DE1940657A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abbildung mittels inkohaerenter elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Description

International Business Machines Corporation, Arraon, K.Y. 10504/USA

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abbildung mittels inkohärenter elektromagnetischer wellen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Abbildung mittels inkohärenter elektromagnetischer Wellen und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens·

Bei optischen Abbildungen der hier in Frage stehenden Art wird das Auflösungsvermögen bestimmt durch die Größe der Eintrittsblende beziehungsweise Appertur. Je größer die Eintrittsblende ist, umso größer ist das Auflösungsvermögen bei sonst gleichen Verhältnissen. Aus diesem Grunde benötigt man bei astronomischen Teleskopen objektivseitig Spiegel von mehreren Metern Durchmesser, um eine möglichst große Eintrittspupille zu erzielen. Das objektivseitige optische Element - eine Linse oder ein Spiegel - ist, wenn es große Abmessungen hat, teuer. Insbesondere veil es auf seiner ganzen Flächenausdehnung optisch einwandfrei ausgebildet

sein muß, um eine fehlerfreie Abbildung zu erzielen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und «ine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu modif izieren, das die Abbildung alt großer Eintrittsblende, also sit groBem Auslusungsvermögen auch bei auglichst geringem Aufwand für das objektivseitige optische Element erfolgen kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teilabbildungen nacheinander vorgenommen «erden, von denen sich jede über zvei Ausschnitte der Eintrittsblende erstreckt und daß aus Teilabbildungen von Ausschnittspaaren mit allen möglichen Distanzen zwischen den beiden Ausschnitten und allen möglichen Winkellagen der Verbindungslinie dieser Ausschnitte die gesuchte Abbildung kombiniert wird. .

Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß der gesamte für die Abbildung wesentliche Informationsinhai t in den Teilabbildungen enthalten ist und daß diese Teilabbildungen, da sie jeweils nur auf zwei Ausschnitten der Eintrfitsblende basieren, mit wesentlich geringerem Aufwand erzielbar sind als die Erzeugung der kompletten Abbildung in einem einzigen Abbildungsschritt über ein entsprechend großes die gesamte Eintrittsblende ausfüllendes optisches Element. Zwar gewinnt man nach der Erfindung eine komplette Abbildung erst aufgrund mehrerer nacheinander durchzuführender Teilabbildungen, was zusätzlich Zeit in Anspruch nimmt. Das ist aber bei sehr vielen Anwendungsfällen, z.B. bei der Beobachtung stationärer, astronomischer oder mikroskopischer Objekte ohne Bedeutung und bei vielen Fällen, in denen es von Bedeutung sein könnte, kann der dadurch bedingte Nachteil durch den erzielbaren beträchtlichen Vorteil mehr als ausgeglichen werden.

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Aa einfachsten ist das erfinderische Verfahren zu verwirklichen, wenn die Ausschnitt· gleiche Qröae und Gestalt haben, veil dann die Mittel eur Begrenxung der einzelnen Ausschnitte filz» die verschiedenen Teilabblldungen die gleichen sein kuanen und von Teilabbildung su Teilabbildung dann nur in ihrer Position verstellt werden Missen. Der Gesaatinforaationsinhalt der optischen Sesaatabbilduitg ist bereits in denjenigen Teilabbildungen enthalten, die hinsichtlich Abstand UBd Winkelorientierung zu einander unterschiedlich sind, denn die Information aus allen anderen attglichen Teilabbildungen lassen sich aus diesen errechnen. Aus diesen Grunde empfiehlt es sich, um bei sonst gleichen Verhältnissen ait eöglichst venig Teilabbiläungen aussukoeven, die Abbildung nur Bit denjenigen Teilabbildungen durchzuführen, die hinsichtlich Abstand oder Winkelorientierung unterschiedlich sind.

Man kann diese notwendigen Teilabbildungen vornehnen ausschließlich aufgrund von Ausschnitten, die in der Peripherie der Eintrittsblende liegen. Diesen Ofcstand »acht sich eine Weiterbildung des erfinderischen Verfahrens sunutse, die dadurch gekennzeichnet ist, das die Teilabbildungen nur über solche Ausschnitte erfolgen, die in der Peripherie der Eintrittsblende gelegen sind. Die ait dieser Weiterbildung erzielbaren Vorteile liegen in erster Linie in der Konstruktion und in der Üneaatik. Sie sind bei de« in der nachfolgenden Figurenbeschreibung angeführten Teleskop als Ausführungsbeispiel verwirklicht.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfinderischen Verfahrens und von Vorrichtungen zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen.

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In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 Figur 2 Figur J

Figur 4 Figur 5

Figur 6

Figur	7
Figur	8
Figur	9
Figur	10
Figur	11
Figur	12
Figur	13
Figur	14

zwei Ausschnitte fUr eine Tel !abbildung ei» Diagram zu Figur

eecbs Aueeohnitte für verschiedene Teilabbildungen in linearer Anordnung

ein Diagramm su Figur

ein Diagramm eur Erläuterung der Kombination mehrerer Teilabbildungen eu einer Qesamtabbildung

räumlich verteilte Aueeohnitte einer rechteckigen Eintrittepupille

ein Diagram» zu Figur

eine eecheeckige Sintrittsblende unterteilt ' in gleichgroße seoheeckige Aueechnltte

im Diagramm eine Position.zweier Aueschnitte für eine feilabbildung

im Blockdi»graam ein Teleekop zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens

perepektivieoh die für die Ausübung des erfinderischen Verfahrens besonders ausgestalteten Teile eines Teleskops

einen Taster eur Ermittlung der richtigen Position der Abbildung <

ein Striobgitter aus Figur 12 in Sichtung der Sinfallstrahlen betrachtet

einen Kompensator aus Figur 11 aufgebrochen perspektivisch

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Figur 15 lot optischen Diagram einen Taster zur Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage zveier an einer Teilabbildung beteiligten Strahlen

Figur 16 eine Anordnung zur EOMbinierung einer eesamt-

abbildung aus den verschiedenen Teilabbildungen und

Figur 17 prinzipiell perspektivisch die zur Ausübung

des erfinderischen Verfahrens besonders ausgebildeten Teile eines Böntgenstrahlenmikroskops.

Vor der eigentlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels werden zunächst einige theoretische Grundlagen abgehandelt.

Bei Beobachtung eines inkohärente Strahlung abgebenden ausgedehnten Objektes zum Beispiel durch ein astronomisches Fernrohr» vird das Auflösungsvermögen bestirnt durch das Verhältnis λ/D vobei λ die Wellenlänge und D der Durchmesser einer Eintrittspupille beziehungsweise der grödte Abstand innerhalb des abgebildeten Bezirks der in Betracht gezogenen Wellenfront ist· Man kann das Auflösungsvermögen» wenn man nicht auf andere Informationen zurückgreifen viii, nur dadurch erh$he&, daß man die Länge D vergrößert. · Dieser Sachverhalt gilt im F^qruenzbereich der Badiovellen, im optischen Frequenzbereich und auCJi iiR Röntgenstrablenbereich und ist die Ursache dafür, da8 astroncatisclnä Fernrohre mit großen Spiegeln ausgestattet «erden, um ein hofaes Auflösungsvermögen zu erzielen.

