DE1291533B

DE1291533B - Vorrichtung zur Trennung und Wiedervereinigung optischer Strahlung

Info

Publication number: DE1291533B
Application number: DE1966Z0012051
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Alfred; Wolfgardt Kurt; Reule
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1966-02-25
Filing date: 1966-02-25
Publication date: 1969-03-27

Description

Bei verschiedenen optischen Geräten, beispielsweise bei Spektralphotometern, muß ein Lichtbündel über zwei verschiedene, räumlich getrennte Wege geleitet und danach ein und demselben Empfänger zugeführt werden. In einen der beiden Lichtwege, den Vergleichsweg, wird eine Vergleichssubstanz, beispielsweise das Lösungsmittel und in den anderen Lichtweg, den Meßweg, die Meßsubstanz gebracht.
Zur Trennung und Wiedervereinigung eines Lichtbündels sind mehrere Vorrichtungen bekannt, die man im wesentlichen in zwei Gruppen einteilen kann.
Zur ersten Gruppe sind alle Vorichtungen zu zählen, welche mittels statischer Teiler bzw. Vereiniger gleichzeitig und zeitlich ununterbrochen Strahlung über die beiden Wege leiten. Zur zweiten Gruppe gehören die Vorrichtungen, welche in zeitlicher Folge abwechselnd über einen der beiden Wege Strahlung leiten. Vorichtung dieser Art arbeiten im allgemeinen mit rotierenden oder schwingenden Spiegeln, wobei ein Spiegel für die Trennung und der andere für die Vereinigung der Strahlung benutzt wird. Die Bewegungen dieser Spiegel müssen zeitlich exakt aufeinander abgestimmt sein, und zwar in der Art, daß der eine Spiegel aus dem Strahlengang herausbewegt wird, wenn der andere Spiegel sich in den Strahlengang hineinbewegt, und umgekehrt.
Es ist auch bekannt, zur Trennung und Wiedervereinigung eines Lichtbündels eine einzige, aus aufeinanderfolgenden spiegelnden und durchlässigen Sektoren bestehende rotierende Spiegelscheibe zu verwenden. Die Verwendung einer einzigen Spiegelscheibe besitzt gegenüber einer Vorrichtung mit zwei Spiegelscheiben den Vorteil, daß keinerlei Einrichtungen oder Maßnahmen notwendig sind, um den synchronen und vor allem den phasenstarren Lauf von zwei Spiegelscheiben zu gewährleisten.
Es ist bekannt und erwünscht, zwischen dem Zeitraum, währenddessen die Strahlung über den Meßweg läuft, und dem Zeitraum, währenddessen die Strahlung über den Vergleichsweg läuft, eine Dunkelpause einzuschalten. In dieser Dunkelpause wird die elektrische Umschaltung zur Auftrennung der Signale nach der gemeinsamen Verstärkung bewirkt. Die Dunkelpausen müssen sehr genau reproduzierbar sein, und die Lichtimpulse müssen steil verlaufende Flanken aufweisen.
