DD157982A3 - ASPHAERIC OPTICAL LENS - Google Patents

Abstract

Bei einer asphaerischen optischen Linse mit einer sphaerischen oder planen Rueckflaeche soll die Abbildungsleistung gesteigert werden. Aus diesem Grund war eine asphaerische optische Linse zu schaffen, deren Kruemmungsmittelpunkt der Rueckflaeche exakt und reproduzierbar herstellbar auf der Halbachse der Asphaere liegt. Erfindungsgemaess besteht die asphaerische Linse aus einem sphaerischen und einem asphaerischen Linsenteil gleichen optischen Materials, die an einer gemeinsamen planen oder sphaerischen Trennflaeche zueinander justierbar sind. Durch diese Justierung wird nach dem Herstellungsprozess der Linsenteile der Kruemmungsmittelpunkt der Rueckflaeche zur Halbachse der Asphaere ausgerichtet bzw. umgekehrt.In an aspherical optical lens with a spherical or planar back surface, the imaging performance is to be increased. For this reason, it was necessary to create an aspherical optical lens whose center of curvature of the surface lies exactly and reproducibly on the semi-axis of the asphaere. According to the invention, the aspherical lens consists of a spherical and an aspherical lens part of the same optical material, which can be adjusted to one another on a common planar or spherical separation surface. As a result of this adjustment, after the manufacturing process of the lens parts, the center of curvature of the back surface is aligned with the semi-axis of the aspheric or vice versa.

Description

Aspliärische optische LinseAsplinary optical lens

Die Erfindung betrifft eine asphärische optische Linse mit einer sphärischen oder planen Eüclcflache· Derartige Linsen finden beispielsweise bei·Kondensoren für Polarisationsmikroskope und bei Fotoobjektiven sowie bei anderen Objektiven Anwendimg« Die Abbildmigsleistung dieser asphärischen optischen Elemente sind in erster Linie von Herstellungstoleranzen bezüglich der Abweichung des Krüm« mungsmittelpunktes der Rückflache von der Halbachse der Asphäre abhängig»The invention relates to an aspherical optical lens having a spherical or planar surface. Such lenses are used, for example, in condensers for polarizing microscopes and in photographic lenses as well as in other objectives. The imaging performance of these aspheric optical elements is primarily dependent on manufacturing tolerances with respect to the deviation of the curve. middle point of the back surface depends on the semiaxis of the asphere »

Charakteristik Aer_ bekannten_ teelmiCharacteristic Aer_ bekannt_ teelmi

Es sind bereits asphärische Linsen bekannt, die auf der einen Seite eine sphärische Plache und auf der anderen Seite eine asphärische Fläche besitzeile Um eine gute Abbildungsleistung zu erzielen-, muß die optische Achse des asphärisohen Teiles so angeordnet sein, daß der Krümmungsmittelpunkt der Fläche des sphärischen Teils auf dieser optischen Achse des asphärischen Teils liegt. Die Herstellung einer derartigen asphärisohen. Linse ist schwierig toleranzmäßig hinsichtlich der Zentrierung zu beherrschen« Die Zentrierung muß innerhalb des Fertigung^·" p-rozesses der Linse abgesichert werden« Schon geringe Abweichungen beim Spannen der Linse während des Herstel- lungsprozesses fuhren zn Dezentrierungen, die nachträglich nicht mehr gezielt korrigiert werden können*Aspherical lenses are already known which have a spherical plaque on one side and an aspherical surface on the other side. In order to achieve a good imaging performance, the optical axis of the aspherical part must be arranged so that the center of curvature of the surface of the spherical one Part lies on this optical axis of the aspherical part. The production of such aspherical. Lens is difficult to control in terms of tolerances with regard to centering "Centering must be ensured within the production process of the lens" Even slight deviations in the tensioning of the lens during the production process lead to decentrations, which are subsequently no longer specifically corrected can*

