DE3912039A1 - Verfahren zum zentrieren von linsen in fassungen optischer einheiten - Google Patents
Verfahren zum zentrieren von linsen in fassungen optischer einheitenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von optischen Einheiten und insbesondere
ein Verfahren zum Zentrieren von Linsen in Fassungen opti
scher Einheiten.
Die Erfindung ist im optischen Gerätebau anwendbar, wenn
optische Einheiten wie Okulare, Objektive mit hohen An
forderungen an das genaue Zentrieren der Linsen in der
Fassung bei der Montage der optischen Einheiten herge
stellt werden, die in einem breiten Temperaturintervall
eingesetzt werden; darunter bei niedrigen Temperaturen
und unter Vibrations- und Schlagbeanspruchungen.
In der modernen Technik werden optische Einheiten mit einer
höheren Bildqualität verwendet, die in einem breiten Tempe
raturintervall eingesetzt werden, darunter bei niedrigen
Temperaturen und unter Vibrations- und Schlagbeanspruchun
gen. Die Bildqualität dieser optischen Einheiten hängt
wesentlich von der Genauigkeit beim Zentrieren der Linsen
in den Fassungen dieser Einheiten in bezug auf die gemein
same optische Achse und von den vorhandenen die Linsen
zusammenpressenden Spannungen durch Temperaturverformungen
der Fassungen ab. Um die Spannungen in den Linsen durch
Temperaturverformungen der Fassungen zu vermeiden, werden
die letzteren für die Linsen mit den berechneten minimalen
Radialspalten zwischen den Linsen und den zylindrischen
Aufnahmen der Fassung ausgebohrt (V. A. Panov "Spravochnik
konstruktora optiko-mekhanicheskikh priborov / Handbuch
Bemessung von mechanisch-optischen Geräten /", 1980, Verlag
Mashinostroenie, Leningrad, S. 264 bis 267).
Die Größen für die erwähnten Spalte werden nach folgender
Abhängigkeit gewählt:
Δ = 0,5 D (k₁ - k₂) (t₁ - t₂),
worin
Δ Größe des berechneten minimalen Spaltes zwischen der Linse und der zylindrischen Aufnahme der Fassung,
D Linsendurchmesser,
k₁ thermischer linearer Ausdehnungskoeffizient des Fassungswerkstoffs,
k₂ thermischer linearer Ausdehnungskoeffizient des Linsenglases,
t₁ Temperaturwert, für welchen die Fassung der optischen Einheit für die Linse ausgebohrt wird,
t₂ untere Grenze des Temperaturintervalls für den Einsatz der optischen Einheit
ist.
Δ Größe des berechneten minimalen Spaltes zwischen der Linse und der zylindrischen Aufnahme der Fassung,
D Linsendurchmesser,
k₁ thermischer linearer Ausdehnungskoeffizient des Fassungswerkstoffs,
k₂ thermischer linearer Ausdehnungskoeffizient des Linsenglases,
t₁ Temperaturwert, für welchen die Fassung der optischen Einheit für die Linse ausgebohrt wird,
t₂ untere Grenze des Temperaturintervalls für den Einsatz der optischen Einheit
ist.
Bei der Montage der optischen Einheit werden die Linsen
in der Fassung montiert und auf der gemeinsamen optischen
Achse zentriert, wie oben ausgeführt wurde.
Die berechneten minimalen Spalte zwischen den Linsen und
den zylindrischen Aufnahmen der Fassung der optischen Ein
heiten, die von den Durchmessern der Linsen, dem Fassungs
werkstoff und der Zusammensetzung des Linsenglases, vom
Temperaturwert der unteren Grenze des Temperaturintervalls
abhängig sind, in welchem die optischen Einheiten eingesetzt
werden, können beträchtlich sein und gestatten es nicht,
die Linsen bei der Montage der optischen Einheiten mit
hoher Genauigkeit zu zentrieren.
Um die Größen der berechneten minimalen Spalte zwischen
den Linsen und den zylindrischen Aufnahmen der Fassung
zu verringern, werden als Werkstoffe für die Fassungen
öfters Titanlegierungen verwendet, deren thermischer li
nearer Ausdehnungskoeffizient dem des Linsenglases nahe
kommt. Die Titanlegierungen sind jedoch arbeitsaufwendig
bei der Bearbeitung, ihr spezifisches Gewicht und ihre
Kosten sind höher als beispielsweise bei Aluminiumlegie
rungen.
