DE102011112186B4 - Captured lens group - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gefasste Linsengruppe mit einer Folge von durch ein fluides Fügemedium gekoppelten Linsen, die in einer hülsenförmigen Fassung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Linse (8, 9, 10) an deren vorgesehener axialer Position in der hülsenförmigen Fassung wenigstens drei Justierschrauben (5, 6, 7) vorgesehen sind, die jeweils in einem Gewinde in radialer Richtung der Linse verstellbar und um den Umfang der Linse verteilt an der Fassung (20) gehalten sind, wobei jeweils zwischen Justierschraube und äußerem Umfang der zugehörigen Linse ein Kunststoffstift (1, 2, 3) vorgesehen ist, der nach Abmessungen und Material so angepasst ist, um Differenzen in der radialen Temperaturausdehnung zwischen Linse und Fassung zu kompensieren, und dass die Linsengruppe an einem axialen Ende über einen elastischen Kunststoffring (11) mit ihrem äußeren Rand an einer radial nach innen vorstehenden Schulter der hülsenförmigen Fassung anliegt und am anderen axialen Ende über einen elastischen Kunststoffring (11) an einer radial nach innen vorstehenden Schulter eines Halterings (4) anliegt, der mittels einer Spanneinrichtung (12, 14, 16) mit einstellbarer Kraft auf die Fassung zu und in Anlage an den elastischen Kunststoffring angezogen wird.The invention relates to a collected lens group comprising a sequence of lenses coupled by a fluid joining medium held in a sleeve-shaped socket, characterized in that for each lens (8, 9, 10) at its intended axial position in the sleeve-shaped socket at least three Adjusting screws (5, 6, 7) are provided, each adjustable in a thread in the radial direction of the lens and distributed around the circumference of the lens are held on the socket (20), wherein in each case between the adjusting screw and the outer periphery of the associated lens, a plastic pin (1, 2, 3) is provided, which is adapted to dimensions and material so as to compensate for differences in the radial temperature expansion between the lens and socket, and that the lens group at one axial end via an elastic plastic ring (11) with its outer Edge rests against a radially inwardly projecting shoulder of the sleeve-shaped socket and on the other a xialen end via an elastic plastic ring (11) against a radially inwardly projecting shoulder of a retaining ring (4) which is tightened by means of a clamping device (12, 14, 16) with adjustable force on the socket and in contact with the elastic plastic ring ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gefasste Linsengruppe mit einer Folge von durch ein fluides Fügemedium gekoppelten Linsen, die in einer hülsenförmigen Fassung gehalten sind.The present invention relates to a collected lens group having a series of lenses coupled by a fluid joining medium held in a sleeve-shaped socket.

Derartige gefasste Linsengruppen, zum Beispiel für Achromate oder Apochromate, sind seit langer Zeit unverändert aufgebaut und werden auch als Fraunhofer-Fassung bezeichnet. Eine solche Fassung hat eine zylindrische Hülse, die einen Linsenstapel aufnimmt, der an seinem einen axialen Ende an einer nach innen vorragenden Schulter der Fassung anliegt. An seinem gegenüberliegenden axialen Ende greift eine Spanneinrichtung, die gegen die Fassung angezogen wird, an und sorgt so für eine Einspannung des Linsenstapels in der Fassung. Zwischen den einzelnen Linsen sind Abstandsplättchen vorgesehen, die an den Rändern benachbarter Linsen anliegen und diese auf einem vorgegebenen axialen Abstand halten. Durch Anziehen der Spanneinrichtung werden die Linsen gegen die Pressringe gedrückt. Durch diesen axialen Andruck an die Pressringe werden die einzelnen Linsen auch in radialer Richtung reibschlüssig gefasst gehalten.Such composed lens groups, for example for achromats or apochromats, have been constructed unchanged for a long time and are also referred to as the Fraunhofer version. Such a socket has a cylindrical sleeve which receives a lens stack which abuts at its one axial end against an inwardly projecting shoulder of the socket. At its opposite axial end, a clamping device, which is tightened against the socket, engages and thus ensures a clamping of the lens stack in the socket. Spacer plates are provided between the individual lenses, which bear against the edges of adjacent lenses and hold them at a predetermined axial distance. By tightening the clamping device, the lenses are pressed against the pressing rings. By this axial contact pressure on the pressing rings, the individual lenses are held frictionally caught in the radial direction.

In dem Artikel „Aerospace Mounts for Down-to-Earth Optics” von Charles A. Richey, Machine Design, Vol. 46, Nr. 30, Seite 212227 werden verschiedene Linsenmontierungen beschrieben, bei denen Linsen in einem zylindrischen Gehäuse platziert werden; wobei eine erste Linse an einer radial nach innen vorstehenden Schulter an der Innenwand des zylindrischen Gehäuses anliegt und durch ein an der gegenüberliegenden Seite ansetzendes Befestigungselement gehalten wird. Die Befestigungselemente können Schnappringe oder eingeschraubte Ringe sein. Ferner ist die Möglichkeit erwähnt, dass zwischen der äußeren Umfangsfläche der Linse und der Innenwand des zylindrischen Gehäuses ein O-Ring platziert ist.In the article "Aerospace Mounts for Down-to-Earth Optics" by Charles A. Richey, Machine Design, Vol. 46, No. 30, page 212227, various lens mounts are described in which lenses are placed in a cylindrical housing; wherein a first lens abuts a radially inwardly projecting shoulder on the inner wall of the cylindrical housing and is held by a fastener attaching to the opposite side. The fasteners may be snap rings or screwed rings. Further, the possibility is mentioned that an O-ring is placed between the outer peripheral surface of the lens and the inner wall of the cylindrical housing.

