DE2305537A1 - Vorrichtung zum justieren optischer systeme - Google Patents

Description

Anmelderin: Lansing Research Corp.

Ithaca, N.Y. (V.St.A.)

Vorrichtung zum Justieren optischer Systeme

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Justieren optischer Systeme, die die Änderung der Richtung eines Strahles unter Beibehaltung eines seine Lage beibehaltenden Eingangspunktes in der Eingangsapertur des zu justierenden Systems ermöglicht.

Die Vorrichtung soll es erleichtern, Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, einer durch eine Eingangsöffnung und eine im vorgegebenen Abstand davon angeordneten Ausgangsöffnung definierten optischen Achse eines optischen Systems zuzuordnen.

Bekannte Verfahren zur optischen Justierung mit Hilfe von Laserstrahlen basieren darauf, daß versucht wird, den Ver-

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lauf des Strahles durch beide öffnungen des Systems durch Verlagerung des den Strahl aussendenden Lasers herbeizuführen. Diese Verfahrenswelse ist jedoch unbefriedigend, da mit Nachstellungen (Justierungen) dieser Art zum Zwecke der koinzidenten Ausrichtung des Strahles zur optischen Achse im allgemeinen die Tendenz einhergeht, den Strahl von der Eingangsapertur abzulenken.

Der typische Anwendungsfall einer Laser-Justierung ist- die Justierung der Resonatorspiegel eines Gaslasers. Dabei stellt sich die Aufgabe, den Justierstrahl die Laser-Gasentladungsröhre zentrisch passieren zu lassen, was Voraussetzung für die Übertragung eines exakten (scharf begrenzten) Strahles ist. Dazu wird der auf der von der Einstrahlung abgekehrten Seite der Röhre befindliche Spiegel justiert, indem der Strahl auf sich selbst zurückgeworfen wird. Vielfach wird dann der einstrahlungsseitige Spiegel in den Strahlengang eingefügt und in ähnlicher Weise durch Rückreflektieren justiert, wobei es sich jedoch um eine weniger genaue Justierung handelt als die für den entfernteren Spiegel, wtil der Strahl auf den vorne liegenden Spiegel von der Rückseite her auftrifft und der interessierende Einfallswinkel an der Frontseite dieses Spiegels durch die Brechung am Spiegel verändert wird. Die Röhre wird sodann ausgeleuchtet und

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die WinkelJustierung des vorne liegenden Spiegels wird solange fortgesetzt, bis die das optische System bildende Gasentladungsröhre nebst Spiegelpaar selbst wie ein Laserstrahler zu wirken beginnt.

Den Strahl auf sich selbst zurückwerfen, stellte praktisch kein Problem dar. Schwierigkeiten bereitet es r'edoch, den Strahl entlang der Röhre zu zentrieren. Eine schon durch ein- oder zweimaligen Einfall hervorgerufene Reflektion an der Wandung der Röhre kann zu einem hellen, von dem eingestrahlten Licht herrührenden Fleck geringer Abmessungen führen. Um diese Abbildung von einem die Röhre gradlinig durchlaufenden Strahl zu unterscheiden, wird der Eingangswinkel variiert und auf die Weise geprüft, ob der Fleck sich in der richtigen Richtung und mit der richtigen Geschwindigkeit bewegt - eine ungerade Zahl von Streufeflektionen ändert die Bewegungsrichtung und da jeder reflektierte Strahlengang langer ist als der gradlinige Strahlengang, bewegt sich der Fleck bei Reflektionen schneller -, und daß die übertragenen Figuren symmetrisch auf beiden Seiten der optimalen Justierposition abgebildet werden. Diese Art und Weise der Justierung ist in Zusammenhang mit den üblichen Justierlaser-Anordnungen unbefriedigend, da Änderungen des Eingangs-

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winkeis sich schlecht reproduzieren lassen und eine Änderung des Einfallswinkels auch den Eingangspunkt in die Röhre ändert, woraus wiederum eine Änderung der übertragenen Lichtfigur resultiert.

Für das Richten eines Justierlasers ist eine Mehrzahl von Hilfsmitteln bekannt. Einige der bekannten Hilfsmittel basieren auf einer Doppelring- oder einer Sechspunktlagerung, wie sie in Zusammenhang mit Teleskopsuchern, Nivelliergeräten und dergleichen Anwendung finden. Hierbei werden vier bodenseitige Stellschrauben zur Veränderung bzw. Justierung des Austrittswinkels des zylindrischen Laserkopfes benutzt, zwei Befestigungsschrauben über Kopf legen den Strahlerkopf nach der Justierung fest.

Eine andere Installierungsart für einen solchen zylindrischen Laserkopf besteht aus vier in einer Grundplatte verschieblieh gelagerten Keilen. Der Laserkopf ist dabei in zwei von den Keilen gebildeten V-förmigen Kerben gelagert und läßt sich verschwenken bzw. verlagern durch Verlagerung der Keile in der Grundplatte. Der Laserkopf ist dabei üblicherweise mit Hilfe eines ihn umspannenden, an der Grundplatte festgelegten Gummizuges festgelegt.

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Bei einer dritten Version einer solchen ,justierbaren Laserkopfbefestigung sind Mittel für eine horizontale und vertikale Verlagerung an beiden Enden des Laserkopfes vorgesehen, etwa dergestalt, daß der Laserkopf einem Stellschrauben für eine vertikale Justierung aufweisenden Träger zugeordnet ist, der in eine Grundplatte eingefügt ist, die Stellschrauben aufweist, durch die die Grundplatte gegen federbelastete Kolben verlagerbar ist. Eine Neigung des Laserstrahles wird hierbei durch Betätigung der Stellmittel an einer Stirnseite des Gerätes hervorgerufen, eine Verlagerung des Laserstrahles durch gleichzeitige Bedienung der Stellmittel an beiden Enden des Gerätes.

Als viertes Beispiel für ein Richtgerät für den Laserstrahl seien zwei auf eine ebene Platte montierte quasi parallele Spiegel genannt, die in den Strahlengang des Laserstrahles verschwenkt werden können und zwischen denen der Strahl Z-förmig reflektiert wird. Durch gemeinsames Drehen der auf einer Arbeitsplatte angeordneten Spiegel in die vertikale oder horizontale Ebene wird eine Verlagerung des Strahles herbeigeführt. Eine Änderung der Neigung des Strahles, und zwar sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen, 'Hat sich herbeiführen durch Verschwenken allein des zweiten Spiegels.

