WO2003046618A1 - Spiegel, optisches abbildungssystem und deren verwendung - Google Patents

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WO2003046618A1 PCT/EP2002/013401 EP0213401W WO03046618A1 WO 2003046618 A1 WO2003046618 A1 WO 2003046618A1 EP 0213401 W EP0213401 W EP 0213401W WO 03046618 A1 WO03046618 A1 WO 03046618A1
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiegel (1) zur Verwendung für optische Abbildungssysteme, bei dem der Spiegel randseitig einstückig mit einem den Spiegel zumindest teilweise umfassenden Verstärkungselement (3) verbunden ist und das Verstärkungselement gleichzeitig die Position des Spiegels und des weiteren optischen Elements (4) zueinander festgelegt und am Verstärkungselement Positioniermittel (5) angeordnet sind, die mit am weiteren optischen Element angeordneten Positioniermitteln (7) zusammenwirken. Insbesondere kann es sich bei dem optischen Abbildungssystem um ein Teleskop für optische Übertragungstechniken handeln.

Description

Spiegel, optisches Abbildungssystem und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft einen Spiegel zur Verwendung für optische Abbildungssysteme, ein optisches Abbildungssystem umfassend einen solchen Spiegel und die Verwendung solcher Spiegel und optischer Abbildungssysteme.
An Spiegel für optische Abbildungssysteme werden besondere Qualitätsanforderungen gestellt. Ein immer wieder auftretendes Problem ist die Verformung des Spiegels unter mechanischer Belastung, durch Gravitationseffekte oder aufgrund von thermischen Einflüssen.
Außerdem sollen Spiegel für optische Abbildungssysteme leicht sein, um sie universell einsetzbar zu machen. Das Gewichtsproblem tritt z.B. bei Spiegeln auf, die für Teleskope für Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden. Aber auch bei der optischen Telekommunikation sind leichte Bauelemente wünschenswert, um die leichte und sichere Montage der Bauelemente zu ermöglichen und die statischen Anforderungen an die Befestigungspunkte gering zu halten.
Bekannt sind Spiegel mit einer auf einem Träger aufgedampften Spiegelfläche. Als Materialien für den Träger kommen z.B. Metall und Metallegierungen, wie Aluminium, Kupfer, Messing oder Molybdän, oder Nichtmetalle wie Beryllium in Betracht. Für die Spiegelfläche können Materialien wie z.B. Gold, Silber, Nickel, Kupfer, Messing oder Kadmium verwendet werden. Die Spiegelträger können durch Drehen, insbesondere Diamantendrehen, durch Gießen, z.B. aus Kunststoff, oder durch Polieren von z.B. Glas oder Zerodur hergestellt werden. Nachteil solcher Spiegel sind einerseits ihr hohes Gewicht, wenn sie eine ausreichende mechanische Stabilität aufweisen sollen, und andererseits die zeitaufwendige Herstellung des Trägers. Jeder einzelne Spiegel muß z.B. durch Drehen oder Polieren mit hoher Präzision hergestellt werden. Die optische Genauigkeit des Spiegels ist durch die Geometrie beschränkt, da nicht jede beliebige Form mit hoher optischer Genauigkeit herstellbar ist. Die optische Genauigkeit ist außerdem durch das Aufstäuben, Aufdampfen, Aufspritzen oder anderweitiges Aufbringen der Spiegelfläche auf den Träger beschränkt, da die erforderliche Oberflächengüte nicht ohne weiteres erreicht werden kann.
Weiter sind Spiegel bekannt, die durch Replikationstechniken hergestellt werden. Dabei wird der Spiegel umgekehrt als vorstehend beschrieben aufgebaut. Die Spiegelfläche wird in Form eines reflektierenden Materials auf einen Mandrel aufgebrächt und darüber eine Verstärkungsschicht aufgebracht. Die Verstärkungsschicht kann im Electroformingverfahren, durch Aufspritzen von Glas oder Kunststoff oder durch Stanzen aufgebracht werden. Die Replikationstechniken haben den Vorteil, daß die Spiegel eine höhere Genauigkeit bei kleineren Materialdicken aufweisen und damit ein geringeres Gewicht haben. Gleichzeitig sind sie aber mechanisch und damit optisch weniger, robust.