Aus der Intensitätsverteilung I_Q (x,y) am Objekt erfolgt die Verteilung der Bildintensität I₁ (X|, Y₁) in der Brennebene eines Teleskops oder Fernrohrs. Wenn die Übertragungsfunktion K (die

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Amplitudenverteilung in der Teleskopbrennebene in Abhängigkeit von einer Punktquelle} bekannt ist, dann laßt sich die Bildin» tensitätsverteilung ausdrucken durch Gleichung Is

T₁) " ^C//V*»y>' KCx₁-X), Cy₁-Sr)I Vx dy

Xn Gleichung 1 ist C eine photcaetrische Konstante. Die Gleichung kann in räumliche und angisläre Frequenzen !»geschrieben werde» zu Gleichung Zt

* P(^g) P(fg)

vobei P und g die zveidiaensionalen räumlichen Freqßienzkoordinaten sind. Dabei ist P₁ (f,g) das Bildspektrum, P₀ (£,g) das Objekspektrua und T{£_t g) die Modolationsuberträgungsfunktion des beteiligten optischen Systems für die in folgenden die Abkürzung MTF gebraucht vird. Das Objektspektrua P₀ (f,g) ist ein komplexes Pourier-Spektru* und besteht aus einer realen Funktion und einer komplexen Funktion und kann wie folgt geschrieben verden Ausdruck 3s

T(f,g) ist ebenfalls ein komplexes FöurierHSpektrum und kann geschrieben verden als Ausdruck 4:

MTP ist die Fourier-Transformierte von I KCx₁Vy₁)I · Wenn es ^} sich um eine Linse ohne Phasenzähler ait konstanter übertragung handelt, dann ist MTP Üttr inkohärente Objekte die autocorrelation der Blende. Bei einer rechteckigen Elende und wenn nur eindimensionale Objekte vorliegen, dann ist die maximale Frequenz - das ist die

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Qrenzfrequenz des Auflösungsvermögens - gegeben durch die Gleichung 5t

^vmax^a

Xn Gleichung 5 ist u* der winkel zwischen einem die Linse in einem Achspunkt durchsetzenden Hauptstrahl und der Linsenachse und sin u¹ ist die numerische Apertur dieser Linse.

GemäS Figur 1 sind svei identische optische Aperturen mit der £antenlänge b und de» Hittelpunktabstand a nebeneinander angeordnet. Die Länge b ist nicht klein is Vergleich zur Länge a und beide Blenden haben den gleiche Brennpunkt. Xn Figur 2 ist die zugehörige eindimensional« MfF zu diesen beiden Blenden aufgetragen·- Figur 3 zeigt ein »streif©i^ömiges" Teleskop mit i Blendenteilen· vöbei i zum Beispiel 6 betrügt· die Fssaktiosig» HTF £ti& aim Blendenpaare -X-*.XX, I .♦ XII^'-·.·..·· X & ii@§ffel©@kpps maeh Figur 3 sind gestrichelt -gegeMlber um? ^Atshse in -figur, 3 aufgetragea_p' fipbei ν \ räumliche Fre^2@ns. ist wA '^_mx ®®& Auf lösung sgrense der beiäußeren 'Slmuim eaii^felt₀ Figur 4 zeigt _s ■ da@ sisis beim // arag: diei.e? PuBktio::r :t it^iozke ergeben» die mit gleichem Abstaod nebeneiaand^f ®r@iJit sind* -Die Dreiecke viederholen sich i-£ mB.1« Das BS.en^s^pa^? Σ ·■;■ IX unterscheidet sich vm den anderen la seinem nieteigen Fraqi£®asfe^ⁱeich, veil die Blendesipaare I + II benachbart sted va&ä wi@ @iü@ eil^sige Blende virken. Die FIr i=6 kombinierte Foiiktiosi ^TF ist 'in Figur 5 aufgetragen® wobei die Re- / dundanz für niedrige W&®q&m&mr entfernt ist uai öle Beiträge der anderen Fre^enzbareiclie nach Maßgabe d@s_¥ork®3»üi$ eines bestimmten Paars innerhalb des Streif@&$ ausgevichtet sind. 2um Beispiel ist die Funktion für das Bisadenpaar I + III mit vier multipliziert, veil man dieses BlendeEpaar insgesamt in vier verschiedenen Stellungen über den Streifen nach Figur 6 schieben kann. Die sich ergebende eindimensionale MTF b<si inkohärenter Strahlung ist durch die ausgezogene Linie in Figur"5 aufgetragen.

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Nun kann man die Lösung des zweidimensionalen Problems angehen. Zu diesem Zweck wird jede Objektstrahlung I_o(x«y) in Polarkoordinate I_Q (ρ,θ) transformiert. Dabei ist ρ die radiale Koordinate und 0 die Winkel !coordinate und man erhält das zweidimensional« Spektrum, indem man eine Vielzahl von Beobachtungen eines "Streifenartigen" Teleskops unter verschiedenen Azimuten vornimmt und die Ergebnisse vie oben beschrieben kombiniert.

Alle einzelnen Beobachtungen müssen dabei Fourier·transformiert verden mit dem entsprechenden räumlichen Phasenfaktor _e""^l2ir^ P· ', denn alle Beobachtungen müssen auf das gleiche Koordinatensystem bezogen sein, ehe die Foürier-transformierten anderer Beobachtungen addiert werden können und die Redundanzen der tieferen Frequenzen entfernt verden können. Die erforderliche Transformation von Polarkoordinaten auf rechteckige Koordinaten vird dann mit numerischen Interpolationsverfahren durchgeführt. Das Ergebnis wird dann durcA eine zweite Fourier-Transformation invertiert, so daß man die Bildwerte i.j(f,g) erhält, wobei Gewichte gegebenenfalls zugefügt wer den .können. Wenn man die geeigneten Gewichte hinzufügt, dann ergibt sich ein Bild, wie es auch bei der Betrachtung durch ein normales Teleskop entsteht und die zugehörige MTF entspricht der in · Figur 5 ausgezogenen Linie» Wenn dagegen keine Gewichte vorgesehen sind, dann entspricht die MTP des Instrumentes der in Figur 5 eingezeichneten gestrichelten Linie.

Allgemein ist es für optische Frequenzen vorteilhafter, zweidimensional mit einem "recnteckigen" oder einem "sechseckigen" Teleskop zu arbeiten, weil sich dann eine niedrigere Redundanz ergibt. Gemäß Figur 6 ist ein solches "rechteckiges" Teleskop zugrundege— legt, dessen Dimensionen durch den Faktor 5 (i*5) vergrößert sind.

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PUr alle willkürlich herausgegriffenen räumlichen Frequenzen f,g im Bereich

max < f < ⁿ max

ergibt sich eine summe über vier Beobachtungen und diese Summen sind gleich wegen der Normierung und da die Blenden alle gleich groß sind. Bs gilt mithin die Gleichung 6

T(f,g) * (1

- - in ■', ^: ■ ■■■" -■■■"■ *-" : ■ : wobei £f und «Tg die/Figur 6 eingezeichneten Größen sind. Außerhalb dieser Bereiche für f und g summieren sich weniger als vier achtungen au T. Dies hat seine Ursache in der Tatsache, daß die Kreuzkorrelationen eines Binheitsrechtecks innerhalb ά& gesamten Blende mit einem beliebigen f«g im oben genannten Bereich entweder dem Produkt mit sich selbst odez¹ der Sumiae von vier Beobachtungen entspricht, pie MTF■: für diesen zweidiraensionalen Fall sind in Pigur 7 aufgetragen.^Innerhalb des gemeinsamen Bereiches haben die räumlichen Frequenzen aller vier Beobachtungen von sich aus die gleiche Phase und jede Abweichung der räumlichen Frequenzen von der Phasenproportionalität kennzeichnet eine Versehiebting des Koordinatensystems.

