DE4041870A1 - Justiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung für ein optisches Bauteil mit einer Basis und einer federnd in derselben in mindestens fünf Freiheitsgraden auslenkbaren Trägerplatte für das optische Bauteil.

Aus der DE 38 27 960 A1 ist eine Einrichtung zum Justieren eines in einem auslenkbaren Rahmen angeordneten Körpers gegenüber einem feststehenden Träger bekannt, die im wesentlichen aus einer quadratischen Justierfeder besteht. Der auslenkbare innere Rahmen derselben ist mit vier seitlich vorstehenden, symmetrisch zueinander angeordneten Auslegern versehen, deren Enden in jeweils zwei senkrecht aufeinanderstehende, mäanderförmige Bandfedern übergehen. Deren Federebenen stehen unter einem Winkel von jeweils 45° auf dem zugehörigen Ausleger und münden über endseitige Federstege in einen äußeren Rahmen ein, der am feststehenden Träger montiert ist. Der innere Rahmen ist somit über die Bandfedern mit dem äußeren Rahmen verbunden. Die in der gleichen Federrichtung orientierten Bandfedern wirken paarweise als Zug- bzw. Druckfedern oder umgekehrt. Durch die federnde Aufhängung des zu bewegenden Körpers im inneren Rahmen ist dessen Auslenkung in allen drei Koordinatenrichtungen mittels Stellvorrichtungen ruckfrei möglich. Um einen in einer Hülse des inneren Rahmens gefaßten Körper um einen bestimmten Winkel zu schwenken, d. h. eine angulare Auslenkung in zwei weiteren Freiheitsgraden vorzunehmen, sind zwei übereinander angeordnete derartige Einrichtungen erforderlich, deren innere Rahmen in X/Y-Richtung unterschiedlich weit ausgelenkt werden. Dabei schwenkt die Längsachse der Hülse um einen bestimmten Winkel gegenüber der Normalen. Eine Drehung um diese Längsachse, d. h. um die Z-Achse in einem sechsten Freiheitsgrad, ist mit dieser bekannten Einrichtung nicht durchführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine genaue Justierung in wenigstens zwei lateralen und drei angularen Freitheitsgraden ermöglicht und auch für den sechsten Freiheitsgrad lediglich ein weiteres Stellelement erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Justiervorrichtung ist besonders zum festen Ein­ bau in ein Gerät vorgesehen und eignet sich beispielsweise zum Nach­ justieren eines Laserkollimators. Selbstverständlich kann die Vor­ richtung auch in anderen optischen Anordnungen verwendet werden, in denen Feinpositionierungen in bis zu sechs Freiheitsgraden erforderlich sind.

Aus der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor. Dabei wurde auf die Wiedergabe bekannter oder zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlicher Bauteile verzichtet.

Die in der Aufsicht gezeigte Justiervorrichtung weist eine rechteck­ förmige Basis 10 auf, die gerätefest montiert sein kann. Eine gleichfalls rechteckförmige Aussparung 11 in der Basis 10 umrahmt eine Trägerplatte 12. Diese dient der Aufnahme eines hier nicht gezeigten, zu justierenden optischen Bauteils. Die Trägerplatte 12 ist quadratisch ausgebildet und weist drei angeformte Arme 13, 14, 15 auf, von denen die Arme 13, 14 auf einer Seite der Trägerplatte 12 in den Eckbereichen und der Arm 15 auf der anderen Seite im mittleren Bereich derselben liegen und sich mit ihren freien Enden in Richtung der kürzeren Seiten der Aussparung 11 erstrecken. Die Trägerplatte 12 ist mittels dreier Federelemente 16, 17, 18 an der Basis 10 innerhalb der Aussparung 11 aufgehängt. Die Federelemente 16, 17, 18 verlaufen in einer Ebene parallel zueinander. Ihre Anordnung ist so getroffen, daß das Federelement 17 mittig zwischen den beiden Armen 13 und 14 der Trägerplatte 12 liegt, während die beiden Federelemente 17, 18 auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 12 angeordnet sind. Die Enden der Federelemente 16, 17, 18 gehen einerseits in die Basis 10 und andererseits in die Trägerplatte 12 über. Als Federelemente können mit Vorteil quadratische Stabfedern verwendet sein, und die gezeigte Justieranordnung ist vorzugsweise durch einen Erodiervorgang hergestellt.