Optische Abbildungssysteme, die aus mehr als einem optischen Element bestehen, sind empfindlich hinsichtlich der korrekten Justierung der optischen Elemente beim Zusammenbau. Sie erfordern große Geschicklichkeit und Erfahrung beim Zusammenbau, um Systemfehler gering zu halten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Spiegel und optische Abbildungssysteme, die mindestens einen Spiegel umfassen, zu schaffen, die leicht sind und gleichzeitig höchsten optischen Anforderungen genügen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spiegel zur Verwendung für optische Abbildungssysteme gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er randseitig einstückig mit einem den Spiegel zumindest teilweise umfassenden Verstärkungselement verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Bauweise ist es möglich, eine hohe Stabilität zu erreichen, ohne eine hohe Materialstärke des Spiegelträgers erforderlich zu machen. Der Spiegel erhält seine Stabilität aus einer mit ihm randseitig fest verbundenen Verstärkung.
Die Verstärkung kann annähernd beliebig geformt sein. Sie kann den Spiegelrand ganz oder teilweise umfassen. So kann der Spiegel an seine Verwendung angepaßt werden, etwa wenn er in ein optisches Abbildungssystem integriert werden soll und das Verstärkungselement entweder die Positionierung anderer Bauteile nicht behindern soll, oder andere Bauteile direkt am Verstärkungselement angebracht werden sollen.
Durch das erfindungsgemäße Verstärkungselement werden die Abbildungseigenschaften des Spiegel nicht verändert. Gleichzeitig wird aber eine hohe Stabilität geschaffen, die einen dünnen Spiegelträger ermöglicht, der ein geringes Gewicht aufweist und auf thermische Einflüsse unkritisch reagiert. Die Verstärkung kann am äußeren Spiegelrand liegen und kann zusätzlich oder alternativ auch an einem inneren Spiegelrand angeordnet sein, wenn der Spiegel aufgrund seiner Verwendung, z.B. für ein Teleskop, ein Loch aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht ein Verstärkungselement vor, das zwei oder mehr Streben und ein äußeres Element umfaßt, in das die Streben münden. Der Spiegel kann zur Verstärkung seiner Struktur von einem inneren Verstarkungselement umfaßt sein, an dem die Streben angreifen. Alternativ können die Streben auch in ihren Angriffsbereichen am Spiegel selbst als inneres Verstärkungselement dienen. Die Streben münden außen in ein Element, das die Streben stabilisiert und als Befestigung für den Spiegel dienen kann. Das äußere Element kann ringförmig sein oder eine andere Form aufweisen, die auf die weiteren Bauteile eines optischen Systems abgestimmt ist, in dem der Spiegel verwendet werden soll. Die Streben können zur Erhöhung ihrer Stabilität in Längsrichtung eine Wölbung aufweisen, damit sie möglichst dünn aber dennoch stabil gestaltet werden können.
Die Streben können vorzugsweise in einem spitzen Winkel zur Spiegelebene verlaufen, um der Anordnung besondere Stabilität zu verleihen. Es ergibt sich dann ein dreidimensionales Objekt, das einer Pyramide oder einem Kegeistumpf ähnlich ist. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen Spiegelebene und Streben zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 14° und 16°.
Vorteilhaft greifen die Streben nicht in radialer Richtung sondern annähernd tangential am Spiegel an. Dadurch wird der Spiegel nicht verformt, wenn Kräfte entlang der Streben, z. B durch thermische oder Gravitationseinflüsse, auftreten. Der Spiegel wird vielmehr in seiner Position leicht verdreht, was bei rotationssymmetrischen Spiegeln nicht zu einer Veränderung der optischen Abbildungseigenschaften führt.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Spiegel im Electroformingverfahren hergestellt. Andere Herstellungsverfahren, wie z.B. Stanzen, Gießen, Replikation durch Aufspritzen von Glas oder Kunststoff, Drehen, insbesondere Diamantendrehen, und/oder Polieren sind aber auch grundsätzlich möglich.
