用于透射、折射的光学系统的自定心的透镜装置的制作方法

本发明涉及一种用于在规定的光谱范围内透射、折射工作的光学系统的透镜装置，所述透镜装置包括：至少两个透镜，所述透镜分别由在规定的光谱范围内透射的材料制成；共同的壳体，在该壳体中依次设置所述至少两个透镜，其中，所述透镜至少基本上关于共同的光学轴线径向地、轴向地并且以倾角定向。

背景技术

这样的透镜装置由us2016/0282593a1已知。

透射、折射的光学系统用于物镜的光学成像的装置。光(例如可见光或者红外光)穿过光学系统的透镜传播，并且在此，光由于透镜材料的折射率与相应的透镜的环境的折射率不同而在透镜的边界面上被折射。通过边界面的形状和在边界面处的折射率的差确定光的偏转。边界面也可以被称为光学作用面，在所述边界面上折射光以用于光学成像。

在最简单的情况下，透射、折射的光学系统可以仅包括一个唯一的透镜；然而大多数情况下依次设置多个透镜，以便将这些透镜的特性组合。在可见光的范围内应用时，应经常组合多个透镜的折射能力以便特别大程度地放大或者缩小。

组合多个、沿光传播方向依次设置的透镜需要将这些透镜或者这些透镜的光学轴线关于透镜装置的共同的光学轴线充分精确地径向地、轴向地并且倾斜地定向。

为了确保所述定向，针对光学元件(透镜)随时间发展而开发了不同的定向及紧固变型方案。h.naumannetal.,handbuchbauelementederoptik,carlhanserverlag,münchen,7.auflage,2014给出了这些定向及紧固变型方案的概览。

在一种也在us2016/0282593a1中实现的变型方案中，一光学元件被轴向支撑在共同的壳体中。在共同的壳体中的所有其它光学元件分别通过间隔垫片支撑在在前的光学元件上，并且最后的光学元件被闭锁机构轴向地从后方嵌接。每个光学元件通过共同的壳体单独径向定向。在这种结构型式中，在光学组件中的可能的误差(例如间隔垫片与光学元件的不同的边缘厚度)会累加并传递，从而可能会导致最后的光学元件的光学轴线的相对大的倾斜。

当每个光学元件获得在共同的壳体中的自身的止挡面和自身的紧固部时，避免所述误差的传递。不过，这种结构型式需要从光学元件到光学元件逐个变大的直径，以便确保可装配性。

在两种结构型式中，通过共同的壳体的内壁相对于各个光学元件的径向的边缘(周面)进行光学元件的径向的定向。径向的边缘与光学元件的光学轴线的局部间距受到制造公差，由此，产生光学元件的光学轴线相对于共同的光学轴线的一定的轴偏距。

此外，在光学元件的边缘(周面)和共同的壳体的内壁之间留有明显的径向的间隙，该间隙同样能实现光学元件相对于共同的光学轴线的轴偏距并且通常因此导致像差。为了补偿在构件上的制造公差，也为了在光学元件相对于共同的壳体的相对径向热膨胀的情况下防止光学元件径向卡住并且防止在光学元件中的相应的张紧结构，间隙是必需的，否则，这可能导致光学元件的变形并且不利地影响成像特性。如果径向间隙过小、特别是考虑到在存储、运输和正常使用时可能的温度波动，光学元件甚至可能被损坏。反之，在径向的间隙相当大时，偏心并进而像差也变大。

由de102004048064a1亦或de102005023972a1已知显微镜物镜，在这些显微镜物镜中，每个透镜分别设置在支座(保持件)中并且经由各个支座径向地固定在共同的壳体中。

在所谓的定心车削(zentrierdrehen)的背景下，每个单独的透镜固定在自身的支座中，其中，所述支座的外轮廓在特定的校准车床上精加工。在这种加工期间测量光学元件的光学轴线。支座的精加工以如下方式进行，即，确定位置的轮廓在精加工的支座上相对于光学元件的光学轴线更精确地被放置。在所谓的校准粘接时，同样测量光学元件的光学轴线，并且光学元件这样粘接在其支座中，使得该光学元件精确地放置在支座中。由此，可以将光学元件的光学轴线的径向位置相对于支座或者相对于支座的边缘的公差最小化，所述支座的边缘对于在共同的壳体中的定向来说是重要的。

定心车削和校准粘接是用于减少在光学系统中的像差的可行方案，特别是通过将在光学元件的光学轴线相对于支座的对于在共同的壳体中的径向定向来说重要的周面的径向间距方面的公差最小化来减少在光学系统中的像差。然而，在这些结构型式中，光学元件和支座的、或者支座和共同的壳体的不同的(径向的)热膨胀仍然是成问题的。此外，定心车削和校准粘接是耗费并且昂贵的。

