-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein optisches
Element mit einer ein aufzunehmendes optisches Element umgebenden
Grundstruktur und einer Lagereinrichtung, mittels welcher das optische
Element an der Grundstruktur abstützbar ist. Die Erfindung
betrifft weiter eine Manipulatoreinheit für ein optisches
System umfassend eine Haltevorrichtung.
-
Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
-
Haltevorrichtungen
für optische Elemente werden in optischen Systemen eingesetzt,
wobei eine für die Lagerung geforderte Präzision
von einem jeweiligen Einsatzzweck abhängt.
-
Aus
der
WO 2007/017013
A2 ist eine Anordnung zur Lagerung eines optischen Bauelements
relativ zu einem Träger über wenigstens drei am äußeren
Umfangsbereich des optischen Elements angeordnete Anlenkstellen
bekannt, wobei das optische Element über die Anlenkstellen
in wenigstens einer Richtung durch elastisch federnde Elemente kraftschlüssig
gehalten wird. Die elastisch federnden Elemente befinden sich dabei
in Lagereinrichtungen, welche das optische Element statisch bestimmt
halten.
-
Aus
der
US 5,220,460 ist
eine justierbare Lagerung für eine Zylinderlinse in einem
optischen System, beispielsweise dem optischen System eines Laserdruckers,
bekannt. Die Lagerung umfasst ein senkrecht zur optischen Achse
(z-Achse) angeordnetes Trägerelement mit einer ebenen Fläche,
auf welcher die Zylinderlinse unter Einwirkung einer konstanten
Kraft aufliegt. Eine parallel zu einer Axialrichtung der Zylinderlinse
verlaufende Achse ist in
US 5,220,460 als
x-Richtung bezeichnet. Die justierbare Lagerung soll eine Rotationsbewegung
um die optische Achse und eine Translationsbewegung in y-Richtung
für eine Justierung ermöglichen. Hierfür ist
die Zylinderlinse an zwei in der x-y-Ebene gegenüberliegenden
Ecken mittels einer als Gelenk wirkenden Rippe, einem Federelement
und zwei Stellschrauben gelagert. Ein Verkippen um die zwei senkrecht
zur optischen Achse verlaufenden Achsen soll dagegen durch die ebene
Fläche, auf welcher die Zylinderlinse aufliegt, für
Anwendung in einem Laserdrucker ausreichend sichergestellt sein.
Im Folgenden wird abweichend von der Notation der
US 5,220,460 die parallel zur Axialrichtung
einer Zylinderlinse verlaufende Achse als y-Achse bezeichnet.
-
Optische
Elemente werden weiter in Materialbearbeitungsvorrichtungen, beispielsweise
in Laser-Temperungsvorrichtungen verwendet. Ein derartiges optisches
System ist beispielsweise in
WO 2006/066706 beschrieben.
Bei derartigen Vorrichtungen verwendet man einen Laserstrahl, um beispielsweise
eine Schicht, insbesondere eine Silizium-Schicht, auf ein Substrat
aufzuschmelzen. Der Laserstrahl fällt dabei als sehr schmaler
Linienstrahl auf die aufzuschmelzende Schicht. Die Schicht und der
Laserstrahl werden relativ zueinander quer zu einer vom Laserstrahl
gebildeten Linie verschoben, so dass der Laserstrahl flächig über
das Substrat, das sogenannte „Panel” geführt
wird.
-
Da
diese Vorrichtungen das Panel mit einem langen, aber sehr schmalen
Feld belichten, kommen Zylinderlinsen, d. h. Linsen mit nur einer
Krümmungsrichtung, zum Einsatz.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Lagern eines optischen
Elements, insbesondere einer Zylinderlinse zu schaffen, durch welche
eine präzise und justierbare Lagerung zumindest in empfindlichen
Zentrierrichtungen des optischen Elements gewährleistet
ist.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch
1 und eine Manipulatoreinheit gemäß Anspruch 14.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird
durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Haltevorrichtung für ein
optisches Element, insbesondere für eine Zylinderlinse,
mit einer ein aufgenommenes optisches Element umgebenden Grundstruktur
und einer Lagereinrichtung, über die das aufgenommene optische
Element an der Grundstruktur abstützbar ist, vorgesehen,
wobei die Lagereinrichtung zwei Freiheitsgrade aufweist, so dass
mittels der Lagereinrichtung das optische Element um eine optische
Achse (z-Achse) und um eine senkrecht zu der optischen Achse verlaufenden
erste Achse, insbesondere um eine senkrecht zu einer Axialrichtung
der Zylinderlinse verlaufende Achse (x-Achse), rotationsbeweglich
gelagert ist.