Is ist teoh.no Io gis oh allgemein bekannt, die Genauigkeit der Übereinstimmung der geforderten Toleranzen im optischen Schleif-» und Polierprozess zu erzielen* Die Notwendigkeit von verschiedenen Umspannungen, ver™ bund en mit toleranzbehafteten Justierungen« so?/ie mög~ liehen Lageänderungen beim Bearbeiten führen zn Fehlern hinsichtlich Zentrierung» Eine weitere Fehlerrnöglichkeit liegt in der ITotv/endigkeit, das Bauteil anschließend zu fassenj zu justieren und die Fassung evtI₆ mechanisch zuIs teoh.no Io gis oh generally known to achieve the accuracy of the conformity of the required tolerances in the optical grinding and polishing process * The need for different Umspannungen ver¬, with tolerance-related adjustments «so? / Ie possible changes in position lead when editing zn defects in centering "another Fehlerrnöglichkeit lies in the ITotv / endigkeit to adjust subsequently fassenj the component and the socket ₆ EVTi mechanically

Ί0 . bearbeiten bei ungenügender.Zentrierung, um die optisch wirksame. Gesamtaohse (fehlerbehaftet vom Herstellungs« prozeß) in Übereinstimmung mit der Passungsachse zu bringen,* Eine vollständige Kompensation ist nicht möglich, der Zentrierfehler zwischen asphärisoher und sphärischer Fläche wird nur- gemitte.lt<.Ί0. work with insufficient. Centering to the optically effective. Complete alignment (error-prone from the manufacturing process) in accordance with the fitting axis, * A complete compensation is not possible, the centering error between aspherical and spherical surface is only average.

Ferner ist es bekannt (z« B« SU 110 418), asphärische optische Glieder 'aus linsensystemen aufzubauen, um durch eine gezielte optische Wirkung (Dispersionseffekt) an den Linsenübergangsstellen die chromatische Aberration zu kor« rigieren« Bei derartigen optischen Gliedern ist eine Läge™ justierung in bezug auf die optische (chromatische) Wirkung des Linsensystems und ggf« auch ein Kompromiß zwischen der optischen und der geometrischen (sphärischen) Aberration möglich« Eine durch Fertigungstoleranz bedingte Abweichung des Krümmungsmittelpunktes von der Brennpunktgeraden (oder deren Yerlängerung) kann aber nicht kompensiert werden« . .It is also known (see, for example, SU 110 418) to construct aspherical optical elements of lens systems in order to correct chromatic aberration by means of a targeted optical effect (dispersion effect) at the lens transition points. In the case of such optical elements, there is a length adjustment with respect to the optical (chromatic) effect of the lens system and possibly also a compromise between the optical and the geometric (spherical) aberration possible. "A deviation of the center of curvature from the focal point line (or its extension) due to manufacturing tolerance can not be compensated «. ,

Ziel der Erfindung; Aim of the Invention;

Ziel der"Erfindung ist die Verbesserung der Abbildungs-30-leistung von asphärischen optischen Gliedern«,The goal of the invention is to improve the imaging performance of aspherical optical members.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im technologischen Herstellungsprozeß gut und reproduzierbar beherrschbares asphärisches optisches Glied zu schaffen, wei welohem der KrÜ*mnungsinittelpunkt der Rückfläche exakt auf der Halbachse der Asphäre liegt« .It is the object of the invention to provide an aspherical optical member that is well and reproducibly controllable in the technological production process, in which the center of the center of curvature of the back surface lies exactly on the semiaxis of the asphere.

Diese Aufgabe wird bei einer, asphärischen optischen Linse mit einer sphärischen oder planen Rückfläche erfindungsgemäß dadurch gelöst, da,ß ein asphärischer und ein sphärischer Teil aus gleichem optischem Material an einer gemeinsamen planen oder sphärischen Trennfläche zueinander justierbar sind«This object is achieved according to the invention in the case of an aspherical optical lens having a spherical or planar rear surface, since an aspherical and a spherical part made of the same optical material can be adjusted to one another at a common plane or spherical separation surface.

Es ist vorteilhaft_? wenn die asphärische optische Linse eine plane Trennfläche bei einer sphärischen Eückfläolie bzw* eine sphärische Trennfläche bei einer planen Rückfläche besitzt«It is advantageous _? if the aspherical optical lens has a plane separating surface in the case of a spherical Eückfläolie or * a spherical separation surface with a flat back surface «

