(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにねじ留めされるマウント（３）に保持される光学素子の複合体を有する精密機械光学系において、マウント（３）にフランジ（４、５）が形成され、これらフランジが、径方向外側に突出し、隣接するマウント（３）の場合、対面する接合面（６、７）により互いに当接し、対の対向する曲げ要素（１１〜１５）間の軸方向に締め付ける止めねじ（１０）を備えたねじ接続の、反対方向に向けられるばね力によって締め付けられることによって全ての止めねじ（１０）が、前記曲げ要素（１１〜１５）によって生じた均一な付勢力を有することを特徴とする、精密機械光学系。
【請求項２】
前記接合面（６、７）が、円形リング状構造を有し、互いに同軸に配置され、いくつかの通過ボア穴（８、９）が接合面（６、７）間に機械加工され、隣接するマウント（３）の前記通過ボア穴（８、９）が互いに位置合せされることを特徴とする、請求項１に記載の精密機械光学系。
【請求項３】
曲げ要素（１１〜１５）の形状が、一次元では曲げモーメントプロファイルに適合し、この第１次元に対して垂直な方向では一様の広がりを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の精密機械光学系。
【請求項４】
前記曲げ要素が、厚さ一様な両側三角ばね（１３）として構成されることを特徴とする、請求項３に記載の精密機械光学系。
【請求項５】
曲げ要素（１４）が、一次元にて、平坦基礎面に対し、この基礎面の上に位置する面が弧のように湾曲するような広がりの変化を有し、この第１次元に対して垂直な方向にて一様の広がりがあることを特徴とする、請求項３に記載の精密機械光学系。
【請求項６】
軸方向に締め付けるねじ接続の形成に対し、止めねじ（１０）があり、該止めねじ（１０）が、横方向に遊びを有してフランジ（４、５）の前記通過ボア穴（８、９）内を通り、一端では、適所に固定される一方の曲げ要素（１１〜１５）を支持し、他端では、前記止めねじ（１０）上に締められるナット（１９）により軸方向に移動することができる他方の曲げ要素（１１〜１５）を支持することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の精密機械光学系。
【請求項７】
前記対の対向する曲げ要素（１１〜１５）が、関連する止めねじ（１０）とともに、前記光学素子の位置合せされた光軸に対して同心に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の精密機械光学系。
【請求項８】
マウントに個々に保持される光学素子の複合体を製造する方法であって、多段階の較正および組立工程にて、最初に、
部分的な付勢力により、前記マウントに対し、軸方向に締め付けるねじ接続が実現され、その後、
前記個々にマウントされた光学素子の横方向変位を通して、前記光学素子の光軸が互いに同一平面に位置合せされ、その後、
前記マウントが、前記軸方向に締め付ける付勢力によってねじ留めされて、前記マウントの互いに対する相互固定された着座が保証されるようにすることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いにねじ留めされるマウントに保持される光学素子の複合体を有する、精密機械光学系に関する。
【０００２】
本発明はさらに、マウントに個々に保持された光学素子の複合体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
最高の結像品質の光学系には、位置が安定しており低応力でマウントされる複数の光学レンズが、１０分の１マイクロメートルの範囲内で互いに対して位置決めされ、かつ互いに堅固に接続されることが必要である。
【０００４】
特許文献１では、いくつかのマウントがねじ接続され、これらマウント内に光学素子が収容される方法が述べられている。いくつかのねじが提供され、それらは円形路に沿って配置され、平ワッシャを介してそれらのねじ頭が、マウントスタックの最上のマウントの上に位置する。提案された方法によれば、ねじを包囲する領域は、ねじ接続の後に、干渉法を用いて、マウント表面の基準領域として測定される。各ねじに加えられるトルクは、およそ等しい干渉パターンがもたらされるように変更される。
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ １０２ ５９ ５９９ Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レンズを取り付けるために常に干渉計が必要であるために、機器に関して費用がかかるという欠点がある。実際は、ねじの包囲領域におけるねじ接続の変形状態を、干渉計による測定によって確定することができるが、確定された干渉計による測定データは、これらねじ接続が強度および安定性に関して十分な特性を有することを保証しない。個々の光学素子の相互位置合せを保証することができる測度を特定することは不可能である。
【０００７】