Aus AT 265701 B ist ein Verfahren zur Herstellung von optischen, zentriert gelagerten Systemen bekannt. Dazu werden Linsen in ihren Umfang umgebende Halteringe eingesetzt und die Halteringe mit den Linsen in einen Rotationshalter eingesetzt, so dass die Achse der Linsen mit der Rotationsachse des Rotationshalters übereinstimmt, wonach durch eine Zentrifugalgussmethode ein gemeinsames Gehäuse aus warmhärtbarem Harz gegebildet wird.Out AT 265701 B For example, a method of making optical centered systems is known. For this purpose, lenses are inserted into surrounding circumference retaining rings and the retaining rings with the lenses inserted into a rotary holder, so that the axis of the lenses coincides with the axis of rotation of the rotation holder, after which a common housing of thermosetting resin is formed by a Zentrifugalgussmethode.

In JP 1319715 A ist ein Haltemechanismus für einen Spiegel beschrieben. Der Spiegel ist in einem U-förmigen Halter gehalten, wobei zwischen den Seitenrändern des Spiegels und den gegenüberliegenden Schenkeln des U-förmigen Halters Absorptionsteile für thermische Expansion angeordnet sind, so dass bei Temperaturschwankungen keine Variation des Druckkontakts auf den Spiegel in dem U-förmigen Halter auftreten soll.In JP 1319715 A is described a holding mechanism for a mirror. The mirror is held in a U-shaped holder, wherein absorption parts for thermal expansion are arranged between the side edges of the mirror and the opposite legs of the U-shaped holder, so that with temperature fluctuations no variation of the pressure contact on the mirror in the U-shaped holder should occur.

In JP 4095909 A ist eine Fassung für eine einzelne Linse beschrieben, wobei die Linse mit einer Seite an einer radial nach innen vorstehenden Schulter in einem zylindrischen Halter anliegt. Auf der der Schulter gegenüberliegenden Seite der Linse ist deren Außenrand abgeschrägt. Auf den abgeschrägten Außenrand wirken Druckelemente ein, die schräg ausgerichtet sind, so dass sie etwa auf der Winkelhalbierenden zwischen der optischen Achse der Linse und einer senkrecht zur optischen Achse radial nach innen zur Linse gerichteten Richtung liegen. Dadurch wird durch die Druckelemente ein Andruck sowohl in radialer Richtung der Linse als auch in Richtung der optischen Achse der Linse ausgeübt.In JP 4095909 A is described a socket for a single lens, wherein the lens rests with one side on a radially inwardly projecting shoulder in a cylindrical holder. On the opposite side of the shoulder of the lens whose outer edge is chamfered. On the beveled outer edge of pressure elements act, which are obliquely aligned so that they lie approximately on the bisector between the optical axis of the lens and a direction perpendicular to the optical axis radially inwardly towards the lens direction. As a result, the pressure elements exert a pressure both in the radial direction of the lens and in the direction of the optical axis of the lens.

Für Optiken mit mehreren Linsen mit großen Abmessungen und Massen, in denen benachbarte Linsen durch ein fluides Fügemedium statt durch Abstandsplättchen gekoppelt sind, liefern klassische Linsenfassungen mit Abstandsplättchen wie oben geschildert keine befriedigenden Ergebnisse mehr bzw. kommen dafür nicht mehr in Frage. Durch das fluide Fügemedium kann jede Linse durch Krafteinwirkung individuell über ihre jeweiligen Radien gleiten, wodurch sich der Linsenstapel ganz oder teilweise aus der optischen Achse herausdrehen kann, was zu erheblichen optischen Abbildungsstörungen (Achskoma, Astigmatismus) führen kann. Insbesondere können bei gefassten Linsengruppen, die nicht statisch gelagert sind, sondern deren optische Achse gegenüber der Schwerkraft veränderlich ist, die einzelnen Linsen durch die entstehenden Drehmomente aus der Idealposition herauswandern und die optische Abbildung erheblich beeinträchtigen.For multi-lens optics of large dimensions and masses, in which adjacent lenses are coupled by a fluid joining medium rather than by spacer plates, classical lens mountings with spacer plates as described above are no longer satisfactory or no longer suitable. Due to the fluid joining medium, each lens can by force individually slide over their respective radii, whereby the lens stack can wholly or partially unscrew from the optical axis, which can lead to significant optical aberrations (Achskoma, astigmatism). In particular, in captive lens groups which are not statically supported but whose optical axis is variable with respect to gravity, the individual lenses can migrate out of the ideal position due to the resulting torques and significantly impair the optical imaging.

