DE102015106481A1

DE102015106481A1 - Optische Einrichtung

Info

Publication number: DE102015106481A1
Application number: DE102015106481.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hampf; Ivo Buske; Paul Wagner
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: FR3035522B1; FR3035522A1; WO2016173830A1; DE102015106481B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Einrichtung (1), insbesondere für den Einsatz an Teleskopen, umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse (2), insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung (5) und eine Strahlenaustrittsöffnung (6) definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses (2) ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahlenaustrittsöffnung (7) in einer Seitenwand des Gehäuses (2) ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, und einen innerhalb des Strahlengangs angeordneten teildurchlässigen Spiegel (3), der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung (5) in das Gehäuse (2) einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels (S) in ein den teildurchlässigen Spiegel (3) durchtretendes Strahlenbündel (SD) und ein vom teildurchlässigen Spiegel (3) reflektiertes Strahlenbündel (SR) ausgebildet ist, wobei der teildurchlässige Spiegel (3) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit (4) in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung (5) und dem teildurchlässigen Spiegel (3) angeordnet ist, um das von dem teildurchlässigen Spiegel (3) reflektierte Strahlenbündel (SR) zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung (7) zu lenken.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung, insbesondere für den Einsatz an Teleskopen, umfassend ein Gehäuse, in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse, insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung und eine Strahlenaustrittsöffnung definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahlenaustrittsöffnung in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, und einen innerhalb des Strahlengangs angeordneten teildurchlässigen Spiegel, der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung in das Gehäuse einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels in ein den teildurchlässigen Spiegel durchtretendes Strahlenbündel und ein vom teildurchlässigen Spiegel reflektiertes Strahlenbündel ausgebildet ist. Hierbei verläuft die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs in Haupteinfallsrichtung des durch die Strahleneintrittsöffnung einfallenden Strahlenbündels.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Teleskopeinrichtung oder eine Mikroskopeinrichtung umfassend ein Gehäuse, in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse, insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung und eine Strahlenaustrittsöffnung definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahlenaustrittsöffnung in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, einen innerhalb des Strahlenganges angeordneten teildurchlässigen Spiegel, der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung in das Gehäuse einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels in ein den teildurchlässigen Spiegel durchtretendes Strahlenbündel und ein vom teildurchlässigen Spiegel reflektiertes Strahlenbündel ausgebildet ist, und eine Optik, die in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um ein einfallendes Lichtbündel zu fokussieren. Hierbei verläuft die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs in Haupteinfallsrichtung des durch die Strahleneintrittsöffnung einfallenden Strahlenbündels.
Ferner betrifft die Erfindung eine optische Einrichtung zum Zusammenfügen zweier divergenter Strahlenbündel, umfassend ein Gehäuse, in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse, insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung und eine Strahlenaustrittsöffnung definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahleneintrittsöffnung in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, und einen innerhalb des Strahlenganges angeordneten teildurchlässigen Spiegel, der zum Zusammenfügen von durch die beiden Strahleneintrittsöffnungen in das Gehäuse einfallenden, divergierenden Strahlenbündel zu einem durch die Strahlenaustrittsöffnung aus dem Gehäuse ausfallenden Strahlenbündel ausgebildet ist. Hierbei verläuft die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs in Hauptausfallsrichtung des durch die Strahlenaustrittsöffnung ausfallenden Strahlenbündels.
Optische Einrichtungen der genannten Art werden hauptsächlich in der Astrophotographie als On-Axis-Guider eingesetzt. Die Astrophotographie dient dem Abbilden von Himmelskörpern mit einer an ein Teleskop angeschlossenen Kamera. In der Astrophotographie sind Belichtungszeiten im Minutenoder Stundenbereich üblich. Daher würde ein Fehler in der Nachführung zu Abbildungsfehlern im aufgenommenen Bild führen. Um hierbei den Fehler in der Nachführbewegung des Teleskops auszugleichen, folgt man mittels eines sogenannten On-Axis-Guider einem Leitstern.
