DE1928240U

DE1928240U - Kraeftefreie pagerungsvorrichtung optischer elemente.

Info

Publication number: DE1928240U
Application number: DE1964O0007870
Authority: DE
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1964-10-17
Filing date: 1964-10-17
Publication date: 1965-12-02

Description

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OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÖNCHEN _n. _._n

P-A.730 73M7.ia64

AnI. Blatt 1 zum Brief vom 16.10.64 an daa DEUTSCHE PATENTAMT München

- Dr. lau/Hm.-

Kräftefreie Lagerung optischer Elemente.

Die Erfindung "bezieht sich auf die Lagerung optischer Elemente, also von Linsen oder Spiegeln, in metallischen oder anderen Passungen und löst die Aufgabe, die Elemente bei Temperaturschwankungen frei von Druckkräften zu halten, die infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnung aller Körper auftreten können. Dabei muß andererseits Sorge getragen werden, daß durch die temperaturbedingten Maßänderungen der Fassungen kein freies Spiel der optischen Elemente eintritt, das die Justierung des Strahlenganges zerstören würde.

Insbesondere betrifft die Erfindung Spiegel und Linsen von sehr großem Durchmesser, bei denen die maßlichen Änderungen durch die Temperatur Beträge erreichen können, die wesentlich größer als die üblichen optischen Toleranzwerte sind.

Die Erfindung setzt voraus, daß die Gestalt der optischen Elemente von ihrer Lage im Kaum unabhängig ist, also durch Deformationen infolge des Eigengewichtes nicht merkbar beeinflußt wird. Maßnahmen zur Innehaltung dieser Forderung sind nicht Gegenstand dieser Erfindung.

Sie bezieht sich in erster Linie auf scheibenförmige runde optische Elemente, aber weiterhin in sinngemäßer Abwandlung auch auf anders gestaltete Teile, beispielsweise Prismen,,

Es wird vorausgesetzt, daß das optische Element in einer ring- oder rahmenartigen Passung sitzt, die sein Gewicht aufnimmt und auf weitere Teile des optischen Gerätes überträgt.

Die Erfindung besteht darin, das optische Element innerhalb der Passung durch ein Zwischenglied festzulegen, das den Hand des Elementes so umgibt, daß zumindest in radialer Richtung keine Berührung zwischen ihm und der Passung stattfindet, die

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AnI. Blatt 2 zum Brief vom 16.10.64 an daa DEUTSCHE PATENTAMT München

-Dr. Nau/Hm,-

wirksame Dicke des Zwischengliedes proportional der Ausdehnung des Elementes in Richtung Zwischenglied-Durchstoßpunkt der optischen Achse iat und daß in Richtung der optischen Achse selbst die Lage des Elementes definiert ist. Das Zwischenglied kann eine Vergußmasse sein, aber auch aus mehreren festen, etwa klotzartigen Körpern bestehen. Der Saum, der vom Zwischenglied bestimmt wird, ist erfindungsgemäß so zu bemessen, daß bei Temperaturänderung keine radialen Kräfte auf das optische Element ausgeübt werden.

Zugkräfte werden dadurch unterbunden, daß ein Festkleben der Vergußmasse oder auch nur ein Festhaften durch Saugwirkung durch eine dünne maßlich nicht in Erscheinung tretende Folie aus Metall oder dergleichen unterbunden wird, die schlimmstenfalls nur am Element oder nur an der Vergußmasse haftet.
Feste Zwischenglieder werden ebenso gegen das Element abgeschirmt„

Druckkräfte können unabhängig von der Passung durch die Vergußmasse auf das Element übertragen werden, wenn sich die Vergußmasse beim Sinken der Temperatur stärker zusammenzieht. Dies wird erfindungsgemäß unterbunden, indem die Vergußmasse an mindestens drei vorzugsweise gUieichabständigen Stellen ihres ümfangea unterbrochen wird. Pur klotzartige Zwischenglieder ist diese Auftrennung von selbst gegeben. Vor allem aber können Druckkräfte dadurch übertragen werden, daß sich die Passung zusammenzieht und Zwischengliec und optisches Element gemeinsam radial unter Druck setzt, wodurch die Flächen des letzteren deformiert werden können.

Dies wird durch geeignete Bemessung des Innendurchmessers der Fassung in Beziehung zum Außendurchmesser des Elementes behoben, wobei die thermischen Ausdehnungswerte für die Werkstoffe von Passung, Zwischenglied und optischem Element wichtig sind. Erfindungsgemäß müssen sich die Durchmesser von Fassung und optischem Element umgekehrt verhalten wie die Differenzen ihrer thermischen Ausdehnungs ■ werte gegenüber dem des Zwischengliedes, von welchem anzunehmen

OPTISCHE WERKE G. RODENSTOCK MÖNCHEN '

AnI. Blatt 3 zum Brief vom 16.10.64 an das DEUTSCHE PATENTAMT München

- Dr. Nau/Hm.-

ist, daß er wesentlich größer als die der Werkstoffe von optischem Element und Passung sind.