Für ein rechteckiges Teleskop mit einem Ausdehnungsfaktor i sind K Beobachtungen nötig und es gilt' die Gleichung 7

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Diese Gleichung ergibt sich, weil die Ecke A aus Figur 6 mit allen anderen Quadraten kombiniert werden kann» ausgenommen sich selbst, so daS sich i²-1 Paare ergeben. Die Ecke B aus Figur 6 kann mit al-.len Quadraten kombiniert werden, ausgenommen dene» der oberen Zeile und der rechten Spalte, da diese Kombinationen bereits von der Ecke A aus belegt sind, so daS sich noch einaal (i-i)^S Paare ergeben. Weitere Paare ■ gibt es nicht, so daS sich K ergibt su i²-i * (i~1) wie in Gleichung 7 angegeben.

Die Zahl der Beobachtungen für quadratische Blenden und sechseckige Blenden (geaeint ist ein regelmäßiges Sechseck) sind in der nuri folgenden Tabelle 1 für i £ 11 angegeben. -

Veraehrungs- Ansah! der Beobachtungen

,—_

3 5 7

9 11

Figur 8 zeigt eine sechseckige Anordnung. FUr jede Beobachtung wer~ den swei sechseckige Segmente benötigt. Bei allen Paaren mit gleichem Abstand und gleicher Art Azimutorientierung ,ist die Beobachtung die gleiche. Das bedeutet, das die Beobachtung für das Paar B und C mit der für das Paar D und E sowie der für das Paar F und G sowie der für das Paar H und X identisch ist. Die Gesamtzahl X der¹ Segmente beträgt*

für	quadratische	für sechseckige
	Blenden	Blenden
	12	9
	40	30
	84	63
	144	108
	220	165

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Gemäß Figur 8 ist der Veraehrungsfaktor i gleich 7, veil der Durchmesser des Gesamtbereiches gemäß Figur 8 siebenmal so groß ist vie der eines Sechsecks. Aus Gleichung 8 ergibt sich, daß in diesem Fall 37 Sechsecke nötig sind·

Der Gesamtbereich der von den 37 Sechsecken bedeckt wird, entspricht der Blende, in die die beobachteten inkohärenten elektromagnetischen Wellen einfallen. Die tatsächliche Beobachtung erfolgt nach der Erfindung jeweils über zwei Blenden., jeweils so groß vie eines der Sechsecke. Di& Beobachtung erfolgt mithin gemäß Figur 8 immer über zwei der dargestellten Sechsecke. Zur Erleichterung der Erläuterung sei nun angenommen, daß die Mittelpunkte eines solchen. Sechseckpaares miteinander durch eine gerade Linie verbunden sind. Bine solche Linie kennzeichnet den Abstand und den Asimut-winkel gegenüber einem Bezugsystem. Die Be@bachtungsergebnisse von Paaren mit gleicher Distanz und gleichem Azimut-Winkel sind identisch. Das heißt beispielsweise» daß gesnäiä Figur 8 die Beobachtung aufgrund des Paares B und C mit der der paare D-E, F-G, H-K usw. identisch ist. Das bedeutet, daß es nicht mehr nötig ist, über die Paare D-E, F-G₉ H-K usw. zu beobachten» nachdem man über das Paar B-C bereits beobachtet hat.

Die Zahl der unter diesen Umständen mindestens erforderlichen Beobachtungen zählt man am besten aus, indem man diejenigen Paare zählt, die jeweils eine der drei Eckpositionen A, B und C enthalten, denn man kann jedes beliebige Paar durch ein solches Paar mit einer Eckposition ersetzen»

Beginnt man in der Ecke A, Sann ergeben sich insgesamt 36 mögliche Paare, denn die Ecke A kann mit allen übrigen 36 Sechsecken zu jeweils einem Paar kombiniert werden. Die Asizanl X₁ der sich so ergebenden Paare ist gegeben durch die Gleichung 9:

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Die Gleichung 9 ist abgesehen von dem Subtrahenten "1* genauso wie die Gleichung 8. Ss gibt keine weiteren Paare, die von der Ecke A ausgehen, aber es gibt noch Paare» die von der Ecke B ausgehen und nicht durch eines der genannten ersetzbar sind. Das Paar B-C ist beispielsweise identisch mit dem Paar A-H und deshalb ist es ersetz bar und bedarf keiner weiteren Beachtung. Das Paar B-D dagegen ist sowohl hinsichtlich des Abstandes als auch hinsichtlich des Azimut-Winkels von jedem der Paare die von der Ecke A ausgehen verschieden und deshalb ein echtes neues Paar..Das gleiche gilt auch für das Paar B-P. Der zweite Partner der neuen mit der Ecke B zu bildenden * Paare liegt jeweils in dem in Figur 8 gestrichelt eingefaßten Gebiet. Die Anzahl der neuen von der Ecke B aus bildbaren Paare, das sind also solche Paare, die nicht durch ein von der Ecke A ausgehendes Paar ersetzbar sind, ist gegeben durch die Gleichung 10.

Entsprechend finden sich noch weitere neue Paare, die von der Ecke C ausgehen, das heißt.also solche Paare, die weder durch ein von der Ecke A noch durchVvon der Ecke B ausgehendes Paar ersetzbar sind. Das ist zum Beispiel für das Paar C-F der Fall. Die Partner dieser neuen Paare liegen jeweils in dem durch die geixte Linie umgebenen Bereich. Die Anzahl der von der Ecke C ausgehenden neuen Paare ist diegleichung 11:

-1 \2

Die Gesamtzahl der nicht durcheinander ersetzbaren Paare ist ge geben durch die Gleichung 12ϊ

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Vie bereits beaerkt, ist es sur Beobachtung einersechseckigen Blende gemäS Figur 6 nicht erforderlich« dabei die in der Mitte gelegenen Sechsecke su berücksichtigen, man kann vielmehr alle Paare durch solche Paare ersetzen, deren beide Partner auf dem Umfang liegen.

Diesen Umstand macht sich eine Weiterbildung der Erfindung zunutze, bei der die Abbildung über eine groSe Blende erfolgt und durch eine Folge von Beobachtungen über Paare kleinerer Blenden« die jeweils ausgewählt® Positionen auf den Umfang der großen Blende einnehmen, durchgeführt wird«

Man kann auf dieser Basis ein Teleskop bauen, daß die- gleichen op» tischen Qrundcharakteristiken aufweist wie die Üblichen Teleskope. Beide Objektive haben dabei einen gemeinsamen Brennpunkt und arbeiten auch immer, i& der gleichen konzentrischen Üngzone der Blende, so daß Abberation vermieden wird*

Das Teleskop ist auch aplanatiseh, so daß das Bild über einen ausgedehnten Bereich keine nicht linearen räumlichen Phasenverschiebungen aufweist und das man davon ausgehen kann, daß alle Teile der Wellenfront die auf Punkte in Achsnähe konvergieren den gleichen Radius haben. . ■-.'"-. . ;. ; - _; Λ.-.-¹".