Ferner können bei Temperaturschwankungen durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Linsen und Fassung Kräfte erzeugt werden, die auf die Linsen einwirken und zu einer Beeinträchtigung der Abbildungsqualität führen.Furthermore, in the event of temperature fluctuations due to the different thermal expansion of lenses and frame, forces can be generated which act on the lenses and lead to a deterioration in the imaging quality.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gefasste Linsengruppe so auszugestalten, dass die einzelnen Linsen mit höherer Verlässlichkeit und Genauigkeit an ihrer Idealposition (idealer Kollimationszustand) gehalten werden. Insbesondere soll die Einwirkung der Schwerkraft auf die Linsen bei Veränderung der Lage der optischen Achse zur Schwerkraftrichtung und Auswirkungen von Temperaturdifferenzen auf die Linsen kompensiert werden.It is an object of the present invention to design a collected lens group so that the individual lenses are held with greater reliability and accuracy at their ideal position (ideal collimation state). In particular, the effect of gravity on the lenses should change the position of the optical axis to the direction of gravity and effects of temperature differences on the lenses are compensated.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine gefasste Linsengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.To achieve this object is a collected lens group with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für jede Linse an deren vorgesehener axialer Position in der hülsenförmigen Fassung wenigstens drei Justierschrauben vorgesehen sind, die jeweils in einem Gewinde in radialer Richtung der Linse verstellbar und um den Umfang der Linse verteilt an der Fassung gehalten sind. An jeder Justierschraube ist ein Kunststoffstift gehalten, der ein Zwischenstück zwischen Justierschraube und dem äußeren Umfang der zugehörigen Linse bildet. Die Kunststoffstifte sind nach Abmessung und Material so angepasst, um Differenzen in der radialen Temperaturausdehnung zwischen Linse und Fassung zu kompensieren. Die Linsenfolge liegt an einem ihrer axialen Enden über einen elastischen Kunststoffring mit ihrem äußeren Rand an einer radial nach innen vorstehenden Schulter der hülsenförmigen Fassung an und liegt am anderen axialen Ende über einen elastischen Kunststoffring an einer radial nach innen vorstehenden Schulter eines Halterings an, der mittels einer Spanneinrichtung mit einstellbarer Kraft auf die Fassung zu und in Anlage an den elastischen Kunststoffring in axialer Richtung angezogen wird.According to the invention it is provided that at least three adjustment screws are provided for each lens at the intended axial position in the sleeve-shaped version, which are each adjustable in a thread in the radial direction of the lens and distributed around the circumference of the lens held on the socket. At each adjustment screw a plastic pin is held, which forms an intermediate piece between the adjusting screw and the outer periphery of the associated lens. The plastic pins are sized and material adapted to compensate for differences in radial thermal expansion between lens and socket. The lens sequence is located at one of its axial ends via an elastic plastic ring with its outer edge on a radially inwardly projecting shoulder of the sleeve-shaped version and is located at the other axial end of an elastic plastic ring on a radially inwardly projecting shoulder of a retaining ring, by means of a tensioning device with adjustable force is tightened on the socket to and in contact with the elastic plastic ring in the axial direction.

Auf diese Weise wird die Linsengruppe axial mit einstellbarer Kraft zwischen den elastischen Kunststoffringen in der Fassung gehalten, wobei die Linsengruppe durch die Kunststoffringe von dem Fassungskörper entkoppelt ist. Ferner ist jede einzelne Linse in radialer Richtung individuell gehalten, wobei durch Temperaturschwankungen auftretende Ausdehnungsdifferenzen zwischen Fassung und Linse individuell für jede Linse kompensiert werden. Auf diese Weise werden Verschiebungen der Linsen untereinander oder eine Verschiebung der Linsengruppe in der Fassung insgesamt vermieden, auch wenn bei größeren und schwereren Linsen bei Veränderung der Lage der optischen Achse zur Schwerkraftrichtung die Schwerkraft auf die einzelnen Linsen einwirkt. Ferner treten keine mechanischen Kräfte auf die Linsen bei Temperaturschwankungen auf, da die Halterung der Linsen unterschiedliche Temperaturausdehnungen von Linsen und Fassung kompensiert.In this way, the lens group is held axially with adjustable force between the elastic plastic rings in the socket, wherein the lens group is decoupled from the socket body by the plastic rings. Furthermore, each individual lens is held individually in the radial direction, wherein expansion differences between the mount and the lens due to temperature fluctuations are compensated individually for each lens. In this way, displacements of the lenses with each other or a shift of the lens group in the socket are avoided altogether, even if the larger and heavier lenses with varying the position of the optical axis to the direction of gravity, gravity acts on the individual lenses. Furthermore, no mechanical forces occur on the lenses in the event of temperature fluctuations, since the mounting of the lenses compensates for different temperature expansions of lenses and mount.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kunststoffringe, die an den axialen Enden der Linsenfolge zwischen der Fassung und der Linsenfolge liegen, nach ihren Abmessungen und ihrem Material so angepasst sind, dass Differenzen in der axialen Temperaturausdehnung zwischen der Linsengruppe und der Fassung kompensiert werden.In an advantageous embodiment it is provided that the plastic rings, which lie at the axial ends of the lens sequence between the socket and the lens sequence, according to their dimensions and their material are adapted to compensate for differences in the axial temperature expansion between the lens group and the socket ,