技术实现要素：

本发明基于如下任务，提供一种透镜装置，该透镜装置能简单并且低成本地实现各透镜以良好的精确度关于共同的光学轴线定向，并且在此在温度波动时不易产生误差和损坏。

所述任务以简单和非常有效的方式通过一种开始时提到的类型的透镜装置来解决，所述透镜装置的特征在于，各个按序列相邻的透镜相对于彼此可动地支承并且以这些透镜的透射材料构造面向彼此的贴靠面，相邻的透镜以这些贴靠面相互贴靠，设置有弹性的张紧器件，利用所述张紧器件沿轴向方向预张紧透镜的序列，并且仅一个在序列中的所述透镜通过共同的壳体轴向地定向并且仅一部分在序列中的所述透镜通过共同的壳体径向地定向，并且序列的剩余的透镜通过各个相邻的透镜的面向彼此的贴靠面相互定向，由此，序列的所有透镜关于共同的光学轴线径向地、轴向地并且以倾角定向。

本发明提出，构造一组散装的透镜，所述透镜组设置在共同的壳体中并且利用张紧器件沿轴向方向(沿着共同的光学轴线)弹性地张紧。通过壳体轴向地定向(并且优选直接地、也备选间接地、然而不经由另一个透镜而轴向贴靠在壳体上)的透镜形成透镜组的基础。

在由于热膨胀系数不同和温度波动而在共同的壳体和透镜组之间存在轴向的膨胀差的情况下，弹性的张紧器件可以补偿该膨胀差，而不会由于高的压应力损坏透镜。在此，轴向的膨胀差可能由轴向的热膨胀造成，亦或由透镜的径向的热膨胀造成，所述热膨胀例如在相邻的透镜的楔形地或者漏斗状地作用的、面向彼此的贴靠面的情况下导致透镜的相互的轴向的移动。

一部分透镜、通常一个或两个透镜通过共同的壳体径向地定向，亦即通过壳体的内壁沿径向方向在所述透镜的运动方面受限。针对这部分透镜或者所述透镜的透射材料，壳体材料可以选择具有几乎与所述透射材料的热膨胀系数相等(例如相对于壳体材料具有最大25％的差)的热膨胀系数。在这种情况下，相对小的径向间隙足以在要期待的温度波动时(在存储、运输时亦或在正常运行中)防止各个透镜在共同的壳体中径向卡住；常用的径向的间隙宽度(在设定温度tsoll、例如20℃下)大部分为15μm或者更小，亦或透镜的直径的千分之一或更小。透镜的可能的轴偏距是相应小的，从而像差可以保持小。

针对剩余的(残留的)部分透镜、通常两个或者多个透镜(这些透镜不通过共同的壳体径向地定向)可以在各个透镜和共同的壳体之间设置实际上任意大的径向的间隙，而不影响这些透镜的径向的定向。特别是，径向的间隙可以相对于共同的壳体这样大地构造，使得在要期待的温度波动时(也在用于使用运行、例如在存储或者运输时的设定温度区间之外)绝不发生相互的径向的接触。相对于共同的壳体的常用的径向的间隙对于剩余部分的透镜来说为150μm或者更多。针对这些剩余部分的透镜，仅经由朝向相邻的透镜的贴靠面进行径向的定向。通过适当地设计相邻的透镜的面向彼此的贴靠面、例如楔形地或者漏斗形地起作用的贴靠面可以引起的是，透镜的不同的径向的热膨胀不是导致径向的应力，而是导致透镜的相互的轴向的移动，这可以依靠弹性的张紧器件无损伤危险地实现。

在本发明的范畴下，不需要用于各个透镜的支座(保持件)。透镜通常可以为了在共同的壳体中装配而简单地依次地或者作为散装的组插入到共同的壳体中的基本上圆柱形的、一侧敞开的空腔中，并且接着固定(通常通过张紧元件的闭锁和/或拧紧、例如旋紧)。

径向地定向意味着：透镜(透镜的光学轴线)的(正确的)位置在相对于(期望的)共同的光学轴线的移动方面垂直于所述共同的光学轴线。轴向地定向意味着：透镜的(正确的)位置在沿着共同的光学轴线相对于期望的位置的移动方面在共同的光学轴线上。以倾角定向意味着：透镜的光学轴线相对于(期望的)共同的光学轴线的(正确的)倾斜。

在多个使用情况下，仅一个透镜通过壳体径向地定向。该透镜经常也还通过壳体轴向地定向。要注意的是，通过壳体轴向地定向的透镜通常也通过壳体以倾角定向或者确定在共同的壳体中的共同的光学轴线的定向。