したがって、複数の取り付けられた光学レンズから作成される複合体を製造するために、機器に関して低費用で、組立中の光学レンズの相互位置合せと、取付後の複合体に対する高い強度とを保証することに関する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題は、上述したタイプの精密機械光学系に対し、マウントにフランジが形成され、これらフランジが、径方向外側に突出し、隣接するマウントの場合、対面する接合面により互いに当接し、対の対向する曲げ要素間の軸方向に張力がかけられたねじ接続によって締め付けられる、といった方法で解決される。
【０００９】
本発明により、個々のマウントの間に、非常に高く均一なばね力でのばね式接続がもたらされ、このばね式接続により、堅固な接続に本質的に匹敵する接続力をもたらすことができる。長く、したがって容易に測定可能なばねまたは調整経路のために、軸方向に締め付けるねじ接続のすべてにおいて均一な締付け力を達成することができる。
【００１０】
従属請求項から、有利な構成および改善がもたらされる。
【００１１】
本発明の特別な構成は、円形リング状構造を有しかつ互いに同軸に配置される接合面を提供し、それらの間にいくつかの通過ボア穴が機械加工され、隣接するマウントの通過ボア穴は互いに位置合せされる。
【００１２】
レンズに対し非常に小さい空間しか利用できないため、非常に狭い空間において、かつあり得る最大の測定可能経路において、高い力を生成しなければならない。特に重要なのは、高負荷支持曲げ要素の形状であり、それを、材料に関して効率的に利用しなければならず、したがって、かかる形状は、曲げ負荷の等しい支持体に対応する曲げモーメントプロファイルに適合することが好ましい。かかる曲げ要素において、断面は、負荷の下で一様な材料応力が生成されるように変化する。
【００１３】
特に、曲げ要素は、一次元では曲げモーメントプロファイルに適合し、第１次元に対して垂直な方向では一様な広がりを示す。かかる曲げ要素を、たとえば厚さが一様な両側（two-sided）三角ばねとして形成してもよい。
【００１４】
曲げ要素が、一次元において、平坦基礎面に対し、この基礎面の上の面が弧のように湾曲するような変化を有し、第１次元に対して垂直な方向において一様の広がりがあることも可能である。
【００１５】
軸方向に締め付けるねじ接続を形成するために、止めねじが提供され、それは、横方向に遊びを有してフランジの通過ボア穴内を通り、一端では、適所に固定される一方の曲げ要素を支持し、他端では、止めねじ上に締められるナットにより軸方向に移動することができる他方の曲げ要素を支持する。
【００１６】
対の対向する曲げ要素が、関連する止めねじとともに、互いに位置合せされる光軸に対して同心に配置される場合、さらに有利である。
【００１７】
本発明の主題は、さらに、マウントに個々に保持される光学素子の複合体を製造する方法であり、そこでは、多段階の較正および組立工程において、最初に、
部分的プレテンショニング力により、マウントに対し軸方向に締め付けるねじ接続が実現され、その後、
個々にマウントされた光学素子の横方向変位により、光学素子の光軸が互いに同一平面に位置合せされ、その後、
マウントが、付勢力によって軸方向に互いに締め付けられてねじ留めされて、マウントの互いに対する相互固定された着座が保証されるようにする。
【００１８】
本発明を、概略的な図を参照して以下により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
光学素子、特に図１に示す光学レンズの複合体では、個々のレンズ１、２は、それらの光軸とともに、関連するマウント３において位置が安定しかつ低応力であるように保持される。
【００２０】
マウント３は、外部領域においてフランジ４、５を有し、フランジは、径方向外側に突出し、かつ完全に円周構造を有することが好ましく、それにより、マウント３とともにｕ型断面を形成する。フランジ４、５の正面側には、接合面６、７が設けられ、それらは、レンズ１の光軸に対して垂直に向けられた円形リング状構造を有し、互いに同軸に配置され、隣接するマウント３では互いに当接し、それにより、接合面６、７は、隣接するマウント３のフランジ４、５との接触面を形成する。
【００２１】
フランジ４、５において、接合面６、７間にいくつかの通過ボア穴８、９が機械加工され、隣接するマウント３の通過ボア穴８、９は互いに位置合せされる。
【００２２】
軸方向に締め付けるねじ接続を形成するために、わずかな遊びを有する止めねじ１０が、位置合せされた通過ボア穴８、９内を案内され、それにより、較正の目的のために、接合面６、７に沿ったマウント３を相互に横方向に変位することが可能である。較正のために、個々にマウントされた光学レンズ１、２の光軸のすべてが互いに同一平面に位置合せされ、それにより、複合体に対して共通の光軸Ｏ−Ｏｇｅｍｅｉｎｓａｍ（Ｏ−Ｏｃｏｍｍｏｎ；Ｏ−Ｏ共通）が実現される。
【００２３】
止めねじ１０の端部領域は、曲げ要素１１、１２に接続され、それら曲げ要素１１、１２は、フランジ４、５の互いから離れる方向に向いた逆側面に、自由端を有し、かつ接続されたフランジ４、５の方に向いた中空側を有して位置し、それにより、隣接するマウント３の当接するフランジ４、５は、反対の方向に向けられたスプリング力により、対の対向する曲げ要素１１、１２間で軸方向に締め付けるねじ接続のために、締め付けられる。
【００２４】
