DE1622122A1 - Verfahren und Anordnung zum justierbaren Montieren von optischen Elementen - Google Patents

Description

Verfahren und Anordnung zum justierbaren Montieren, von optischen ■Elementen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zürn justierbaren Montieren von optischen Elementen, wie Linsen, Linsengruppen, Prismen oder dergleichen»

Beim Zusammenbau von aus mehreren. Elementen bestehenden Systemen/ beispielsweise von Objektiven, müssen die einzelnen Elemente sehr genau in bezug auf eine gegebene Ebene und in bezug aufeinander angeordnet und ausgerichtet werden. Insbesondere bei dem. Zusammenbau von hochkorrlgierten Objektiven, müssen eine ganze Reihe von Parametern gleichzeitig berücksichtigt werden» So müssen die einzelnen Linsen unter gleichzeitiger Be-

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rücksichtigung der durch, die'Herstellungsverfahren bedingten Abweichungen von ihren Sollbrennweiten in bezug auf die Abbildungsebene und in bezug aufeinander in Axialrichtung angeordnet und unter Berücksichtigung der jeweils vorliegenden Abweichungen von ihren errechneten, den Abbildungsmaß stab und den Korrektionszustand bedingenden Sollformen bis zürn Erreichen der maximalen Abbildungsgüte radial verschoben; und um die optische Achse gedreht werden..

Bisher: war est ijMteh=*, die einzelnen Linsen bei niedrigen Anforderungen, al* die Abbi'Mungsgitte unter Berücksichtigung der errechneten Sollwerte in einem Gehäuse zn. befestigen und durch die fabrikatorisch bedingten Abweich,ungeii von. den Soll-werten entstehenden Fehler in Kauf za nehme:©;,. Es war auch schon bekannt, die einzelnen Linsen in einzelne Riagelemente einzuführen, sie durch Verformung dieser Elemente fe stziuilegeia,. umd. ams^^lieBieiwJ "ääfe itingelemente durch Unterbringung in einem; 'Geltgtiuse zi* eineim iojpääseiten System zusammenzufassen.

Bei hochwertigen QTajefefciven, wurden die einzelnen Linsen justierbar in Halterungen: befestigt, die anschließend gegeneinander und gegenüber einem: gemeinsamen Gehäuse justiert wurden. Der zur justierbaren Befestigung der Linsen iit den einzelne!! Halterungen und zur justierbaren Befestigung der einzelnen. Halterungen aneinander oder in einem: gemeinsamem Gehäuse erforderliche technisiche: Aufwand machte diese Objektive

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aber sehr schwer und teuer.

Da in der letzten Zeit insbesondere bei der Herstellung von integrierten Schaltungen, jeweils nur in kleinen Stückzahlen erforderliche, hochwertige Objektive mit sehr verschiedenen Eigenschaften erforderlich geworden sind, ist die zuletzt genannte Methode noch teuerer geworden, da die genannten Halterungen vielfach als Einzelstücke oder in sehr kleinen Stückzahlen angefertigt werden mußten. Auch sind die für die genannten Zwecke einzeln oder in sehr kleinen "Stückzahlen hergestellten Linsen nur mit einem außerordentlich hohen technischen Aufwand mit der bei der Herstellung größerer Stückzahlen üblichen Genauigkeit berechenbar und herstellbar, was die Kosten der Objektive noch weiter erhöht.

Um diese Nachteile zu vermeiden wird gemäß der Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zum justierbaren Montieren von optischen Elementen, wie Linsen, Linsengruppen, Prismen oder dergleichen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu montierenden Elemente mit radialem Spiel jeweils einzeln in einer Halterung untergebracht

mit
werden, die>"tieren Lage in bezug auf das Gesamtsystem oder ein neben ihr angeordnetes optisches Element sowie mit die Lage der Linse in bezug auf die Halterung in axialer Richtung festlegenden Anschlägen versehen ist, daß die Sollwerte der Abstände zwischen¹ den die Lage der Halterungen bestimmenden Anschlägen und jeweils einem bestimmten

