DE2524130A1

DE2524130A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines optischen strahls oder mehrerer optischer strahlen

Info

Publication number: DE2524130A1
Application number: DE19752524130
Authority: DE
Inventors: Jan Lennart Dipl In Boerjesson
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1976-12-16
Also published as: FR2312792B1; NL7506079A; FR2312792A1; GB1512405A; CH600350A5

Description

GLAWE, DELFS₁ MOLL & PARTNER

PATENTANWÄL

DR.-ING. RICHARD GLAWE, MÖNCHEN DIPL.-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG

8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN

A 68

2 HAMBURG13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040) 410 20 08 TELEX 21 29 21

AKTIEBOLAGiO: BOTORS
20 Bofors / Schweden

Vorrichtung zur Erzeugung eines optischen Strahls
oder mehrerer optischer Strahlen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines optischen Strahls oder mehrerer optischer Strahlen, beispielsweise sichtbaren oder unsichtbaren Lichts, wobei jeder der Strahlen innerhalb eines vorbestimmten ebenen Winkelausschnittes abgelenkt werden kann, dessen Spitze in der Vorrichtung liegt und der relativ zu der Blickrichtung der Vorrichtung symmetrisch angeordnet ist.

Eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art kann bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei optischen Meßinstrumenten, ver-

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ORIGINAL INSPECTED

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wendet werden. In erster Linie soll jedoch die erfindungsgemäße Vorrichtung "bei Systemen für optische Strahlführung einer Rakete oder eines ähnlichen Gegenstandes verwendet werden, wobei ein schmaler optischer Strahl durch eine Strahlerzeugungsvorrichtung emittiert wird, die bei oder in der Mhe der Raketenabschußrampe angeordnet ist, wobei die Vorrichtung periodisch vor- und rückwärts über einen vorbestimmten Winkelausschnitt streicht, der symmetrisch auf jeder Seite der Sichtlinie von der Strahlerzeugungsvorrichtung zu dem Ziel ist, zu dem die Rakete geführt werden soll. Bei derartigen Systemen ist die Rakete mit einem Strahlungsdetektor versehen, der periodisch durch den emittierten Strahl aktiviert wird und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, von dem die Position der Rakete relativ zu der Sichtlinie in der Schwenkrichtung des Strahls abgeleitet werden kann. Diese Information wird dann in dem Steuersystem der Rakete zu deren Führung verwendet, damit diese der Sichtlinie zu dem Ziel folgt. Zum Führen von Luftabwehrraketen muß die Strahlerzeugungsvorrichtung in der Lage sein, zwei Strahlen auszusenden, die periodisch um die Sichtlinie in zwei Ebenen senkrecht zueinander schwenken, z.B. in der Höhen- und in der Seitenrichtung, so daß eine Information über die Position der Rakete relativ zu der Sichtlinie sowohl im Höhen- als auch im Azimutwinkel erhalten wird. Ein System zur optischen Strahlführung dieser Art wird beispielsweise in der Patentanmeldung "Vorrichtung zur Bestimmung der Abweichung eines Objektes von einer Bezugslinie" beschrieben, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde.

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Zur Ablenkung eines optischen Strahls innerhalb eines vorbestimmten ebenen Winkelausschnittes ist es bekannt, schwingende oder oszillierende optische Elemente, beispielsweise Spiegel, Prismen, Linsen od. dgl., zu verwenden. Alle diese vorbekannten Vorrichtungen sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß es schwierig ist, eine sehr genaue Ablenkung oder Schwenkbewegung für den Strahl zu erreichen, da das oszillierende optische Element großen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften ausgesetzt ist, insbesondere wenn die Schwenkfrequenz des Strahls hoch ist, wobei große Anforderungen an die mechanische Befestigung und an den Antrieb des optischen Elements gestellt werden. Außerdem ist es immer schwierig, Spiel zu vermeiden, wenn ein Element einer Hin- und Herbewegung ausgesetzt werden boII.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Strahlerzeugungsvorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, die keine oszillierenden oder schwingenden optischen Elemente oder mehrere derartige Elemente erfordert, die sich eynchron bewegen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen zumindest eineβ optischen Strahls, der innerhalb eines vorbestimmten, im wesentlichen ebenen WinkelausBchnittes ablenkbar ist, dessen Spitze in der Vorrichtung liegt, gekennzeichnet durch eine Glasscheibe mit ebenen, einen