Eine Dunkelpause kann sowohl bei Verwendung nur einer Spiegelscheibe als auch bei Verwendung zweier Spiegelscheiben beispielsweise dadurch eingeführt werden, daß die reflektierenden Sektoren der Spiegelscheibe(n) größer gemacht werden als die durchlässigen Sektoren. Dann gibt es Stellungen der Spiegelscheibe(n) in denen das einmal reflektierte Licht nach Durchgang durch den entsprechenden Lichtweg ein zweites Mal auf einen reflektierenden Sektor der Spiegelscheibe trifft und dadurch in eine Richtung abgelenkt wird, in der es nicht zum Empfänger gelangen kann. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Länge der Lichtimpulse in demjenigen Weg, in dem das Licht an der Trennstelle von der Spiegelscheibe durchgelassen wird, durch den Austritt bzw. den Wiedereintritt eines reflektierenden Sektors ins Lichtbündel bestimmt wird, d. h., die Modulation erfolgt an der Trennstelle. Für denjenigen Teil des Lichtweges, in dem das Licht zuerst reflektiert und dann durchgelassen wird, wird die Länge der Lichtimpulse durch den Austritt eines reflektierenden Sektors aus dem Lichtbündel an der Vereini- gungsstelle und durch den Wiedereintritt eines solchen bestimmt, d. h., die Modulation erfolgt an der Vereinigungsstelle. Ist nun die Zeit, die die Kante eines spiegelnden Sektors benötigt, um das Lichtbündel zu durchqueren, an beiden Stellen verschieden - da das Verhältnis von Bündelquerschnitt zu Entfernung vom Drehpunkt nicht dasselbe ist - so erhalten die beiden Impulse unterschiedliche Flankensteilheit. Wird außerdem eine Probe in einen der beiden Strahlengänge gebracht, so wird durch deren Brechzahl und die Lage ihrer Grenzflächen relativ zum Strahlengang das durchgehende Lichtbündel beeinflußt. Es können sich sowohl die Lage als auch die Größe des Bündelquerschnitts an der Vereinigungsstelle ändern. Für denjenigen Lichtweg, der zuerst von der Spiegelscheibe durchgelassen wird, bleibt eine solche Anderung ohne Folgen, für den Lichtweg, der zuerst von der Spiegelscheibe reflektiert wird, wird jedoch Phasenlage und Flankensteilheit des Lichtimpulses verändert.
Es ist bekannt, bei einer Vorrichtung zur Trennung und Wiedervereinigung eines Lichtbündels mittels zweier Spiegelscheiben diese Scheiben so auszubilden, daß sie neben dem spiegelnden und durchlässigen Sektor noch einen Blendensektor enthalten. Diese Vorrichtung dient zur Erzeugung eines Summensignals, die Erzeugung von reproduzierbaren Dunkelpausen ist mit dieser Vorrichtung nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. Einmal spieIt die Größe und Lage des Bündelquerschnitts eine große Rolle, und zum anderen bestehen sehr hohe Anforderungen an die Justiergenauigkeit.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einer Vorrichtung zur Trennung und Wiedervereinigung optischer Strahlen mittels mindestens einer rotierenden Spiegelscheibe unabhängig vom Weg der Strahlung gleich lange und genau reproduzierbare Dunkelpausen zu erzeugen.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Trennung und Wiedervereinigung optischer Strahlung mittels mindestens einer aus aufeinanderfolgenden spiegelnden, durchlässigen und strahlungsabsorbierenden Sektoren bestehenden rotierenden Spiegelscheibe.
Gemäß der Erfindung ist eine aus strahlungsabsorbierenden Sektoren bestehende Blende so angeordnet, daß sie die spiegelnden und durchlässigen Sektoren der Spiegelscheibe beim Reflektieren bzw. Durchlassen der Strahlung auf Winkel begrenzt, die jeweils kleiner sind als die Winkel der an anderer Stelle des Strahlengangs beim Durchlassen bzw. Reflektieren benutzten Spiegelscheibensektoren.
Besonders vorteilhaft ist es, die mit strahlungsabsorbierenden Sektoren versehene Blende auf der von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite der Spiegelscheibe anzuordnen. Die Modulation der Lichtimpulse erfolgt dann in beiden Wegen an der Trennstelle, so daß die durch das Einbringen der Proben verursachten änderungen des Strahlenganges innerhalb gewisser Grenzen ohne Einfluß auf Flankensteilheit und Phasenlage der Impulse sind.
Prinzipiell ist es auch möglich, die mit strahlungsabsorbierenden Sektoren versehene Blende auf der von den zu vereinigenden Teilstrahlen getroffenen Seite der Spiegelscheibe anzuordnen. In diesem Fall erfolgt die Modulation der Lichtimpulse in beiden Wegen an der Vereinigungsstelle.
