NL9402089A - Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen binnen een objectief van hoge kwaliteit. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen binnen een objectief van hoge kwaliteit

Inrichtingen voor het justeren van lenzen of lensgroe-pen binnen een objectief zijn bekend in combinatie met objectieven van hoge kwaliteit. Overigens is het gebruikelijk de optische assen van de afzonderlijke lenzen met de mechanische as van het huis van het objectief in overeenstemming te brengen door een uiterst nauwkeurige vervaardiging van de contactvlakken. De fixering van de stand vindt in de regel plaats door lijmen. Een later najusteren is bij zulke oplossingen niet mogelijk.

Uit DD 206 591 Bl is een inrichting bekend waarbij een lensvatting in dwarsrichting verschuifbaar aangebracht is in een kardanisch opgehangen en haaks op de as van de inrichting verstelbare bevestiging. Zowel het verschuiven van de lensvatting binnen de bevestiging als het vasthouden van de vatting vindt plaats via de radiaal aangrijpende verstelele-menten. Omdat de verstelelementen ook een vasthoudfunctie hebben, komen als verstelelementen op zinvolle wijze alleen mechanische stelschroeven in aanmerking. Ze moeten voor de justering allemaal worden losgedraaid, zodat de lensvatting tijdens het justeren kan verschuiven. Bij het justeren moet dan ook de optische as verticaal verlopen. Voor bijzonder grote objectieven is een permanente fixer ing van de stand door middel van de verstelelementen ongeschikt.

Een wat betreft de zijdelingse lensjustering vergelijkbare oplossing wordt beschreven in OE-Reports, nr. 67, blz. 13, juli 1989, gepubliceerd door SPIE. Een hu lp lens vat ting met twee platte vlakken waarbinnen de lens gefixeerd is, is door middel van stelelementen binnen een tweede vatting loodrecht op de optische as verstelbaar. De hulpvatting rust op een plat vlak van de tweede vatting. Er is een speling in de passing aanwezig voor het justeren. In tegenstelling tot de eerstgenoemde oplossing wordt hier de in gejusteerde stand gefixeerd door het inbrengen van lijm.

In DE octrooischrift 37 30 094 wordt een inrichting beschreven waarbij een in een hoofdvatting verschuifbare hulpvatting door een loodrecht op de verschuivingsrichting werkzame verende kracht indirect tegen een basisvlak wordt aangedrukt. De krachten die deze klemverbinding bepalen moeten bij een justering dwars op de optische as worden overwonnen.

Bij een in het DE OS 2 220 373 gepubliceerde inrichting voor het centreren van brilleglazen wordt een zijdelings ten opzichte van de optische as van de inrichting verschuifbaar brilleglas vastgehouden tussen vast met een draagarm verbonden starre pennen en verend gelegerde draagstangen. De zijdelingse verschuiving vindt met de hand plaats, waarbij de door pennen en draagstangen gevormde klemverbindingen losgemaakt kunnen worden door licht drukken tegen de draagstangen. Een dergelijke technische oplossing is voor het justeren van lenzen binnen objectieven niet geschikt.

Uit de publikatie JP 60-150016 is een door een microcomputer gestuurde laterale justering van lenzen door middel van piëzotranslatoren bekend. De fixering van de stand van de lenzen vindt hier blijkbaar na het justeren plaats door het aanbrengen van lijm.

Doel van de uitvinding is een nieuwe inrichting te verschaffen waarmee enerzijds de stand van een lens resp. lensgroep in een objectief van hoge kwaliteit ook bij mechanische belastingen met zekerheid wordt vastgehouden en anderzijds deze lens op elk moment binnen het objectief van hoge kwaliteit met de grootste nauwkeurigheid justeerbaar is.

Dit doel wordt voor een inrichting voor het lateraal justeren van lenzen binnen een objectief van hoge kwaliteit in hoofdzaak bereikt doordat een lensvatting 4 in een eerste vatting 5 uitsluitend wordt vastgehouden door krachten die evenwijdig aan de optische as werken, die tijdens een justering gedeeltelijk worden gecompenseerd door tegenkrachten, opgewekt door in de lensvatting 4 aangebrachte piëzotransla- toren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4, zodat een verschuiving van de lensvatting 4 binnen de eerste vatting 5 met geringe radiale krachtuitoefening mogelijk wordt.

