DE1043662B - Vorrichtung zur Ausfilterung bestimmter Spektralbereiche - Google Patents

Vorrichtung zur Ausfilterung bestimmter Spektralbereiche

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DE1043662B
DE1043662B DEH14618A DEH0014618A DE1043662B DE 1043662 B DE1043662 B DE 1043662B DE H14618 A DEH14618 A DE H14618A DE H0014618 A DEH0014618 A DE H0014618A DE 1043662 B DE1043662 B DE 1043662B
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DE
Germany
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filters
filter
wavelength
transmission
interference
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Pending
Application number
DEH14618A
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English (en)
Inventor
Dr Phil Johann Albrec Schaeder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fritz Hellige und Co GmbH
Original Assignee
Fritz Hellige und Co GmbH
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Publication date
Application filed by Fritz Hellige und Co GmbH filed Critical Fritz Hellige und Co GmbH
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Publication of DE1043662B publication Critical patent/DE1043662B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Aus filterung bestimmter Spektralbereiche Für zahlreiche optische Meßzwecke, z. B. in der Photometrie, werden mehr oder weniger monochromatische Lichtbündel beliebig einstellbarer mittlerer Wellenlänge benötigt. Vielfach ist auch die Einstellbarkeit der spektralen Breite des ausgefilterten Lichtbündels erforderlich. Für die Erfüllung dieser Aufgabe werden in der physikalischen Meßtechnik bisher überwiegend sogenannte Monochromatoren verwendet, die mit Lichtzerlegung mittels Prismen oder Beugungsgittern arbeiten. Diese Geräte sind verhältnismäßig groß und recht kostspielig, weshalb ihre Anwendung in der Praxis bisher nur beschränkten Umfang hatte.
  • Neben den erwähnten Monochromatortypen sind auch Monochromatoren bekannt, die aus Interferenzfiltern mit veränderbarer Durchlaßwellenlänge aufgebaut sind (s. O.A. Ulbrioh, J. Opt. Soc. Amer., 38 [1948], S. 622, und B. H. Billings, J. Opt. Soc.
  • Amer., 37 [1947], S. 738, beide zitiert nach 0. Macek »Archiv für Technisches Messen«, J 384-1, Lieferung 201, Oktober 1952, S. 237). Wie aus dem erwähnten Literaturzitat (ATM, Oktober 1952, S. 235 ff.) ferner hervorgeht, sind andererseits auch Interferenzfilter mit veränderbarer Durchlaßbreite bei fester mittlerer Durchlaßwellenlänge bekannt. Es ist wünschenswert, die Vorteile eines Filtermonochromators, nämlich seinen gedrängten, einfachen und preiswerten Aufbau, mit den Eigenschaften von Prismen- und Gittermonochromatoren, nämlich der stetigen Wählbarkeit von Durchlaßwellenlänge und Durchlaßbreite, zu vereinigen. Um das zu erreichen, ist eine Vorrichtung zur Ausfilterung bestimmter Spektralbereiche gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Breite des Durchlaßbereiches und seine Lage im Spektrum durch Verschieben von mindestens zwei Interferenzfiltern gegeneinander undjoder gegenüber dem sie durchsetzenden Lichtbündel stetig veränderbar sind, wobei diese Interferenzfilter scharfe spektrale Kanten ihrer Einzeldurchlässigkeiten besitzen und wobei die spektrale Lage der Durchlässigkeitskante abhängig von der räumlichen Lage des durchstrahlten Punktes oder Gebietes auf jedem Einzelfilter ist, so daß diese Interferenzfilter als Interferenzverlaufkantenfilter bezeichnet werden können. Der Begriff »Interferenzverlauf-Kantenfilter« ist in Analogie -zu den seit längerem bekannten und handelsüblichen Interferenzverlauf-Linienfilter einerseits und den gleichfalls seit längerer Zeit bekannten Interferenz-Kantenfiltern andererseits gebildet; Interferenzverlauf-Kantenfilter zeichnen sich, wie erwähnt, dadurch aus, daß die spektrale Lage der Kante zwischen durchgelassenem und gesperrtem Spektralbereich nicht über die ganze Filterfläche konstant, sondern abhängig von der räumlichen Lage des durchstrahlenden Punktes auf dem Filter ist, derart, daß jeder Punkt der Filter- fläche eine bestimmte spektrale Lage der Kante zwischen Durchlaßbereich und Sperrbereich aufweist und insbesondere daß diese Kante ihre spektrale Lage längs einer der seitwärtigen Begrenzungen des Filters stetig verändert.