Die aus dem Stand der Technik bekannten On-Axis-Guider weisen ein Gehäuse mit einer Strahleneintrittsöffnung und zwei Strahlenaustrittsöffnungen sowie einen teildurchlässigen Spiegel auf. In dem Gehäuse ist ein Strahlengang ausgebildet, der das Gehäuse geradlinig durchsetzt und endseitig die Strahleneintrittsöffnung und eine Strahlenaustrittsöffnung definiert, die entsprechend an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses ausgebildet sind. Die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verläuft hierbei in Haupteinfallsrichtung des durch die Strahleneintrittsöffnung einfallenden Strahlenbündels. Die zweite Strahlenaustrittsöffnung ist in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden. Schließlich ist in dem Strahlengang ein teildurchlässiger Spiegel im 45° Winkel zur Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet, der ein auftreffendes Strahlenbündel wellenlängenabhängig teilweise reflektiert und teilweise durchlässt. Hierdurch wird das einfallende Strahlenbündel auf die beiden Strahlenaustrittsöffnungen aufgeteilt. An die beiden Strahlenaustrittsöffnungen sind Kameras, Photodioden o.ä. anschließbar.
Die aus dem Stand der Technik bekannten optischen Einrichtungen zum präzisen Verfolgen von Sternen haben sich bewährt. Es wird jedoch als nachteilig erachtet, dass durch die geneigte Anordnung des teildurchlässigen Spiegels zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs die Abbildung, die von dem den teildurchlässigen Spiegel durchtretenden Strahlenbündel erzeugt wird, Aberrationen aufweist.
Ausgehend von dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche es ermöglicht, auch an der der Strahleneintrittsöffnung gegenüberliegenden Strahlenaustrittsöffnung eine hinsichtlich minimaler Aberrationen optimierte Abbildung zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einer optischen Einrichtung sowie einer Teleskopeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der teildurchlässige Spiegel senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um das von dem teildurchlässigen Spiegel reflektierte Strahlenbündel zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung zu lenken.
Erfindungsgemäß ist der teildurchlässige Spiegel senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet, sodass das von dem Spiegel durchgelassene Strahlenbündel an dem Spiegel keine Richtungsänderung erfährt. Daher ist eine Abbildung des den teildurchlässigen Spiegel durchtretenden Strahlenbündels hinsichtlich minimaler Aberrationen optimiert.
Durch die Kopplungseinheit wird dabei das vom teildurchlässigen Spiegel reflektierte Strahlenbündel auf die seitliche Strahlenaustrittsöffnung gelenkt. Eine Abbildung des vom teildurchlässigen Spiegel reflektierten Strahlenbündels ist damit ebenfalls hinsichtlich minimaler Aberrationen optimiert.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner eine optische Einrichtung zum Zusammenfügen zweier divergenter Strahlenbündel, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der teildurchlässige Spiegel senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit in dem Strahlengang zwischen der Strahlenaustrittsöffnung und dem teildurchlässigen Spiegel angeordnet ist, um das durch die seitliche Strahleneintrittsöffnung einfallende Strahlenbündel auf den teildurchlässigen Spiegel zu lenken.
Der teildurchlässige Spiegel ist erfindungsgemäß senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet, sodass das von dem Spiegel durchgelassene Strahlenbündel an dem Spiegel keine Richtungsänderung erfährt. Daher ist eine Abbildung des den teildurchlässigen Spiegel durchtretenden Strahlenbündels hinsichtlich minimaler Aberrationen optimiert.