図２によれば、対の対向する曲げ要素１１、１２は、関連する止めねじ１０が、互いに位置合せされる光軸に対して、したがって共通の光軸Ｏ−Ｏｇｅｍｅｉｎｓａｍに対して本質的に同心であるように、配置される。
【００２５】
図３による好ましい実施形態では、曲げ要素は、厚さが一様の両側三角ばね１３の基本形状で形成され、それにより、曲げ要素は、それらの形状によって曲げモーメントプロファイルに適合され、そのため、一様の曲げ負荷の支持体がある。本実施形態の利点は、材料の最適な使用にあり、それは、レンズのための空間等の空間が不足する構造に対して特に重要である。曲げ要素に対する他の形状を図４および図５に示す。
【００２６】
図４に示す曲げ要素１４は、一次元Ｄ１では一様の広がりを有し、この第１次元に垂直な次元Ｄ２では、平坦な基礎面に亙って弧が描かれるように厚さが変化するため、その広がりが曲げモーメントプロファイルに適合する。
【００２７】
図５に示す曲げ要素１５は、図３による曲げ要素のように一様の厚さを有し、幅の広がりが曲げモーメントプロファイルに適合する。曲げ要素１５の両端には、接触位置における表面圧力を低減する接触面２０、２１がある。接触面２０、２１のサイズは、高い可撓性を有するように選択されることが可能な各材料の許容表面圧力に基づく。
【００２８】
均一性が高いように製作することができる曲げ要素１１〜１５各々には、中央にボア穴１６〜１８が備えられ、それらを、通過ボア穴として形成してもよく、またはねじボア穴として形成してもよい。
【００２９】
曲げ要素対は、図１により、一方の曲げ要素１１がねじボア穴を有し、他方の曲げ要素１２が通過ボア穴を有するように構成されることが有利である。止めねじ１０は、ここでは、一方のピン端を曲げ要素１２のねじボア穴内に直接入れてねじ込まれる。他方の曲げ要素１１の通過ボア穴内に案内される他方のピン端では、ナット１９が締められるので、ナット１９を締め付けることによって、軸方向張力をもたらすことができ、それに対し、２つの曲げ要素１１、１２の曲げにより、定義された接続力が生成される。
【００３０】
本発明による複合体の１つの利点は、曲げ要素１１〜１５により、平坦特性線を有するねじ接続がもたらされ、それにより、通常堅固にねじ留めされるレンズの組合せと対照的に、相対的に大きい調整経路によって付勢力をもたらすことができる。ここで提案される曲げ要素１１〜１５に対し、この経路は、容易に制御可能なねじ接続の必要条件としての十分に正確な力測定に適しており、止めねじ１０のすべてに対し均一の付勢力をもたらすことができるようにする。本発明により止めねじ１０のすべてに対する付勢力に対して達成される制御可能性および均一性は、マウントされたレンズ１、２の状態が、１０分の１マイクロメートル範囲で正確に調整され、またこの精度で固定されることを保証する。
【００３１】
本発明の別の利点は、較正および組立工程を複数の段階に亙って行うことができる、ということである。最初に、ナット１９を締め付けることによって、付勢力のおよそ１０％分のみが適用されるので、マウントされたレンズ１の調整を、依然として、接合面６、７に沿った横方向変位によって行うことができる。レンズ１、２の位置を決定するために、好適な光学測定方法が提供される。較正が成功した後、ナット１９のさらなる締付けを通して完全な付勢力が設定され、それにより、マウントの互いに対する固定着座が達成される。
【００３２】
相対的に大きい付勢経路を通して、接続は、定着効果（settling effect；固定効果、沈下効果）に対し、すなわちわずかな定着効果に対して影響を受けにくく、接合面６、７に対する付勢力は本質的に維持される。
【００３３】
マウントされたレンズ１、２の接続の制御可能性および均一性が非常に優れていることにより、接続の再現性が高くなる。この特性は、個々にマウントされたレンズ１、２を交換しなければならない場合に非常に有利である。
【００３４】
止めねじ１０の数、したがって曲げ要素対の数もまた、マウントの径と、支持されるべき機械的負荷とに基づく。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】マウントされた光学レンズから作成される複合体の側面図（下図）と当該側面図の線Ａ−Ａを通る断面図（上図）を示す。
【図２】対の対向する曲げ要素の配置を示す。
【図３】二腕三角ばねとしての曲げ要素の第１構造を平面図に示す。
【図４】曲げ要素の第２構造を示す。
【図５】曲げ要素の第３構造を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  レンズ
２  レンズ
３  マウント
４  フランジ
５  フランジ
６  接合面
７  接合面
８  ボア穴
９  ボア穴
１０  止めねじ
１１  曲げ要素
１２  曲げ要素
１３  両側三角ばね
１４  曲げ要素
１５  曲げ要素
１６  ボア穴
１７  ボア穴
１８  ボア穴
１９  ナット
２０  接触面
２１  接触面
Ｏ−Ｏｇｅｍｅｉｎｓａｍ  共通の光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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