-
Eine
Starrkörperbewegung ist durch sechs Freiheitsgrade beschreibbar.
Bei einer Lagerrichtung mit zwei Freiheitsgraden sind Bewegungen
entlang der vier verbleibenden Starrkörper-Bewegungsrichtungen
gesperrt. Eine derartige Lagereinrichtung mit zwei Freiheitsgraden
ermöglicht eine präzise Lagerung des optischen
Elements und erlaubt eine exakte Justierung des gelagerten optischen
Elements um die optische Achse sowie eine dazu senkrechte zweite
Achse. Durch die das optische Element umgebende Grundstruktur wird
verhindert, dass die Lagereinrichtung in einen optischen Strahlengang
hineinreicht.
-
Im
Zusammenhang mit der Erfindung wird ein senkrecht zu der optischen
Achse und senkrecht zur Zylinderachse oder Axialrichtung verlaufende Achse
als Querachse bezeichnet. Optische Elemente wie Zylinderlinsen weisen
vier empfindliche Zentrierrichtungen auf, nämlich eine
Drehrichtung oder eine Kipprichtung um die optische Achse, eine
Translationsrichtung entlang der Querachse, d. h. entlang einer
senkrecht zu der optischen Achse und ggf. zu einer Zylinderachse
verlaufenden Richtung, eine Dreh- oder Kipprichtung um diese Querachse
und eine Translationsrichtung entlang der optischen Achse. Erfindungsgemäß ist
das optische Element derart gelagert, dass lediglich Rotationsfreiheitsgrade
einstellbar sind, wobei durch die Lagereinrichtung weiter verhindert
wird, dass bei einer Justierung der Rotationsfreiheitsgrade das
optische Element in den beiden relevanten Translationsrichtungen
dejustiert wird.
-
Vorzugsweise
ist eine das optische Element tragende Innenstruktur vorgesehen,
an welcher die Lagereinrichtung angreift. Eine Verbindung zwischen der
Innenstruktur und dem optischen Element ist vorzugsweise im Wesentlichen
starr, so dass das optische Element und die Innenstruktur als gemeinsame Baueinheit
für eine Justierung und/oder eine Lagerung wirken. Die
Innenstruktur weist vorzugsweise eine in der Draufsicht im Wesentlichen
kreisförmige Fläche auf, welche in einer komplementären
Aufnahmeöffnung der Grundstruktur angeordnet ist. Dadurch
ist eine gute Rotationsbewegung um die optische Achse bei einfacher
geometrischer Form und damit kostengünstiger Herstellung
möglich.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt weist die Lagereinrichtung zwei im Bereich der ersten
Achse an gegenüberliegenden Seiten der Grundstruktur angeordnete
Anlenkstellen auf. Das aufgenommene optische Element ist mittels
der Innenstruktur zwischen den Anlenkstellen an der ersten Achse
gelagert. In einer Ausgestaltung besitzen die Anlenkstellen jeweils mindestens
drei Freiheitsgrade, wobei über die Anlenkstellen jeweils
eine Translationsbewegung des optischen Elements gegenüber
der Grundstruktur in Richtung der optischen Achse und eine Rotationsbewegung
um eine zweite, senkrecht auf der optischen Achse und der ersten
Achse stehende, die optische Achse und die erste Achse in einem
gemeinsamen Punkt schneidende Achse (y-Achse) gesperrt sind. Zustätzlich
ist in einer Ausgestaltung eine Translationsbewegung in Richtung
der ersten Achse gesperrt. In anderen Worten stützen die
Anlenkstellen das optische Element zumindest gegen eine Translationsbewegung
parallel zur Richtung der optischen Achse ab. Eine Bewegung parallel
zur Richtung der ersten Achse (x-Achse) ist in einer Ausgestaltung
ebenfalls gesperrt. In anderen Ausgestaltungen ist eine Bewegung
parallel zur Richtung der ersten Achse (x-Achse) zulässig,
um eine Ausdehnung aufgrund einer Erwärmung zu ermöglichen.