Mittels der Kopplungseinheit wird das durch die seitliche Strahleneintrittsöffnung einfallende Strahlenbündel auf den teildurchlässigen Spiegel gelenkt, welcher das Strahlenbündel reflektiert. Auf diese Weise können das vom teildurchlässigen Spiegel reflektierte Strahlenbündel, das hinsichtlich minimaler Aberrationen optimiert ist, und das den teildurchlässigen Spiegel durchtretende Strahlenbündel zusammengefügt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der teildurchlässige Spiegel in der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verschiebbar ausgestaltet ist. Hierdurch wird ein fokussiertes Abbilden ermöglicht.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der teildurchlässige Spiegel in Form eines dichroitischen Spiegels, eines Spiegels zum polarisationsabhängigen Aufteilen des einfallenden Strahlenbündels oder eines Spiegels zum anteiligen Aufteilen der Intensität des einfallenden Strahlenbündels ausgestaltet ist. Hierdurch kann das einfallende Strahlenbündel wellenlängenabhängig, polarisationsabhängig aufgeteilt werden oder anteilig die Intensität des einfallenden Strahlenbündels aufgeteilt werden in ein an dem teildurchlässigen Spiegel reflektiertes Strahlenbündel und ein den teildurchlässigen Spiegel durchtretendes Strahlenbündel.
Ferner kann die Kopplungseinheit in der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verschiebbar ausgestaltet sein. Hierdurch wird ein fokussiertes Abbilden ermöglicht.
Die Kopplungseinheit ist bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs auf gleicher Höhe und damit gegenüberliegend zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung bzw. der seitlichen Strahleneintrittsöffnung im Zwischenfokus angeordnet und weist einen Lichtleitereingang, einen Lichtleiterausgang oder alternativ einen Kopplungsspiegel auf. Der Kopplungsspiegel ist geneigt zur Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet, wobei die Neigung insbesondere 45° beträgt. Hierdurch wird das Auskoppeln eines von dem teildurchlässigen Spiegel reflektierten Strahlenbündels zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung bzw. das Einkoppeln eines Strahlenbündels von der seitlichen Strahleneintrittsöffnung auf den teildurchlässigen Spiegel ermöglicht.
Zum Fokussieren eines zur seitlichen Strahlenaustrittsöffnung reflektierten Strahlenbündels kann der Kopplungsspiegel eine gewölbte Oberfläche aufweisen. Alternativ kann zwischen dem Kopplungsspiegel und der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung eine Fokussierungsoptik angeordnet sein. Hierbei ist die Fokussierungsoptik bevorzugt in Form einer Linse ausgestaltet, die verschiebbar zwischen dem teildurchlässigen Spiegel und der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung bzw. der seitlichen Strahleneintrittsöffnung angeordnet ist.
In üblicher Weise kann an der Strahleneintrittsöffnung ein Anschluss für ein Teleskop in Form eines Gewindes oder eines Bajonetts vorgesehen sein. Hierdurch werden ein schnelles Befestigen der optischen Einrichtung an dem Teleskop und ein schnelles Lösen der optischen Einrichtung von dem Teleskop ermöglicht.
Ebenso können an zumindest einer der Strahlenaustrittsöffnungen ein Anschluss für einen Strahlendetektor, insbesondere in Form einer Kamera oder einer Photodiode, vorgesehen sein. Hierdurch wird die Darstellung, Auswertung, Weiterverarbeitung und/oder Speicherung des Strahlenbündels bzw. der in dem Strahlenbündel enthaltenen Informationen ermöglicht.
Der Anschluss für den Strahlendetektor kann beispielsweise in Form eines Gewindes, bevorzugt in Form eines C-Mount-Anschlusses, oder als Bajonett ausgebildet sein. Hierdurch wird zuverlässig ein schnelles Montieren bzw. Lösen des Strahlendetektors von der optischen Einrichtung bzw. der Teleskopeinrichtung ermöglicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Einrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich. Darin ist:
1 eine schematische Ansicht einer optischen Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Ansicht einer Teleskopeinrichtung mit On-Axis-Guiding gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
3 eine schematische Ansicht einer optischen Einrichtung zum Zusammenfügen zweier divergenter Strahlenbündel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine optische Einrichtung 1 zum On-Axis-Guiding gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die hier in der Form eines an ein Teleskop anschließbaren Moduls ausgebildet ist.