Figur 9 veranschaulicht die Funktion des weiter unten noch näher zu beschreibenden Teleskop. DfeJteiden^£&°^gur"$=*dsi^ Spiegel 10 und 12 nehmen; die Lage Von Ausseimitten eines hyperbolischen Spiegels eines aplanatisehen Teleskops mit große? Eintrittspupille oder Blende ein. Die einzelnen Beobachtungen werden jeweils über diese beiden Spiegel 10 und 1§ durchgeführt, wobei diese aber von Beobachtung zu Beobachtung ihre Winkellage verändern. Die Rotationsbewegung wird hier deshalb zur Verstellung bevorzugt, weil sie am leichtesten zu verwirklichen ist. Die Spiegel 10 und 12 sind kreisrund und mit einer sechseckigen Blende abgedeckt. Bei allen Beobachtungen befinden sich die beiden spiegel 10 und 12 auf ein und

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demselben Kreisbogen und die äudere Tangente der Spiegel begrenzt die Blende des Teleskops. Die jeweiligen Positionen, die die Spiegel 10 und 12 bei den einzelnen Beobachtungen einnehmen - Position α .und Position β gemäß Figur $ · sind so gewählt» dafi alle Beobachtungen nach den oben dargelegten Grundsätzen entweder tatsächlich durchgeführt oder aus den durchgeführten abgeleitet werden können. Die Spiegel, die Ausschnitte aus einer Hyperboloidflache sind, werden ua die i&perholoidachse von einer Beobachtungsposition in die andere gedreht. Sleichzeitig davit werden die sechseckigen Blenden, die vor den Spiegeln 10 und 12 angeordnet sind, gedreht, so daß sie ihre Winkellage im Saum beibehalten. Auf diese Weise kdnnen über diese beiden spiegel alle erforderlichen Beobachtungen durchgeführt werden. * .

In Figur 10 sind die funktionellen Einheiten eines solchen Teleskops mit den zugehörigen Steuervorrichtungen angegeben. In Figur ist mit 22 das Teleskop, das di® rein optischen Elemente enthält, bezeichnet, Zwei Spiegel mit einer sechseckigen Blende sind entsprechend den Ausführungen zu Figur S an radialen Armen angeordnet, die um eine gemeinsame Achse drehbar sind. Diese Teile sind in ein übliches Teleskop eingebaut und ersetzen dort den hyperbolischen Eintrittsspiegel·

Mit 14 is t ein Magnetbands teuergerät bezeichnet, auf dessen Magnetbändern die Koordinaten für die Positionen der beiden Spiegel des Teleskops 22 unter denen die einzelnen Beobachtungen erfolgen sollen, gespeichert sind. Diese Positionen sind nach den eingangs dargelegten Orundzügen ausgerechnet und in Form von digitalen Steuerdaten gespeichert. Diese Daten werden von einem digital Analbgumsetzer ausgelesen, der daraufhin entsprechende analoge Fösitionssignale erzeugt.

An Stelle des Hagnetbandsteuergerätes kann man natürlich auch ein anderes Steuergerät, zum Beispiel ein solches mit gelochten Karten oder einen Sechner mit einem Kernspeicher, verwenden.

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Die analogen Positionssignale gelangen an einen Antrieb 18, der , über ein Getriebe 20 des Teleskope beziehungsweise dessen spiegel in die einzelnen Beobachtungspositionen verstellt. Die Spiegel werden dabei um die Teleskopachse geschwenkt und gleichzeitig wird dabei die Winkellage der sechseckigen Blenden bezogen auf ein feststehendes Bezugssystem konstant gehalten. Bei jeder neuen Position erfolgt eine Beobachtung und jede dieser Beobachtungen wird für sich auf eine besondere fotografische Platte aufgezeichnet.

Sobald alle erforderlichen Beobachtungen durchgeführt und auf fotografische Flatten aufgezeichnet sind, werden diese in einem Datenverarbeiter 24 zu einer einzigen kombinierten Fotografie verarbeitet und zusammengefaßt. Das Magnetbandsteuergerät 14, der digitale Analo$umseteer 16, der Antrieb 18 und das Setriebe 20 können nach bekannten und üblichen Gesichtspunkten aufgebaut sein, weshalb diese "¹TeIIe im einzelnen nicht näher erläutert «erden. Das Teleskop 22 und das Datenverarbeitungsgerät 24 sind dagegen in besonderer Weise ausgebildet und werden ist folgenden ist einzelnen erläutert.

Zn Figur 11 sind die für die Erfindung bemerkenswerten Teile des Teleskops 22 perspektivisch dargestellt. In seinen übrigen optischen Grundzttgen ist dieses Teleskop nach Cassegrain aufgebaut, es sh_auch nach anderen optischen Grundprinzipien, zum Beispiel nach HerscheÜToder Newton^ aufgeoaut seinTT-ian kann~äsctr fraktionsoptiken oder hoeaeapfindliche fotografische Objektive vorsehen. '

An Stella eines Reflexionsspiegel« «it sehr großem Durchmesser, dessen umfang in Figur 11 durch die strichpunktierte Linie 26 angezeigt ist, sind bei dem Ausfünrungsbeispiel nach Figur 11 zwei kleinere Spiegel 28 und 30 vorgesehen, die an radialen Armen 32 und 34 gelagert sind. Die Arme 32 und 34 sind drehbar an einer Welle 36 gelagert. Die Spiegel 28 und 30 sind durch sechseckige Blenden 38 und 39 abgeblendet. Die beiden Spiegel 28 und 30 sind

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durch sechseckige Blenden 38 und 39 abgeblendet. Die beiden Spiegel 28 und 30 sind Ausschnittsflächen aus der Fläche des großen Reflektionsspiegels, den sie ersetzen und der seinerseits nach Üblichen optischen Gesichtspunkten geformt ist. FUr den großen Reflektionsspiegel verwendet man vorzugsweise solche hyperbolischer Form, um aplanare Abbildungen zu erzielen. Von dieser hyperbolischen Grundform wird zweckmäßig auch hier ausgegangen.

Die beiden Spiegel 28 und 30 sind in die elektro-magnetische Wellenstrahlung, die von dem zu beobachtenden Objekt ausgeht, gerichtet. Im vorliegenden Fall handelt es sich um elektromagnetische strahlung, die von einem Stern oder Planeten ausgeht. Die Strahlen 4OA und 4OB aus dieser Gesamtstrahlung, fallen in die Spiegel 28 und 30 ein und werden in einem Spiegel 41 reflektiert. Der Spiegel 41 ist an einem Arm 42 gelagert, der seinerseits drehbar an der Welle 36 gelagert ist und zwar so, daß der Arm 32 immer so verschwenkt werden kann; daß er den Lichteinfall in die Spiegel 28 und 30 nicht behindert. Die von dem Spiegel 41 reflektierte Strahlunng fällt in Kompensatoren 44 und 46 zur Kompensation von Phase und Lage. Bei den Kompensatoreh 44 und 46 handelt es sich um optische Vorrichtungen, die weiter unten im einzelnen erläutert werden. Die Strahlen werden dann in einem gemeinsamen Brennpunkt auf dem Detektor 48 vereinigt.