Die Stabilität des erfindungsgemäßen Spiegels kann ' zusätzlich dadurch verbessert werden, daß er Verformungen in seiner Spiegelfläche aufweist, wie z.B. Sicken, Kanten oder Wölbungen. Die optischen Abbildungseigeήschaften werden dadurch nur in kleinen Flächenbereichen gestört während die Abbildung in allen anderen Bereichen unverändert und frei von Formschwankungen durch Verformung aufgrund mechanischer oder thermischer Einflüsse sichergestellt wird. Der erfindungsgemäße Spiegel kann insbesondere einen Spiegelträger geringer Stärke aufweisen. Die genaue Stärke hängt von der Geometrie des Spiegels und des Verstärkungselements ab. Als Anhaltspunkte für verwendbare Trägerstärken und ausschließlich beispielhaft seien hier ein Spiegelträger von ca. 0,5 mm Stärke für Spiegel mit einem Durchmesser von ca. 1 m und Trägerstärken von 0,3 bis 0,1 mm für kleinere Spiegel genannt.
Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht in einem optischen Abbildungssystem umfassend einen vorstehend beschriebenen Spiegel und ein weiteres optisches Element. Das optische Abbildungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement gleichzeitig die Position des Spiegels und des weiteren optischen Elements zueinander festlegt und am Verstärkungselement Positioniermittel angeordnet sind, die mit dem weiteren optischen Element oder mit daran angeordneten zweiten Positioniermitteln zusammenwirken. Derart ausgestaltete Abbildungssysteme sind zugleich leicht und genügen hohen optischen Anforderungen, da sie leicht und hochpräzise zu montieren sind und ihre wesentlichen Bestandteile große Stabilität aufweisen.
Das Verstärkungselement am Spiegel kann hierzu so ausgelegt sein, daß es wie eine optische Bank wirkt und an vorgegebenen Positionen Positioniermittel aufweist, die eine exakte Positionierung des weiteren optischen Elements bewirken. Das Verstärkungselement kann beispielsweise röhrenförmig gestaltet sein, wobei es insbesondere zylindrisch oder konisch gestaltet sein kann. Am Ende können die Positioniermittel zur Positionierung des weiteren optischen Elements angeordnet sein.
Das weitere optische Element kann insbesondere ein Spiegel, eine Linse oder eine Glasplatte mit besonderen optischen Eigenschaften sein. Eine solche Glasplatte kann eine Kristallstruktur mit besonderen Reflexionseigenschaften aufweisen, die eine hohe Transmission in einer Richtung und eine hohe Reflexion in der anderen Richtung aufweist (semireflective mirror). Die Glasplatte kann auch Flüssigkristalle, wie z.B. Cholesteric Liquid Cristal (CLC) oder andere Polymere enthalten, die alle Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung reflektieren, mit Ausnahme derjenigen Lichtkomponenten, die innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs zentriert um eine primäre Wellenlänge liegen und/oder einen bestimmten Drehsinn der zirkulären. Polarisationsrichtung haben.
Je nachdem, um welche Art von optischem Element es sich handelt, kann das optische Element direkt mit den Positioniermitteln des Verstärkungselements zusammenwirken oder selbst Positioniermittel autweisen, die mit den Positioniermitteln des Verstärkungselements zusammenwirken. Direkt mit den Positioniermitteln des Verstärkungselements können z.B. optische Elemente zusammenwirken, deren Abbildungseϊgenschaften sich bei Verschiebung in einer Eben nicht ändern, also z.B. Planspiegel oder Glasplatten . In diesem Fall muß das Verstärkungselement lediglich den Abstand und den Winkel zwischen Spiegel und Glasplatte vorgeben.
Bei optischen Elementen, deren Abbildungseigenschaften von der genauen Position im Raum abhängig sind, ist es vorteilhaft, wenn sie über eigene Positioniermittel verfügen, die zusammen mit den Positioniermitteln des Verstärkungselements des Spiegels die genaue Position der Bauteile zueinander definieren. Vorteilhaft sind die Positioniermittel mit dem weiteren optischen Element einstückig verbunden.
Die Positioniermittel sind vorzugsweise Präzisionsflächen. Z.B. kann der Randabschluß eines röhrenartigen Verstärkungselements als Präzisionsfläche ausgeführt werden und so hochpräzise die Position eines Planspiegels, der auf dem Randabschluß zu liegen kommt, definieren.