Eine Translationsbewegung parallel zur Richtung der zweiten Achse
(y-Achse), welche senkrecht zu der optischen Achse und der erste
Achse verläuft, ist dagegen nicht gesperrt, so dass die
Anlenkstellen eine Rotation um die von den Anlenkstellen beabstandete
optische Achse nicht behindern.
-
Die
Anlenkstellen weisen vorzugsweise mindestens ein Festkörpergelenk,
insbesondere ein Blattfedergelenk auf. Eine Ebene der Blattfedergelenke
fällt dabei vorzugsweise mit einer durch die optische Achse
und die erste Achse aufgespannten Ebene zusammen, wobei eine Längsrichtung
der Blattfedergelenke parallel zu der ersten Achse verläuft.
Durch Torsion der Blattfedergelenke ist dabei eine Rotationsbewegung
oder ein Verkippen des aufgenommenen optischen Elements um die erste
Achse möglich. Durch eine beispielsweise S-förmige
Biegung der Blattfedergelenke ist eine Verschiebung an den Anlenkstellen
parallel zur Richtung der zweiten Achse und damit eine Rotationsbewegung
des optischen Elements um die optische Achse möglich. Translationsbewegungen
entlang der ersten Achse und/oder entlang der optischen Achse sind
dagegen gesperrt. Die Festkörpergelenke sind dabei in einer Ausgestaltung
einteilig mit der Innenstruktur gestaltet. Vorzugsweise liegen die
Grundstruktur und die Anlenkstellen im Wesentlichen in einer Ebene
senkrecht zur optischen Achse. In anderen Ausgestaltungen sind eine
Innenstruktur und die Grundstruktur bezüglich der optischen
Achse versetzt angeordnet, wobei eine verbindende Anlenkstelle sich
in Richtung der optischen Achse erstreckt.
-
Vorzugsweise
weist die Lagereinrichtung weiter mindestens eine zwischen den Anlenkstellen angeordnete
erste Koppeleinheit auf, über welche das optische Element
in Richtung der zweiten Achse abgestützt ist. Die Koppeleinheit
ist an der Grundstruktur zwischen den Anlenkstellen angeordnet.
In einer Ausgestaltung ist die Koppeleinheit im Wesentlichen symmetrisch
zwischen den Anlenkstellen angeordnet. Die Koppeleinheit liegt somit
symmetrisch zu der zweiten Achse. In anderen Ausgestaltungen ist
die Koppeleinheit in Richtung einer der Anlenkstellen versetzt.
-
Die
Koppeleinheit weist vorzugsweise mindestens zwei Freiheitsgrade
auf, so dass die Koppeleinheit zumindest Rotationsbewegungen des
optischen Elements um die optische Achse und um die erste Achse
nicht behindert, wohingegen über die Koppeleinheit eine
Translationsbewegung des aufgenommenen optischen Elements gegenüber
der Grundstruktur in Richtung der zweiten Achse abgestützt
oder gesperrt ist.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Koppeleinheit ein Zwischenelement
auf, wobei das optische Element über mindestens eine erste
Verbindungsstruktur mit dem Zwischenelement und das Zwischenelement über
mindestens eine zweite Verbindungsstruktur mit der Grundstruktur
gekoppelt ist. Die Verbindungsstrukturen weisen vorzugsweise Festkörpergelenke,
insbesondere Blattfedergelenke, auf. Dabei ist in einer Ausgestaltung
das Zwischenelement einteilig mit der Innenstruktur geformt, wobei eine
Trennung durch Festkörpergelenke, insbesondere durch Blattfedergelenke
erfolgt. Durch die Kombination des Zwischenelements und der zwei
Verbindungsstrukturen wird eine kostengünstige und platzsparende
Koppeleinheit geschaffen, welche im Bereich der Koppeleinheit zwei
Translationsfreiheitsgrade aufweist, wohingegen der dritte Translationsfreiheitsgrad
gesperrt ist. Eine Ebene der Blattfedergelenke der ersten Verbindungsstruktur
steht in einer Ausgestaltung senkrecht auf einer durch die erste und
die zweite Achse aufgespannten Ebene. Die Ebene der Blattfedergelenke
schließt dabei mit der durch die erste Achse und die optische
Achse aufgespannten Ebene einen Winkel zwischen 0° und
90° ein, wobei die Orientierung der Ebene der Blattfedergelenke
vorzugsweise so gewählt ist, dass die optische Achse in
