DE3635637C2 - - Google Patents

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.

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.