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Punkt auf der gegenüberliegenden Fläche eines optischen Elements durch wiederholte Messung und durch wiederholte Bearbeitung der Anschläge eingestellt werden, daß die Halterungen mit den darin befindlichen optischen Elementen in eiimxiale und geringfügige radiale Verschiebungen sowie Drehungen um die optische Achse zulassendes Gehäuse eingebracht und von einem Ende" des Gehäuses ausgehend einzeln durch Radialverschiebung und Drehung der optischen Elemente und/oder der sie tragenden Halterungen justiert werden.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der einzelnen optischen Elemente dienenden Halterungen jeweils eine eine vorgegebene radiale Verschiebbarkeit ermöglichende Ausnehmung zur Aufnahme eines optischen Elements, einen vorzugsweise ringförmigen, an den Randbereichen einer wirksamen Fläche des optischen Elements angreifenden und dessen Lage in bezug auf die Halterung in axialer Richtung festlegenden, schneidenförmigen Anschlag und einen zweiten, ähnlich ausgebildeten und angeordneten, an einem Anschlag des die Halterung aufnehmenden Gehäuses oder an den Randbereich einer optisch wirksamen Fläche eines benachbarten optischen Elements angreifenden Anschlag aufweisen.

Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die an einem benachbarten optischen Element oder an einem Anschlag des die Halterungen aufnehmenden Gehäuses angreifenden Anschläge jeweils aus einer Schneide bestehen, die aus einer die optische Achse umgebenden und in etwa parallel zu ihr liegenden ringförmigen Fläche und einer zur optischen Achse senkrecht liegenden Fläche gebilet' wird.

Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß die an einer optisch wirksamen Fläche des jeweils gehalterten optischen Elements angreifenden Anschläge jeweils aus einer Schneide bestehen, die aus einer die optische Achse umgebenden und in etwa parallel zu ihr verlaufenden ringförmigen Fläche und einer mit dieser einen spitzen Winkel einschließenden und die zur Aufnahme des zu halternden optischen Elementes dienende Ausnehmung in axialer Richtung teilweise abschließenden zweiten ringförmigen Fläche gebildet wird.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist schließlich dadurch gekennzeichnet) daß die die Halterungen aufnehmende Anordnung aus einem der Form der Halterungen angepaßten, an den Stirnseiten mit Ausnehmungen für den Strahlendurchgang bzw. für die Einführung der Halterungen und an den Längsseiten mit die Justage der optischen Elemente und der Halterungen ermöglichenden Ausnehmungen versehenen

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Gehäuse besteht, das an seiner Stirnseiten einerseits Mittel zu seiner Befestigung und andererseits Mittel zur Festlegung der in ihm untergebrachten Halterungen aufweist.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie 1-1 der in

Fig. 2 dargestellten optischen Anordnung,

Fig. 2: die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der

Erfindung in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 3: die Ansicht eines Schnittes durch eine einzelne, als Montagering dienende Halterung für die zu justierenden optischen Elemente, ■ .

Fig. 4: die Ansicht eines Schnittes durch mehrere, als Montageringe

dienende Linsenhalterungen, _ .

Fig. 5: die Ansicht eines Schnittes durch eine Anordnung zur Herstellung eines auf der Planscheibe einer Drehbank befestigten Montage ringe s, .

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Fig. 6: die perspektivische Ansicht eines Prismas in einer justierbaren Fassung gemäß der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist der Aufbau eines hochwertigen verkleinernden Objektivs ersichtlich, das aus acht Linsenelementen I, Π, ΙΠ, IV, V, VI, VII und VIII besteht. Die Linsenelemente I und II bestehen aus konvexkonkaven Einzellinsen, die Linsenelemente III und IV sind zu einer konvexkonkaven Doppellinse zusammengekittet, das Linsenelement V besteht aus einer negativen konvexkonkaven Einzellinse, die Linsenelemente VI und Vn sind zu einer konkavkonvexen Doppellinse zusammengekittet während das Linsenelement VIII als Bikonvexlinse ausgebildet ist. Die Linsen sind auf der optischen Achse 10 ausgerichtet; zwischen den Linsenelementen V und VI ist eine Blende 12 vorgesehen.

