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Die Erfindune betrifft eine Vorrichtuna zum Anpassen und/oder Messen
der Fluchtungs- und Richtungsfehler der optischen Achsen zweier voneinander unabhängiger
Baugruppen, die gegebenenfalls optisch miteinander verbunden werden sollen, indem
die nach außen tretenden optischen Achsen ineinandergeführt werden.
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Es ist bekannt, daß mittels gegeneinander verdrehbarer optischer Keile
eine optische Achse geknickt werden kann (deutsche Auslegeschrift 1260 818).
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise zum Justieren von Fernrohren verwendet
worden (deutsches Patent 720 904). Eine derartige Anordnung ist dagegen im
allgemeinen noch nicht brauchbar, wenn zwei voneinander unabhängige optische Baugruppen,
welche jeweils eine optische Achse aufweisen, miteinander gekoppelt werden sollen.
Im allgemeinen werden nämlich die optischen Achsen dieser Baugruppen windschief
zueinander sein, und es ist bekanntlich nicht möglich, zwei optische Achsen, welche
nicht ein und derselben Ebene angehören, durch einmalige Knickung einer Achse miteinander
zu verbinden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die optische Verbindung
zweier voneinander unabhängiger Baugruppen zu ermöglichen oder deren Relativlage
zu messen, wenn die optischen Achsen weder zueinander fluchten noch zueinander ausgerichtet
sind.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der angegebenen Art dadurch
gelöst, daß die Vorrichtung an sich bekannte, einzeln gegeneinander bewegbare optische
Glieder zur kontinuierlichen Ablenkung eines Strahlenbündels enthält und daß die
Gesamtheit dieser bewegbaren optischen Glieder in einem um wenigstens zwei Achsen
sch-wenkbaren Träger ge-
lagert ist.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt F i
g. 1. die neue Vorrichtung, F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform,
F i g. 3 die Zusammenarbeit der neuen Vorriichtung mit einem Meßfernrohr.
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Optische Keile 1 und 2 sind in Bohrungen 3 und 4 von
Kegelzahnrädern 5 und 6 befestigt. Die Kegelzahnräder 5 und
6 stehen sich gegenüber, wobei die Achsen der Bohrungen 3 und 4 zueinander
fluchten. Die Kegelzahnräder 5 und 6 kömmen mit weiteren Kegelzahnrädern
7 und 8, wobei das eine Kegelzahnrad 7 zum gegenläufigen Antrieb
der Kegelzahnräder 5 und 6 dient und das andere Kegelzahnrad
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lediglich die Funktion hat, den parallelen Abstand der Kegelzahnräder
5 und 6 voneinander züi gewährleisten. Die Kegelzahnräder
5 bis 8 stellen ein Planetenrado,etriebe dar, welches in einem kugelförmigen
Träger 10 gelagert ist, dessen äußerer Umriß mindestens teilweise von Kugelflächen
Iaebildet wird. Als kugelförmiger Träger wird jeder Träger angesehen, der sich in
einem Winkelbereich wie eine Kuael um weni-stens zwei Achsen verdrehen läßt. Der
kugelförmige Träaer 10 weist eine Bohrun- 11
auf, die ZU den
Kegelzahnrädern 5 und 6 und damit zu den optischen Keilen
1 und 2 führt, und wird von einem aus zwei La-erschalen 12 und
13 -ebildeten Lager gehalten, das Bohrungen 14 und 15 aufweist. Die
121 und 15 sloh-en se.i'#.recht aufeinander.
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Zum Antrieb des Kegelzahnrades 7 ist eine Welle 20 vorgesehen,
welche gleichzeitig zum Verschwenken des kugelförmigen Trägers 10 dient.
Die Winkellage der Welle 20 kann mittels einer Schraube 21 fixiert werden, die in
ein Gewinde des kugelförmigen Trä-Crers 10 ein-reift. Die Lage des kugelförmigen
Trägers C C
10 kann mittels einer Schraube 22 festgelegt werden, die
in einem Gewindeloch des Laaers 12/13 ein-reift. Der kugelförmige Träger
10 wird zweckmäßig aus mehreren Teilstücken 30 bis 33 aufgebaut,
wobei die Teilstücke 30 und 31 als Halbschalen und die Teilstücke
32 und 33 als Verbindungsstücke ausgebildet sind. Die Teile
30 bis 33 werden mittels versenkt angebrachten Schrauben 34 zusammengehalten.