Bekannt ist ein Verfahren zum Zentrieren der Linsen in
den Fassungen von optischen Einheiten, das darin besteht,
daß die Linsen in den ihnen zugeordneten zylindrischen
Aufnahmen der Fassung einer optischen Einheit mit vor
gegebenem Radialspalt auf der gemeinsamen optischen Achse
montiert werden (V. A. Panov "Spravochnik konstruktora
optiko-mekhanicheskikh priborov / Handbuch Bemessung von
mechanisch-optischen Geräten /", 1980, Leningrad, Verlag
Mashinostroenie, S. 264 bis 267).
Beim erwähnten Verfahren wird der vorzugebende Radialspalt
nach der oben angeführten Abhängigkeit bestimmt. Im konkre
ten Ausführungsbeispiel des erwähnten Verfahrens bestand
die optische Einheit, d.h. das Objektiv, aus vier Linsen.
Als Fassungswerkstoff diente eine Aluminiumlegierung, deren
thermischer linearer Ausdehnungskoeffizient
k 1=2,2 × 10-5 l/Grad ist, während der thermische lineare
Ausdehnungskoeffizient des Linsenglases k 2=0,67 × 10-5 l/Grad
ist. Die Fassung für die Linsen wurde bei der Temperatur
t1=20°C ausgebohrt. Die untere Grenze des Temperaturin
tervalls der Betriebsfähigkeit des Objektivs betrug -50°C.
Die Durchmesser der Objektivlinsen betrugen in mm: D 1=76,
D 2=70, D 3=86, D 4=104.
Die nach der oben angeführten Abhängigkeit berechneten
minimalen Spalte für die Linsen jedes Durchmessers betru
gen jeweils Δ 1=0,04 mm, Δ 2=0,037 mm, Δ 3=0,045 mm,
Δ 4=0,055 mm.
Das Auflösungsvermögen des Objektivs betrug 402 l/mm. Das
erwähnte Verfahren zum Zentrieren der Linsen in den Fassungen
von optischen Einheiten gewährleistet keine hohe Genauigkeit
bei der Zentrierung der Linsen während ihrer Montage, da
in den Grenzen der berechneten minimalen Radialspalte zwi
schen den Linsen und den zylindrischen Aufnahmen der Fassung
die Linsen bei ihrer Montage in den Aufnahmen in bezug auf
die gemeinsame optische Achse versetzt werden können. Aus
diesem Grund liegt die Bildqualität der optischen Einheiten
unter der berechneten.
Um eine hohe Genauigkeit beim Zentrieren der Linsen in der
Fassung bei der Montage der optischen Einheiten zu erreichen,
werden die letzteren mit Versetzung und Neigung der Linsen
in bezug auf die gemeinsame optische Achse in Grenzen des
Radialspaltes montiert, wodurch die Montage dieser Einheiten
wegen des hohen Arbeitsaufwandes für diese Montage erschwert
und die Bildqualität beeinträchtigt wird.
Beim Einsatz der optischen Einheiten unter Vibrations- und
Schlagbeanspruchungen sowie bei niedrigen Temperaturen kann
es überdies zur Dejustierung der optischen Einheit kommen,
wodurch die Bildqualität ebenfalls verringert wird. Und
die Verwendung der Titanlegierungen als Fassungswerkstoff
ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht immer
zweckmäßig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Zentrieren von Linsen in Fassungen optischer
Einheiten zu schaffen, bei welchem bei der Montage der Lin
sen in den ihnen zugeordneten Aufnahmen der Fassung auf
der gemeinsamen optischen Achse der vorgegebene Radialspalt
zwischen den Linsen und den zylindrischen Flächen der zylin
drischen Aufnahmen der Fassung so ausgenutzt wird, daß dies
es erlaubt, die Genauigkeit beim Zentrieren der Linsen in
der Fassung während der Montage der optischen Einheit zu
erhöhen, den Arbeitsaufwand für ihre Montage zu verringern,
die Titanlegierungen als Fassungswerkstoff durch wirtschaft
lichere Materialien zu ersetzen, die eine Dejustierung der
optischen Einheit beim Einsatz unter Vibrations- und Schlag
beanspruchungen und bei niedrigen Temperaturen nicht zulas
sen, was letzten Endes die Bildqualität der optischen Ein
heit wesentlich erhöht.