Bei einer Strahlung mit einer Wellenlänge von 5461 A hat das in Fig. 1 dargestellte Linsensystem eine effektive Brennweite von 113, 62 mm, eine hintere Brennweite von 59,26 mm und eine vordere Brennweite von 46, 78 mm und bewirkt eine zwanzigfache Verkleinerung. Die Blende 12 hat bei f/3 eine Öffnung von 20,8 mm Durchmesser und liegt 3,7 mm rechts vom Linsenelement V, Ein Justierhebel 13 ragt aus der Blende 12 heraus und dient entweder zur manuellen öder zur auto ^- matischen Einstellung der Irisöffnung, die von rund f/2, 8 bis f/ll,0 geändert werden kann.

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Das aus den Fign. 4, 5 und 6 ersichtliche freie Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Halterungen und der Innenseite der Gehäusebüchse beträgt etwa 2, 5 Mikron, während das freie Spiel zwischen der Innenwand der Ausnehmung der als Montagering dienenden Halterung und dem Außendurchmesser des Linsenelements . 5 Mikron beträgt. Es ist zu beachten, daß hier eine maximale Abweichung von der optischen Mittellinie jedes Linsenelements von nicht mehr als 10 Mikron in Betracht gezogen wird. Es ist ferner zu erkennen, daß eine gleichmäßig hohe Korrektion des Linsensystems durch sehr geringe aber sehr wichige Justagen entweder der Linse oder der Halterung oder beider Elemente zu erreichen ist. Da die Hauptursachen der dürftigen Leistung von Linsensystemen früherer Art unter anderem in der schlechten Lins en-Zentrierung zu suchen sind, deren Ergebnis ein nicht drehbares symmetrisches Koma, Astigmatismus und Verzerrung ist, stellen die vorgesehenen Mittel Möglichkeiten zur Beseitigung aller dieser Fehler durch Drehung und seitliche Einstellung jedes Elements und aller Elemente relativ zueinander dar.

Obwohl in der Fig. 1 ein fest eingebautes Linsensystem gezeigt ist, ist es ersichtlich, daß sich die Vorteile der Erfindung auch bei einem System ergeben, welches veränderliche Komponenten hat, wenn diese Komponenten so angeordnet sind, daß eine Verstellung der justierbaren Elemente vor dem Einsetzen in ihre Lage vermieden wird.

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Zur allgemeinen Betrachtung der das Linsensystem gemäß Fig. 1 bildenden Elemente ist zu bemerken, daß die acht mit I bis VIII von links nach rechts bezeichneten Linsen entlang einer optischen Achse 10 angeordnet und innerhalb einer Buchse 33 mittels einer Reihe von Montageringen oder Halterungen 15, 35, 36, 37, 38, 39 und 40 befestigt sind. Die meisten der Linsen haben gesonderte Ringe, nur im Falle der Linsen III und IV sowie der Linsen VI und VII sind jeweils zwei Linsen miteinander verbunden und innerhalb eines Montageringes 36 bzw. 38 montiert. Wird angenommen, daß die sechs.zuerst zusammenbauenden Linsen III bis VIII bereits in die Buchse eingesetzt sind, so wird, wie aus der Fig. 3 zu entnehmen ist, beim Einsetzen des Ringes 35 der als Rippe ausgebildete untere Anschlag 22 der ebenen Unterseite des Ringes 35 auf dem Randbereich der oberen Fläche der Linse III ruhen. Aus Fig. 3 ist weiter zu ersehen, daß die untere Fläche der Linse II auf einem als Schneide ausgebildeten Anschlag 19 aufliegt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Anordnung des Ringes 35, der von der Linse III abgestützt wird und die Linse II abstützt, charakteristisch für alle anderen Montageringe. Bevor auf weitere Einzelheiten der Montageringe eingegangen wird, sollen die Merkmale der Konstruktion des ganzen optischen Systems erläutert werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich,

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daß die Buchse 33 mit drei Ausnehmungen 30, 31 und 32 versehen ist. Durch diese Ausnehmungen in der die Linsenelemente enthaltenden Buchse kann die Justierung durch seitliche Verschiebung und durch Drehung der Linsenelemente bzw. der sie tragenden Halterungen durchgeführt werden. Aus Fig. 1 ist weiter ersichtlich, daß ein Flansch mittels einer Anzahl Schrauben 43 an der Buchse 33 befestigt ist. Nachdem die verschiedenen Linsenelemente in die Buchse eingesetzt sind, werden sie in dieser mittels eines Halteringes 46 festgeklemmt, welcher ein äußeres Gewinde hat und mit diesem in das mit einem Gewinde versehene Ende der Buchse eingreift. Die Drehung des Ringes 46 wird mit Hilfe von in ihm vorgesehenen Spannlöchern 47 ermöglicht.