Weist das weitere optische Element ebenfalls Positioniermittel auf, können diese auch als Präzisioπsflächen ausgeführt sein. Beispielsweise kann ein weiterer Spiegel ein ähnliches Verstärkungselement wie der erste Spiegel aufweisen, dessen Rand ebenfalls als Präzisionsfläche ausgeführt ist und auf der Randfläche des ersten Spiegels zu liegen kommt.
Im Falle von zusammenwirkenden Positioniermitteln weist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zueinander komplementäre Formgebungen der Positioniermitteln zueinander auf. So können die Positioniermittel z.B. konkav, konvex oder keilförmig sein oder sich in anderer Weise in eine Richtung verjüngen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Positioniermittel so ausgebildet, daß sich benachbart zu ihren Berührungspunkten Hohlräume oder Spalte ausbilden. Dadurch wird eine Verklebung ermöglicht, die dadurch erleichtert und verbessert werden kann, daß die Hohlräume oder Spalte solche Ausmaße haben, daß sie Kapillarwirkung aufweisen. Die Elemente können dann zunächst exakt positioniert werden. Anschließend kann flüssiger Kleber aufgebracht werden, der durch die Kapillarwirkung in die Spalte oder Hohlräume hineingezogen wird und eine großflächige Verklebung erzeugt.
Vorzugsweise sollen der Spiegel, das Verstärkungselement, das weitere optische Element und die Positioniermittel aus Materialien mit nahe beieinander liegenden Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, um den Einfluß von thermischen Verformungen auf die Abbildungseigenschaften des Abbildungssystems gering zu halten. Diese Bauweise kann wiederum durch im Electroformingverfahren hergestellte Spiegel mit einstückig angeformtem Verstärkungselement verwirklicht werden. Das weitere optische Element und/oder seine Positioniermittel können ebenfalls mit diesem Verfahren hergestellt werden, so daß das ganze Abbildungssystem oder jedenfalls wesentliche Bauteile davon aus demselben Material bestehen.
Auch der zur Verbindung der Bauteile verwendete Kleber oder andere zur dauerhaften Verbindung verwendete Bauteile sollten vorzugsweise einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.
Falls der Spiegel Verformungen zur Erhöhung seiner Stabilität aufweist, die die Abbildungseigenschaften in diesem Bereich beeinträchtigen, sind diese Verformungen vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der durch andere Bauteile des Abbildungssystems, etwa durch Halteelemente weiterer Bauteile, obskuriert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abbildungssystems kann ein Fokus des Strahlenganges in der Nähe des Verstärkungselements und/oder der Positioniermittel angeordnet sein. Einen solchen Strahlengang weisen etwa sogenannte Schiefspiegier auf. Ein Fokus des Strahlenganges wird typischerweise verwendet um Licht in Lichtleitelemente wie z.B. Lichtleitfasern ein- bzw. auszukoppeln. Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Auslegung ist es möglich, stabile Haltevorrichtungen für solche Lichtleitelemente am Verstärkungselement anzuordnen. Die Lichtleitelemente werden sicher in ihrer Position gehalten und es ist möglich, Justierelemente vorzusehen, die bedient werden können, ohne die Gesamtjustierung des Abbildungssystems zu gefährden.
Eine andere besonders vorteilhafte Lösung ist die Anordnung des zweiten optischen Elements direkt im Verstärkungselement, z.B. durch eine oder mehrere dort vorgesehene reflektierende, entsprechend geformte Flächen. Durch geschickte Auslegung des Abbildungssystems kann es so erreicht werden, daß das gesamte System aus einem Bauteil besteht, das alle Abbildungselemente einstückig umfaßt. Eine Justierung der Bauteile zueinander ist nicht möglich, aber auch nicht erforderlich. Die Bauteile sind immer optimal zueinander positioniert.
Insbesondere kann es sich bei dem erfindungsgemäßen optischen Abbildungssystem um ein Teleskop mit nicht nur einer einzigen optischen Achse handeln.