Wird die neue Vorrichtung mit zwei Spiegelscheiben aufgebaut, wobei die eine zur Trennung und die andere zur Wiedervereinigung der Strahlung dient, so ist vorteilhaft die zur Strahlungstrennung dienende Spiegelscheibe fest mit einer zu ihr gleichachsig angeordneten Sektorenblende gekoppelt und die von dieser Sektorenblende frei gelassenen Sektoren der Trennscheibe erstrecken sich über einen kleineren Winkelbereich als die zugeordneten Sektoren derVereinigungsscheibe. Die beiden Spiegelscheiben sind dabei bezüglich ihrer Drehung so miteinander gekoppelt, daß die Begrenzungskanten zwischen der Sektorenblende und den Spiegelsektoren der Trennscheibe den zugeordneten Begrenzungskanten zwischen den spiegelnden und durchlässigen Sektoren der Vereinigungsscheibe zeitlich nacheilen.
Mit dieser neuen Vorrichtung lassen sich genau reproduzierbare Dunkelpausen erzielen, ohne daß der optische und elektrische Aufwand groß sein muß.
Zur Weiterleitung der Strahlung können zwischen Trenn- und Vereinigungsscheibe optische Bauelemente angeordnet werden, an die keine besonderen Anforderungen hinsichtlich einer korrekten Abbildung gestellt werden müssen, da durch die erfindungsgemäße Wahl der Sektorenwinkel stets gewährleistet ist, daß das an einer Stelle des Strahlenganges noch durchgelassene Lichtbündel ohne jeden Beschnitt auf den entsprechenden Sektor an der anderen Stelle des Strahlenganges trifft.
Auch eine phasenstarre Bewegung von Trenn- und Vereinigungsscheibe ist nicht erforderlich. Veränderungen der Phasenzuordnung sind bis zu einigen Grad zulässig, ohne daß die Vorrichtung fehlerhaft arbeitet. Es ist auch nicht notwendig, daß Kongruenz zwischen den Bündelquerschnitten in Trenn- und Vereinigungsebene besteht. Die optischen Bauelemente können im übrigen durchaus für einen Abbildungsmaßstab ungleich 1 : 1 dimensioniert werden.
Bei dem Aufbau der neuen Vorrichtung mit nur einer Spiegelscheibe ergeben sich sinngemäß dieselben Vorteile. Bei einem solchen Aufbau ist jeweils gleichachsig mit der Spiegelscheibe, und zwar vorteilhaft, auf ihrer von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite eine Sektorenblende angeordnet, wobei die Form der Sektoren von der jeweils gewählten Strahlführung abhängig ist. Nähere Einzelheiten sind aus der im folgenden gegebenen Figurenbeschreibung ersichtlich.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ververschiedener Ausführungsbeispiele darstellenden F i g. 1 bis 7 näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 eine Prinzipskizze der neuen Vorrichtung, wobei zwei Spiegelscheiben verwendet sind, F i g. 2 a die zur Strahlungstrennung dienende Spiegelscheibe der F i g. 1 in Draufsicht, Fig. 2 b die zur Strahlenvereinigung dienende Spiegelscheibe der F i g. 1 in Draufsicht, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, bei welchem nur eine Spiegelscheibe verwendet ist, in perspektivischer Darstellung, F i g. 4 a eine Draufsicht auf die von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite der Spiegelscheibe der Fig. 3, F i g. 4b eine Draufsicht auf die andere Seite der Spiegelscheibe, Fig. 5 einen Schnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Spiegelscheibe, Fig. 6 eine zur Strahlentrennung und -wiedervereinigung dienende Spiegelscheibe, bei welcher die Strahlung auf jedem der beiden möglichen Wege je einmal an der Spiegelscheibe reflektiert und einmal durchgelassen wird, in Draufsicht gezeichnet, Fig. 7 eine zur Strahlentrennung und -wiedervereinigung dienende Spiegelscheibe, bei welcher die Strahlung in dem einen der beiden möglichen Wege zweimal von der Spiegelscheibe durchgelassen und auf dem anderen Wege zweimal von der Spiegelscheibe reflektiert wird, in Draufsicht gezeichnet.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Lichtquelle bezeichnet.
