DE2504214B2 - Verfahren zum Zentrieren von Linsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zentrieren wenigstens einer Linse zwischen zwei eine gemeinsame Längsachse aufweisenden Spannrohren

Hi einer Linsenzentriervorrichtung, bei dem die Linse auf eine Tragfläche eines Spannrohres gelegt wird, ein unter Druck stehendes Medium in die Hohlräume der Spannrohre gepreßt und die Spannrohre solange gegeneinander geschoben werden, bis ein Lagerspalt zwischen jeder Linsenoberfläche und der ihr jeweils gegenüberliegenden Tragfläche eines Spannrohres zum Zentrieren der Linse entsteht, wonach die Spannrohre zur Festklemmung der Linse zwischen ihnen weiter gegeneinander verschoben werden und die Linse in einer Fassung befestigt wird.

Unter Zentrieren einer Linse wird diejenige Tätigkeit verstanden, durch die die mechanische Achse einer Linse innerhalb gewisser Toleranzen mit der optischen Achse -'.usammenfällt.

Ein Verfahren zum Zentrieren von Linsen ist aus dem Buch »Feinoptik-Glasbearbeitung«, Carl-Hansen Verlag, München, S. 51—61 bekannt. Nach diesem Verfahren werden Linsen mit stark gekrümmten Flächen auf einfache Weise mechanisch dadurch zentriert, daß die Linse zwischen zwei Spannrohren eingeklemmt wird. Die Zentriergenauigkeit ist jedoch vom Gleitwinkel zwischen den gekrümmten Oberflächen der zu zentrierenden Linse an der Stelle der Einklemmung des Spannrohres abhängig.

J5 Dies hängt mit dem Reibungskoeffizienten zwischen der Zentrierfläche des Spannrohres — polierter Stahl — und der Glasoberfläche der Linse zusammen. Diese Größe wird umso größer, je kleiner der Gleitwinkel wird. Bei Gleitwinkeln kleiner als etwa 10 Bogengrade hat die Reibung derart zugenommen, daß das Gleiten der Linsen zwischen den Spannrohren nicht mehr möglich ist.

Weiterhin ist aus der US-PS 35 99 377 ein Verfahren zum Zentrieren von Linsen bekannt, bei dem eine Linse zwischen zwei Spannrohren, die eine gemeinsame Längsachse besitzen, angeordnet wird. Die Linse liegt hierzu auf einer Tragfläche eines Spannrohres.

Durch Druckerhöhung innerhalb der Spannrohre wird die Linse zentriert und danach durch Verschiebung beider Spannrohre gegeneinander festgeklemmt. Die Linsenfassung wird nach der Zentrierung entlang des unteren Spannrohres von unten nach oben geschoben. Hierbei ist es notwendig, daß der Rand der Linse nach dem Zentrieren geschliffen wird, da die Fassung die Linse sehr eng umgibt. Das Schleifen kann jedoch die zentrierte Lage der Linse zerstören.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Zentrieren einer Linse anzugeben, bei dem die Linse nach dem Zentrieren in einfacher Weise und ohne die zentrierte Lage der Linse zu zerstören mit einer Linsenfassung versehen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erstes Spannrohr, in dessem Innern die zu zentrierende Linse auf einer Tragfläche angeordnet wird, als Fassung für die Linse verwendet wird, daß in das erste Spannrohr, das mit einem unter ihm liegenden, einen Mediumzuführungskanal aufweisenden Träger verbunden ist, ein mit einem weiteren Mediumzufüh-

rungskana! versehenes zweites Spannrohr zur Zentrierung und Festklemmung der Linse hineingeschoben wird, und daß die Linse nach ihrer Festklemmung mittels eines Klebstoffes, welcher durch Offnungen ins Innere des Spannrohres eingeführt wird, mit dem ersten Spannrohr verklebt wird.

Das Anbringen der Linse in der Zentriervorrichtung kann auf vielerlei Weisen erfolgen. Es ist möglich, die Linse auf ein fixiertes Spannrohr zu stellen, wonach das andere über der Linse befindliche Spannrohr nach unten bewegt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Linse zwischen und in einem Abstand von den Spannrohren einzuklemmen und die beiden Spannrohre in Richtung der Linse zu bewegen, wonach beim Zentrieren die Einklemmung aufgehoben wird.

Nach dem Zentrieren kann die Linse durch die beiden Spannrohre wieder eingeklemmt werden, wonach die Linse eine andere Bearbeitung erfahren kann, beispielsweise das Schleifen einer Facette.