Der Detektor 48 spricht auf die sich durch Überlagerung ergebende Gesamtintensität der beiden Strahlen an. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Detektor 48 eine fotografische Emulsion auf, die diese intensität fotografisch registriert. Der Detektpr 48 kann aus einer Fotozellenanordnung oder einer Fernsehkamera bestehen. Mit 50 ist ein Abschirmzylinder bezeichnet, der den Detektor 48 vor äußerer Störstrahlung schützt·

Die Strahlen 4OA und 4OB konvergieren auf einen geometrischen Brennpunkt, der auf dem Detektor 48 gelegen ist und durch das oben beschriebene Brechungsphänomen verwischt wird. Andere Strahlenbündel konvergieren auf andere räumliche Bereiche des Detektors 48. Die an-

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deren Strahlenbündel treffen den Detektor 48 unter einem etvas anderem Winkel. Mit 52 ist «in kleiner Beobachtungsspiegel bezeichnet, der oberhalb des Detektors 48 angeordnet ist und ein anderes solches Bündel über eine öffnung im Blendensylinder 50 in einem Tastgerät 54 spiegelt» das die relative Phasenlage beider Strahlen 'und die Stellung beider strahlen abtastet. Das Tastgerät 54, das im einzelnen weiter unten beschrieben wird, erzeugt, signale nach Maßgabe der gemessenen Phase und Position die steuern! an die üompensa- ' toren 44 und 46 gelangen. .

Die Wellen, an denen die Arme 32» 34 und 42 angeordnet sind, sind ihrerseits drehbar rechtwinklig an einer Deklinationsachse gelagert, die wiederum ihrerseits rechtwinklig und drehbar an einer Polarachse 58 gelagert ist. Den Achsen 56 und 58 entsprechende Achsen sind auch bei bekannten Teleskopen zur Lagerung vorgesehen.

Das Teleskop gemäß Figur 11 wird nach den anhand der Figur 10 bereits erörterten Grundzügen betrieben. Die einzelnen Positionen, die die beiden Spiegel 28 und 30 für jede Beobachtung einer Beobachtungsfolge einnehmen, sind vorbestimmt. Die Positionen und auch ihre Anzahl hängt von der Größe des Omfangs gemäß der strichpunktierten Linie 26 und dem Durchmesser der Blenden 38 und 39 ab. Die dazu erforderlichen S teuer informationen sind in einem Magnetband gespeichert und werden über einen Digitalanalogumsetzer, einen Spiegelantrieb und ein Zahnradgetriebe in Spiegelposition umgesetzt. Der Spiegelantrieb und das Zahnradgetriebe zum Drehen der Arme 32 und 34 ist in einem Gehäuse 60 untergebracht. Das Zahnradgetriebe zum Verstellen der Blenden 38 und 39 kann gemäß den Zahnrädern 29 und 31 unmittelbar die Blenden antreiben. Zum Antrieb der Zahnräder 29 und 31 können Zahnstangen und dergleichen vorgesehen sein, die innerhalb der Arme 33 und 35 untergebracht sind.

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PUr j ed· der verschiedenen erforderlichen Beobagen wird die sieh durch überlagerung ergebend« Sesamtintensit&t der beiden konvergierenden Strahlen fotografisch auf einer besonderen Platte des Detektor* 48 registriert. Der Detektor 48 kann ta diesem Zweck nach Art einer Filmkamera aufgebaut sein, alt einer Filmspule» die bei jeder Beobachtung um ein Bild weitertransportiert wird. Der Weitertransport kann von Band oder durch einen einfachen Mechanischen Antriebsmechanismus erfolgen.

Ia folgenden wird die Funktion umr Kompensatoren 44 und 46« die von den Signalen aus dem Tastgerat 54 gesteuert werden, erläutert.

Die zwei Teile der sphärischen Welle, die beobachtet werden, sollen bei allen Beobachtungen exakt Mit gleicher Phase und in der gleichen Position in den Detektor 48 einfallen. Die Spiegel 28 und 30 verändern von Beobachtung su Beobachtung ihre Position und dadurch ändert sich unter Beständen auch die Länge eines optischen Weges und die Position der Abbildung auf dem Detektor. Die dadurch bedingten Fehler werden durch die lompensatoren korrigiert.

Die erste su diesen Zweck vorgenommene Justierung dient zur Kompensation der Positionsfehler. Diese Positionsjustierung erfolgt nach Art bekannter Steraspttrhalter. Dies ist hier muglich, weil die beiden in Frage stehenden sphärischen Wellen, die beobachtet werden, von einem entfernten Stern stammen.

In Figur 12 ist ein Sternspurhalter dargestellt, der Positionskompensationssignaie erzeugt und der Teil des Tastgerätes 54 ist, Der Detektor 48 und der Spiegel 52 sind in Figur 12 noch einmal «it eingezeichnet. Der Brennpunkt der beiden Strahlen 62A und 62B der normalerweise auf dem Detektor 48 liegen würde, ist durch den spiegel 52 in die Brennebene 64 gespiegelt. Der Brennpunkt wird mittels der Linse 66 auf ein Strichgitter 68 abgebildet· Das Strichgitter besteht aus transparentem Material mit einem lichtundurchlässigen Mittelteil und einem ebenfalls lichtundurchlässigen äußeren Ringbe-

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· ^mo65T

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reich. Sin Fotovervielfacher 74 ist hinter den Strichgitter angeordnet. Der Fotovervielfacher hat vier PUr sich getrennte fotoempfindliche Quadranten, von denen jeder ein Ausgangssignal nach Maßgabe der einfallenden Lichtintensität erzeugt. In Figur 13 sind vier Quadranten sichtbar und sit QI₉ Q2_V Q3 und Q4 bezeichnet.

Venn die Spiegel 28 und 30 des teleskop? korrekt angeordnet sind, dann ist jeder der Strahlen 62A und 62B auf den zentralen undurchsichtigen Bereich 70 (vergleiche Figur 13) fokkussiert. In einem solchen Fall fällt in jeden der vier Quadranten des Fotovervieifachers 74 ein gleicher Anteil Licht und auf den vier zugehörigen Ausgangsleitungen 76, 78, 80» 82,die einzeln den einzelnen Quadranten zugeordnet sind, entstehen Ausgangssignale gleichen Wertes.

Mit 84 ist ein Verschluß bezeichnet, der zwischen Linse 66 und Strichgitter 68 angeordnet ist und so ausgebildet st, daß der eine oder der andere der Strahlen 82A oder 82B abgesperrt werden kann, so daß nur der andere auf das Strichgitter fällt. Venn einer der beiden strahlen 62A und 62B oder beide Strahlen nicht zentriert sind, dann sind die Signale auf den Ausgangsleitungen 76, 78, 80 und 82 nicht gleich. Venn zum Beispiel der eine Strahl so dezentriert ist, daß in den Quadranten 3 »ehr Licht einfällt als in den Quadranten 1, vie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 13 angedeutet ist, dann nimmt die Amplitude des Ausgangssignals auf der Leitung 78, die dem Quadranten 3 zugeordnet ist, zu, während die Amplitude des Ausgangssignals auf der Leitung 76, die dem Quadranten 1 züge» ordnet ist, um einen entsprechenden Betrag abnimmt. Die relativen Werte der Ausgangssignale auf den Leitungen 76, 78, 80 und 82 geben also die Position der Lichtstrahlen und die Größe einer eventuellen Dezentrierung dieser Lichtstrahlen an.