De eerste vatting 5 bezit een binnenste plat vlak 6, waar de lensvatting 4 door aandrukmiddelen van de lensvatting 4 tegen krachten bestand tegenaan ligt. Met voordeel worden als aandrukmiddelen van de lensvatting 4 een aanleg-ring ll, een veerring 12 en een instelring 13 volgens de tweede conclusie gebruikt. Daarbij wordt de aandrukkracht door de maatafwijkingen van de instelring 13, alsmede de veerkracht van de veerring 12, zo gedimensioneerd dat de lensvatting 4 ook bij mechanische belastingen, bijvoorbeeld bij transport, met zekerheid op zijn plaats wordt gehouden. Doordat uitsluitend axiale krachten werkzaam zijn bij het fixeren van de lensvatting 4, wordt een mogelijke dejuste-ring bij het fixeren voorkomen.

De tijdens de justering werkende tegenkracht, opgewekt door de piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 is kleiner dan de aandrukkracht, zodat de lensvatting 4 altijd nog door de axiale krachten tegen het binnenste platte vlak wordt aangedrukt en niet onbepaald in de eerste vatting 5 kan verschuiven. Een verschuiving vindt pas plaats bij uitoefening van radiale krachten via de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4.

De keuzen van de voor de laterale justering gebruikte stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 heeft een wezenlijke invloed op de reproduceerbaarheid van de justering, de fijngevoeligheid daarvan en de gebruikers-vriendelijkheid. Met voordeel zijn vier stelelementen over 90° ten opzichte van elkaar verschillend opgesteld. Omdat de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 in een opstelling volgens de uitvinding geen vasthoudfunctie bezitten en de te overwinnen axiale druk-kracht tijdens de justering gering is, blijkt het gebruik van piëzotranslatoren als stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 bijzonder gunstig. Er is toch reeds een voor de aansturing van de piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 gedimensioneerde spanningsbron 10 aanwezig, die ook kan worden gebruikt voor het aansturen van de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 piëzotranslatoren. Bovendien bieden de piëzotranslatoren bij geschikte plaatsing het voordeel dat ze in spanningsloze toestand niet met de eerste vatting 5 in contact staan, zodat voor de justering de afzonderlijke piëzotranslatoren zowel gelijktijdig als achtereenvolgens kunnen worden aangestuurd. De justering is hoogst nauwkeurig en reproduceerbaar mogelijk.

Het is van voordeel wanneer aan de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 meetvoelers 16.1; 16.2; 16.3; 16.4 zijn toegevoegd, via welke de verplaatsingsweg wordt gemeten. Bij koppeling van de meetvoelers 16.1; 16.2; 16.3; 16.4 aan een in de tekening niet weergegeven computer met geïntegreerde besturing krijgt men met voordeel een regelkring. De gemeten werkelijke waarden van de afzonderlijke verplaatsingswegen worden vergeleken met nominale waarden. Afhankelijk van het verschil,van de waarden worden de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 aangestuurd tot de werkelijke waarden de nominale waarden bereiken.

Verdere gunstige uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding zijn omschreven in de onderconclusies.

De inrichting volgens de uitvinding opent niet alleen voor de objectievenfabrikant de mogelijkheid afzonderlijke lenzen resp. lensgroepen bij de justering van het objectief te justeren, maar ook een eindproducent, waarbij het objectief onderdeel uitmaakt van een totaal-systeem, heeft de mogelijkheid de objectiefparameters, die natuurlijk toegesneden zijn op zijn systeem, met de grootst mogelijke nauwkeurigheid zonder demontage van het objectief aan te passen. Het objectief is na afsluiting van de justering direct weer toepasbaar. Delen van de inrichting volgens de uitvinding alsmede de computer met geïntegreerde besturing en de spanningsbron, kunnen na de justering van de andere elementen van de inrichting worden gescheiden, om ze te kunnen gebruiken voor het justeren van verdere op dezelfde manier in het objectief aangebrachte lenzen. Eveneens kunnen de stelelementen 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 alsmede de meetvoelers 16.1; 16.2; 16.3; 16.4 op meerdere justeerplaatsen na elkaar worden toegepast, waardoor de economische investering kan worden verlaagd.

De constructieve en technische te nemen maatregelen in vergelijking met objectieven van hoge kwaliteit zonder een inrichting volgens de uitvinding alsmede de effecten ervan op massa en volume, zijn wat betreft het totale objectief gering.

In het navolgende wordt de inrichting volgens de uitvinding nader toegelicht aan de hand van een uitvoerings-voorbeeld in samenhang met de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1: een axiale doorsnede van een principe-schets van het uitvoeringsvoorbeeld en

Fig. 2: een bovenaanzicht, gedeeltelijk doorgesneden, van een principeschets van het uitvoeringsvoorbeeld.