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Alle vorbeschriebenen AusfUhrungsformen sind geeignet, präzise Verlagerungen des Strahles sowie Winke!änderungen herbeizuführen. Sie sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß die beiden Justierschritte einander überlagern. Eine Justierung im Sinne einer Schwenkung.verlagert den Strahl von der Eingangsapertur und erfordert eine diese Verlagerung kompensierende Translationsjustierung« Die Justierung des Strahles im Sinne eines Durchgangs durch die Eingangs- und Ausgangs-" apertur setzt sich somit durch eine."iterative" Folge von Schwenk- und Verlagerungsjustierungen zusammen, und es bereitet Schwierigkeiten, über die Folge von Einstimmungen eine optimale Justierung zu erreichen. Die Art und Weise der bekannten Justierung im Sinne einer Ausrichtung des Laserstrahles ermöglicht'es nicht* die Zentrierung des Strahles auf die Eingangsapertur unabhängig von der Zentrierung des Strahles auf die Ausgängsapertur zu machen.

Im übrigen ist zu berücksichtigen, daB öle Eingangs- und die Ausgangsapertur vielfach nicht einfach nur Bohrungen in ebenen Platten sind*.sondern beispielsweise auch einen kleinen Durchmesser aufweisenden ausgangs- und eingangsseitige Bohrungen von Gasentladungsröhren«, Das durch eine solch® mhr® geschickte Lißhfc %uv Jysfei(§F°i2ng des di© Röhre

durchlaufenden Strahles besteht sowohl aus an den Wandunger. der Röhre reflektiertem oder gestreutem Licht als auch aus die Röhre direkt durchlaufendem Licht. Eine Möglichkeit der überprüfung, ob der Strahl entlang der Riinrenachce -/.entriert ist, bietet sich in diesem Fall dergestalt an, daß die Justierung des Strahls, sei es im Sinne einer Verschwenkung des Strahls, sei es im Sinne einer Verlagerung des Strahles, im Bereich der optimalen Justierung gestört wird, wobei sich feststellen läßt, ob die durch den Strahl hervorgerufenen Lichtfiguren entsprechend der symmetrischen Beeinflussung des Strahles symmetrisch nach beiden Seiten des zentrierten Strahles wechseln. Diese Art und Welse der auch mit vorbekannten Mitteln möglichen Justierung bereitet jedoch vielfach deshalb Schwierigkeiten, weil jede einzelne Justierung sich in einer Größenveränderung der übertragenen Lichtfiguren niederschlägt, da der Strahl sich von der Eingangsapertur weg entfernt. Außerdem sind gekoppelte Justierungen, die für eine anhaltende Ausrichtung des Strahles auf die Eingangsapertur erforderlich sind, schwer zu reproduzieren. Es ist somit schwierig, ein Ergebnis zu wiederholen, und zwar auch dann, wenn festgestellt wurde, daß es den Anforderungen genügt.

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Ein dritter Nachteil beim vorbekannten Stand der Technik ist es, daß der Justierstrahl in der Form zur Anwendung kommt wie es den Laser verläßt, nämlich ohne Verringerung der bei kommerziellen Justierstrahlern häufig sehr ausgeprägten Divergenz des StrahlenbündeIsο Der Divergenswinkel eines Laserstrahles ist umgekehrt proportional zum Durchmesser des Strahles in der Brennebene des Strahls (siehe beispielswei- ■ se, H. Kogelnik and T.Li« Applied Optics 5 (Octo ^f66) pp. 155O~1567, "Laser Beams and Resonators" _s eq_o (22) ), während man bestrebt ist, den Durchmesser der Gasentladungsröhre, der. den Burchmesjser des Strahlenbündel bestimmt., so klein ■ wie möglich su halten (häufig in der Größenordnung von 1 mm I.D.)* u™ öie Ausgangsleistung der kurzen Entladungsröhre zu optimieren (siehe beispielsweise PoVJ. Smith, "On the Optimum Geometry of a 6328 A Laser Oscillator, "Lee Je Quantum Elektronics* 2. (April *66) p. 77-79). is ist üblich die Divergenz- eines Laserstrahles durch Angabe des sogenannten Rayleigh-Bereiehes des Strahles zu beschreiben! das 1st.die - Entfernung von der Einschnürung des Strahlenfoündeis* näraliöh der Brennebene des Strahleäbündels suit dem geringsten Querschnitt, in v?eleh@r ül® Querschnitt» fläche UQW, .StraliltnbÜnösls auf das Doppelte der. Quersehnittflache an der Einschnürung aisfgsweifeet ±Bt$ d©r

des Strahlenbündels verändert sich dabei mit dem Paktor 2 . Ein typischer kommerzieller Justierlaser (Spectra-Physics Model 132) hat einen Rayleigh-Bereich von nur 0,8 m, für ein typisches optisches System, mit dem zusammen ein solcher Laser zur Anwendung kommen könnte, ist hingegen ein Rayleigh-Bereich in der Größenordnung von 2 m erwünscht. Zur Vergrösserung des Durchmessers des Strahlenbündels und zur Verringerung seiner Divergenz kann der Strahl zwar durch ein Teleskop, nämlich ein im Abstand der Summe ihrer Brennlängen voneinander angeordnetes Linsenpaar, das der Strahl von der Seite der Linse mit der kürzeren Brennlänge her beaufschlagt, hindurchgeschickt werden, solch ein Teleskop erweist sich aber in Zusammenhang mit vorbekannten einschlägigen Lösungen als aufwendig und unhandlich.

Der Erfindung liegt das Bedürfnis nach einer funktionstüchtigen und zweckmäßigen, insbesondere auch einfach zujbedienenden Vorrichtung der zur Debatte stehenden Art zu Grunde.

Dem Bedürfnis Rechnung tragend wird erfindungsgemäS eine Vorrichtung zur optischen Justierung eines optischen Systems mit Hilfe eines auf das eine bestimmte Lage einnehmende optische System ausgerichteten ,justierbaren Strahlers vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem zu ju-

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stierenden.System und dem Strahler ein optisches.Justierungssystem, bestehend aus einem im Strahlengang des vom Strahler emittierten Strahlenbündels liegenden, um zwei zueinander senkrecht verlaufende Achsen drehbaren Spiegel, dessen Drehpunkt im Schnittpunkt der Drehachsen und Auftreffpunkt des Strahlenganges liegt, und einer im Strahlengang des reflektierten Strahls liegenden Austrittslinse, die den reellen Drehpunkt im drehbaren Spiegel in die Eingangsapertur des zu justierenden optischen Systems als.Bild projiziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung sind der folgenden allgemeinen Beschreibung und insbeisondere auch der Zeichnungsbeschreibung sowie den weitergehenden Ansprüchen zu entnehmen.

