DE3544771A1 - Verfahren und vorrichtung zur abbildung eines gegenstandes auf einen detektor mit voneinander durch totraeume getrennten strahlungsempfindlichen bereichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung ei­ nes Gegenstandes auf einen Detektor mit voneinander durch Toträume getrennten strahlungsempfindlichen Be­ reichen und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Einige Detektoren, z.B. infrarotempfindliche CCD′s kön­ nen noch nicht mit einem derart geringen Abstand zwi­ schen den einzelnen strahlungsempfindlichen Bereichen (Pixeln) hergestellt werden, wie er im sichtbaren Spek­ tralbereich möglich ist. Vielmehr ist der Pixelabstand innerhalb einer Zeile und der Abstand von Zeile zu Zei­ le mindestens so groß wie die Pixelgröße selbst.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, die es ermöglichen, diesen toten Raum mit dem Detektor trotz­ dem zu erfassen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mittels einer piezoelektrischen Stellvorrichtung ein optisches Glied des abbildenden Systems derart ver­ schwenkt wird, daß die Auslenkung des entsprechenden Bildpunktes die Toträume zwischen den strahlungsem­ pfindlichen Bereichen überstreicht.

Besonders zweckmäßig wird ein katadioptrisches abbil­ dendes System verwendet und dessen Fangspiegel zur Er­ zeugung der Auslenkung des Bildpunktes verkippt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Unteransprüchen und der Beschreibung, in der anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erläutert ist.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung ge­ mäß der Erfindung. Von einem optischen System, das sich in einer Fassung 3 befindet und weiter unten beschrie­ ben wird, wird ein Bild des links von der Figur im Un­ endlichen zu denkenden Gegenstandes auf einen Detektor D abgebildet. Dieser Detektor D besteht aus einem Streifen bzw. einem Mosaik von strahlungsempfindlichen Bereichen (Pixeln) D 0, D 1, ... , die voneinander durch tote Bereiche getrennt sind. Diese Struktur hat ihre Gründe in der Herstellung; ihre Ursachen sind hier nicht zu erörtern.

Das optische System selbst ist als katadioptrisches System ausgebildet und besteht somit wie in der Figur dargestellt, beispielsweise aus einer durchbohrten Hauptspiegellinse 12 mit der Spiegelfläche 12 s, einem von einer Aufhängung 5 gehaltenen Fangspiegel 4 und Korrekturelementen 10, 11, 12 und 13. Aufbau und Wir­ kungsweise eines solchen Systems in verschiedenen Variationen sind bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

Es ist auch bekannt, daß der Fangspiegel 4 in Hinsicht auf Kipp- und Zentrierfehler höchst empfindlich ist und daß man ihn auch gezielt zum Erzeugen einer Scan-Bewe­ gung benutzen kann. Dieser Effekt wird zur Ezeugung ei­ ner Scan-Bewegung des Bildes über den Detektor D hin benutzt.

Um diese minimale Scan-Bewegung in der Größenordnung von einigen µm zu bewerkstelligen, wird die optische Achse durch Verschwenken des Fangspiegels 4 gekippt und damit die Blickrichtung des Objektives geschwenkt. So­ wohl die Brennebene, in der der Detektor D liegt, als auch die bildseitige Hauptebene müssen bei dieser Kipp­ bewegung erhalten bleiben.

Eine Verkippung des Fangspiegels 4 in Richtung des Pfeiles 2 bewirkt aufgrund der Fangspiegelgeometrie ei­ ne gleichzeitige Dezentrierung und damit eine Wanderung des Brennpunktes in Richtung des Pfeiles 1.

Je nach Auslegung des Objetivs, der Brennweite seiner einzelnen Baugruppen und Glieder ergibt sich ein Zusam­ menhang zwischen Verkippung des Fangspiegels 4 und Wan­ derung des Brennpunktes, wodurch der tote Raum zwischen den strahlungsempfindlichen Bereichen D 0 und D 1 auf dem Detektor D überbrückt wird.

Man kann im allgemeinen davon ausgehen, daß 5 µm Ver­ kippung des Fangspiegels 4 eine Wanderung von 20 µm und mehr verursachen, wie sie zur Überbrückung der to­ ten Bereiche erforderlich sind.

Um die hierzu notwendigen 5 µm Verkippung vorzuneh­ men, ist der Fangspiegel 4 durch einen oder mehrere piezoelektrische Kristalle 8 und 9 über ein Lager 6 be­ wegt. In bestimmten Bauausführungen kann das Lager ent­ fallen und der Fangspiegel nur an piezoelektrischen Weggebern aufgehängt werden.

Die Verkippung des Spiegels kann im einfachsten Falle in nur einer Richtung erfolgen. Dabei ist es zweckmä­ ßig, bei einer mosaikartigen Detektor-Anordnung die Kipprichtung in Richtung der Diagonalen der strahlungs­ empfindlichen Bereiche zu legen, damit auch alle toten Zonen erfaßt werden.

Es ist aber auch möglich, mit entsprechender Anordnung der piezoelektrischen Elemente und passender Ansteue­ rung eine Taumelbewegung zu erzeugen, die zu entspre­ chenden Scan-Figuren führt. Für ebene Spiegel ist eine derartige Vorrichtung beispielsweise in der DE-AS 19 23 032 beschrieben.

Claims (4)

1. Verfahren zur Abbildung eines Gegenstandes auf einen Detektor mit voneinander durch Toträume getrenn­ ten strahlungsempfindlichen Bereichen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mittels einer piezoelek­ trischen Stellvorrichtung (8, 9) ein optisches Glied (4) des abbildenden Systems derart verschwenkt wird, daß die Auslenkung des entsprechenden Bildpunktes die Toträume zwischen den strahlungsempfindlichen Bereichen (D 0, D 1, ...) überstreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein katadioptri­ sches abbildendes System verwendet und daß dessen Fang­ spiegel (4) zur Erzeugung der Auslenkung des Bildpunk­ tes verkippt wird.

3. Vorrichtung zur Abbildung eines Gegenstandes auf einen Detektor mit voneinander durch Toträume getrenn­ ten strahlungsempfindlichen Bereichen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine piezo­ elektrischen Stellvorrichtung (8, 9) zur Verschwenkung eines optischen Gliedes (4) des abbildenden Systems aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als katadiop­ trisches abbildendes System ausgebildet ist und daß dessen Fangspiegel (4) zur Erzeugung der Auslenkung des Bildpunktes mittels der piezoelektrischen Stellvorrich­ tung (8, 9) kippbar ist.