本发明的优选的实施方式：

在按照本发明的透镜装置的一种优选的实施方式中，规定的光谱范围处于红外光中，特别是其中，规定的光谱范围全部或者部分地包括从2μm至13μm的波长范围。本发明特别是适用于在红外线显微镜物镜中使用。此外，可以借助于车削方法、特别是金刚石车削简单地制造在红外光谱范围中的适当的透镜，因为在红外的光谱范围中由于长的波长，在车削加工之后残留的表面粗糙度通常不太关键。可以使用红外光，以便通过样品获得光谱信息，例如可以在确定样品的化学组分时使用这些光谱信息。为此，特别是可以在红外线显微镜中检查这些样品。为了在样品的表面定向，大多期望可以以小的放大程度观察样品。在能在可见的和红外的光谱范围内使用的显微镜应用中的镜面物镜由于大的中心阴影不适用于小的放大程度。用于红外线透明的透镜的材料在它们的宽的光谱范围上大多具有折射率的极大的波长相关性。由此，单个透镜带来极大的色差。为了补偿这种色差，可以在按照本发明的透镜装置中组合不同的透射材料的透镜(为此也见下文)。因此，在本发明的范畴下可以很好地使用基于透镜的物镜或者在ir显微镜中的按照本发明的透镜组。

在一种实施方式中同样可以规定，规定的光谱范围处于可见光的范围内，特别是其中，规定的光谱范围全部或者部分地包括390nm至780nm的波长范围。

一种有利的实施方式规定，所述至少两个透镜中的至少一些透镜由不同的、在规定的光谱范围内透射的材料制成。在光学材料、特别是用于红外的光谱范围的光学材料很多时，折射率极大地与波长相关。于是，在单个透镜或者其中所有透镜由相同的光学材料制成的光学系统中必须忍受极大的色差。与此相对地，如果在本发明的范畴下将具有不同的与波长相关的折射特性的、不同的透射材料以适当的方式组合，则可以通过波长相关性的相互的(至少部分的)补偿提供透镜装置，该透镜装置整体上具有(与单个透镜相比)减少的色差。此外，不同的透射材料大多具有不同的热膨胀系数。由此，较简单地找到或者选择一种壳体材料，该壳体材料具有良好地适配于所述透射材料中的一种透射材料(透镜材料)的热膨胀系数；所述透镜材料于是可以用于一个或者多个透镜，所述透镜由共同的壳体径向地引导。

一种实施方式也是优选的，该实施方式规定，相邻的透镜的面向彼此的贴靠面构造在透镜的径向外部的区域中，在相邻的透镜的径向内部的区域中构造有光学作用面，并且相邻的透镜仅以面向彼此的贴靠面、但不以光学作用面相互贴靠。所述结构型式在实际中被证实为可行的。光学作用面和贴靠面在空间上并且在功能上相互分离并且因此可以相互独立地设计几何形状。

一种实施方式也是有利的，该实施方式规定，按序列相邻的透镜分别构造有面向彼此的第一贴靠面，其中，至少各一个所述面向彼此的第一贴靠面几乎平面地并且几乎垂直于相应的透镜的光学轴线构造，特别是构造使得第一贴靠面的最大的局部的斜度角α不超过15°的值，其中，所述局部的斜度角α相对于垂直于透镜的光学轴线延伸的基准面被测量，并且在包含透镜的光学轴线的剖面中被测量，并且特别是其中，第一贴靠面构造为相对于相应的透镜的光学轴线旋转对称。通过第一贴靠面可以将透镜轴向地定向并且相对于相邻的透镜以倾角定向。基于基本上平面(特别是无梯度的)并且几乎垂直的构造，在第一贴靠面上在没有(或者在斜度角最大15°时以仅小的)轴向偏移的情况下可能相对径向滑动。通常，两个面向彼此的第一贴靠面构造为几乎平面的并且几乎垂直于透镜的各个光学轴线。要注意的是，第一贴靠面可以具有相互错开的或者相互分开的子面旋转对称的贴靠面能特别简单地制造并且避免在透镜之间的错误定向。

在一种优选的进一步扩展方案中，至少各一个所述面向彼此的第一贴靠面垂直于相应的透镜的光学轴线延伸，特别是其中，所述第一贴靠面构造为环状的平面。利用(精确)垂直的第一贴靠面可以在相邻的透镜的每个径向的移动位置中实现无轴向偏移的平面的(面状的)相互贴靠，由此将局部的压力负荷保持小的。刚好在软的透镜材料、如经常在ir光谱范围内使用的透镜材料中，所述结构型式有助于避免透镜的变形，由此可以实现良好的成像特性。环形的平面能简单地制造并且允许在透镜的整个周面上的均匀的压力分布。