In ganz allgemeiner Form besteht das erfindungsgemaße Gerät in seiner optimalen Ausgestaltung aus Mitteln, die ein Bündel energetischer Strahlen aussenden, Mitteln, die die Änderung der Richtung des Strahles ermöglichen und Mitteln, die es ermöglichen, solch einen Strahl entlang eines Linienzuges zu leiten, der ständig durch einen virtuellen Drehpunkt im Abstand von der Strahlenquelle verläuft, während die Richtung des durch den virtuellen Drehpunkt verlaufenden Strahles

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in mindestens zwei senkrecht aufeinanderstellenden Ebenen verändert werden kann, Mitteln, die einen reellen Drehpunkt im Strahlengang definieren, und Mitteln zur Übertragung des Strahles von dem reellen Drehpunkt auf den virtuellen Drehpunkt sowie Stellmitteln für die Verlagerung der den Strahl übertragenden Mittel zum Zwecke der Variierung des Abstandes des virtuellen Drehpunktes zum reellen Drehpunkt.

In konkretisierter Form weist das Gerä"t einen Drehspiegel auf, dessen Drehpunkt im Schnittpunkt von zwei orthogonalen, zueinander senkrecht verlaufenden Rotationsachsen liegt und den sogenannten reellen Drehpunkt bildet. Der vom als Strahlenquelle dienende Laser ausgesandte Strahl trifft im reellen Drehpunkt auf den Drehspiegel und wird von diesem Fixpunkt unter einem entsprechend der Justierung des Spiegels verHnderliehen Winkel reflektiert. Der reflektierte Strahl durchläuft eine Austrittslinse, die ein Bild projiziert, nämlich den virtuellen Drehpunkt von dem reellen Drehpunkt, in einem durch die Linsenformel festgelegten Abstand von der flustrittslinse. Die Lage des reellen Drehpunktes wird auf den virtuellen Drehpunkt übertragen, wobei eine solche Anordnung getroffen 1st, daß der virtuelle Drehpunkt in einer Eingangsapertur des zu ,-Justierenden optischen Systems liegt. Lediglich die Richtung des durch den virtueller Drehpunkt ver-

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laufenden Strahles wird in Abhängigkeit von der Justierung des Drehspiegels verändert.

Der Streuungswinkel eines Laserstrahles (die Divergenz des Strahles) ändert sich, wenn der Strahl eine Linse passiert; der Streuungswinkel des aus der Austrittslinse austretenden Strahles ist beeinflußbar durch Einfügung einer weiterer. Linse, nämlich einer Divergenz-Korrekturlinse, in den Eingangsstrahl bevor der Eingangsstrahl auf den Drehspiegel auftrifft, und zwar in einem solchen optischen Abstand von der Austrittslinse, der der Summe der Brennweiten beider Linsen entspricht. Das Linsenpaar bildet ein Teleskop, das den Laserstrahl mit minimaler Divergenz überträgt. Darüber hinaus kann eine Vergrößerung des Durchmessers des Ausgangsstrahles herbeigeführt werden, mit der eine entsprechende Reduktion der minimalen Divergenz einhergeht, und zwar dadurch, daß als Divergenz-Korrekturlinse eine Linse mit einer Brennweite gewählt wird, die kleiner ist als die der Austrittslinse, Um den Abstand zwischen dem virtuellen Drehpunkt und der Austrittslinse zwecks Fokusierung des virtuellen Drehpunktes in der Eingangsapertur des optischen Systems verändern zu können, ist die Linse in einem Fokusierungsgehäuse angeordnet, das es ermöglicht, den Abstand der Ausgangslinse vom reellen Drehpunkt zu verändern. Der

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Abstand ändert sich dabei in Anlehnung an die Linsenformel. Um die Punktion des Teleskops und eine minimale Divergenz des Ausgangsstrahles aufrecht zu erhalten, sind die Divergenz-Korrekturlinse und die Austrittslinse zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt. Das gesamte Justiersystem, nämlich Strahler, Linsen und Spiegel, sind in einem starren Rahmen angeordnet, der um eine horizontale und um eine vertikale Achse auf einem Ständer verschwenkbar gelagert ist, um den virtuellen Drehpunkt ii der Eingangsapertur des zu justierenden optischen Systems zentrieren zu können. PUr eine Änderung des Strahlenverlaufs im Justiersystem, die aus baulichen Gründen erwünscht sein kann, werden bekannte ebene Spiegel eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Justiergerät löst das Problem, einen Laserstrahl durch eine eine Eingangs- und eine in einem bestimmten Abstand davon angeordnete Ausgangsapertur definiertes optisches System zu leiten mit Mitteln zum Justieren der Richtung des Strahles, wobei sichergestellt bleibt, daß sich der Durchgangspunkt des Strahles in der Eingangsapertur des optischen Systems nicht verlagert. Die Ausrichtung des Strahles auf das optische System läßt sich schnellstens durch Positionierung des virtuellen Drehpunktes

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in die Eingangsapertur des optischen Systems und anschliessende Justierung der Richtung des Strahlers dergestalt, daß der Strahl durch die Ausgangsapertur des optischen Systems fällt, herbeiführen.

Mit der Erfindung wird auch das Problem der Nichtreproduzierbarkeit des Eingangswinkels durch Trennung der Justierungen, die den Eingangswinkel bestimmen, von den Justierungen, die den Eingangspunkt in das optische System bestimmen, gelöst. Abgesehen davon, daß diese Art und Weise der Justierung viel einfacher ist, erlaubt sie die Zentrierung bzw. Justierung mit größerer Präzision, da sich unbeeinflußt durch andere Manipulationen eine exakte symmetrische Folge übertragener Figuren hervorrufen läßt.

Ein typischer Afcwendungsfall ist die Justierung eines Gaslasers, dessen Eingangs- und Ausgangsöffnungen einen Durchmesser von ca". 2 mm aufweisen können sowie einen Abstand von 1 m. Dabei sollte die horizontale und die vertikale Fixierung der virtuellen Achse eine Auflösung von wenigstens o,5 mm aufweisen und der Winkel eine Auflösung von wenigstens 1 mrad. Um einen Spielraum für die physikalischen Größen solcher optischen Systeme zu haben, sollte der Abstand vom Austritt des Justiergerätes zum virtuellen Dreh-

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punkt in einem Bereich von 25 cm bis 1 m mit einer Auflösung von 0,2 cm variabel sein, um sicherzustellen, daß der virtuelle Drehpunkt sich in die Eingangsöffnung des zu justierenden Systems plazieren läßt.