Die Ausgangssignale auf der Leitung 76, die dem Quadranten ι zugeordnet ist und der Leitung 78, die dem Quadranten 3 zugeordnet

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ist, werden in dem Verstärker 85 verglichen, der daraufhin ein x-Fehlersignal auf der Leitung 86 erzeugt, wenn die Signale auf den Leitungen 76 und 78 nicht gleich sind. Das Ausgangssignal auf der Leitung 80, die dem zweiten Quadranten und der Leitung 82, die dem vierten Quadranten zugeordnet ist, werden in dem verstärker 85 verglichen und daraufhin wird ein Y-Fehlersignal auf der Leitung 88 erzeugt, wenn die Signale auf den Leitungen 80 und 82 ungleich sind. Die Leitungen 86 und 88 sind an die Kompensatoren 44 und 46 angeschlossen.

Der Kompensator 44 ist in Figur 14 im Detail dargestellt. Der Kompensator 46 ist abgesehen von einer einzigen Ausnahme, auf die im folgenden besonders hingewiesen wird, genauso wie der Kompensator ausgebildet. Der Kompensator 44 weist ein Gehäuse 9OA und 9OB an' den gegenüberliegenden Gehäuseseiten auf. Es kommt nicht darauf an, in welcher Richtung die Strahlung durch den ,Kompensator fällt, ob also die öffnung 9CA Eintrittsöffnung ist oder ob es die öffnung 9OB ist. Zur Kompensation von Positionsfehlern ist ein optisches Element 92 vorgesehen, das aus einer planparallelen Platte, zum Beispiel aus optischem Glas besteht, die in einem Kahmenkreuz 93 so aufgehängt ist, daß sie um die Y-Achse und senkrecht dazu um die X-Achse schwenkbar ist. Zur Schwenkbewegung um die X-Achse ist ein Schwenklager 96 vorgesehen. Der Antrieb erfolgt mittels eines Motors 102 über eine Gewindestange 100, die an einem Schwenkarm 98 angelenkt ist. Der Motor 102 wird durch das X-Fehlersigna'l auf der Leitung 86 des Sternspurhalters gemäß Figur 12 nach Maßgabe des x-Fehlers ein- und abgeschaltet, so daß der X-Fehler korrigiert vird. Die Anordnung wirkt als Servo-Mechanismus.

In entsprechender Weise wird das optische Element 82 um die Y-Achss geschwenkt nach Maßgabe des Y-Fehlers auf der Leitung 88. Das zugehörige Schwenklager ist mit 94 bezeichnet. Die in dem Motor 102 der

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Gewindestange 100 und den Schwenkarm 98 entsprechenden Teile für die Schwenkung um die Y-Achse sind der Übersicht halber nicht mit eingezeichnet. 3ie sind entsprechend ausgebildet wie die dargestellten Teile. '. ■·

Nachdem das Licht das optische Element 92 durchsetzt hat, gelangt es an zwei optische Keile 104» 106, die zusammengelegt eine zweite optische planparallele Platte bilden. Diese optischen Keile 104, 106 , werden nur in einem der Kompensatoren 44 beziehungsweise 46 benötigt, in dem anderen nicht dargestellten Kompensator 46 sind mithin den Keilen 104» 106 entsprechende Keile nicht, vorgesehen. Der Keil 104 ist auf einem Schieber 108 beweglich, der seinerseits mittels eines Motors 110 verschöben wird. Die beiden Keile 104, 106 bilden einen an sich bekannten Kompensator für kleine Phasenverschiebungen. Der Motor 110 wird über signale aus der Leitung 112.gesteuert und verschiebt den Keil 104 so, daß Phasenfehler avischen den beiden Strahlen korrigiert werden. Die Mittel zur Erzeugung des Phasenfehlersignals auf der Leitung 112 sind in dem Tastgerät 54 untergebrächt Die Ausgestaltung wird nun anhand der Figur 15 erläutert.

Gemäß Figur 15 besteht der Phasenfehlerdetektor aus einem verstellbaren Interferometer.

Die Lichtstrahlen 62A und 62B, die von dem Spiegel 52 gemäß Figur11 aus dem Teleskop heraus gespiegelt wurden, gelangen an die Linse und von da in das Interferometer» das so justiert ist, daß die beiden Bilder der getrennten Pupillen sich auf die gemeinsame Pupille 116 überlappen. Das Interferometer weist einen in einer Richtung halbdurchlässig halbreflektierenden Spiegel auf und außerdem zwei normale Spiegel 120, 122» Außerdem ist eine optischbrechende Platte 124 vorgesehen.

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Gemäß Figur 15 ist der eine Strahl ausgezogen und der andere gestrichelt eingezeichnet. Außerdem sind bei beiden Strahlen Richtungspfeile angegeben. Wenn die doppeltbrechende Platte 124, die zur Justierung vorgesehen ist, korrekt eingestellt ist, dann fallen Anteile beider Strahlen in die Eintrittspupille 116 eines Fotovervielfacher 126 ein.

Die Keile 104 und 106 kompensieren die gegenseitige Phasenlage der Strahlen 4OA und 4OB. Der Keil 104 vird zu diesem Zweck gegenüber dem feststehenden Keil 106 verschoben, wenn der Keil 104 in der einen Richtung verschoben vird, dann nimmt die Amplitude des Ausgangssignals der Fotozelle 126 zu bis auf ein Maximum und dann fällt sie wieder ab. Zur Fehlerkorrektur vird der Keil 104 immer in diejenige Position gegenüber dem Keil 106 verschoben, in der das Ausgangssignal der Fotozelle 126 maximal ist· Die Fotozelle .126 ist deshalb ausgangsseitig an einen Spitzendetektor 128 angeschlossen, dessen Ausgangssignal unmittelbar den Motor 110 steuert und zwar so, daß der Motor 110 stillsteht, wenn das Ausgangssignal der Fotozelle das Maximum erreicht hat, vas ein Zeichen dafür ist, das der Keil 104 nun die richtige Stellung hat und die angestrebte Phasenkompensation erreicht ist.

Wenn man bei der mechanischeil konstruktiven Ausgestaltung der Teleskopanordnung gemäß Figur 11A mit sehr engenToleranzen fertigt und auch sonst hinsichtlich der Strahlführungen optimale Bedingungen schafft, dann kann auf die Kompensation verzichtet werden. Die Kompensation nach Position und Phase, wenn eine solche erforderlich int, kann auch mit anderen Mitteln durchgeführt werden.

Wenn alle erforderlichen Beobachtungen durchgeführt sind und die Beobachtungsergebnisse auf einzelnen fotografischen Platten des Detektors 48 registriert sind, dann verden die einzelnen Registrierungen zu einem einzigen gemeinsamen Bild kombiniert. Zu diesem Zweck dient das in Figur 10 angegebene Datenverarbeitungsgerät; 24, das diese

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Kombinierung nach den oben beschriebenen theoretischen Grundlagen vornimmt. Dabei wird zunächst die Fourier-Transformierung der aufgezeichneten Intensitätsverteilung einer jeden Beobachtungsaufzeichnung bestimmt. Die Redundanzen der tiefen Frequenzen verden dann entfernt und die Spektren addiert. Die resultierenden addierten Spektren verden donninvers nach Fourier transformiert, um ein einzelnes Bild zu erzielen. Das auf diese Weise erzeugte einzelne Bild ist das gleiche wie das Bild, das man als Abbildung bei einem entsprechend aufgebauten Teleskop konventioneller Bauart erzielt.

Man kann die Informationen, die fotografisch aufgezeichnet sind, digitalisieren und die Kombination anhand dieser digitalisierten Daten in einem Digital-Rechner durchfuhren. Gs ist auch möglich, das kombinierte Bild auf holografischem Wege zu erzeugen, vas im folgenden t&ber erläutert vird.