Die optische Einrichtung 1 umfasst ein L-förmiges Gehäuse 2. In dem Gehäuse 2 ist ein Strahlengang ausgebildet, der das Gehäuse 2 geradlinig entlang des langen L-Schenkels durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung 5 und eine Strahlenaustrittsöffnung 6 definiert, die entsprechend an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses 2 ausgebildet sind. Eine weitere seitliche Strahlenaustrittsöffnung 7 ist in einer Seitenwand des Gehäuses 2, hier an der offenen Stirnseite des kurzen L-Schenkels ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden. Die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verläuft in der Haupteinfallsrichtung 2a eines durch die Strahleneintrittsöffnung 5 einfallenden konvergierenden Strahlenbündels S. Alternativ kann das Gehäuse T-förmig ausgebildet sein, wie es in 1 mittels einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
Um ein Teleskop an die optische Einrichtung 1 anzuschließen, ist an der Strahleneintrittsöffnung 5 ein nicht dargestellter Anschluss in Form eines Gewindes oder eines Bajonetts vorgesehen.
An die Strahlenaustrittsöffnung 6 ist ein Strahlendetektor 9 in Form einer Kamera angeschlossen, während an die seitliche Strahlenaustrittsöffnung 7 ein Strahlendetektor 10 in Form eines Einzelphotonendetektors angeschlossen ist. Hierzu sind nicht dargestellte Anschlüsse für die Strahlendetektoren 9, 10 vorgesehen, die vorliegend in Form eines C-Mount-Anschlusses ausgebildet sind.
Innerhalb des Strahlengangs ist ein teildurchlässiger Spiegel 3 angeordnet, der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung 5 in das Gehäuse 2 einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels S in ein den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtretendes Strahlenbündel S_D und ein vom teildurchlässigen Spiegel 3 reflektiertes Strahlenbündel S_R ausgebildet ist. Der teildurchlässige Spiegel 3 ist senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs bzw. der Haupteinfallsrichtung 2a des Strahlenbündels angeordnet. Hierdurch wird eine hinsichtlich minimaler Aberrationen optimierte Abbildung an der der Strahleneintrittsöffnung 5 gegenüberliegenden Strahlenaustrittsöffnung 6 ermöglicht, da das Strahlenbündel S_D den teildurchlässigen Spiegel 3 parallel zur Haupteinfallsrichtung 2a durchtreten kann. Bei dem teildurchlässigen Spiegel 3 handelt es sich vorliegend um einen dichroitischen Spiegel zum Aufteilen des einfallenden Strahlenbündels S in einen infraroten Anteil S_R, der von dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektiert wird, und einen sichtbaren Anteil S_D, der den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtritt.
In dem Strahlengang ist zwischen der Strahleneintrittsöffnung 5 und dem teildurchlässigen Spiegel 3 eine Kopplungseinheit 4 angeordnet, um das von dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektierte Strahlenbündel S_R zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung 7 zu lenken. Diese Kopplungseinheit 4 ist in der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verschiebbar ausgebildet.
Die optische Einrichtung 1 weist designbedingt einen Bereich zwischen der Strahleneintrittsöffnung 5 und dem teildurchlässigen Spiegel 3 auf, indem eine Abschattung des Strahlenbündels S auftritt, wodurch an dieser Stelle eine geringere Intensität des Strahlenbündels S vorliegt. Um die Lichtverluste zu reduzieren, ist die Kopplungseinheit 4 in diesem Bereich angeordnet und klein im Verhältnis zum einfallenden konvergierenden Strahlenbündel S ausgebildet.
Bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Strahlengangs ist die Kopplungseinheit 4 auf gleicher Höhe und damit gegenüberliegend zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung 7 angeordnet.
Die Kopplungseinheit 4 umfasst einen Kopplungsspiegel 4a, um das an dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektierte Strahlenbündel S_R auf die seitliche Strahlenaustrittsöffnung 7 zu lenken. Dazu ist der Kopplungsspiegel 4a geneigt zum Strahlengang bzw. zur Haupteinfallsrichtung 2a des Strahlenbündels S angeordnet. Die Neigung liegt hierbei bei 45°, sodass der Kopplungsspiegel 4a das an dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektierte Strahlenbündel S_R um 90 ° zur Haupteinfallsrichtung 2a ablenkt und auf die im 90° Winkel zur Haupteinfallsrichtung angeordneten, seitlichen Strahlenaustrittsöffnung 7 lenkt.