Verlängerung der Ebene der Blattfedergelenke liegt. Bei
einer beispielsweise S-förmigen Verformung der Blattfedergelenke
ist so eine Rotationsbewegung des optischen Elements um die optische
Achse möglich. Eine Ebene der Blattfedergelenke der zweiten
Verbindungsstruktur verläuft vorzugsweise parallel zu der
durch die erste und die zweite Achse aufgespannten Ebene. Bei einer
beispielsweise S-förmigen Verformung der Blattfedergelenke
ist so eine Translationsbewegung entlang der optische Achse im Bereich
der Koppeleinheit und damit eine Rotationsbewegung des optischen
Elements um die erste Achse möglich.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen den Anlenkstellen mindestens
eine Verstelleinheit vorgesehen, durch welche eine translatorische
Bewegung in Richtung der optischen Achse und eine translatorische
Bewegung in Richtung der ersten Achse anregbar ist, so dass das
aufgenommene optische Element über eine Rotationsbewegung
um die erste Achse und/oder um die optische Achse justierbar ist.
Für eine gute Abstützung und eine optimierte Bauraumnutzung
sind die Verstelleinheit und die Koppeleinheit vorzugsweise einander
gegenüberliegend an zwei Seiten des optischen Elements,
insbesondere spiegelsymmetrisch zu der zweiten Achse angeordnet.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Verstelleinheit einen an
der Grundstruktur angeordneten stationären Bereich und
einen Abtriebsbereich auf, welche über mindestens einen, vorzugsweise
zwei Stellhebel miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die
Stellhebel mittels Festkörpergelenken, insbesondere mittels
Blattfedergelenken mit dem stationären Bereich und/oder
mit dem Abtriebsbereich verbunden.
-
Der
Abtriebsbereich ist vorzugsweise mittels mindestens einem Festkörpergelenk,
insbesondere einem Blattfedergelenk mit der Innenstruktur gekoppelt.
Eine Ebene dieses Blattfedergelenks verläuft vorzugsweise
parallel zur einer durch die optische Achse und die erste Achse
aufgespannten Ebene. Das Blattfedergelenk erlaubt so eine lokale
Ausgleichsbewegung durch Rotationsbewegungen um eine zur ersten
Achse parallele Achse und eine zur optische Achse parallele Achse.
-
Die
Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Manipulatoreinheit
für ein optisches System umfassend eine erfindungsgemäße
Haltevorrichtung.
-
Eine
derartige Manipulatoreinheit ist beispielsweise vorteilhaft in einem
optischen System gemäß
WO 2006/066706 einsetzbar.
-
Die
vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form
von Unterkombinationen bei Ausführungsformen der Erfindung
und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie
für sich schutzfähige Ausführungen darstellen
können.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
eine schematische, perspektivische Ansicht einer Manipulatoreinheit;
-
2 zeigt
eine schematische, perspektivische Ansicht der Manipulatoreinheit
gemäß 1 in Blickrichtung auf eine
Verstelleinheit;
-
3 zeigt
eine schematische, perspektivische Ansicht der Manipulatoreinheit
gemäß 1 bei einer Rotationsbewegung
um eine erste Achse,
-
4 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht der Manipulatoreinheit
gemäß 1 bei einer Rotationsbewegung
um eine optische Achse,
-
5 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Variante
einer Anlenkstelle für eine Manipulatoreinheit gemäß 1;
-
6 zeigt
eine schematische Ansicht einer zweiten Variante einer Anlenkstelle
für eine Manipulatoreinheit gemäß 1 und
-
7 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer Variante einer Verbindungsstelle für
eine Verstelleinheit einer Manipulatoreinheit gemäß 1.
-
1 zeigt
schematisch eine Manipulatoreinheit 1 mit einer erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung für ein optisches Element 10.
Das optische Element 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als
Zylinderlinse gestaltet.
