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Title:
RECEIVING DEVICE FOR AN OPTICAL COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/094525
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a receiving device for an optical component, comprising at least one mechanism for positioning the optical component in an x direction of the Cartesian coordinate system and a mechanism for positioning the optical component in a y direction of the Cartesian coordinate system. Said mechanism for positioning the optical component in an x direction and said mechanism for positioning the same in a y direction are combined in an assembly encompassing a first eccentric ring (6) and a second eccentric ring (7).

Inventors:
STOEHR DETLEF (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/002491
Publication Date:
September 14, 2006
Filing Date:
March 09, 2005
Export Citation:
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Assignee:
HENTZE LISSOTSCHENKO PATENTVER (DE)
STOEHR DETLEF (DE)
International Classes:
G02B7/02
Foreign References:
US3713725A1973-01-30
US4743763A1988-05-10
US20020067552A12002-06-06
US5061039A1991-10-29
US2861484A1958-11-25
Attorney, Agent or Firm:
Brune, Axel (Arnsberg, DE)
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Claims:
1. 91 10 Patentansprüche: Aufnahmeeinrichtung für eine optische Komponente, umfassend mindestens eine Einrichtung zur Positionierung der optischen Komponente in einer x Richtung des kartesischen Koordinatensystems; eine Einrichtung zur Positionierung der optischen Komponente in einer y Richtung des kartesischen Koordinatensystems, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Positionierung der optischen Komponente in einer x Richtung und die Einrichtung zur Positionierung in einer y Richtung in einer Anordnung aus einem ersten Excenterring (6) und einem zweiten Excenterring (7) zusammengefasst ist Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung ein zumindest abschnittsweise zylinderförmiges Gehäuse (1 ) umfasst, wobei der erste Excenterring (6) drehbar innerhalb des Gehäuses (1 ) und der zweite Excenterring (7) drehbar in dem ersten Excenterring (6) aufgenommen ist.
2. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Excenterringe (6, 7) eine kreisförmige Außenfläche und eine kreisförmige Innenbohrung aufweisen, wobei die Mittelpunkte der T/EP2005/00249! 1 1 kreisförmigen Außenfläche und der kreisförmigen Innenbohrung einen Abstand voneinander aufweisen.
3. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Excenterring (7) mit einer zweiten Substrataufnahme (3) zur Aufnahme der optischen Komponente verbunden ist.
4. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Excenterringe (6, 7) mit zugeordneten Betätigungsstangen (9, 10) ausgestattet sind, wobei die Betätigungsstangen (9, 10) durch Aussparungen (13) geführt werden, wobei die Aussparungen (13) in Umfangrichtung des Gehäuses (1) verlaufen.
5. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (13) abschnittsweise in Umfangrichtung des zylinderförmigen Gehäuses (1 ) vorgesehen sind.
6. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Excenterring (6) und der zweite Excenterring (7) axial verschiebbar innerhalb des Gehäuses (1 ) gelagert sind.
7. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Excenterring (6) und der zweite Excenterring (7) zwischen einem Stellring (4) und einem gehäusefestem und federgepufferten Fixierring (12) angeordnet sind, wobei die axiale Position des Stellrings (4) über Rändelschrauben (5) pinstellbar ist. EP2005/002491 12 .
8. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierring (12) über ein gehäuseseitiges Gewinde (14) in das Gehäuse einschraubbar ist.
9. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelschrauben (5) ein Gewinde M70x1 ,5 aufweisen.
10. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung der zweiten Substrataufnahme (3) über eine Betätigungsstange (8) eingestellt werden kann, wobei die Betätigungsstange (8) in einer gehäuseseitigen Aussparung (13) geführt ist.
11. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung mit einer ersten gehäusefesten Substrataufnahme (2) ausgestattet ist.
12. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung mit Haltefahnen (1 1 ) zur ortsfesten Montage ausgestattet ist.
Description:
"Aufnahmeeinrichtung für eine optische Komponente"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung für eine optische Komponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Optische Komponenten, insbesondere Substrate oder andere optische Funktionselemente, werden mittels Einstellkomponenten wie beispielsweise einem Lineartisch bzw. Kombinationen von Lineartischen und ggf. einem Goniometer auf einem Versuchstisch angeordnet. Durch eine derartig ausgestaltete Aufnahmeeinrichtung lässt sich die Position der optischen Komponente sowohl in x, y und z -Richtung als auch hinsichtlich ihrer Winkellage einstellen.

