DE60226145T2

DE60226145T2 - Einrichtung für ein optisches system

Info

Publication number: DE60226145T2
Application number: DE60226145T
Authority: DE
Inventors: Olof Holmgren
Original assignee: Flir Systems AB
Current assignee: Flir Systems AB
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: EP1412798A1; US20040207932A1; WO2003003097A1; US7055972B2; SE520605C2; SE0102333D0; ATE392637T1; DE60226145D1; SE0102333L; EP1412798B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System wie im Anspruch 1 beschrieben. Das System hat ein Objektiv und einen Detektor oder ein Fadenkreuz, die mit diesem über eine Blendenapertur interagieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem Reflexionen im Detektor oder Fadenkreuz, welche das optische System verlassen, zu verhindern und es für andere Teilnehmer zu ermöglichen, die betroffene Ausrüstung oder Aktivität zu detektieren oder zu entdecken. Um dieses Problem zu lösen, ist in militärischen Zusammenhängen der Versuch gemacht worden, das Reflexionsvermögen des Detektors oder des Fadenkreuzes zu verringern. Der Nachteil der Verringerung des Reflexionsvermögens des Detektors besteht darin, dass es schwierig sein kann, ein so niedriges Reflexionsvermögen, wie dies erforderlich ist, zu erzielen und dass es normalerweise infolge der beteiligten kleinen Werte nicht möglich ist, eindeutig zu spezifizieren. In alternativen Lösungen wurde der Versuch gemacht, Sperrfilter zu verwenden, die die Wellenlänge des detektierenden Laserradars sperren. Der Nachteil von Sperrfiltern ist, dass die Wellenlänger des Laserradars im Voraus bekannt sein muss.
Es besteht somit die Notwendigkeit, diese Emission von Reflexionen aus dem optischen System zu verhindern, ohne dass es notwendig ist, damit zu arbeiten oder darauf zu bauen, dass man in der Lage ist, den Detektor oder das Fadenkreuz mit einem Reflexionskoeffizienten herzustellen, der außergewöhnlich niedrig und schwierig zu spezifizieren ist. Ähnlich besteht der Wunsch danach, die Verwendung von Sperrfiltern zu vermeiden, die nicht nur das Wissen über die Detektionsausrüstung, sondern auch über die Wellenlängen) erfordern, mit der die detektierende Ausrüstung arbeitet.
Die US 5,652,679 und 4,972,085 offenbaren optische Anordnungen zum Lösen der Probleme mit Astigmatismus. Diese Schriften schlagen ziemlich komplexe Strukturen vor, die Spiegelanordnungen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung löst unter anderem das vorstehend beschriebene Problem mittels einer technisch einfachen Struktur und schlägt eine Anordnung vor, bei der vollständig verhindert werden kann, dass die Reflexion in den Strahlengang eintritt. Zusätzlich erfordert die Erfindung prinzipiell nur Anpassungen der bekannten Ausrüstung und bedeutet daher, dass bestehende Routinen, Vorgänge und Strukturen im Wesentlichen unverändert in Verbindung mit der Konstruktion und der Verwendung der neuen Ausrüstung verwendet werden können. Zusätzlich können frühere Durchmesser und Querschnittsabmessungen erhalten bleiben, was bedeutet, dass früher verwendete externe Abmessungen der Ausrüstung ebenfalls für die Erfindung verwendet werden können.
Das neue Prinzip kann auch innerhalb eines breiten Wellenlängenbereichs verwendet werden, der verglichen mit dem Fall der früheren Ausrüstung nicht beschränkt werden muss. Die neue Vorrichtung kann auch mit afokalen optischen Systemen arbeiten, beispielsweise in Verbindung mit Infrarotsystemen. Gemäß der Erfindung ist es auch wichtig, dass keine Reduktion des hereinkommenden Strahls benötigt wird, sondern dass das optische System mit großer Effizienz auch in dieser Hinsicht arbeiten kann.
Was primär als charakteristisch für eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art betrachtet werden kann, ist, dass das Objektiv und die Blendenapertur dezentralisiert sind oder mit Bezug auf den Detektor oder das Fadenkreuz eine dezentralisierende Funktion haben und dadurch einen Grad der Dezentralisierung haben, der verhindert, dass am Detektor oder dem Fadenkreuz reflektierte Strahlen zurück durch die Blendenapertur hindurchgehen.
Die dezentralisierende Funktion des Objektivs bedeutet, dass nur Teile von beispielsweise einer Hälfte des Objektivs im Querschnitt durch oder am Objektiv im rechten Winkel zum Strahlengang gesehen den hereinkommenden Strahl auf die Blendenapertur durchlassen. Die Blendenanordnung muss auch nur mit Teilen ihrer Oberfläche (in der Horizontalsicht) arbeiten und kann daher auf ähnliche Weise wie das Objektiv mit verringerten Abmessungen versehen werden. Die Blende kann in einem Winkel in Relation zur Ebene des Detektors oder Fadenkreuzes oder der Detektoroberfläche gesetzt sein, sodass eine gleichmäßigere oder verbesserte Bestrahlungsverteilung auf den Detektor erzielt wird. Die Verbesserung erfolgt im Vergleich mit dem Fall, bei dem keine Winkelanordnung der erwähnten Art und Weise durchgeführt wurde. Zusätzliche Ausführungsformen des Konzepts der Erfindung gehen aus den folgenden Unteransprüchen hervor.
Mittels des vorstehend Beschriebenen wurden neue Fortschritte innerhalb der Technologie erzielt, insoweit als bestehende optische Systeme und Blendenanordnungen auf neue Weise verwendet werden. Die früheren Prinzipien der Konstruktion der Ausrüstung können verwendet werden, was den Weg für vereinfachte Funktionen der betroffenen Technologie und Ökonomie ebnet.
