具有受到引导而可运动的光学元件的光学组件和用于引导第一光学元件和第二光学元件运动的方法技术

提供了一种至少具有第一光学元件(3A)和第二光学元件(3B)的光学组件(1)，这两个光学元件以受到引导而可运动的方式布置。存在两个光学元件(3A，3B)共用的导向件(11，13，15至25)，该导向件在引导该第一光学元件(3A)运动和引导该第二光学元件(3B)运动时提供这两个光学元件(3A，3B)共用的引导轨迹。3B)共用的引导轨迹。3B)共用的引导轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有受到引导而可运动的光学元件的光学组件和用于引导第一光学元件和第二光学元件运动的方法
[0001]本专利技术涉及一种具有第一光学元件和第二光学元件的光学组件，所述光学元件以受到引导而可运动的方式布置。
[0002]为了扩展光学系统的功能，可以使用光学组件，这些光学组件具有两个可相对于光轴彼此移位的光学元件，尤其两个可垂直于光轴彼此移位的光学元件。可移位的光学元件在此也可以是具有自由曲面的元件，这些元件有时也被称为阿尔瓦雷斯元件(Alvares
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Element)。具有这种组件的光学系统例如在DE 10 2008 001 892 A1、WO 2007/037691 A2、US 2017/0227747 A1和US 2013/0278911 A1中描述。借助于具有自由曲面的光学元件，例如可以有针对性地矫正不同焦平面的成像误差，如在DE 10 2013 101 711 A1中所述。此外，具有自由曲面的可垂直于光轴移位的光学元件还提供了以下可能性：有针对性地将成像误差引入光学系统，例如以便在相机镜头中引入柔焦效果。这例如在DE 10 2014 118 383 A1中进行了描述。DE 10 2015 116 895 B3描述了具有自由曲面的可垂直于光轴移位的光学元件的类似用途。
[0003]光学元件垂直于光轴移位时的运动量通常仅有几毫米。在此对运动的引导忠诚度提出了非常高的要求。在调节行程大于3mm时，偏差典型地应小于1μ。为了实现这一点，每个光学元件的位置和引导轨迹(F
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hrungsbahn)都要相对于光学系统进行调整。由于调整光学元件的引导轨迹会影响其位置并且反之亦然，因此必须存在耦合的调整点，这使调整变得复杂。调整完成后，调整元件(例如调整螺丝)仍保留在光学系统中。结果导致结构空间需求增加。此外，在光学系统的使用寿命期间，设置现象(Setzungserscheinung)可能需要进行重新调整。所描述的调整因此是高耗费并且是成本密集型的，并且因此仅在有限程度上适用于批量生产。
[0004]从WO 2013/064689 A2中已知一种具有两个光学元件的光学组件，其中一个光学元件具有导向槽和导轨。另一个光学元件具有伸入到导向槽中的突起和接合到第一光学元件的导轨中的导轨。
[0005]本专利技术的目的是，提供一种用于光学系统的光学组件，所述光学系统包括第一光学元件和第二光学元件，所述光学元件以各自受到引导而可运动的方式布置，其中克服或至少减少了至少一些参照现有技术所描述的缺点，并且其中受到引导的光学元件的数量并不限制于两个。
[0006]本专利技术的第二目的在于，提供一种用于操纵电磁波的波前的波前操纵器，其中实现了其光学元件的有利的导向件，所述导向件克服或至少减少了至少一个参照现有技术所提到的缺点，并且其中受到引导的光学元件的数量并不限制于两个。
[0007]本专利技术的第三目的在于，提供一种用于引导第一光学元件和第二光学元件运动的方法，所述方法克服或至少减少了至少一个参照现有技术所提到的缺点，并且其中受到引导的光学元件的数量并不限制于两个。
[0008]第一目的通过根据权利要求1所述的光学组件来实现，第二目的通过根据权利要求20所述的波前操纵器来实现，并且第三目的通过根据权利要求21所述的方法来实现。从
属权利要求包含本专利技术的有利的设计方案。
[0009]根据本专利技术的光学组件至少包括：第一光学元件，所述第一光学元件可以被设计为透射光学元件或反射光学元件；以及第二光学元件，所述第二光学元件同样可以被设计为透射光学元件或反射光学元件。所述光学元件以各自受到引导而可运动的方式布置。在此，光学组件的光学元件尤其沿轴线彼此前后布置，并且可以被引导可平行于与轴线垂直的平面运动。在根据本专利技术的光学组件中，存在用于光学组件的光学元件中的至少两个光学元件的共用的导向件，所述导向件在引导运动时提供所述两个光学元件共用的引导轨迹。引导轨迹在此是引导进行所沿的轨迹，并且明确定义了光学元件运动所沿的运动轨迹。运动轨迹在此不需要彼此相同。例如，如果光学元件沿轴线彼此前后布置并且可以平行于与这个轴线垂直的平面运动，那么运动轨迹可以具有彼此间的间距，但其中由于引导轨迹是共用的，因此运动轨迹相对于彼此是固定的。在本专利技术的意义上，在此应将在物体位移时引起该位移沿预定的运动轨迹进行的任意装置视为导向件。预定的运动轨迹在此明确与引导轨迹相关。在本专利技术的范围内，引导轨迹可以是直线的或弯曲的，因此可以实现引导这两个光学元件线性运动或这两个光学元件曲线运动，例如完整的圆周运动或沿圆弧的运动。
[0010]借助于共用的导向件在共用的引导轨迹上引导光学组件的光学元件的至少两个光学元件使得调整光学元件相对于彼此的运动轨迹变得多余。因此，根据本专利技术的组件典型地仅需要相互独立的手段来调整具有共用的导向件的至少两个光学元件相对于彼此的位置以及共用的引导轨迹。由于导向件作用于两个光学元件，因此不需要调整光学元件相对于彼此的引导轨迹。由此，减少了用于调整所需的时间。此外，调整手段的数量减少实现了减小光学组件的复杂性，这同时提高了机械结构的刚性。在此，较高的稳定性和刚性是由于需要更少的机械部件。这明显有助于降低批量生产成本。此外，共用的引导轨迹保证了高水平的长期稳定性，这是因为设置现象减少了。