一种实施方式是同样有利的，在该实施方式中，按序列相邻的透镜分别构造有面向彼此的第二贴靠面，其中，所述第二贴靠面的其中一个第二贴靠面构造有朝向另一个透镜渐宽的开口和/或所述第二面的其中一个第二面构造有朝向另一个透镜渐缩的突出部。第二贴靠面也可以被称为"定心的"或者"倾斜的"贴靠面。通常，朝向彼此的第二贴靠面的其中一个第二贴靠面构造为具有开口并且所述另一个第二贴靠面构造为具有突出部。要注意的是，第二贴靠面也可以具有相互分开地或者相互错开的子面；然而，通常第二贴靠面构造为相对于相应的透镜的光学轴线旋转对称。第二贴靠面用于将相应的透镜相对于相邻的透镜径向定向。特别是，通过透镜的或者第二贴靠面的相互的作用相互限制径向的运动间隙。在此，利用渐宽的开口和/或渐缩的突出部可以进行楔形的或者漏斗形的、相互的引导，特别是其中，通过相互的引导可以将相邻的透镜的相对的径向的膨胀转换成轴向的滑动。

在该实施方式的一种优选的进一步扩展方案中规定，所述第二贴靠面的其中至少一个第二贴靠面的局部的斜度角α具有在25°至65°之间的、优选在30°至60°之间的值，其中，局部的斜度角α相对于垂直于透镜的光学轴线的基准面被测量，并且在包含透镜的光学轴线的剖面中被测量。在此，仅需要在可能发生相邻的透镜的相互的贴靠的区域中观察局部的斜度角α。在给定的斜度角范围内通常可以实现径向膨胀到轴向偏移的良好的偏转功能或者实现透镜的良好的相互滑动，并且同时将径向的间隙保持小的。较陡的(较大的)斜度角减小径向的间隙，并且较平缓的(较小的)斜度角改善相邻的透镜的相互滑动(其中可滑动性也与材料相关的摩擦系数有关)；在给定的斜度角范围内可以使两个方面相互协调。特别是，截锥周面作为第二贴靠面可以设立为具有α＝45°的斜度角。

在一种优选的进一步扩展方案中，所述第二贴靠面中的一个或多个第二贴靠面至少基本上按照截锥和/或球台体和/或环形盘的周面构造。这些形状在实际中被证实为可行的并且能简单制造。

特别优选一种进一步扩展方案，在该进一步扩展方案中，所述面向彼此的第二贴靠面的其中一个第二贴靠面构造有朝向另一个透镜渐宽的、至少基本上相当于截锥的周面的开口，并且所述面向彼此的第二贴靠面中的所述另一个第二贴靠面构造有朝向所述另一个透镜渐缩的、至少基本上相当于环形盘的周面的突出部。通过所述结构型式能够在"取下"的情况下以简单的方式并且以高的可靠性设立在两个透镜之间的环绕的线性的(并且不仅逐点的)接触，这种接触有助于避免应力集中并且因此减少在贴靠面上的材料应变，所述应力集中由于贴靠面逐点相互贴靠而出现。

在对于具有第一和第二贴靠面的实施方式的一种有利的进一步扩展方案中，透镜装置这样构造，使得在设定温度tsoll下，相邻的透镜的面向彼此的第一贴靠面按序列相互贴靠、特别是相互平面地贴靠，并且在相邻的透镜的面向彼此的第二贴靠面之间留有间隙，特别是其中，所述设定温度tsoll为20℃。通过在第二贴靠面之间的间隙(名义上的空隙)，在透镜的定心(径向的定向)时残留一定的间隙。通常对于多种使用情况来说可接受小的定心误差。在设定温度tsoll下(亦或在设定温度区间、例如15-40℃中)，间隙相应地应是这样小的，使得不超过对于透镜装置的期望的成像特性所允许的定心误差。于是，对于与设定温度(或者设定温度区间)小的温度偏差来说，在透镜的透射材料的热膨胀系数不同时，通过间隙避免由于第二贴靠面的(大多非平面的)接触而取下透镜(亦即取下第一贴靠面)，由此避免对透镜的提高的局部压力。在通过第一贴靠面贴靠、特别是平面的(面状的)贴靠时，相当精确地保持轴向的定向和以倾角的定向。然而，要注意的是，透镜的取下直至一定角度可以是合理的。在取下的状态下精确地保持径向的定向，然而改变轴向的定向并且透镜可能相互倾斜，然而这在一定限度内是允许的。还要注意的是，设定温度tsoll(或者设定温度区间)与期望的应用有关。在设定温度tsoll下的通常的间隙(在居中的位置中、名义上的间隙宽度)大多为15μm或者更小。