An mit der Erfindung verbundenen Vorteilen ergeben sich:

1. Das Verfahren zum Ausrichten eines Laserstrahles zu einer optischen Achse wird "nicht-iterativ", da die Zentrierung des Strahles in der Ausgangsapertur unabhängig von der Zentrierung in der Eingangsapertur gemacht ist. Beide Maßnahmen können also unabhängig voneinander in rascher Folge nacheinander durchgeführt werden. Diese Justierung läßt sich somit wesentlich schneller als bisher vornehmen.

2. Die erfindungsgemäße Justierung des Strahles läßt sich leichter reproduzieren als vorbekannte Justierungen, da erfindungsgemäß das Problem des Einleltens in die Eingangsapertur von den Justierungen zur Ausrichtung des Strahles auf die optische Achse getrennt wurde. Aus der besseren Reproduzierbarkeit resultiert die Möglichkeit einer genaueren Justierung des Strahls, da die Justierung, die die optimale symmetrische Folge übertragener Lioht- figuren erbringt, exakter herbeigeführt werden kann.

5. Eine Aufweitung des Strahles mit dem Ziel, einen be zogen auf den Ursprungsstrahl geringer divergierenden

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Ausgangsstrahl zu erhalten, kann im Rahmen der Erfindung ohne weiteres herbeigeführt werden durch etr« geeignete Wahl des Linsenbrennweitenverhältnissos f l/f_2.

Die virtuelle Drehung eines Justierlaserstrahles läßt sich ausschließlich durch mechanische Mittel, etwa Kurvenbahnen, herbeiführen, also ohne Linsen. Das hat verglichen mit der Verwendung von Linsen den Nachteil, daß nur eine einzige exakte Abbildungsentfernung des Drehpunktes erzielbar ist. Die ausgereifteste, in den Anmeldungsunterlagen beschriebene Version des erfindungsgemäßen Justiergerätes.sieht die Anwendung von zwei Linsen vor, wobei der Justierlaser einem Gehäuse zugeordnet ist, in dem auch .die Linsenanordnung ein stationärer Spiegel und ein Drehspiegel angeordnet sind. Es ist natürlich auch eine Mehrlinsen-Version möglich, bei der zusätzliche Linsen zwischen dem Justierlaser und der Divergenz-Korrekturlinse mit einem variablen Abstand zu der Divergenz-Korrekturlinse angeordnet sind, dergestalt, daß die Abmessungen der Einschnürung des Ausgangsstrahles und die Lage der Einschnürung den Sonderfällen von optischen Systemen angepaßt werden können.

Wenn bei der Justierung für die Verlagerung des Drehpunktes quer zur Strahlungsrichtung vertikale-und horizontale Uber-

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Setzungsstufen verwendet werden, kann ein von einem außerhalb des eigentlichen Justiergerriten vorgesehenen Lnser erzeugter Strahl unter Verwendung von Eingangsspiegeln, die den Strahl auf die Achsen der beiden Stufen ablenken, in das Gerät eingeleitet werden, so daß der außerhalb des Gerätes erzeugte Eingangsstrahl bedingungsgemäß auf den reellen Drehpunkt auftrifft, auch wenn die Lage des virtuellen Drehpunktes im Strahlengang Justiert wird. Diese Variante mit oder ohne Hilfslinsen erweist sich als zweckmäßig, wenn vorgesehen ist, einen Laserstrahl von einem optischen System auf ein anderes optisches System zu übertragen.

Ein anderer Anwendungsfall ist die Prüfung von Rohren bzw. Zylindern aus Glas bzw. einem anderen reflektierendem Material auf unerwünschte Biegung und Deformation. Hierbei sind Hilfslinsen vorzusehen, die wie im vorbes.chriebenen Fall zwischen dem Justierlaser und der Divergenz-Korrekturlinse angeordnet es ermöglichen, die Brennweite der Divergenz-Korrekturlinse zu ändern, so daß gemäß (3) der Durchmesser der Einschnürung des Ausgangsstrahles variiert werden kann. Die Einschnürung des Ausgangsstrahles kann dabei dem Innendurchmesser des zu prüfenden Teiles angepaßt werden, und aus Änderungen der Richtung des projizierten Strahles zur Erzielung der am exaktesten übertragenen Lichtfiguren durch Änderung des

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Abbildungsabstandes lassen sich die geometrischen Verhältnisse des zu prüfenden Teiles herleiten.

Eine andere nützliche Anwendungsform ist ein Gerät zur . Messung der Entfernung abgelegener Punkte. Hierbei wird der Ausgangsstrahl durch eine Austrittslinse mit langer Brennweite, beispielsweise einer Brennweite von mehreren Metern, auf eine entfernte Fläche geworfen. Eine anhaltende■■ Schüttel- bzw. Schaukelbewegung wird dabei einer der Justierungen des Drehspiegels vermittelt und die daraus resultierende wandernde Abbildung auf der entfernten Fläche wird durch ein Teleskop betrachtet. Sodann wird die Fokusierung der Austrittslinse stetig mit dem Ziel verändert, den auf der entfernten Fläche beobachteten Fleck in die Ruhelage zu überführen. Ist das e'rreicht, läßt sich die Entfernung der beobachteten Fläche an einer dem Fokusierungsgehäuse zugeordneten Skala ermitteln. Diese Anordnung hat den Vorteil, auf beliebige Flächen angewendet werden zu können, ohne daß der Fläche ein Reflexionsspiegel zugeordnet wer- ■ den muß. In weiterer Ausgestaltung kann der entfernten Fläche ein auf die Bewegung des Strahles reagierender Detektor zugeordnet werden, wodurch die Genauigkeit der Entfernungsmessung, über die der visuellen Beobachtung hinaus verbessert werden kann.

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Obwohl jdas Gerät insbesondere unter Berücksichtigung der Verwendung eines Laserstrahles beschrieben worden ist, können in Zusammenhang damit natürlich auch andere Strahlungsquellen verwendet werden, und zwar Strahlungsquellen ■ sowohl des sichtbaren wie auch des unsichtbaren Bereiches.

In Verallgemeinerung des Erfindungsgedankens kann insbesondere auf den stationären Spiegel verzichtet werden. Darüber hinaus kann auf den Drehspiegel verzichtet werden, wenn die Divergenz-Korrekturlinse mit dem Laser bzw. Strahler zusammengefaßt wird und der Strahler verschwenkbar gelagert wird. Da ein Hohlspiegel Abbildungseigenschaften hat, kann unter Umständen auch auf die Linse 2k verzichtet werden, wenn der stationäre Spiegel als Hohlspiegel ausgebildet wird. Was die Lagerung des Drehspiegels betrifft, ist diese nicht auf das bevorzugt vorgesehene orthogonale Achsensystem beschränkt, vielmehr können die Achsen auch unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.