Eine derartige Aufnahmeeinrichtung ist jedoch mit zahlreichen Nachteilen behaftet. Durch das Goniometer ist beispielsweise die Strahlhöhe festgelegt, die durch die aufgenommene optische Komponente vorzugsweise mittig verlaufen sollte. Ändert sich die Größe der optischen Komponente hat dies stets Änderungen an der Aufnahmeeinrichtung und den Austausch des Goniometers zur Folge. Der größte derzeit verfügbare Radius für ein Goniometer ist etwa 100 mm.

Für den Fall, dass der Radius des Goniometers nicht auf die Größe der optischen Komponente abgestimmt ist, muss bei der Verdrehung der optischen Komponente die x bzw. y Koordinate nachgestellt werden.

Hieraus ergibt sich unter Anderem der Nachteil, dass die erforderlichen Einstellkomponenten zur Realisierung der Verstellmöglichkeiten (beispielsweise x, y, z, Schwenkwinkel,

Drehwinkel) aufeinander gestapelt werden müssen. Die Strahlhöhe ist somit relativ hoch über dem Tisch und damit entsprechend instabil.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine Aufnahmeeinrichtung für mindestens eine optische Komponente bereitzustellen, die jedoch eine kompakte Bauform und eine geringe Strahlhöhe ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Aufnahmevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Einrichtung zur Positionierung der optischen Komponente in einer x- Richtung und die Einrichtung zur Positionierung in einer y- Richtung in einer Anordnung aus einem ersten Excenterring und einem zweiten Excenterring zusammengefasst sind, kann eine kompakte Bauweise der Aufnahmeeinrichtung gewährleistet werden. Die Möglichkeit für eine kompakte Bauweise ergibt sich bereits daraus, dass die Excenterringe die beiden Positionierrichtungen (x bzw. y-Richtung) in einer Einrichtung zur Positionierung vereinen können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinrichtung ein zumindest abschnittsweise zylinderförmiges Gehäuse umfasst, wobei der erste Excenterring drehbar innerhalb des Gehäuses und der zweite Excenterring drehbar in dem ersten Excenterring aufgenommen ist. Eine derartige Anordnung trägt weiterhin zu einer kompakten Bauweise bei, da die Zylinderform des Gehäuses optimal an eine drehbare Aufnahme der Excenterringe angepasst werden kann. Auch bietet es sich zur kompakten Bauweise der Aufnahmeeinrichtung vorteilhafterweise an, die Excenterringe drehbar ineinander zu verschachteln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Excenterringe eine kreisförmige Außenfläche und eine kreisförmige Innenbohrung aufweisen, wobei die Mittelpunkte der kreisförmigen Außenfläche und der kreisförmigen Innenbohrung einen Abstand voneinander aufweisen. Eine geeignete Auswahl des Mittelpunktabstandes eignet sich um eine maximale Verschiebbarkeit in den jeweiligen kartesischen Raumrichtungen festzulegen. Insbesondere kann durch zwei ineinander verdrehbare Excenterringe jede Position erreicht werden, die sich im zweifachen Abstand der Exzentrizität der Excenterringe befindet. Es können durch geringe Excentrizitäten sehr geringe, jedoch hochgenaue Verschiebungen in x bzw. y-Richtung eingestellt werden. Dementsprechend können durch große Abstände der Mittelpunkte entsprechend große Verschiebungen erzielt werden. Auch kann das angestrebte Ausmaß der Verschiebung durch Auswahl der jeweiligen Durchmesser Außenfläche und Innenbohrung beeinflusst werden.

Es kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der zweite Excenterring mit einer zweiten Substrataufnahme zur Aufnahme der optischen Komponente ausgestattet ist. Die zweite Substrataufnahme kann beispielsweise zur Aufnahme von vorbestimmbaren optischen Komponenten ausgestattet sein, wobei die Substrataufnahme beispielsweise mit weiteren Einstellmitteln, insbesondere zur Einstellung der Drehwinkellage ausgestattet sein kann.

Es kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Excenterringe mit zugeordneten Betätigungsstangen ausgestattet sind, wobei die Betätigungsstangen durch Aussparungen geführt werden, wobei die Aussparungen in Umfangrichtung des Gehäuses verlaufen. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Handhabung der

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Aufnahmeeinrichtung, insbesondere können die Excenterringe sehr genau eingestellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen abschnittsweise in Umfangrichtung des zylinderförmigen Gehäuses vorgesehen sind. Dementsprechend können die Aussparungsenden als Anschläge benutzt werden, wodurch sich eine maximale Auslenkung der jeweiligen Excenterringe einstellen lässt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der erste Excenterring und der zweite Excenterring axial verschiebbar innerhalb des Gehäuses gelagert sind. Hierdurch lässt sich gleichermaßen eine z-Positionierung auf kleinstem Bauraum realisieren, insbesondere da die z-Positionierung ebenfalls innerhalb des Gehäuses durch Verschiebung der gesamten x, y- Verstelleinrichtung, bestehend aus dem ersten, dem zweiten Excenterring und der zweiten Substrataufnahme vorgenommen werden kann.