Nachdem alle Linsenelemente eingesetzt, justiert und in ihrer Stellung festgeklemmt sind, wird die ganze Einheit in ein äußeres Gehäuse 47 eingesetzt, welches mit einer Reihe von Löchern versehen ist, durch welche die Befestigungsschrauben 56 führen, um das Gehäuse am Flansch 42 zu befestigen. Das linke Ende des äußeren Gehäuses ist mit einer Öffnung 53 versehen, durch die die das Bild formenden Strahlen in die Linsenanordnung eintreten können. Diese Strahlen durch-*- setzen das optische System und verlassen dieses an der gegenüberliegenden Seite durch die Öffnung des Abstandringes 41.

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Die an der rechten Seite der Fig. 2 gezeigte innere Buchse 33 ist mit drei großen schlitzförmigen Ausnehmungen 30, 31 und 32 versehen, welche einen leichten Zugang zu allen Elementen des Linsensystems zwecks Justierung jeder einzelnen Linse und jedes einzelnen Ringes ermöglichen, bevor diese festgeklemmt und mit dem äußeren Gehäuse 47 bedeckt werden. Die innere Buchse 33 ist an der linken Fläche des Flansches 42 mit einer Reihe von Schrauben 43 befestigt. In der Mitte der Fig. 2 sind die Linsenhalterungen dargestellt; die Linsen selbst sind wegen des Blickwinkels nicht sichtbar. Beim Zusammenbau der Linsenelemente ist die Einheit so angeordnet, daß der Flansch 42 auf einer horizontalen Fläche liegt. Die Linsenelemente werden, beginnend mit dem Abstandsring 41, vertikal abwärts in die Buchse 33 eingeführt. Sind alle Linsen und ihre Halteringe endgültig in die Buchse 33 eingesetzt, wird der Haltering 46 am oberen Ende der Buchse 33 im Gewinde 34 mittels eines in die Löcher 57 an der Außenseite des Ringes 46 eingreifenden Spannwerkzeuges eingeschraubt.

Die verschiedenen Halterungen, Abstandsringe und andere Gehäuseelemente sind gewöhnlich aus Aluminium hergestellt. Es ist aber auch möglich, andere Metalle wie Messing oder rostfreien Strahl oder einen Kunststoff zu verwenden.

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Nachdem die Linsenelemente und die Halterungen in die innere Buchse 33 eingesetzt_r justiert und mittels des Ringes 46 festgeklemmt wurden, wird das äußere Gehäuse 47 an der linken Seite der Fig. 2 über alle Elemente bzw. Über die Buchse 33 geschoben, so daß der Flansch 48 des äußeren Gehäuses an der inneren Fläche des Flansches 42 der Buchse 33 anliegt. Dann werden diese beiden Flansche 42 und 48 mittels einer Reihe von Schrauben 56 miteinander verbunden. Am Flansch 48 sind einige Schlitze 50 vorgesehen, um den Linsenaufbau

an. als Ganzes am optischen Hauptinstrument, z. B.y einem Projektor oder

an einer Kamera zu befestigen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das äußere Gehäuse 47 einen bogenförmigen Schlitz 52 auf, durch welchen der Stiel 13 für die Einstellung der Irisöffnung der Blende 12 herausragt. Das äußere Gehäuse 47 dient nicht nur als schützende Abdeckung und Tirägerelement für die Befestigung der Einrichtung an einem Hauptinstrument, sondern hat auch die Aufgabe, das Innere der Anordnung gegen Staub und äuere Eingriffe zu schützen.

Die Zusammensetzung und Montage der erfindungsgemäßen Anordnung wurde an Hand der Fign. 1 und 2 beschrieben. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, wie ein Montagering auf einer Drehbank bearbeitet wird ,te ginnend mit der Bearbeitung der die Linse abstützenden Schneide. Zur Erläu-

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terung der Art der Herstellung und Eichung eines Montageringes (Fig. 5) "wird die Halterung für die Linse II, -welche eine konvexkonkave Linse mit dem Außenradius R und einem inneren Radius R . ist, als Beispiel genommen.