-
In 1 sind
weiter die kartesischen Koordinaten x, y und z dargestellt. Eine
Lichtrichtung oder optische Achse wird dabei als z-Achse bezeichnet. Eine
parallel zu der Axialrichtung der Zylinderlinse (Zylinderachse)
verlaufende Achse wird als y-Achse bezeichnet. Eine senkrecht zu
der Axialrichtung und der Lichtrichtung verlaufende Achse wird als
Querach se oder x-Achse bezeichnet.
-
Die
Haltevorrichtung umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Innenstruktur 2, welche das optische Element 10 trägt.
Die Haltevorrichtung umfasst weiter eine Außenstruktur
oder Grundstruktur 3 und eine Lagereinrichtung, mittels welcher
die Innenstruktur 2 und damit das optische Element 10 an
der Grundstruktur 3 abgestützt ist. Das optische
Element 10 ist durch die dargestellte Lagereinrichtung
derart abgestützt, dass eine Drehjustage des optischen
Elements um die z-Achse und/oder um die x-Achse möglich
ist. Gleichzeitig wird durch die Lagereinrichtung verhindert, dass
bei Rotationsbewegungen um die z-Achse und/oder um die x-Achse das
optische Element 10 entlang der x-Achse oder der z-Achse
verschoben wird.
-
Um
eine Verstellbewegung des optischen Elements 10 für
eine Justierung zu bewirken, ist eine Verstelleinheit 4 vorgesehen,
welche über Blattfedergelenke 5 mit der Innenstruktur 2 verbunden
ist.
-
Die
Lagereinrichtung umfasst zwei, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Blattfedergelenke realisierte Anlenkstellen 6, welche
die Innenstruktur 2 mit der Grundstruktur 3 im
Bereich der x-Achse koppeln. Durch die als Blattfedergelenke realisierten
Anlenkstellen 6 ist die Innenstruktur 2 gegenüber
der Grundstruktur 3 gegen Translationen parallel zur x-Achse
und/oder parallel zur z-Achse abgestützt.
-
Weiter
ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Koppeleinheit
umfassend eine erste, mittels Blattfedergelenken realisierte Verbindungsstruktur 7,
ein Zwischenelement 21 und eine zweite, ebenfalls Blattfedergelenke
aufweisende Verbindungsstruktur 8 vorgesehen. Mittels der
Koppeleinheit I ist die Innenstruktur 2 gegenüber
der Grundstruktur 3 gegen Translationsbewegungen parallel
zu der y-Achse abgestützt.
-
Bei
Verbindungen mittels Blattfedergelenken wird eine Relativbewegung
der gekoppelten Bauteile durch eine Verformung des gesamten Gelenkbereiches
erreicht. Eine Verformung ist dabei sowohl durch Biegung um Achsen
parallel zu den Schmalseiten der Blattfedergelenke als auch durch
Torsion um Achsen parallel zu den Längseiten der Blattfedergelenke
möglich.
-
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel fällt eine
Ebene der als Blattfedergelenke gestalteten Anlenkstellen 6 mit
der von der z-Achse und der x-Achse aufgespannten Ebene zusammen.
Die Blattfedergelenke der Anlenkstellen 6 verhindern somit eine
Translationsbewegung der Innenstruktur 2 relativ zu der
Grundstruktur 3 parallel zu der x-Achse und parallel zu
der z-Achse. Außerdem verhindern die Blattfedergelenke
eine Rotationsbewegung der Innenstruktur 2 relativ zu der
Grundstruktur 3 um die y-Achse. Die Blattfedergelenke der
Anlenkstellen 6 erlauben dagegen eine Torsionsbewegung,
wobei bei einer Torsionsbewegung der Blattfedergelenke eine Kipp-
oder Rotationsbewegung der Innenstruktur 2 um die x-Achse
relativ zu der Grundstruktur 3 möglich ist. Außerdem
sind die Blattfedergelenke 6 aufgrund einer äußeren
Belastung S-förmig verformbar. Durch die S-förmige
Biegung der Blattfedergelenke der Anlenkstellen 6 ist eine
Translationsbewegung der Innenstruktur 2 an den Anlenkstellen 6 parallel
zur y-Achse und damit eine Rotationsbewegung des optischen Elements 10 um
die z-Achse gegenüber der Grundstruktur 3 möglich.
