DE1772465C

DE1772465C - Vorrichtung zum Schutz vor geräteeigener Störstrahlung in IR-optischen Geräten

Info

Publication number: DE1772465C
Application number: DE19681772465
Authority: DE
Inventors: Josef-Ferdinand Dipl.-Ing. 2392 Glücksburg Menke
Original assignee: Elektro-Optik GmbH & Co KG, 2392 Glücksburg
Filing date: 1968-05-18
Publication date: 1973-03-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz vor geräteeigener Störstrahlung in IR-optischen Geraten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Meßverfälschungen durch geräteeigene Störstrahlung zu vermeiden.

Insbesondere IR-optische Systeme, die im langwelligen Bereich von etwa 3 bis 10μ arbeiten, sind gegen Störstrahlung sehr empfindlich, weil die aufzunehmende Strahlungsenergie der Nutzstrahlung 'm. allgemeinen sehr schwach ist.

Durch eine IR-Empfangszelle herkömmlicher Art kann schon AT von 2° angezeigt werden. Da aber die Anordnungen außerdem aus optischen Elementen und Halterungen bestehen, die die Umgebungstemperatur aufnehmen und dann mit einer Temperatur entsprechender Größenordnung strahlen, wird die Messung durch die Eigenstrahlung verfälscht. Wie stark diese Verfälschung sein kann, zeigt die Energieformel für eine IR-Zelle:

E = A- · T*.

Die Temperatur geht mit ihrer 4. Potenz in die Formel ein.

Eigenstrahlung von Körpern ist durch Verspiegeln derselben vermeidbar. Würde man diese Erkenntnis im vorliegenden Fall dergestalt anwenden, daß man die inneren Teile der optischen Vorrichtung verspiegelt, würde zwar die Wärmestörstrahlung von den einzelnen Teilen des Geräten weitgehend unierdrückt werden; tine solche Verspiegelung würde aber aus optischen Gründen nicht tragbar sein, da die einfallende Strahlung durch die Oberflächenreflexion dann eine vervielfachte vagabundierende Störstrahlung hervorrufen würde.

Zur Vermeidung einer Meßverfälschung durch geräteeigene Störstrahlung wird deshalb erfindung,-gemäß so vorgegangen, daß die in den Geräten enthaltenen optischen Elemente und Halterungen, d. i>. alle diejenigen Teile, die in der Lage wären, Störstrahlung in die Empfangszelle zu senden, verspiegelt und in Abhängigkeit von ihrer Lage so geformt sind, daß sie die gekühlte Empfangszelle in sich selbst abbilden und somit als Autckollimationsspiegel wirken

Es kann also nur Strahlung auf dem Wege über die Apertur bzw. das Eingangsobjektiv auf die Zelle gelangen. Die Ausbildung der Autokollirnationsspiegfi bzw. der Teile, die als solche wirken sollen, richtet so nach deren Lage in der Anordnung. Sie sind so an/uordnen, daß

1. in ein konvergierendes Strahlenbüschel keim zusätzlichen Rand- bzw. Fassungsstrahlen von umgebenden Bauteilen, welche mit einer höheren Temperatur «trahlen, hineingeraten,

2. dasselbe für ein divergierendes Strahlenbüschel gilt,

3. ebenfalls für ein paralleles Bündel, das bekanntlich an seinem Rand leicht divergent bzw. kon vergent verlaufen kann, Autokoilimation gegeben ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand erläutert. Die F i g. 1 zeigt unter anderem, wie die Eigenstrahlung die zu messende Strahlung verfälschen könnte, da die Zelle einen biickwinkel «₄ größer als die Apertur a₃ hat und somit die n; ht unterdrückte Störstrahlung als Eigenrauschen in die Messung der Anordnung einginge.

Wird eine Modulationseinrichtung benutzt, so wird der Modulator in der Regel in der Bildebene hinter dem Empfangsobjektiv angeordnet, weil dort erfahrungsgemäß die beste Modulation erreicht werden kann.