一种实施方式也是有利的，在该实施方式中，通过共同的壳体径向地定向的部分透镜中的所有透镜的透射材料具有的热膨胀系数与壳体的材料的热膨胀系数的差小于不通过共同的壳体径向地定向的部分透镜中的所有透镜的透射材料的相应的差。换言之，通过共同的壳体径向地定向的透镜的一个或多个透射材料的热膨胀系数最接近于壳体材料的热膨胀系数。由此可以减小径向的间隙，所述径向的间隙必须作为补偿空间被设立用于透镜和壳体的不同的径向的热膨胀。相应地，整体上将按照本发明的透镜装置的像差最小化。

在一种优选的实施方式中规定，通过壳体轴向定向的透镜设置在透镜的序列的第一端部上，并且在其上作用有张紧器件的透镜设置在透镜的序列的第二端部上，该第二端部与第一端部对置。所述结构在实际中被证实为可行的，其中，通常弹性的元件贴靠在序列的第二端部上。

通常适用的是，弹性的张紧器件可以不同类型地构造；通常所述张紧器件包括至少一个弹性的元件(例如弹簧或者由弹性体制成的本体)和能在壳体上轴向调整的张紧元件，其中，透镜的序列(透镜组)和弹性的元件轴向地设置在可调整的张紧元件和壳体的(位置固定的)支座之间。张紧器件优选对透镜组施加尽可能均匀的挤压力(特别是在周面上均匀地和/或在靠置面上均匀地施加)，以便防止局部的负荷集中和由此造成的透镜的变形。优选一种实施方式，在该实施方式中，张紧器件包括：

-贴靠环，该贴靠环贴靠在透镜的序列的一端的透镜上，特别是利用平面的贴靠环面贴靠，该贴靠环面垂直于该透镜的光学轴线延伸，

-张紧环，该张紧环利用螺纹、特别是外螺纹旋拧到壳体的配合螺纹中，

-并且具有至少三个弹簧元件、特别是板簧元件，所述弹簧元件将贴靠环和张紧环相互连接。弹簧元件通常绕贴靠环或者张紧环的周面均匀分布地设置。大多设置相同弹簧刚度的恰好三个弹簧元件。弹簧元件通常倾斜地和/或在一定的周面角度范围内在贴靠环和张紧环之间延伸，优选近似在贴靠环和张紧环之间的假想的圆柱形周面上延伸、例如近似按照螺槽以贴靠环或者张紧环的半径延伸。

特别优选一种实施方式，在该实施方式中，在制造透镜的侧面时以相同的夹紧方式制造所有光学作用面和贴靠面。由此实现光学作用面的特别高的定向精确度。避免由于重新紧固(umspannen)而引入制造公差。优选必要时也同样以相同的夹紧方式制造透镜的边缘(外圆柱面)，该边缘对于在共同的壳体中的径向的定向来说是重要的。

此外，优选一种实施方式，在该实施方式中，透镜至少部分地、优选完全通过车削、特别是金刚石车削来制造。车削是低成本的，并且允许相当精确地制造旋转对称的面，这种面在本发明的范畴下有利地适用作为光学作用面以及贴靠面。在在红外光中的规定的光谱范围的情况下，在车削之后残留的粗糙度也不以明显的方式损害成像特性。在在可见光的范围内的规定的光谱范围的情况下，可以进行为了减少表面粗糙度的再处理、例如通过简单的再抛光。

在一种实施方式中同样可能的是，透镜至少部分地、优选完全通过压制的形式制造。通过压制工具不仅规定光学作用面而且规定贴靠面，由此，所述光学作用面和贴靠面可以以良好的精确性相互定向。压制可以在使用热量的情况下进行，特别是以便将用于透镜的原材料软化和/或均质化。

同样优选一种实施方式，在该实施方式中，透镜至少部分地、优选完全通过干涉测试仪调节的制造工艺制造。由此，可以在工具进给时实现特别高的精确度。

本发明的其它优点从说明书和附图中得出。上面提到的并且还进一步实施的特征同样可以按照本发明分别自身单独地使用或者多个以任意组合使用。示出并且描述的实施方式不是理解为封闭的列举，而是更确切地说，具有用于本发明的描述的示例性的特征。