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spitzen Winkel einschließenden Seitenflächen, die um eine durch die Seitenflächen verlaufende Achse drehbar ist, eine Einrichtung zum Erzeugen eines schmalen, auf der einen Seitenfläche auffallenden Strahls und eine ReflexionsGinrichtung mit zwei ebenen, zueinander rechtwinkligen Reflexionsflächen, die so an der gegenüberliegenden Fläche der Glasscheibe angeordnet sind, daß der auf der einen Seitenfläche auffallende Strahl nach Durchtritt durch die Glasscheibe auf der einen Reflexionsfläche auftrifft und zur zweiten Reflexionsfläche und von dieser wieder zur Glasscheibe zurückreflektiert wird und diese zum zweiten Mal durchdringt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung im Querschnitt des Prinzips einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen eines einzelnen Strahls, der abgelenkt oder innerhalb eines vorbestimmten, ebenen Winkelausschnittes geschwenkt werden kann,

Pig. 2a - 2d eine schematische Darstellung der Punktionsweise der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung,

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Fig. 3 eine schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen zweier Strahlen, die abgelenkt oder innerhalb ebener, zueinander rechtwinkliger Vsinkelausschnitte verschwenkt werden können, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich der Vorrichtung gemäß Fig. 3·

Die in Fig. 1 schematisch und im Querschnitt dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine vorzugsweise kreisförmige Scheibe 1 aus einem Material auf, das für die verwendete Strahlung durchscheinend ist und einen größeren Brechungsindex als die umgebende luft aufweist; in geeigneten Fällen kann beispielsweise Glas verwendet werden. Die Scheibe 1 weist ebene Seitenflächen 2 bzw. 3 auf, die zueinander einen spitzen Winkel bilden. Optisch gesehen stellt daher die Scheibe 1 ein dünnes keilförmiges Prisma dar, das einen durchtretenden Lichtstrahl in Richtung auf die Basis des Keils bricht. Der Schnitt durch die Scheibe in Fig. 1 ist entlang der Querebene in der Scheibe vorgenommen, die mit der Brechungs- oder Hauptebene der Scheibe zusammenfällt, d.h. einer Ebene, die senkrecht zu der Schnittlinie zwischen den Verlängerungen der beiden Seitenflächen 2 und 3 ist. Es sei festgestellt, daß diese gedachte Schnittlinie die Brechungskante des keilförmigen Prismas darstellt, das durch die Scheibe 1 gebildet wird. Die Scheibe 1 ist auf einem Haltering 4 befestigt, der wiederum in einem

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stationären Lagerring 5 drehbar befestigt ist, so daß die Scheibe 1 um die Achse 6 drehbar ist. Die Scheibe 1 kann in dem lagerring 5 um die Achse 6 mittels eines Elektromotors 7 gedreht werden, der mit einem Zahnrad 8 verbunden ist, das in Eingriff mit einem Zahnring 9 auf dem Haltering 4 steht. Andere Vorrichtungen können natürlich verwendet werden, um die Scheibe 1 um ihre Achse 6 zu drehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem eine nur schematisch dargestellte Strahlungsquelle 10 auf, die ein geeignetes Strahlungserzeugendes Element, beispielsweise eine Glühlampe, eine Grasentladungslampe, eine lichtemittierende Diode, einen Gas- oder Kristall-Laser oder eine Laserdiode, und die erforderlichen optischen Elemente enthält, um einen schmalen Strahl 11 mit dem gewünschten Querschnitt zu erzeugen, wobei der Strahl auf die Seitenfläche 2 der Glasscheibe 1 gerichtet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Glasscheibe 1 ist eine Reflektoreinrichtung, vorzugsweise in Form eines 90°-Reflexionsprismas 12, vorgesehen, die zwei Reflexionsflächen 12a und 12b unter rechten Winkeln zueinander aufweist, wobei die Basis zu der Glasscheibe 1 weist. Das Prisma 12 ist so angeordnet, daß der Strahl 11 von der Strahlungsquelle 10 immer auf ein und derselben Reflexionsfläche 12a in dem Prisma auftrifft, nachdem der Strahl die Scheibe 1 durchlaufen hat. Durch Reflexion auf dieser Reflexionsfläche und danach auf der zweiten Reflexionsfläche 12b des Prismas wird der Strahl zurück durch die Scheibe 1 zum zweiten Mal geführt. Der dadurch er-

