DE1961913A1 - Feineinstellvorrichtung,insbesondere Justiervorrichtung fuer im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden - Google Patents

Description

• Feineinstellvorrichtung, insbesondere Justiervorrichtung für im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden Die Erfindung bezieht sich allgemeinen Vorrichtungen zum Feineinstellen der Lage von Teilen feinmechanischer oder optischer Geräte.
• Im besonderen befaßt sie sich mit einer Justiervorrichtung für im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden. Bei optischen Geräten besteht häufig die Aufgabe, deren Bauelemente wie Optikteile, Zeichenträger, Blenden etc. sehr genau in ihre erforderliche Lage zum Strahlengang zu bringen. Zur Einjustierung dieser Teile in "radialer" und "axialert' Richtung in bezug auf den Strahlengang sind mannigfache Vorrichtungen, z.B. Doppelexzenter, justierbare Konußklemmen usw.
• bekanntgeworden. Bei den meisten dieser Konstruktionen bestimmt - zumindest in einer Justienkomponente - das Passungsspiel die erreichbare Genauigkeit. Außerdem sind oft die Reibungsverhältnisse in den zu bewegenden Teilen so ungünstig, daß feinste Verstellungen nicht mehr möglich sind. Soll der Justierzustand durch Klemmung oder Konterung gehalten werden, treten wiederum Verlagerungen ein.
• Es sind auch schon Feineinstellvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen daß einzustellende Teil (Spaltbacken oder dgl.-) an biegsamen Blattfedern befestigt ist. Anordnungen dieser Art gestatten jedoch im allgemeinen nur die Verstellung des Teiles in einer Richtung innerhalb der durch die Blattfederanordnung gegebenen Führungsebene. Soll auch in einer Richtung senkrecht dazu eine Veratellmöglichkeit gegeben sein, so ergeben sich äußerat komplizierte und damit auch teuere Konstruktionen.
• Die Erfindung bezieht sich auf Feineinstellvorrichtungen der letzteren Art, bei denen also das einzustellende Teil mittels eine Geradführung bewirkender federnder Elemente an einem Geräteteil gelagert und relativ zu diesem mittels -an ihm kraftschlüssig angreifender Stellmittel (Stellschrauben etc.) bewegbar ist.
• Sie hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und trotzdem genau arbeitende Vorrichtung dieser Art zu schaffen, welche die Verstellung des einzustellenden Teiles - vorzugsweise einer Blende in einem Laser-Strahlengang - nach allen drei Koordinaten gestattet. Im letzteren Anwendungsfall hat die im Fokus eines Mikroobjektivs stehende Blende die Aufgabe, die typischen Interferenzen und Beugungserscheinungen des Laserstrahls auszufiltern und damit das Laserlicht zu homogenisieren.
• Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß erfindungsgemäß als federnde Elemente Federdrähte Verwendung finden und zwar vier parallel und um 900 zueinander versetzt angeordnete Drähte vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts, die das einzustellende Teil tragen.
• Hierbei ist jedem Federelement zweckmäßig eine Stellschraube zugeordnet, die am einzustellenden Teil in Drahtnähe angreift. In weiterer Ausbildung der Erfindung verwendet man vorteilhafterweise relativ steife Federdrähte geringen Querschnitts.
• Um nicht nur in "radialer" sondern auch in "axialer" Richtung die Einjustierung der Laser-Blende etc. vornehmen zu können, ist das die Laser-Blende tragende Teil -seinerseits in Richtung des Strahlenganges, also "axialt'. feinverstellbar geführt, z.B. in einem entsprechend ausgebildeten Tubus.
• Falls der Aufbau des optischen Bauelementes oder seiner Fassungsteile nicht "rotationssymmetrisch" ist, also bei der Einustierung keine Verdrehung um die Achse zugelassen werden kann, muß man selbstverständlich durch geeignete Mittel dafür sorgen, daß bei einer auch erforderlichen "axialen" Verlagerung des optischen Bauelementes eine solche Verdrehung nicht auftritt. Ist ein derartiges optisches Bauelement unaittelbar am einzustellenden Teil befestigt und letzteres mittels der Federdrähte am axialverschieblichen Geräte teil fliegend gelagert, so muß für den Axialtrieb dieses Geräteteiles eine entsprechende Geradführung vorgesehen sein. Man kann aber auch so vorgehen, daß man das das einzustellende Teil mittels des die Federdrähte tragenden Geräteteils ortsfest anordnet und das optische Bauelement in dem einzustellenden Teil - vorzugweise mittels eines Schraubengetriebes - unverdrehbar axialverschiebbar lagert.