Das Anwendungsgebiet ist im übrigen auch nicht auf optische Systeme beschränkt.

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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung weitergehend erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes in schematischer Darstellung,

Figuren 2, 5 und 4

" erläuternde Darstellungen von Strahlengängen.

Der Verlauf des Laser-Strahlenbündels - im folgenden Laserstrahl-, durch das Gerät in Figur 1 entspricht dem Linienzug Im dargestellten Fall nimmt dieser Linienzug 1 einen Z-förmigen Verlauf. Ein solcher Z-förmiger Verlauf ist nicht funktionswesentlich, statt dessen kann auch ein L- oder ein U-förmiger Verlauf gewählt werden, etwa wenn die gewünschte Raumform des Gerätes einen solchen Verlauf erforderlich macht. Funktionswesentlich ist hingegen, daß die Länge des Strahlenganges zwischen der Divergenz-Korrekturlinse 12 und der Austrittslinse 24 konstant bleibt und der Summe.der Brennweiten der Linsen 12 und 24 entspricht, wenn der Abstand zwischen der Linse 24 und dem Spiegel 12 bei der Justierung der Linse 24 verändert wird. Das wird er reicht durch Zuordnung der beiden Linsen 12 und 24 zu einem, starren Rahmen 28. Der Linsenabstand bleibt hierbei konstant,

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sofern die beiden Linsen in zwei parallel zueinander verlaufenden Strahlengängen gleicher Strahlungsrichtung angeordnet werden, hier entsprechend dem Z-förmigen Verlauf des Strahlenganges. Bei anderen Zuordnungen können u.a. Zahnstangen oder Riementriebe dafür verwendet werden, den Linsenabstand während der Einstellung (Pokusierung) der Linse 24 konstant zu halten. Der Einfachheit halber beschränkt sich die folgende Beschreibung auf den Z-förmieen Verlauf des Strahlenganges.

Das Gerät in Figur 1 besteht aus einem Ständer 2, an dem ein Rahmen 6 um die Achsen 4-4 und 5 verschwenkbar angelenkt ist. Die Justierung des Rahmens 6 um die vertikale Achse wird durch das Stellmittel 7 ermöglicht, die um die horizontale Achse 5 durch das Stellmittel 8.

Dem Rahmen 6 ist ein Laser 10 zugeordnet, dessen Ausgangsstrahl 1 die Linse 12 durchläuft und der an dem der Linse 12 nachgeordneten ebenen Spiegel 14 reflektiert wird. Der ebene Spiegel 14 ist um die senkrecht zueinander verlaufenden Achsen 18 und 16 verschwenkbar gelagert. Eine Verschwen kung des Spiegels 14 wird bewirkt durch Betätigung der Stellschrauben 20. Der Schnittpunkt der Achsen l8 und 16 liegt in

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der reflektierenden (spiegelnden) Fläche des Spiegels I²J-. Dieses ist der reelle Drehpunkt. Die Linse 12 ist so installiert, daß ihre optische Achse auf den reellen Drehpunkt auftrifft. Die Zuordnung des Lasers 10 zu dem Rahmen 6 umfaßt Justiermittel 11, die es ermöglichen, die Richtung des von dem Laser ausgesandten Laserstrahles 1 so zu beeinflussen, daß der Laserstrahl exakt mit der Achse der Linse 12 zusammenfällt und demzufolge der Laserstrahl den Spiegel l4 mit der Achse des Strahlenbündels genau im reellen Drehpunkt trifft, unabhängig von der Verlagerung der Linse 12 entlang ihrer optischen Achse. Die Reflektionsfläche des Spiegels 14 verläuft unter einem von einem rechten Winkel merklich verschiedenen Winkel bezogen auf den einfallenden Strahl 1, wodurch eine Unterbrechung des reflektierten Strahles durch die Linse 12 ausgeschlossen wird.

Bei dem Z-förmigen Verlauf des Strahlenganges ist dem Rahmen 6 ein zweiter ebener Spiegel 22 zugeordnet, dessen Oberfläche in dem von dem Spiegel 14 reflektierten Strahlengang 1 liegt. Die Reflektionsfläche des Spiegels 22 verläuft im wesentlichen parallel zu der des Spiegels l4, wenn der drehbare Spiegel 14 auf die Mitte seines Einstellbereiches eingestellt ist.

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Der von"dem Spiegel 22 reflektierte Strahl durchläuft die Austrittslinse 2k und gelangt von dort zu dem im folgenden näher beschriebenen virtuellen Drehpunkt 26. Die Linse 2h ist so installiert, daß ihre auf den Spiegel 22 auftreffende und daran reflektierte Achse auf den reellen Drehpunkt im Spiegel 14 auftrifft. Die Achsen der beiden Linsen 12 und 24 verlaufen parallel. Die optische Weglänge zwischen den beiden Linsen 12 und 2k entspricht normalerweise der Summe der Brennweiten der beiden Linsen, woraus ein Minimum der Divergenz bzw. Aufweitung des aus der Austrittslinse 2k austretenden Strahlenbündels resultiert, wie im folgenden weitergehend beschrieben wird.

Die Linsen 12 und 2k sind einem Rahmen 28 zugeordnet, der seinerseits in dem Rahmen 6 dem Rahmen 6 gegenüber verlagerbar angeordnet ist. Verlagerbar ist der Rahmen 28 parallel zu den Achsen der beiden Linsen 12 und 2k mit Hilfe eines Anstellmeehanismus, der in Figur 1 in schematischer Weise durch eine dem Rahmen 28 zugeordnete Zahnstange 30 und eine Stellschraube 32 angedeutet ist. Die Linse 24 ist darüber hinaus in dem Rahmen 28 verlagerbar anceordnet, beispielsweise teleskopierbar, so daß, sofern erforderlich, die relative Lage der Linsen 12 und 24 zueinander justiert

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werden kann. Normalerweise jedoch wird die Position der Linsen 12 und 24 gemeinsam durch Verlagerung des Rahmens 28 verändert. Bei dem optischen System, auf das der Laserstrahl 1 ausgerichtet wird, handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Laser-Gasentladungsrohr J>k. Nicht dargestellt ist eine Hubanzeige bestehend aus einer dem Rahmen 28 zugeordneten Meßmarke und einer dem Rahmen 6 zugeordneten Skala, an der der Abstand des -virtuellen Drehpunktes 26 von einem beliebigen Bezugspunkt am Gerät ablesbar ist. Bekannt ist es im übrigen, die Reflektion eines von einem optischen , System ausgehenden Strahles zur Orientierung dieses Systems auszunutzen, indem dem Gerät eine bewegliche Blende etwa vor der Linse 24 in einer solchen Position zugeordnet wird, die den Strahl passieren¹ läßt, womit eine Möglichkeit geschaffen wird, den von dem optischen System reflektierten Strahl zu kontrollieren.

