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Patent Searching and Data


Title:
OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING AN OPTICAL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/144186
Kind Code:
A1
Abstract:
An optical system and a method for producing an optical system (1) are described. The optical system (1) has a base plate (2) comprising fastening points arranged in a grid (3), and has at least one holder (4) for receiving an optical element (5), the holder being fixable to at least one of the fastening points (3). The technical solution described is characterised in that the fastening points (3) are in the form of nub elements (6) and in that the holder (4) has a fastening element (7) that can be pushed onto at least one of the fastening elements (6) in order to fix the holder (4) on the base plate (2).

Inventors:
HÖFFNER JOSEF (DE)
EIXMANN RONALD (DE)
MAUER ALSU (DE)
FROH JAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/050217
Publication Date:
July 16, 2020
Filing Date:
January 07, 2020
Export Citation:
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Assignee:
LEIBNIZ INSTITUT FUER ATMOSPHAERENPHYSIK E V AN DER UNIV ROSTOCK (DE)
International Classes:
G02B6/42; G01M11/04
Foreign References:
GB2453719A2009-04-22
US20150174705A12015-06-25
CN104002286A2014-08-27
DE102014015665B42016-05-19
EP1413871B12009-07-29
Attorney, Agent or Firm:
HEINEMEYER, Karsten (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Optisches System (1) mit einer Basisplatte (2), die in einem Raster angeordnete Befestigungspunkte (3) aufweist, und mit wenigstens einem Halter (4) zur Auf nahme eines Optikelements (5), der an zumindest einem der Befestigungspunkte (3) fixierbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (3) in Form von Noppen elementen (6) sind und der Halter (4) ein Befestigungselement (7) aufweist, das zur Fixierung des Halters (4) auf der Basisplatte (2) auf zumindest eines der Nop penelemente (6) aufsteckbar ist.

2. Optisches System nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass am Befestigungselement (7) zumindest ein zu sätzliches Fixierungsmittel (8) vorgesehen ist, das während der Fixierung des Halters (4) auf der Basisplatte (2) mit dem wenigstens einen Noppenelement (6), auf das das Befestigungselement (7) aufgesteckt ist, verbunden ist.

3. Optisches System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Fixierungsmittel (8) eine Bohrung im Befestigungselement (7) mit einer darin angeordneten Schraube aufweist.

4. Optisches System nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube als gewindeschneidende Schraube ausgeführt ist.

5. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) und/oder der Halter (4) ein ge drucktes Material aufweist.

6. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) und/oder der Halter (4) einen aus einem synthetischen Polymer, insbesondere aus wenigstens einem Polyactid (PLA), hergestellten Kunststoff aufweist.

7. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) wenigstens ein Steckelement (9) aufweist, über das die Basisplatte (2) an wenigstens einer Seitenkante (10) mit wenigstens einer weiteren Basisplatte, die über rasterförmig angeordnete Be festigungspunkte verfügt, zusammensteckbar ist.

8. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) wenigstens ein Verbindungs element (11) aufweist, über das die Befestigungsplatte (2) mit einem optischen Tisch (12), der über rasterförmig angeordnete Bohrungen (13) mit Innengewinde verfügt, verbindbar ist.

9. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) ein Rastermaß aufweist, so- dass ein Abstand zwischen Mittelpunkten wenigstens zweier benachbarter Be festigungspunkte (3) kleiner als 25 mm ist.

10. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) ein Rastermaß aufweist, so- dass 25 mm ein ganzzahlig Vielfaches eines Abstands zwischen Mittelpunkten wenigstens zweier benachbarter Befestigungspunkte (3) ist.

11. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (4) eine quader- oder würfelförmige Grundstruktur aufweist, innerhalb der das Befestigungselement (7) und die Auf nahme (14) für das optische Element (5) angeordnet sind.

12. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Halter (4) einen abnehmbaren De ckel (31) aufweist, der einen Innenraum des Halters (4) vor Lichteinfall schützt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Optischen Systems (1), bei dem eine Basisplatte (2) mit in einem Raster angeordneten Befestigungspunkten (3) bereitgestellt wird, wenigstens ein Halter (4) im Bereich eines Befestigungspunktes (3) fixiert und ein optisches Element (5) in einer Aufnahme (14) des Halters (4) befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungspunkten (3) der Basisplatte (2) von einer Plattenoberfläche erhabene Noppenelemente (6) ausgebildet wer den und der Halter (4) durch Aufstecken eines Befestigungselements (7) des Halters (4) auf wenigstens ein Noppenelement (6), wobei eine klemmende Ver bindung hergestellt wird, fixiert wird. 14. Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) und/oder wenigstens einer der Halter (4) wenigstens teilweise durch 3D-Drucken hergestellt wird. 15. Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (2) und/oder wenigstens einer der Halter (4) wenigstens teilweise durch Filament-3D-Druck (Fused Deposition Mo- deling - FDM) hergestellt wird. 16. Verfahren zur Herstellung eines optischen System nach einem der Ansprüche 13 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufstecken des Befestigungselements (7) auf das wenigstens eine Noppenelement (6), als zusätzliches Fixierungsmittel (8) zumindest eine Schraube derart in eine im Befestigungselement (7) angeordnete Bohrung eingedreht wird, dass sich hierdurch in der Bohrung ein Innengewinde ausbildet und die Schraube wenigstens mit ihrem in Bewegungsrichtung vorde ren Ende das Noppenelement (7) berührt.

Description:
Optisches System sowie Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems

Die Erfindung betrifft ein optisches System sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems. Das beschriebene optische System verfügt über eine Basisplatte, die in einem Raster angeordnete Befestigungspunkte aufweist, und über wenigstens einen Halter zur Aufnahme eines Optikelements, das an zumindest einem der Befesti gungspunkte fixierbar ist.

Für den Aufbau von veränderbaren und spezifisch anpassbaren optischen Systemen, deren optische Komponenten unter Berücksichtigung der durchzuführenden Messung konfiguriert werden, kommen üblicherweise sogenannte optische Tische zum Einsatz, die über eine Vielzahl von rasterförmig angeordneten Befestigungspunkten verfügen. Die Befestigungspunkte, an denen nach Bedarf Halter mit Optikelementen befestigt werden, sind in Form von Bohrungen mit Innengewinde ausgeführt, in die die Halter eingeschraubt werden können. In Europa verfügen derartige optische Tische üblicher weise über in einem 25mm-Raster angeordnete Bohrungen mit einem M6-Innenge- winde. Mithilfe entsprechend konfigurierter optischer Systeme werden zur Durchfüh rung optischer Versuche oftmals sehr präzise und empfindliche optische Messaufbau ten bereitgestellt.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2014 015 665 B4 ein optischer Tisch be kannt, der eine mit rasterförmig angeordneten Bohrungen versehene Tischplatte auf weist. Die Bohrungen weisen wiederum Gewinde zur Befestigung von Haltern für opti sche Elemente auf. Für die Durchführung spezieller optischer Versuche ist die Tisch platte mit einem Kühlelement gekoppelt, das mithilfe einer Kältemaschine auf die benö tigte Temperatur gebracht werden kann. Um zu verhindern, dass Schwingungen aus der Umgebung, insbesondere von der Kältemaschine, auf die Tischplatte übertragen werden und so die Messungen behindern, verfügen die Tischbeine über Dämpfungs einrichtungen zur Dämpfung von Vibrationen.

Ein weiterer optischer Tisch ist aus der EP 1 413 871 B1 bekannt. Das wesentliche technische Merkmal des in dieser Schrift beschriebenen optischen Tisches besteht da rin, dass die Tischplatte, die üblicherweise relativ groß, insbesondere dick, ausgeführt ist, aus mehreren Komponenten zusammengebaut wird. Hierzu ist vorgesehen, einen optischen Tisch als Basiselement für ein optisches System herzustellen, der unterhalb der eigentlichen Tischoberfläche, auf der sich wiederum Befestigungspunkte für die Halter zur Aufnahme einzelner optischer Elemente befinden, eine separate Unterkon struktion aufweist. Gemäß einer besonderen beschriebenen Ausführungsform verfügt die Unterkonstruktion über wenigstens zwei flächig ausgeführte Elemente, die auf ge eignete Weise zusammengefügt werden.

Ausgehend von den bekannten technischen Lösungen zur Bereitstellung eines opti schen Systems, mit dem bedarfsgerecht optische Messungen durchgeführt werden können, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Gestaltung und Ausführung ei nes optischen Systems im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lö sungen zu vereinfachen. Vor allem soll der Aufbau eines optischen Systems ver gleichsweise einfach und schnell möglich sein, ohne dass hierdurch Präzisionsein schränkungen in Kauf genommen werden müssen. Ferner sollten auch die für eine Veränderung eines optischen Systems, insbesondere der Austausch oder Einbau opti scher Komponenten, erforderlichen Schritte insbesondere in Bezug auf die Justierung der optischen Komponenten vereinfacht werden, sodass generell auch ein zügiger Um bau eines optischen Systems möglich ist. Insgesamt sollte der Aufwand für die Justie rung der einzelnen optischen Elemente des optischen Systems minimiert und im Ver gleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine kostengünstige Alternative für den Aufbau eines optischen Systems geboten werden.

Im Weiteren sollte die anzugebende technische Lösung flexible Aufbauten optischer Systeme auf der Basis normierte Abmessungen erlauben. Dies setzt voraus, dass ein entsprechend ausgeführtes optisches System sowohl auf bekannten optischen Ti schen, insbesondere mit Standardrastermaß, aufgebaut werden kann, also auch ohne Einsatz eines derartigen optischen Tisches, als Stand-Alone-Lösung, realisierbar ist.

Die zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einem optischen System gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems nach Anspruch 12 ge löst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einer Basisplatte, die in einem Raster angeordnete Befestigungspunkte aufweist, und mit wenigstens einem Halter zur Auf nahme eines Optikelementes, der an zumindest einem der Befestigungspunkte fixier bar ist. Erfindungsgemäß ist dieses optische System derart weitergebildet worden, dass die Befestigungspunkte in Form von Noppenelementen ausgeführt sind und der Halter ein Befestigungselement aufweist, das zur Fixierung des Halters auf der Basis platte auf zumindest eines der Noppenelemente aufsteckbar ist. Wesentlich an der er findungsgemäßen technischen Lösung ist somit eine Basisplatte bzw. ein Basisele ment, auf dem Noppenelemente oder auch Pins, also höckerartige Erhebungen auf der Oberfläche der Basisplatte, vorgesehen sind. Unter höckerartigen Erhebungen auf der Oberfläche der Basisplatte werden in diesem Zusammenhang Erhebungen verstanden, die zumindest zum überwiegenden Teil gleichförmig ausgebildet und in jedem Fall ras terförmig auf der Oberfläche der Basisplatte angeordnet sind. Aus technischer Sicht können derartige Erhebungen auch als einseitig mit der Oberfläche der Basisplatte ver bundene Passstifte verstanden werden, die sich vor allem durch Ihre gleichförmige Ausgestaltung und präzise Anordnung auf der Basisplatte auszeichnen.

Generell ist es denkbar, dass die Noppenelemente über eine zylinderförmige, quader förmige oder gekrümmte Außenkontur verfügen, wobei die geometrische Ausgestal tung der Noppenelemente nicht auf eine bestimmte Form beschränkt ist. Von besonde rem Vorteil ist es, wenn die rasterförmig auf der Oberfläche der Basisplatte angeordne ten Nockenelemente oder Pins als Hohlzylinder ausgeführt sind.

Im Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der wenigstens eine Halter über ein Befestigungselement verfügt, das auf zumindest eines der Noppenelemente, bevorzugt auf eine Mehrzahl von Noppenelemente, aufgesteckt wird. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Befestigungselement wenigstens eine Ausnehmung, beispiels weise in Form einer Bohrung, aufweist, die nach erfolgtem Aufstecken ein Noppenele ment aufnimmt. Bevorzugt erfolgt das Aufstecken derart, dass es an einer Außenfläche des Noppenelementes zu einer Reibung und/oder einem Klemmen, kommt, sodass das Befestigungselement mit dem Halter sicher fixiert ist. Das Befestigungselement des Halters ist vorzugsweise somit derart ausgeführt, dass beim Aufstecken des Befes tigungselementes auf wenigstens ein Noppenelement zumindest eine leichte

Presspassung zwischen dem Noppenelement und dem Befestigungselement des Hal ters entstehet.

Ferner ist gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Befestigungselement des Halters eine runde, quadratische oder rechteckige Aus nehmung aufweist, die auf zumindest eines der auf der Oberfläche der Basisplatte be findlichen Noppenelemente aufgesteckt wird. Der große Vorteil eines derartigen Auf baus ist, dass entsprechende Halter schnell, flexibel und bedarfsgerecht auf der Ober fläche der Basisplatte angeordnet werden können und gleichfalls eine hohe Präzision in Bezug auf die Anordnung und Ausrichtung des Halters erzielt wird. Im Weiteren kann ein Umbau eines optischen Systems sehr schnell realisiert werden, indem zumindest einzelne Halter von ihren Steckplätzen auf der Oberfläche der Basisplatte abgenom men und diese oder andere Halter an einem anderen erforderlichen Steckplatz ange ordnet werden. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung von Noppenelementen oder Pins in einem festen Raster wird eine hochpräzise Positionierung der einzelnen Halter auf der Basisplatte sichergestellt. Hierbei dienen die Noppenelemente oder Pins, die in einem festen Raster angeordnet sind, zum Aufstecken wenigstens eines Halters, der geeignete Optikelemente aufnimmt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am Be festigungselement zumindest ein zusätzliches Fixierungsmittel vorgesehen ist, das während der Fixierung des Halters auf der Basisplatte mit dem wenigstens einen Nop penelement, auf das das Befestigungselement aufgesteckt ist, verbunden ist. Auf vor teilhafte Weise verfügt das zusätzliche Fixierungsmittel über eine Bohrung im Befesti gungselement und über eine darin angeordnete Schraube. Mithilfe eines derart ausge führten zusätzlichen Fixierungsmittels, das insbesondere über eine Schraube verfügt, erfolgt eine endgültige sichere und genaue Befestigung eines Halters auf einem Nop penelement. Durch das zusätzliche Fixierungsmittel wird sichergestellt, dass sich einer seits Halter und die von ihnen aufgenommenen Komponenten nicht von der Basisplatte lösen können und dass andererseits die Halter mit ihrer Unterseite flach auf der Basis platte aufliegen, selbst wenn die Basisplatte in diesem Bereich kleine Unebenheiten und/oder Verschmutzungen aufweist.

Auf besonders vorteilhafte Weise wird wenigstens ein zusätzliches Fixierungsmittel mit einer Schraube verwendet, deren Außengewinde ein Gewinde schneiden kann, also während des Eindringens ein Gewinde in die Bohrung des Befestigungselementes schneidet oder zumindest den in diesem Bereich der Bohrungswand vorgesehenen Werkstoff elastisch verdrängt. In jedem Fall wird eine sichere Befestigung der

Schraube innerhalb der Bohrung gewährleistet, die wiederum, insbesondere durch den Kontakt der Schraubenspitze mit einem Noppenelement oder Pin den Halter sicher in seiner Position fixiert und gleichfalls ein ungewünschtes lösen des Halters zuverlässig verhindert.

Gemäß einer speziellen Weiterbildung des erfindungsgemäßen optischen Systems weist die Basisplatte und/oder der Halter ein druckfähiges Material auf. Vorzugsweise weist die Basisplatte und/oder der Halter in diesem Zusammenhang ein aus einem synthetischen Polymer, insbesondere aus wenigstens einen Polyactid (PLA) hergestell ten Kunststoff auf. Die Herstellung einer Basisplatte und/oder eines Halters für das er findungsgemäß ausgeführte optische System im Wege eines 3D-Druckvorgangs bietet den besonderen Vorteil, dass ein optisches System mit präzisen Abmessungen und darüber hinaus besonders flexibel und somit bedarfsgerecht hergestellt werden kann. Die Nutzung eines 3-D Druckverfahrens ermöglicht es auf besondere Weise, extrem kleine Strukturen herzustellen, sodass die einzelnen, rasterförmig auf der Oberfläche der Basisplatte vorgesehenen Noppenelemente oder Pins vergleichsweise klein ausge führt werden können. Auf diese Weise können besonders kompakte optische Systeme, also Aufbauten mit optischen Komponenten, mit einzelnen, auch sehr kleinen opti schen Komponenten realisiert werden. Von besonderer Bedeutung hierbei ist, dass mithilfe von 3D-Druckverfahren bereits bei Einsatz vergleichsweise kostengünstiger 3- D-Drucker (Fused-Deposition-Modeling- Drucker (FDM-Drucker) eine vergleichsweise hohe Präzision erreicht wird.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform weist die Basisplatte wenigstens ein Steckelement auf, über das die Basisplatte an wenigstens einer Seitenkante mit we nigstens einer weiteren Basisplatte, die ebenfalls über rasterförmig angeordnete Befes tigungspunkte verfügt, zusammensteckbar ist. Vorzugsweise verfügt eine Basisplatte über Steckelemente, die Stecker als auch Aufnahmen aufweisen, sodass weitere Ba sisplatten mit entsprechend geeigneter Gegenkontur an der Basisplatte befestigt wer den können. Es ist somit denkbar, eine Basisplatte derart auszuführen, dass diese mit wenigstens einer weiteren Basisplatte zusammengesteckt wird, um je nach Bedarf für eine optische Messung die Größe der bereitgestellten Grundfläche anzupassen. Be darfsgerecht können so kleine oder auch größere Messaufbauten realisiert werden. Durch das Zusammenstecken einzelner Basisplatten mit Noppenelementen, die bevor zugt im gleichen Rastermaß angeordnet sind, wird wiederum eine hochpräzise Grund struktur mit Noppenelementen bereitgestellt, auf die unterschiedliche Halter mit den da ran befestigten Optikelement aufgesteckt werden können.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass die Basisplatte, insbesondere auf einer den Noppenelementen gegenüberliegenden Unterseite, we nigstens ein Verbindungselement aufweist, über das die Basisplatte mit einem opti schen Tisch, der bevorzugt über rasterförmig angeordnete Bohrungen mit Innenge winde verfügt, verbindbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein optisches System mit der erfindungsgemäß ausgeführten Basisplatte auf einem her kömmlichen optischen Tisch aufgebaut wird. Hierbei ist an der Basisplatte ein geeignet ausgeführtes Verbindungselement, beispielsweise eine Bohrung vorgesehen, über das die Basisplatte mit dem optischen Tisch verbindbar ist. Bevorzugt ist das Verbindungs element der Basisplatte als Stufenbohrung mit zwei unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt, sodass die Basisplatte mit Hilfe einer Schraube, vorzugsweise einer Innen- sechskant- oder Innensechsrundschraube, die in die hierfür im optischen Tisch vorge sehenen Bohrungen mit Innengewinde eingeschraubt wird, befestigbar ist. Der Schrau benkopf liegt hierbei mit seiner dem Schraubengewinde zugewandten Seite auf einer Anschlagfläche, die sich am Übergang vom Bohrungsabschnitt mit größerem Durch messer zu dem Bohrungsabschnitt mit kleinerem Durchmesser befindet, an.

Bevorzugt wird die Basisplatte auf einem optischen Tisch befestigt, der aus Stahl oder Aluminium gefertigt ist. Grundsätzlich ist es denkbar, dass eine derartige Verbindung durch eine Steck-, Klemm- oder wie zuvor beschrieben durch eine Schraubverbindung realisiert wird.

In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung denkbar, dass die Basisplatte mit den rasterförmig angeordneten Noppenelementen derart ausgeführt ist, dass diese mit standardisierten optischen Tischen, die in Europa beispielsweise in einem 25 mm Raster angeordnete Bohrungen mit M6-Innengewinde aufweisen, kombinierbar ist. Alternativ ist es denkbar, dass die Befestigungspunkte bzw. die im Bereich der Befestigungspunkte vorgesehenen Noppenelemente unter Be rücksichtigung eines angloamerikanischen Maßsystems, insbesondere der sogenann ten imperial units, in einem Raster angeordnet werden. In diesem Fall kann es etwa von Vorteil sein, wenn Mittelpunkte benachbarter Befestigungspunkte einen Abstand von 25,4 mm aufweisen.

Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, mithilfe geeigneter Verbindungsele mente, eine bevorzugt durch 3D-Druck hergestellte Basisplatte mit einem optischen Tisch zu verbinden, insbesondere mit Hilfe einer Schraubverbindung. Weiterhin ist es denkbar, eine oder eine Mehrzahl von Basisplatten auf einem herkömmlichen opti schen Tisch zu befestigen, sodass es grundsätzlich möglich ist, eine Art Adapter zwi schen dem Raster des optischen Tisches und einem frei wählbaren Raster, das durch die Noppenelemente auf der Oberfläche der Basisplatte gebildet wird, bereitzustellen. Auch können mehrere Basisplatten und/oder Halter mit oder ohne optische Komponen ten übereinander angeordnet werden, sodass auch spezielle dreidimensionale optische Aufbauten herstellbar sind. Grundsätzlich können durch das Aufbringen wenigstens ei ner Basisplatte auf herkömmliche optische Tische mehrschichtige Kombination aus op tischem Tisch und wenigstens einer Basisplatte, die auf ihrer Oberfläche über eine Mehrzahl rasterförmig angeordneter Noppenelemente verfügt, hergestellt werden. Ver fügen mehrere Basisplatten darüber hinaus über die bereits beschriebenen Steckele mente zum Verbinden wenigstens zweier Basisplatten, können so auf der Oberfläche eines herkömmlichen optischen Tisches flächig miteinander verbundene Basisplatten angeordnet werden. Durch das Zusammenstecken der einzelnen Basisplatten wird fer ner sichergestellt, dass an den Übergängen zwischen zwei Basisplatten, die bevorzugt im Wege eines 3D-Druckvorgangs hergestellt sind, keine Verschiebungen im Raster auftreten und auch trotz des Übergangs die hochgenaue Rasteranordnung der Nop penelemente beibehalten bleibt. Auf vorteilhafte Weise weist die Basisplatte ein vergleichsweise flexibles Material, ins besondere einen durch Polymerisation von PLA erzeugten Kunststoff, auf, sodass eine Basisplatte mit extrem hoher Genauigkeit Bezug auf die Anordnung und Ausführung der einzelnen Noppenelemente bzw. Pins bereitgestellt wird. Eine derartige Basisplatte wird vorzugsweise durch 3D-Drucken, insbesondere im Wege des Filamentdrucks oder Fused-Deposition-Modelings (FDM) hergestellt. Von großem Vorteil hierbei ist, dass die horizontale Auflösung typischer FDM-Drucker etwa 0,005 mm beträgt. Der Nachteil, dass in Abhängigkeit des gewählten Druckers teilweise keine präzisen Oberflächen be reitgestellt werden, sondern diese über eine gewisse Rauigkeit verfügen, kann dadurch ausgeglichen werden, dass das Material für die Basisplatte und/oder den Halter derart gewählt wird, dass die jeweils zu verbindenden oder aneinanderstoßenden Teile in ge wissen Grenzen flexibel sind und beim Zusammenfügen in die benötigte Form gedrückt werden. Gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung werden eine oder meh rere Basisplatten sowie wenigstens ein Halter eines erfindungsgemäß ausgeführten optischen Systems aus einem Werkstoff gedruckt.

In einer besonderen Ausführungsform Erfindung weist die Basisplatte ein Rastermaß auf, sodass ein Abstand zwischen Mittelpunkten zweier benachbarter Befestigungs punkte kleiner als 25 mm ist. Hierbei wird berücksichtigt, dass aufgrund der erfindungs gemäß vorgesehenen Noppenelemente auf der Oberfläche der Basisplatte, die bevor zugt im Wege eines 3D-Druckverfahrens hergestellt werden, besonders präzise kleine Strukturen herstellbar sind. Auf vorteilhafte Weise ist daher vorgesehen, dass die Ba sisplatte ein Rastermaß aufweist, sodass 25 mm ein ganzzahliges Vielfaches eines Ab stands zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Befestigungspunkte ist. Auf ganz besonders vorteilhafte Weise wird ein Raster erzeugt, bei dem der Abstand zwi schen zwei Befestigungspunkten bzw. deren Mittelpunkten 12,5 mm beträgt. Bei die sem Abstand handelt es sich somit genau um die Hälfte des Abstandes zwischen zwei benachbarten Befestigungspunkten, wie er insbesondere in Europa bei standardmäßig ausgeführten optischen Tischen vorgesehen ist.

Im Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Halter eine quader- oder würfelförmige Grund struktur aufweist, innerhalb der das Befestigungselement und die Aufnahme für das op tische Element angeordnet sind. Vorzugsweise wird ein Halter bereitgestellt, der etwa auf einer Seite, insbesondere auf der Unterseite, ein Befestigungselement mit einer Ausnehmung, die im Querschnitt bevorzugt rund, mehreckig, rechteckig oder quadra tisch ist, aufweist, wobei wenigstens eine Ausnehmung zur Fixierung des Halters über zumindest ein Noppenelement der Basisplatte gesteckt wird. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist auf der gegenüberliegenden Seite des Halters zumin dest eine Aufnahme zur lösbaren Befestigung eines Optikelementes vorgesehen. Vor zugsweise ist die Aufnahme hierbei derart gestaltet, dass das Optikelement werkzeug frei in der Aufnahme fixiert und dieser entnommen werden kann, wobei es einen be sonderen Vorteil darstellt, wenn das Optikelement einfach in die Aufnahme eingesteckt oder eingeklemmt wird. Die Aufnahme für das Optikelement ist in Bezug auf seine kon struktive Gestaltung und/oder den verwendeten Werkstoff derart ausgeführt, dass es beim Einführen eines Optikelements zu einer elastischen Verformung der Aufnahme kommt, wobei die Aufnahme in die Ausgangsposition überführt wird und/oder seine Ausgangsgestalt annimmt, sobald das Optikelement der Aufnahme wieder entnommen wird. Auf vorteilhafte Weise wird hierbei auf weitere Fixierungselemente im Bereich der Aufnahme für das Optikelement verzichtet. Aufgrund des hochpräzise gestalteten Ras ters von Noppenelementen, auf das der Halter aufgesteckt wird, kann auf eine zusätzli che Justierung des Optikelementes verzichtet werden, insbesondere da durch das Raster sowohl die Anordnung als auch die Ausrichtung des Halters besonders präzise vorgegeben wird. Selbstverständlich ist es denkbar, die Halter in Abhängigkeit der Art einer Messung zu gestalten und/oder auszuwählen. So ist es beispielsweise denkbar einen Halter derart weiterzubilden und/oder mit einer geeigneten Mechanik oder Elekt romechanik zu versehen, sodass ein sogenannter kinematischer Mount für ein opti sches Element zur Verfügung gestellt wird. Dieser kinematische Mount ist mittelbar o- der unmittelbar über die erfindungsgemäß in einem Raster angeordneten Noppenele mente mit der Basisplatte verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine Halter licht dicht ausgeführt, sodass auf das wenigstens eine in der Aufnahme des Halters ange ordnete optische Element und/oder auf die innerhalb des Halters angeordnete optische Strecke, entlang der während eines Versuchs ein Lichtstrahl, insbesondere ein Laser lichtstrahl verläuft, kein Umgebungslicht fällt. Vorzugsweise verfügt der Halter zumin dest auf einer Seite über eine Öffnung durch die ein optisches Element in den Halter eingebracht und in der Aufnahme fixiert werden kann und die durch einen Deckel licht dicht verschließbar ist.

Neben einem optischen System betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstel lung eines optischen Systems, bei dem eine Basisplatte mit in einem Raster angeord neten Befestigungspunkten bereitgestellt wird, wenigstens ein Halter im Bereich eines Befestigungspunktes fixiert und ein optisches Element in einer Aufnahme des Halters befestigt wird. Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren derart weitergebildet worden, dass an den Befestigungspunkten der Basisplatte von einer Plattenoberfläche erha bene Noppenelemente oder Pins ausgebildet werden und der Halter durch Aufstecken eines Befestigungselementes des Halters auf wenigstens ein Noppenelement fixiert wird. Vorzugsweise erfolgt die Fixierung durch Herstellen einer zumindest leichten Klemmverbindung. Es ist somit wesentlich für die Erfindung, dass zunächst eine Basis platte mit von der Oberfläche aufragenden Erhebungen, sogenannten Noppenelemen ten oder Pins, die in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind, bereitgestellt wird, auf die zumindest ein Halter des optischen Systems aufgesteckt wird. Hierbei erfolgt das Aufstecken des Halters derart, dass das Befestigungselement des Halters mit ei nem Noppenelement oder mit einer Mehrzahl von Noppenelementen eine Klemmver bindung oder Presspassung eingeht.

Auf vorteilhafte Weise sind, sobald sich der Halter in aufgestecktem Zustand befindet, innerhalb des Befestigungselementes des Halters ein Noppenelement oder eine Mehr zahl von Noppenelementen angeordnet. Sofern in aufgestecktem Zustand des Halters von einem Befestigungselement eine Mehrzahl von Noppenelementen aufgenommen werden, so berühren zumindest die am äußeren Umfang des umschlossenen Rasters befindlichen Noppenelemente das Befestigungselement des Halters.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Basisplatte und/oder wenigstens einer der Halter durch 3D-Drucken hergestellt. Auf vorteilhafte Weise bietet sich als 3D-Druckverfahren ein Filament-Druckverfahren, das sogenannte Fused-Deposition-Modeling (FDM) an. Wesentlich hierbei ist, dass bereits mit vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Druckern präzise Strukturen er zeugbar sind. Da derartige Drucker vergleichsweise kostengünstig und in größeren Stückzahlen verfügbar sind, ist es etwa denkbar, dass Labore, in denen optische Mes sungen durchgeführt werden, auf diese Weise bedarfsgerecht, flexibel und kosten günstig Basisplatten und/oder geeignete Halter hersteilen.

Eine besondere Weiterbildung der Erfindung sieht im Übrigen vor, dass die Basisplatte und/oder wenigstens einer der Halter durch 3D-Drucken hergestellt wird, wobei bevor zugt wenigstens ein Polyamid als Druckmaterial verwendet wird. Vorzugsweise wird PA 6 (Handelsname Perlon), PA 11 oder PA 12 als Druckmaterial verwendet. Ganz be sonders bevorzugt wird PA 6.6 (Handelsname Nylon) verwendet. Bei PA 6.6 handelt es sich um ein Polyhexamethylenadipinsäureamid.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Aufstecken des Befestigungselementes auf das wenigstens einen Noppenelement zumindest eine Schraube derart in eine im Befestigungselement angeordnete Bohrung eingedreht wird, dass sich hierdurch in der Bohrung zumindest zeitweise ein Innengewinde ausbil det und die Schraube wenigstens mit ihrem in Bewegungsrichtung vorderen Ende das Noppenelement berührt. Mithilfe einer derartigen Verschraubung wird somit eine zu sätzliche Fixierung des Halters auf der Basisplatte realisiert. Es kann so sichergestellt werden, dass der Halter genau an der Position verbleibt, in die er ursprünglich ge bracht worden ist. Außerdem wird ein späteres Lösen des Halters und/oder die damit verbundene Dejustierung eines optischen Elements zuverlässig vermieden.

Im Weiteren wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan- kens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher er läutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 : Perspektivische Darstellung einer Basisplatte eines erfindungsgemäß ausgeführten optischen Systems;

Fig. 2: Perspektivische Darstellung eines Halters eines erfindungsgemäß aus geführten optischen Systems;

Fig. 3: Draufsicht auf die Unterseite eines Halters eines erfindungsgemäß aus geführten optischen Systems;

Fig. 4: Perspektivische Ansicht einer speziell ausgeführten Basisplatte eines er findungsgemäß ausgeführten optischen Systems;

Fig. 5: Darstellung einer komplexen Haltestruktur, die eine Mehrzahl optischer

Elemente aufnehmen kann und zur Befestigung auf einer Basisplatte ei nes erfindungsgemäß ausgeführten optischen Systems vorgesehen ist;

Fig. 6: Optischer Tisch mit daran befestigter Basisplatte, auf die Halter zur Auf nahme von unterschiedlichen Optikelementen aufgesteckt sind sowie

Fig. 7: Integration eines Interferometers in eine 3D-Anordnung eines erfin

dungsgemäß ausgeführten optischen Systems.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Basisplatte 2, wie sie für ein erfin- dungsgemäß ausgeführtes optisches System 1 verwendet wird. Die in Fig. 1 gezeigte Basisplatte 2 ist im Wege eines 3D-Druckvorgangs, hier dem Fusion-Deposition-Mode- ling, aus Polyacetid (PLA) hergestellt worden. Die so hergestellte Basisplatte 2 verfügt somit über einen durch Polymerisation eines synthetischen Polymers, hier einer Poly milchsäure, erzeugten Kunststoff.

Wesentlich für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen optischen System ist 1 , dass die Basisplatte 2 auf ihrer Oberfläche in einem regelmäßigen und präzisen Raster an geordnete, als Befestigungspunkte 3 dienende Noppenelemente 6 oder Pins aufweist. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der einzelnen benachbarten Noppenele mente 6 beträgt hier 12,5 mm. Die einzelnen Noppenelemente 6 weisen eine hohlzylin derförmige Kontur auf und stellen Erhebungen auf der Oberfläche der Basisplatte 2 dar. Zur Fixierung eines Halters 4 auf der Basisplatte 2 wird ein Befestigungselement 7 des Halters 4 auf ein Noppenelement 6 oder eine Mehrzahl von Noppenelementen 6 aufgesteckt. Die Fixierung des Halters 4 auf den Noppenelementen 6 der Basisplatte 2 erfolgt hierbei derart, dass der Halter 4 einerseits präzise angeordnet und ausgerichtet ist und andererseits zuverlässig auf den Noppenelementen 6 fixiert, insbesondere fest geklemmt ist.

Im Weiteren verfügt die in der Fig. 1 dargestellte Basisplatte 2 über Verbindungsele mente 11 , über die die Basisplatte 2 beispielsweise auf einem optischen Tisch 12 be festigt werden kann. Die Verbindungselemente 11 sind als Ausnehmungen, hier als Stufenbohrung mit entlang der Bohrungsachse zwei unterschiedlichen Durchmessern, ausgeführt. Die die Verbindungselemente 11 bildenden Bohrungen sind derart dimensi oniert, dass eine M6-Innensechskant- oder M6-Innensechsrundschraube durch die Stufenbohrung hindurchgesteckt und in eine entsprechend in einem optischen Tisch 12 angeordnete Bohrung 13 mit Innengewinde eingeschraubt werden kann, um die Basis platte 2 auf einem optischen Tisch 12 zu befestigen. Der Schraubenkopf der M6-Innen- sechskant- oder M6-Innensechsrundschraube wird vollkommen innerhalb des Boh rungsabschnittes mit dem größeren Durchmesser aufgenommen. Die dem Schrauben gewinde zugewandte Unterseite eines in der Stufenbohrung angeordneten Schrauben kopfes liegt auf einer Fläche, die die Grenze zwischen den beiden unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Abschnitten der Stufenbohrung bildet, auf, sodass die Ba sisplatte 2 sicher auf einem optischen Tisch 12 befestigt ist.

An der Seitenkante 10 verfügt die Basisplatte 2 darüber hinaus über Steckelemente 9 die einerseits als Stecker 15 und andererseits als Aufnahme 14 ausgeführt sind. Mit Hilfe derartiger Steckelemente 9 können wenigstens zwei Basisplatten 2 positions genau miteinander verbunden werden. Die Steckelemente 9 sind hierbei derart ange ordnet, dass die Rastermaße der über die Steckelemente 9 miteinander verbundenen Basisplatten 2 übereinstimmend ausgerichtet sind. Werden zwei derart ausgeführte Basisplatten 2 über die Steckelemente 9 miteinander zusammengesteckt und, bei spielsweise auf einem optischen Tisch 12, mit Hilfe von Schrauben befestigt, können bedarfsgerecht große Grundflächen für optische Messaufbauten bereitgestellt werden.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Halter 4 zur Aufnahme eines optischen Elementes 5, der über eine quaderfarbige Grundstruktur verfügt. Der in Fig. 2 dargestellte Halter 4 verfügt über Befestigungselemente 7 in Form von Durchgangs bohrungen, die auf Noppenelemente 6 einer Basisplatte 2 aufsteckbar sind. Die Befes tigungselemente 7 des Halters 4 sind gemäß der dargestellten Ausführungsform eben falls rasterförmig auf der Unterseite des Halters 4 angeordnet, wobei das Rastermaß des Halters 4 dem Rastermaß der Basisplatte 2 entspricht. Jedes der Befestigungsele mente 7 auf der Unterseite des Halters 4 kann ein Noppenelement 6 zur Fixierung des Halters 4 auf der Basisplatte 2 aufnehmen. Im Bereich der Ecken des Halters sind fer ner rinnenförmige Ausnehmungen 32 in der Halterwand vorgesehen. Derartige rinnen förmige Ausnehmungen 32 ermöglichen die Einbringung eines zusätzliches Fixierungs elementes (hier nicht dargestellt), insbesondere einer Schraube, durch das in einge- brachtem Zustand eine zusätzliche Fixierung des Halters 4 auf den Noppenelementen 6 einer Basisplatte erreicht wird. Aufgrund der Verwendung eines vergleichsweise wei chen Werkstoffes für den Halter 4 und die Basisplatte 2, kann ein zusätzliches Fixie rungsmittel ohne Schwierigkeiten in die Basisplatte, insbesondere in das jeweils dem Befestigungselement 4 zugeordnete Noppelement 6, eingebracht werden.

Ferner verfügt der Halter 4 über eine Aufnahme 14, an der ein Optikelement 5, in die sem Fall bevorzugt ein kinematischer Mount mit einem Umlenkspiegel, befestigt wer den kann. An den Außenseiten des Halters 4 sind Öffnungen 17 in Form von Bohrun gen vorgesehen, durch die eine Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, die zur Durchführung einer optischen Messung verwendet wird, in den Halter 4 eintreten und den Halter 4 wieder verlassen kann, wobei entlang des Strahlenweges zwischen den beiden Öffnungen 17 ein in der Aufnahme 14 gehaltenes optisches Element 5 ange ordnet werden kann. Der Halter 4 ist somit derart ausgeführt, dass für eine Messung benötigte Strahlung in den Halter 4 eintreten, auf ein Optikelement 5 auftreffen und da nach den Halter 4 wieder verlassen kann. Sofern eine Messung nicht durch Licht aus der Umgebung gestört werden darf, können derartige Halter 4 mit geeigneten Deckeln versehen werden und/oder derart angeordnet werden, dass aus einem Halter 4 austre tendes Licht direkt in einen weiteren Halter 4 oder ein direkt auf der Basisplatte 2 ange ordnetes optisches Element 5 eintritt, sodass Lichtdichtheit gewährleistet ist. Die zu sätzlich vorgesehenen vier Bohrungen, die die Öffnungen 17 über den Umfang verteilt umgeben, stellen zusätzliche Schraublöcher 33 dar, die die Montage eines kinemati schen Mounts ermöglichen.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite eines Halters 4, der über rasterförmig an geordnete Durchgangsbohrungen als Befestigungselemente 7 verfügt. Über die in Fig.

3 gezeigten Bohrungen lässt sich der Halter 4 auf entsprechend angeordnete Noppen elemente 6 einer Basisplatte 2 aufstecken. In Diesem Zusammenhang ist es denkbar, wie in Fig. 3 gezeigt, bestimmte Befestigungselemente 7a, insbesondere Ausnehmun gen, in Bezug auf ihre Form derart zu gestalten, dass sie nur auf speziell dafür vorge sehene Noppenelemente 6 mit geeigneter Gegenkontur aufsteckbar sind. Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Halter 4 auf seiner Unterseite über zwei Ausnehmungen als spezielle Befestigungselemente 7a, die keinen kreisrun den Querschnitt aufweisen, sondern auf einer Seite über eine Abschrägung verfügen. Ein derart ausgeführter Halter 4 kann somit nur auf einer Basisplatte 2 fixiert werden, sofern die speziellen Befestigungselemente 7a, deren Kontur von der Kreisform ab weicht und deren Außendurchmesser derart klein gewählt wird, dass ein Noppenele ment mit kreisförmiger Außenkontur nicht einsteckbar ist, auf entsprechend ausge führte Noppenelemente 6, die insbesondere die gleiche Kontur aufweisen, der Basis platte 2 aufsteckbar sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass dieser Hal ter 4 nur an bestimmten Positionen und/oder in einer bestimmten Ausrichtung auf einer Basisplatte 2 fixierbar ist.

Fig. 4 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgeführten Ba sisplatte 2 für ein optisches System. Wie der Fig. 4 deutlich zu entnehmen ist, kann die Form, insbesondere die Größe sowie die Außenkontur einer Basisplatte 2, an die je weiligen Anforderungen angepasst werden. Die in Fig. 4 gezeigte Basisplatte 2 verfügt über eine vergleichsweise große Ausnehmung 18, in der beispielsweise ein großes op tisches Element 5, beispielsweise ein Interferometer, angeordnet werden kann.

An den Seitenkanten 10 verfügt die Basisplatte 2 wiederum über Steckelemente 9 in Form von Steckern 15 und Aufnahmen 16, sodass diese Basisplatte 2 mit anderen in gleicher Weise ausgeführten Basisplatten 2 zusammengesteckt und beispielsweise über die ebenfalls vorgesehenen Verbindungselemente 11 auf einen optischen Tisch 12 aufgeschraubt werden kann. Die Verschraubung auf einem optischen Tisch 12 er folgt auf vorteilhafte Weise wiederum mit Innensechskant- oder Innensechsrundschrau ben, die in die entsprechend gestuften Bohrlöcher eingesteckt und in die auf einem op tischen Tisch 12 vorgesehenen Innengewinde eingeschraubt werden.

In Fig. 5 wird beispielhaft gezeigt, wie flexibel ein erfindungsgemäß ausgeführtes opti sches System 1 gestaltet werden kann. Insbesondere bei Einsatz eines 3D-Druckers zur Herstellung zumindest einzelner Komponenten des erfindungsgemäßen optischen Systems 1 ist es möglich, diese an die speziellen Anforderungen, insbesondere beson dere Messaufbauten, anzupassen und gleichzeitig sehr präzise auszuführen. Die in Fig. 5 gezeigte optische Komponente 19 verfügt über eine Mehrzahl von Aufnahmen 14, in die einzelne optische Elemente 5, optische Baugruppen und/oder optische Ge räte, die für einen speziellen Messaufbau benötigt werden, eingefügt werden können. Die optische Komponente 19 selbst verfügt wiederum an ihrer Unterseite über Befesti gungselemente 7 in Form von Bohrungen oder Durchgangsbohrungen, über die die op tische Komponente 19 auf einer Basisplatte 2 eines erfindungsgemäß ausgeführten optischen Systems 1 fixiert werden kann. Insbesondere der Einsatz eines 3D-Druck- verfahrens zur Herstellung von Komponenten zum Aufbau eines optischen Systems 1 ermöglicht eine sehr flexible und gleichzeitig präzise Herstellung der einzelnen Kompo nenten, insbesondere der zumindest einen benötigten Basisplatte 2 und/oder der benö tigten Halter 4 zur Aufnahme eines oder einer Mehrzahl von optischen, mechanischen und/oder elektromechanischen Komponenten.

Wie die obigen Ausführungen zeigen ist es wesentlich für die Erfindung, dass die Nop penelemente 6 der Basisplatte ein Raster von Befestigungspunkten 3 definieren, wodurch allerdings die Größe der auf die Basisplatte 2 aufzubringenden optischen Komponenten 5 nicht beschränkt wird. Bei lichtdichten Aufbauten ist es darüber hinaus sinnvoll, Halter 4 in quaderförmiger Ausführung einzusetzen, die mit einem Deckel ver sehen sind. Alternativ kann anstatt eines Deckels, ein weiterer Halter 4 und/oder eine weitere optische Komponente 5 aufgesteckt werden, um komplexe dreidimensionale Messaufbauten realisieren und/oder komplexe Komponenten mit mehreren Optiken verwenden zu können. Sollen etwa mehrere Komponenten in einem Aufbau getestet werden, ist es weiterhin denkbar, einzelne Komponenten oder Baugruppen oder aber den Gesamtaufbau in einem Schritt zu drucken.

In diesem Zusammenhang sind bei der Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführ ten optischen Systems 1 grundsätzlich zwei alternative Vorgehensweisen denkbar. Entweder wird die Basisplatte 2 mit den Haltern 4 und vorzugsweise den darin befindli chen optischen Komponenten 5 in einem Block als eine optische Komponente 19 ge druckt oder aber es werden mehrere Komponenten gedruckt und in der gewünschten Anordnung in einer oder mehreren Ebenen auf die Basisplatte 2 aufgesteckt. Die Her stellung einzelner Komponenten hat den Vorteil, dass beliebig große Aufbauten reali sierbar und auch später Änderungen am Gesamtaufbau vorgenommen werden kön nen. Das Drucken mehrerer Komponenten als eine Baugruppe bietet demgegenüber den Vorteil, dass die Positionierung der verschiedenen optischen Elemente 5 zueinan der nur durch die Qualität, insbesondere die räumliche Auflösung des 3D-Druckers, be stimmt ist. Um die Positioniergenauigkeit gerade bei größeren Haltern 4 oder verwen deten Komponenten zu erhöhen, werden diese bevorzugt derart auf einer Basisplatte 2 befestigt, dass eine Fixierung durch Aufstecken auf eine Mehrzahl von Noppenelemen ten 6 erfolgt. Durch Einsatz eines 3D-Druckverfahrens, insbesondere des Fused-Depo- sition-Molding unter Einsatz von Polyacetid (PLA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copoly- meren (ABS) oder sonstigen geeigneten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, las sen sich optische Aufbauten vergleichsweise kostengünstig und schnell realisieren. Weiterhin lassen sich einzelne Komponenten schnell an bestimmte Erfordernisse an passen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Bereitstellung eines optischen Systems 1 auf Basis eines Stecksystems können durch einfaches Umstecken von Haltern 4 und/oder sons tigen Komponenten vergleichsweise schnell geänderte Aufbauten getestet werden. Ty pische Komponenten, wie etwa 90°-Umlenkspiegel können immer wieder verwendet werden und bevorzugt in großer Stückzahl gedruckt werden. Ebenso kann ein erfin dungsgemäß ausgeführtes optisches System 1 als Erweiterung auf typischen opti schen Tischen 12 eingesetzt werden, genauso wie Stand-Alone-Lösungen realisierbar sind.

Sollte ein Messaufbau den Einsatz kinematischer Halter bzw. Mounts erfordern, kön nen diese ebenfalls in einen 3D-Druck Vorgang integriert oder in Halter 4, die durch 3D-Drucken hergestellt wurden, eingesteckt werden.

Weitere Vorteile der Verwendung von Kunststoffmaterial für ein optisches System be stehen in der geringen thermischen Leitfähigkeit von Kunststoff im Vergleich zu den bislang verwendeten Materialien. Das ist beispielsweise von Vorteil bei Einsatz tempe raturstabilisierten Komponenten, insbesondere bei Interferometern.

Neben der Integration von Optikelementen 5 können auch mechanische, elektrome chanische und/oder elektronische Komponenten in ein erfindungsgemäß ausgeführtes optisches System 1 integriert werden. Wie bereits erwähnt, stehen unterschiedliche Materialien zur Verfügung, die bereits mit kostengünstigen Druckern verarbeitet wer den können. Für Vakuumanwendungen und hochfeste Anwendungen bei höheren Temperaturen kann zum Beispiel Polyetheretherketon (PEEK) auf geeignete Weis ein gesetzt werden. Bei Temperaturen bis 100 °C ist ferner die Verwendung von Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) besonders vorteilhaft. Eine Modifikation der erfin dungsgemäß ausgeführten, bevorzugt durch 3D-Drucken hergestellten optischen Sys teme 1 lässt sich ferner vergleichsweise einfach realisieren, da eine CAD-Konstruktion und die Übertragung entsprechender Daten auf einen 3D-Drucker möglich ist.

Zur Verdeutlichung, welche Aufbauten mit einem erfindungsgemäß ausgeführten opti schen System 1 realisierbar sind, zeigt Fig. 6 einen optischen Tisch 12 mit daran be festigter Basisplatte 2, auf die Halter 4 mit Aufnahmen 14 für unterschiedliche Optikele- mente 5 aufgesteckt sind. Die Halter 4 mit den darin aufgenommenen optischen Ele menten 5 können, wie dargestellt in Würfel- oder Freiform, bereitgestellt und auf eine Basisplatte 2 aufgesteckt werden. Um eine zusätzliche Fixierung der Halter 4 auf der Basisplatte 2 sicherzustellen, sind zusätzliche Fixierungselemente 8 in Form von Schrauben vorgesehen, die zumindest teilweise in die Basisplatte 2, insbesondere in die Noppenelemente 6, eingeschraubt werden. Da die Basisplatte 2 und damit auch die Noppenelemente 6 aus einem vergleichsweise weichen Material gefertigt sind, ver drängen oder schneiden die Schrauben während des Einschraubvorgangs das Material der Basisplatte 2, sodass ein Gewindegang gebildet wird, in dem die Schrauben sicher gehalten werden. Durch Vorsehen derartiger zusätzlicher Fixierungsmittel 8 wird si chergestellt, dass sich die Halter 4 während einer Messung nicht von der Basisplatte 2 löst und in der erforderlichen Position und Ausrichtung verbleibt.

In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Aufteilung und Führung des Lichtstrahls Polarisationsspiegel 20, 21 und weitere optische Elemente 5 vorgesehen. Insbesondere sind in den Aufbau ein Faserkoppler 22 sowie ein Anschlüsse 23 für Lichtwellenleiter 24 integriert.

Bei der in Fig. 6 gezeigten speziellen Ausführungsform sind zwei durch 3D-Druck her gestellte Basisplatten 2 vorgesehen, die mit Hilfe von Steckelementen 9 verzahnt und auf einen optischen Tisch 12 aufgeschraubt sind. Zur Überprüfung der Justage sind ferner Blenden 25 auf die Basisplatte 2 aufgesteckt worden.

In dem in Fig. 6 gezeigten optischen System 1 wird ein Lichtstrahl in zwei polarisierte Teilstrahlen aufgeteilt, die Polarisation gedreht und in verschiedenen Stärken wieder gekoppelt. Der beim Durchgang durch die schräg stehenden Optiken auftretende Strahlversatz wurde durch entsprechende Verschiebung der Optik im CAD ausgegli chen. Außer für die Faserkopplung 20 erfordert der gezeigte Aufbau keinerlei justier bare Komponenten.

Fig. 7 zeigt ferner die Integration eines Interferometers 26 in ein erfindungsgemäß aus geführtes optisches System 1. Auch hier wurden die einzelnen Komponenten durch 3D-Druck hergestellt. Im Hintergrund eine durch 3D-Druck hergestellte Abdeckung 27 gezeigt, mit der das Interferometer 26 abgedeckt werden kann, um so eine höhere Sta bilität gegen Temperaturänderung zu erreichen. Im Weiteren ist das gesamte in Fig. 7 gezeigte optische System 1 lichtdicht ausgeführt. Da die im Hintergrund dargestellten Komponenten teilweise zwei übereinander angeordnete optische Elemente 5 aufwei sen, sind diese Komponenten etwas höher. Die verwendeten kinematischen Halter 28 sind anhand der vorgesehenen Justierschrauben 29 erkennbar. Zu überbrückende Lü- cken zwischen einzelnen optischen Elementen 5 werden mit Hilfe von leeren und ge schlossenen, ebenfalls würfelförmig ausgeführten Haltern 4 geschlossen. Das in Fig. 7 gezeigte optische System 1 dient zum Nachweis extrem geringer Lichtstärken (single photon counting). Der hierfür notwendige Detektor 30 ist in vertikaler Ausrichtung in den Aufbau integriert. Die lichtdichte Anbindung erfolgt mittels einem durch 3D-Druck hergestellten Adapter.

Der Detektor 30 besitzt eine Katode mit einem Durchmesser von 0,17 mm. Da deren Position von Detektor zu Detektor variiert, ist ein kinematischer Halter vorgesehen. Der genaue Abstand der Optik vor dem Detektor 30 wurde mit Hilfe eines separaten opti- sehen Aufbaus ermittelt und die Linse passend zu diesem Detektor 30 gedruckt. Jeder Detektor erfordert eine individuelle Anpassung des Linsenabstandes in der Größenord nung von weniger als 1 mm. Die nicht dargestellte Linse befindet sich unter einem der Deckel 31. Auch in Fig. 7 wird somit deutlich, dass sich selbst vergleichsweise kompli zierte, eine hohe Präzision erfordernde Messaufbauten vorteilhaft mit Hilfe eines erfin- dungsgemäß ausgeführten optischen Systems realisieren lassen.

Bezugszeichenliste

1 optisches System

2 Basisplatte

3 Befestigungspunkt

4 Halter

5 optisches Element

6 Noppenelement

7 Befestigungselement

7a spezielles Befestigungsmittel

8 zusätzliches Fixierungsmittel

9 Steckelement

10 Seitenkante

11 Verbindungselement

12 optischer Tisch

13 Bohrung im optischen Tisch

14 Aufnahme

15 Stecker

16 Steckaufnahme

17 Öffnung für Lichteintritt im Halter

18 große Ausnehmung

19 optische Komponente

20 Polarisationsspiegel

21 Polarisationsspiegel

22 Faserkoppler

23 Anschluss Lichtwellenleiter

24 Lichtwellenleiter

25 Blende

26 Interferometer

27 Abdeckung

28 kinematischer Halter

29 Justierschraube

30 Detektor

31 Deckel

32 rinnenförmige Ausnehmung

33 Schraubloch