Eine besonders vorteilhafte z-Positioniermöglichkeit lässt sich dadurch realisieren, dass der erste Excenterring und der zweite Excenterring zwischen einem Stellring und einem sowohl gehäusefestem als auch federgepufferten Fixierring angeordnet sind, wobei die axiale Position des Stellrings über Rändelschrauben einstellbar ist. Eine feine Abstimmung der z-Positionierung lässt sich beispielsweise durch entsprechende Auswahl der Gewinde der Rändelschrauben vornehmen. Auch trägt der Federdruck zur Selbsthemmung des Systems bei, so dass eine sehr genaue Positionierung ermöglicht werden kann.

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In diesem Zusammenhang bietet es sich zu Wartungszwecken vorteilhafterweise an, dass der Fixierring über ein gehäuseseitiges Gewinde in das Gehäuse einschraubbar ist.

In diesem Zusammenhang bietet es sich weiterhin an, dass die Rändelschrauben ein Gewinde M70x1 ,5 aufweisen. Hierdurch lassen sich pro 5° Grad Drehwinkeländerung ein z-Versatz von 20 μm erreichen.

Eine vorteilhafte weitere Einstellmöglichkeit der vorliegenden erfindungsgemäßen Aufnahmeeinrichtung ergibt sich dadurch, dass die Winkelstellung der zweiten Substrataufnahme über eine Betätigungsstange eingestellt werden kann, wobei die Betätigungsstange in einer gehäuseseitigen Aussparung geführt ist. Dementsprechend kann auch hier von außen auf die Drehwinkellage der zweiten Substrataufnahme und damit der aufgenommenen optischen Komponente Einfluss genommen werden.

Es kann darüber hinaus vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinrichtung mit einer gehäusefesten ersten Substrataufnahme ausgestattet ist. Hier kann beispielsweise eine weitere optische Komponente aufgenommen werden, wobei die Lage einer zweiten optischen Komponente, welche in der zweiten Substrataufnahme aufgenommen ist, relativ zu einer in der erstens Substrataufnahme aufgenommenen optischen Komponente eingestellt werden kann.

Zur Befestigung der Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise auf einem Versuchstisch kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinrichtung mit Haltefahnen zur ortsfesten Montage ausgestattet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht (A-A) auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine auf eine erfindungsgemäße

Aufnahmeeinrichtung mit einem angedeuteten möglichen Versatz von ΔX = 0,47 mm und ΔY = 0,22 mm;

Fig. 3 eine weitere Schnittansicht (B-B) auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.

Eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinrichtung umfasst im Wesentlichen ein zylinderförmiges Gehäuse 1 , in dem eine erste Substrataufnahme 2, eine zweite Substrataufnahme 3, ein Stellring 4, ein erster Excenterring 6, ein zweiter Excenterring 7 sowie ein Fixierring 12 angeordnet sind.

Die erste Substrataufnahme 2 ist auf einer ersten Seite des zylinderförmigen Gehäuses 1 angeordnet, ringförmig ausgestaltet und weist eine zylinderförmige Bohrung zur Aufnahme einer optischen Komponente (nicht dargestellt) auf. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Substrataufnahme 2 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Darüber hinaus weist die erste Substrataufnahme 2 Haltefahnen 1 1 auf, welche die Stirnseite des zylinderförmigen Gehäuses 1 zumindest abschnittsweise überdecken und beispielsweise als Anschlusselemente für eine Tischhalterung dienen können.

Auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Substrataufnahme 2 ist ein Fixierring 12 vorgesehen, der über ein Gewinde 14 in das zylinderförmige Gehäuse 1 eingeschraubt werden kann. In nachfolgender Abfolge ist der Stellring 4, sowie der erste Excenterring 6, der zweite Excenterring 7 und die zweite Substrataufnahme 3 zwischen der ersten Substrataufnahme 2 und dem Fixierring 12 angeordnet. Den einzelnen Elementen lassen sich nachfolgende Funktionen zuordnen.