Zur Verstellung der Trägerplatte 12 sind im vorliegenden Fall für zwei laterale und drei angulare Freiheitsgrade fünf Stellelemente 19 bis 23 vorgesehen. Die Justierung der Trägerplatte 12 in den einzelnen Freiheitsgraden wird in folgender Weise durchgeführt: Zur Verstellung in Y-Richtung greifen die Stellelemente 19 und 20 gleichmäßig jeweils an den Armen 13, 14 sowie 15 an. Als Stellelemente 19, 20 können dabei gegenseitig wirkende Justierschrauben verwendet sein. Eine Höheneinstellung, d. h. eine laterale Positionierung der Trägerplatte 12 in Z-Richtung, erfolgt durch gleichzeitige Betätigung der Stell­ elemente 21, 22, 23, die an der Basis 10 gelagert sind und auf die Arme 13, 14, 15 wirken. Für die Verstellung in einem ersten angularen Freiheitsgrad, nämlich die Schwenkung um die Y-Achse, dienen die Stellelemente 22 und 23 bzw. 21. Eine Drehung der Trägerplatte 12 um die Z-Achse als zweiten angularen Freiheitsgrad erfolgt mittels der Stellelemente 19 und 20 und eine weitere angulare Verstellung um die X-Achse durch Betätigung der Stellelemente 22 bzw. 23.

Bei einer Drehung der Trägerplatte 12 um eine durch das Stellglied 20 gebildete Achse 24 tritt bekanntlich eine Querbewegung auf, die von der Länge der Trägerplatte 12 und deren Verschiebeweg abhängig ist. Zur Kompensation dieser Querbewegung ist eine Blattfeder 25 vorgesehen, die durch einen rechtwinklig zur Längsachse des Federelements 16 verlaufenden Schlitz 26 gebildet ist und in welcher das Federelement 16 endet.

Eine weitere laterale Verstellung der Trägerplatte 12 in Richtung der X-Achse und damit in einem sechsten Freiheitsgrad erfordert lediglich ein weiteres Stellelement 27 in Form von beispielsweise zwei Justierschrauben, die entsprechend auf den Arm 13 der Trägerplatte 12 oder auf die Blattfeder 25 in Verlängerung der Längsachse des Federelements 16 wirken.

Die gesamte Justieranordnung kann in an sich bekannter Weise besonders vorteilhaft durch einen Erodiervorgang hergestellt sein. Die Justier- oder Verstellwege können durch hier nicht gezeigte Endanschläge gegen Überbeanspruchung geschützt sein. Weiterhin versteht es sich, daß als Stellelemente auch andere bekannte mechanische, elektrische, magne­ tische oder elektromagnetische Anordnungen wie Mikrometerschrauben, Stellmotoren, Piezo- oder magnetorestriktive Elemente anstelle der Justierschrauben verwendet sein können.

Claims (8)

1. Justiervorrichtung für ein optisches Bauteil mit einer Basis und einer federnd in derselben in mindestens fünf Freiheitsgraden mittels Stellelementen auslenkbaren Trägerplatte für das optische Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei parallel zueinander verlaufende Federelemente (16, 17, 18) zwischen der Basis (10) und der Trägerplatte (12) in einer Ebene angeordnet sind und für jeden Freiheitsgrad wenigstens ein an der Trägerplatte (12) angreifendes Stellelement (19-23, 27) vorgesehen ist.

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (12) quadratisch ausgebildet ist und drei angeformte Arme (13, 14, 15) mit freien Enden aufweist, von denen zwei auf einer Seite der Trägerplatte (12) in deren Eckbereichen und einer auf der gegenüberliegenden Seite in deren mittleren Bereich angeordnet sind.

3. Justiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das eine Federelement (16) zwischen den beiden Armen (13, 14) der Trägerplatte (12) im mittleren Bereich der einen Seite derselben und die beiden anderen Federelemente (17, 18) auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte (12) in deren Eckbereichen angeordnet sind.

4. Justieranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellelemente (19-23) an den freien Enden der Arme (13, 14, 15) der Trägerplatte (12) angreifen.

5. Justiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zwischen den beiden Armen (13, 14) der Trägerplatte (12) an derselben angeordnete Federelement (16) mit seinem anderen Ende in einer Blattfeder (25) endet, die durch einen rechtwinklig zur Längsachse des Federelements (16) verlaufenden Schlitz (26) in der Basis (10) gebildet ist.

6. Justiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Stellelement (27) vorgesehen ist, das am Arm (15) der Trägerplatte (12) und an der Blattfeder (25) in Richtung der Längsachse des Federelements (16) angreift.

7. Justieranordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Federelemente (16, 17, 18) quadratische Stabfedern verwendet sind.

8. Justieranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Justieranordnung durch einen Erodiervorgang hergestellt ist.