Im folgenden sei die Funktionsweise des Gerätes erläutert. Der Laserstrahl 1 wird durch die Linse 12 hindurch auf den Drehpunkt eines kardanisch aufgehängten Spiegels 14 geleitet. Der ebene Drehspiegel 14 reflektiert den Strahl auf den ebenen Spiegel 22, von wo aus der Strahl durch die Austrittslinse 24 geleitet wird. Die Linse 24 erzeugt ein Bild, den

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virtuellen Drehpunkt, und zwar in einem durch die Linsenformel festgelegten Abstand von der Linse 24 und somit auch von dem reellen Drehpunkt im kardanisch aufgehängten Spiegel 14. Der reelle Drehpunkt liegt nach Justierung des kardanisch aufgehängten Spiegels 14 fest und nur die Richtung des von dem Drehspiegel 14 reflektierten Strahles ändert sich. Das trifft gleichermaßen für das Bild des Drehpunktes zu, was
in der virtuellen Drehung des Ausgangsstrahles seinen· Niederschlag findet. Der Austrittsstrahl trifft in jedem Fall auf den virtuellen Drehpunkt auf, und zwar auch dann, wenn die kardanisch^ Justierung (l6, 18) verändert wird, lediglich die Richtung des durch den virtuellen Drehpunkt verlaufenden Strahles ändert sich.

Bei der Anwendung des Gerätes geht man wie folgt vor:
Zunächst wird der Bildabstand des Drehpunktes der Entfernung zwischen der Linse 24 und der Eingangsblende durch Pokusierung (Einstellung) der Linse 24 gleichgesetzt. Eine korrekte Einstellung läßt sich durch Messung des Abstandes zwischen der Linse 24 und der Blende und Benutzung efner ; am Pokuslerungs-Gehäuse vorgesehenen kalibrierten Skala vornehmen. Alternativ läßt sich der Fleck des Ausgangsstrahles auf der Eingangsblende kontrollleren oder aber auf einer an der Stelle der Eingangsblende angeordneten

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Karte, wobei dem Strahl eine Schaukelbewegung über die kardanische Aufhängung vermittelt wird, während die Linse 24 vorsichtig eingestellt wird. Sobald der auf der Karte abgebildete Fokus bei anhaltender Schaukelbewegung aus der Pendelbewegung in die Ruhelage übergeht, ist die korrekte Einstellung erreicht.

Die Ausrichtung des virtuellen Drehpunktes quer zum Strahlengang wird als nächstes vorgenommen, um den virtuellen Drehpunkt in der Eingangsapertur zu fokusieren. Schließlich wird die kardanische Justierung zum Zwecke der Zentrierung des Strahles in der Ausgangsblende justiert mit dem Ziel, dem Strahl eine optimale Justierung zukommen zu lassen, die erforderlich ist für ein symmetrisches Bild der übertragenen Figur. In der dargestellten/ aus der Flucht der optischen Achse 36 herausverschwenkten Lage des Laser-Gasentladungsrohres, das das optische System darstellt, auf das der das Gerät durchla-ufende Strahl ausgerichtet ist, repräsentiert der ebenfalls von der optischen Achse 36 abweichende Strahlengang 1 die optimale Justierung. In dem Fall, wo das justierte optische System ein Rohr größerer Län^e mit kleinerem Durchmesser ist, wie das in Figur 1 dargestellt ist, erscheint die übertragene Lichtfigur im allgemeinen in Gestalt eines schmalen Ringes mit einem dunklen Zentrum, hervorge-

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rufen durch eine Spiegelreflektion an der Wandung des Rohres ausgelöst von streifenden Einfallswinkeln. Es hat sich hierbei herausgestellt, da?, die endgültige Justierung sich leicht ε durch Veränderung alleine einer der kardanischen Justierungen herbeiführen läßt. Der Durchmesser der übertragenen Ringfigur durchläuft ein Minimum entsprechend dem Minimum des Einfallswinkels, das diese Justierung allein hervorrufen kann. Nach Erhalt des geringsten Ringdurchmessers wird die erste Justierung in der entsprechenden Position belassen. Sodann wird die andere kardanische Justierung variiert mit dem Ziel, den Rlngdurchmesser weiter zu reduzieren bis der Ring zu einem Punkt zusammenfällt, der der Justierung mit gradem Durchgang (ohne Reflektion) entspricht. Der Strahl ist nunmehr auf die Achse des Laser-Oasentladungsrohres ausgerichtet. Keine wiederholten Einstellungen sind hierbei erforderlich, lediglich aufeinanderfolgende Schritte, worin ein entscheidender Vorteil gegenüber den vorbekannten Justierungsverfahren gesehen wird. Die mit der eingangs- und ausgangsseitigen Zentrierung des Strahlers verbundenen Probleme werden erfindungsgemäß unabhängig voneinander gelöst.

Geeignete Werte der Linsenbrennweite und -durchmesser lassen sich wie folgt erhalten:

Der Abstand S₂, in dem der virtuelle Drehpunkt von der Linse 2k mit der Brennweite f projiziert wird, ergibt sich aus der

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Linsenformel, wobei unterstellt wird, daß der Strahl durch Reflektion von dem ebenen Drehspiegel wie auch von dem stationären Spiegel ablenkbar ist, ohne daß die Abbildungseigenschaften der Linsen beeinflußt werden, als

l/s₂ = 1/f - 1 S₁, (1)

worin s. der Abstand der Linse 2k vom.reellen Drehpunkt ist (Figur 2). Aus der Gleichung 1 ergibt sich

s = S₁ bei S₁ = 2 f

Aus Figur 2 leitet sich in Annäherung an kleine Winkel die Beziehung des Ausgangswinkels des Strahles β 2 zu dem Eingangswinkel β 1 mit

