DD151230A1

DD151230A1 - Fassung fuer optische bauelemente

Info

Publication number: DD151230A1
Application number: DD22150580A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Meister
Original assignee: Gerhard Meister
Priority date: 1980-06-02
Filing date: 1980-06-02
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3116579A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fassung fuer optische Bauelemente hoher Leistung, die hinsichtlich thermischer Verspannung zwischen dem optischen Bauelement und dem Metall der Fassung im wesentlichen temperaturinvariant ist und der Ausdehnungskoeffizient der Materialien der Fassung unabhaengig dem des Glases gewaehlt werden kann. Dies wird erreicht, indem fuer die Gestaltung der Fassung zwei Materialien gewaehlt werden, die beide einen groeszeren oder einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten als Glas haben, wobei diese Kombifassungen so dimensioniert werden, dasz durch die radial thermische Dehnbewegung beider Metallringe ein subtraktiver Ausgleich der Dehnungsaenderung erfolgt bzw. wird an einem Ring des Kombifassungsrings eine mechanisch-elastische Radial-Wegumkehrung erzeugt.

Description

Titel: Fassung für optische Bauelemente

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf Halterung und Passung optischer Bauelemente eines Hochleistungsobjektives.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Die optischen Bauelemente der Hochleistungsobjektive sind im allgemeinen in eine separate Metallfassung eingepaßt und mittels Verschraubring oder Grat in der Passung befestigt. Die Leistungsparameter der Hochleistungsobjektive erfordern ein Passungsspiel zwischen optischen Bauelement und Fassung von = 1 ддт. Durch Unterschiede der thermischen AusdehnungskcEffizienten zwischen dem Glas des optischen Bauelements und dem Metall der Fassung des Bauelements resultieren bei thermischer Belastung Spannungen zwischen Passung und optischen Bauelement. Diese Spannungen führen zu Lageveränderungen des optischen Bauelementes, die nicht reversibel sind und damit zur Leistungsminderung des Gesamtsystems Hochleistungsobjektiv. Durch geeignete gestalterische Maßnahmen der optischen Systeme bezüglich der Objektivzylinder oder der Fassungen ist eine Elimination der Wirkung der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glas und Metall möglich. Eine Möglichkeit thermische Verspannungen zwischen optischen Bauelement und Füllfassung su reduzieren,

besteht in der Verwendung von Invar oder Titan als Material für die Passungen, da Invar bzw. Titan geringe Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten des Glases der optisehen Bauelemente aufweisen. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht in der komplizierten Bearbeitbarkeit von Invar und Titan.

Eine weitere bekannte Lösung, die thermische Verspannung weitestgehend zu reduzieren, besteht in einem Kombifassungsring, der aus zwei verschiedenen Materialien preßgefügt ist, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien (X * und (X ~ ^er Bedingung oi ,j <<X_G und α.2 > <X _G genügen müssen.

Ebenfalls bekannt ist die Luftlagerung von in Metall gefaßten optischen Bauelementen innerhalb eines Ob^'ektivzylinders zum Zwecke der temperaturinvarianten Zentrierung der Bauelemente. Diese technische Lösung hat den Nachteil einer aufwendigen Luftzuführungs- und Luftversorgungseinrichtung an dem Objektivzylinder.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, den Herstellungsaufwand bei der Fertigung von Fassungen für optische Bauelemente hoher Leistung zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fassung für optische Bauelemente aus Materialien, deren Ausdehnungskoeffizient unabhängig dem des Glases des optischen Bauelementes ist, zu schaffen, die hinsichtlich thermischer Verspannung zwischen dem optischen Bauelement -und der Fassung im wesentlichen temperaturinvariant ist. Diese Aufgabe wird bei einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung dadurch gelöst, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der beiden im wesentlichen konzentrisch zur Achse der optischen Bauelemente ineinander angeordneten zwei Buchsen beide

größer oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der optischen Bauelemente ist, und daß die innere Buchse mindestens drei im wesentlichen in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende das optische Bauelement berühren.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist, daß das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.

Eine -weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Material der äußeren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt, daß die äußere Buchse ebenfalls mindestens drei in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende die innere Buchse berühren, und daß die Stege der äußeren Buchse auf der Linie der Winkelhalbierenden zu den Stegen der inneren Buchse angeordnet sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand nachstehender Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung, тсоЬеі das Material der inneren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Fassung für optische Bauelemente hoher Leistung, wobei das Material der äußeren Buchse einen größeren Aus- · dehnungskoeffizienten als das Material der inneren Buchse besitzt.