Der erfindungsgemäße Spiegel und das erfindungsgemäße optische Abbildungssystem werden bevorzugt für optische Übertragungstechniken eingesetzt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Abbildungen, näher erläutert:
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spiegel mit einstückig verbundenem Verstärkungselement im Längsschnitt; Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Spiegel mit einem
Verstärkungselement mit Streben in Aufsicht; Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes optisches Abbildungssystem im
Längsschnitt; Fig. 4 zeigt ein optisches Abbildungssystem mit selbstausrichtenden
Positioniermitteln im Längsschnitt; Fig. 5 A bis C zeigen verschiedene selbstausrichtende Positioniermittel im
Längsschnitt; Fig. 6 zeigt ein optisches Abbildungssystem mit im
.Verstärkungselement angeordnetem zweiten Spiegel im Längsschnitt;
Fig. 7 zeigt ein weiteres optisches Abbildungssystem im Längsschnitt.
Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte erfindungsgemäße Spiegel 1 ist an seinem Rand 2 einstückig mit einem Verstärkungselement 3 verbunden. Das Verstärkungselement umfaßt den Spiegel vollständig. Der Spiegel ist mit dem Verstärkungselement gemeinsam im Electroforming verfahren hergestellt.
Fig. 2 zeigt einen Spiegel 1 , der randseitig einstückig mit einem inneren Verstärkungselement 15 verbunden ist. Das innere Verstärkungselement umfaßt den Spiegelrand 2 vollständig. Am inneren Verstärkungselement greifen drei Streben 13 an, die außen in einem ringförmigen Teil 14 enden. Die Streben 13 bilden mit der Ebene des Spiegels ein dreidimensionales Objekt aus, d.h. die Streben sind bezüglich der Ebene des Spiegels in einem spitzen Winkel geneigt. Sie sind aus Stabilitätsgründen parallel zu ihrer Längsrichtung gewölbt. Sie greifen am inneren Verstärkungselement 15 in annähernd tangentialer Richtung an. Dadurch wirken auf den Spiegel 1 bei thermischen oder Gravitationseinflüssen keine Kräfte, die eine Verformung öder Positionsänderung des Spiegels herbeiführen, sondern ausschließlich Kräfte, die eine Rotation des Spiegels bewirken, was bei einem rotationssymmetrischen Spiegel keine Veränderung der
Abbildungseigenschaften herbeiführt. Der äußere Ring 14 kann neben der Stabilisierung der Streben 13 auch zur exakten Positionierung und/oder Befestigung des Spiegels in einem optischen System, wie z.B. einem Teleskop, dienen. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Abbildungssystem, nämlich ein Teleskop. Das Teleskop besteht aus einem Primärspiegel 1 und einem weiteren . optischen Element 4, nämlich einem Sekundärspiegel. Das Verstärkungselement 3 ist randseitig mit dem Primärspiegel 1 verbunden und stabilisiert diesen. Gleichzeitig legt es die Position des Primärspiegels 1 und des Sekundärspiegels 4 zueinander . fest. Das Verstärkungselement 3 verfügt zur Positionierung der Spiegel 1, 4 zueinander über erste Positioniermittel 5, die mit zweiten Positioniermitteln 6 am Sekundärspiegel 4 zusammenwirken. Beide Bauteile dieses Teleskops sind im Electroformingverfahren hergestellt. Dadurch ist .es möglich, gleichzeitig sowohl hochpräzise Spiegel 1, 4 herzustellen als auch die einander zugewandten Flächen der Positioniermittel 5, 6 als Präzisionsflächen auszuführen, um eine hochpräzise Positionierung der Spiegel 1, 4 zueinander zu erreichen. Die Spiegel des Teleskops müssen nur in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse justiert werden. Der Abstand der Spiegel 1, 4 zueinander ist hochpräzise vorgegeben. Der Sekündärspiegel 4 kann im Aufbau ein Spiegel gemäß Fig. -2 sein.
Fig. 4 zeigt ein Teleskop mit grundsätzlich gleichem Aufbau wie in Fig. 3. Die Positioniermittel 5, 6 sind aber selbstjustierend, wie in der Abbildung schematisch dargestellt ist. Die Positioniermittel 5, 6 verfügen über eine zueinander komplementäre V-Form 7. Dadurch wird der Sekundärspiegel 4 automatisch in seine hochpräzise vorherbestimmte Position zum Primärspiegel 1 gebracht. Es ist keinerlei Justierung mehr erforderlich.