Als Medium ist eine Flüssigkeit oder ein Gas verwendbar. Im ersten Fall ist eine Kühlflüssigkeit zugleich zu verwenden, um etwaige Schleifverunreinigungen von der Linse zu entfernen. Im letzteren Fall ist Druckluft ein gutes Medium.

Beim Zentrieren entsteht zwischen der Linse und den Tragflächen ein hydrostatisches bzw. aerosuitisches Lager, mit dem die Reibung auf praktisch Null zurückgebracht wird.

Dieses Lager wird durch die kugelförmige Oberfläche der Linse und die zugehörende Tragfläche gebildet, die, was die Form anbelangt, einigermaßen an die Linsenoberfläche angepaßt ist und zwar derart, daß der Lagerspalt vom Innen- zum Außenrand, also in der Strömungsrichtung des Mediums kleiner wird.

Die Tragfläche kann kegel- sowie kugelförmig ausgebildet sein, dies abhängig von der Form der gegenüberliegenden Linsenoberfläche.

Das Lager hat die größte Starrheit, wenn die Beschreibenden des Kegels parallel zu den Berührungslinien der kugelförmigen Oberfläche der Linse verlaufen.

Die Linse wird also auf beiden Seiten gelagert, so daß sie zwischen den Tragflächen schweben wird, wodurch eine automatische Zentrierung stattfinden wird.

Auch Hohllinsen können auf diese Weise zentriert werden. Dabei muß der Lagerspalt auch vom Innenrand zum Außenrand kleiner werden.

Durch Verkleben der Linse mit dem ersten Spannrohr wird somit ein Produkt erhalten, das aus einer Fassung besteht, in der eine zentrierte Linse befestigt ist.

Es ist auch möglich, auf diese Weise ein Gefüge aus Linsen in einem gemeinsamen zylinderförmigen Gehäuse (Spannrohr) als Objektiv zu erhalten. Dabei wird zunächst dieses Spannrohr auf einem Kolben der Zentriervorrichtung angeordnet und danach die Linse eingebracht, wonach das Zentrieren stattfindet.

Nach dem Zentrieren wird die Linse durch die beiden Spannrohre eingeklemmt, d. h. das obere (zweite) Spannrohr drückt die Linse auf die zugehörende Tragfläche des ersten Spannrohres. Durch in dein ersten Spannrohr an der Stelle der Linse vorhandene Öffnungen wird die Linse vorläufig oder endgültig an dem Spannrohr festgekittet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden in dem ersten Spannrohr mehrere Linsen zentriert, wobei zur Zentrierung der Linsen zweite Spannrohre verwendet werden, deren Tragflächen den jeweiligen Linsenoberflächen 3n^CTeⁿaßt sind.

Das erste Spannrohr muß mit mehreren eingebauten Tragflächen versehen sein, die je für eine Linse bestimmt sind. Zu jeder Linse gehört ein spezielles oberes Spannrohr, dessen Tragfläcne an die Linsenober fläche angepaßt ist.

Das Zentrieren erfolgt für jede Linse auf dieselbe Art und Weise wie dies obenstehend beschrieben wurde.

Mit Hilfe dieses Verfahrens wird ein Linsensystem, in diesem Fall ein Objektiv, erhalten mit einer Gesamtgenauigkeit besser als 1 Bogenminute zwischen der mechanischen und optischen Achse des Systems.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein schematisches Zenlrierbeispiel,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine bekannte Zentriervorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zentriervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 eine Fassung nach der Erfindung mit einer Linse,

F i g. 5 ein Objektiv nach der Erfindung,

Fig. 6 und 7 Schnitte durch Luftlager nach der Erfindung.

Unter Zentrieren einer Linse versteht man. daß die mechanisch" Achse dieser Linse mit der optischen Achse zusammenfallen muß.

In F i g. 1 ist auf einfache Weise ersichtlich, wie diese Achsen bei einer bi-konvexen Linse liegen. Die Linse 1 jo hat eine mechanische Achse 2 und eine optische Achse 3, die miteinander einen Fehlerwinkel λ einschließen.

Das Verfahren zum Zentrieren von Linsen einsprechend dem bereits genannten Buch »Feinoptik-Glasbearbeitung« wird anhand der F i g. 2 erläutert, in der die J5 Linse 1 zwischen zwei Tragflächen 4 b/w. 5 der Spannrohre 6 bzw. 7 eingeklemmt ist.