  • Wenn zwei derartige Interferenzverlauf-Kantenfilter, von denen bei dem einen die Durchlässigkeitskante einen langwelligen Durchlaß- und einen kurzwelligen Sperrbereich trennt, während auf dem zweiten Filter Sperrbereich und Durchlaßbereich entgegengesetzt liegen, mit gleichlaufender Wellenlängenskala aufeinandergelegt werden, dann ist es offensichtlich möglich, durch gleichzeitige Verschiebung der Filter gegenüber dem sie treffenden Lichtbündel die Wellenlänge des durchgelassenen Lichtes zu ändern.
  • Werden statt dessen beide Filter gegenläufig zueinander um gleiche Beträge gegenüber dem Lichtbündel verschoben, so bleibt die mittlere Wellenlänge des durchgelassenen Spektralbereiches konstant, aber seine Breite wird verändert.
  • Aus dem Gesagten geht hervor, daß die Breite des Durchlaßbereiches und ihre Lage im Spektrum unabhängig voneinander durch Einzelbediennngselemente eingestellt werden können, wobei eine Verstellung die gemeinsame Verschiebung beider Filter gegenüber dem Lichtbündel oder umgekehrt des Lichtbündels gegenüber den Filtern, die andere aber die Verschiebung beider Filter gegeneinander bewirkt. Im allgemeinen wird die damit erreichte Trennung der Verstellbarkeiten für Durchlaßwellenlänge und Durchlaßbreite erwünscht sein. Gelegentlich ist es aber erforderlich, die Breite des Durchlaßbereiches in gesetzmäßiger Abhängigkeit von seiner spektralen Lage zu ändern.
  • Für diesen Fall können die beiden vorerwähnten Einstellelemente durch ein entsprechendes Funktionsgetriebe miteinander gekoppelt werden.
  • Zur weiteren funktionsmäßigen Ausgestaltung dieses Interferenzfilter-Nilonochromators wird eine vorzugsweise wellenlängenunabhängige Lichtschwächeinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe beispielsweise Lichtströme mit konstanter Energie für gleichgroße Wellenlängen- oder Frequenzintervalle erzeugt werden können.
  • Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Abb. 1 und 2 beschrieben und erläutert.
  • Abb. 1 zeigt die im Sinne der einfallenden Lichtstrahlen 2 übereinander angeordneten Interferenzverlauf-Kantenfilter TP und HP, von denen TP ein Tiefpaß-Kantenfilter und HP ein Hochpaß-Kantenfilter ist. Die Spur des Lichtbündels 2 ist auf TP und HP waagerecht schraffiert bezeichnet. Die beiden Filter sind der Deutlichkeit halber auseinandergerückt; in der tatsächlichen Vorrichtung sind sie dicht übereinander angebracht. Auf beiden Filtern liegen die Punkte gleicher Grenzwellenlänge Ägr jeweils auf Geraden parallel den beiden Filterseiten, die ihrerseits dem einfallenden Lichtbündel parallel liegen. Je drei solcher Linien gleicher Grenzwellenlänge sind auf den beiden Filtern TP und HP durch die Hinweiszahl 1 bezeichnet; es handelt sich im vorliegenden Beispiel um die Linien der Grenzwellenlängen igr = 400, 600 und 800 in.
