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Dokumentenidentifikation DE102005024261A1 30.11.2006
Titel Lagerkompensation bei optischen Elementen
Anmelder Carl Zeiss SMT AG, 73447 Oberkochen, DE
Erfinder Schaffer, Dirk, 73431 Aalen, DE;
Widmann, Michael, 73432 Aalen, DE
Vertreter Müller-Rißmann, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Ass., 73447 Oberkochen
DE-Anmeldedatum 27.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005024261
Offenlegungstag 30.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.11.2006
IPC-Hauptklasse G02B 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02B 7/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G02B 7/182(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung und/oder zum Halten von optischen Elementen, wie optischen Linsen mit einer Fassung (2), in der ein oder mehrere optische Elemente (1) auf oder an einem oder mehreren Auflage- oder Halteelementen (3) gehalten ist bzw. sind, wobei dem oder den Auflage- oder Halteelement(en) ein oder mehrere Kompensationselement(e) (5) zur Kompensation von Lager- oder Halteartefakten zugeordnet ist bzw. sind.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung und/oder zum Halten von optischen Elementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Optische Elemente, wie optische Linsen, werden in Linsenanordnungen oder dergleichen in einer Fassung aufgenommen, in der sie gehalten und gelagert werden müssen. Üblicherweise sind hierfür entsprechende Halte- oder Lagerelemente vorgesehen, die als Auflager, Anschlag oder einfach als Verbindungselement zur Fassung dienen, wobei die Verbindung zwischen Fassung und optischem Element häufig durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie eine Klebeverbindung erfolgt.

Die stoffschlüssige Verbindung wird hierbei auf einer optischen Fläche am Rand des optischen Elements mit der Fassung vorgesehen. Diese stoffschlüssige Verbindung erzeugt durch unterschiedliche Effekte (Aus-/Nachhärtung, Temperatureinfluss, Alterung, Umwelteinflüsse) Deformationen auf dem optischen Element. Diese Deformationen treten je nach Anzahl und geometrischer Anordnung der Verbindungsstellen bei rotationssymmetrischen optischen Elementen z.B. als Welligkeiten (n-Welligkeiten n > = 2) und sphärische Verformungen auf und beieinträchtigen dadurch die optische Performance des Bauteils.

Dabei treten derartige Deformationen sowohl sofort, z. B. als Folge des Temperns, als auch lange Zeit nach Herstellung der Verbindung auf, wenn beispielsweise eine Kleberrelaxation stattfindet.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung Deformationen oder allgemein Beeinträchtigungen der optischen Eigenschaften von optischen Elementen, wie beispielsweise optischen Linsen, durch deren Halterung oder Lagerung zu vermeiden oder diesen negativen Effekten abzuhelfen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Beeinträchtigungen von optischen Elementen durch Halte- oder Lagerelemente bzw. -anordnungen dadurch kompensiert werden können, wenn eine unsymmetrische Halterung oder Lagerung dadurch vermieden wird, dass dem einzelnen oder mehreren Halte- oder Lagerelementen entsprechende Kompensationselemente zugeordnet werden. Insbesondere durch eine gleichartige Formgebung, Anordnung und/oder Anbindung bzw. Verbindung des oder der Kompensationselemente mit dem optischen Element kann die Symmetrie wieder hergestellt werden und dadurch können negative Wirkungen der Halte- oder Lagerelemente durch entsprechende negative Wirkungen der zugeordneten Kompensationselemente mit umgekehrten Vorzeichen kompensiert werden. Dies kann bei optischen Elementen in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass in Bestrahlungsrichtung sich auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements einerseits Halte- oder Lagerelemente und andererseits die Kompensationselemente angeordnet werden.

Vorzugsweise wird die Kompensation durch zu den Halte- oder Lagerelementen identische Kompensationselemente erreicht, die in identischer Weise in identischer Anzahl an genau oder im Wesentlichen gegenüberliegenden Verbindungsstellen am optischen Element vorgesehen sind. Allerdings lässt sich auch die gleiche oder eine ausreichend ähnliche Wirkung durch eine gleichartige Anordnung, Geometrie oder Verbindung der Kompensationselemente im Vergleich zu den Halte- oder Lagerelementen erreichen. Es ist nur darauf zu achten, dass die Wirkungen der Kompensationselemente auf das optische Element mit entgegen gesetzten Vorzeichen gleich oder zumindest ähnlich sind. Üblicherweise erfolgt durch die Kompensationselemente keine Kompensation der Einflüsse, die durch die Gewichtskraft des optischen Elements verursacht sind, so dass im Wirkungsvergleich von Halte- oder Lagerelemente und Kompensationselemente die Gewichtskrafteinflüsse nicht im Vergleich zu berücksichtigen sind.

Entsprechend ist es vorteilhaft, die Wirkungen des oder der Kompensationselemente hinsichtlich der geometrischen Verhältnisse, einer stoffschlüssigen Verbindung insbesondere hinsichtlich des verwendeten Verbindungsmaterials, wie Kleber und dgl. oder allgemein den Krafteinwirkungen auf die erforderliche Kompensation anzupassen. Ferner können vorzugsweise die Form oder Gestalt der Kompensationselemente und/oder die Behandlungsschritte zur Herstellung von deren Verbindung zu dem optischen Element, wie Aus- und Nachhärtungen, passend zu den Halte- oder Lagerelementen gewählt werden.