Das wird dadurch erreicht, daß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Zentrieren der Linsen in den Fassungen opti
scher Einheiten, bei dem die Linsen in den ihnen zugeordne
ten zylindrischen Aufnahmen der Fassung einer optischen
Einheit mit vorgegebenem Radialspalt auf der gemeinsamen
optischen Achse montiert werden, erfindungsgemäß vor der
Montage der Linsen in den ihnen zugeordneten zylindrischen
Aufnahmen der Fassung der optischen Einheit auf die zylin
drischen Flächen der für die Montage der Linsen bestimmten
zylindrischen Aufnahmen der Fassung zumindest in drei Be
reichen eine Polymer-Folie gleichmäßig aufgeklebt wird,
die eine der Größe des vorgegebenen Radialspaltes gleiche
Dicke und ein physikalisches Verhalten hat, das dem vorge
gebenen Temperaturintervall der Betriebsfähigkeit der opti
schen Einheit entspricht.
Zweckmäßig ist es, als Polymer-Folie eine solche auf Basis
von Polyäthylenterephthalat zu verwenden.
Diese Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zen
trieren der Linsen in den Fassungen von optischen Einheiten
verhindert die Versetzung der Linsen in bezug auf die gemein
same optische Achse der optischen Einheit, erhöht die
Bildqualität der optischen Einheit, verringert den
Arbeitsaufwand für die Montage dieser Einheiten, verhindert
eine Dejustierung der optischen Einheit beim Einsatz unter
Vibrations- und Schlagbeanspruchungen und bei niedrigen
Temperaturen und ermöglicht die Ersetzung der Titanlegie
rungen als Werkstoff für die Fassung der optischen Einheit
durch wirtschaftlichere Materialien.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels derselben und anhand beigelegter Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Linsen in der Fassung einer optischen
Einheit, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren zentriert werden (im Längsschnitt);
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Anordnung im Schnitt
nach Linie II der Fig. 1;
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Anordnung im Schnitt
nach Linie III-III der Fig. 2.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß eine zu
einer optischen Einheit gehörende Fassung 1 (Fig. 1) genommen
wird, die zylindrische Aufnahmen 2, 3, 4, 5 für Linsen 6,
7, 8, 9 aufweist.
Dann wird eine Polymer-Folie 10 (Fig. 1 bis 3) genommen,
die eine der Größe eines vorgegebenen Radialspaltes 11 zwi
schen den Linsen 6 (Fig. 1), 7, 8, 9 und den zylindrischen
Flächen 12, 13, 14, 15 der jeweiligen Aufnahmen 2, 3, 4,
5 gleiche Stärke und ein physikalisches Verhalten hat, das
dem vorgegebenen Temperaturintervall der Betriebsfähigkeit
der optischen Einheit entspricht. Auf die zylindrischen
Flächen 12, 13, 14, 15 der Aufnahmen 2, 3, 4, 5 wird die
Polymer-Folie 10 in drei Bereichen gleichmäßig aufgeklebt,
wie es Fig. 2 zeigt.
Dann werden die Linsen 6 (Fig. 1), 7, 8, 9 in den ihnen
zugeordneten zylindrischen Aufnahmen 2, 3, 4, 5 auf der
gemeinsamen optischen Achse 16 montiert.
Als Polymer-Folie 10 ist zweckmäßig eine polymere Folie
auf Basis von Polyäthylenterephthalat zu verwenden. Erfolg
reich einsetzbar ist jedoch auch jede beliebige Polymer-
Folie, die für diese Zwecke geeignet ist, wie eine Polymer-
Folie auf Basis von Polyäthylen oder von Polypropylen.
Die Stärke der Polymer-Folie 10 wird so gewählt, daß ihr
Verformungsgrad durch Temperaturschrumpfungen beim Betrieb
der optischen Einheit an der unteren Grenze des Temperatur
intervalls 50 bis 80% der ursprünglichen Stärke der Folie
10 beträgt.
Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, daß die Polymer-Folie
auch auf die gesamte zylindrische Fläche der zylindrischen
Aufnahmen der Fassung aufgeklebt werden kann.
Nachstehend ist ein konkretes Ausführungsbeispiel für das
erfindungsgemäße Verfahren zum Zentrieren der Linsen in
den Fassungen von optischen Einheiten angeführt.
Als optische Einheit wurde ein Objektiv genommen, das aus
vier Linsen 6 (Fig. 1), 7, 8, 9 besteht. Der Werkstoff der
Fassung 1 ist eine Aluminiumlegierung.