Das von dieser ausgehende Licht trifft auf die Spiegelscheibe 2 und wird dort in die beiden Teilbündel 3 und 4 aufgespalten. Das Teillichtbündel 3 wird nach Reflexion an dem asphärischen Spiegel 5 der Spiegelscheibe 6 zugeleitet, während das Teillichtbündel 4 nach Reflexion am asphärischen Spiegel 7 zur Spiegelscheibe 6 gelangt. Mit Hilfe der Spiegelscheibe 6 werden die beiden Teillichtbündel vereinigt und das dabei entstehende Lichtbündel 8 trifft auf die Photozelle 9.
Im Weg des Teillichtbündels 3 ist eine Zelle 10 angeordnet, während im Weg des Teillichtbündels 4 die Zelle 11 angeordnet ist. In den Zellen 10 und 11 sind die Vergleichs- bzw. Meßlösung enthalten.
Wie insbesondere die Fig. 2 a zeigt, besteht die Spiegelscheibe 2 aus den beiden spiegelnden Sektoren 12 und 13 und den beiden strahlungsdurchlässigen Sektoren 14 und 15. Mit der Spiegelscheibe 2 ist eine Sektorenblende 16 fest verbunden. Die Sektorenspiegel 12 und 13 werden beispielsweise durch eine einseitig verspiegelte Planparallelplatte gebildet, die mit einer zentralen Bohrung versehen ist. Auf der verspiegelten Schicht der Planparallelplatte liegt die ebenfalls mit einer zentralen Bohrung versehene Sektorenblende 16.
Wie aus F i g. 2 b ersichtlich ist, besteht die Spiegelscheibe 6 aus zwei spiegelnden Sektoren 17 und 18 und zwei strahlungsdurchlässigen Sektoren 19 und 20.
Die Fig. 2 a und 2 b zeigen die Zuordnung der beiden Spiegelscheiben 2 und 6 bezüglich ihrer Drehung. Diese Zuordnung ist so getrlTen, daß bei der Drehung die Begrenzungskante 21 zwischen Sektorenblende 16 und Spiegelsektor 12 der Scheibe 2 der Begrenzungskante 22 zwischen spiegelndem Sektor 17 und durchlässigem Sektor 20 der Scheibe 6 zeitlich nacheilt. Dadurch ist gewährleistet, daß das von der Scheibe 2 kommende Teillichtbündel 4 ohne jeden Beschnitt durch einen strahlungsdurchlässigen Sektor der Scheibe 6 hindurch zur Photozelle 9 gelangen kann.
Um ein solches ungestörtes Arbeiten der Vorrichtung zu ermöglichen, sind die Spiegelscheiben 2 und 6 so ausgebildet, daß die Winkel 8 und y der Scheibe 6 jeweils größer sind als die zugeordneten Winkel a und B der Scheibe 2.
Trifft der Lichtstrahl 1 auf einen spiegelnden Sektor der Spiegelscheibe 2, so wird er um 900 abgelenkt und gelangt nach Reflexion am Spiegel 7 zur Spiegelscheibe 6. Hier trifft die Strahlung auf einen strahlungsdurchlässigen Sektor und passiert infolgedessen die Scheibe 6 ohne Richtungsänderung. Wie schon erwähnt, ist der Öffnungswinkel y der Spiegelscheibe 6 größer als der Sektorenwinkel ß der Scheibe 2. Durch diese Maßnahme wird auch bei fehlerhafter Abbildung durch die asphärischen Spiegel oder bei nicht genau phasenstarrer Zuordnung der Drehungen der Scheiben 2 und 6 die ganze, an der Spiegelscheibe 2 reflektierte Strahlung zur Photozelle 9 geleitet.
Trifft die Strahlung 1 auf einen strahlungsdurchlässigen Sektor der Spiegelscheibe 2, so wird sie ohne Richtungsänderung zum asphärischen Spiegel 5 geleitet. Von dort gelangt sie auf einen spiegelnden Sektor der Spiegelscheibe 6, wird um 900 abgelenkt und gelangt so wieder auf den für beide Teillichtbündel gemeinsamen Weg 8. Um eine Beschneidung der Strahlung zu vermeiden, ist der Öffnungswinkel a ; der Spiegelscheibe 2 kleiner als der Sektorenwinkel a der Spiegelscheibe 6.