-
Eine
Abstützung des optischen Elements 10 in y-Richtung
ist durch die Koppeleinheit I realisiert. Die Blattfedergelenke
der Verbindungsstruktur 7 trennen dabei den Zwischenbereich 21 von
der Innenstruktur 2 ab. Der Zwischenbereich 21 ist
mittels der Verbindungsstruktur 8 mit der Grundstruktur 3 verbunden.
Die Blattfedergelenke der ersten Verbindungsstruktur 7 sind
so orientiert, dass ihre Ebene senkrecht auf einer durch die x-Achse
und die y-Achse aufgespannten Ebene steht. Die Ebene der Blattfedergelenke
schließt dabei mit einer durch die x-Achse und die z-Achse
aufgespannten Ebene einen Winkel ein, beispielsweise einen Winkel
zwischen ca. 10° und ca. 70°. Die Ebene der Blattfedergelenke
ist dabei derart orientiert, dass die z-Achse in der Verlängerung
der Ebene liegt. Durch eine S-förmige Biegung der Blattfedergelenke
der ersten Verbindungsstruktur 7 ist somit eine Rotationsbewegung der
Innenstruktur 2 um die z-Achse gegenüber dem Zwischenbereich 21 möglich.
Eine Ebene der Blattfedergelenke der zweiten Verbindungsstruktur 8 verläuft
parallel zu einer durch die x-Achse und die y-Achse aufgespannten
Ebene. Durch eine S-förmige Biegung der Blattfedergelenke
ist somit eine Verschiebung des Zwischenbereichs 21 relativ
zu der Grundstruktur 3 parallel zur z-Achse möglich.
Durch diese Verschiebung ist eine Rotationsbewegung der an den Anlenkstellen 6 um
die x-Achse rotierbar gelagerten Innenstruktur 2 und damit
des optischen Elements 10 um die x-Achse relativ zu der
Grundstruktur 3 möglich. In Kombination bewirken
die Blattfedergelenke der ersten Verbindungsstruktur 7 und die
Blattfedergelenke der zweiten Verbindungsstruktur 8 somit
ein Abstützen der Innenstruktur 2 gegenüber
der Grundstruktur 3 parallel zur Richtung der y-Achse, ohne
dass eine Rotationsbewegung der Innenstruktur 2 um die
x-Achse oder um die z-Achse behindert wird.
-
Ein
Bewegen der Innenstruktur 2 und damit des optischen Elements 10 gegenüber
der Grundstruktur 3 für eine Justierung erfolgt
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels der Verstelleinheit 4.
-
2 zeigt
eine perspektivische Ansicht mit Blick auf die Verstelleinheit 4.
Wie in 2 erkennbar ist, umfasst die Verstelleinheit 4 einen
stationären Bereich 41, welcher fest mit der Grundstruktur 3 verbunden
ist. Die Verstelleinheit 4 umfasst weiter einen mit der
Innenstruktur 2 gekoppelten Abtriebsbereiche 42.
Der Abtriebsbereich 42 ist starr mit einem in 1 sichtbaren
Bereich 22 verbunden, welcher über Blattfedergelenke 5 mit
der Innenstruktur 2 gekoppelt ist. Die Verstelleinheit 4 umfasst
weiter Stellhebel 43, 44, welche über
erste Blattfedergelenke 431, 441 mit dem stationären
Bereich 41 und über zweite Blattfedergelenke 432, 442 mit
dem Abtriebsbereich 42 verbunden sind. Die Stellhebel 43, 44 sind mittels
Stellantrieben 430, 440 verstellbar, wobei ein Verstellen
der Stellhebel 43, 44 mittels der Blattfedergelenke 431, 441, 432, 442 auf
den Abtriebsbereich 42 übertragen wird. Als Stellantriebe
werden im Zusammenhang mit der Erfindung beliebige manuell-, kraft-
und/oder motorischbetätigte Element, einschließlich
Stellschrauben, motorisch betriebene Kolben und dergleichen, bezeichnet.
-
3 zeigt
schematisch einen Antrieb der Stellantriebe 430, 440 für
eine Verschiebung des Abtriebsbereichs 42 in z-Richtung.