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Spanneinrichtung wenigstens drei Spannschrauben auf, deren Köpfe jeweils an dem Haltering anliegen und die jeweils in ein Gegenstück mit Innengewinde eingreifen, das mit einem Ende einer Feder verbunden ist, die wiederum mit ihrem anderen Ende mit der Fassung verbunden ist. Auf diese Weise wird durch Anziehen der Spannschraube die Feder gespannt, und durch Einstellen der auf diese Weise bewirkten Federausdehnung kann die Kraft, mit der der Haltering durch die Spannschraube gegen den Kunststoffring in Richtung auf die Fassung zu angezogen wird, eingestellt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Vielfaches von drei solchen Spannschrauben in gleichmäßigen Abständen um den Umfang des Halterings verteilt sein.In an advantageous embodiment, the clamping device has at least three clamping screws, the heads of each rest on the retaining ring and each engage in a counterpart with internal thread, which is connected to one end of a spring, which in turn is connected at its other end to the socket. In this way, by tightening the clamping screw, the spring is tensioned, and by adjusting the spring expansion effected in this way, the force with which the retaining ring is tightened by the clamping screw against the plastic ring in the direction of the socket can be adjusted. In an advantageous embodiment, a multiple of three such clamping screws may be distributed at equal intervals around the circumference of the retaining ring.

Auf diese Weise können im Gegensatz zu herkömmlichen Fassungen axiale Kraftüberschüsse jederzeit dynamisch in der Spanneinrichtung aufgenommen werden bzw. Kraftunterschüsse durch Einstellen des Federsystems der Spanneinrichtung jederzeit dynamisch ausgeglichen werden. Ferner kann durch die Kunststoffringe, die axial zwischen der Linsengruppe und der Fassung liegen eine Temperaturkompensation für unterschiedliche axiale Temperaturausdehnungen von Linsengruppe und Fassung erreicht. werden. Gleichzeitig wird die Linsengruppe dadurch mechanisch von der Fassung getrennt. Radiale Kräfte auf die einzelnen Linsen werden durch die Kunststoffstifte aufgenommen, die gleichzeitig nach Material und Abmessungen so angepasst sind, dass sie eine Temperaturkompensation der Ausdehnungsdifferenzen zwischen der Fassung und der Linse in radialer Richtung bewirken. Die Kunststoffstifte bewirken ferner eine Entkopplung der Linsen von der Fassung.In this way, in contrast to conventional versions, axial force surpluses can be taken up dynamically in the clamping device at any time, or force drops can be compensated dynamically at any time by adjusting the spring system of the clamping device. Furthermore, temperature compensation for different axial temperature expansions of lens group and socket can be achieved by the plastic rings lying axially between the lens group and the socket. become. At the same time, the lens group is thereby mechanically separated from the socket. Radial forces on the individual lenses are absorbed by the plastic pins, which are simultaneously adapted to the material and dimensions so as to effect a temperature compensation of the expansion differences between the socket and the lens in the radial direction. The plastic pins also cause a decoupling of the lenses of the socket.

Die radiale Kraft- und Temperaturkompensation wirkt in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse, die axiale Kraft- und Temperaturkompensation in dieser Fassungsart wirkt in Richtung der optischen Achse. Das heißt, dass die relative Lage des Linsenstapels zur optischen Achse in dieser Fassungsart in allen drei Dimensionen bezüglich der einwirkenden Kräfte unveränderlich ist. Dadurch werden die Linsen im Linsenstapel in dieser Fassungsart unabhängig von der Lage im Raum und den Temperaturschwankungen gegeneinander in ihrer radialen und axialen Lage zur optischen Achse fixiert. Daher kann es zu keinerlei temperatur- und/oder lageabhängigen Aberrationen mehr kommen. Darüber hinaus gewährleistet die radiale Einstellung die Unveränderlichkeit des Kollimationszustandes der Linsen.The radial force and temperature compensation acts in a plane perpendicular to the optical axis, the axial force and temperature compensation in this version acts in the direction of the optical axis. That is, the relative position of the lens stack to the optical axis in this type of frame is invariable with respect to the acting forces in all three dimensions. As a result, the lenses are fixed in the lens stack in this version regardless of the position in space and the temperature fluctuations against each other in their radial and axial position to the optical axis. Therefore, there can be no temperature and / or or position-dependent aberrations come more. In addition, the radial adjustment ensures the immutability of the Kollimationszustandes of the lenses.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die radialen Justierschrauben Hohlschrauben mit einem Sackloch, in deren offenes Ende ein zylindrischer Kunststoffstift aufgenommen ist, der mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem äußeren Umfang der Linse anliegt. Da der Kunststoffstift am Boden des Sacklochs anliegt, muss die Tiefe des Sacklochs an die Länge des Kunststoffstifts angepasst sein.In a preferred embodiment, the radial adjusting screws are hollow screws with a blind hole, in the open end of a cylindrical plastic pin is received, which rests with its opposite end to the outer periphery of the lens. Since the plastic pin rests against the bottom of the blind hole, the depth of the blind hole must be adapted to the length of the plastic pin.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen erläutert, in denen:The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment in the drawings, in which:

1 eine Querschnittansicht der gefassten Linsengruppe zeigt und 1 shows a cross-sectional view of the captured lens group and

2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Fassung aus 1 zeigt. 2 a perspective sectional view of the socket 1 shows.