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zeugte Strahl 11' stellt den durch die Vorrichtung erzeugten Strahl dar, der in bekannter V/eise gewöhnlich zuerst durch ein geeignetes optisches System geführt werden muß, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, um eine Abbildung des strahlerzeugenden Elements oder einer Öffnung in der Strahlungsquelle 10 mit der gewünschten Größe und in einem gewünschten Abstand von der Vorrichtung zu erzeugen.

Wegen seines zweifachen Durchtritts durch die Glasscheibe 1, die als keilförmiges Prisma wirkt, wird der Strahl zweimal in der Glasscheibe 1 gebrochen, und zwar in beiden Fällen in Richtung auf die Basis des Keils. Außerdem hat das Reflexionsprisma die bekannte Eigenschaft, daß es in seinen Hauptebenen, die senkrecht zu der 90°-Kante 12c des Prismas sind, einen Strahl, der durch die Basis des Prismas eintritt, in eine Richtung reflektiert, die parallel zu dem einfallenden Strahl ist, während in einer Ebene, die seinen 90°-Winkel halbiert, das Prisma einen Strahl, der durch die Basis des Prismas eintritt, in der gleichen Weise wie ein ebener Spiegel reflektiert. Das Ergebnis des zweifachen Durchtritts des Lichtstrahls 11 durch die keilförmige Scheibe 1 und der Reflexion in dem Prisma 12 ist derartig, daß der auslaufende Lichtstrahl 11' immer in einer Ebene liegt, die im wesentlichen parallel zu der 90°- Kante 12c des Prismas 12 ist, jedoch in dieser Ebene eine Richtung aufweist, die von der Winkellage der keilförmigen Scheibe um ihre Achse 6 abhängt.

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V/ährend eines vollständigen Umlaufs der keilförmigen Scheibe 1 wird dadurch der auslaufende Strahl 11' zweimal in entgegengesetzten Richtungen innerhalb eines ebenen Winkelausschnittes ausgelenkt, dessen Apex zwischen der keilförmigen Scheibe 1 und dem Prisma 12 ist und dessen Ausschnittswinkel durch den Erechungswinkel der keilförmigen Scheibe 1 bestimmt wird und der in einer Ebene parallel zu dem ursprünglichen Strahl 11 und der 90°-Kante 12c des Prismas 12 liegt. Theoretisch gilt dies nur, falls der Strahl· durch einen exakt gleich großen Vinkel auf beiden Y/egen durch die keilförmige Scheibe 1 abgelenkt wird. Um eine gute Annäherung an dieses theoretische Ergebnis in der Praxis zu erreichen, sollte der Strahl 11, der von der Strahlungsquelle 10 ausgeht und auf der keilförmigeil Scheibe 1 auftrifft, im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 6 der keilförmigen Scheibe 1 sein, und diese Achse sollte im wesentlichen rechtwinklig zu der Symmetrieebene der keilförmigen Scheibe 1 sein. Außerdem sollte der Erechungswinkel der keilförmigen Scheibe 1 klein und das Reflexionsprisma 12 so angeordnet sein, daß seine 90°-Kante 12c rechtwinklig zu der Rotationsachse 6 der keilförmigen Scheibe 1 und daß die Halbierung s ebene durch den 90°-Winkel des Prismas parallel zu der Rotationsachse 6 ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Reflexionsprisma 12 in der Nähe der keilförmigen Scheibe 1 ist, wodurch leichter sichergestellt werden kann, daß der Strahl 11 nach seinem ersten Durchtritt durch die keilförmige Scheibe immer ein und dieselbe Reflexionsfläche 12a des Prismas 12 trifft.