Die Fixierung der Bauelemente in der vorgegebenen Positionierung kann entweder durch Klammern am Rand der Positioniermittel 5, 6 oder durch Verklebung erfolgen. Für die Verklebung ist es vorteilhaft, die Positioniermittel 5, 6 so auszubilden, daß sich benachbart zu den Berührungspunkten 8 der Positioniermittel 5, 6 miteinander Hohlräume 9 oder Spalten 10 ausbilden, in die Kleber eingebracht werden kann. Das kann z.B., wie in der Figur zu erkennen, dadurch erreicht werden, daß die Positioniermittel 5, 6 nicht exakt komplementäre Formen aufweisen sondern leicht unterschiedliche Winkel ihrer V-Form haben.
Die Klebwirkung und die Justierungspräzision wird dadurch erhöht, daß die Hohlräume 9 oder Spalte 10 Kapillarwirkung aufweisen. Das Aufbringen von Kleber vor dem Zusammenbau der Elemente des qptischen Systems würde Justierungsungenauigkeiten durch Kleberreste mit sich bringen, der zwischen die sich berührenden Flächen der Positioniermittel 5, 6 gerät. Deshalb ist es vorteilhaft, den Kleber durch die Kapillarwirkung selbsttätig in die Hohlräume und Spalte eindringen zu lassen. Durch verringerte Kontaktflächen bei leicht unterschiedlich geformten Positioniermitteln 5, 6 wird außerdem verhindert, daß sich durch unpräzises Arbeiten bei der Montage eine Kleberschicht zwischen die Positioniermittel 5, 6 legen kann. Durch die geringen Kontaktflächen wird eventuell dazwischen geratener Kleber herausgedrückt und in die benachbarten Hohlräume 9 oder Spalten 10 gedrückt.
Fig. 5 zeigt schematisch verschiedene Ausführungsformen der selbstjustierenden Positioniermittel 5, 6. Die Positioniermittel 5, 6 gemäß Fig. 5A verfügen über abgebogene Randbereiche. Die Positioniermittel 5, 6 gemäß Fig. 5B sind V-förmig ausgebildet, wobei die Spitze des inneren Positioniermittels 6 gekappt ist. Dadurch bildet sich zwischen beiden Positioniermitteln ein Hohlraum 9, der zur Aufnahme von Klebstoff dient. Fig. 5C zeigt selbstjustierende Positioniermittel 5, 6 mit einer Krümmung, die an beiden Elementen leicht unterschiedlich ist. Fig. 6 zeigt ein optisches Abbildungssystem mit einem Primärspiegel 1 und
* einem seinen Rand 2 umfassenden Verstärkungselement 3, bei dem der Sekundärspiegel 4 im Verstärkungselement 3 angeordnet ist.. Ein solches Off- Axis Teleskop kann bei geeigneter Formgebung hochpräzise einstückig im Electroformingverfahren hergestellt werden. Es muß nicht justiert werden, und weist keine Kontaktflächen zwischen einzelnen Elementen auf, die eine Dejustierung herbeiführen und die optischen Eigenschaften verschlechtern könnten.
Das Teleskop verfügt am Verstärkungselement 3 über ein Halteelement 11 für ein Ein- oder Auskoppelelemente 12, im abgebildeten Fall für eine Glasfaser für eine Telekommunikationsanwendung.
Fig. 7 zeigt ein weiteres optisches Abbildungssystem, nämlich ein Schiefspiegler-Teleskop im Schnitt. Der Primärspiegel 1 ist vollständig von einem Verstärkungselement 3 umfaßt, das ihn stabilisiert. Unmittelbar im Verstärkungselement ist eine Fläche als Spiegelfläche ausgebildet, die den Sekundärspiegel 4 des Teleskops bildet. Weiter ist am Verstärkungselement 3 ein Positioniermittel 5 angebracht, das zur Positionierung des Tertiärspiegels 16 dient. Der Primärspiegei 1 ist zusammen mit dem Verstärkungselement 3 und dem Positioniermittel 5 einstückig im Electroformingverfahren hergestellt. Der Tertiärspiegel 16 ist ebenfalls im Electroformingverfahren hergestellt und verfügt über ein ejnstückig angeformtes Positioniermittel 6, mit dem er wie oben beschrieben hochpräzise zum weiteren Teil des Teleskops, das den Primär- und den Sekundärspiegel umfaßt, positioniert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Spiegel (1) zur Verwendung für optische Abbildungssysteme, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (1) randseitig einstückig mit einem den Spiegel (1) zumindest teilweise umfassenden Verstärkungselement (3) verbunden ist.