In dem folgend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Linsengruppe oder ein Linsenstapel aus drei aufeinanderfolgenden Linsen mit wechselnder Brechkraft gezeigt. Zwischen aufeinanderfolgenden Linsen ist ein viskoses Fügemedium vorgesehen, das die aufeinanderfolgenden Linsen optisch koppelt.In the embodiment described below, a lens group or stack of lenses is shown as having three successive lenses of varying refractive power. Between successive lenses, a viscous joining medium is provided which optically couples the successive lenses.

Jeder der Linsen 8, 9 bzw. 10 sind drei Justierschrauben 7, 6 bzw. 5 zugeordnet, die um den Umfang der jeweiligen Linse verteilt angeordnet sind, im vorliegenden Fall im Abstand von 120° zueinander. Die Justierschrauben 5, 6, 7 sind als Hohlschrauben mit einem Sackloch ausgebildet, dessen offenes Ende radial nach innen, den Linsen zugewandt liegt. In die Justierschrauben 5, 6, 7 sind jeweils Kunststoffstifte 1, 2, 3 eingesteckt, die über das Ende der Justierschrauben radial nach innen vorragen und zum Andruck auf die Außenflächen der Linsen vorgesehen sind. Für jede der Linsen 8, 9, 10 ist die Länge der zugehörigen Kunststoffstifte 1, 2, 3 individuell so ausgewählt, dass Unterschiede in der radialen Ausdehnung aufgrund von Temperaturschwankungen zwischen der jeweilige Linse und der Fassung 20 ausgeglichen werden.Each of the lenses 8th . nine respectively. 10 are three adjustment screws 7 . 6 respectively. 5 assigned, which are arranged distributed around the circumference of the respective lens, in the present case at a distance of 120 ° to each other. The adjusting screws 5 . 6 . 7 are formed as hollow screws with a blind hole, the open end is radially inward, facing the lenses. In the adjusting screws 5 . 6 . 7 are each plastic pins 1 . 2 . 3 inserted, which project beyond the end of the adjusting screws radially inwardly and are provided for pressing on the outer surfaces of the lenses. For each of the lenses 8th . nine . 10 is the length of the associated plastic pins 1 . 2 . 3 individually selected so that differences in radial expansion due to temperature variations between the respective lens and the socket 20 be compensated.

In axialer Richtung haben die Linsen ebenfalls keinen direkten Kontakt zur Fassung, sondern an beiden axialen Enden der Linsengruppe ist ein Kunststoffring 11 vorgesehen, der am äußeren Rand der äußeren Linsenfläche anliegt. An einem axialen Ende liegt der Kunststoffring 11 dann wiederum an einem radial nach innen vorragenden Vorsprung der Fassung 20 an. Am gegenüberliegenden axialen Ende hält ein Haltering 4 den Kunststoffring 11. in Anlage an dem äußeren Rand der Linse 10. Der Haltering 4 liegt außen in einer vertieften Endfläche der Fassung an und wird dort durch eine Spanneinrichtung in Andruck gehalten.In the axial direction, the lenses also have no direct contact with the socket, but at both axial ends of the lens group is a plastic ring 11 provided, which rests on the outer edge of the outer lens surface. At one axial end is the plastic ring 11 then turn on a radially inwardly projecting projection of the socket 20 at. At the opposite axial end holds a retaining ring 4 the plastic ring 11 , in abutment with the outer edge of the lens 10 , The retaining ring 4 lies outside in a recessed end surface of the socket and is held there by a clamping device in pressure.

Die Spanneinrichtung wird anhand von 2 beschrieben. Die Spanneinrichtung weist drei Senkschrauben 12 auf, die um den Umfang des Halterings verteilt in Abständen von 120° angeordnet sind (in dem Schnitt von 2 ist nur eine dieser Senkschrauben 12 sichtbar). Jede Senkschraube 12 liegt mit ihrem Kopf an dem Haltering 4 an und erstreckt sich in eine Bohrung in der Wand der Fassung 20 bis zu einem Gegenstück 14 mit komplementären Innengewinde. Das Gegenstück ist mit einem Ende einer Feder 16 verbunden, die mit ihrem anderen Ende an einem Stift in der Bohrung mit der Fassung verbunden ist. Durch Anziehen der Schraube 12 wird die Feder ausgedehnt. Es lässt sich so durch Einstellen der Schraube 12 ein gewünschter Federausdehnungsweg einstellen, so dass bei bekannter Federkonstante der Feder 16 eine einstellbare Kraft von dem Haltering auf den Kunststoffring 11 in Richtung auf die Fassung zu ausgeübt wird. Die Feder 16 hat z. B. einen Außendurchmesser von 7,1 mm, einen Drahtdurchmesser von 0,8 mm und wird durch eine M3-Senkschraube gespannt, bis sie bei vollem Federweg von 17,7 mm eine Kraft von 23 N erzeugt. Dadurch würde der Haltering, bei senkrecht stehender optischer Achse, mit dem doppelten der Gewichtskraft des Linsenstapels gegen den Kunststoffring gezogen. In der Praxis wird jede Feder eher nur auf etwa ein Drittel des vollen Federweges gespannt, so dass dann die drei Federn zusammen die oben angegebene Kraft erzeugen.The clamping device is determined by 2 described. The clamping device has three countersunk screws 12 on, which are distributed around the circumference of the retaining ring at intervals of 120 ° (in the section of 2 is just one of these countersunk screws 12 visible, noticeable). Every countersunk screw 12 lies with her head on the retaining ring 4 and extends into a hole in the wall of the socket 20 up to a counterpart 14 with complementary internal thread. The counterpart is with one end of a spring 16 connected, which is connected at its other end to a pin in the bore with the socket. By tightening the screw 12 the spring is extended. It can be adjusted by adjusting the screw 12 set a desired spring expansion, so that at a known spring constant of the spring 16 an adjustable force from the retaining ring to the plastic ring 11 in the direction of the text. The feather 16 has z. B. an outer diameter of 7.1 mm, a wire diameter of 0.8 mm and is stretched by a M3 countersunk screw until it generates a force of 23 N at full travel of 17.7 mm. As a result, the retaining ring, with the optical axis vertical, would be pulled twice the weight of the lens stack against the plastic ring. In practice, each spring is rather stretched only to about one third of the full travel, so that then produce the three springs together the above-mentioned force.