Im Folgenden wird anhand der anhängenden Zeichnungen eine derzeit vorgeschlagene Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben, die die signifikanten Eigenschaften der Erfindung hat, wobei in den Zeichnungen zeigt:
1 eine Ansicht im Längsschnitt durch ein Beispiel der Anordnung eines Objektivs und einer Blende in Verbindung mit dem Strahlengang in einem optischen System, das auch eine Frontlinse und einen Detektor oder ein Fadenkreuz hat,
1a eine konkave Linse, die in dem Objektiv eingebaut ist, und den Eingangsstrahl, der auf die Linse auftrifft, in einem Horizontalschnitt A-A, und
2 einen Längsschnitt der Platzierung des Objektiv in einer afokalen optischen Anordnung.
In der 1 ist ein Objektiv, das ein Linsensystem mit vier Linsen 2, 3, 4 und 5 aufweist, mit 1 bezeichnet. Die Linse 2 ist die Frontlinse des Objektivs. Hinter der Linse 5 ist eine Blendenanordnung 6. Diese Blende 6 hat eine Blendenapertur 6a. Nach der Blendenanordnung 6 befindet sich ein Detektor oder ein Fadenkreuz 7. Der Eingangsstrahl ist mit 8 symbolisiert, und der Strahl geht der Reihe nach durch die Frontlinse 2, die Linsen 3, 4 und 5 und die Blendenanordnung 6 und geht auf eine oder mehrere Oberflächen 7a auf dem Detektor oder dem Fadenkreuz. Die Detektor-/Fadenkreuz-Oberflächen reflektieren Teile des Eingangsstrahls und der reflektierte Strahl ist in der 1 durch 8a symbolisiert.
In dem Ausführungsbeispiel bildet die Linse 2 eine negative Linse, die Linsen 3 und 4 sind positive Linsen und die Linse 5 ist eine ebene Linse. Für die Linsen gemäß der Erfindung ist es charakteristisch, dass sie den Strahl 8 dezentralisieren, der auf die Frontlinse 2 auf nur einer Hälfte dieser Linse auftrifft. Die Linsen 3, 4 und 5 dezentralisieren ebenfalls und empfangen den Strahl, welcher die Linse 5 verlässt, an entsprechenden Teilen ihrer Abmessung in der Horizontalsicht. Das heißt, dass im Prinzip überflüssige Teile 2a, 3a, 4a und 5a keine Funktion haben und daher im Prinzip weggelassen werden können. Die Teile 2a, 3a, 4a und 5a können im Prinzip von den ganz hergestellten Linsen 2, 3, 4 und 5 abgeschnitten werden. Alternativ können die Linsen während der Herstellung nur mit den aktiven Teilen 2b, 3b, 4b bzw. 5b hergestellt werden. Die 1a zeigt zum Zweck der Erläuterung die Ausbreitung des Strahls 8 auf dem in Frage stehenden aktiven Teil 2b der Linse 2. Es ist zu ersehen, dass hier zusätzliche Materialreduktionen 2d und 2e an der aktiven Hälfte 2c der Linse durchgeführt werden können. Der Strahlengang von der Linse 5 nach unten zu der betreffenden Detektor/Fadenkreuzoberfläche 7a ist als eine Ablenkung gegeben. In der 1 ist die Blendenanordnung oder die Blende 6 ebenfalls um einen Winkel ☐ in Bezug auf die ebene Linse 6 im optischen System 1 geneigt, das heißt ist in Relation zu der Ebene geneigt, die sich im rechten Winkel durch die Linse 5 und im rechten Winkel zur Ebene des Papiers erstreckt. Die Dezentralisierung des optischen Systems bedeutet, dass der reflektierte Strahl 8a daran gehindert ist, dass er durch die Blendenapertur 6a zurückreflektiert und aus dem Strahlengang in Richtung auf die Frontlinse 2 reflektiert wird. Für das Objektiv 1 können dabei unterschiedliche Grade der Dezentralisierung verwendet werden, und der Grad der Dezentralisierung ist so, dass das gesamte an der Oberfläche oder den Oberflächen 7a reflektierte Strahlenbündel zu der Seite der Blendenapertur 6 und des Eingangsstrahls genommen wird, wie dies in 1 gezeigt ist.
Die verbleibenden aktiven Teile 2b, 3b, 4b und 5b der Linsen des Objektivs 1 sind in dem System in bekannter Weise an festen Positionen angeordnet. Die Frontlinse 2 ist so angeordnet, dass sie das gesamte Eingangsstrahlenbündel 8 aufnimmt, sodass in dem optischen System eine große Effizienz erzielt wird.
Gemäß 2 kann ein afokales System 9 (vgl. das Linsensystem in oder für ein Teleskop oder ein herkömmliches Teleskopsystem) vor dem vorstehend beschriebenen Objektiv angeordnet sein, das in der 2 durch 1' repräsentiert ist. Auf entsprechende Weise wie in der 1 kann das Objektiv eine negative Linse 2', zwei positive Linsen 3' und 4' und eine ebene Linse 5' aufweisen. Zusätzlich ist ein Detektor 7' oder ein Fadenkreuz in einer entsprechenden Weise enthalten. In der 2 ist die Blendenanord nung nicht speziell angegeben. Das afokale System kann auf bekannte Art und Weise mit einer Frontlinse 10 und einem Linsensystem mit den Linsen 11, 12 aufgebaut sein. Die Platzierung kann auf herkömmliche Art und Weise, beispielsweise wie für ein Infrarotsystem, vor dem Objektiv 1' ausgeführt werden, um das Bild der Kalt-Blende auf der Frontlinse 10 zu platzieren. In der 1 ist der Durchmesser oder das Querschnittsmaß mit D angegeben. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist die Blende in einem Winkel von ungefähr 60° angeordnet. Die Anordnung in einem Winkel bedeutet wie vorstehend angegeben, dass an dem Detektor oder (der/den Oberflächen) des) Fadenkreuz(es) eine gleichmäßigere Beleuchtung erzielt werden kann. Die Blendenanordnung kann in einer alternativen Art und Weise angeordnet werden, um die Umlenkung des Strahlengangs 8 von der Linse 5 zum Detektor oder Fadenkreuz 7 zu erzeugen.