Die asphärische Linse besteht erfindungsgemäß aus zwei Teilen gleichen optischen Materials, die an einer gemeinsamen Trennfläche ohne optische Wirkung zusammengefügt und unabhängig voneinander justierbar sind, d₀ h. jeder Linsenteil wird jeweils nur nach einer optisch wirksamen Fläche ausgerichtet« Dadurch ist es möglich;, nach dem Herstellungsprozeß der asphärischen und sphärischen optisch wirksamen Flächen den Krürnmimgsmittelpunkt der Linsensphäre exakt und reproduzierbar zur optischen Achse der Asphäre zu justieren Auf diese Art und Weise ist eine nachträgliche Beeinflussung der Abbildungsleistung der asphärischen Linse möglich«The aspheric lens according to the invention consists of two parts of the same optical material, which are joined together at a common interface without optical effect and independently adjustable, d ₀ h. each lens part is in each case aligned only with an optically effective surface. As a result, after the manufacturing process of the aspherical and spherical optically active surfaces, the center of the lens' sphere can be adjusted exactly and reproducibly to the optical axis of the asphere Influencing the imaging performance of the aspherical lens possible «

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausfühi'ungsbeispiels näher erläutert werden« Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing tion Ausfühi'ungsbeispiels «show:

Pig« 11 Aufbau der erfindungsgemäßen asphärischen optischen LinsePig «1 1 Structure of the aspheric optical lens according to the invention

2: Lagerung der asphärischen optischen Linse in einer justierbaren Passung2: Storage of the aspheric optical lens in an adjustable fit

In Figur 1 ist der Prinzipaufbau der asphärischen optischen Linse, bestehend aus einem asphärischen Linsen«·- teil 1 mit einer OOtisoh wirksamen asphärischen FlächeFIG. 1 shows the basic structure of the aspherical optical lens, which consists of an aspherical lens component 1 with an aspherical surface which is effective in terms of ozone

- 4 - .222 28- 4 - .222 28

und aus einem sphärischen linsenteil 3 mit einer optisch wirksamen sphärischen Fläche h₃ dargestellt· Die beiden Linsenteile 1, 3, die aus.gleichem optischem Material unabhängig voneinander gefertigt worden sind, werden an einer gemeinsamen Trennfläche 5 ohne optische Wirkung zueinander justierbar zusammengefügt* Der sphärische Linsenteil 3 ist zur optischen Achse 6 des asphärischen Linsenteils 1 ausgerichtet bzw. umgekehrt« In Figur 2 ist die asphärische optische Linse gemäß Figur 1 in einer mechanischen.Linsenfassung dargestellt. In einer hochgenau laufenden Bezugsspindel ist eine Justiervorrichtung 8 drehbar angeordnet« Innerhalb der Justiervorrichtung 8 befindet sich eine Riiigsohneidenaufnahme 9, auf welcher der sphärische Linsenteil 3 mit der -sphärischen Fläche 4 gelagert wird* Mit Hilfe eines aus Gründen der Vereinfachung und Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellten und an sich bekannten Reflex·™ bildgerätes wird der Krümmungsmittelpunkt 10 der sphärischen Fläche 4 auf eine Bezugsaohse 11 ausgerichtet, indem die Pdngschneidenaufnahme 9 durch Justierschrauben 12 verschoben wird« Durch Kippbewegungen des sphärischen Linsenteils 3 auf der Ringschneidenaufnahme 9 wird die Planfläche des phärischen Linsenteils 3 an der Trennflache 5 rechtwinklig zur Bezugsachse 11 ausgerichtet» An der Trennfläche 5 liegt der asphärische Linsenteil 1 mit ihrer Planfläche auf der Planfläche des sphärischen Linsenteils 3 auf und kann mittels Justiermanipulatoren 13 verschoben werden, so daß die optische Achse 6 des asphärischen Lin~ senteils 1 zum Krümmungsmittelpunkt 10 justierbar ist* Durch die drehbare Justiervorrichtung 8, die verschiebbare Eingsohneidenaufnähme 9, durch mögliche Kippbewegungen auf der Ringschneidenaufnahme 9 sowie durch Lageveränderung des asphärischen Linsenteils 1 mittels der Justiermanipulatoren 13 ist eine Reihe manueller oder automatischer (eventuell reohnergestützter) Justiervorgänge· des asphärischen Linsenteils 1 und des sphärischen Linsenteilsand from a spherical lens part 3 with an optically effective spherical surface h ₃ · The two lens parts 1, 3, which have been made of the same optical material independently of each other, are joined to one another at a common separating surface 5 with no optical effect adjustable * The spherical Lens part 3 is aligned with the optical axis 6 of the aspherical lens part 1 or vice versa. In FIG. 2, the aspherical optical lens according to FIG. 1 is shown in a mechanical lens mount. An adjusting device 8 is rotatably arranged in a high-precision reference spindle. "Within the adjusting device 8 there is a Riiigsohneidenaufnahme 9, on which the spherical lens part 3 is stored with the -sphärischen surface 4 * With the help of a sake of simplicity and clarity in the drawing not By means of tilting movements of the spherical lens part 3 on the annular cutting receptacle 9, the plane surface of the spherical lens part 3 becomes the center of curvature 10 of the spherical surface 4 on a reference eye 11 aligned at the separation surface 5 at right angles to the reference axis 11. At the separation surface 5 of the aspherical lens part 1 is with its flat surface on the flat surface of the spherical lens part 3 and can be moved by means of Justiermanipulatoren 13 so that d The optical axis 6 of the aspherical lens part 1 is adjustable to the center of curvature 10. By means of the rotatable adjusting device 8, the displaceable egg seed screen 9, by possible tilting movements on the ring cutting receptacle 9 and by changing the position of the aspherical lens part 1 by means of the adjusting manipulators 13 automatic (possibly rounder-supported) adjustment processes of the aspherical lens part 1 and the spherical lens part

