DE2001019A1

DE2001019A1 - Optical system

Info

Publication number: DE2001019A1
Application number: DE19702001019
Authority: DE
Inventors: Franz Menke
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1970-01-10
Filing date: 1970-01-10
Publication date: 1971-07-15

Description

Optiches System Die Erfindung betrifft ein optisches system für Licht-oder ähnliche elektromagnetische Strahlen, die unter einem großen Bil.dwinkel auftreffen. Sollen derartige Strahlen auf eine oder mehrere kleine Photozellen geleitet werden, so wird das Lichteilsystem besonders schwierig, wenn Photoempfänger für verschiedene Wellengen benötigt werden. Optical system The invention relates to an optical system for light or similar electromagnetic rays that strike at a wide field of view. If such beams are to be directed to one or more small photocells, so the light subsystem is particularly difficult when photo receivers for different Wave rings are required.

Bei einem Objektiv von 50 mm Brennweite und einem Bildwinkel von ca.45°C ist die Bildebene 40 mm lang. Enthält die Bildebene in der anderen Richtung z.B. ein Modulationsraster von 5 x O,l mm, so sind die Abmessungen der Bildebene 4o x ,5 mm. With a lens of 50 mm focal length and an angle of view of about 45 ° C the image plane is 40 mm long. Contains the image plane in the other direction E.g. a modulation grid of 5 x 0.1 mm, these are the dimensions of the image plane 4o x, 5 mm.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß man die Strahlen in der Bildebene in ein Glasfaser-System einleitet und die Glasfasern nach dem Austrittspunkt zu einem kreisförmigen Querschnitt von sehr kleinem Durchmesser zusammenfuhrt. Eine hinter dem Austritt andgeornete Si-Zelle kann dann einen Teil der Strahlen - etwa von o,4 bis 1,2µ Welicnlänge -verarbeiten; fiir die andern wirkt sie als Filter. Eine hinter der Si-Zelle angeordnete PBS-Zelle nimmt die durchtretenden Strahlen von 1,4 bis 2,7M Wellenlänge auf. Der Aufbau eines solchen Systems ist umst.iid1 ich und teuer, insbesondere dem es sich un ein umlaufendem System handelt. One way of solving this problem is that one introduces the rays in the image plane into an optical fiber system and the optical fibers after the exit point to a circular cross-section of very small diameter merges. A Si cell arranged behind the outlet can then be a part of the rays - process approximately from 0.4 to 1.2µ wavelength; works for the others them as a filter. A PBS cell arranged behind the Si cell picks up the passing through Rays from 1.4 to 2.7M wavelength. The structure of such a system is umst.iid1 me and expensive, especially since it is a revolving system.

Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem sehr Großen Bildwinkel kommende, sehr schwache Lichtstrahlen zu einem Punkt zusammenzuführen wolle von Detektor von einem Detektor aufgenommen und in elektrische Signale umjgewandelt werden können Nach der Erfindung besteht das optische System zum Sammeln von lichtstrahlen, die unter einem großen Bild winkel einfallen aus einer innen mit einer spiegelnden Oberfläche versehenen Hohlkugel, welche mit einer schlitzförmigen Öffnung ffir den Eintritt der Strahlen und einem an einer andern Stelle der Innenwand angeordneten punktförmigen Detektor mit Sammellinse ausgestattet ist. The invention is based on the object from a very large angle of view want to merge coming, very faint rays of light to a point of Detector picked up by a detector and converted into electrical signals can be According to the invention, the optical system for Collecting rays of light that come in from a large image angle inside with a reflective surface provided hollow sphere, which with a slot-shaped Opening for the entry of the rays and one at another point on the inner wall arranged punctiform detector is equipped with a converging lens.

Bei einer Hohlkugel werden Lichtstrahlen, die an einer Stelle eintreten, so lange reflektiert, bis sie entweder durch die Eintrittsöffnungen wieder austreten oder an eine Stelle gelangen, wo sie absorbiert werden. Sie hat zur Folge, daß ein großer Teil der eingetretenen Lichtstrahlen die Zelle erreichen, wobei die Zahl der Reflexion des einzelnen Strahls je nach der Einfallrichtung des Strahls und der Lage der Zelle verschieden groß ist. In the case of a hollow sphere, rays of light that enter at a point are reflected until they either exit again through the inlet openings or get somewhere where they will be absorbed. It has the consequence that a large part of the entered light rays reach the cell, with the number the reflection of the individual ray depending on the direction of incidence of the ray and the position of the cell is different in size.

