DE1965069A1

DE1965069A1 - Mit einer asphaerischen Linse ausgestatteter gekuehlter Detektor fuer Infrarotstrahlung

Info

Publication number: DE1965069A1
Application number: DE19691965069
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Friedl; Heinrich Karning
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1969-12-27
Filing date: 1969-12-27
Publication date: 1971-07-15

Description

Mit einer asphärischen Linse ausgestatteter gekühlter Detektor für Infrarotstrahlung.
Zusatz zu Patent.........(Anmeldung P 19 03 223.6) Die Erfindung betrifft einen gekühlten Detektor für Infrarotstrahlung, der mit einer asphärischen Linse ausgestattet ist.
In der Hauptanmeldung ist ein als asphärische Linse zu bezeichnender Qptik-Körper unter Schutz gestellt, der folgende Merkmale aufweist: a) eine Linsenbegrenzungsfläche mit elliptischer Erzeugenden weist einen auf der Linsenachse in einem reellen Bildpunkt liegenden Ellipsenbrennpunkt auf, der gleichzeitig Krümmungsmittelpunkt der gegenüberliegenden sphärischen Linsenbegrenzungsfläche ist; b) die elliptische Erzeugende der einen Begrenzungsfläche besitzt in an sich bekannter Weise ein Halbachsenverhältnis worin n der Brechungsindex des optischen Materials bei vorgegebener Wellenlänge ist; c) der Krümmungsradius der sphärischen Begrenzungsfläche ist kleiner als die doppelte lineare Exzentrizität der elliptischen Erzeugenden und höchstens gleich dem Betrag der Halbachse a, d.h. der zweite 1;'Jllipsenbrennpunkt liegt zwischen den beiden Linsenbegrenzunflächen.
Dieser Optik-Körper weist eine stark ,Xut-okollimationswirkung auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese neuartige Linse für eine verstärkte Zusammenführung der dem Detektor zugeleiteten, zunächst parallelen Strahlen dienstbär zu machen.
Nach der Erfindung wird bei einem gekühlten Detektor für Infrarotstrahlung der Kühlbehälter am Strahleneintritt durch eine Linse abgeschlossen, deren äußere Begrenzungs-FLäche eine elliptische Erzeugende hat, während die innere Begrenzungsfläche als sphärische Fläche ausgebildet ist, deren Mittelpunkt im zweiten Brennpunkt der Ellipse liegt, wobei die elliptische Erzeugende in an sich bekannter Weise ein Achsenverhältnis besitzt, worin n der Brechungsindex des optischen Materials bei vorgegebener Wellenlänge ist und wobei der Krümmungsradius der inneren Begrenzungsfläche kleiner ist, als die doppelte lineare Exzentrizität der elliptischen Erzeugenden und der Detektor im zweiten Brennpunkt der Ellipse angeordnet ist.
Bei Verwendung einer solchen Linse können das Eintrittsfenster und die übliche kleine Immersionslinse wegfallen.
Als großer Vorteil ergibt sich u.a. die Möglichkeit der optischen Transformation einer relativ großen Pupille auf einen sehr kleinen Detektor und die Ausnutzung des im Bereich des Xühlbehälter-Querschnitts verfügbaren IR-Strahlungsflusses. Mit einer sphärischen Linse anstelle der asphärischen könnte diese Aufgabe praktisch nicht gelöst werden.
In einfachster Form läßt sich die Linse so ausbilden, daß die Verbindung zwischen dem äußeren Ellipsoid-Begrenzungskörper durch die Fläche eines Kegel stumpfes hergestellt wird, dessen (theoretische) Spitze im zweiten Brennpunkt der Ellipse liegt und dessen Grundkreisdurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Kühlbehälters ist. Bei entsprechender Abschrägung des vorderen Randes des Kühlbehälters kann die Linse unmittelbar auf diesen aufgesetzt werden.
In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt. In einem Kühlbehälter 1 ist ein Detektor 2 angeordnet. Der Külllbehälter besteht aus einem äußeren Zylinder 11 und einem inneren Zylinder 21. Nach vorn ist der Kühlbehälter abgeschlossen durch eine Linse 3.
Die Linse wird außen begrenzt durch eine Ellipsoidfläche 4 und innen durch eine sphärische Fläche 5. Die, die Begrenzungsfläche erzeugende Ellipse hat die Brennpinkte F 1 und F 2 wobei in F 2 der Detektor 2 angeordnet ist. Der Mittelpunkt der inneren Begrenzungsfläche 5 liest gleichfalls in F 2. Die beiden Begrenzungsflächen der Linse sind miteinander verbunden durch den Mantel 6 eines Kegelstumpfes, dessen theoretische Spitze gleichfalls in F 2 liegt und dessen Grundflächendurchnesser 7 gleich dem Außendurchmesser des Kühlbehälters 1 ist. Die Vorderkante 8 des Kühlbehälters ist entsprechend der Neigung der Mantellinien des Kegelstumpfes abgeschrägt, sodaß die Linse unmittelbar und dicht an den Mantel 11 angeschlossen werden kann.

Claims

Patentansprüche

Gekühlter Detektor für Infrarotstrahlung dadurch gekenn zeichnet, daß der Kühlbehälter am Strahleneintritt durch eine Linse abgeschlossen ist, deren äußere Begrenzungsfläche gemäß Patent Nr. .... DAnmeldung P 19 03 223.6 (Ic - 303 eine elliptiSche Erzeugende hat, während die innere Begrenzùngsflache als sphärische Fläche ausgebildet ist, deren Mittelpunkt im zweiten Brennpunkt der Ellipse (F 2) liegt, wobei die elliptische Erzeugende in an sich bekannter Welse ein Halbachsen-Verhältnis besitzt, worin n der Brechungsindex des optischen Materials bei vorgegebener Wellenlänge ist und der Krümmungsradius der inneren Begreneungsfläche kleiner ist, als die doppelte lineare Exzentrizität der elliptischen Erzeugenden und der Detektor im inneren Brennpunkt (F 2) der Ellipse angeordnet ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Begrenzungsflächen durch die Fläche eines Kegelstumpfes verbunden sind, dessen Spitze im inneren Brennpunkt (F 2) des Ellipsoids liegt und dessen Grundkreisdurchmesser gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Kühlbehälters ist.