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Unter diesen Bedingungen wird selbst in der Praxis mit hoher Genauigkeit erreicht, daß der auslaufende Strahl 11' bei Drehung der keilförmigen Scheibe 1 um die Achse 6 innerhalb eines ebenen Winkelausschnittes abgelenkt v/jrd, der parallel zu der "albierungsebene durch den yO°-V/inkel des Prismas 12 und dessen Ι'Ίτ te !linie parallel zu der Rotationsachse 6 der keilförmigen Scheibe 1 ist, während andererseits in der Ebene rechtwinklig zu der genannten '-bene keine Ablenkung des auslaufenden Strahls 11' auftritt, sondern lediglich eine unbedeutende Paralle!verschiebung. Es sei darauf hingewiesen, aaL· es völlig unwesentlich ist, durch welchen Teil der keilförmigen Scheibe 1 der Strahl hindurchtritt.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weiter anhand der Fig. 2a - 2d dargestellt werden, die die Strahlführung durch die Vorrichtung bei vier verschiedenen Drehstellungen der keilförmigen Scheibe 1 in 90°-Intervallen zeigen. In allen Fig. 2a - 2d ist die Zeichenebene parallel zu der Hauptebene der keilförmigen Scheibe 1, die zur Vereinfachung nur durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, dessen Spitze die Brechungskante der keilförmigen Scheibe kennzeichnet, während das Schwanzende die Basis der Scheibe darstellt. Fig. 2a stellt die Situation gemäß Fig. 1 dar, wobei die Hauptebene der keilförmigen Scheibe 1 rechtwinklig zu der 9O°-Kante 12c des Prismas 12 ist. In dieser Stellung liegt ersichtlich keine Ablenkung des auslaufenden Strahls 11' vor, der parallel zu dem ursprünglichen Strahl 11 ist und dadurch zu der Rotationsachse 6 der

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keilförmigen Scheibe 1. Der auslaufende Strahl 11· ist nur parallel zu dem ursprünglichen Strahl 11 in der Hauptebene des Prismas 12 verschoben. In Fig. 2b ist die Scheibe 1 um 90° um die Achse 6 gegenüber der Stellung in Pig. 2a gedreht, wobei die Zeichenebene in Pig. 2b um 90° bezüglich der Zeichenebene in Pig. 2a gedreht ist und nun parallel zu der Ebene ist, die den 90⁰-^'inkel des Prismas 12 halbiert. In dieser Stellung tritt ersichtlich eine Ablenkung des auslaufenden Strahls 11^! relativ zu dem ursprünglichen Strahl 11 in einer Ebene parallel zu der Halbierungsebene in dem Prisma 12 auf. In Pig. 2c ist die Scheibe 1 um 180° relativ zu der Stellung in Pig. 2a gedreht; die Zeichenebene in Pig. 2c ist daher die gleiche wie die Zeichenebene in Pig. 2a. Andererseits ist die Brechungsrichtung in der keilförmigen Scheibe 1 exakt entgegengesetzt zu der Stellung in Pigo 2a. Auch in dieser Stellung liegt keinerlei Ablenkung des auslaufenden Strahls 11' vor, sondern lediglich eine Parallelverschiebung des Strahls in der Hauptebene des Prismas 12. Schließlich ist in Pig. 2d die keilförmige Scheibe um 270° aus ihrer Stellung in Pig. 2a gedreht worden, wobei die Zeichenebene in Pig. 2d die gleiche ist v/ie die in Pig. 2b, obwohl die Brechungsrichtung der Scheibe 1 nun entgegengesetzt zu der in Pig. 2b ist. In dieser Stellung liegt ebenfalls eine Ablenkung des auslaufenden Strahls 11" vor, und zwar in entsprechender Weise wie für Pig. 2b in einer Ebene parallel zu der Ebene, die den 90°-Winkel des Prismas 12 halbiert, jedoch in der entgegengesetzten Richtung zu der in Pig. 2b. Es sei festgestellt, daß die Pig. 2b und 2d jeweils die extremen

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Stellungen für die Ablenkung des auslaufenden Strahls 11' darstellen. Außerdem sei festgestellt, daß, falls die keilförmige Scheibe 1 mit konstanter Geschwindigkeit um ihre Achse 6 gedreht v/ird, der auslaufende Strahl 11' periodisch rückwärts und vorwärts zwischen den extremen Stellungen gemäß Pig. 2b bzw. 2d symmetrisch um die Richtung des ursprünglichen Strahls 11 ausgelenkt wird.