Zunächst wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich, der Montagering 35 mit seiner Grundfläche mittels der Schrauben 59 an der Planscheibe 58 einer nicht dargestellten Drehband befestigt. In mehreren Arbeitsschritten wird die auch aus Fig. 3 ersichtliche Form des Ringes herausgearbeitet. Der Ring 35 weist eine ringförmige Rippe 21 auf, die mit der Fläche 23 eine scharfe Kante 22 bildet, die die öffnung des Ringes umschließt. Anschließend wird die Außenfläche des Montageringes 25 hergestellt. Die untere ebene Fläche 23 wird plangedreht, bevor der Ring auf der Drehbank befestigt wird. Durch einen besonderen Arbeitsgang wird die obere Fläche 16 hergestellt, die so bemessen ist, daß sie niedriger als die durch die Fläche mit dem Radius R und der äußeren Peripherie der Linse II gebildete Kante ist. Dieser Höhenunterschied ist vorgesehen, damit, wenn die Teile zusammengesetzt sind, ein Instrument 68 (Fig. 4) eingeführt werden kann, um die Linse in die durch diese Fläche und die Fläche 17 gebildete Schulter zu stoßen. Der Boden der durch die Schulter gebildeten Ausnehmung wird durch die Fläche 18 gebildet. Der Durchmesser der von der Fläche 17 umgebenen Ausnehmung ist etwa 5 Mikron größer

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als der äußere Rand der Linse. Der Ring 35 weist auch eine die Schneide 19 bildende ringförmige Fläche 24 auf, die entgratet wird, bevor die Linse in ihr montiert wird. Diese Schneide wird durch Ausschneiden des geneigten Teiles der inneren Form der Rippe erzeugt, während die Fläche 24 den Durchmesser der Ausnehmung der Halterung bestimmt.

Nach der Beschreibung der Halterung wird an Hand der Fig. 5 erläutert, wie die genaue Abmessung T durch eine Reihe von Mikrometer-Messungen im ZLUsammenwirken mit dem unmittelbar auf der Drehbank montierten Teil erhalten wird. Zur Messung des Teiles wird die Linse II auf die vorläufige Form des Ringes 35 aufgesetzt und dann eine Meßglocke 60 über den Ring gestülpt. Diese Meßglocke hat nicht nur eine sehr genau geformte, am Flansch 61 anliegende Fläche, sondern auch eine sehr genau geformte ebene Außenfläche 62, welche als Anschlag für die Messung der Abmessungen T + X dient, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Die Glocke 60 ist mit einer Mittelöffnung 63 versehen, durch die der Fühler 64 eines Mikrometers 66 eingesetzt wird, während eine Meßfläehe des Mikrometers in Berührung mit dem Anschlag 62 der Meßglocke 60 gebracht wird. Mit dem Mikrometer 66 wird die Strecke X sehr genau gemessen, so daß es möglich ist, die verbleibende Strecke T zu bestimmen, welche die Abmessung des gesamten Zusammenbaues der Linse und der Halte-

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rung darstellt. Da die Abmessung T zunächst zu groß ist, wird durch diesen ersten Meßschritt bestimmt, wieviel von der geneigten Fläche 20 wegzuschneiden ist, so daß die Schneide 19 nur soviel niedriger wird, daß die Linsenfläche mit dem Radius R' in die richtige Lage bezüglich der Innenkante 22 gebracht wird, welches der bestimmende Faktor für die Ausrichtung mit der nächstfolgenden Linse ist, auf welcher sie im fertigen Zusammenbau aufliegt.

Es hat sich gezeigt, daß zwei oder drei solcher aufeinanderfolgender Meß- und Bearbeitungsschritte erforderlich sind, um eine endgültige Abmessung T zu erhalten, durch die die Linsenelemente in das richtige Abstandsverhältnis mit Bezug auf die anderen Linsenelemente des endgültigen Linsenzusammenbaues gebracht werden. Sollte die Ring-Schulterflache 16 nach einer Anzahl von Schritten oder Abdrehungen der Schneide 19 noch zu hoch bleiben, muß ein weiterer Bearbeitungsvorgang ausgeführt werden, um die Fläche 16 auf eine Höhe zu bringen, bei dem ein Zugang zum Linsenumfang möglich ist. In ähnlicher Weise werden auch die anderen Montage- und Abstandsringe bearbeitet, um die richtige Relativlage aller Linsenelemente sicherzustellen.