Der eingangs beschriebene Gleitwinkel ist der Winkel β zwischen den Berührungslinien 8 und 9 an den gekrümmten Oberflächen der Linse 1.
F i g. 3 zeigt eine Zentriervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einem als Fassung wirksamen unteren Spannrohr 10 wird die zu zentrierende Linse 11 angebracht. Die Linse ruht auf einer kegelförmigen Tragfläche 12 des Spannrohres 10, wobei die Kegelform an die Kugelform der daruf ruhenden Linse 10 derart angepaßt ist. daß die Linse auf dem Außenrand 13 der Tragfläche 12 ruht.

Das Spannrohr 10 bzw. die Fassung ruht auf einem

unteren Kolben 14 über eine Dichtung 15. Der untere

so Kolben 14 enthält einen zentralen Kanal 16, der das Innere 17 des Spannrohres 10 mit einer nicht dargestellten Druckkammer verbinden kann.

Das Spannrohr 10 ist als zylinderförmiges Gehäuse ausgebildet, in dem mit enger Passung ein als Oberkolben wirksames zweites Spannrohr 19 sich bewegen kann. Das zweite Spannrohr 19 hat eine Tragfläche 20, die kegelförmig ausgebildet ist und die in ihrer Form an die gegenüberliegende Linsenoberfläche wenigstens annähernd angepaßt ist.

Das Spannrohr 19 ist mit einem zentralen Kanal 21 versehen, der an eine nicht dargestellte Druckkammer angeschlossen werden kann.

Pis erste Spannrohr 10 ist in Höhe der Linse mit einigen Entlüftungslöchern 22 versehen. Das obere zweite Spannrohr 19 ist weiter mit einigen axialen Luftlagern versehen, um eine genaue vertikale Verschiebung dieses Spannrohres 19 zu erhalten.

herunlerbewegt. Gleichzeitig werden die Kanäle 16 und

21 mit der Druckkammer verbunden, wodurch Druckluft in die Hohlräume zwischen den Tragflächen 12 und 20 gelangt.

Das obere Spannrohr 19 geht soweit nach unten, daß es zwischen der Tragfläche 12 und der Linse 11 nur noch einen sehr engen Spalt gibt. Die Luft geht durch diesen Spalt und verschwindet über die Entlüftungslöcher 22. Es wird einen Augenblick geben, wo die Linse Il von der Tragfläche 12 entfernt zu liegen kommt und schweben wird. Dann ist der Lagerspalt etwa 0,05 mm dick. Die Linse 11 richtet sich infolge des großen Druckes in dem gebildeten Luftlager aus.

Unmittelbar danach wird das obere Spannrohr 19 mit einer größeren Kraft als die Rückstellkraft des gebildeten Zentrierlagers etwas weiter nach unten bewegt, wodurch die Linse 11 ".wischen den Tragflächen 12 und 20 eingeklemmt wird. Die Linse 11 behält dabei ihre zentrierte Lage.

Die Linse 11 wird nun durch die Entlüftungsöffnung

22 des Spannrohres 10 befestigt.

Dies kann mit Kitt erfolgen, der mittels einer auf .schematische Weise dargestellten Spritze 24 durch die Entlüftungsöffnungen 22 gespritzt wird.

Nach dieser Bearbeitung wird das obere Spannrohr 19 aus dem zylinderförmigen Teil des unteren .Spannrohres 10 entfernt und das Produkt ist fertig. Dieses Produkt, das in F i g. 4 dargestellt ist, besteht aus einer Fassung mit verkitteter Linse. Die zylinderförmige Fassung kann wieder als Einsatz für ein zusammengesetztes Linsensystem als Objektiv, wie in Fig. 5 dargestellt wird, verwendet werden.

Dieses Objektiv besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 30, das ein Gefüge aus drei Linsen 31,32 und 33 enthält. Das Gehäuse ist mit zwei Auflagerändcrn 3^ und 35 für die Linsen 31 bzw. 32 versehen.

Um ein derartiges Objektiv herzustellen, wire zunächst das Gehäuse 30 auf den unteren Kolben 14 dei Zentriervorrichtung nach F i g. 3 gelegt. Danach welder hintereinander die Linsen 31 und 32 angebracht zentriert und entsprechend dem obenstehend beschriebenen Verfahren verkittet, wobei für jede Zentrierung ein anderer Obcrkolben (Spannrohr 19) mit einem ar

ίο das Gehäuse 30 angepaßten Durchmesser vcrwendci wird.