Es sei außerdem festgestellt, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Strahlen emittiert werden können, die bei Drehung der keilförmigen Scheibe 1 um ihre Achse 6 innerhalb vorbestimnter, ebener Tiinkelausschritte abgelenkt werden, wobei deren'relative Lagen durch die Anordnung der um 90° reflektierenden Prismen 12 bestimmt werden, die zum Reflektieren des Strahls verwendet werden, um diesen zum zv/eiten LIaI durch die keilförmige Scheibe 1 zu senden. Falls beispielsweise zwei getrennte Strahlen auf eine Seitenfläche 2 der Scheibe 1 an verschiedenen Stellen gerichtet v/erden, werden diese Strahlen ein zweites Hai durch die Scheibe 1 mittels der um 90° reflektierenden Prismen reflektiert, deren 90°-Kanten unter rechten 'winkeln relativ zueinander angeordnet sind, wobei dann bei ürehung der Scheibe 1 beide auslaufenden Strahlen innerhalb ebener tfinkelausschnitte abgelenkt werden, die zueinander rechtwinklig sind, d.h. beide Strahlen werden in zwei zueinander senkrechte Ebenen abgelenkt.

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Fig. 3 zeigt schematisch und in Perspektive eine derartige Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Erzeugen zweier 2!•überstrahlen, die periodisch rück- und vorwärts in zueinander rechtwinkligen Sichtungen ausgelenkt werden. Eine derartige Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise zur Erzeugung der optischen Führungsstrahlen in einem System zur Strahlführung einer Rakete verwendet werden, wie es beispielsweise in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 weist eine drehbare, keilförmige Scheibe 1, deren Antriebseinrichtung zum Drehen der Scheibe um ihre Rotationsachse zur Vereinfachung nicht dargestellt ist, auf. Ein erster Strahl 11, der auf die eine ebene Seitenfläche 2 der keilförmigen Scheibe 1 gerichtet ist, wird mit Hilfe einer Laserdiode 13 erzeugt, die mit Hilfe einer Linse oder eines Linsensystems 14 über ein Prisma 15 ein Diaphragma 16 beleuchtet, das eine schmale, längliche Öffnung 16a aufweist. Die Öffnung 16a in dem Diaphragma 16 bildet optisch gesehen eine geeignete Emissionsquelle. Der Strahl, der aus der Öffnung austritt, ist als Strahl 11 auf die Seitenfläche 2 der keilförmigen Scheibe 1 mit Hilfe einer Kondenserlinse 17 und eines Prismas 18 gerichtet. Wegen der Form der öffnung 16a hat der Strahl 11 die Form eines dünnen Blättchens. Nach dem Durchtritt durch die drehbare, keilförmige Scheibe 1 wird der Strahl 11 ein zweites Mal zurück durch die Scheibe 1 in der oben beschriebenen Weise reflektiert, und zwar mit Hilfe eines 90°- Reflexionsprismas 12, das hinter der keilförmigen Scheibe 1