Mit dem Bezugszeichen 25 ist eine Herausfallsicherung für den Haltering 4 bezeichnet, die verhindert, dass der Linsenstapel sich in axialer Richtung aus der Fassung lösen könnte, falls sämtliche Spannschrauben gelockert sind.With the reference number 25 is a fallback for the retaining ring 4 denotes that prevents the lens stack could solve in the axial direction of the socket, if all clamping screws are loosened.

Jeder der Kunststoffstifte 1, 2, 3 ist nach Material und Länge an die zugehörige Linse 10, 9, 8 so angepasst, dass die Kunststoffstifte Unterschiede in der radialen Ausdehnung zwischen der jeweilige Linse und der Fassung 20 kompensieren. Die Berechnung der dazu notwendigen Längen der Kunststoffstifte wird beispielhaft für den folgenden Aufbau einer Linsengruppe mit drei Linsen aus den in der Tabelle angegebenen Gläsern durchgeführt: Linse Material Ausdehnungs-Koeffizient α Durchmesser Linse 1 N-ZK7 4,5·10^–6 K^–1 104 mm Linse 2 N-PK52A 12,7·10^–6 K^–1 104 mm Linse 3 N-BaK2 8·10^–6 K^–1 104 mm Each of the plastic pens 1 . 2 . 3 is according to material and length to the associated lens 10 . nine . 8th adjusted so that the plastic pins differences in the radial extent between the respective lens and the socket 20 compensate. The calculation of the necessary lengths of the plastic pins is carried out by way of example for the following structure of a lens group with three lenses from the glasses indicated in the table: lens material Expansion coefficient α diameter Lens 1 N-ZK7 4.5 · 10 ^-6 K ^-1 104 mm Lens 2 N-PK52A 12.7 · 10 ^-6 K ^-1 104 mm Lens 3 N-BAK2 8 · 10 ^-6 K ^-1 104 mm

Die Linsen mit einem Durchmesser von 104 mm werden in einer zylindrischen Aluminiumfassung mit einem Durchmesser von 118,64 mm radial gefasst, indem pro Linse 3 um 120° versetzte Justierhohlschrauben verwendet werden. In die Hohlschrauben sind Kunststoffstifte eingesetzt, die über das Ende der Justierhohlschrauben radial nach innen hinausragen und deren Länge folgendermaßen gewählt wird, um die temperaturbedingten Radiusänderungen zwischen Linsen und dem Aluminiumgehäuse zu kompensieren.The 104 mm diameter lenses are radially gripped in a 118.84 mm diameter cylindrical aluminum barrel by using 3 dia. In the hollow screws plastic pins are used, which project beyond the end of the Justierhohlschrauben radially inwardly and whose length is chosen as follows, to compensate for the temperature-induced changes in radius between the lenses and the aluminum housing.

Linse 1 – N-ZK7Lens 1 - N-ZK7

Es wird eine Temperaturänderung von ΔT = 40 K betrachtet. Dann ergibt sich für die Linse eine Radiusänderung bei der Temperaturänderung ΔT durch ΔR_L = α_L·R_L·ΔT, wobei α_L der thermische Ausdehnungskoeffizient der Linse 1 ist und R_L deren Radius. Mit den oben in der Tabelle angegebenen Werten ergibt sich damit eine Radiusänderung von ΔR_L = 9,36 μm.A temperature change of ΔT = 40 K is considered. Then, the radius changes with the temperature change .DELTA.T for the lens ΔR _L = α _L × R _L × ΔT, where α _{L is} the thermal expansion coefficient of the lens 1 and R _{L is} its radius. With the values given above in the table, this results in a radius change of ΔR _L = 9.36 μm.

Für die Fassung aus Aluminium gelten folgende Werte:
α_F = 24·10^–6 K^–1 thermischer Ausdehnungskoeffizient
R_F = 59,32 mm Radius der Fassung.The following values apply to the aluminum frame:
α _F = 24 · 10 ^-6 K ^-1 thermal expansion coefficient
R _F = 59.32 mm Radius of the socket.

Damit ergibt sich für die Radiusänderung der Fassung: ΔR_F = α_F·R_F·ΔT und damit mit den angegebenen Werten ein ΔR_F von 56,947 μm.This results for the radius change of the version: ΔR _F = α _F × R _F × ΔT and thus with the given values a ΔR _F of 56.947 μm.