Eine ähnliche Wirkung kann man auch mit andern Rotationskörpern, beispielsweise mit einem Ellipsoid erreichen. A similar effect can also be achieved with other bodies of revolution, for example with an ellipsoid.

Die SAmelwirkung ist an sich nicht an die Form der Eintrittsöffnung gebunden. Das VErhältnis der auf die Zelle auftretenden Energie zu der Energie, welche die Hohlkugel durch die Schlitzc wieder verläßt, ist proportional der Fläche von Modulationsraster und Zellenrittsfester. The SAmel effect is not in itself due to the shape of the inlet opening bound. The ratio of the energy occurring on the cell to the energy which the hollow sphere leaves again through the slot is proportional to the area of modulation grid and cell timing.

An Stille eines Detektors kann man auch mehrere Detelctoren verwenden, die an beliebigen Stellen der Innenwand angeordnet sind. Das hat den Vorteil, daß man Detektoren ffir verschiedene Wellenlängen anbringen kann und dadurch ohne zusätzliche Einrichtungen eine Aufspaltung der gesnmten Strahlenbandes in Bänder verschiedener Wellenlänge erhält. Several detectors can be used in the silence of one detector, which are arranged at any point on the inner wall. This has the advantage that detectors for different wavelengths can be attached and thus without additional Facilities a splitting of the entire beam band into bands of different Wavelength receives.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bs zeigen: Figur 1 einen Schnitt in der Ebene A - A durch eine Hohlkugel mit 2 Detektorcn; Figur 2 eine Draufsicht auf die Hohlkugel mit der Lichteintrittsseite.In the figures, an embodiment of the invention is shown. Bs show: FIG. 1 a section in the plane AA through a hollow sphere with 2 detectors; Figure 2 is a plan view of the hollow sphere with the light entry side.

Die Hohlkugel ist mit l bezeichnet. Sie trägt an einer Stelle eine schlitzförmige Eintrittsöffnung 2 und in derselben Meridianebene zwei kreisförmige Austrittsöffnungen 3 und 11. An die Austrittsöffnungen schließen sich zwei Lichtkanäle 9 und 10 an, die durch Je eine halbkugelförmige Sammellinse 5, 6 abgeschlossen sind. In den Brennpunkten der Linsen sind zwei Detektoren 7 und 8 angeordnet.The hollow sphere is denoted by l. She wears one at one point slot-shaped inlet opening 2 and two circular ones in the same meridian plane Outlet openings 3 and 11. Two light channels close to the outlet openings 9 and 10, which are completed by a hemispherical converging lens 5, 6 each. Two detectors 7 and 8 are arranged at the focal points of the lenses.

Durch diese Bauart wird erreicht, daß nur ein geringer Bruchteil der eintretenden Lichtenergie - etwa LO % - die Kugel durch die Eintrittsöffnung wieder verläßt. Der weitaus größte Teil gelangt durch die Lichtschächte zu den Detektoren und wird je nach Wellenlänge des Detektors in Signale verschiedener Frequenz umgewandelt.This design ensures that only a small fraction of the incoming light energy - about LO% - the ball through the inlet opening again leaves. By far the largest part reaches the detectors through the light shafts and is converted into signals of different frequencies depending on the wavelength of the detector.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

PATENT CLAIMS 1) Optical system for collecting light rays which impinge at a large angle of view, characterized in that it consists of a hollow sphere with a reflective surface on the inside. exists, with a slot-shaped opening for the entry of the rays and at least one punctiform detector arranged at another point on the inner wall.

2) Optical system for collecting rays of light falling under one large angle of view impinging, characterized in that they come from an inside with a reflective surface provided hollow ellipsoid, with a slit-shaped Opening for the entry of the rays and at least one in another place the inner wall arranged point-shaped detector.

3) Optical system according to claim 1 or 2, characterized by several Ion detectors arranged at various points on the inner wall.

4) Optical system according to claim 3, characterized in that the Detectors respond to different wavelengths.

5) Optical system according to claim 3 and 4, characterized iclnet, that each detector is preceded by a hemispherical lens and that the lenses the closure of circular channels which open out into the hollow spheres with their open ends.