DE2029718A1 - Ein Dreispiegelsystem - Google Patents

Ein Dreispiegelsystem

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DE2029718A1
DE2029718A1 DE19702029718 DE2029718A DE2029718A1 DE 2029718 A1 DE2029718 A1 DE 2029718A1 DE 19702029718 DE19702029718 DE 19702029718 DE 2029718 A DE2029718 A DE 2029718A DE 2029718 A1 DE2029718 A1 DE 2029718A1
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/642Optical derotators, i.e. systems for compensating for image rotation, e.g. using rotating prisms, mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors

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Description

  • Ein Dreispiegel-System Die Erfindung betrifft die AusfUhrung eines Dreispiegel-Systems, das eine geradlinige Aufstellung von Spiegeln in optischen Systemen ermöglicht, eine weitgehende Verminderung der Dimensionen optischer Aufbauten, die Verwirklichung einer bequemen Bilddrehung und die Drehung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes garantiert.
  • Der Gegenstand der Erfindung besteht aus drei Spiegeln, die in einer entsprechend ausgebildeten Fassung angeordnet sind.
  • Die drei Spiegel können alle plan sein oder können als jedweder Kegelschnitt ausgeführt werden. Die drei Spiegel können auch mit Linsen kombiniert werden.
  • Eine Hauptcharakteristik des Systems ist, daß das aus den drei Spiegeln gebildete System um die optische Achse drehbar gelagert ist.
  • Die prinzipielle Anordnung des Dreispiegel-Spiegelsystems zeigt Abb.1.
  • Abb.2 zeigt das Dreispiegelsystem mit Linsen kombiniert, Abb.3 die Wirkungsweise des Dreispiegelsystem3, Abb.4 zeigt schematisch die Ausführung des Dreispiegelsystems Trotz seiner ausgezeichneten Eigenschaften, wie Achromasie und von der Wellenlänge des Lichtes in starkem Maße unabhängiges Reflexionsvermögen, ist der Spiegel noch immer nur beschränkt angewendet worden. Dies betrifft hauptsächlich die einfachsten optischen Aufstellungen. Das steht teilweise damit in Zusammenhang, daß ein Spiegel nie in einem geraden Strahlengang, wie eine Linse aufgestellt werden kann, sondern asymmetrische Aufstellungen nötig sind.
  • Weil mit üblichen optischen Komponenten asymmetrische Aufstellungen nur schwer zu verwirklichen sind, ist es verständlich, daß die Verbraucher ähnliche Aufstellungen möglichst vermeiden. Neben Aufbauschwierigkeiten sind die Justierprobleme eines asymmetrisch aufgebauten Systems sehr groß.
  • Die Dreispiegelanordnung gemäß der Erfindung vermeidet die aufbaubedingten Schwierigkeiten einer asymmetrischen Anordnung. Bei dieser Anordnung ist die Asymmetrie des Strahlen ganges in dem Breispiegel-System selbst aufgehoben und nach außen meldet es sich als eine symmetrische Komponente. Der Aufbau des Dreispiegelsysteme ist auf der Abb,i sichtbare X-X ist die optische Achse0 Ein aus dem Bildpunkt 0 kommender Strahl wird vom Planspiegel Mi auf den Konkavspiegel M2 reflektiert. Der Weg des Strahls von M2 führt über M3 zum Bildpwlkt B. Die Bildeigenschaften betreffend verhält sich das System als ob der Objektpunkt in O', der Bildpunkt in B' liegen würde. Je kleiner die von O'M2 - M2B' Strahlen eingeschlossenen Winkel, desto besser die Bildqualität.
  • Eine Ausführung des Dreispiegelsystems zeigt die Abb.4 Zwei Spiegel Ml und M3 sind in einem zylinderförmigen Halter F untergebracht. Diese zwei Spiegel sind um eine, auf der optischen Achse senkrechte und zueinander parallele Achse drehbar. Am zylinderförmigen Halter F ist ein Träger.
  • T befestigt, der den eigentlichen Abbildungsepiegel M2 trägt. Der Abbildungespiegel ist entlang dem Träger T verschiebbar. Der Abbiliiungsspiegel M2 kann justierbar ausgebildet werden.
  • Das in der Abbildung dargestellte Spiegelsystem ist als Einheit wie eine Linse behandelbar.
  • Mit der Anderung der Fokallänge des Abbildungsspiegels M2 ändert sich in einer sehr einfachen Weise die Fokallänge des Dreispiegelsystems. Auf diese Weise, mit Hilfe einiger billiger Konkavspiegel, ersetzt man eine Reihe von kostspieligen Achromaten, die aber noch immer nur begrenzt durchlässig sind.
  • Optische Komponenten mit großer Fokallänge brauchen viel Platz für die Aufstellung. Besonders schwer ist die Aufstellung, wenn es um Fokallängen von Metern sich handelt. Die Spiegelanordnung löst dieses Problem sehr leicht in der Weise, daß der Spiegel M2 nach der Höhe versetzt wird. Auf diese Weise können optische Abbildungekomponenten mit grosser Fokallänge in der horizontalen Ebene auf Längen angeordnet werden, die mit der Länge des Dreispiegelsystems gleich sind.
  • Wird der Abstand zwischen der optischen Achse und dem Spiegel M2 geändert, soll auch die Neigung der Spiegel M1 und M3 geändert werden. Zu diesem Zweck sind diese Spiegel entsprechend gelagert. Um eine Spielfreiheit zu erzielen, können diese Spiegel auf Magneten befestigt werden. Die Magnete sind in der Fassung F gelagert. Eine ein einstellung dieser Spiegel ist auch möglich. Die Einstellung der Spiegel Ml und M3 erfolgt mit dem Köpfe K. Die Fassung F ruht in den Lagern L, die auf der Grundplatte r befestigt sind.
  • Das Dreispiegelsystem hat eine besondere für die experimentelle Optik sehr wichtige Eigenschaft. Dies ist die Fähigkeit des Systems, bei dessen Drehung um die optische Achse auch das Bild eines Objektes zu drehen. Das Maß der Drehung des Objektes ist das zweifache der Drehung des Systems.
  • Dieses Verhalten des Dreispiegelsystems ist schematisch auf Abb.3 veranschaulicht. Das erste Bild () in der Abbildung zeigt das System in seiner normalen Lage aus der Richtung der optischen Achse betrachtet. Die darunter befindlichen Pfeile deuten das Objekt an. Darunter sieht man das Bild des Objektes so, wie dieses mit dem Dreispiegelsystem abgebildet wird. In der zweiten vertikalen Reihe (B) ist das Spiegelsystem um die optische Achse mit 450 gedreht. Das entsprechende Bild zeigt, daß das Bild bei dieser Drehung um 900 gedreht wurde. In der dritten Reihe (Ct wurde das Spiegel-System um 900 gedreht, die Drehung des Bildes ist 0 180 Die praktische Bedeutung dieser Dreheigenschaft besteht darin, daß z.2. horizontal brennende elektrische Entladungen vertikal auf dem Spalt eines Spektrographen abgebildet werden können. Ähnlich ist es möglich, eine vertikal brennende Lichtquelle horizontal auf einem Spalt abzubilden.
  • Eine weitere wichtige Eigenschaft des Dreispiegel-Systems ist, daß bei seiner Drehung auch die Polarisationsebene des einfallenden Lichtes sich dreht. Das Maß der Drehung der Polarisationsebene gleicht dem der Bilddrehung.
  • Um die gewünschte Drehbewegung um die optische Achse durchführen zu können, soll die Dreispiegelanordnung gelagert werden. Die Lagerung geschieht an den zwei Enden des Systems, wie das Abb.4 zeigt. Auf diese Weise kann die Fassung'mit Spiegel M2 zusammen gedreht werden. Das starr zusammengehörige System Fassung-Spiegel M2 kann in jeder Drehlage befestigt werden.
  • Das Dreispiegel-System kann mit Hilfe eines Reiterstiftes (R) auf einer optischen Bank aufgestellt werden.
  • Wird das Dreispiegel-System nur für Bilddrehungen verwendet, dann kommt an Stelle des Abbildungsspiegels M2 ein Planspiegel zur Anwendung.
  • Die zwei Enden des Doppelspiegelhalters sind mit je einer austauschbaren Adapterplatte E mit Gewinde abgeschlossen.
  • Diese Adapter dienen zur Aufnahme von Linsen, Blenden oder von Verschlüssen.
  • Eine Blende oder einen Verschluß kann man auch vor dem Spiegel M2 anbringen. Für diesen Zweck ist auch die obere Spiegelfassung mit einem Gewinde versehen. Ein Verschluß oder eine Blende kann auch auf dem vertikalen Halte-Träger T (Abb.4) in der Nähe der oberen Spiegel fixiert werden.
  • Werden die Blenden an den Enden des Doppelspiegelhalters angewendet, gilt auch hier, daß die Bildfehler um so geringer werden, desto kleiner der von den einfallenden und reflektierten Strahlen gebildete Winkel ist. Um gute Bildqualität zu haben, sollen Blenden mit kleiner Öffnung so plaziert werden, daß die in das System eintretenden Strahlen auf den oberen Teil des Schrägspiegels fallen.
  • Ist in einem, mit Hilfe von Linsen aufgebauten optischen System eine Bilddrehung nötig, kann man das Dreispicgel-System auch hier verwenden. In diesem Palle wird der Konkavspiegel durch einen Flachspiegel ersetzt und eine oder zwei Linsen werden so angeordnet wie die Abb.2 zeigt. In der Abb.2, Ml, M2 und M3 sind Planspiegel, die die Bilddrehung bewirken, M4 und M5 sind Linsen.
  • Winkelteilungen erleichtern die Feststellung der Lage der Spiegel Mi und M3 sowie der Winkellage des Ml, M2 und M3 Sreispiegel-Systems.