Fig. 3 zeigt die Linse II mit ihrem Montage ring 35, eingesetzt in die Buchse 33 mit ihrer Innenfläche 29. In dieser Figur ist das Spiel

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zwischen den Flächen 28 und 29 übertrieben dargestellt, um den Justiervorgang zu veranschaulichen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht beispielsweise ein Spiel 26 zwischen dem Umfang 28 des Montageringes 35 und der Innenwand 29 der Buchse 33. Das tatsächliche Maß dieses Spieles ist annähernd 1,25 Mikron, so daß der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Ringes 35 und dem Innendurchmesser der Buchse 33 etwa 2, 5 Mikron beträgt. Ein weiteres Spiel ist durch den Zwischenraum 27 als Abstand zwischen dem inneren Durchmesser 17 des Ringes 35 und dem Außendurchmesser der Ringfläche 25 der Linse II gegeben. Dieser Zwischenraum 27 beträgt annähern 2,5 Mikron, so daß der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Außenfläche der Linse und der Innenfläche der kreisförmigen Schulter am Ring 35 etwa 5 Mikron beträgt.

In Fig. 3 sind zwei vertikal durch den Mittelbereich der Linse verlaufende Mittellinien 10 und 11 eingezeichnet. Die erstere stellt die optische Achse dar, während die andere Linie 11 die optische Achse einer seitlich aus ihrer Soll-Lage verschobenen Linse darstellt. Dieser Abstand, welcher als ein maximaler Fehler von 5 bis 10 Mikron angenommen wird, kann in jedem Bereich dieses zulässigen maximalen Fehlers liegen. Zum Zwecke der Korrektur sind die Zwischenräume 26 und 27 vorgesehen, so daß eine Abhilfe durch das Verschiebender Linse von der einen zur anderen Seite bewirkt werden kann, um die

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tatsächliche optische Mitte mit den optischen Mitten der anderen Elemente in Übereinstimmung zu bringen. Ein extremes Beispiel der Justierung ist in Fig. 4 dargestellt, in der zum Zwecke der Erläuterung angenommen wird, daß die volle Möglichkeit der Korrektur durch Verschiebung zu einer ,Seite für die Linse I und eine Korrektur bis zum vollen Ausmaß für die Linse II in Richtung der entgegengesetzten Seite erforderlich ist.

Der Hauptprüfvorgang beim Prüfen eines optischen Elementes umfaßt die Projektion oder die Beobachtung eines Bildes mit sehr kleinen Details durch ein optisches Element und die Beziehung dieses Bildes zu einem Bezugsrahmen. Dies schließt auch die Beobachtung der Zentrierung oder der optischen Richtigkeit der geprüften Einheit ein. In Fig. 4 sind die Teile mit dem Klemmring 46 lose zusammengesetzt gezeigt und es wird angenommen, daß alle unteren Linsenelemente, d.h. die Linsenelemente III bis einschließlich VIII bereits justiert wurden, und nur die beiden oberen Linsen und ihre Abstandsringe auszurichten sind, entweder durch eine Drehung oder durch eine Seitenverschiebung oder durch beide Korrekturen zugleich für die Erzeugung eines hochkorrigierten optischen Systems. Unter der Annahme, daß die obere Linse I um das durch den Abstand der Mittellinien 9 und 10 gezeigte Ausmaß aus der' optischen Mitte verschoben ist, kann eine Justierung durch manuelle Verschiebung der Linse I und ihres Montageringes 15 nach rechts (im