Durch die Verschiebung des Abtriebsbereichs 42 in z-Richtung
wird ein Verkippen der Innenstruktur 2 und damit des optischen
Elements 10 um die x-Achse bewirkt. Wie in 3 erkennbar
ist, werden zu diesem Zweck die Stellantriebe 430, 440 parallel
betrieben, so dass beide Stellhebel 43, 44 in die
positive z-Richtung verschoben werden. Ein bei der Verstellbewegung
ungewünschter Kippwinkel an einer Anbindungsstelle der
Verstelleinheit 4 wird dabei durch Torsion der Blattfedergelenke 5 ausgeglichen.
-
4 zeigt
einen Antrieb der Stellantriebe 430, 440 für
eine Rotationsbewegung des optischen Elements 10 um die
z-Achse. Zu diesem Zweck wird ein Stellantrieb, in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel der Stellantrieb 430, derart
betrieben, dass der zugehörige Stellhebel 43 in
positiver z-Richtung verschoben wird. Der zweite Stellantrieb 440 wird
dagegen derart betrieben, dass der Stellhebel 44 in negativer
z-Richtung bewegt wird. Die Kombination der Bewegung der Stellhebel 43, 44 bewirkt
ein Verschieben des Abtriebsbereichs 42 in x-Richtung,
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die negative x-Richtung.
Dadurch wird die Innenstruktur 2 und somit das optische
Element 10 um die z-Achse in positiver Richtung rotiert.
Durch die Blattfedergelenke 5 wird dabei die Rotationsbewegung
zwischen der Innenstruktur 2 und der Verstelleinheit 4 in
dem Anbindungsbereich der Verstelleinheit ausgeglichen.
-
5 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Variante
einer anstelle der Anlenkstelle 6 gemäß 1 bis 4 vorgesehenen Anlenkstelle 106 für
eine Manipulatoreinheit gemäß 1.
Die Anlenkstelle 106 gemäß 5 umfasst zwei
Blattfedergelenke 106a, 106b, welche über
einen Zwischenkörper 106c miteinander gekoppelt sind.
Der Zwischenkörper 106c weist Schlitze 106d auf,
welche eine Ausgleichsbewegung in Richtung der x-Achse ermöglichen.
Analog zu der Anlenkstelle 106 sind in einer Ausgestaltung
die Verbindung zu der Verstelleinheit 4, die Verbindungsstruktur 7 und/oder
die Verbindungsstruktur 8 über mehrere, in Reihe
geschaltete Blattfedergelenke realisiert.
-
Bei
den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4 liegen
die Grundstruktur 3 und die Innenstruktur 2 im
Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse z. In
einer alternativen Ausgestaltung ist die Innenstruktur 2 bezüglich
der Grundstruktur 3 parallel zur Richtung der optischen Achse
z versetzt.
-
6 zeigt
eine schematische Ansicht einer Variante einer Anlenkstelle 206 für
eine Manipulatoreinheit gemäß 1,
wobei die Innenstruktur 2 bezüglich der Grundstruktur 3 parallel
zur Richtung der optischen Achse z versetzt angeordnet ist. Die
als Blattfedergelenk ausgebildete Anlenkstelle 206 ermöglicht
ebenfalls eine Relativverschiebung zwischen der Grundstruktur 3 und
der Innenstruktur 2 in Richtung der zweiten Achse y und
ein Verkippen oder Verdrehen der Bauteile 2, 3 um
die erste Achse x. Damit weist die Anlenkstelle 206 die
gleichen Freiheitsgrade wie die Anlenkstelle 6 gemäß den 1 bis 4 auf.
-
7 zeigt
eine schematische Ansicht einer Variante einer Verbindung der Verstelleinheit 4 mit der
Innenstruktur 2, wobei ein Bereich 22 für
die Anbindung an die Verstelleinheit bezüglich der Innenstruktur 2 parallel
zur Richtung der optischen Achse z versetzt angeordnet ist. Die
Verbindung ist dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über
ein Blattfedergelenk 105 realisiert. Das Blattfedergelenk 105 ermöglicht
eine Kippbewegung zwischen dem Bereich 22 und der Innenstruktur 2 um
eine parallel zur optischen Achse z verlaufende Achse, so dass ein
Verkippen der Verstelleinheit 4 bei einer Bewegungseinleitung
ausgeglichen wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2007/017013
A2 [0003]
- - US 5220460 [0004, 0004, 0004]
- - WO 2006/066706 [0005, 0022]