附图说明

在附图中示出并且借助于实施例更详细地阐述本发明。图中：

图1示出穿过按照本发明的透镜装置的第一实施方式的示意性的纵剖面，其中，仅一个透镜被共同的壳体径向定向；

图2示出图1的透镜装置的示意性的斜视图，其中带有分离的张紧装置；

图3在透镜组的区域中示出图1的透镜装置的局部的放大图；

图4示出在取下的状态下穿过两个相邻的透镜的纵剖面；

图5示出在取下的、倾斜的状态下穿过两个相邻的透镜的纵剖面；

图6在透镜组的区域中示出按照本发明的透镜装置的第二实施方式的局部的放大图，该透镜装置具有两个被共同的壳体径向定向的透镜；

图7在透镜组的区域中示出按照本发明的透镜装置的第三实施方式的局部的放大图，该透镜装置带有具有第一贴靠面的透镜，该第一贴靠面具有小的斜度角。

具体实施方式

所有附图分别示出示意性的、未按比例的示意图。特别是，过度示出了间隙，以便能更好地看出这些间隙。

图1和图2以第一实施方式示出按照本发明的透镜装置1，该透镜装置在这里包括四个透镜11、12、13、14，这些透镜设置在共同的壳体15中。透镜11、12、13、14沿着共同的光学轴线16依次设置。透镜11-14用于光学成像装置，在这种装置中，光(这里为红外光)通过透镜装置1基本上沿着共同的光学轴线16传播(在图1中从右向左)。针对这种光学成像，透镜11-14关于共同的光学轴线16径向地(亦即横向于光学轴线16)、轴向地(亦即沿着共同的光学轴线16)并且以倾角(亦即以各个透镜11-14的光学轴线相对于共同的光学轴线16的倾角)定向。在此，在透镜表面上发生光的折射。

在示出的实施方式中，仅一个所述透镜、亦即在透镜11-14的序列的第一端部3处的透镜11通过共同的壳体15轴向定向。为此，透镜11在左侧利用环绕的靠置面18贴靠在共同的壳体15的环绕的凸肩17上。通过这种轴向贴靠，透镜11同时在倾角方面是确定的(亦即确定透镜11的光学轴线相对于共同的光学轴线16的倾角)。此外，仅一个所述透镜、在这里也是透镜11通过共同的壳体15径向定向，亦即通过共同的壳体15这样紧贴地径向容纳，使得所述透镜11的期望的径向位置通过壳体15直接强制限定。

在序列中的下一个透镜12支撑在透镜11上，并且由此径向地、轴向地并且在倾角方面被确定。为此，透镜11、12构造有朝向彼此的贴靠面2。透镜13以相同的方式支撑在透镜12上，并且透镜14以相同的方式支撑在透镜13上。透镜12、13和14特别是不通过壳体15径向或轴向地支撑(为此也见图3)。

相互贴靠的透镜11-14、也被称为透镜组20通过张紧器件21沿轴向方向张紧。为此，张紧装置22以一定的力从这里的右边在透镜组20的右边的第二端部4上挤压到透镜14上。张紧器件21或者张紧装置22在这里包括贴靠环23，该贴靠环以平坦的贴靠环面23a靠置在透镜14的靠置面24上。贴靠环23经由多个弹簧元件25、在这里为三个板簧状的弹簧元件25与张紧环26连接。张紧环26作为能沿轴向方向在壳体15上调整的张紧元件起作用。为此，张紧环26具有螺纹27(在这里为外螺纹)，张紧环能利用该螺纹与相应的配合螺纹28(在这里为内螺纹)螺纹连接。通过张紧环26的旋入深度可以调节贴靠环23挤压到透镜14上的力。可以利用粘合剂点固定旋入的位置(未详细示出)。

在所示的实施方式中，壳体15还具有端侧的连接螺纹(在这里为外螺纹)29以用于紧固在光学结构上。

在图3中更详细地阐述透镜11-14在共同的壳体15中的定向。

一方面，径向地和轴向地通过壳体15直接定向的透镜11利用该透镜的平坦的、环状的靠置面18贴靠在壳体15的平坦的、环状的凸肩17上。另一方面，透镜11利用其径向的边缘(其外部的圆柱周面)30几乎贴靠在壳体15的内壁31上；实际上沿径向方向留有在这里宽度大约为10μm的最小间隙32(假定透镜11在壳体15中的位置居中)，特别是以便可以将透镜11在壳体15中移近(推入)至凸肩17。此外，这种最小间隙32足以补偿在壳体15的内壁31的内直径与透镜11的外直径方面的制造波动和在透镜11与壳体15之间沿径向方向的(在一方面在正常运行中的、但是也在运输和存储时的预料的温度波动的情况下)可能的热膨胀差，而不会在内壁31处径向卡住透镜11。优选壳体15的材料与透镜11的材料相互协调，从而它们的(线性的)热膨胀系数尽可能相似，优选其中，透镜的材料的热膨胀系数与壳体15的材料的热膨胀系数偏差最大为25％。剩余的透镜12-14由任意的、常用的其它材料制成，其标准为，所有透镜的11-14的材料在针对透镜装置所规定的光谱范围中是透射的(透明的)。用于在红外光中的透镜的常用的材料是锗(例如用于透镜12；热膨胀系数α＝5.5*10^-61/k)、硒化锌(例如用于透镜13；热膨胀系数α＝7.6*10^-61/k)和1(例如用于透镜11和14；热膨胀系数α＝17*10^-61/k)。于是，黄铜有利地适用作壳体材料，黄铜具有热膨胀系数α＝18.5*10^-61/k；在组合材料1和黄铜时，参照壳体材料，热膨胀系数的差仅为大约8.1％。