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angeordnet ist. Der auslaufende Strahl 11' schwenkt daher periodisch rück- und vorwärts in die mit dem Pfeil 19 gekennzeichnete Richtung, wenn die Scheibe 1 gedreht wird, wobei diese Richtung parallel zu der 9Ü°-Kante 12c des Prismas 12 und aie Auslenkung des Strahls symmetrisch un die durch den Pfeil 20 gekennzeichnete Ricntung ist, der parallel zu der Rotationsachse der keilförmigen Scheibe 1 ist. Ein zweiter dünner, blättchenartiger Strahl 21 wird in entsprechender ''eise wie der Strahl 11 erhalten und ist auf die Seitenfläche 2 der Scheibe auf einen anderen Ort auf der Scheibe als der von dem Strahl gerichtet Der Strahl 21 wird daher mit Hilfe einer zweiten Laserdiode 22, einem Linsensystem 25, einem Prisma 24 > einem Diaphragma 25 mit einer schmalen, länglichen Öffnung 25a, einer Linse 26 und einem Prisma 27 erzeugt. Die Öffnung 25a in dem Diaphragma 25 für den Strahl 21 ist so angeordnet, daß die Ebene des blättchenartigen Strahls 21 senkrecht zu der Ebene des blättchenartigen Strahls 11 ist. Nach seinem ersten Durchtritt durch die drehbare Scheibe 1 wird der Strahl 21 wieder ein zweites Mal durch die Scheibe 1 mit Hilfe eines 9O°-Reflexionsprismas 28 zurückreflektiert, das auf der Rückseite der keilförmigen Scheibe 1 angeordnet ist, wobei die 90°-Kante 28c dieses Prismas rechtwinklig zu der 90°-Kante 12c des Reflexionsprismas 12 angeordnet ist. Y/enn die Scheibe 1 gedreht wird, wird der auslaufende Strahl 21 somit periodisch in die durch den Pfeil 29 gekennzeichnete Richtung ausgelenkt, wobei diese Richtung parallel zu der 90°-Kante des Prismas 28 ist und somit rechtwinklig zu der Auslenkrichtung 19 des Strahls

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11 ' und wobei die Auslenkung des Strahls symmetrisch um die durch den Pfeil 30 gekennzeichnete Richtung ist, die parallel zu der Rotationsachse der keilförmigen Scheibe und somit auch parallel zu der Richtung 20 ist.

Beide durch die Vorrichtung emittierte Strahlen 11' und 21' v/erden daher periodisch rückwärts und vorwärts innerhalb eines Paars planarer, zueinander rechtwinkliger V/inkelausschnitte ausgelenkt, deren Mittellinien mit den Richtungen 29 bzw. 30 zusammenfallen. Es sei festgestellt, daß die Auslenkbewegungen beider Strahlen 11' und 21' zueinander um 90° phasenverschoben sind, so daß, wenn ein Strahl seine größte Auslenkung aufweist, der andere Strahl keine Auslenkung aufweist und daher parallel zu der Rotationsachse der keilförmigen Scheibe ist.

Vorzugsweise können beide Strahlen 11' und 21^f gemeinsam in bekannter Weise durch einen Kondenser durchtreten, der Abbildungen beider Öffnungen 16a und 25a in gewünschter Größe und in gewünschtem Abstand von der Vorrichtung projiziert.

Es sei festgestellt, daß die Prismen 15, 18 bzw. 24, 27 nur die Aufgabe haben, die Strahlen der Laserdioden 13 und 22 parallel zu verschieben und ihre Richtung umzukehren, so daß die Strahlen 11 und 21 auf die gewünschten Stellen der Seitenflächen 2 der keilförmigen Scheibe 1 gerichtet sind.

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Es ist weiter festzustellen, daß beide Strahlen 11 und 21, die auf die keilförmige Scheibe 1 treffen, in anderer Weise als in Fig. 3 dargestellt, erzeugt werden können, d.h. beispielsweise aus einer einzelnen Strahlungsquelle anstelle zweier getrennter Strahlungsquellen 13» 22, wie in Fig. 3 gezeigt.