Der Fixierring 12 ist federgepuffert und ermöglicht demnach eine angemessene Verschiebung des Stellrings 4, des ersten Excenterrings 6, des zweiten Excenterrings 7 und der zweiten Substrataufnahme 3 in z-Richtung. Die Verschiebung der zuvor genannten Elemente wird durch den Stellring 4 ausgelöst, der wiederum den ersten Excenterring 6, den zweiten Excenterring 7 und die zweiten Substrataufnahme 3 in z-Richtung gegen die Federkraft des Fixierrings 12 verrücken kann. Hierzu sind Rändelschrauben 5 vorgesehen, die in Gewinden des Stellrings 4 eingeschraubt sind und in der gehäusefesten ersten Substrataufnahme 2 geführt sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gewinde der Rändelschrauben 5 um ein Gewinde M 70x1 ,5, so dass sich durch eine Verdrehung um

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5° Grad eine Verschiebung des Stellringes 4 und damit der axial nachgeschalteten Komponenten, insbesondere der zweiten Substrataufnahme 3, um 20μm ergibt.

Erfindungsgemäß weist die Aufnahmeeinrichtung einen ersten Excenterring 6 und einen zweiten Excenterring 7 auf. Die Excenterringe 6, 7 weisen eine ringförmige Gestalt auf, wobei die Excenterringe 6, 7 über eine kreisförmige Außenfläche und eine kreisförmige Innenbohrung verfügen, deren Mittelpunkte einen Abstand voneinander aufweisen. Dieser Abstand stellt die Excentrizität des jeweiligen Excenterringes 6 bzw. 7 dar. Wird die Außenfläche des zweiten Excenterringes 7 in der Innenbohrung des ersten Excenterringes 6 drehbar gelagert, so verändert sich deren x bzw. y-Position durch Drehung der Excenterringe 6, 7 relativ zueinander. Diese Verschiebung wird für die x, y-Positionierung der zweiten Substrataufnahme 3 ausgenutzt.

In der hier vorgeschlagenen bevorzugten Ausführungsform der Aufnahmeeinrichtung ist der erste Excenterring 6 drehbar, in dem zylinderförmigen Gehäuse 1 aufgenommen, wobei der zweite Excenterring 7 drehbar in dem ersten Excenterring 6 aufgenommen ist. Die Bewegung in x bzw. y-Richtung wird demnach von dem zweiten Excenterring 7 ausgeführt und auf die zweite Substrataufnahme 3 übertragen.

Zur Betätigung der Excenterringe 6, 7 ist eine zugeordnete erste Betätigungsstange 9 und eine zugeordnete zweite Betätigungsstange 10 vorgesehen, die in gehäuseseitigen Führungen 13 geführt werden. Die Führungen 13 sind als halbkreisförmige Aussparungen ausgeführt und bilden demnach gleichzeitig einen Endanschlag für die Drehung der Excenterringe 6, 7 aus.

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Darüber hinaus ist die zweite Substrataufnahme mit einer dritten Betätigungsstange 8 ausgestattet, die ebenfalls in einer zugeordneten Führung 13 aufgenommen ist, wobei die Winkelstellung der zweiten Substrataufnahme 3 durch Verschiebung der dritten Betätigungsstange 8 eingestellt werden kann.

Insgesamt ergibt sich eine überaus vorteilhafte Aufnahmeeinrichtung für eine optische Komponente, die sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet und eine sehr präzise Positionierung der zweiten Substrataufnahme 3 und damit der optischen Komponente sowohl in x, y, z-Richtung als auch Drehwinkellage ermöglicht.

Insbesondere kann die z-Position durch Verdrehung der Rändelschrauben 5 eingestellt werden. Darüber hinaus kann die x und y-Position durch Verdrehen der beiden Excenterringe 6, 7 eingestellt werden. In der hier vorgeschlagenen Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich eine maximale Auslenkung in einer Richtung (beispielsweise x oder y) dann ergibt, wenn beide Excenterringe 6, 7 in eine Richtung eingestellt werden, insbesondere wenn die erste und zweite Betätigungsstange 9, 10 auf der gleichen Seite an den jeweiligen Anschlägen der Aussparungen 13 anliegen. Wird der zweite Excenterring 7 beispielsweise in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so heben sich die Auslenkungen auf und eine x bzw. y- Auslenkung kommt nicht zustande. Grundsätzlich ist jedoch jede Position erreichbar, die sich im zweifachen Abstand der Exzentrizität der Excenterringe 6, 7 befindet. Darüber hinaus kann die Orientierung (Drehlage) der optischen Komponente durch Drehung der zweiten Substrataufnahme 3 über die dritte Betätigungsstange 8 eingestellt werden.