Das Verbindungsstück 33 besitzt eine Hülse 35, welche die Gewindebohrung
zur Aufnahme der Schraube 21 aufweist.
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Die Hülse 35 trägt einen Fortsatz 36, welcher als Bedienungselement
zur Verdrehung des kugelförmigen Trägers 10 sowie gegebenenfalls als Zeiger
für den Betrag der Verdrehung dienen kann. Zu diesem Zweck ist die Lagerschale
13 an einem Teil ihres Umfangs kugelförmig gestaltet, und an dieser
C ZD Stelle 37 sind netzartige g Koordinaten eingraviert. Zur Feststellung
der Winkellage des Trägers 10 kann die Lagerschale 13 auch ein Okular
38 aufweisen, welches in einer Bohrung 39 untergebracht ist, die Einblick
auf die Oberfläche des kugelförmigen Trägers 10 frei läßt. Der kugelförmige
Träger 10 weist dann ein netzartiges, vorzugsweise beziffertes Koordinatensystem
auf, welches mit einem entsprechenden Strichnetz 40 des Okulars 38 verglichen
wird.
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Zur Feststellung der Winkellage der Keile und 2 zueinander weist die
Welle 20 ein Zahnrad 41 auf, welches mit einem weiteren Zahnrad 42 kämmt. Die Zahnradübersetzung
41/42 ist so getroffen, daß eine halbe Umdrehung des Zahnrades 5 einer Umdrehung
des Zahnrades 42 entspricht. Mit dem Zahnrad 42 ist eine Skala 43 verbunden, an
der die Relativlage der Keile 1 und.2 zueinander ablesbar ist.
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Unter Fortlassung der beschriebenen Meßeinrichtungen kann die Lage
des Trägers 10 noch durch ein Meßfernrohr festgestellt werden. Zu diesem
Zweck wird die Stirnfläche 50 des Kegelzahnrades 5
spiegelnd ausgebildet,
und es wird in die Bohrung 14 des Lagerkörpers 12/13 eine Lupe
51 angeordnet, welche den Randbereich des Keiles 1 erfaßt. Dieser
Randbereich 52 ist als Strichplatte ausgebildet und wird durch eine Lampe
53 und einen Kondensator 54 beleuchtet.
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Um die Kegelzahnräder 5 bis 8 spielfrei laufen zu lassen,
kann eine Mutter 80 vorgesehen werden, die mittels eines in einem Kanal
81 eingeführten Schraubenziehers arretiert wird, wenn zum Zwecke der Spielfreirnachung
die Welle 20 angetrieben wird.
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An Stelle von Keilen kann zur kontinuierlichen Ablenkuno, eines Strahlenbündels
auch ein Linsenpaar (F i Ig. 2) verwendet werden, welches sich in der Normalstellung
zu einer brechkraftfreien Platte ergänzt und dessen beide Linsen 90, 91 quer
zueinander verschiebbar sind. Bei einer derartigen Ausführun(Tsform wird man zweckmäßig
die eine Linse 90 fest mit dem Trä"er 10 verbinden, während die andere
Linse auf einem Schlitten 92 angeordnet ist, welcher eine Parallelverschiebuna
der zweiten Linse 91 aegenüber der ersten Linse 90 erlaubt. Die Laae
dieses Schlittens 92 karin mittels -einer Stange 103, welche der Welle M'
entspricht., eingestellt bzw. festgestellt werden.
Wenn mit monochromatischem
Licht gearbeitet wird, wie es insbesondere das Laser-Licht ist, brauchen die optischen
Keile 1 und 2 bzw. die Linsen des Linsenpaares bezüglich der Dispersion nicht
korrigiert zu werden. Andernfalls wird jeder Keil 1
oder 2 aus Teilkeilen
bzw. jede Linse aus Teillinsen aufgebaut, derart, daß für das verwendete Licht der
Aufgabe entsprechend die Dispersion klein genug wird.
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Die dargestellte Vorrichtung kann noch einen Fuß oder einen Arm zur
Befestigung an einer der Baugruppen aufweisen, die optisch miteinander verbunden
werden sollen.