Die Linsen 6, 7, 8, 9 mit Durchmessern D 1, D 2, D 3, D 4 wurden
bei der Montage in der Objektivfassung zentriert. Die berech
neten minimalen Radialspalte Δ 1, Δ 2, Δ 3, Δ 4 zwischen
den Linsen 6, 7, 8, 9 und den zylindrischen Flächen 12,
13, 14, 15 der Aufnahmen 2, 3, 4, 5 der Fassung 1 betrugen
in mm:
Δ 1=0,04, Δ 2=0,037, Δ 3=0,045, Δ 4=0,055.
Δ 1=0,04, Δ 2=0,037, Δ 3=0,045, Δ 4=0,055.
Die Fassung 1 des Objektivs wurde gemäß den Ist-Durchmessern
der Linsen 6, 7, 8, 9 mit den vorgegebenen Radialspalten
11 gleich 0,1 mm ausgebohrt.
Auf die zylindrischen Flächen 12, 13, 14, 15 der Aufnahmen
2, 3, 4, 5 wurde in drei Bereichen die ungefärbte Folie
10 (Fig. 9) auf Basis von Polyäthylenterephthalat aufgetra
gen (die Folienstärke betrug 0,1 mm, die Toleranz der Stärke
±0,01 mm, die lst-Abweichung der Folienstärke betrug für
ein Fertigungslos höchstens ±0,002 mm) .
Dann wurden die Linsen 6 (Fig. 1), 7, 8, 9 in der Objektiv
fassung 1 montiert und durch Gewinderinge mit nachfolgender
Sicherung der letzteren befestigt.
Das Auflösungsvermögen des Objektivs wurde unter normalen
Bedingungen und bei einer Temperatur von -50°C geprüft.
Das Auflösungsvermögen betrug beim Objektiv 477 l/mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zentrieren der Linsen
in den Fassungen von optischen Einheiten gewährleistet eine
erhöhte Genauigkeit beim Zentrieren der Linsen während der
Montage der optischen Einheiten und erhöht demzufolge ihre
Bildqualität, verringert den Arbeitsaufwand für die Montage
dieser optischen Einheiten, ermöglicht die Ersetzung der
Titanlegierungen für die Fassung durch wirtschaftlichere
Wirkstoffe, die eine Dejustierung der optischen Einheiten
beim Einsatz der letzteren unter Vibrations- und Schlagbean
spruchungen und bei niedrigen Temperaturen ausschließen.
Claims (3)
1. Verfahren zum Zentrieren von Linsen in einer Fassung
einer optischen Einheit, bei dem
- - die Linsen (6, 7, 8, 9) in den ihnen zugeordneten zylindrischen Aufnahmen (2, 3, 4, 5) der Fassung (1) einer optischen Einheit mit vorgegebenem Radialspalt (11) auf der gemeinsamen optischen Achse (16) montiert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - vor der Montage der Linsen (6, 7, 8, 9) in den ihnen zugeordneten zylindrischen Aufnahmen (2, 3, 4, 5) der Fassung (1) der optischen Einheit
- - auf die zylindrischen Flächen (12, 13, 14, 15) der für die Montage der Linsen (6, 7, 8, 9) bestimmten zylindrischen Aufnahmen (2, 3, 4, 5) der Fassung (1) zumindest in drei Bereichen eine Polymer-Folie (10) gleichmäßig aufgeklebt wird, die eine der Größe des vorgegebenen Radialspaltes (11) gleiche Dicke und ein physikalisches Verhalten hat, das dem Temperatur intervall der Betriebsfähigkeit der optischen Einheit entspricht.
2. Verfahren zum Zentrieren der Linsen in den Fassungen
von optischen Einheiten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - als Polymer-Folie (10) eine Folie auf Basis von Polyäthylenterephthalat verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893912039 DE3912039A1 (de) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Verfahren zum zentrieren von linsen in fassungen optischer einheiten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893912039 DE3912039A1 (de) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Verfahren zum zentrieren von linsen in fassungen optischer einheiten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3912039A1 true DE3912039A1 (de) | 1990-10-25 |
Family
ID=6378532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893912039 Withdrawn DE3912039A1 (de) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Verfahren zum zentrieren von linsen in fassungen optischer einheiten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3912039A1 (de) |
-
1989
- 1989-04-12 DE DE19893912039 patent/DE3912039A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |