DE102013004738A1

DE102013004738A1 - Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse

Info

Publication number: DE102013004738A1
Application number: DE102013004738.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Beier; Andreas Gebhardt; Erik Schmidt; Reinhold Litschel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse oder einem Bezugsvektor. Dabei werden die Position(en) der optischen Oberflache(n) mindestens eines optischen Bauelements zur Bezugsachse, durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion und/oder Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, einem oder mehreren taktil und/oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren, bei einer Drehung des auf einer Justiereinheit angeordneten optischen Bauelements um die Bezugsachse bestimmt. Mit der/den bestimmten Position(en) einer/der zu justierenden Achse(n) wird/werden durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente so ausgerichtet wird/werden, dass sie mit der Bezugsachseübereinstimmen. Dabei wird bei einer Justiereinheit, die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, zuerst die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) parallel zur Bezugsachse und anschließend durch eine translatorische senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse gebracht. Bei einer Justiereinheit, die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, wird/werden zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n)) Achse(n) des/der optischen Bauelemente(s), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunktes, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen vorher berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse justiert und anschließend wird durch eine weitere Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt auf die Bezugsachse eingeschwenkt und somit zentriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse oder einem Bezugsvektor. Das Verfahren kann vorteilhaft für die Justierung von optischen Linsen unterschiedlicher Geometrie und Radien, wie z. B. sphärischen, asphärischen, zylindrischen und azylindrischen optischen Linsen, eingesetzt werden. Weiterhin können auch optisch refraktive Systeme mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen, sowie reflektierende optische Elemente vorzugsweise mit kleinem Durchmesser, automatisiert und exakt zu einer definierten Bezugsachse oder einem Bezugsvektor, justiert werden. Mögliche Anwendungsgebiete der Erfindung stellen insbesondere verschiedene Fertigungstechnologien in der optischen Industrie dar, wie das beispielsweise das Justierdrehen, das Justierfräsen oder das Justierkleben sind.
Die Abbildungsgüte eines optischen Systems mit mehreren optischen Elementen, wie beispielsweise ein Objektiv mit einer Vielzahl von einzeln gefassten optischen Linsen, wird maßgeblich durch die erreichbare Qualität der gefertigten Subbaugruppen bestimmt. Neben einer hohen Formgenauigkeit der optischen Oberflächen, ist vor allem die Einhaltung der korrekten Lage im optischen System von Bedeutung. Für hochqualitative Optiksysteme, ist die Anwendung von Richtklebeprozessen und/oder Justierdrehprozessen zur Bearbeitung der Linsenfassung bezüglich der optischen Achse des Linsenelementes Stand der Technik. Beim Richtkleben (auch als Justierkleben bezeichnet) wird das optische Bauelement entsprechend seiner optischen Achse gerichtet in einer Fassung montiert und durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren befestigt. Dabei müssen optische Linse und Fassung durch geeignete Justiereinrichtungen zueinander positioniert und ausgerichtet werden. Das Justierdrehen bezeichnet weiterhin ein Verfahren, um optomechanische Baugruppen, die in der Regel aus einem Fassungselement und einem Linsenelement bestehen, zu einer Drehachse einer Bearbeitungsmaschine auszurichten und durch eine spanende Bearbeitung die mechanischen Fügeflächen der Fassung in Bezug zur optischen Achse des Linsenelementes zu bearbeiten. Dabei stellt die Drehachse der Bearbeitungsmaschine die Bezugsachse dar. Nach der Drehbearbeitung stimmen optische Achse der Linse und mechanische Achse der Fassung überein, wodurch eine Montage der Baugruppe im optischen System mit minimalen Montagetoleranzen ermöglicht wird. Als Justierfräsen ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die optomechanische Baugruppe ebenfalls zu einer definierten Bezugsachse oder einem definierten Bezugskoordinatensystem ausgerichtet wird und durch eine Fräsbearbeitung ebenfalls Referenzflächen an die Fassung angearbeitet werden, die nach der Bearbeitung in exaktem Bezug zu einer oder mehreren Optikflächen stehen. Beim Justierfräsen kann die Rotationsachse der Spindel ebenfalls der Bezugachse entsprechen.
Entscheidend für die Anwendung der genannten Technologien ist zunächst die Justierung der optischen Bauelemente zu einer definierten Bezugsachse. Für die Justierung gefasster Linsenelemente sind dafür insbesondere Vorrichtungen bekannt, die als Kombinationen verschiedener Justierelemente aufgebaut sind, die wiederum durch präzise gefertigte Gleitflächen und geeignete Spanntechniken miteinander in Verbindung stehen. Die relative Bewegung der einzelnen Justierelemente entlang ihrer Gleitflächen ermöglicht so die Justierung einer sich auf der Justiereinrichtung befindlichen, optomechanischen Baugruppe. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Justiereinrichtungen entstehen insbesondere durch die Kombination zweier Kugelkalotten mit definierten Radien und durch die Kombination einer Kugelkalotte mit einer Planfläche. Diese, in der optischen Industrie weit verbreiteten Justiereinrichtungen, ermöglichen es, nach Ermittlung des Zentrierfehlers des optischen Bauelementes, dieses durch definierte translatorische und/oder rotatorische Justierbewegungen zu einer gewählten Bezugsachse auszurichten. Die Bezugsachse kann dabei z. B. durch eine exakt gelagerte, hochpräzise Spindel oder auch durch andere, manuell oder automatisch betriebene Drehachsen, definiert sein.
Die Detektion des Zentrierfehlers des optischen Bauelementes zur gewählten Bezugsachse, kann durch verschiedene, bevorzugt optische oder mechanische Messverfahren ermittelt werden. Je nach Form des optischen Bauelementes kommen dabei verschiedene Messtechniken, in teilweise unterschiedlichen oder abgeänderten Ausführungsformen, zum Einsatz. Von besonderer Bedeutung sind dabei optische Reflexbild- und Durchlichtverfahren, die das optische Bauelement mit einer geeigneten Testmarke beleuchten und den von der Optikfläche reflektierten oder transmittierten Teil dieser Marke bei Drehung des Prüflings um die Bezugsachse auswerten. Dabei wird das Reflexbildgerät axial fluchtend zur Bezugsachse positioniert und durch axiale Verschiebung und die Verwendung verschiedener Vorsatzoptiken oder einer Zoom-Optik, in die Ebene der scharfen Abbildung der Testmarke fokussiert. Das aufgenommene Detektorsignal steht in absolutem Zusammenhang zum Zentrierfehler der aktuell gemessenen Fläche. Aus DE 10 2010 053 422 B3 sind so beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der unter Verwendung des beschriebenen Reflexbildverfahrens die Positionen der Krümmungsmittelpunkte eines mehrlinsigen optischen Systems zu einer gemeinsamen Bezugsachse vermessen werden können. Das beschriebene Reflexbildverfahren stellt für die Zentrierprüfung von Linsen, insbesondere für sphärische Linsenoptiken, den Stand der Technik dar und wird dementsprechend in verschiedenen Ausführungsformen verbreitet in der optischen Industrie angewendet.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Kombination der beschriebenen Justiereinrichtungen mit dem dargestellten Reflexbildverfahren zur Justierung von optischen Linsenbaugruppen. Nach Erfassung der Zentrierfehler aller relevanten Optikflächen wird das optische Bauelement durch definierte Stellbewegungen zur Bezugsachse zentriert. Eine mögliche Ausführungsform zur Linsenzentrierung ist in DD 0154 046 A1 dargestellt. Unter Verwendung zweier Kugelkalotten werden die Krümmungsmittelpunkte der Linse zur Achse der Präzisionsspindel als Bezugsachse zentriert. Entscheidend für die Effizienz des Justierverfahrens ist es, dass durch eine Höheneinstellung am Justierelement ein Krümmungsmittelpunkt einer sphärischen Fläche des optischen Bauelementes koinzident zum Mittelpunkt einer Justierkalotte ausgerichtet wird. Diese Situation soll im Folgenden als „Mittelpunktsbedingung” bezeichnet werden. Durch Einhaltung der Mittelpunktsbedingung wird erreicht, dass bei einer rotatorischen Stellbewegung der Krümmungsmittelpunkt in der Mittelpunktsbedingung keinen Lateralversatz erfährt. Dadurch wird das Justierverfahren deterministisch und kann automatisiert durchgeführt werden. Der übliche Algorithmus zur Zentrierung einer sphärischen Einzellinse, welche die Mittelpunktsbedingung erfüllt, ist in 1a und 1b dargestellt und gestaltet sich wie folgt:
Nach dem Einrichten der optischen Linse 2 auf der Justiereinrichtung 1, die mit zwei Kugelkalotten 1a und 1b (1a) oder mit einer Planfläche 1a und einer Kugelkalotte 1b (1b) gebildet ist, wird eine Zentriermessung durch die Messeinheit 6 und die zur Auswertung benötigte Recheneinheit 5 für den sich in der Mittelpunktsbedingung befindlichen Krümmungsmittelpunkt C1 durchgeführt. Durch eine Stellbewegung durch die Stelleinheiten 4a und 4b wird im ersten Justierschritt der gemessene Zentrierfehler von C1 zur Bezugsachse 3 beseitigt. Bei Verwendung eines Justierelementes mit zwei Kugelkalotten 1a und 1b (1a) geschieht dies durch eine rotatorische, bei einem Justierelement mit einer Kugelkalotte 1b und einer Planfläche 1a (1b) durch eine translatorische Stellbewegung. Nach Durchführung der Zentriermessung für den zweiten Krümmungsmittelpunkt C2 wird dieser, unabhängig von der Ausführungsform der Justiereinrichtung, durch eine rotatorische Stellbewegung der Justiereinheit 1a (1a) bzw. 1b (1b) zur Bezugsachse zentriert. Ist das Justierelement optimal auf den Radius der optischen Linse 2 eingerichtet, behält der erste Krümmungsmittelpunkt C1 seine Position auf der Bezugsachse 3 bei. Im Allgemeinen muss durch geringe Abweichungen in der Höhe, der Justieralgorithmus jedoch mehrmals durchlaufen werden, um die erforderlichen Zentriergenauigkeiten zu erreichen, wodurch sich der Prozess iterativ gestaltet.
Die Einhaltung der Mittelpunktsbedingung ermöglicht eine definierte und automatisierte Zentrierung von Linsenelementen zu einer Bezugsachse, jedoch ist das Verfahren auf einen bestimmten Radiusbereich der optischen Flächen beschränkt. Dieser Bereich wird durch die verwendeten Radien der Justierkalotten vorgegeben. Insbesondere für optische Linsen, die große Krümmungsradien besitzen, wird das Verfahren uneffektiv und zeitaufwendig. Infolge der großen Abstände zwischen den Krümmungsmittelpunkten der optischen Flächen und dem Drehpunkt der Justierkalotte entstehen erhöhte, laterale Abstände durch die zweite Stellbewegung. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Verfahrens ergibt sich aus der Verwendung verschiedener Adapter, welche auf die Justiereinrichtung aufgebracht werden, um durch eine Höheneinstellung die Mittelpunktsbedingung herzustellen. Dadurch ergeben sich ungewollte Umrüstzeiten bei Bearbeitung von verschiedenen Linsengeometrien.
In DE 103 03 562 A1 ist ein Verfahren zur Justierung von optischen Bauelementen bezüglich einer Bezugsachse beschrieben, bei dem die Justierung anhand der gemessenen Reflexbilder und durch Berechnung eines Stellvektors erfolgt. Das Verfahren nutzt zwei Reflexbildgeräte, die fluchtend zu einer Spindelachse angeordnet sind und in dieser Weise die sphärischen Linsenflächen von beiden Seiten anmessen. Aus der gemessenen Zentrierabweichung und den ungefähren Höhenpositionen der Mittelpunkte der Justierkalotten und Reflexlagen, wird der Stellvektor p durch Vektoraddition ermittelt. Die Justierung sieht die Minimierung des Vektors p infolge einer rotatorischen Stellbewegung, bzw. in der Lateralverschiebung um p bei einer translatorischen Stellbewegung vor.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, optische Bauelemente ohne die Notwendigkeit der Berücksichtigung der Mittelpunktsbedingung, zu einer Bezugsachse zu zentrieren und Möglichkeiten anzugeben, wie unterschiedliche optische Bauelemente, wie z. B. Sphären, Asphären, Zylinder, Azylinder oder Systemen mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen justiert werden können und dabei keine zusätzlichen Umbauten oder Veränderungen am eingesetzten Justieraufbauvorgenommen werden müssen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse wird/werden die Position(en) der optischen Oberfläche(n) mindestens eines optischen Bauelements zur Bezugsachse durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion, Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, Wellenfrontmesstechnik, einem oder mehreren taktil oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren bestimmt.
Dabei wird die Position einer zu justierenden Achse eines optischen Bauelements von gekrümmten Oberflächen eines oder mehrerer optischer Bauelemente in Bezug zur Bezugsachse bestimmt. Bei optischen Bauelementen mit sphärischer Oberfläche besteht vorteilhaft die Möglichkeit eine oder mehrere Position(en) des/der Krümmungsmittelpunkte(s) in Bezug zur Bezugsachse zu bestimmen.
Mittels der bestimmten Position einer zu justierenden Achse wird/werden durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n) Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente (2) so ausgerichtet, dass sie mit der Bezugsachse übereinstimmen.
Bei einer Justiereinheit, die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, wird zuerst die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) parallel zur Bezugsachse durchgeführt und anschließend durch eine translatorische, senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse (3) gebracht. Die Reihenfolge der parallelen Ausrichtung und senkrechten Verschiebung kann auch vertauscht werden.
Bei einer Justiereinheit, die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, wird/werden zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische(n) Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunkts, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse justiert. Anschließend wird durch eine Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibende Achse(n) (optische(n) Achse(n)), auf die Bezugsachse eingeschwenkt und somit zu dieser zentriert.
Zur Bestimmung der Positionen kann vorteilhaft auch eine optische Marke entlang einer Bezugsachse auf mindestens eine Oberfläche mindestens eines optischen Bauelements fokussiert werden, was bevorzugt durch eine Projektion erreicht werden kann. Die Positionen der Marke können dabei mittels einer Messeinheit in Bezug zur Bezugsachse bestimmt werden, wenn eine Drehung des/der optischen Bauelemente(s) durchgeführt wird.
Zur Justierung sollte vorteilhaft ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem genutzt werden, dessen Koordinatenursprung in der Ebene des Drehpunktes einer Justiereinheit, welche eine Schwenkbewegung des optischen Bauelementes ermöglicht, angeordnet ist und dabei alle gemessenen Positionen oder Abstände auf das Justierkoordinatensystem bezogen werden.
Bei gemessenen Positionen oder Abständen wird die optische Wirkung von im Strahlengang der optischen Marke zwischen der Messeinheit und der Oberfläche eines Bauelementes, auf die eine Marke projiziert wird, angeordneten optischen Bauelemente berücksichtigt. So kann beispielsweise die Wirkung einer optischen Linse berücksichtigt werden, wenn die Position eines Krümmungsmittelpunktes einer Oberfläche bestimmt werden soll, bei der die optische Marke mindestens durch dieses oder ein anderes optisches Bauelement auf einen ortsaufgelöst messenden Detektor einer Messeinheit projiziert worden ist.
Eine Messeinheit kann beispielsweise ein Reflexbildgerät sein. In diesem Fall trifft die Aussage im davor erläuterten Absatz auf die optische Oberfläche zu, die dem Reflexbildgerät abgewandt ist.
Die Justierung und Bestimmung der Position der Marke kann auch durch Interferometrie, Wellenfrontsensorik, taktil oder berührungslos messende Distanzsensoren erreicht werden.
Durch Anwendung von Koordinatentransformationen, kann die die optische Wirkung des/der optischen Bauelemente(s) beschreibende Achse (optische Achse) oder ein die optische Wirkung eines Bauelements beschreibender zu justierende Vektor, in Bezug zur Lage der Justiereinheit berücksichtigt werden und weiterhin kann die Bewegungen der Achse oder des Vektors im Justierkoordinatensystem, die in Folge von Justierbewegungen durch die um die Bezugsachse drehbare Justiereinheit entstehen, im Voraus berechnet werden.
Die Vorgänge zur Bestimmung können iterativ durch mehrfache Wiederholung durchgeführt werden, bis eine vorgebbare maximale zulässige Abweichung der Ausrichtung und des Abstandes der die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) von der Bezugsachse unterschritten ist. Die Zulässige Abweichung kann dabei entsprechend der gewünschten Qualität der letztendlich zu justierenden optischen Bauelemente gewählt werden.
Bei der Bestimmung der Position von Krümmungsmittelpunkten kann eine Drehung um 360° vorgenommen werden. Es kann aber auch eine Drehung um einen Winkel ausreichend sein, mit der eine Bestimmung des Radius der Bewegung der in der Messeinheit auf einem Detektor abgebildeten Marke möglich wird, womit der tatsächliche Krümmungsmittelpunkt berechnet werden kann.
Das Verfahren kann für alle Krümmungsradien angewendet werden, wenn die Position der Fläche eines optischen Bauelements zur Bezugsachse messtechnisch erfasst werden kann. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht des Weiteren eine zielgerichtete und automatisierte Zentrierung der genannten Optiken. Weiterhin entfallen prinzipbedingt die nötigen Umrüstzeiten, die zwischen der Zentrierung verschiedener Linsengeometrien, die bei Verwendung des oben beschriebenen bisher verwendeten Justieralgorithmus entstehen. Die Justierung kann vorzugsweise durch Schlagwerke erfolgen, jedoch stellen andersartige Stell- und Manipulationseinrichtungen keine Einschränkung für das erfindungsgemäße Verfahren dar.
Im Gegensatz zum Verfahren nach DE 103 03 562 A1 sollte die Zentriermessung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise mit einem einzigen Reflexbildgerät und zusätzlichen, der Geometrie des zu justierenden optischen Bauelementes angepassten Messverfahren, ermittelt werden. Da die Position und Ausrichtung der optischen Elemente in diesem Fall nur von einer Seite her bestimmt wird, kann die weitere Maschinen-/oder Messumgebung, insbesondere bei Kombination mit spanenden Fertigungsverfahren, lagestabil und schwingungsgedämpft ausgelegt werden, da insbesondere die Achse einer Präzisionsspindel nicht als Hohlspindel ausgeführt werden muss. Weiterhin grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren insofern ab, dass bei der Ausrichtung in Bezug zur zu justierenden Achse (Bezugsachse) oder des zu justierenden Vektors nicht eine Minimierung des Zentrierfehlers zur Bezugsachse im ersten Justierschritt angestrebt wird, sondern eine definierte Stellbewegung zur Parallelstellung in Bezug zur zu justierenden Achse/Bezugsachse erfolgt, bzw. eine definierte Stellung in Bezug zum Drehpunkt einer möglichen zweiten Justierkalotte berücksichtigt wird.
Neben der Auswertung der von einer Oberfläche rückreflektierten Marke besteht auch die Möglichkeit, die Position eines Krümmungsmittelpunktes mit einem ortsaufgelöst messenden optischen Detektor, der im Strahlengang der projizierten Marke nach mindestens einem dabei durchstrahlten transparenten optischen Bauelement, angeordnet ist und auf dem die Marke abgebildet wird, zu bestimmen.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Justierung von sphärischen optischen Linsen begrenzt, da eine die optische Wirkung des optischen Bauelements beschreibende Achse oder ein entsprechender Vektor eindeutig in einem definierten Justierkoordinatensystem beschrieben werden kann. Infolgedessen können beliebige Rechenoperationen, wie Koordinatentransformationen um die Achsen des definierten Justierkoordinatensystems durchgeführt werden. Daher kann eine Vielzahl optischer Bauelemente, deren Position eindeutig durch eine Symmetrieachse oder einen Richtungsvektor beschrieben wird, automatisiert und zielgerichtet zu einer Bezugsachse justiert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und einen Algorithmus dar, um verschiedene optische Bauelemente, deren Lage eindeutig durch eine optische Achse oder einen Vektor beschrieben werden kann, zu einer Bezugsachse auszurichten. Dies betrifft insbesondere Linsenoptiken mit sphärisch, asphärisch, zylindrisch oder azylindrisch geformten Oberflächen. Es kann jedoch auch für bestimmte rotationssymmetrische Spiegeloptiken mit eindeutig definierter optischer Achse angewendet werden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren für alle Krümmungsradien der optischen Flächen anwendbar, wenn der Zentrierfehler der Flächen zur Bezugsachse messtechnisch ermittelt werden kann. Dadurch können die genannten optischen Bauelemente auf nur einer Justiereinrichtung zu einer Bezugsachse zentriert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1a und 1b zwei Aufbauten mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
2 ein weiteres Beispiel für einen Aufbau mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann mit zusätzlicher Lage eines möglichen Justierkoordinatensystems und
3 ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem und damit ermittelten Krümmungsmittelpunktpositionen sowie in diesem Fall optischen Achsen einer optischen Linse als ein Beispiel für ein zu justierendes optisches Element.
Bei den in den 1b und 2 gezeigten Beispielen ist jeweils eine Justiereinheit 1 gezeigt, bei der eine Verschwenkung um einen Drehpunkt erfolgen kann. Dabei wird die obere als Kalotte ausgebildete Justiereinrichtung 1b entsprechend verschwenkt um die optische Achse der optischen Linse 2 parallel zur Bezugsachse 3 auszurichten.
Die Justiereinheit 1 kann dabei mit der optischen Linse 2 um die Bezugsachse 3 gedreht werden. Von der Messeinheit 6 wird eine Marke auf die Flächen 2a und 2b nacheinander fokussiert um die Position der Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 mittels der Drehung der Justiereinheit 1 mit der optischen Linse 2 nacheinander bestimmen zu können.
Die Positionen der rückreflektierten Marke kann dann mit ihrer Abbildung mit einem in der Messeinheit 6 integrierten ortsaufgelöst messenden Detektor bestimmt werden. Bei der Drehung beschreibt die rückreflektierte Marke einen Kreis, in dessen Mittelpunkt die Bezugsachse liegt. Liegt der Krümmungsmittelpunkt der aktuell angemessenen Fläche auf der Bezugsachse, so wird die Marke in sich selbst reflektiert und der Schlagkreis entartet zu einem stehenden Markenbild (Punkt).
Im Folgenden sollen die Funktionsweise des Verfahrens und die für die Justierung vorzugsweise genutzten Einrichtungen und Elemente, anhand 2 erläutert werden. Gleichzeitig wird die Anwendung des Algorithmus für den häufigen Fall der Justierung einer sphärischen optischen Einzellinse dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt eine Justiereinrichtung 1, um ein zu justierendes optisches Bauelement 2 durch gezielte Stellbewegungen zu einer Bezugsachse 3 auszurichten. Die Justiereinrichtung 1 besteht aus zwei Justiereinheiten 1a und 1b, die die Justierung des optischen Bauelementes 2 in voneinander getrennten Justierbewegungen ermöglichen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht in der Verwendung einer Justiereinrichtung, bei der eine Justiereinheit 1b als Kugelkalotte und die andere Justiereinheit 1a mit Planfläche ausgeführt ist, wie in 2 dargestellt. Dabei ergibt sich lediglich ein Drehpunkt, um die Justiereinheit 1b gemeinsam mit dem optischen Bauelement 2 verschwenkt werden kann. Die Stellbewegungen zur Justierung werden manuell oder automatisch durch Stelleinheiten 4a und 4b durchgeführt und im Falle einer automatischen Justierung durch eine Recheneinheit 5 gesteuert. Eine Messeinheit 6 erfasst die Zentrierfehler der für die Justierung relevanten optischen Flächen 2a und 2b. Im Falle der in 2 dargestellten sphärischen optischen Linse 2, ist der Zentrierfehler durch die Abstände der Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 von der Bezugsachse 3 eindeutig definiert. Von besonderem Vorteil für das Verfahren ist die Verwendung eines Reflexbildgerätes als Messeinheit 6, welches fluchtend zur Bezugsachse 3 angeordnet ist. Bei der Durchführung des Verfahrens ist die Definition eines einzigen Justierkoordinatensystems 7 von Bedeutung, das seinen Koordinatenursprung. im Durchstoßpunkt der Bezugsachse 3 durch die Höhenebene des Mittelpunktes einer kalottenförmigen Justiereinheit 1b hat. Der Mittelpunkt der Justierkalotte 1b, also ihr Drehpunkt liegt dabei in Höhe der xy-Ebene des Justierkoordinatensystems 7, bei zentrischer Ausrichtung der Justiereinheit 1a fällt er mit dem Koordinatenursprung des Justierkoordinatensystems 7 zusammen. Im Folgenden werden alle für die Justierung relevanten Abstände auf das Justierkoordinatensystem 7 bezogen. Infolge einer Zentriermessung durch die Messeinheit 6 sind die Messsignale infolge der Zentrierfehler der auszurichtenden optischen Flächen 2a und 2b bekannt. Für die Anwendung des Algorithmus ist es weiterhin notwendig, aus den Messsignalen auf die tatsächliche Position der zu justierenden optischen Achse 2c oder den zu justierenden Vektor zu schließen. Im Falle der in 2 dargestellten sphärischen optischen Linse 2, wird demnach durch Auswertung der Messsignale der Messeinheit 6 auf die tatsächlichen Positionen der geometrischen Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 geschlossen. Bei Verwendung eines einzelnen Reflexbildgerätes als Messeinheit 6, ergibt sich die Position des Krümmungsmittelpunktes C1 direkt proportional aus der gemessenen Positionder reflektierten Marke von der Bezugsachse 3. Zur Berechnung der Lage des Krümmungsmittelpunktes C2 ist die optische Abbildung an der Fläche 2a zu beachten, sowohl im Beleuchtungs-, als auch im Beobachtungsstrahlengang. In diesem Fall sind für die Anwendung des Verfahrens die Größen der Krümmungsradien r1 und r2 der optischen Flächen 2a und 2b sowie die Mittendicke d1 und die Brechzahlen n0 und n1 der optischen Medien zu ermitteln. Nach erfolgter Zentriermessung und durch Kenntnis der Geometrie des zu justierenden optischen Bauelementes 2 und der Justiereinheit 6 ist die Position der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors im Justierkoordinatensystem 7 eindeutig bekannt.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es vor, durch Rechnung mit der Recheneinheit 5 auf die zu justierende Position der Achse 2c oder des Vektors zu schließen. Dazu ist in 3 das Justierkoordinatensystem 7 ohne Darstellung der für die Justierung notwendigen Justiereinheiten und Messeinheiten abgebildet. Weiterhin ist die Position der zu justierenden Achse 2c durch vorherige Zentriermessung und etwaige Rechenschritte, wie z. B. Strahldurchrechnung, bekannt. Das Verfahren sieht es vor, zunächst den Winkel φ zwischen der durch die zu justierende Achse 2c oder der durch den zu justierenden Vektor definierten Vertikalebene und einer der durch die Geometrie der Justiereinheit 1 festgelegten Vertikalebene, im Folgenden als Schlagebene 8 bezeichnet, zu ermitteln. Durch Koordinatentransformation nach den Gleichungen (1), (2), (3) wird die zu justierende Achse 2c oder der zu justierende Vektor dann in die Schlagebene 8 gedreht, wobei die neue Position 2c' bzw. im Falle einer optischen Achse, welche durch zwei Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 definiert ist, die neuen Positionen C1' und C2' entstehen. C1' = R_z(φ)·C1 (1) C2' = R_z(φ)·C2 (2) R_z(α) = |sinα cosα 0| (3)
In der Praxis entspricht dies einer Drehung um den ermittelten Winkel φ um die Bezugsachse 3. Nach Drehung zur Schlagebene wird dann der Winkel ϑ zur Bezugsachse 3 ermittelt. Dieser entspricht dem zu korrigierenden Winkel, um die zu justierende Achse 2c oder den zu justierenden Vektor parallel zur Bezugsachse 3 aufzurichten. Im Folgenden ermittelt das Verfahren durch erneute Koordinatentransformation die Zielkoordinaten für die Justierung der zu justierenden Achse auf die Position 2c'' bzw. die Positionen C1'' und C2''. Bei Verwendung des dargestellten Justierkoordinatensystems 7 ergeben sich die gesuchten Positionen durch Anwendung der Rotationsmatrizen auf die Koordinaten C1' und C2' nach Gleichungen (3), (4), (5), (6), unter Beachtung des Winkels σ zur yz-Ebene. C1'' = R_z(–σ)·R_v(ϑ)·R_z(σ)·C1' (4) C2'' = R_z(–σ)·R_v(ϑ)·R_z(σ)·C2' (5) R_v(β) = | 0 1 0 | (6)
Alternativ kann die Drehbewegung auch über die allgemeine Drehmatrix (7), welche die Drehung um den Winkel φ um eine beliebige Achse a in dreidimensionalen, kartesischen Koordinaten beschreibt, berechnet werden. Auch die Anwendung anderer Koordinatensystem, wie beispielsweise Zylinderkoordinaten, sind für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. R(α, φ) = |α_xα_v(1 – cosφ) + α_zsinφ cosφ + α_v ²(1 – cosφ) α_vα_z(1 – cosφ) – α_xsinφ| (7)
Aus den ermittelten Koordinaten für die zu justierende Achse 2c oder den zu justierenden Vektor wird auf die korrespondierenden Positionen der zu messenden Signale der Messeinheit 6 aus 2 zurückgerechnet, was z. B. wiederum durch (inverse) Strahldurchrechnung erreicht werden kann. Für den (vorteilhaften) Fall eines als Messeinheit 6 verwendeten Reflexbildgerätes, entspricht diese Rechnung der Ermittlung der zu messenden Markenpositionen, wenn die Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 an der Position C1'' und C2'' aus 3 liegen würden. Nach Durchführung der beschriebenen Berechnungen wird durch eine Stellbewegung der Stelleinheit 4a das zu justierende optische Bauelement 2 durch die Justiereinheit 1a auf die ermittelte Zielposition 2c'' gestellt. Dies entspricht einem Aufrichten der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors parallel zur Bezugsachse 3 durch Kippung um den Mittelpunkt/Drehpunkt der Justiereinheit 1b. Während der Justierung wird die aktuelle Position mindestens einer optischen Fläche messtechnisch erfasst, um den justierten Zustand zu erfassen und zu kontrollieren.
Zur endgültigen Justierung der zu justierenden Achse 2c oder des zu justierenden Vektors ist eine erneute Zentriermessung durch die Messeinheit 6 nötig. Durch eine Stellbewegung der Stelleinheit 4b wird die zu justierende Achse 2c dann zur Bezugsachse 3 zentriert. Im Falle der (für das Verfahren vorteilhaften) in 2 dargestellten Justiereinrichtung 1 erfolgt die Justierung mit einer einfachen translatorischen Stellbewegung durch die Justiereinheit 1a. In der zentrierten Position 2c'' (3) sind die zu justierende Achse und die Bezugsachse koaxial ausgerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell auch für Justiereinrichtungen mit zwei Kugelkalotten anwendbar, wobei die Berechnungen auf zusätzliche Koordinatentransformationen infolge der Drehungen um das zusätzliche Kugelgelenk erweitert werden. Zur effektiven Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollten die Höhenabstände des zu justierenden optischen Bauelementes, relativ zu den Drehpunkten der Justiereinheit, so genau wie möglich, z. B. durch einen Einmessprozess, bestimmt werden. Geringe Abweichungen der tatsächlich zu justierenden Achse, zu der Position der in der Rechnung betrachteten Achse, beeinflussen die Konvergenz des Justieralgorithmus nur geringfügig. In der Praxis sollte die Justierung jedoch meist iterativ durchgeführt werden, da sich infolge von unvermeidbaren Fertigungs- und Montagetoleranzen die Positionen zwischen theoretischer und tatsächlicher Lage der zu justierenden Achse oder des zu justierenden Vektors minimal unterscheiden. Da bei iterativer Durchführung des Algorithmus der verbleibende Justierfehler jedoch durch jeden weiteren Durchlauf minimiert werden kann, ermöglicht das Verfahren eine zielgerichtete und automatisierte Justierung.
Nachfolgend soll ein mögliches Vorgehen beim erfindungsgemäßen Verfahren chronologisch erläutert werden.
Zu Beginn soll mindestens ein optisches Bauelement auf einer Justierdrehmaschine eingerichtet werden.

• Aufnahme der Optik (einzelne Linse, Spiegel, Kittglieder etc.) auf der Justiereinrichtung der Justierdrehmaschine, auch Justierfutter genannt.
• Dabei kann die optische Linse in einer beliebigen Höhe auf der Justiereinrichtung angeordnet werden. Eine Verwendung von Adaptern zur Höheneinstellung ist nicht erforderlich, so dass keine zusätzlichen Umrüstzeiten bei der Justierung und Bearbeitung verschiedener optischer Bauelemente mit unterschiedlichen Geometrien und Funktionen erforderlich sind.
• Definition eines Justierkoordinatensystems, dessen Ursprung im Mittelpunkt der Justierkalotte, also in deren Drehpunkt liegt. Das Justierkoordinatensystem ist rechtsorientiert, wobei die z-Achse in Richtung der Bezugsachse (= Spindelachse der Maschine) definiert ist.
• Der Ursprung des Justierkoordinatensystems liegt (nahezu) auf der Bezugsachse

Einmessen der Linse in z-Achsrichtung und Übertragung der Werte in das Justierkoordinatensystem

• Durch Umfokussieren und/oder Verschieben des Reflexbildgerätes/Messeinheit entlang der Bezugsachse werden die Positionen der Reflexlagen (= Ebenen der scharfen Markenreflektion) für die jeweiligen optischen Flächen gefunden
• Aus den gefundenen Reflexlagen und der Kenntnis über die Geometrie von optischer Linse und Justierfutter, sind die Höhenlagen z1 und z2 der Krümmungsmittelpunkte der optischen Flächen eindeutig bekannt.
• Die ermittelten Abstände werden nun in das Justierkoordinatensystem umgerechnet, also in Bezug zum Drehpunkt der Justierkalotte/Justiereinrichtung 1b gesetzt.