  • Die Durchlaßkurven der Filter TP und HP, die für alle Punkte der Linien gleicher Grenzwellenlänge ig, gelten, sind im unteren Teil der Abb. 1 einzeln für die Grenzwellenlängen 400, 600 und 800 F dargestellt, und zwar zeigen diese Kurven die Durchlässigkeit D (in °/o) des Filters TP und HP in Abhängigkeit von der Wellenlänge i. Es ist ersichtlich, daß nur die von beiden Filtern gemeinsam durchgelassenen Wellenlängen den Monochromator insgesamt passieren können. Diese Bereiche sind auf den unteren Kurven der Abb. 1 schrägschraffiert angedeutet. Wie aus diesen Durchlaßkurven hervorgeht, verschiebt sich der durchgelassene Wellenlängenbereich längs der langen Seite von TP und HP, die in der Zeichenebene der Abb. 1 liegt. Werden also die Filter TP und HP gemeinsam - bei fester Lage zueinander - gegen das einfallende Lichtbündel 2 oder wird umgekehrt das Lichtbündel 2 gegen die zueinander fixierten Filter TP und HP im Sinne oder Gegensinne des Pfeiles 3 verschoben, so ändert sich lediglich die Durchlaßwellenlänge, aber die Durchlaßbreite bleibt konstant.
  • In Abb. 2 sind wiederum die Interferenzverlauf-Kantenfilter TP und HP dargestellt, aber dabei liegen im Gegensatz zu Abb. 1 nicht mehr Linien gleicher Grenzwellenlänge auf dem Wege des einfallenden Liditbündels 2 hintereinander, sondern Linien verschiedener Grenzwellenlänge (im Beispiel 350 und 400 oder 550 und 600 oder 750 und 800 ). Die unten in Abb. 2 dargestellten Durchlaßkurven zeigen, daß gegenüber den Durchlaßkurven in Abb. 1 die (schrägschraffiert dargestellten) Durchlaßbereiche wesentlich verbreitert sind. Das Maß der gegenseitigen Verschiebung der Filter TP und HP ist durch die Hinweiszahl 4 bezeichnet. Durch Änderung des Maßes 4 kann also die Breite des Durchlaßbereiches beliebig verändert werden; soll dabei die Mitte des von dem Filtermonochromator insgesamt durchgelassenen Spektralbereiches unverändert bleiben, so müssen die beiden Filter TP und HP um gleiche Beträge in entgegengesetzter Richtung gegenüber dem einfallenden Lichtbündel 2 verschoben werden.
  • Durch geeignete Kombination der Verschiebung 3 in Abb. 1 und 4 in Abb. 2 kann somit die Durchlaßwellenlänge und die Durchlaßbreite nach Belieben gewählt werden.
  • Die vorerwähnte zusätzliche Anbringung einer Lichtschwächeinrichtung sowie die Anbringung von Funktionsgetrieben zur Koppelung der beiden Verstellungen 3 und 4 werden im einzelnen nicht dargestellt, da sie für sich vollständig bekannt sind.
  • PATENTSPROCHE: 1. Vorrichtung zur Ausfilterung bestimmter Spektralbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Durchlaßbereiches und seine Lage im Spektrum durch Verschieben von mindestens zwei Interferenzfiltern gegeneinander und/oder gegenüber dem sie durchsetzenden Lichtbündel stetig veränderbar sind, wobei diese Interferenzfilter scharfe spektrale Kanten ihrer Einzeldurchlässigkeiten besitzen und wobei die spektrale Lage der Durchlässigkeitskante abhängig von der räumlichen Lage des durchstrahlten Punktes oder Gebietes auf jedem Einzelfilter ist, so daß diese Interferenzfilter als Interferenzverlauf-Kantenfilter bezeichnet werden können.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtschwächeinrichtung vorgesehen ist, die mit der Einstellung der spektralen Lage undioder der Einstellung für die spektrale Breite des Durchlässigkeitsbereiches gekoppelt werden kann, so daß sie gleichzeitig und zwangläufig mit der Betätigung einer oder beider genannten Einstellungen mit verstellt werden kann.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 666 160; ATM 1952, J 384-1, S. 237; Glastechn. Berichte, Bd. 24, 1951, S. 149.
DEH14618A 1952-12-01 1952-12-01 Vorrichtung zur Ausfilterung bestimmter Spektralbereiche Pending DE1043662B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3761718A (en) * 1972-09-07 1973-09-25 Honeywell Inc Detector apparatus using semiconductor laminae

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB666160A (en) * 1948-03-17 1952-02-06 Rca Corp Optical systems and colour selective reflectors for use therein

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