Claims

Optisches System mit einem Objektiv (1, 1'), das im Längsschnitt des Objektivs in dieser Reihenfolge eine Anzahl von Linsen (2, 3, 4 und 5), eine Blende (6) mit einer Blendenapertur (6a), die hinter einer inneren Linse (5) des Objektivs angeordnet ist, und einen Detektor (7) oder ein Fadenkreuz mit einer Strahlaufnahmefläche (7a) aufweist, wobei die Blendenapertur (6a) mit Bezug zum Detektor oder dem Fadenkreuz außermittig angeordnet ist, so dass der Strahl (8), der in das Objektiv eintritt, nur durch einen Teil des Horizontalquerschnitts der entsprechenden Linse geleitet wird, wobei dieser Teil eine Hälfte (2b, 3b, 4b, 5b) oder kleiner (2c) des Horizontalquerschnitts der entsprechenden Linse ist; und wodurch die Oberfläche, die einen Teil ihres empfangenen Strahls reflektiert, in ihrem Horizontalschnitt relativ zu der einen Hälfte oder dem kleineren Teil der inneren Linse eine verschobene Position einnimmt, um eine dezentralisierte Funktion zu erzielen, wobei die Blende (6) in enger Beziehung zu der inneren Linse (5) positioniert ist und um einen Winkel zum Horizontalschnitt der inneren Linse (5) und der Oberfläche (7a) des Detektors (7) oder des Fadenkreuzes geneigt ist, so dass eine gleichmäßigere Bestrahlungsdichteverteilung am Detektor erzielt wird, und wobei die Neigung der Blendenapertur (6a) und die verschobene Position der Oberfläche des Detektors (7) oder des Fadenkreuzes so sind, dass der gesamte reflektierte Strahl von der Oberfläche daran gehindert ist, durch die Blendenapertur (6a) zurückzustrahlen.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende um ungefähr 60° geneigt ist.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses innerhalb des Wellenlängenbereiches von 0,45 bis 14 μm arbeitet.