Bestimmung des ersten Krümmungsmittelpunktes

• Das Messgerät/Messeinheit wird durch Verschieben entlang der Bezugsachse und die Verwendung einer angepassten Vorsatzoptik in die Ebene des Krümmungsmittelpunktes der ersten optischen Fläche 2a fokussiert
• Die projizierte Marke wird scharf auf den Detektor des Messgerätes abgebildet
• Die optische Linse wird um vorzugsweise 360° gedreht, dabei entsteht eine Folge von Markenabbildungen, wenn die Optikfläche dezentriert ist
• Der geometrische Krümmungsmittelpunkt C1 der Linsenfläche liegt exakt auf der Hälfte des gemessenen Markenbildes → die Position des Krümmungsmittelpunktes C1 der ersten Fläche zum Drehpunkt der Justierkalotte ist in X, Y, Z eindeutig bekannt

Zentriermessung des zweiten Krümmungsmittelpunktes

• Das Messgerät/Messeinheit wird wiederum durch Verschieben und die evtl. Anpassung der Vorsatzoptik auf die zweite Linsenfläche 2b eingerichtet
• Da in diesem Fall durch die erste optische Fläche hindurch gemessen wird, muss die abbildende Wirkung der Optikfläche 2a beachtet werden, sowohl im Beleuchtungs- als auch im Beobachtungsstrahlengang → die Höhenebenen in Z-Achsrichtung der Markenabbildung und des wirklichen, geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Linsenfläche 2b unterscheiden sich
• Die optische Linse wird wiederum um 360° gedreht und der Schlagkreis für die zweite Optikfläche 2b aufgenommen, dabei wird nur der scheinbare Zentrierfehler detektiert
• Aus Kenntnis über die Linsengeometrie und dem Zentrierfehler der ersten Optikfläche 2a wird nun durch Optikrechnung/Strahldurchrechnung/Abbildungsgleichungen die X-Y-Position des tatsächlichen, geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Fläche 2b berechnet → die Position des geometrischen Krümmungsmittelpunktes C2 der zweiten Fläche in Bezug zum Drehpunkt der Justierkalotte ist in X, Y, Z eindeutig bekannt
• Im Prinzip wird also die Position des wirklichen Krümmungsmittelpunktes, unter Beachtung der optischen Brechung an der ersten Fläche, ermittelt

Berechnung des Winkels zur Ebene des Justieraktors zur Rotation

• Der Winkel ϕ zwischen der Ebene des Justieraktors 4 und dem Richtungsvektor der optischen Achse in der xy-Projektion wird berechnet.
• Durch Koordinatentransformation werden die Krümmungsmittelpunkte C1 und C2 um den ermittelten Winkel ϕ in die Schlagebene des Aktors 4 mathematisch (virtuell) gedreht.
• Für die Justierung wird auch die Linse/Spindel um diesen Winkel gedreht, so dass nach Drehung der Richtungsvektor des Schlagaktors 4 mit dem Richtungsvektor der optischen Achse in der xy-Projektion übereinstimmt.

Berechnung des Winkels zwischen optischer Achse und Bezugsachse
Der Winkel ϑ wird mathematisch durch einfache Winkelbeziehung ermittelt.
Aufrichten der optischen Achse durch Schwenken der Justierkalotte

• Um die optische Achse parallel zur Spindelachse/Bezugsachse 3 aufzurichten, muss nun um den Winkel ϑ das Kugelgelenk 1b gedreht werden, d. h. es muss eine Zielposition für die gemessenen Position nach Reflexion ermittelt werden, auf die dann justiert wird
• Die Berechnung dieser Zielposition erfolgt wiederum durch eine Reihe von Koordinatentransformationen (Rotationsmatrizen) um die Achsen des definierten Justierkoordinatensystems, oder direkt durch virtuelle Drehung um eine zur Schlagachse senkrechte Rotationsachse.
• Die optische Achse wird virtuell aufgerichtet und man erhält die Koordinaten der Krümmungsmittelpunkte der optischen Fläche für den idealen Fall, dass die optische Achse parallel zur Bezugsachse steht
• Aus den ermittelten Zielkoordinaten muss nun wieder auf die Positionen der korrespondierenden Markenbilder zurück gerechnet werden, nach denen die Linse dann geschwenkt wird.
• Während der Justierung wird die erste optische Fläche 2a kontinuierlich angemessen und der Justierschritt ist beendet, wenn der reflektierte Marke innerhalb einer vorgegebenen Ungenauigkeit von der berechneten Zielposition liegt.