Ist D-, der Innendurchmesser der Fassung, D-, der Außendurchmesser des optischen Elementes, a~ der Temperaturteiwert *&&&■ der Fassung, &2 des Zwischengliedes und a-, derjenige des Elementes, so gilt die Gleichung

0*0- ^M &*~\

;> χ & ^a

Handelt es sich um nicht runde, "beispielsweise rechteckige Element* so gilt diese Beziehung sinngemäß für die Längen- und Breitenabmessungen von Element und Fassungsrahmen.

Es ist zweckmäßig, als Vergußmasse Silikonkautschuk zu verwenden; dieser Stoff läßt sich gut vergießen und ist nach dem Aushärten starr genug, um die durch das Gewicht des Elementes gegebenen Kräfte ohne eigene Verformung zu übertragen. Besteht beispielsweis* das optische Element aus Duranglas mit a-, = 4,5 x 10" , die Fassung aus Aluminium mit 24x , während für Silikonkautschuk a₂=260x ~ folgt, so ergibt sich, daß der freie Durchmesser der Fassung um 8,26 <fo größer sein muß als der Außendurchmesser des optischen Teiles. In diesem Falle ist die Bedingung &₂\ ^ax\ ^ai für positive Y/erte a-,, a_?, a, und ΒΛ E, erfüllt.

Für optische Elemente mit sehr großem Beiwert a-, muß durch Wahl der Werkstoffe für Fassung und Vergußmasse die Beziehung a-j\ a^"> a, herbeigeführt werden; Vergußmassen mit Wärmebeiwerten kleiner als für Gläser oder Metalle gibt es aber nicht. Dann sind in den Kaum zwischen Fassung und Element Klötze'fester Stoffe spielfrei einzupassen, die eine kleine Wärmeausdehnung aufweisen, und die Lage des Elementes definieren. Zur Befestigung kann der resxliche Saum zwischen Element und Fassung mit einer vergleichsweise elastischen

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AnI. Blatt 4 zum Brief vom 16.10.6 4 an das DEUTSCHE PATEITAMT München

- Dr. Hau/Hm.-

Masse ausgefüllt werden, etwa Schaumstoff oder Gummi. Durch geeignete Gestaltung der Klötze und der einander zugekehrten Flacher von Fassung und Element kann die Befestigung eindeutig gesichert werden, etwa durch Eindrehungen oder Facetten.

In diesem Sinne kann eine Flintlinse (a-, =10x10" ) durch Porzellanklotze .(a₂=2ol0 ) in eine um 5 f<> größeren Fassung aus Nickelstahl (a^=9,6.10~ ) eingesetzt werden.

In den Figuren 1 bis 3 sind Beispiele gemäß der Erfindung wiedergegeben worden.

ist
In Figuren 1 und 2/aas optische Element 1, beispielsweise ein fla-

2 ' eher Hohlspiegel, von einer dünnen Metallfolie_/umgeben, um die sich die Vergußmasse 3 legt. Sie weist drei Unterbrechungen 4 auf. Mit 5 ist die metallische Fassung bezeichnet. In axialer Richtung ist der Spiegel 1 dadurch gesichert, daß er eine Facette 6 hat, über die die Vergußmasse 3 herübergreift.

In Figur 3 ist die Linse 1 aus Flintglas mittels gleichabständig angebrachter Porzellanklötze 3 in die Fassung 5 aus Nickelstahl gesetzt, wozu die Linse eine Nute 11 und die Fassung eine Stufe Il im Durchmesser besitzt. Ein Ring 7 verhindert das Herausfallen der Klötze; die elastische Vergußmasse sichert alle Teile vor Verschiebung.

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Claims

Patentansprüche.

1.) Kräftefreie Lagerung optischer Elemente in einer starren Passung mittels eines Zwischengliedes, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchmesser oder Ausdehnungen der Passung und des optischen Elementes umgekehrt verhalten wie die Differenzen ihrer thermischen Ausdehnungswerte gegenüber demjenigen des Zwischengliedes.

2.) Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied eine Vergußmasse ist.

3.) Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das optische Element umgehende Vergußmasse durch Zwischenräume in mehrere Teile zerlegt ist.

4o) Lagerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen optischem Element und Vergußmasse eine vergleichsweise dünne Folie eingelegt ist.

5o) Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch.gekennzeichnet, daß als Vergußmasse Silikonkautschuk benutzt wird.

6.) Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenglied Klötze aus einem Stoff dienen, deren thermiacher Ausdehnungswert kleiner als die von optischem Element und Passung - &&ΘΏ£22?Χ ist .

7.) Lagerung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze in Nuten oder ähnlichen Vertiefungen von Element und Passung eingreifen.

8.) Lagerung nach Anspruch 1, 6,und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze von einer vergleichsweise elastischen Masse umgeben sind.