Zwischen dem Kopplungsspiegel 4a und der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung 7 ist ferner eine Fokussierungsoptik 8 angeordnet, um das an dem Kopplungsspiegel 4a reflektierte Strahlenbündel S_R zu fokussieren. Diese kann verschiebbar zwischen der seitlichen Strahleneintrittsöffnung 7 und dem Kopplungsspiegel 4a angeordnet sein und ist schematisch in Form einer Linse dargestellt.
Im Gebrauch fällt ein konvergierendes Strahlenbündel S durch die Strahleneintrittsöffnung 5 in das Gehäuse 2 ein und trifft senkrecht zur Haupteinfallsrichtung 2a des Strahlenbündels S auf den teildurchlässigen Spiegel 3. Dieses Strahlenbündel wird von dem teildurchlässigen Spiegel 3 in einen infraroten Anteil S_R, der an dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektiert wird, und einen sichtbaren Anteil S_D, der den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtritt, aufgeteilt.
Das den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtretende Strahlenbündel S_D trifft fokussiert auf die an die Strahlenaustrittsöffnung 6 angeschlossene Kamera, die das von dem durchtretenden Strahlenbündel S_D erzeugte Bild abbildet. Da der sichtbare Anteil des Strahlenbündels den teildurchlässigen Spiegel 3 senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene durchtritt und somit an dem teildurchlässigen Spiegel 3 keine Richtungsänderung erfährt, wird eine hinsichtlich minimaler Aberrationen optimierte Abbildung des den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtretenden Strahlenbündels S_D an der Kamera 9 erzeugt.
Das von dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektierte Strahlenbündel S_R trifft fokussiert auf den Kopplungsspiegel 4a und wird dort in Form eines divergierenden Strahlenbündels S_R reflektiert. Dieses passiert die Fokussierungsoptik 8, um fokussiert auf die seitliche Strahlenaustrittsöffnung 7 gelenkt zu werden. Anschließend wird das reflektierte Strahlenbündel S_R von dem an die seitliche Strahlenaustrittsöffnung 7 angeschlossenen Einzelphotonendetektor 10 detektiert.
Die 2 zeigt eine Teleskopeinrichtung 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teleskopeinrichtung 11 umfasst ein Teleskop, das mit einer On-Axis-Guiding-Funktion ausgestattet ist, und ist analog zu der optischen Einrichtung 1 aufgebaut und funktioniert analog. Im Unterschied zu dem in 1 beschriebenen On-Axis-Modul ist bei der Teleskopeinrichtung 11 lediglich zwischen der Strahleneintrittsöffnung 5 und dem teildurchlässigen Spiegel 3 eine Optik 12 zum Fokussieren des einfallenden Strahlenbündels S auf die Strahlenaustrittsöffnung 6, die gegenüberliegend zur Strahleneintrittsöffnung 5 angeordnet ist, und auf die Kopplungseinheit 4 vorgesehen.
Die 3 zeigt eine optische Einrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die konstruktiv der optischen Einrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht. Während die optische Einrichtung 1 in der ersten Ausführungsform dem Aufteilen eines Strahlenbündels dient, dient die optische Einrichtung 1 in der dritten Ausführungsform dem Zusammenführen zweier divergenter Strahlenbündel. Daher dienen die aus der ersten Ausführungsform bekannte Strahleneintrittsöffnung 5 nun als Strahlenaustrittsöffnung 5‘ und die aus der ersten Ausführungsform bekannten Strahlenaustrittsöffnungen 6, 7 nun als Strahleneintrittsöffnungen 6', 7'. Des Weiteren entspricht die Haupteinfallsrichtung 2a nun der Hauptausfallsrichtung 2a'.