Trifft die Strahlung 1 auf einen Sektor der Sektorenblende 16, so wird sie von dieser Blende vollständig absorbiert. Es gelangt also in diesem Fall keinerlei Licht zur Photozelle 9, d. h., es entsteht im elektrischen Signal ein Dunkelimpuls hoher Flankensteilheit und genau vorgegebener zeitlicher Länge.
Bei der in Fig. l dargestellten Vorrichtung kann bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen die Lichtquelle an der Stelle der Photozelle 9 und die Photozelle an der Stelle der Lichtquelle 1 angeordnet werden. Die Sektorenblende 16 ist dann also auf der als Vereinigungsscheibe wirkenden Spiegelscheibe 2 angeordnet.
Trifft bei dieser Vorrichtung Licht auf einen der spiegelnden Sektoren 17, 18 der Scheibe 6, so wird es über den Lichtweg 3 zur Scheibe 2 geführt. Die Länge der Lichtimpulse wird dann durch den Austritt und Wiedereintritt der Blende 16 in den Lichtweg bestimmt. Da der Winkel a größer ist als der Winkel oc, steht während der Bewegung der durchlässigen Sektoren 14, 15 durch den Strahlengang an der Scheibe 2 stets Licht zur Verfügung, so daß also die Länge der Lichtimpulse in jedem Fall durch den Aus- und Wiedereintritt eines Sektors der Blende 16 bestimmt wird.
Trifft Licht auf einen der durchlässigen Sektoren 19, 20 der Scheibe 2, so wird es über den Lichtweg 4 zur Scheibe 2 geführt. Da der Winkel y größer ist als der Winkel ß, wird die Länge der Lichtimpulse jetzt in jedem Fall durch den Austritt und Wiedereintritt eines Sektors der Blende 16 bestimmt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung dient die Spiegelscheibe 23 sowohl zur Trennung als auch zur Wiedervereinigung des Lichtes. Bei der dargestellten Lage der Spiegelscheibe 23 gelangt das von der Lichtquelle 25 kommende Licht durch den durchlässigen Sektor 24 der Scheibe 23. Das Licht durchsetzt dann die Vergleichsküvette 26 und wird durch einen asphärischen Spiegel 27 nach unten umgelenkt. Dort trifft es auf einen weiteren asphärischen Spiegel 28, der das Licht nunmehr in einer unterhalb der Achse der Spiegelscheibe 23 liegenden Ebene zur Spiegelscheibe 23 zurückleitet. Dort trifft das Licht auf einen verspiegelten Sektor 29, wird dort um 900 reflektiert und gelangt zur Photozelle 30.
Nach Ablauf einer halben Periode hat sich die Spiegelscheibe 23 so weit gedreht, daß nunmehr das von der Lichtquelle 25 kommende Licht auf den spiegelnden Sektor 31 trifft. Dort wird das Licht reflektiert, durchsetzt die Meßküvette 32 und wird durch die asphärischen Spiegel 33 und 34 wieder zur Spiegelscheibe 23 zurückgeleitet. Dort trifft es jetzt auf den durchlässigen Sektor 24 und tritt also ungehindert durch diesen Sektor hindurch auf die Photozelle 30.
Die im Meß- und im Vergleichsstrahlengang angeordneten planparallelen Platten 35 und 36 dienen dazu, die Lichtbündel so weit seitlich parallel zu ver- setzen, daß die beiden Teilbündel genau in derselben Richtung und mit derselben Achse auf die Photozelle 30 treffen. Eine solche seitliche Versetzung der beiden Teillichtbündel ist notwendig, da die Spiegelscheibe 23 eine endliche Dicke aufweist und das Licht bei der Trennung und bei der Vereinigung auf verschiedenen Seiten der Spiegelscheibe reflektiert wird.