在透镜11上在径向的外部区域中设立用于相邻的透镜12的第一贴靠面41和第二贴靠面42。第一贴靠面41在这里构造为平坦的环形面41a，该环形面垂直于透镜11的光学轴线71(该光学轴线在这里与共同的光学轴线16一致)。第二贴靠面42在这里构造为朝向透镜12渐缩的突出部42a，该突出部在这里相当于环形盘的周面的形状。此外，透镜11在径向的内部区域中具有光学作用面43，该光学作用面面对透镜12，但是不接触透镜12。

透镜11由统一的材料制成，不仅贴靠面2、41、42而且光学作用面43都以该材料制成。优选地，通常所有贴靠面2、41、42；光学作用面43、53；必要时对于通过壳体径向定向来说重要的边缘(圆柱周面)30和必要时用于壳体15或者用于张紧器件21的靠置面18、24在各个透镜11、12、13、14中以仅一种张紧方式或者每个透镜侧(前侧、背侧)仅一种张紧方式制造，以便将制造公差最小化；常用的制造方法在此包括车削、特别是金刚石车削。

在透镜12上在径向的外部区域中也设立用于相邻的透镜11的第一贴靠面51和第二贴靠面52。第一贴靠面51同样构造为平坦的环形面51a，该环形面垂直于透镜12的光学轴线72(该光学轴线与共同的光学轴线16一致)。第二贴靠面52在这里构造为朝向透镜11渐宽的开口52a，该开口在这里呈圆台的周面的形状。透镜12面对透镜11构造有处于径向的内部区域中的光学作用面53。

在设定温度下(该设定温度大多数情况为室温(20°)，但是根据使用情况也可以不同地选择)，所述第一贴靠面41、51相互贴靠，并且突出部42a嵌入到开口52a中。在此，在对置的两个贴靠面42、52之间留有小的间隙61。假定位置居中的话，该小的间隙61大多数情况具有大约10-15μm的宽度br(亦即在图3中过度示出间隙61)。因此，在第一贴靠面41、51相互贴靠时，仅保留小的径向间隙，透镜11、12可以在该间隙内借助于第一贴靠面41、52沿径向方向相互滑动。由此，确保透镜12在共同的光学轴线16上的径向定向，尽管透镜12没有通过壳体15直接固定。特别是，透镜12的径向边缘62通过大的间隙64与在那里对置的内壁63隔开、通常以150μm或者更大的径向的间隙宽度隔开，从而既不由于制造公差、也不由于透镜12在透镜11上的径向的滑动、也不由于热膨胀系数导致透镜12在壳体15中卡住。

透镜12的轴向的定向和以倾角定向通过经由第一贴靠面41、51平坦地贴靠在透镜11上确保。

透镜13在透镜12上经由相应的第一和第二贴靠面以相应的方式定向，并且透镜14经由相应的第一和第二贴靠面在透镜13上定向。在透镜14上的轴向压靠的贴靠环23确保透镜组20的透镜11-14轴向无间隙地相互贴靠。由此，所有透镜11-14在共同的壳体15中、特别是在共同的光学轴线16上径向地、轴向地并且以倾角定向，而不需要壳体15的进一步协助作用("自定心")。

在温度波动较大的情况下并且在透镜11-14的材料不同时可能发生：构造有突出部42a的透镜11比构造有从属的开口52a的透镜12相对径向程度较大地膨胀(或者较小地收缩)。由此，在第二贴靠面42、52之间的间隙61减小，直至第二贴靠面42、52最终接触。

在第二贴靠面42、52触碰接触时，透镜11相对于透镜12的进一步相对的径向的膨胀导致透镜12轴向远离突出部42a移动，参照图4(该图为了简化仅示出透镜11、12)，其中，失去("取下")第一贴靠面41、52的(平面的)接触。因此，透镜11、12利用它们的第二贴靠面42、52相互滑动。