An der Strahleneintrittsöffnung 6' und der seitlichen Strahleneintrittsöffnung 7' sind nicht dargestellte, divergierende Strahlenquellen angeordnet. An der Strahlenaustrittsöffnung 5' sind gegebenenfalls eine nicht dargestellte Optik und ein nicht dargestellter Strahlendetektor angeordnet.
Im Gebrauch fällt ein divergierendes Strahlenbündel S_E1 durch die seitliche Strahleneintrittsöffnung 7 ein. Dieses Strahlenbündel S_E1 wird mittels der Fokussierungsoptik 8 fokussiert und trifft anschließend auf den Kopplungsspiegel 4a. Der Kopplungsspiegel 4a lenkt das Strahlenbündel antiparallel zur Hauptausfallsrichtung 2a' auf den teildurchlässigen Spiegel 3, dieser wiederum reflektiert das Strahlenbündel wellenlängenabhängig.
Durch die Strahleneintrittsöffnung 6' fällt ein divergierendes Strahlenbündel S_E2 parallel zur Hauptausfallsrichtung 2a' auf den teildurchlässigen Spiegel 3, den wiederum das Strahlenbündel wellenlängenabhängig durchtritt. Das Strahlenbündel S_E2 durchtritt den teildurchlässigen Spiegel 3 senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene und wird somit nicht an dem teildurchlässigen Spiegel 3 eine Richtungsänderung erfährt. Hierdurch kann das den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtretende Strahlenbündel hinsichtlich minimaler Aberrationen optimiert abgebildet werden.
Das an dem teildurchlässigen Spiegel 3 reflektierte Strahlenbündel und das den teildurchlässigen Spiegel 3 durchtretende Strahlenbündel werden von dem teildurchlässigen Spiegel 3 zusammengeführt und fallen gemeinsam in Hauptausfallrichtung 2a' auf die Strahlenaustrittsöffnung 5'. Gegebenenfalls wird das Strahlenbündel S anschließend durch eine nicht dargestellte Optik fokussiert und mittels eines nicht dargestellten Strahlendetektors abgebildet.
Bezugszeichenliste

1: optische Einrichtung
2: Gehäuse
2a: Haupteinfallsrichtung
2a‘: Hauptausfallsrichtung
3: teildurchlässiger Spiegel
4: Kopplungseinheit
4a: Kopplungsspiegel
5: Strahleneintrittsöffnung
5‘: Strahlenaustrittsöffnung
6: Strahlenaustrittsöffnung
6‘: Strahleneintrittsöffnung
7: seitliche Strahlenaustrittsöffnung
7‘: seitliche Strahleneintrittsöffnung
8: Fokussierungsoptik
9: Strahlendetektor
10: Strahlendetektor
11: Teleskopeinrichtung
12: Optik
S: Strahlenbündel
S_D: durchtretendes Strahlenbündel
S_E1: eintretendes Strahlenbündel
S_E2: eintretendes Strahlenbündel
S_R: reflektiertes Strahlenbündel

Claims

Optische Einrichtung (1), insbesondere für den Einsatz an Teleskopen, umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse (2), insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung (5) und eine Strahlenaustrittsöffnung (6) definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses (2) ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahlenaustrittsöffnung (7) in einer Seitenwand des Gehäuses (2) ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, und einen innerhalb des Strahlengangs angeordneten teildurchlässigen Spiegel (3), der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung (5) in das Gehäuse (2) einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels (S) in ein den teildurchlässigen Spiegel (3) durchtretendes Strahlenbündel (S_D) und ein vom teildurchlässigen Spiegel (3) reflektiertes Strahlenbündel (S_R) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der teildurchlässige Spiegel (3) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit (4) in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung (5) und dem teildurchlässigen Spiegel (3) angeordnet ist, um das von dem teildurchlässigen Spiegel (3) reflektierte Strahlenbündel (S_R) zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung (7) zu lenken.