Auf der von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite der Spiegelscheibe 23 ist eine Sektorenblende 37 angeordnet, welche denselben Durchmesser wie die Spiegelscheibe 23 aufweist. Trifft das von der Lichtquelle 25 kommende Licht auf einen Sektor der Sektorenblende 37, so wird es vollständig absorbiert, d. h., es gelangt kein Licht zur Photozelle 30. Es entsteht also eine Dunkelpause genau vorgegebener zeitlicher Länge, die eine hohe Flankensteilheit aufweist.
Die Fig. 4 a, 4b und 5 zeigen die Konstruktion der Spiegelscheibe 23. Diese Scheibe wird gebildet durch eine auf beiden Seiten verspiegelte Platte 38, welche fest auf der Achse 39 angeordnet ist. Der in F i g. 4b sichtbare reflektierende Sektor 29 entspricht genau der Form der Scheibe 38. Auf die von der aufzutreffenden Strahlung getroffene Seite der Platte 38 ist die mit strahlungsabsorbierenden Sektoren versehene Blende 37 aufgesetzt. Auch diese Blende ist fest auf der Achse 39 befestigt, so daß im Betrieb die Sektorenblende 37 und die Platte 38 gemeinsam mit starrer Zuordnung rotieren. Die Sektorenblende 37 läßt nun auf der von der Strahlung getroffenen Seite der Platte 38 einen spiegelnden Sektor 31 frei, dessen Winkel ß kleiner ist als der Öffnungswinkel a. Der Winkel es seinerseits ist nun wieder kleiner als der Winkel a des reflektierenden Sektors 29.
In den Fig. 4 a und 4b sind zurVeranschaulichung der Wirkungsweise die durch die einzelnen Sektoren tretenden Lichtbündel mit 40, 41, 42 und 43 bezeichnet. Der Einfachheit halber sind hier runde Lichtbündel gezeichnet, während in Wirklichkeit die optische Anordnung so getroffen ist, daß auf den Sektoren jeweils ein Spaltbild liegt.
Fig. 4b zeigt ein Lichtbündel 40, welches durch den durchlässigen Sektor 24 tritt. Nach der Umlenkung trifft das Lichtbündel an der Stelle 41 auf die andere Seite der Spiegelscheibe 23, wo der verspiegelte Sektor den größeren Winkel a einnimmt.
Da der Winkel a größer ist als der Winkel a wird das Licht auch dann reflektiert, wenn es nicht genau an der theoretisch richtigen Vereinigungsstelle auf den Sektor 29 trifft. Die theoretisch richtige Vereinigungsstelle liegt um ein ungeradzahliges Vielfaches des Winkels 1800/n von derTrennstelle auf dem Umfang des Spiegels entfernt. n ist dabei die Anzahl der Paare von je einem reflektierenden und einem durchlassenden Sektor, in dem gezeichneten Fall ist n gleich 1. Gelangt im Verlauf der Drehung der Spiegelscheibe 23 die Blende 37 in den Weg des eintretenden Lichtes, so wird Licht weder durchgelassen noch reflektiert. Gelangt schließlich der nicht von der Blende 37 bedeckte reflektierende Sektor 31, der den Winkel ß einnimmt in den Lichtweg, so wird das Licht reflektiert. Das auftreffende Lichtbündel ist hier mit 42 bezeichnet. Das am Vereinigungspunkt eintreffende Lichtbündel 43 wird mit Sicherheit durchgelassen, da der Winkel os größer ist als der Winkel ß.
Da die beiden Winkel os und ß jeweils die Länge der über die beiden verschiedenen Wege laufenden Lichtimpulse bestimmen, sind diese Impulse notwendigerweise verschieden lang. Dies stellt bei der üblichen elektronischen Weiterverarbeitung der Impulse keinen Nachteil dar, wenn dafür gesorgt ist, daß Länge und Phasenlage der Lichtimpulse konstant bleiben.
Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung kann die Rolle der Lichtquelle 25 und der Photozelle 30 vertauscht werden. Es ist dann lediglich vor der Photozelle eine strahlbegrenzende Blende anzuordnen.