在此，透镜12克服弹性的张紧器件的力的轴向移动能以简单的方式实现不对透镜11、12造成损坏。由于第二贴靠面42、52的斜度角α(和充分小的摩擦)也不会发生透镜11、12相对于彼此张紧，又参照图3的斜度角。第二贴靠面42、52的常见的斜度角α处于30°至60°之间、优选为45°。截锥周面状的开口52a在这里优选具有一致的斜度角α＝45°，并且环形盘周面状的突出部42a构造有在35°至50°之间的局部的斜度角α。局部的斜度角α在各个、在这里为第二贴靠面42、52上(例如借助于切线)相对于基准面be测量，并且在剖面se(在这里为附图平面)中确定，所述基准面垂直于各个透镜11、12的光学轴线71、72延伸，所述剖面包含透镜11、12的光学轴线。

要注意的是，透镜12-14在图3中的热膨胀不仅相对于其他透镜11-14、而且也相对于壳体15并不关键，因为这些透镜12-14径向不被引导。

由于在透镜11、12之间通过第二贴靠面42、52的贴靠接触的取下、亦即转接可能发生透镜11、12的相互倾斜，其中，透镜11的光学轴线71相对于透镜12的光学轴线72明显倾斜，参照图5(该图为了简化仅再次示出透镜11、12，并且过度呈现所述倾斜)。但是在此，所述倾斜通过第一贴靠面41、51被限制，因为最终发生第一贴靠面41、51(在这里在下方的区域中)逐点地相互贴靠。由此，可能的是，尽管"取下"，在个别情况下也还可以遵守用于透镜装置的规定的技术规格。

图6在透镜组20的区域中示出按照本发明的透镜装置的第二实施方式，该透镜装置很大程度上相当于图1至图3的透镜装置。因此，应仅阐述主要的区别。

在示出的实施方式中，又四个透镜11、12、13、114设置在共同的壳体15中。透镜11作为唯一的透镜直接轴向通过壳体15定向。在该实施方式中，两个透镜、亦即透镜11和114通过壳体15径向直接定向。剩余的透镜12、13通过透镜11和114径向定向。通过由壳体15将两个透镜11、114径向定向可以整体上更精确地进行透镜组20的径向定向。不过，在该实施方式中，对于两个透镜11、114来说必须确保、特别是通过与壳体15相协调的材料选择确保：不可能由于热膨胀而发生由于在壳体15中的径向的卡住而径向张紧。由此，在该实施方式中，对于透镜11、12、13、114的材料选择整体上是有一些受限的。此外，壳体15的内壁31、81的不同的区段必须以高的精确度相对彼此制造。

图7针对按照本发明的透镜装置的第三实施方式示出透镜组20的区域。仅阐述与图6的主要区别。

在此，透镜11、12利用第一贴靠面41、51相互贴靠。在此，透镜11的第一贴靠面41构造为具有相当小的、在这里大约7°的斜度角α的截锥的周面，该斜度角相对于基准面be测量，该基准面垂直于透镜11的光学轴线71(该光学轴线在这里与共同的光学轴线16一致)。剖面se(在这里为附图平面)包含透镜11的光学轴线71，在该剖面中测量斜度角α。透镜12的第一贴靠面51在这里构造为环形段的周面。第一贴靠面41的小的斜度角α能实现仅以相对小的可能性使得透镜11、12超过透镜11、12的径向间隙倾斜(参照超过在第二贴靠面42、52之间的小的间隙61)。然而，在斜度角α充分小时，所述可能的倾斜大部分是可容忍的。

附图标记列表：

1透镜系统

2贴靠面

3第一端部

4第二端部

11透镜(通过壳体径向地并且轴向地定向)

12-14透镜

15共同的壳体

16共同的光学轴线

17凸肩

18靠置面

20透镜组

21张紧器件

22张紧装置

23贴靠环

23a贴靠环面

24靠置面

25弹簧元件

26张紧环

27螺纹

28配合螺纹

29连接螺纹

30径向的边缘

31内壁

32间隙(内壁/径向边缘，在透镜11中)

41第一贴靠面

41a平坦的环形面

42第二贴靠面

42a突出部

43光学作用面

51第一贴靠面

51a平坦的环形面

52第二贴靠面

52a开口

53光学作用面

61间隙(第二贴靠面)

62径向的边缘

63内壁

64间隙(径向边缘/内壁，在透镜12中)

71光学轴线(透镜11)

72光学轴线(透镜12)

81内壁

114透镜(通过壳体径向地定向)

α斜度角

be基准面

br宽度(间隙61)

se剖面