2. Spiegel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (3) den Spiegelrand (2) vollständig umfaßt.
3. Spiegel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (3) zwei oder mehr Streben (13) und ein äußeres Element (14) umfaßt, in das die Streben (13) münden.
4. Spiegel (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (13) annähernd in tangentialer Richtung am Spiegel (1) angreifen.
5. Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Spiegel (1) und Verstärkungselement (3) im Electroformingverfahren hergestellt sind.
6. Spiegel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (1) bereichsweise Verformungen seiner Spiegelfläche zur Stabilisierung aufweist.
7. Optisches Abbildungssystem umfassend einen Spiegel (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und ein weiteres optisches Element (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (3) gleichzeitig die Position des Spiegels (1) und des weiteren optischen Elements (4) zueinander festlegt und am Verstärkungselement (3) Positioniermittel (5) angeordnet sind, die mit dem weiteren optischen Element (4) zusammenwirken.
8. Optisches Abbildungssystem umfassend einen Spiegel (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und ein weiteres optisches Element (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (3) gleichzeitig die Position des Spiegels (1) und des weiteren optischen Elements (4) zueinander festlegt und am Verstarkungselement (3) Positioniermittel (5) angeordnet sind, die mit am weiteren optischen Element (4) angeordneten Positioniermitteln (6) zusammenwirken.
9. Optisches Abbildungssystem nach Anspruch 8, . dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) einstückig mit den Positioniermitteln (6) verbunden ist.
10. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) ein Spiegel oder eine Linse ist.
11. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) ohne Änderung seiner optischen Eigenschaften in einer Ebene verschiebbar ist.
12. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (5,6) Präzisionsflächen sind.
13. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (5,6) zueinander komplementäre Formgebungen aufweisen.
14. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel (5,6) so ausgebildet sind, daß sich benachbart zu den Berührungspunkten (8) der Positioniermittel (9) Hohlräume oder Spalte (10) ausbilden.
15. Optisches Abbildungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (9) oder Spalte (10) Kapillarwirkung aufweisen.
16. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (1), das Verstärkungselement (3), das weitere optische Element (4) und die Positioniermittel (5,6) aus Materialien mit nahe beieinander liegenden Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen.
17. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) und/oder die Positionsmittel (6) im Electroformingverfahren hergestellt sind.
18. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 17 mit einem Spiegel (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen der Spiegelfläche zumindest überwiegend in Bereichen liegen, die durch andere Bauteile des Abbildungssystems obskuriert sind.
19. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem so ausgelegt ist, daß ein Fokus (F) des Strahlenganges (S) in der Nähe des Verstärkungselements (3) und/oder der Positioniermittel (5,6) angeordnet ist.
20. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Schiefspiegier handelt.
21. Optisches Abbildungssystem umfassend einen Spiegel (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und ein weiteres optisches Element (4), dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) unmittelbar am Verstärkungselement (3) des Spiegels (1) angeordnet ist.
22. Optisches Abbildungssystem nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Element (4) ein Spiegel ist, der durch eine oder mehrere reflektierende Flächen im Verstärkungselement (3) gebildet ist.
23. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem ein Teleskop ist.
24. Optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstärkungselement (3) und/oder einem oder mehreren der Positioniermittel (5,6) Halteelemente (11) für ein oder mehrere Ein- oder Auskoppelelemente (12), insbesondere für Lichtleitfasern oder Faserbündel, angeordnet sind.
5. Verwendung eines Spiegels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines optischen Abbildungssystems nach einem der Ansprüche 7 bis 24 für optische Übertragungstechniken.
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