Die Vorrichtung mit einer rotierenden Spiegelscheibe kann auch so ausgebildet werden, daß Trennstelle und Vereinigungsstelle auf der Scheibe in radialer Richtung so weit auseinanderliegen, daß die Bündelquerschnitte sich nicht überdecken. Eine entsprechende Spiegelscheibe ist in F i g. 6 dargestellt.
Trenn- und Vereinigungsstelle können wieder um ein ungeradzahligesVielfaches des Winkels 1800/n gegeneinander versetzt sein, wobei n wiederum die Anzahl der Paare von jeweils einem durchlässigen und einem reflektierenden Sektor bedeutet. Für den in Fig. 6 dargestellten Fall ist n gleich 2.
Die in Fig. 6 dargestellte Spiegelscheibe besteht aus der beidseitig verspiegelten Platte 44. Auf der von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite der Scheibe ist eine Sektorenblende 45 angeordnet. Trenn-und Vereinigungspunkt der Strahlenbündel liegen hier in verschiedener radialer Entfernung von der Achse 46. Ein zunächst durchgehendes Strahlenbündel 47 trifft nach Durchgang durch die Küvette und nach Umlenkung durch die asphärischen Spiegel wieder an der Stelle 48 auf. Die Länge des durchgehenden Lichtimpulses wird durch den Winkel a ; des bei der Trennung durchlässigen Sektors bestimmt. Auf dem Rückweg zur Photozelle wird das durchgehende Lichtbündel mit Sicherheit reflektiert, auch wenn es nicht genau auf den theoretischen Vereinigungspunkt trifft, da der Winkel a größer ist als oc.
Trifft das einfallende Lichtbündel an der Stelle 49 zunächst auf einen verspiegelten Sektor, von dem durch die aufgesetzte Blende 45 der Winkelbereich ß freigegeben ist, so wird es auf dem Rückweg an der Stelle 50 auf einen durchlässigen Sektor auftreffen.
Das Lichtbündel wird wiederum mit Sicherheit durchgelassen, da der Winkel y größer ist als ß.
Die Winkel o ; und ß können gleich groß gewählt werden, doch ist dies nicht notwendig. Ebenso können die Winkel y und 8 gleich groß gewählt werden, jedoch ist auch dies nicht notwendig.
F i g. 7 zeigt eine Spiegelscheibe, die in einer Vorrichtung Verwendung findet, bei welcher die Strahlung in dem einen der beiden möglichen Wege zweimal von der Spiegelscheibe durchgelassen und auf dem anderen Wege zweimal von der Spiegelscheibe reflektiert wird. Diese Spiegelscheibe besteht aus der einseitig reflektierenden Platte 51, auf welche die Sektorenblende 52 aufgesetzt ist. Da auch hier die Trennstelle und die Vereinigungsstelle der Strahlung radial in verschiedener Entfernung von der Drehachse 53 der Spiegelscheibe liegt, erstreckt sich die Sektorenblende 52 im Bereich der Trennstelle und der Vereinigungsstelle über verschieden große Winkelbereiche.
Trenn- und Vereinigungsstelle müssen bei einer solchen Vorrichtung auf dem gleichen Radius oder um ein ganzzahliges Vielfaches des Winkels 36ozon versetzt liegen. Im gezeichneten Fall ist n gleich 1 und Trenn- und Vereinigungsstelle liegen auf demselben Radius. Ein auf den durchlässigen Sektor der Spiegelscheibe fallendes Lichtbündel ist hier mit 54 bezeichnet. Nach Durchgang durch die Küvette und Umlenkung durch die asphärischen Spiegel tritt das Lichtbündel wieder an der Stelle 55 durch den durchlässigen Sektor. Dieser Sektor ist durch die Blende 52 in zwei Bereiche geteilt. Das an der Trennstelle durchgelassene Lichtbündel 54 wird an der Vereinigungsstelle mit Sicherheit ebenfalls durchgelassen, da der Winkel y größer ist als es. Ein auf dem reflektierenden Sektor auftreffendes Lichtbündel ist mit 56 bezeichnet. Dieses Lichtbündel trifft an der Stelle 57 wieder auf die Spiegelscheibe auf. Durch die Form der Sektorenblende 52 ist nun der Winkel a größer als ß, so daß das an der Trennstelle reflektierte Lichtbündel 56 an der Vereinigungsstelle 57 mit Sicherheit wieder reflektiert wird.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Scheiben nach den Fig. 6 und 7 auch so ausgeführt werden können, daß Trenn- und Vereinigungsstelle ihre Lage tauschen. Dies bedeutet, daß beispielsweise in F i g. 6 die Trennstelle in einer größeren Entfernung von der Achse 46 liegen würde als die Vereinigungsstelle. In diesem Fall kann man natürlich die in F i g. 6 dargestellte Blende 45 nicht verwenden, sondern man muß dieser Blende eine andere Form geben, die ähnlich der Form der Blende 52 in Fig. 7 ist.