Bevorzugt wird zumindest die stoffschlüssige Verbindung der Halte- oder Lagerelemente sowie der Kompensationselemente mit dem optischen Element identisch ausgebildet und darüber hinaus die Anzahl und Positionierung von Kompensationselementen und Halte- oder Lagerelementen gleich gewählt.

Insbesondere hat es sich bewährt bei rotationssymmetrischen optischen Elementen umlaufend um den Rand auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements Halte- oder Lagerelemente und Kompensationselemente in gleicher Zahl und geometrischer Anordnung in gleicher Weise vorzusehen. Gegenüberliegende Seiten, sollen Seiten des optischen Elements sein, die einer Schwerstrahlrichtung zu- bzw. abgewandt sind.

Durch adäquate Verbindungsstellen von Kompensationselemente und Halte- und oder Lagerelemente auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elementes, wobei die Kompensationselemente ihrerseits keine Verbindung zur Fassung haben müssen, lassen sich die globalen negativen Auswirkungen der oben genannten Deformationen kompensieren.

Die lokalen Deformationen an den Verbindungsstellen existieren zwar weiterhin, führen aber nicht mehr in dem Maße zu globalen Deformationen für das gesamte optische Element. Im Idealfall lassen sich die globalen Deformationen sogar vollständig durch Kompensation auslöschen.

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung deutlich.

Die einzige Figur zeigt hierbei eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

In der Figur ist das optische Element in Form einer optischen Linse (oder eines Spiegels) mit 1 bezeichnet. Die Linse 1 ist über Halteelemente 3, die in einem flanschartigen Steg 7 gelagert sind, über die Bereiche 8 in einer Fassung 2 aufgenommen. Das oder die Halteelemente 3, die umlaufend um die rotationssymmetrische Linse 1 an einer Seite der Linse 1 (in der 1 an der Unterseite) angeordnet sind, sind über doppelte oder umlaufende Klebeverbindungen 4 an der Linse 1 angeordnet.

Zur Kompensation der durch das oder die Halteelemente 3 induzierten negativen Wirkungen, insbesondere Deformationen z. B. durch zeitliche Veränderung der Eigenschaften des Klebers oder Temperatureinflüsse, sind auf der gegenüber liegenden Seite der Linse 1 (im gezeigten Beispiel an der Oberseite) ein oder mehrere Kompensationselemente 5 in den Bereichen 9 vorgesehen, die in identischer oder ähnlicher Weise ausgebildet und an der Linse 1 angeordnet sind. Insbesondere ist eine identische Klebeverbindung 6 aus identischem Klebematerial vorgesehen. Lediglich die Verbindung des/der Kompensationselemente 5 zur Fassung fehlt.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Lagerung und/oder zum Halten von optischen Elementen, wie optischen Linsen oder Spiegeln mit einer Fassung (2) in der ein oder mehrere optische Elemente (1) auf oder an einem oder mehreren Auflage- oder Halteelementen (3) gehalten ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den Auflage- oder Halteelement(en) (3) ein oder mehrere Kompensationselement(e) (5) zur Kompensation von Lager- oder Halteartefakten zugeordnet ist bzw. sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkungen von Auflage- oder Halteelement(en) (3) und Kompensationselement (5) auf das optische Element mit umgekehrten Vorzeichen nahezu identisch oder gleichartig sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Auflage- oder Halteelement (3) ein Kompensationselement (5) zugeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Kompensationselement(e) in einer identischen oder gleichartigen Weise mit dem optischen Element verbunden ist bzw. sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) identisch oder gleichartig zu dem Auflage- oder Halteelement (3) ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identität oder Gleichartigkeit von Anordnung, Verbindung und/oder Gestalt von Auflage- oder Halteelement(en) (3) und Kompensationselemente(en) (5) umfasst bzw. sich bezieht auf: Material, Behandlungsschritte, Form, geometrische Verhältnisse, Belastung, Kräfteeinwirkung, Gewicht und dergleichen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrie der Auflage- oder Halteelemente (3), insbesondere bezüglich ihrer Anordnung, durch die Kompensationselemente (5) in gleicher Weise erfüllt wird. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Auflage- oder Halteelement(e) (3) auf einer Seite des optischen Elements (1) und das oder die Kompensationselemente(e) (5) auf der gegenüberliegenden Seite des optischen Elements vorgesehen ist bzw. sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Auflage- oder Halteelement(e) (3) und das oder die Kompensationselemente(e) (5) umlaufend am Rand des optischen Elements (1) auf gegenüberliegenden Seiten des optischen Elements identisch angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Auflage- oder Halteelement(e) und das oder die Kompensationselemente über eine stoffschlüssige Verbindung (4), insbesondere Klebeverbindung mit dem optischen Element verbunden sind.






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