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Die Fassung 1.4 des optischen Bauelements 1.3 besteht aus zwei Einzelbuchsen 1.4,1 und 1.4.2, die mit elastischer Vorspannung preßgefügt sind. Die Buchse 1.4.2 hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten ел ₂ als die Buchse 1.4.1 <Χ^. Beide Ausdehnungskoeffizienten sind größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient oi ~ des optischen Bauelements 1.3· Bei Temperaturänderung tritt infolge der stegförmigen Teile 1.5 der Buchse 1.4.2 eine subtraktive radiale thermische Dehnungsüberlagerung beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 auf, deren absolute Größe sich durch geeignete Dimensionierung und Materialwahl beider Buchsen 1.4.1 und 1.4.2 genau auf die thermische Ausdehnung des optischen Bauelements 1.3 am Ort der Verbindüngen des optischen Bauelements 1.3 und d_er stegförinigen Teile 1.5 abstimmen läßt.

Pur die Anordnung gilt hinsichtlich der resultierenden thermischen Dehnung für die Passung 1.4 (r - L); ( OC₃):

y J L <*₃ · AA

(r.Ä₂-b.y J = r - L

г-О^ - L <x ₂

In Figur 2 ist eine Fassung 2.4 dargestellt, die ebenfalls aus zwei Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 besteht. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der zwei Einzelbuchsen 2.4.1 ist ot- und 2.4.2 ist CX₂, beide (X^ und ck sind größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases des optischen Bauelements 2.3 oC r>· Eer thermische Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchse 2.4.1 (X^ ist größer als der Ausdehnungskoeffizient der Einzelbuchse 2.4.2 οζ, ₂· Die Einzelbuchsen 2.4.1 und 2.4.2 sind nur an den steg-· artigen Verbindungsstellen II,.; H₂; П, elastisch vorgespannt. Der thermische Spannungsausgleich der Fassung 2.4 wirkt auf die Verbindungsstellen III,,; und III« der inneren Einzelbuchse 2.4.2 und der

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Glaslinse 2·3· Erwärmt sich die Fassung 2.4 und die Glaslinse 2.3_} so dehnt sich die Buchse 2.4.1 mit den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten Oi. ,. infolge ihrer elastischen Vorspannung weniger als rein thermisch aus, die Buchse 2.4-.2 folgt dieser Ausdehnung der Buchse 2.4.1 an den Verbindungsstellen II,.; II und infolge der elastischen Fügespannung um den vollen Betrag der Ausdehnung der Buchse 2.4.1. Die Buchse 2.4.2 deformiert sich deshalb so, daß die Verbindungsstelle HI^; Hip» IHo der Glaslinse 2.3 und der inneren Buchse 2.4.2, die winkellagenmäßig zwischen den Stellen II,- · II_? und II~ angeordnet sind, neben ihrer Drehzahl СЛ ~ entsprechenden Radienvergrößerung eine durch die positive elastische 7v^Tegkomponente bei H^; Up und 1I₀, der Verbindungsstelle zwischen den Buchsen 2.4.1 und 2.4.2, bedingte negative Radienwegkomponente überlagert erhalten. Diese radiale Differenzbevjegung bei HI^, HI₂ und IHo infolge Temperaturanstieg und elastische Vorspannung der Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 beim Fügen, läßt sich durch geeignete Dimensionierung der zwei Buchsen 2.4.1 und 2.4.2 genau an das thermische Dehnungsverhalten des optischen Bauelements 2.3 anpassen.

Claims

Erfindungsanspruch

1· Fassung für optische Bauelemente, die aus zwei im wesentlichen konzentrisch zur Achse der optischen Bauelemente ineinander angeordneten Buchsen besteht, deren Material voneinander und von dem des optischen Bauelements verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der Buchsen beide größer oder kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der optischen bauelemente sind und daß die innere Buchse mindestens drei im wesentlichen in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihrem freien Ende das optische Bauelement berühren.

Fassung für optische Bauelemente nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der inneren. Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das Material der äußeren Buchse besitzt.

3· Fassung für optische Bauelemente nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der äußeren Buchse einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als

das Material der inneren Buchse besitzt, daß die « äußere Buchse ebenfalls mindestens drei in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stege aufweist, die mit ihren freien Enden die innere Buchse berühren, und daß die Stege der äußeren Buchse auf der Linie der Winkelhalbierenden zu den Stegen der inneren Buchse angeordnet sind.

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