In bestimmten Fällen kann es nachteilig sein, daß keine gemeinsame Mittellinie für die Auslenkausschnitte der emittierten Strahlen 11', 21· vorliegt, sondern getrennte Mittellinien 20 bzw. 30, die tatsächlich parallel, jedoch in einigem Abstand zueinander sind. Es sei jedoch festgestellt, daß beide Strahlen 11«, 21' zueinander unter Verwendung halbdurchlässiger Reflexionsflächen bewegt werden können, so daß die Mittellinien 20, 30 für ihre Auslenkausschnitte zusammenfallen. Die Verwendung derartiger halbdurchlässiger Reflexionsflächen hat immer nicht zu vernachlässigende Verluste der Strahlintensität zur Folge, was vielfach nachteilig sein kann. Dies kann jedoch durch Verwendung polarisierten Lichts in beiden Strahlen, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, vermieden werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 4 werden beide Strahlen 11 und 21, die auf die Seitenfläche 2 der drehbaren, keilförmigen Scheibe 1 auftreffen, aus einem einzelnen Strahl 31 von unpolarisiertem Licht erzeugt, der in einem bekannten, die Polarisation trennenden Trennprisma 32 in zwei Strahlen 11 und 21 getrennt wird, die daher in zwei zueinander rechtwinklige Polarisationsebenen polarisiert sind. Es ist be-

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kannt, dab die Strahlungsverluste in einem derartigen Trennprisma sehr gering sind. Der Strahl 11 wird direkt zu der keilförmigen Scheibe 1 geführt, während der zweite Strahl 21 zu der Scheibe 1 über ein parallelverschiebendes Prisma 32, das gleichartig dem Prisma 1ö der Vorrichtung ge mais Fig. 3 ist, und über ein 90°-Ablenkprisma 33 geführt wird. Nach seinem Durchtritt durch die keilförmige Scheibe i wird der Strahl 11 wiederum durch ein 90°-Reflexionsprisma 12 reflektiert, während der zweite S tr aiii 21 nach seinem ersten Durchtritt durch die keilförmige Scheibe 1 erneut durch ein 90 -Reflexionsprisina in der gleichen 'weise wie in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 reflektiert wird. Die Strahlen 11' und 21', die die keilförmige Scheibe 1 verlassen, werden mit Hilfe von Ablenkprismen 34, und 36 zu einem Mischprisma 37 gebracht, das gleichartig mit dem polarisierenden Trennprisma 32 ist, wobei beide Strahlen 11' und 21' das Mischprisma 27 so verlassen, daß die Kittellinien ihrer zueinander senkrechten Auslenkausschnitte im wesentlichen zusammenfallen. Die Strahlungsverluste sind in dem Ivlischprisma 27 ebenfalls, wie bekannt, sehr klein.

Der Zweck des Parallelverschiebungsprismas 32 ist derart, daß die Strahlen 11' und 21', die die keilförmige Scheibe 1 verlassen, im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, so daß sie in dem Mischprisma 37 zusammengebracht werden können. In dem 90°-Reflexionsprisma 12 für den Strahl 11/11' tritt insbesondere, wie aus dem Vorstehenden zu entnehmen ist, eine Parallelverschiebung des Strahls in eine Richtung rechtwinklig

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;:ur ^eichenebene auf. 1'.Iit Hilfe des Parallelverschiebungsprisliias 52. wird eine entsprechenue Porallelverschieoun^ cies Strahls >1 in eine hichtiu-ir; senkrecht zur Jeicheiiebeno erreicht.

Palis eier ursprunglicne Strahl >1 zirkulär polarisiert ϊΰΐ, werusn ueids eueri yolr,riaici^-te Sxr;..V'lori 11 und 21. aie hinter dem Trennprisma y2 erhalten '.verden, unci dadurch ece>;i'f:ill,i die :2r;.ittierteri Strahlen 11' uua 21' in ihrer Inteiisitut riiit einer rre _:ueuz nDdiiliert, die dui-r:h di.o HotationErre^uenz ie·· iolarii:,;j.0L:;ci;ti:e in de::. sirVuler polarisierten £ tr aiii 21 bestiniirb ν." i rä.

"Ss sei i:e&X£;eutellt, dai mehrere /.bv/andluiigen der erfin- ;iv.rx£\^f j gemäßen Vorrichtung mcu.lich sind. So können beispielsweise mehr &is zv/ei Strahlen gleichzeitig emittiert und innerhalb ebener V.inkelausschnitte ausgelenkt V/erden, die beliebig v'.ähl-C;are ' ini-;ei zueinander bilden, v.-ie dies durch die relative lage der 90 -Eeflexionsprismen bestimmt wird, durch die die Strahlen zurück durch die keilförmige Scheibe zum zweiten Mal reflektiert v/erden.