Um zu verhindern, daß über den undurchlässigen Teil des Modulators Störstrahlen in die Empfangszelle eingespiegelt werden, gibt man der Modulationsscheibe auf der der Empfangszelle zugewandten Seite eine optische hochwertig plane, verspiegelte Oberfläche.

Dadurch wird erreicht, daß die Zelle sich auf Giund der optischen Anordnung in Autokoilimation sieht.

Der Einbau eines Strahlteilers bringt für die Empfangszelle, welche im parallelen Strahlengang liegt, die Gefahr einer weiteren Störstrahlung mit sich. Dieser Störstrahlung wird dadurch begegnet, daß man auf der Seite, weiche der zweiten Empfangszelle gegenüberliegt, hinter dem Strahlteiler einen hochreflektierenden Spiegel 13 so anordnet, daß die im parallelen Strahlengang liegende Empfangszelle durch Autokoilimation in sich selbst angebildet wird.

Der Spiegel muß natürlich genau justiert sein. Zweckmäßig ist es, wenn man den Spiegel so befestigt, daß er jederzeit nachgestellt werden kann.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt schematisch ein I R-optisches System mit Modulationsscheibe und Strahlteiler.

Aus dem Eingangsobjektiv 1 mit der Apertur λ, gelangt das Strahlenbündel begrenzt durch die Autokollimationsspiegel 2 und 3, die ihre Brennpunkte in

der Bildebene 14 haben, zur Modulationsscheibe, welche in derselben Ebene angeordnet ist.

Das danach divergente Büschel mit der Apertur «_a = «j durchdringt die erste Linse des Aperturtransformators 5, wonach es als paralleles Bündel über den StrahlenteUer 6 in die zweite Aperturtransformatoren-Iinse7 bzw. 8 mit der Apertur a₃ gelangt. Hiernach, als wiederum konvergierendes Büschel, das durch die Autokollimationsspiegel 11 bzw. 12, die ihre Brennpunkte auf der jeweiligen Zelle haben, korrigiert wird, »o gelangt die aufgenommene ungestörte Strahlung auf

die gekühlten Zellen.

Um nun außerdem zu verhindern, daß durch die Modulationsscheibe 4, welche in der Bildebene liegt. Störstrahlung auf die Zelle gelangt, muß diase wie oben erläutert ausgeführt sein. Außerdem muß hinter dem Strahlenteiler, hinter der Fläche desselben, welche gegenüber der Zelle 10 liegt, ein hochreflektierender Planspiegel 13 gut justierbar, wie vorab beschrieben, angeordnet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schutz vor geräteeigener Störstrahlung in I R-optr<:hen Geräten, d a d u rch gekennzeichnet, daß die in den Geräten enthaltenen optischen Elemente und Halterungen,

d. h. alle diejenigen Teile, die in der Lage wären, Störstrahlung in die Empfangszelle zu senden, verspiegelt und in Abhängigkeit von ihrer Lage so ge- to formt sind, daß sie die gekühlte Empfangszelle in sich selbst abbilden und somit als Autokollimationsspiege! wirken.

2. Aus Empfangsobjektiv, Feldlinse, Kollimator und Empfangszelle bestehendes 1 R-optisches Ab- »5 bildungssystem mit in der Bildebene angeordneter Modulatic: ischeibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsscheibe an der der Zelle zugewandten Seite eine optisch hochwertig plane, verspiegelte Oberfläche hat, so daß ao jeder Steg in der gegebenen optischen Anordnung wie ein Autokollimat'onsspiegel wirkt.

3. Ein Objektiv, eine Feldünse, einen Kollimator und eine Empfangszelle enthaltendes I R-optisches Abbildungssystem mit einem Strahlenteiler im parallelen Strahlengang und einer zweiten Empfangszelle zur Aufnahme der vom Strahlteiler reflektierten Stahlen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ar der d r zweiten Empfangszelle gegenüberliegenden Seite hinter dem Strahl- teiler ein genau justierter, hochreflektierender Spiegel so angeordnet ist, daß die in der optischen Achse des Empfangsobjektivs liegende Empfangszelle durch Autokoilimation in sich selbst abgebildet wird.