Danach wird ein separat hergestelltes Einsatzteil 3( mit der Linse 33. wie dies in Fig.4 dargestellt ist, mii genauer Passung in den oberen zylinderförmigen Teil 3/

ii des Gehäuses 30 eingebracht.

Auf diese Weise hergestellte Objektive sind ir Massenherstellung mit sehr großer Genauigkeit — weniger als 1 Bogenminute zwischen der mechanischer und der optischen Achse des Systems — herstellbar.

Zur Erläuterung des obenstehend beschriebener Zentrierverfahrens sind die Fig.6 und 7 dargestellt wobei eine bi-konvexe bzw. konkav-konvexe Linse ir den spaltförmigen Luftlagern zentriert werden.

Die Linse 41 befindet sich zwischen den Tragflächer 44 bzw. 45 der Spannrohre 46 bzw. 47.

Zwischen jeder Oberfläche der Linse und einei zugehörenden Tragfläche befinden sich beim Zentrierer spaltförmige Luftlager, die sich von innen nach außen — also in Richtung des strömenden Mediums — verengen Die Tragflächen sind kegelförmig abgeschrägt, wobei die Fase 48 zu den Berührungslinien der kugelförmigen Oberfläche der Linse parallel läuft. Der Abstand zwischen denselben ist so gering — etwa 50 μπι — daC diese Linien in den Figuren zusammenfallen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zentrieren wenigstens einer Linse zwischen zwei eine gemeinsame Längsachse aufweisenden Spannrohren einer Linsenzentriervorrichtung, bei dem die Linse auf eine Tragfläche eines Spannrohres gelegt wird, ein unter Druck stehendes Medium in die Hohlräume der Spannrohre gepreßt und die Spannrohre solange gegeneinander geschoben werden, bis ein Lagerspalt zwischen jeder Linsenoberfläche und der ihr jeweils gegenüberliegenden Tragfläche eines Spannrohres zum Zentrieren der Linse entsteht, wonach die Spannrohre zur Festklemmung der Linse zwischen ihnen weiter gegeneinander verschoben werden und die Linse in einer Fassung befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Spannrohr (SO), in deisem Innern die zu zentrierende Linse (11) auf einer Tragfläche (12) angeordnet wird, als Fassung für die Linse verwendet wird, daß in das erste Spannrohr, das mit einem unter ihm liegenden, einen Mediumzuführungskanal (16) aufweisenden Träger (14) verbunden ist, ein mit einem weiteren Mediumzuführungskanal (21) versehenes zweites Spannrohr (19) zur Zentrierung und Festklemmung der Linse hineingeschoben wird, und daß die Linse nach ihrer Festklemmung mittels eines Klebstoffes, welcher durch Öffnungen (22) ins Innere des Spannrohres eingeführt wird, mit dem ersten Spannrohr verklebt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Spannrohr mehrere Linsen (31, 32, 33) zentriert werden, wobei zur Zentrierung unterschiedlicher Linsen zweite Spannrohre (19), deren Tragflächen den jeweiligen Linsenoberflächen angepaßt sind, verwendet werden.

3. Zentriervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spannrohr (10) an einer Seite bis auf eine axiale Öffnung (17) geschlossen ist, daß das Spannrohr eine die axiale Öffnung wenigstens teilweise umgebende, im Innern des Spannrohres und nahe der öffnung liegende Tragfläche (12) zur Aufnahme der Linse (11) besitzt, und daß das erste Spannrohr ein zweites, kolbenförmig ausgebildetes Spannrohr (19) besitzt, welches koaxial in das erste Spannrohr bis zur Tragfläche einschiebbar ist.

4. Zentriervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannrohr mehrere Tragflächen (34, 35) zur Aufnahme verschiedener Lins.en (31, 32) besitzt, wobei das Spannrohr im Innern zwischen den Tragflächen zylinderförmig ausgebildet ist.

5. Zentriervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der im ersten Spannrohr (10) vorhandenen öffnung (17) ein Träger (14) mit einem Mediumzuführungskanal (16) angeordnet ist, der in die öffnung mündet.

6. Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (12,20) kegeltrichterförmig abgeschrägt sind.

7. Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (12,20) kugeltrichterförmig ausgebildet sind.

8. Zentriervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7. dadurch cekenn/rirhnet, daß die Wand des ersten Spannrohres (10) in der Nähe der Tragfläche (12) wenigstens eine öffnung aufweist.