• Die Zeichnung veranschaulicht in den Abbildungen 1 bzw. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abbildung 1 ist mit 1 eine in einem nicht weiter dargestellten Laser-Strahlengang angeordnete Blendenplatte bezeichnet. Die aus Glas bestehende Platte ist auf ihrer rechten Stirnfläche mit einem lichtundurchlässigen Uberzug versehen, der nur in einem äußerst kleinen kreisförmigen zentralen Bereich zur Bildung einer Blendenöffnung entfernt wurde.
• Mit 3 ist der Blendenplattenträger bezeichnet, der wie ersichtlich eine zentrale Ausnehmung 2 besitzt, die wesentlich größer als der Blendendurchmesser ist. Der Träger 3 ist mittels vier relativ steifer Federähte 4 geringe kreisförmigen Querschnitte an der Geräteteil 5 fliegend gelagert. Letzteres ist durch Ausbildung als Schraubtrieb im Tubus 6 "axial" verschiebbar vorgesehen. Die vier Federdrähte 4 sind (analog wie beim Ausführungsbeispiel 2-s, Abb. 3)um 90° zueinander versetzt angeordnet. Jedem Draht ist eine im Tubus 6 gelagerte Stellschraube 7 zugeordnet, die dem Umfang des Blendenplattenträgers 3 gegenübersteht und an diesem kraftschlüssig angreift. Der zylindrische Körper 6 ist - was ebenfalls nicht weiter dargestellt ist - auf ein im Strahlengang des Lasers befindliches Mikroobjektiv aufschraubbar.
• Durch Verdrehen des Geräte teils 5 wird die Blendenplatte 1 in "axialer" Richtung verstellt und damit die Blendenebene in die Brennebene des nicht dargestellten Mikroobjektive gebracht. Mit den Stellschrauben 7 ist eine äußerst feinfühlige Verstellung der Blende 1 in der Fokusebene nach beiden Koordinaten gegeben. Bei der Einjustierung' der Blendenplatte in "axialer" Richtung, die zweckmäßig zuerst vorgenommen wird, ist eine Einstellgenauigkeit von ca. 5 pm erzielbar. "Radial" erreicht man durch feinfühlige Gegenkante rung Werte unter 1/um. Bemerkenswert ist die mit der Feineinstellvorrichtung erzielte Konstanz der Justierung über einen langen Zeitraum.
• Das Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen 2 und 3 empfiehlt sich besonders in den Fällen, wo z.B. ein in "axialer" Richtung sehr fein zu verstellender Zeichenträger keine Verdrehung bei dieser Bewegung zuläßt und/oder das Justierergebnis in "radialer" Richtung durch geringfügige Beeinflussung bei der Axialverstellung zum Teil eliminiert würde. Die Vorrichtung eignet sich somit besonders dann, wenn der Zeichenträger, die Blende oder dgl. intermittierend ("axial" - "radial") justiert werden muß.
• In diesem Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile wie im ersten Ausführungsbeispiel analog beziffert. Gegenüber dem letzteren weist es lediglich folgende Unterschiede auf: Die Blendenpiatte 1 und ihre Auflagenscheibe 2 mit einer wesentlich größeren Bohrung sind im tubusförmigen Träger 3 eingesetzt der hier nicht unmittelbar von den vier Federdrähten 4 getragen wird. Diese tragen vielmehr das zylinderförmige Teil 3a, in welchem der Blendenträger 3 verschiebbar und mit Hilfe der Geradführungsmittel 9, z.B. Nut und Stift, drehgesichert gelagert ist. Die Federdrähte 4 sind mit ihrem anderen Ende in dem ringförmigen Geräteteil 5 befestigt, welches im Tubus 6 eingeschraubt und darin festgesetzt ist. Die Teile 3a und 5 sind somit nach einer möglichen "Nullabstimmung" in "axialer" Richtung nicht mehr verstellbar. Die "axiale" Verstellung des Blendenplattentrgere 3 erfolgt durch Betätigen des zu diesem Zweck mit Differenzgewinde ausgestatteten Shraubentrebes 8, Das Geräteteil 5 besitzt daher entsprechendes Innengewinde, das hintere Ende des Tubus 3 ein entsprechendes Außengewinde wenig unterschiedlicher Steigung. Mittels der Stellschrauben 7 kann die Bléndenplatte 1 im Träger 3 über das Teil 3a wieder in der Blendenebene nach zwei Koordinaten verstellt werden.
• 9 Patentansprüche 1 Zeichnungeblatt