Als Kunststoff wird ein PE-UHM (Polyethylen ultrahochmolekular) nach DIN 7728 (Werkstoff S von Murtfeldt) verwendet. Dieser hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von α_K = 160·10^–6·K^–1.The plastic used is a PE-UHM (ultra-high molecular weight polyethylene) according to DIN 7728 (material S by Murtfeldt). This has a thermal expansion coefficient of α _K = 160 · 10 ^-6 · K ^-1 .

Die Längenänderung bei einer Temperaturänderung ΔT des Kunststoffstifts beträgt: ΔL_K = α_K·L_K·ΔT, wobei L_K die Länge des Kunststoffstiftes in radialer Richtung ist.The change in length with a temperature change ΔT of the plastic pin is: ΔL _K = α _K × L _K × ΔT, where L _{K is} the length of the plastic pin in the radial direction.

Insgesamt gilt, dass die Radiusänderung der Linse gleich der Radiusänderung der Fassung abzüglich der radialen Längenänderung der Kunststoffstifte sein muss: ΔR_L = ΔR_F – ΔL_K. Overall, the radius change of the lens must be equal to the radius change of the socket less the radial change in length of the plastic pins: ΔR _L = ΔR _F - ΔL _K.

Löst man die Gleichung nach der Länge des Kunststoffstifts auf, ergibt sich:

Solving the equation according to the length of the plastic pin, results in:

Bei Einsetzen der oben angegebenen Werte ergibt sich damit für die Länge der Kunststoffstifte für die Linse 1: L_K = 7,436 mm.When the values given above are used, the length of the plastic pins for the lens 1 is thus: L _K = 7.436 mm.

Linse 2 – N-PK52ALens 2 - N-PK52A

Mit den gleichen Formeln wie oben bei Linse 1 angegeben und den Werten aus der oben angegebenen Tabelle ergibt sich für die Länge der Kunststoffstifte für die zweite Linse: L_K2 = 4,771 mmWith the same formulas as given above for lens 1 and the values given in the table above, the length of the plastic pins for the second lens is L _K2 = 4.771 mm

Linse 3 – N-BaK2Lens 3 - N-BaK2

Mit den gleichen Formeln wie oben bei Linse 1 angegeben und den Werten aus der oben angegebenen Tabelle ergibt sich für die Länge der Kunststoffstifte für die dritte Linse: L_K = 6,298 mm.With the same formulas as given above for lens 1 and the values given in the table above, the length of the plastic pins for the third lens is L _K = 6.298 mm.

Die Tiefe der Sacklöcher in den Justierschrauben 5, 6, 7 muss an die Länge der Kunststoffstifte für die jeweilige Linse entsprechend angepasst sein, wie in 1 z. B. bei der zweiten Linse 9 zu sehen, die einen kürzeren Kunststoffstift als die anderen Linsen 7, 9 benötigt und ein entsprechend weniger tiefes Sackloch hat.The depth of the blind holes in the adjusting screws 5 . 6 . 7 must be adapted to the length of the plastic pins for each lens, as in 1 z. B. at the second lens nine to see a shorter plastic pin than the other lenses 7 . nine needed and has a correspondingly less deep blind hole.

Die elastischen Kunststoffringe, die in axialer Richtung zwischen dem Linsenstapel und der Fassung liegen, können aus einem Fluorkautschuk bestehen, der nach der DIN ISO 1629 mit der Abkürzung FKM bezeichnet wird und den Handelsnamen Viton trägt. Die Kompensation von Unterschieden in der axialen Längsausdehnung zwischen der Linsengruppe und der Fassung kann durch geeignete Wahl des Materials der Kunststoffringe und ihrer Ausdehnung in axialer Richtung kompensiert werden. Die Berechnung der dazu notwendigen Ausdehnung der Kunststoffringe verläuft ganz analog zu der Berechnung der Länge der Kunststoffstifte für die radiale Ausdehnungskompensation. Soweit man für die Kunststoffringe 11 auf kommerziell zur Verfügung stehende O-Ringe zurückgreift, ist zu beachten, dass diese meist nur in bestimmten diskreten. Größen lieferbar sind. In diesem Fall werden O-Ringe ausgewählt, die den zur Kompensation berechneten Abmessungen am nächsten kommen. Der verbleibende Kraftüberschuss oder Kraftunterschuss in axialer Richtung auf die O-Ringe wird dann durch Einstellen der Spannschrauben eingestellt, so dass die O-Ringe mit der gewünschten Kraft in axialer Richtung gegen den Linsenstapel angedrückt werden.The elastic plastic rings, which lie in the axial direction between the lens stack and the socket, may consist of a fluororubber, which is referred to according to DIN ISO 1629 with the abbreviation FKM and bears the trade name Viton. The compensation of differences in the axial longitudinal extent between the lens group and the socket can be compensated by suitable choice of the material of the plastic rings and their expansion in the axial direction. The calculation of the necessary expansion of the plastic rings is quite analogous to the calculation of the length of the plastic pins for the radial expansion compensation. As far as the plastic rings 11 on commercially available O-rings, it should be noted that these are usually only in certain discrete. Sizes are available. In this case, O-rings closest to the calculated compen- sation are selected. The remaining excess force or force in the axial direction of the O-rings is then adjusted by adjusting the clamping screws, so that the O-rings are pressed with the desired force in the axial direction against the lens stack.