O₂= y/s₂, θ _χ = y/sjj Q₂ZQ₁ - S₁Zs₂ (2)

her, wobei mit y die Eingangshöhe der Linse bezeichnet ist. Es wird angestrebt, daß die Verkleinerung des Winkelberei- chee des Ausgangsstrahles gemessen an dem des Eingangsstrahles nicht zu groß 1st, damit die Anforderungen für die Justierung der mechanischen Halterungen für den Drehspiegel nicht zu aufwendig werden. Eine günstige Bedingung ist _{θ =} 0 woraus s₂ = S₁ = 2 f resultiert. Eine vernünftige' Hublänge (25 cm) resultiert aus f « 10 bis 15 em. Bei einem vernünftigen Eingangswinkelbereich von θ = 5 ergibt sich

• ' - 29 -

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dann ein Linsendurchmesser D = 4 f Θ, - 5 cm. Eine weitergehende Betrachtung, die zur Ermittlung der Bedingungen fiJr eine Maximierung der Hublänge S₂ unter Berücksichtigung der vorzusehenden Bewegungslänge des Pokusierungsrahmens 28 führt, ergibt mit den Einschränkungen für die Expandierung des im folgenden noch diskutierten Durchmessers des Strahlenbündels das Ergebnis S₁ Max. = 1,6 f, sodaß die Brennweite und die Linsendurchmesser sich dabei in vernünftigen Größenordnungen bewegen.

Die Form und die Aufweitung des Ausgangsstrahles wird beeinflußt durch die Brennweite und relative Lage der Linsen 12 und 24. Die Fortpflanzung Gauss'scher Laserstrahlen ist angegeben in H. Kogelnik and T.Li, Appl. Optics 5., Oct. *66, 1550-1567, "Laser Beams and Resonators" and H. Kogelnik, Bell Sys. Tech, J. 44 March '65, 455-494, "imaging of Optical Modes-Resonators with Internal Lenses" mit Ergebnissen , wie sie in Figur 3 widergegeben sind. Das Strahlenbündel hat eine Einschnürung, nämlich eine Stelle geringsten Durchmessers 2w , wo die Wellenfront praktisch eben ISt₁ und sie pflanzt sich fort von dieser Einschnürung mit einem Fern feld-Halbwinkel θ »^w₀, worin f die Wellenlänge des Laser-Strahles ist. In einem Abstand ■ zjR =T*₀%(genannt Rayleigh-Bereioh) von der Einschnürung ist die Pläche des Strahls um einen Paktor 2 angewachsen (der Durohroesser des Strahls -30 -

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um den Faktor ψ2 ). An dieser Stelle ist dann auch der Punkt der ausgeprägtesten Krümmung der Welle erreicht. Der Durchmesser des Strahlenbündels und die Divergenz hängen also direkt miteinander zusammen. Ein guter Justierungsstrahl muß, wenn er seinen Zweck erfüllen soll, praktisch über einen Bereich von zJR = 2 m im wesentlichen parallel verlaufen. Das erfordert 2 w_& ·= 1,26 mm bei X = 632,8 mm, einer Wellenlänge von kommerziellen Lasern mit geringer Ausgangsleistung, wie sie üblicherweise für Justierungen eingesetzt werden. Bei vielen solchen Justierungslasern ist der Durchmesser des Ausgangsstrahles .iedoch kleiner (das Spectra Physics Model 132 hat beispielsweise einen Faktor 2 wo = 0,8 mm), und zwar auf Grund anderer den Durchmesser des. Entladungsrohres beeinflussender Faktoren, die den Durchmesser des Ausgangsstrahles mit beeinflussen. Für einen Durchmesser von 0,8 mm an der Einschnürung ergibt sich ein Bereich zR =0,8 m, der nicht lang genug ist'. Es ist deshalb erwünscht, ein Linsensystem einzusetzen, das den Ausgangsfleck über die Größe des Eingangsflecks hinaus aufweitet.

Das Aufweitungsverhalten des Linsenpaares 12, 24 wird zweck-- mäßigerweise an Hand der Wirkung einer einzelnen Linse auf den Laserstrahl und der Gründe, die das Vorhandensein von

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zwei Linsen in Gerät erfordern, erläutert. Die Ubertragungseigenschaften eines eine Linse passierenden Gauss¹sehen Strahles sind beschrieben in Appl. Optics 5> 1550-15^7* supra. Wenn die Entfernung s- zwischen der Linse und der Einschnürung des Eingangsstrahles entsprechend s- = f variiert wird, durchläuft der Rayleigh-Bereich des Austrittsstrahles z_R2 sein Maximum mit z_{R 2} = 2f /z-., worin z_R. der Rayleighbereieh des Eingangsstrahles ist. Um einen nahezu parallelen AusgangsBtrahl (großes z_R2) ^bei vorgegebener Linsenbrennweite f zu erhalten, ist ein stark divergierender Eingangsstrahl (kleines z_R1) erforderlich. Aus z_R1 = 0,8 m (Spectra Physics Laser) und dem im Vorausgehenden bestimmten f = 15 cm resultiert ein z_R2 ^β 5*5 ^cm· Dieser Wert ist für einen wirkungsvollen Justierstrahl viel zu klein. Es sind somit zwei Linsen erforderlich, von denen die erste dazu dient, den vom dem Laser erzeugten Justierstrahl in einen Strahl mit einem · kleinen Rayleigh-Bereich zu verwandeln, der Eingangsstrahl für eine zweite Linse, die durch Abbildung des reellen Drehpunktes einen virtuellen Drehpunkt erzeugt, mit einem Ausgangsbereich z_R2 = 2 m wirkt. Da die Einschnürung des aus der ersten Linse austretenden Strahles in die Brennebene der zweiten Linse fallen muß, um ein max. z_R der zweiten Linse zu erhalten, wird die Teleskopanordnung gemäß Figur 4

-. 52 -

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- 3Ö -

gewählt, bei der d = ΐ_χ + f₂ - Λ d ist, wobei der relative Fehler Δ d bei der Ermittlung des Linsenabstandes klein ist, also A d/d«l.

Der Durchgang eines Laserstrahles durch ein Teleskop ist_: abgehandelt in "Bell System Tech, J-, 44 supra, und zwar mit dem Ergebnis ·

= ^wl

O)

(s₂-f₂)=-(s_rf₁)

^f₁)²A_x ²-( *?/ ?if]Ai)i

Unter Bezugnahme auf Figur 4, wobei der Index,1 sich auf die Eingangsseite des Teleskops und der Index 2 sich auf die Ausgangsseite des Teleskops bezieht. ■

Um nunmehr eine Vergrößerung des sogenannten Flecks gemäß

w_o/w, = 1.26/0.80 = 1.57

zu erhalten, ist es lediglich erforderlich, ein Verhältnis der Brennweiten der Austrittslinse und der Divergenz-Korrek-

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turlinse f 2/f, - 1.57, oder bei einer Brennweite f₂= 15 cm, wie sie im Vorausgehenden ermittelt wurde, eine Brennweite T₁ = 9,6 cm zu wählen» da die durch O) umrissene Vergrößerung bei kleinem Δ d praktisch unabhängig von der Lage der Einschnürung des Eingangsstrahles ist. Der Durchmesser der Divergenz-Korrekturlinse braucht also nur so groß zu sein, daß der Justierstrahl sie passieren kann. Experimentell wurden bei einem erfindungsgemäßen Gerät folgende Werte ermittelt ί_χ = 10 CrTvD₁ = 1,2 em; f₂ = 15 cm, und D₂ = 5,0 cm.