Claims (9)

1. P a t e n t a n s p -r ü c h e Vorrichtung zum Feineinstellen von vorzugsweise im Strahlengang optischer Geräte angeordneten Blenden, Zeichenträger, optische Elemente etc. aufweisenden Teilen, bei welcher das einzustellende Teil mittels eine Geradführung bewirkender federnder Elemente an einem Geräteteil gelagert und relativ zu diesem mittels an ihm kraftschlüssig angreifender Stellmittel (Stellschrauben etc.) bewegbar ist, insbesondere Justiervorrichtung für im Strahlengang von Lasern angeordneten Blenden dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Lagerung des einzustellenden Teils (3 bzw. 3a) zur Ermöglichung dessen Verstellung in der Führungsebene nach zwei Koordinaten aus vier parallel und um 900 zueinander versetzt angeordneten Federdrähten (4) vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts besteht.
2. 2) Vorricbtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement (1) unmittelbar am einzustellenden Teil (3) sitzt und letzteres am Geräteteil (5) mittels der Federdrähte (4) fliegend gelagert ist.
3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das das einzustellende Teil (3) tragende Geräteteil t5) seinerseits in Richtung des Strahlengangis verstellbar ist.
4. 4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die "axiale" Verstellung des Gerätetei}s ohne Verdrehung des das optische Bauelement aufweisenden Einstellteils erfolgt.
5. 5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 4 gekennzeichnet durch die Verwendung relativ steiler Federdrähte geringen Querschnitts.
6. 6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Federdraht (4) eine benachbart angeordnete Stellschraube (7) zugeordnet ist.
7. 7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis-6, dadurch gekennzeichnet, daß zvei der vier Stellschrauben (7), die einen Winkel von 900 zueinander bilden, durch Andruckfedern (Federgehäuse) ersetzt sind.
8. 8) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 5 bis 7,insbesondere Justiervorrichtung für eine in einem Tubus angeordnete Laser-Blende rotationssymmetrischen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels der Federdrähte (4) die Blendenfassung (3) tragende Geräteteil (5) durch ein Schraubengetriebe im Tubus (6) feinfühlig "axial" verschiebbar gelagert ist.
9. 9) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das das einzustellende Teil (3a) mittels der Federdrähte (4) tragende Geräteteil (5) ortsfest angeordnet ist, während das optische Bauelement (1, 3) in dem einzustellenden Teil (3a) - vorzugsweise mittels eines Schraubengetriebes - unverdrehbar "axial" verschiebbar gelagert ist.

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