Claims (5)

Gefasste Linsengruppe mit einer Folge von durch ein fluides Fügemedium gekoppelten Linsen, die in einer hülsenförmigen Fassung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Linse (8, 9, 10) an deren vorgesehener axialer Position in der hülsenförmigen Fassung wenigstens drei Justierschrauben (5, 6, 7) vorgesehen sind, die jeweils in einem Gewinde in radialer Richtung der Linse verstellbar und um den Umfang der Linse verteilt an der Fassung (20) gehalten sind, wobei jeweils zwischen Justierschraube (5, 6, 7) und äußerem Umfang der zugehörigen Linse ein Kunststoffstift (1, 2, 3) vorgesehen ist, der nach Abmessungen und Material so angepasst ist, um Differenzen in der radialen Temperaturausdehnung zwischen Linse und Fassung zu kompensieren, und dass die Linsengruppe an einem axialen Ende über einen elastischen Kunststoffring (11) mit ihrem äußeren Rand an einer radial nach innen vorstehenden Schulter der hülsenförmigen Fassung anliegt und am anderen axialen Ende über einen elastischen Kunststoffring (11) an einer radial nach innen vorstehenden Schulter eines Halterings (4) anliegt, der mittels einer Spanneinrichtung (12, 14, 16) mit einstellbarer Kraft auf die Fassung zu und in Anlage an den elastischen Kunststoffring angezogen wird.A fringed lens group having a succession of lenses coupled by a fluid joining medium held in a sleeve-shaped socket, characterized in that for each lens ( 8th . nine . 10 ) at its intended axial position in the sleeve-shaped version at least three adjusting screws ( 5 . 6 . 7 ) are provided, each adjustable in a thread in the radial direction of the lens and distributed around the circumference of the lens on the socket ( 20 ), in each case between adjusting screw ( 5 . 6 . 7 ) and outer periphery of the associated lens, a plastic pin ( 1 . 2 . 3 ), which is adapted in terms of dimensions and material to compensate for differences in the radial temperature expansion between lens and socket, and that the lens group at one axial end via an elastic plastic ring ( 11 ) rests with its outer edge on a radially inwardly projecting shoulder of the sleeve-shaped socket and at the other axial end via an elastic plastic ring ( 11 ) on a radially inwardly projecting shoulder of a retaining ring ( 4 ) is applied, which by means of a clamping device ( 12 . 14 . 16 ) is tightened with adjustable force on the socket to and in contact with the elastic plastic ring. Gefasste Linsengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kunststoffringe (11) nach Abmessungen und Material so angepasst sind, um Differenzen in der axialen Temperaturausdehnung zwischen Linsengruppe und Fassung zu kompensieren.Captured lens group according to claim 1, characterized in that the elastic plastic rings ( 11 ) are adjusted in size and material so as to compensate for differences in axial thermal expansion between lens group and socket. Gefasste Linsengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung wenigstens drei Spannschrauben (12) aufweist, wobei jede Spannschraube mit ihrem Kopf an dem Haltering (4) anliegt und in ein Gegenstück (14) mit Innengewinde eingreift, das mit einem Ende einer Feder (16) verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende mit der Fassung (20) verbunden ist, so dass durch Anziehen der Spannschraube die Feder (16) gespannt und durch Einstellen des Federweges die Kraft, die auf den Haltering (4) und dadurch auf den Kunststoffring (11) ausgeübt wird, einstellbar ist.Captured lens group according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping device at least three clamping screws ( 12 ), wherein each clamping screw with its head on the retaining ring ( 4 ) and into a counterpart ( 14 ) engages with an internal thread, which with one end of a spring ( 16 ) connected at the other end to the socket ( 20 ) is connected, so that by tightening the clamping screw, the spring ( 16 ) and by adjusting the spring travel the force on the retaining ring ( 4 ) and thereby on the plastic ring ( 11 ) is exercised, is adjustable. Gefasste Linsengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung eine Anzahl von Spannschrauben (12) aufweist, die ein Vielfaches von 3 ist, wobei die Spannschrauben (12) in gleichmäßigen Abständen um den Umfang des Halterings (4) verteilt sind.A mounted lens group according to claim 3, characterized in that the clamping device comprises a number of clamping screws ( 12 ), which is a multiple of 3, wherein the clamping screws ( 12 ) at regular intervals around the circumference of the retaining ring ( 4 ) are distributed. Gefasst Linsensgruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschrauben (5, 6, 7) durch Hohlschrauben mit einem Sackloch gebildet werden, in das ein Kunststoffstift (1, 2, 3) mit seinem einen Ende eingesetzt ist, der mit seinem anderen Ende gegenüber der Hohlschraube vorsteht und zur Anlage am äußeren Umfang der zugehörigen Linse vorgesehen ist.The lens group according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting screws ( 5 . 6 . 7 ) are formed by hollow screws with a blind hole into which a plastic pin ( 1 . 2 . 3 ) is inserted with its one end, which projects with its other end opposite the hollow screw and is provided for engagement with the outer periphery of the associated lens.

Images