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Die Funktion der Vorrichtung ist folgende: Es sei angenommen, daß
die optischen Keile 1 und 2 in einer solchen Lage zueinander stehen, daß
sie sich zu einer Platte ergänzen. Ein senkrecht auf die Platte auftreffendes Strahlenbündel
geht ungebrochen hindurch. Trifft das Strahlenbündel jedoch in einem Winkel auf
die Platte auf, dann erfolgt bekanntlich eine Parallelversetzung. Der Betrag der
Parallelversetzung ist von der Dicke der Platte und vom Winkel des einfallenden
Strahlenbündels abhängig. Durch Verschieben der Welle 20 im Sinne der Pfeile
60 und 61 kann die durch die Keile 1 und 2 gebildete Platte
beliebig schief gestellt werden, so daß gegenüber dem einfallenden Parallelstrahlenbündel
eine solche Nei-.,ung dargeboten wird, die zu der gewünschten Parallelversetzunc,
des austretenden Parallelstrahlenbündels führt. Soll das austretende Parallelstrahlenbündel
gleichzeitig noch um einen Winkel geknickt werden, dann wird die Welle 20 verdreht,
so daß die Keile 1 und 2 symmetrisch aus ihrer Mittenstellung heraus verschwenkt
werden. Die Keile 1 und 2 verhalten sich dann nicht mehr wie eine Parallelplatte,
sondern wie ein Keil, dessen Keilwinkel mit wachsender Verdrehung der Welle 20 zunimmt.
In gleicher Weise nimmt dann auch der Ablenkwinkel eines durchtretenden Parallelstrahlenbündels
zu. Ein beliebiger Strahl des Parallelstrahlenbündels, beispielsweise die optische
Achse, wird also um einen bestimmten Betrag parallel zu sich verschoben und um einen
bestimmten Winkel geknickt. Durch geeignete Verstellung der Welle 20 kann diese
Parallelversetzung und Knickung den gegebenen Abweichungen zweler zu koppelnder
Geräte oder Geräteteile angepaßt werden.
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In F i g. 3 ist die Zusammenarbeit eines Meßfernrohres
70 mit der neuen Vorrichtung gezeigt. Das Meßfernrohr 70 sei in einer
Bohrung 71 einer ersten Baugruppe in übereinstimmung mit der Achse der Bohrun
'g 71 gehalten. Eine zweite Baugruppe weist ebenfalls eine Bohrune,
72 auf. in welcher Strichplatten 73 und 74 befestigt sind. Zwischen
der ersten und zweiten Baugruppe ist die neue Vorrichtung angeordnet. Das Meßfernrohr
70 weist ein Okular 75,
einen Strahlenteiler 76, eine Strichplatte
77, ein Ob-
jektiv 78 und eine Beleuchtun-seinrichtung
79 aui.
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Das Objektiv 78 wird zunächst so einaestellt, daß die Strichmarke
73 oder 74 im Okular 75 sichtbar ist. Danach wird die neue Vorrichtuna
auf schon beschriebene Weise so lange verstellt, bis die Strichmarke 73 oder
74 mit der Okularstrichmarke 77 zusammenfällt. Die Bohrungen 71 und
72 sind alsdann in optischer Weise ausuerichtet, d. h., die optische
Achse wird in gewünschter Weise geknickt und/oder parallel versetzt. Zur Feststellung
der Winkellaae des Trägers 10 wird anschließend die Strichplatte
77
c# durch entsprechende Einstellung des Objektivs 78 ins Unendliche
projiziert, so daß die Okularstrichmarke 77, am Spiegel 50 gespiegelt,
gegen ihr eigenes Bild verschoben ist (es sind zwei gegeneinander verschobene Fadenkreuze
sichtbar). Soweit diese Verschiebung nur gering ist (in den praktisch vorkommenden
Fällen ist dies der Fall), kann die Ab-
weichung der Winkellage des Trägers
10 von seiner Ausgangslage an Hand der x-y-Beträge der Fadenkreuze unmittelbar
abgelesen werden. Die Winkellage des Keils 1 bzw. des Kegelzahnrades
5 kann durch die an der Stelle 52 angebrachte Meßmarkierung abgelesen werden,
indem diese durch die Lupe 51 und das Meßfernrohr 70 betrachtet wird.