zueinander oder miteinander,'· ζ« B. gemeinsame Drehung um den Krujmnungsmittelpunkt 10· möglich« Die Justierung kann zweckmäßigerweise mit in der Zeichnung nicht dargestellten pneumatisch "berührungslosen oder antastenden Meßfühlern durchgeführt werden· Erfindungsgemäß ist durch die dargestellte Justierbarkeit der asphärischen optischen Linse nach Figur 1 nach Vollendung des technologischen Herstellungsprozesses eine Lageveränderung des Krümmungsiaittelpunktes 10 zur optischen Achse 6 des asphärischen Linsenteils 1 mb'glichy so daß nachträglich (nach der Herstellung) die Abbildungsleistung beeinflußt werden kann« Mach Justierung der Linsenteile 1, 3 kann ein Ansprengen der planen LinsenteiIflachen an der Trennfläche 5 durch Belastung des asphärischen Linsenteils 1 erreicht werden· Ks ist, ebenfalls möglich den asphäriBChen Linsenteil 1 mit dem sphärischen Linsen— teil 3" an der Trennfläche 5 zu verkitten« Der verwendete Kitt muß im Brechzahlenwert dem Brechzahlenwert der Linsenteilo 1 und 3 entsprechen} damit an der Trenn— fläche 5 keine optische Strahlenbrechung erfolgt«to each other or to each other, "B. common rotation about the Krujmnungsmittelpunkt 10 · possible" The adjustment can be conveniently carried out with not shown in the drawing pneumatic "non-contact or probing probes · According to the illustrated adjustability of the aspherical optical lens of FIG 1 after completion of the technological manufacturing process a change in position of the center of curvature 10 to the optical axis 6 of the aspherical lens part 1 mb'glich so that subsequently (after production) the imaging performance can be influenced "Mach adjustment of the lens parts 1, 3 can wringing the plane LinsenteiIflachen It is also possible to cement the aspherical lens part 1 with the spherical lens part 3 "on the parting surface 5" Refractive index value of the lens parts 1 and 3 correspond} so that no optical refraction occurs at the interface 5 «

Claims (2)

1» !sphärische optische Linse.mit einer sphärischen oder planen Eückflache_f gekennzeichnet aadurchj daß ein asphärischer und ein sphärischer Teil aus gleichem optischem Material an einer gemeinsamen planen oder sphärischen Trennfläche zueinander justierbar sind« .A spherical or plane surface _f, characterized by the fact that an aspheric and a spherical part of the same optical material are mutually adjustable on a common plane or spherical interface. 2« Asphärische optische Linse nach Punkt 1_? gekennzeichnet durch eine plane Trennfläclie bei einer sphärischen Eückflache bzw» durch eine sphärische Trennfläclie bei einer planen Eückf lache*2 «Aspherical optical lens according to point 1 _? characterized by a plane Trennfläclie at a spherical Eückflache or »by a spherical Trennfläclie at a flat Eückf * Hierzu -1 Seite ZeichnungenFor this -1 page drawings