» Die Aufweitung des Ausgangsstrahles bleibt klein, wenn A d klein bleibt, was dadurch realisierbar ist, daß die Divergenz-Korrekturlinse und die Austrittslinse, wie in Figur 1 angedeutet, im Sinne einer gemeinsamen Verlagerung zusammengefaßt werden, wenn die Austrittslinse zur Fixierung der Abbildungsentfernung des virtuellen Drehpunktes fokusiert wird. Andererseits ist vielfach ein sehr kleiner Durchmesser des Strahles erwünscht, wenn er von Hause aus stark divergiert. Ein typischer Fall hierfür ist das Ausrichten eines -kurzen einmodigen Lasers. In einem solchen Fall ist ein veränderbarer Zwischenraum zwischen den Linsen erwünscht. Für zusammengefaßte Linsen ergibt sich die Einschnürung

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des Ausgangsstrahles durch (3) dergestalt, daß im· wesentlichen s_o = f_o ist, da s. - f, und Δ d klein sein werden. In Ausnahmefällen kann es erwünscht sein, die Projektion der Einschnürung des Strahles anders zu lokalisieren, das maeht wiederum einen variablen Linsenabstand erforderlich.

Wie im Vorausgehenden beschrieben wurde, ändern Winkeljustierungen des Drehspiegels die Richtung des durch den virtuellen Drehpunkt verlaufenden Ausgangsstrahles, ohne daß sich die Lage des Drehpunktes selbst verändert. Die Fpkusierung der Austrittslinse beeinflußt in Richtung^ des Strahlenganges den Abstand des virtuellen Drehpunktes vom Justiergerät, zusätzliche Maßnahmen sind jedoch erforderlich, um eine Zentrierung des virtuellen Drehpunktes mit Bezug auf quer zum Strahlengang, und zwar sowohl horizontalals auch vertikal verlaufende Achsen im in der Eingangsapertur des zu justierenden optischen Systems zu ermöglichen.

ι Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Justiergerätes ist deshalb der den Justierstrahl erzeugen- j de Strahler, der. Drehspiegel und ,der den vom Drehspiegel reflektierten Strahl ablenkende Spiegel sowie der die Divergenz-Korrekturlinse und die Austrittslinse aufnehmende Rah- j men in einem Grundrahmen gelagert. Verlagerungen des vir- J·

- 35 -

tuellen'Drehpunktes quer zum Strahlengang können hierbei dadurch ermöglicht werden, daß der Grundrahmen um quer zum Strahlengang verlaufende, sich schneidende horizontale und.vertikale Achsen verschwenkbar gelagert wird.

- Ansprüche -

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Claims (12)

1. Anmelderin: Lansing Research Corp.

   Ithaca, N.Y. (V. St.A.)

   L 190

   Patentänsprü c.h e

   Vorrichtung zur optischen Justierung eines optischen Systems mit Hilfe eines auf das eine bestimmte Lage einnehmende optische System ausgerichteten, justierbaren Strahlers„ dadurch gekennzeichnet^ da S zwischen dem zu justierenden System (34) und dem Strahler (10) ein optisches Justierungssystem₍bestehend aus einem im Strahlengang (1) des vom Strahler emittierten Strahlenbündels liegenden, um zw©i zueinander senkrecht verlaufende Achsen (17»18) drehbaren Spiegel (lti), dessen Drehpunkt (ΐβ) im Schnittpunkt; der Drehachsen (1?., 18) und Auftreffpunkt des Strahlenganges (l) liegt, und -einer im strahlengang (l) des reflektierten Strahls liegenden Austrittslinse (24), die den reellen'Drehpunkt (16) Im drehbaren Spiegel (l4) in die Eingangs-

   . ■ . g „

   apertur (37) des zu ,iustlerenden optischen Systems als Bild (26) projiziert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen konstanten optischen Abstand zwischen der Austrittslinse (24) und dem drehbaren Spiegel (I²O.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahler (lü) und dem drehbaren Spiegel (I¹O in St^ahlen^ar.c (!) eine Divergenz-Korrekturlinse (1?) angeordnet ist, deren optische Achse mit dem Strahlengang (l) zusammenfällt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen konstanten optischen Abstand zwischen der Divergenz-Korrekturlinse (12) und der Austrittslinse (24), der der Summe der Llnsenbrennweiten entspricht.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslinse (24) in Richtung ihrer optischen Achse verstellbar gelagert 1st.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Linsen (14,24) gemeinsam um identi-

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   230553?

   sehe Strecken verlagerbar sind.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (10) und das optische Justiersystem in einem starren Rahmen (6) angeordnet sind, der um eine horizontale (5) und um eine vertikale (4) Achse auf einem Ständer (2) verschwenkbar gelagert ist»
8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im von dem drehbaren Spiegel (l4) reflektierten Strahl ein dem Strahl einen Z-förmigen Verlauf zwischen Strahler (10) und Austrittslinse (24) ^ermittelnder feststehender Spiegel (22) angeordret 1st. ·
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des feststehenden Spiegels (22) bei mittiger Einstellung des drehbaren Spiegels (l4) parallel zur Ebene des drehbaren Spiegels (l4) verlauft.
10. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (12,24) in einem in dem Hauptrahmen (6) parallel zu den optischen Achsen der Linsen (12,24) verstellbaren Rahmen (28) angeordnet sindo

    (S) öi

    iUk
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslinse (24) in dem die Linsen (12,24) zusammenfassenden Rahmen (28) in Richtung ihrer optischen Achse verstellbar gelagert ist.
12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Brennweite der Divergenz-Korrekturlinse (12) zur Brennweite der Austrittslinse (24) im Sinne einer Aufweitung der Einschnürung des aus der Austrittslinse (24) austretenden Strahles Über die Einschnürung des aus dem Strahler (10) austretenden Strahls hinaus gewählt ist.

    IJ. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (10) ein Laser ist.

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