Zoals blijkt uit fig. 1 is de te fixeren lens 1, zoals in de praktijk gebruikelijk, zodanig in de lensvatting 4 gefixeerd dat hij enerzijds rust op een in het inwendige van de lensvatting 4 gevormde meskant, en anderzijds door middel van een lijmnaad stofdicht in de lensvatting 4 wordt vastgehouden. De lensvatting 4 bezit een eerste en een tweede plat vlak 2, 3, waarbij minstens het onderste platte vlak 3 exact orthogonaal verloopt ten opzichte van de optische as I van de lens 1, wat bereikt wordt door nabewerking na de montage met behulp van traditionele test- en bewerkingsmethoden. Met het eerste platte vlak 2 ligt de lensvatting 4 op een plat vlak 6 van de eerste vatting 5 en wordt hier met een bepaalde aandrukkracht door de constructiegroep: aanlegring 11, veerring 12 en instelring 13 stevig vastgehouden. De dikte van de instelring 13, alsmede het materiaal en de afmetingen van de veerring 12 zijn daarbij zo gekozen dat de veerring in gemonteerde toestand van de opstelling over een zodanige weg wordt samengedrukt dat hij de gewenste aandrukkracht teweegbrengt. De instelring 13 heeft ook ten doel de veerkracht gelijkmatiger over het tweede platte vlak 3 te verdelen.

In de buurt van de wand van de lensvatting 4 bevinden zich vier openingen 8,1: 8.2; 8.3; 8.4 (boringen) evenwijdig aan de optische as I. Zoals blijkt uit fig. 2 zijn ze op dezelfde afstand ten opzichte van de optische as I van de lensvatting 4 en over 90° ten opzichte van elkaar aangebracht. In elk van deze boringen is een piëzotranslator 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 ingeschoven, zodanig dat het ene einde ervan tegen de vatting 6 aanligt, terwijl elk van de andere einden door middel van een kogelelement 14.1; 14.2; 14.3; 14.4 in contact is met de instelring 13. De indirecte aanraking door middel van de kogelelementen 14.1; 14.2; 14.3; 14.4 stelde zeker dat uitsluitend axiale krachtcomponenten op de piëzo-translatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 worden overgebracht, wat belangrijk is voor een storingvrij functioneren van de piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 . De piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 zijn verbonden met een externe, in de tekening niet weergegeven spanningsbron. In dit verband bevindt zich aan de omtrek van de eerste vatting 5 een sleepcontact 15, waarop een met de spanningsbron verbonden contactpen aangrijpt. Daardoor wordt voor de axiale plaatsing van de eerste vatting 5 in het huis van het objectief (in de tekening niet weergegeven) een grote speelruimte gelaten zonder de voor het tot stand brengen van de verbinding benodigde opening in het objectiefhuis te moeten vergroten. Tijdens het justeerproces worden aan de gelijk-gedimensioneerde piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 op hetzelfde moment identieke gelijkspanningen aangelegd, zodat een uitsluitend axiaal werkende tegenkracht wordt opgewekt.

De speling in de passing tussen de uitwendige middellijn van de lensvatting 4 en de inwendige middellijn van de eerste vatting 5 is minstens zo groot als het gewenste justeerbereik. In de eerste vatting 5 bevinden zich paarsgewijs radiale boringen op 90° ten opzichte van elkaar. In elk van de vier onderste boringen is een stelelement 7.1; 7.2; 7.3; 7.4 aangebracht, in het concrete geval van dit uitvoe-ringsvoorbeeld piëzotranslatoren (verder "translatoren" genaamd) die elk indirect via een opgeschroefde stoter bij het aanleggen van een geschikte spanning op de lensvatting 4 werken. Voor het geval dat de mechanische assen van de lensvatting 4 en van de eerste vatting 5 samenvallen, hennen de stoters bij spanningsvrije translatoren dezelfde afstand ten opzichte van de omtrek van de lensvatting 4. Wordt aan een translator een bepaalde spanning aangelegd, dan zet hij uit evenredig aan deze spanning, tot de omtrek van de lensvatting 4 door de stoter wordt geraakt. Bij verdere verhoging van de spanning wordt een radiale kracht op de lensvatting 4 uitgeoefend. Wanneer de radiale kracht de wrijvings-kracht van de lensvatting 4, in hoofdzaak veroorzaakt door de aandrukkracht, overschrijdt, vindt verschuiving van de lensvatting 4 plaats, waarbij de verschuivingsweg gelijk is aan de verdere uitzetting van de translator. De translatoren zijn zo gedimensioneerd dat de maximaal mogelijke uitzetting minstens overeenkomt met de middellijn van het gewenste justeerbereik. De translatoren raken in spanningsloze toestand aan de omtrek van het justeerbereik. Door aansturing van de afzonderlijke translatoren met verschillende spanning kan de lensvatting 4 op elke plaats binnen het justeerbereik verschoven worden. Wanneer de gewenste stand van de lensvatting 4 ingejusteerd is, worden de piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 (ook de zogenaamde translatoren) en de spanningsbron 10 uitgeschakeld. De in de lensvatting 4 aangebrachte piëzotranslatoren 9.1; 9.2; 9.3; 9.4 bieden geen tegenkracht meer tegen de aandrukkracht, zodat de lensvatting 4 weer met maximale aandrukkracht in de ingestelde stand wordt vastgehouden.