Schieben der optischen Achse durch die plane Justiereinheit 1a

• Der letzte Justierschritt besteht dann einfach in einem „Einschieben” der optischen Achse auf die Bezugsachse 3 entlang der planen Justiereinheit 1a bzw. Gleitfläche
• Die optische Achse ist im optimalen Fall somit zentriert, jedoch kann es natürlich Unsicherheiten, sowohl bei der Messung, als auch bei der Justierung geben
• Ein typischer Justieralgorithmus kann daher mehrere Iterationen benötigen, um die optische Achse zur Bezugsachse zu zentrieren

Drehen der Referenzflächen

• Wenn optische Achse und Bezugsachse zumindest ausreichend übereinstimmen, kann die Fassung der optischen Linse auf das gewünschte Maß gedreht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010053422 B3 [0004]
DD 0154046 A1 [0005]
DE 10303562 A1 [0007, 0024]

Claims

Verfahren zur zielgerichteten Justierung von optischen Bauelementen zu einer Bezugsachse, bei dem die Position(en) der optischen Oberfläche(n) mindestens eines optischen Bauelements (2) zur Bezugsachse, durch optische Messung mit Autokollimationsfernrohren in Reflexion und/oder Transmission, mit interferometrischen Messverfahren, einem oder mehreren taktil und/oder berührungslos messenden Distanzsensor(en) oder der Kombination mehrerer dieser genannten Messverfahren, bei einer Drehung des auf einer Justiereinheit (1) angeordneten optischen Bauelements (2) um die Bezugsachse (3) bestimmt werden; so dass die Position(en) einer/der zu justierenden Achse(n) eines optischen Bauelements (2) in Bezug zur Bezugsachse (3) bestimmt wird/werden und daraus durch eine Verschwenkbewegung der Justiereinheit (1) um einen Drehpunkt in Verbindung mit einer translatorischen Verschiebebewegung senkrecht zur Bezugsachse (3) oder durch mehrfache Verschwenkbewegung einer Justiereinheit (1) an der mehr als ein Drehpunkt vorhanden ist, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische Achse(n)) des einen oder mehrerer optischer Bauelemente (2) so ausgerichtet wird/werden, dass sie mit der Bezugsachse (3) übereinstimmen; wobei bei einer Justiereinheit (1), die mit einem einzigen Drehpunkt ausgebildet ist, die Ausrichtung der der optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) (2) parallel zur Bezugsachse (3) und anschließend oder davor durch eine translatorische senkrecht zur Bezugsachse mit der Justiereinheit (1) durchgeführte Bewegung, die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optische Achse(n)) des/der optischen Bauelemente(s) (2) in Übereinstimmung mit der Bezugsachse (3) gebracht wird/werden oder bei einer Justiereinheit (1), die mit mehr als einem Drehpunkt ausgebildet ist, zuerst die die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse (optische(n)) Achse(n) des/der optischen Bauelemente(s) (2), unter Berücksichtigung der Lage des zweiten Drehpunktes, durch eine Stellbewegung um den ersten Drehpunkt, definiert auf einen vorher berechneten Verkippungswinkel zur Bezugsachse (3) justiert wird und anschließend durch eine weitere Stellbewegung um den zweiten Drehpunkt auf die Bezugsachse (3) eingeschwenkt und somit zentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position(en) des/der Krümmungsmittelpunkte(s) (C1, C2) von gekrümmten Oberflächen eines oder mehrerer optischer Bauelemente (2) mit sphärischer Oberfläche in Bezug zur Bezugsachse (3) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Marke entlang einer Bezugsachse auf mindestens eine Oberfläche mindestens eines optischen Bauelements fokussiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Justierung ein dreidimensionales Justierkoordinatensystem (7) genutzt wird, dessen Koordinatenursprung in der Ebene des Drehpunktes der Justiereinheit (1) angeordnet ist und alle gemessenen Positionen oder Abstände auf das Justierkoordinatensystem (7) bezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei gemessenen Positionen oder Abständen die optische Wirkung von zusätzlichen, sich im Strahlengang befindlichen optischen Elementen oder Oberflächen, zwischen der Messeinheit (6) und der Oberfläche des zu justierenden Bauelementes (2), bei der Erfassung der Zentrierfehler der relevanten optischen Oberflächen des optischen Bauelementes berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinheit (6) mindestens ein Reflexbildgerät eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position(en) der optischen Oberfläche(n) durch Interferometrie, Wellenfrontsensorik, taktil oder berührungslos messenden Distanzsensoren, bestimmbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anwendung von Koordinatentransformationen, die die optische Wirkung des/der optischen Bauelemente(s) (2) beschreibende Achse (optische Achse) oder ein die optische Wirkung eines Bauelements beschreibender zu justierende Vektor, in Bezug zur Lage der Justiereinheit (1) gesetzt wird und weiterhin die Bewegungen der Achse oder des Vektors im Justierkoordinatensystem (7), die in Folge von Justierbewegungen durch die um die Bezugsachse (3) drehbare Justiereinheit (1) entstehen, im voraus berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass optische Linsen mit sphärischen Flächen, optische Linsen, die neben einer sphärischen Fläche eine Planfläche besitzen, optische Linsen mit rotationssymmetrischen asphärischen Flächen, optische Linsen mit zylindrischen Oberflächen, optische Linsen mit azylindrischen Oberflächen, refraktive optische Bauelemente mit mehr als zwei optisch wirksamen Flächen und/oder reflektierende optische Bauelemente justiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es iterativ durchgeführt wird, bis eine vorgebbare maximale zulässige Abweichung der Ausrichtung und des Abstandes der die optische Wirkung des optischen Bauelementes beschreibenden Achse(n) (optischen Achse(n)) von der Bezugsachse (3) unterschritten ist.