einer entsprechenden Vorspannkraft auf 0,3
mm zusammengepreßt ist. Die Folie entwickelt dadurch eine
Federwirkung, welche eine spannungsfreie Halterung der Linse
gegenüber den lagebestimmenden beiden anderen Stützkörpern
12 und 13 gewährleistet, und dies auch bei auftretenden
Temperaturdifferenzen.
In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels kann der dritte
Stützkörper auch selbst elastisch bzw. federnd gegenüber dem
Käfig gelagert sein. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel
zeigt Fig. 4. Danach sind die Stützkörper 12 und 13 ein
stückig mit der eigentlichen Käfigkonstruktion 15 ausgebil
det. Die dritte gemeinsame Auflage, welche durch den dritten
Stützkörper 14 gebildet wird, ist auf geeignete Weise am
Käfigkörper elastisch bzw. federnd gelagert. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel wird dies durch federelastische Einspan
nung des dritten Stützkörpers 14 am Käfigkörper 15 mit Hilfe
von Federn 16 und Stellschrauben 17 erreicht. Dadurch wird
eine gemeinsame elastische Fixierung der Linsen gegen die
beiden lagebestimmenden festen Stützkörper 12 und 13 er
reicht. Die Auflagen bilden auch in diesen Beispielen in
axialer Richtung durchgehende Punktauflagen für die Linsen
des gemeinsam zu fassenden Systems.
Claims (5)
1. Objektivfassung für ein aus mehreren Linsen (1 A, 1 B, 1 C) be
stehendes Linsensystem mit
einem Stützkäfig ( 2-4, 6-7, 12-14) für die Linsenkörper des Linsensystems, der mindestens drei parallel zu der opti schen Achse des Linsensystems verlaufende, durchgehende Stützen (2-4, 12-14) aufweist, die die Linsenkörper (1) quasi-punkt förmig an den Linsenkörperrändern halten,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei der Stützen (12, 13) als starre Auflagen der Linsenkörper (1) ausgebildet sind, auf denen die Linsenkörper (1) mit ihren Rändern anliegen, und
daß eine weitere Stütze (14) vorgesehen ist, die die Linsenkör per (1) elastisch gegen die zwei starren Stützen (12, 13) hält.
einem Stützkäfig ( 2-4, 6-7, 12-14) für die Linsenkörper des Linsensystems, der mindestens drei parallel zu der opti schen Achse des Linsensystems verlaufende, durchgehende Stützen (2-4, 12-14) aufweist, die die Linsenkörper (1) quasi-punkt förmig an den Linsenkörperrändern halten,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei der Stützen (12, 13) als starre Auflagen der Linsenkörper (1) ausgebildet sind, auf denen die Linsenkörper (1) mit ihren Rändern anliegen, und
daß eine weitere Stütze (14) vorgesehen ist, die die Linsenkör per (1) elastisch gegen die zwei starren Stützen (12, 13) hält.
2. Objektivfassung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkäfig (2-4, 6, 7; 12-14)
aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungs-Koeffizient
wenigstens näherungsweise gleich ist wie derjenige für die Gläser
der Linsenkörper (1, 11).
3. Objektivfassung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkäfig (2-4, 6, 7; 12-
14) wenigstens teilweise aus einem Metall oder einer Metall-Le
gierung besteht, dessen bzw. deren Wärmeausdehnungskoeffizient
wenigstens näherungsweise gleich ist wie derjenige für die Glä
ser der Linsenkörper (1, 11).
4. Objektivfassung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkäfig (2-4, 6, 7; 12-
14) wenigstens teilweise aus einem keramischen Material besteht,
dessen Wärmeausdehnungs-Koeffizient wenigstens näherungsweise
gleich ist wie derjenige für die Gläser der Linsenkörper (1, 11).
5. Objektivfassung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (2-4; 12-14) aus ke
ramischen Rundstäben bestehen.
Applications Claiming Priority (1)
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Owner name: LEICA HEERBRUGG AG, 9435 HEERBRUGG, CH |
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