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Sinne der Fig. 4) um das maximale Maß des Spieles durchgeführt werden, wenn angenommen wird, daß das volle Ausmaß des Spielraums erforderlich ist. Wenn weiter angenommen wird, daß die darunterlie gende Linse II ebenfalls aus der optischen Mitte, jedoch in der entgegengesetzten Richtung um das durch die Line 11 veranschaulichte Ausmaß versetzt ist, kann ein flaches Instrument 68 durch den Schlitz 30 der Buchse 33 ,eingeführt und die Linse II und der Ring 35 nach links im Sinne der Fig. 5 geschoben werden, wenn ein solches Ausmaß der Justierung erforderlich ist. Weil die Öffnung 30 eine genügende Breite hat, kann gegebenenfalls ein Finger für die drehende und seitliche Justierung jedes der Montageringe, benutzt werden. Sobald eine Linse und ihr Montagering in die gewünschte Lage geschoben oder gedreht ist, ist es augenscheinlich, daß die Schneiden 19 und 20 jedes folgenden Montage ringes im Zusammenwirken mit jeweils zwei Linsen bestrebt sind, diese jeweils in der eingestellten Lage zu halten, sobald der Haltering 46 mit seiner Kante 8 in das obere Ende der Buchse 33 eingeschraubt wird. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Halte- oder Klemmring 46 mit einer inneren Messerkante 8 versehen, welche mit der Außenkrümmung der Linse I zusammenwirkt, um diese durch Druck und. Friktion festzulegen.

Auf diese Weise ist es möglich, ein hochkorrigiertes optisches System mit einem minimalen technischen Aufwand und mit geringsten Kosten herzustellen.

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Zur Justierung einer Vielzahl von Linsenelementen in einer Buchse wird die Justierung vom unteren Ende her, d.h. vom rechten Ende im Sinne der Fig. 1 durchgeführt, wobei die Buchse in diesem Zeitpunkt mit dem Flansch 42 auf einer horizontalen Platte aufliegt und das obere Ende der Buchse 33 nach oben ragt. Zu diesem Zweck wird durch einen der Schlitze 30 bis 32 gegriffen und zuerst ein bestimmter Teil der Seite des Abstandsringes 39 entweder nach links oder nach rechts verschoben oder gedreht, um die während der Verschiebung der mechanischen Teile beobachtete Meßabildung zu orientieren. Nachdem der Abstandering eingestellt ist, werden die Linsen VI bis VII entweder durch Drehen oder Verschieben oder durch beide Maßnahmen justiert, wie dies in Verbindung mit der Fig. 4 für die Linsen II und III beschrieben wurde, um das Spiel bei 58 und 59 ganz oder teilweise aufzuheben und die optischen Fehler der einzelnen Linsen auszugleichen. Nachdem die unteren Linsen VI bis VII justiert wurden, wird der Vorgang nacheinander aufwärts bis zur oberen Linse I wiederholt, wobei das Gewicht der Elemente bewirkt, daß die Teile in der justierten Stellung gehalten werden, was durch die scharfen Kanten der mit den Linsen zusammenwirkenden Anschläge unterstützt wird. Während des Justiervorganges ist der Klemmring 46 lose eingeschraubt und klemmt, wenn überhaupt, mit gerimgem Druck. Während jeder Justierung wird das Netzbild beobachtet, um die entsprechenden Korrekturen durchführen zu können, sind alle Linsen justiert, wird der Klemmring

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46 in der vorher beschriebenen Weise angezogen.

In Fig. 6 wird eine andere Form einer Montageanordnung mit optischen Elementen und Haltern mit ähnlichen Eigenschaften dargestellt. Der Halter für das optische Element X besteht aus einem rechtwinkeligen Kasten 73 mit einer Reihe von geraden Seitenwänden oder Schultern 71, einer Vertiefung und einem Boden mit einer zentralen Öffnung 77 sowie zwei nach oben ragenden Rippen 74 und 75, welche Schneiden aufweisen, auf denen die untere gewölbte Fläche des Prismas X ruht. Die unteren scharfen Kanten der rechteckigen Öffnung 77 liegen auf einem unteren optischen Element IX auf, welches darin justierbar ist. Eine Reihe von Schlitzen 72 in den Seitenwänden 71 des Montagehalters 73 gewähren Zugang zu allen Kanten des Prismas X, während der Halter 73 in einer rechteckigen Röhre oder Schachtel zusammen mit anderen Elementen in der in Verbindung mit der Buchse 33 beschriebenen Weise justierbar untergebracht werden kann.