Gemäß Figur 16 ist mit 130 eine Quelle kohärenten Lichtes zum Beispiel ein Laser bezeichnet. Das Licht von dem Laser 130 fällt in einen Strahlspalt 132 und vird dort in zvei Strahlen aufgespalten. Von denen der eine * der durchfallende - auf eine optische Linse 136 gerichtet ist. In der vorderen Brennebene der Linse 136 ist jeweils eine der mit den Beobachtungsergebnissen belichteten fotografischen Platten angeordnet. Die fotografischen Platten einer Beobachtungsfolge verden nacheinander an dieser Stelle angeordnet. Aus diesem Grunde enthält der in die Linse 136 einfallende Strahlanteil die Informationen der einzelnen Beobachtungen nacheinander. Zweckmäßig ist es, die fotografischen Platten, die in die Brennebene 134 gestellt verden, in ein ölbad 138 einzutauchen, um Phasenfehler, die infolge von Stärkenvariationen der einzelnen fotografischen Platten auftreten könnten, zu vermeiden« Mit 140 ist eine fotografische Platte bezeichnet, die in der Fourier-Transformierungsebene der Linse 136 angeordnet ist· Der zweite Strahlanteil, der an dem Strahlspalt 132 reflektiert worden ist, vird über einen

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Spiegel 142 auf die fotografische Platte 140 al» Bezugsstrahl 146 gespiegelt und interferiert mit den Wellenfronten, die von der in der Ebene 134 gerade angeordneten fotografischen Platte herrühren und bildet so in konventioneller weise ein Hologramm. Da die foto* grafische Platte 140 in der Fourier-Transforaebene - das ist die Bildebene der Linse 136 - angeordnet ist» registrierte fotografi sche Platte 140 normalerweise ein Leistungsspektrum ^(x.y) der in der Ebene 134 gerade angeordneten Aufzeichnung. Auf Grund des Bezugsstrahl 146 gilt jedoch für die Amplitude A in der Fourier-Ebene (f,g) Gleichung 13:

A(f,g) . A_oe-^ik£ + F(f,g) . Die fotografische Platte 140 zeichnet also auf nach der Gleichung

148 : "■■■_.; " ■ . - ■■■;■■

Q) « A(f,g) A»(f,g) β A₀ ²"♦ In dieser Gleichung bedeutet ^w*." die komplexe Konjugierte.

Da jede der £iir sich aufgezeichneten Beobachtungen aufgrund eines Paares teleskopischer Eintrittsblenden unter verschiedenen Positionen durchgeführt vurde, nehmen die Spektren dieser Beobachtungen verschiedene Bereiche in der Ebene der fotografischen Platte 140 ein. Diejenigen Bereiche» die kein Spektrum enthalten, werden gleichmäßiggrau und können ausgeblendet «erden. Aus diesem Grunde wird für alle aufgezeichneten Beobachtungen jeweils eine besondere Maske 144 vor die fotografische Platte 140 gestellt. Diese Masken bestehen aus 1 ichtundurcfeläes igen Platten mit zwei öffnungen entsprechend den beiden Spektren der betreffenden Aufzeichnung. Da die räumliche Anordnung dieser räumlich getrennten Spektren der Aufzeichnung der jeweiligen Spiegelanordnung bei der betreffenden Beobachtung eht-

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spricht, kann man die Masken 144 aufgrund der jeweiligen Spiegelpositionsdaten konstruieren.

Nachdem alle Beobachtungsergebnisse auf diese Weise auf der fotografischen Platte 140 aufgezeichnet wurden, wird die Emulsion entwickelt und das Hologramm in konventioneller Weise gebildet.

Um die Abbildung aller kombinierten Beobachtungen wieder zu rekonstruieren, wird das Hologramm 140 in die Fourier-Transformierungsebene der Linse 134 gestellt und dann mit einem Bezugsstrahl 146 bestrahlt. Die dafür maßgebende Gleichung 15 lautet:

A₁ = A₀ ² F(f,g)

Die Brennebene 140 der Linse 136 -die Fourier-Transformationsebene von A₁ ergibt sich nach der Gleichung 16s

I₂(x.yj = Cf/F(f,g)eⁱ²'"^>(xf * ^y9)dfdg

Als kohärente Abbildung von I_Q(x_fy). Man kann durch einen Filter im Frequenzbereich der linear abfallenden übertragungsfunktion Gewichte einführen und zwar nach Maßgabe der Gleichung 171

p + g²

Betrachtet man die Abbildung, die man auf diese Weise in der Ebene 134 erhält, dann ergibt sich das gleiche Bild wie bei einem normalen Teleskop. ■ . \

Verwendet man statt einer Holografenvorrichtung gemäß Figur16 einen Digitalrechner, um die Beobachtungsergebnisse der einzelnen Beobachtungen zu einem einzigen Bild zusammenzufassen, dann wendet man zweckmäßig eine "Grob-fein-Technik" an. Bei dieser Technik erzeugt der Recnner genug Daten, um ein grobes Bild zu erzeugen, das man dann betracnten kann. Wenn dabei sich Bildeinzelheiten ergeben,

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die von besonderem Interesse sind, dann wird bei dieser Technik eine mehr ins Einzelne gehende feinere Abbildung erzeugt· Diese Technik ist besonders zweckmäßig anzuwenden bei Beobachtungen durch Satelliten. Wenn dabei das zunächst grobe Bild keine Einzelheiten von besonderem Interesse enthält, dann vird die Peinabbildung unterlassen und man spart auf diese Weise Bechnerbelegungsseit.

Wie bereits bemerkt, ist die Anwendung Her Erfindung nicht auf Teleskope beschränkt. Die Erfindung ist allgemein vorteilhaft da anwendbar, wo Abbildung mittels inkohärenter elektro-aagnetischer Wellen Über eine möglichst große Bintrittspupille oder Blende erfolgen soll. Zur Veranschaulichung dessen wird im folgenden ein nach der Erfindung ausgestaltetes Röntgenstrahlenmikroskop beschrieben»

Sin solches Röntgenstrahlenmikroskop ist in Figur 17 schematisch und perspektivisch dargestellt. Eine Elektronenstrahlenquelle 150 ist so angeordnet, daß der Elektronenstrahl auf ein Ziel 152» zum Beispiel Aluminium, gerichtet ist, das seinerseits daraufhin Röntgenstrahlung emitiert. Das Ziel 152 ist im Mikroskoptubus 154 angeordnet. Die Röntgenstrahlung, die von dem Siel 152 ausgeht, ist auf ein Objekt 156 gerichtet, das ebenfalls innerhalb des Mikroskoptubus 154 angeordnet ist und der Abstand zwischen Ziel 152 und Objekt 156 ist so gewählt, daß die Röntgenstrahlung inkohärent am Objekt einfällt. Die, Röntgenstrahlen werden in dem Objekt 156 gebrochen und die meisten strahlen fallen in zwei unabhängig voneinander um die Tubus-Achse drehbar gelagerte Zylinder 160, 162. In den Zylindern ist jeweils eine Spiegelanordnung 164A, B und 166A, B angeordnet. Die Spiegel bestehen aus Glas mit einem Goldbelag. In der Bahn der in den Spiegeln 164 gespiegelten Strahlen ist eine Blende 168 und in der Bahn der in den Spiegeln 166 gespiegelten strahlen eine Blende 170 angeordnet. Die beiden Spiegel bilden je einen Ausschnitt eines Mikroskopobjektives wie es bei Böntgenstrahlen-Mikroskopen an sich bekannt ist.