Claims (8)

1. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen (1) binnen een objectief van hoge kwaliteit met de volgende kenmerken: a) binnen een objectief van hoge kwaliteit is een eerste vatting (5), die een in hoofdzaak evenwijdig aan de optische as (I) van het objectief van hoge kwaliteit verlopende doorgangsopening bezit, minstens bij benadering spelingvrij ingepast; b) in de doorgangsopening van de eerste vatting (5) is een cilindervormige lensvatting (4) aangebracht, waarin een of meerdere lenzen (1) gefixeerd zijn; c) de lensvatting (4) heeft ten opzichte van de eerste vatting (5) loodrecht op de optische as (I) een speling in de passing die minstens zo groot is als het justeer-bereik van de lensvatting (4); d) deksel en bodem van de cilindervormige lensvatting (4) vormen in het gebied van het raam een eerste en een tweede plat vlak (2, 3) waarbij het eerste platte vlak (2) rust tegen een plat vlak (6) van de eerste vatting (5) en loodrecht op de optische as ligt; e) door aandrukmiddelen grijpt op het tweede platte vlak (3) van de lensvatting (4) aan aandrukkracht aan evenwijdig aan de optische as (I) in de richting van het eerste platte vlak (2) en drukt de lensvatting (4) tegen het platte vlak (6) van de eerste vatting (5); f) de lensvatting (4) bezit minstens drie, langs de omtrek ervan verdeelde, evenwijdig aan de optische as (I) verlopende openingen, waarin piëzotranslatoren (9.1; 9.2; 9.3) aangebracht zijn, die aanliggen tegen het platte vlak (6) van de eerste vatting (5); g) de piëzotranslatoren (9.1; 9.2; 9.3) kunnen op hetzelfde moment met een spanningsbron worden verbonden voor het opwekken van een tegen de aandrukkracht gerichte kracht, waarvan de waarde in afhankelijkheid van de aangelegde spanning kleiner is dan de waarde van de aandrukkracht voor het lateraal justeren van de lensvatting (4) door middel van stelelementen (7.1; 7.2; 7.3; 7.4).

2. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de aandrukmiddelen van de lensvatting (4) tegen het platte vlak (6) van de eerste vatting (5) een aanlegring (11), een veerring (12) en een instelring (13) zijn, waarbij de aanlegring (11) star verbonden is met de eerste vatting (5) en tussen de aanlegring (11) en de lensvatting (4) de veerring (12) en de instelring (13) aangebracht zijn, waarbij de instelring (123) ligt op het tweede platte vlak (3) van de lensvatting (4).

3. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 2, met het kenmerk dat elk van de einden van de piëzotranslatoren (9.1; 9.2; 9.3; 9.4) in de lensvatting (4) vast gelegerd zijn, terwijl de andere einden indirect elk via een kogelelement (14.1; 14.2; 14.3; 14.4) in verbinding staan met de instelring (13).

4. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat precies vier piëzotranslatoren (9.1; 9.2; 9.3; 9.4) alsmede vier stelelementen (7.1; 7.2; 7.3; 7.4) aanwezig zijn.

5. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de electrische verbinding tussen de spanningsbron en de piëzotranslatoren (9.1; 9.2; 9.3; 9.4) plaatsvindt via een zich uitwendig aan het huis van het objectief bevindend sleepcontact (15).

6. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat aan elk stelelement (7.1; 7.2; 7.3; 7.4) een meetvoeler (16.1; 16.2; 16.3; 16.4) toegevoegd is.

7. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de stelelementen (7.1; 7.2; 7.3; 7.4) eveneens piëzo-translatoren zijn.

8. Inrichting voor het lateraal justeren van lenzen in een objectief van hoge kwaliteit volgens conclusie 6, met het kenmerk dat een computer met geïntegreerde besturing aanwezig is, die verbonden is met de stelelementen (7.1; 7.2; 7.3; 7.4) en de meetvoelers (16.1; 16.2; 16.3; 16.4), zodat de stelelementen (7.1; 7.2; 7.3; 7.4) in afhankelijkheid van de door de meetvoelers (16.1; 16.2; 16.3; 16.4) bepaalde werkelijke waarden vergeleken met in de computer opgeslagen nominale waarden worden aangestuurd.