[0011]所述共用的导向件包括至少一个导向元件，具有所述共用的导向件的所述至少两个光学元件各自借助于支承元件支承在所述至少一个导向元件上。在此，支承元件可以构成滑动支承机构或滚动支承机构的一部分。在此，导向元件(支承元件沿该导向元件滑动或滚动)确定引导轨迹。在此，在光学组件的复杂性方面有利的是，使用滑动支承机构，使得支承元件仅需要支承面。相比之下，滚动支承机构虽然提供更小的摩擦，然而为此结构更复杂，这与使用滑动支承机构相比提高了批量生产成本。通常，支承机构类型的选择取决于可供使用的结构空间和对调节运动的要求，例如调节周期的数量、调节动态、使用寿命、耐磨性能、颗粒侵入等。在此，已经提到的滑动支承机构特别适用于最小的结构空间，其中然而移动速度与滚动支承机构相比是更小的并且最大大约为1m/s。
[0012]由于存在与光学元件分开的导向元件，因此与从WO 2013/064679A2已知的导向件不同的是，不需要受到引导的光学元件之间的引导接触，因此也可以沿同一引导轨迹引导多于两个光学元件。在此，引导几何结构不直接位于光学元件上，而是与其进行连接。独立的引导几何结构允许对引导几何结构(引导轨迹)进行高精度处理，由此可以实现非常精确的引导运动。
[0013]所述支承元件可以直接形成在具有所述共用的导向件的所述至少两个光学元件上。然而，尤其折射光学器件的典型材料(即矿物玻璃或有机玻璃)由于其耐磨性能而对于建造具有永久性良好支承特性的导向件而言不是最佳的。因此在替代性的设计方案中，具
有所述共用的导向件的所述至少两个光学元件可以各自布置在支座中。于是，所述支承元件形成在所述支座上。支座可以以这种方式构成滑轨，光学元件借助于这些滑轨可以各自沿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种至少具有第一光学元件(3A)和第二光学元件(3B)的光学组件(1)，所述光学元件以各自受到引导而可运动的方式布置，其中存在用于所述光学组件(1)的光学元件中的至少两个光学元件(3A，3B)的共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)，所述导向件在引导所述光学组件(1)的光学元件(3A，3B)运动时提供所述两个光学元件(3A，3B)共用的引导轨迹，其特征在于，所述共用的导向件包括至少一个导向元件(11，13，35，37)，具有所述共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)的所述至少两个光学元件(3A，3B)各自借助于支承元件(15至25；31A，31B；43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)支承在所述至少一个导向元件上。2.根据权利要求1所述的光学组件(1)，其特征在于，所述支承元件(15至25；31A，31B；43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)形成在具有所述共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)的所述至少两个光学元件(3A，3B)上。3.根据权利要求1所述的光学组件(1)，其特征在于，具有所述共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)的所述至少两个光学元件(3A，3B)各自布置在支座(5A，5B)中，并且所述支承元件(15至25；31A，31B；43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)形成在所述支座(5A，5B)上。4.根据权利要求1至3之一所述的光学组件(1)，其特征在于，所述至少一个导向元件包括至少一个导轨(11，13，35，37)，具有所述共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)的所述至少两个光学元件(3A，3B)各自至少间接地借助于所述支承元件(15至25；31A，31B；43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)支承在所述至少一个导轨上。5.根据权利要求4所述的光学组件(1)，其特征在于，所述至少一个导向元件至少包括第一导轨(11)和第二导轨(13)，并且具有所述共用的导向件(11，13，15至25；31A，31B；35，37，43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)的所述至少两个光学元件(3A，3B)各自借助于所述支承元件(15至25；31A，31B；73A，73B，75A，75B)至少间接地支承在至少所述第一导轨(11)和所述第二导轨(13)上。6.根据权利要求5所述的光学组件(1)，其特征在于，所述至少一个导轨是至少一个导向杆(11，13)，所述至少一个导向杆至少部分地被所述支承元件(15至25；31A，31B；73A，73B，75A，75B)包围。7.根据权利要求6所述的光学组件(1)，其特征在于，所述支承元件(73A，73B，75A，75B)包括接合在所述至少一个导向杆(11，13)上的滚动体(77)。8.根据权利要求6所述的光学组件(1)，其特征在于，所述支承元件是支承面(15至25)，所述支承面接触所述至少一个导向杆(11，13)。9.根据权利要求8所述的光学组件(1)，其特征在于，所述支承面(15至25)接触所述导向杆(11，13)，使得存在3点支承。10.根据权利要求4所述的光学组件(1)，其特征在于，所述至少一个导轨(35，37)包括至少一个导向槽(39，41)，并且所述支承元件被设计为接合到所述至少一个导向槽(39，41)中的突起(43A，43B，45A，45B)。11.根据权利要求10所述的光学组件(1)，其特征在于，在所述至少一个导向槽(31，41)与接合到所述至少一个导向槽(39，41)中的所述突起之间布置有滚动体(53)。
12.根据权利要求1至11之一所述的光学组件(1)，其特征在于，所述支承元件(15至25；31A，31B；43A，43B，45A，45B；73A，73B，75A，75B)和所述至少一个导向元件(11，13，35，37...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克，
申请(专利权)人：卡尔蔡斯耶拿有限公司，
类型：发明
国别省市：