Teleskopeinrichtung (11) oder Mikroskopeinrichtung (11), umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse (2), insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung (5) und eine Strahlenaustrittsöffnung (6) definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses (2) ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahlenaustrittsöffnung (7) in einer Seitenwand des Gehäuses (2) ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, einen innerhalb des Strahlenganges angeordneten teildurchlässigen Spiegel (3), der zum Aufteilen eines durch die Strahleneintrittsöffnung (5) in das Gehäuse (2) einfallenden, konvergierenden Strahlenbündels (S) in ein den teildurchlässigen Spiegel (3) durchtretendes Strahlenbündel (S_D) und ein vom teildurchlässigen Spiegel (3) reflektiertes Strahlenbündel (S_R) ausgebildet ist, und eine Optik (12), die in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung (5) und dem teildurchlässigen Spiegel (3) angeordnet ist, um ein einfallendes Lichtbündel zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, dass der teildurchlässige Spiegel (3) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit (4) in dem Strahlengang zwischen der Strahleneintrittsöffnung (5) und dem teildurchlässigen Spiegel (6) angeordnet ist, um das von dem teildurchlässigen Spiegel (3) reflektierte Strahlenbündel (S_R) zu der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung (7) zu lenken.
Optische Einrichtung (1) zum Zusammenfügen zweier divergenter Strahlenbündel, umfassend ein Gehäuse (2), in dem ein Strahlengang ausgebildet ist, der das Gehäuse (2), insbesondere geradlinig, durchsetzt und endseitig eine Strahleneintrittsöffnung (6‘ ) und eine Strahlenaustrittsöffnung (5‘ ) definiert, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses (2) ausgebildet sind, wobei eine weitere Strahleneintrittsöffnung (7‘ ) in einer Seitenwand des Gehäuses (2) ausgebildet und mit dem Strahlengang verbunden ist, und einen innerhalb des Strahlenganges angeordneten teildurchlässigen Spiegel (3), der zum Zusammenfügen von durch die beiden Strahleneintrittsöffnungen (6‘, 7‘ ) in das Gehäuse (2) einfallenden, divergierenden Strahlenbündel (S_E1; S_E2) zu einem durch die Strahlenaustrittsöffnung (5‘ ) aus dem Gehäuse (2) ausfallenden Strahlenbündel (S) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der teildurchlässige Spiegel (3) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, und dass eine Kopplungseinheit (4) in dem Strahlengang zwischen der Strahlenaustrittsöffnung (5‘) und dem teildurchlässigen Spiegel (3) angeordnet ist, um das durch die seitliche Strahleneintrittsöffnung (7‘) einfallende Strahlenbündel (S_E1) auf den teildurchlässigen Spiegel (3) zu lenken.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teildurchlässige Spiegel (3) in der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verschiebbar ausgestaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der teildurchlässige Spiegel (3) in Form eines dichroitischen Spiegels, eines Spiegels zum polarisationsabhängigen Aufteilen des einfallenden Strahlenbündels oder eines Spiegels zum anteiligen Aufteilen der Intensität des einfallenden Strahlenbündels ausgestaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (4) in der Erstreckungsrichtung des Strahlengangs verschiebbar ausgestaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (4) einen Lichtleitereingang oder Lichtleiterausgang aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (4) einen Kopplungsspiegel (4a) aufweist, der geneigt zur Erstreckungsrichtung des Strahlengangs angeordnet ist, wobei die Neigung insbesondere 45° beträgt.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsspiegel (4a) eine gewölbte Oberfläche aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kopplungsspiegel (4a) und der seitlichen Strahlenaustrittsöffnung (7; 7‘) eine Fokussierungsoptik (8) angeordnet ist, um ein divergierendes Strahlenbündel (S_R; S_E1) zu fokussieren.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Strahleneintrittsöffnung (5) ein Anschluss für ein Teleskop in Form eines Gewindes oder eines Bajonetts vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer der Strahlenaustrittsöffnungen (6; 7; 5‘) ein Anschluss für einen Strahlendetektor (9; 10), insbesondere in Form einer Kamera oder einer Photodiode, vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss für den Strahlendetektor (9; 10) in Form eines Gewindes, bevorzugt in Form eines C-Mount-Anschlusses, oder als Bajonett ausgebildet ist.