Die Erfindung erstreckt sich natürlich auch auf alle möglichen anderen Formen von optischen Elementen. Bedingt durch die mit den einzelnen Linsenflädi en zusammenwirkenden schneidenförmigen Anschläge ist nicht nur eine Justierung durch Drehung und SeitenverSchiebung der Linsen· möglich, sondern auch eine axiale Justierung, die durch das mehr oder weniger starke Einschrauben des Halteringes 46 bewirkt wird. In einzelnen Fällen kann es auch notwendig sein, die angegebenen Toleranzen um den Faktor zehn bis zwanzig* größer zu machen.

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Claims (4)

- 21 - Böblingen, 3. 1. 1968 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren und Anordnung zum justierbaren Montieren von optischen Elementen, wie Linsen, Linsengruppen, Prismen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu montierenden Elemente (I bis VIII) mit radialem Spiel jeweils einzeln in einer Halterung (15, 35, 36 ...) untergebracht werden, die^aeren Lage in bezug auf das Gesamtsystem oder ein neben ihr angeordnetes optisches Element sowie mit die Lage der Linse in bezug auf die Halterung in axialer Richtung festlegenden Anschlägen (8, 19_a 22) versehen ist, daß die Sollwerte der Abstände (27) zwischen den die Lage der Halterungen bestimmenden Anschlägen (22 .,) und jeweils einem bestimmten Punkt auf der gegenüberliegenden Fläche des gehalterten optischen Elements durch wiederholte Messung und durch wiederholte Bearbeitung der Anschläge eingestellt werden, daß die Halterungen mit den darin befindlichen optischen Elementen in eii^axiale und geringfügige radiale Verschiebungen sowie Drehungen um die optische Achse zulassendes Gehäuse (33) eingebracht und von einem Ende des Gehäuses ausgehend einzeln durch Radial verschiebung und Drehung der optischen Elemente und/oder der sie tragenden Halterungen justiert werden.

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2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der einzelnen optischen Elemente (I bis VIII) dienenden Halterungen (15, 35, 36 ..)

jeweils eine eine vorgegebene radiale Verschiebbarkeit (27) ermöglichende Ausnehmung zur Aufnahme eines optischen Elements, einen vorzugsweise ringförmigen, an den Randbereichen einer wirksamen Fläche des gehalterten optischen Elements angreifenden und dessen Lage in bezug auf die Halterung in axialer Richtung festlegenden, schneidenförmigen Anschlag (19) und einen zweiten, ähnlich ausgebildeten und angeordneten, an einem Anschlag des die Halterung aufnehmenden Gehäuses (33) oder an den Randbereich einer optisch wirksamen Fläche eines benachbarten optischen Elements angreifenden Anschlag (22) aufweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem benachbarten optischen Element oder an einem Anschlag des die Halterungen aufnehmenden Gehäuses (33) angreifenden Anschläge (22) jeweils aus einer Schneide bestehen, die aus einer die optische Achse umgebenden und in etwa parallel zu ihr liegenden ringförmigen Fläche (21) und einer zur optischen Achse senkrecht liegenden Fläche (23) gebildet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an

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einer optisch wirksame Fläche des jeweils gehalterten optischen Elements angreifenden Anschläge (19) jeweils aus einer Schneide bestehen, die aus einer die optische Achse umgebenden und in etwa parallel zu ihr verlaufenden ringförmigen Fläche (17) und einer mit dieser einen spitzen Winkel einschließenden und die zur Aufnahme des zu halternden optischen Elements dienende Ausnehmung in axialer Richtung teilweise abschließenden zweiten ringöfrmigen Fläche (18) gebildet wird.

5* Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Halterungen aufnehmende Anordnung (33) aus einem der Form der Halterungen angepaßten, an den Stirnseiten mit Ausnehmungen für den Strahlendurchgang bzw. für die Einführung der Halterungen an den Längsseiten mit die Justage der optischen Elemente und der Halterungen ermöglichenden Ausnehmungen (30, 31, 32) versehenen Gehäuse (33) besteht, das an seinen Stirnseiten einerseits Mittel (42) zu seiner Befestigung und andererseits Mittel (46) zur Festlegung der in ihm untergebrachten Halterungen (15, 35, 36 ..) aufweist.

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