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Claims

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Patentansprüche

ί1. Vorrichtung sum Erzeugen zumindest eines optischen Strahls, der innerhalb eines vorbestimmten, im wesentlichen ebenen "^:inkelaussehnitts ablenkbar ist, dessen Scheitel in der Vorrichtung liegt, gekennzeichnet durch eine transparente Scheibe (1) mit ebenen, einen spitzen Winkel einschließenden Seitenflächen (2, 3), die um eine durch die Seitenflächen (2, 3) verlaufende Achse (6) drehbar ist, eine Einrichtung (10) zum Erzeugen eines schmalen, auf der einen Seitenfläche (2) auftreffenden Strahls (11) und eine B.eflexionseinrichtung (12) mit zwei ebenen, zueinander rechtwinkligen Reflexionsflächen (12a, 12b), die so an der gegenüberliegenden Fläche der Scheibe (1) angeordnet sind, daß der auf der einen Seitenfläche (2) auffallende Strahl (11) nach Durchtritt durch die Scheibe (1) auf der einen Reflexionsfläche (12a) auftrifft und zur zweiten Reflexionsfläche (12b) und von c.ieser zur Glasscheibe (1) zurückreflektiert wird und diese ein zweites Mal durchdringt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Seitenfläche (2) auftreffende Strahl (11) im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (6) der Scheibe (1) ist.

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3. Vorrichtung η ac ja Anspruch 1 oder 2, d »durch gekennzeichnet , daß die Rotationsachse (6) iir.. wesentlichen senkrecht zur Symmetrieebene der Lcheibe (1) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnittlinie (12c) zwischen den zwei Reflexionsflächen (12a, 12b) der Reflexionseinrichtung (12) im wesentlichen senkrecht zur Linfausrichtung des Strahls (11) auf aie Seitenfläche (2) der Scheibe (1) ist, und daß die den Winkel zwischen den zwei Reflexioiisflächen (12a, 12b) halbierende Ebene im wesentlichen parallel zu dieser Richtung ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen zweiten Strahl (21¹), der innerhalb eines vorbestimmten, im wesentlichen ebenen zweiten Winkelausschnitts ablenkbar ist, dessen Scheitel innerhalb der Vorrichtung liegt, wobei die Ablenkausschnitte beider Strahlen (TI¹, 21') in zueinander senkrechten Ebenen sind, eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten schmalen Strahls (21), der auf der einen Seitenfläche (2) der Scheibe (1) im Abstand und parallel zum ersten Strahl (11) auftrifft, und eine der ersten Reflexionseinrichtung (12) gleichartige zweite Reflexionseinrichtung (28), die auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe (1) so angeordnet ist, daß der zweite Strahl (21) nach dem ersten Durchtritt durch die Scheibe (1) durch die

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zweite Reflexionseinrichtung (28) zu der Scheibe (1) zum zweiten .Durchtritt reflektiert wird, wobei die Schnittlinie zwischen aen zwei Reflexionsflächen aer zweiten HefIexionseinrichtung (28) senkrecht zur Schnittlinie (12c) der Reflexxonsflächen der ersten Reflexionseinrichtung (12) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Strahlen (11, 21) in Ebenen polarisiert sind, die· zueinander rechtwinklig sind, und daß optische Einrichtungen (M, 35» 36) vorgesehen sind, so daß die beiden Strahlen nach ihren zweiten Durchtritt durch die Scheibe (1) in einem Ivlischprisma (37) susammenführbar sind, so daß beide Strahlen dieses verlassen, wobei die Mittellinien in ihren zueinander senkrechten Auslenkausschnitten im wesentlichen zusammenfallen.
7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Reflexionseinrichtungen (12, 28) aus rechtwinkligen Prismen bestehen, deren Basen zur Scheibe (1) weisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (7» 8, 9) zum Drehen der Scheibe (1) um die Rotationsachse (6) mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit.

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