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Die gestrichelten Linien 172 und 174 veranschaulichen die von dem Objekt 156 ausgehenden Röntgenstrahlen. Diese Röntgenstrahlen sind auf einen gemeinsamen Brennpunkt in Detektor 176 gerichtet. Der Detektor 176 kann eine fotografische Emulsion entsprechend vie der Detektor 48 auf Figur 11 aufweisen* Die Spiegel 164A, 164B und die Blende 168 sind in einem gemeinsamen Halter 178 befestigt, der seinerseits innen am Zylinder 160 befestigt ist. Entsprechend sind die Spiegel 166A, 166B und die Blende 170 mittels eines gemeinsamen Halters 180 innen am Zylinder 162 befestigt. Bei diesem Röntgenstrahlenmikroskop entsprechen funktionell die Spiegel- und Blendenpaare den Blenden und Spiegeln des Teleskops aus Figur 11. jedes Spiegelpaar mit der zugehörigen Blende wird im Kreis bewegt und zwar indem der betreffende Zylinder 160 beziehungsweise 162 um die Tubus-Achse^gedreht wird. Zu« Antrieb dienen Reibrollen 182 beziehungsweise 184,die von den entsprechenden nicht dargestellten Antriebsmotoren angetrieben werden und die Zylinder immer in die der jeweiligen Beobachtung zugeordnete Winkelposition drehen.

Die Zahl der einzelnen Beobachtungen für ein Objekt und die Stellungen,die dabei die Zylinder beziehungsweise die Spiegel- und Blendenanordnungen einnehmen, errechnet sich nac& der Theorie die oben xxnä in Zusammenhang mit dem Teleskop nach Figur 11 angeführt wurde. Die zugehörigen Daten sind in einem speicher, sum Beispiel einem Magnetbandspeicher 14 gemäß Figur 10, untergebracht. Diese gespeicherten Daten werden ausgelesen und in analoge Positionssignale umgewandelt, die an die Motoren gelangen, so daß danach mittels der Reibräder 182 und 184 die Zylinder und .die Spiegelanordnungen verstellt werden. Nachdem alle erforderlichen Beobachtungen für ein Objekt durchgeführt wurden und mittels des Detektors 176 die entsprechenden Aufzeichnungen vorgenommen wurden, werden die gewonnenen Aufzeichnungen weiterverarbeitet und in der Art wie oben in Zu-

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sanmenhang mit dem Teleskop beschrieben zu einem einzigen Bild kombiniert. In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann man die beiden Doppelspiegel durch Fresnelsche-Zonenplatten oder andere Vorrichtungen zur Fockussierung von Röntgenstrahlen verwenden.

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Claims (1)

1. Meine Akte: P 15 877 Dockets YO 968 017

   ANSPRÜCHE

   (\j Verfahren zur optischen Abbildung mittels inkohärenter elektromagnetischer Wellen dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Teilabbildungen nacheinander vorgenommen werden, von denen sich jede über zwei Ausschnitte der Eintrittsblende erstreckt und daß aus Teilabbildungen von Ausschnittspaaren mit allen möglichen Distanzen zwischen den beiden Ausschnitten und allen möglichen Winkellagen der Verbindungslinie dieser Ausschnitte die gesuchte Abbildung kombiniert wird.

   2. verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Teilabbildung beteiligten Strahlen auf einen gemeinsamen Brennpunkt fockussiert werden und daß die sich dabei durch Überlagerung ergebende Intensität vermessen wird und daß aus den so gewonnenen Intensitätsmessungen, aller Teilabbildungen die gesuchte Abbildung kombiniert wird.

   * Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte unter sich gleiche Größe und Gestalt haben und einander nicht wesentlich überlappen.

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   4. Verfahren nach einen oder aehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Teilabbildungen vorgenommen werden, bei denen Abstand oder Winkelorientierung der zugehörigen Ausschnitte unterschiedlich sind.

   5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabbildungen nur Über solche Ausschnitte erfolgen, die in der Peripherie der Eintrittsblende gelegen sind.

   6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nacn eines oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich jeweils über einen Ausschnitt in der Eintrittsblende erstreckende optische Elemente (28, 30) an je eine» um die optische Achse der kreisrunden Eintrittsblende (26) drehbar gelagerten Halter (33, 35) angeordnet sind und das Antriebsmittel (18,20) zum verstellen dieser Halter (33, 35) unabhängig voneinander für die einzelnen Teilabbildungen vorgesehen sind und. daß die optischen Elemente (28, 30) in jeder.Teilabbildungsstellung Ausschnitt eines objektivseitigen optischen Elementes — Spiegel oder Objektiv - sind, das sie ersetzen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß für alle Antriebsmittel (18, 20) ein Steuergerät (14, 16) vorgesehen ist, das nach Maßgabe gespeicherter Positionsverte die optischen Elemente von Teilabbildung zu Teilabbildung in neue vorbestimmte Position verstellt und daß zur Kombinierung der gesuchten optischen Abbildung ein Rechner (24) vorgesehen ist, der mit den Meßwerten aus den einzelnen Teilabbildungen beaufschlagt wird.

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   8. Vorrichtung nach: Anspruch 6 und/oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß den optischen Elementen (28, 30) jeweils eine sechseckige Blende (38, 39) zugeordnet ist und daß mit den Antriebsmitteln (18) für die optischen Elemente zusammenwirkende Antriebsmittel (29, 31) vorgesehen sind, die die Blenden bei Verstellen der optischen Elemente so verstellen, daß die Blenden dabei ihre winkellage beibehalten. .

   9· Teleskop nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsansprttche dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemen» te Spiegelausschnitte aus einem hyperbolischen Eintrittsspiegel sind, den sie ersetzen.

   ■ ' -.-'■■■.- . ■ .

   10. Vorrichtung insbesondere Teleskop nach einen oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden an einer Teilabbildung beteiligten strahlen je ein Kompensator (44, 46) zur Korrektur von Positions- und Phasenfehlern vorgesehen ist und daß ein Nebenstrahl ausgespiegelt und in einem Tastgerät (54) hinsichtlich der zu kompensierenden Größe vermessen wird und daß nach diesen Meßergebnissen der Kompensator (44 beziehungsweise 46) verstellt wird.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß für beide beteiligten Strahlen je ein Kompensator (44, 46) für Positionsfehlerund für den einen Strahl ein Kompensator (46) für Phasenfeliler vorgesehen ist.

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   12. Röntgenstrahlenmikroskop nach einem oder mehreren der vorhergehenden vorrichtüngsansprttche dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Objektives itt Tubus zvei jeveils einen Objektivausschnitt bildende Spiegelanordnungen (164. 166) mit einer zugeordneten den Ausschnitt begrenzenden Blende (168, 170) jeveils für sich drehbar um die Tubus-Achse vorgesehen sind.

   13* Böntgenstrahlenmikroskop nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, das fttr jede der beiden Spiegelblendenanordnungen (164,* 168 einerseits und 166, 170 andererseits) ein Koaxial zum Mikroskoptubus (154) in diesem angeordneten Zylinder (160, 163) vorgesehen ist, an den die betreffende Anordnung befestigt ist und daß die beiden Zylinder u» die Tubus-Achse unabhängig voneinander drehbar gelagert sind. .

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