Auch die in Fig. 6 dargestellte Scheibe kann in einer Vorrichtung Verwendung finden, bei welcher die Strahlung in einem der beiden möglichen Wege zweimal von der Spiegelscheibe durchgelassen und auf dem anderen Wege zweimal von der Spiegelscheibe reflektiert wird. Da hier n gleich 2 ist, liegen Trenn- und Vereinigungsstelle auf demselben Durchmesser. 49 kann in diesem Fall die Trennstelle und 48 die zugeordnete Vereinigungsstelle bezeichnen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Trennung und Wiedervereinigung optischer Strahlung mittels mindestens einer aus aufeinanderfolgenden spiegelnden, durchlässigen und strahlungsabsorbierenden Sektoren bestehenden rotierenden Spiegelscheibe, d a -durch gekennzeichnet, daß eine aus strahlungsabsorbierenden Sektoren bestehende Blende (16, Fig. 2a; 37, Fig.4a, 4b) so angeordnet ist, daß sie die spiegelnden und durchlässigen Sektoren der Spiegelscheibe beim Reflektieren bzw. Durchlassen der Strahlung auf Winkel (ß bzw. a) begrenzt, die jeweils kleiner sind als die Winkel (y bzw. 8, F i g. 2b; es bzw. 8, Fig. 4b) der an anderer Stelle des Strahlenganges beim Durchlassen bzw. Reflektieren benutzten Spiegelscheibensektoren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit strahlungsabsorbierenden Sektoren versehene Blende (16 bzw. 37), auf der von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite der Spiegelscheibe (2 bzw. 23) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher zur Trennung und zur Wiedervereinigung der Strahlung je eine Spiegelscheibe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Strahlungstrennung dienende Spiegelscheibe (2) fest mit einer zu ihr gleichachsig angeordneten Sektorenblende (16) gekoppelt ist und daß die von dieser Sektorenblende frei gelassenen Sektoren (12, 13, 14, 15) der Trennscheibe sich über einen kleineren Winkelbereich erstrecken als die zugeordneten Sektoren (20, 18, 19, 17) der Vereinigungsscheibe (6)
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegelscheiben (2, 6) bezüglich ihrer Drehung so miteinander gekoppelt sind, daß die Begrenzungskanten zwischen der Sektorenblende (1 und den Spiegelsektoren (12, 13) der Trennscheibe (2) den zugeordneten Begrenzungskanten zwischen den spiegelnden (17, 18) und durchlässigen (20,19) Sektoren der V.ereinigungsseheibe (60) zeitlich nacheilen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher zur Trennung und Wiedervereinigung der Strahlung nur eine Spiegelscheibe vorgesehen ist und bei welcher die Trennstelle und die Vereinigungsstelle der Strahlung radial in verschiedener Entfernung von der Drehachse der Spiegelscheibe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig mit der Spiegelscheibe auf ihrer von der aufzutrennenden Strahlung getroffenen Seite eine Sektorenblende (45, 52) angeordnet ist, die sich im Bereich der Trennstelle (47bzw. 54) und der Vereinigungsstelle (48 bzw. 55) über verschieden große Winkelbereiche erstreckt.