Claims (3)

  1. Ein Dreispiegel-System
    Patentansprüche Ein optisches System bestehend aus drei Spiegeln Ml, X2 und M3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spiegel (M1, M3) gegeneinander im allgemeinen symmetrisch, und im Vergleich mit der optischen Achse (x-x) dazu je schräg, der dritte (M2) zu den erwähnten zwei Spiegln im allgemeinen symmetrisch angeordnet ist und das so ausgebildete System um die optische Achse (.x-x) drehbar ist.
  2. 2) Ein optisches System nach Anspruchspunkt 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage der gegeneinander im allgemeinen symmetrisch angeordneten Spiegel (M1, M3) um eine zur optischen Achse senkrecht angeordnete Achse drehbar ist.
  3. 3) Ein optisches System nach Anspruchspunkten 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel magnetisch gehalten sind.
DE19702029718 1970-06-16 1970-06-16 Ein Dreispiegelsystem Pending DE2029718A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2355306A1 (fr) * 1976-06-16 1978-01-13 Jersey Nuclear Avco Isotopes Dispositif de correction d'alignement d'un faisceau laser
EP0340097A1 (de) * 1988-04-29 1989-11-02 Thomson-Csf Spiegelsystem zur Führung einer elektromagnetischen Strahlung
US5140459A (en) * 1989-08-29 1992-08-18 Texas Instruments Apparatus and method for optical relay and reimaging

Cited By (3)

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EP0340097A1 (de) * 1988-04-29 1989-11-02 Thomson-Csf Spiegelsystem zur Führung einer elektromagnetischen Strahlung
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