DE1797108A1

DE1797108A1 - IR-optisches Abbildungssystem

Info

Publication number: DE1797108A1
Application number: DE19681797108
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef-Ferdinand Menke
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1968-08-16
Publication date: 1970-12-03
Also published as: US3600581A; FR2015748A1; GB1261286A; NL6912362A

Description

R t/Ro.

ELTRO GMBH & CO

GESELLSCHAFT FÜR STRAHLUNGSTECHNIK Heidelberg, Schloßwolfsbrunnenweg 33-35

IR-optisches Abbildungssystem

Die Erfindung betrifft ein IR-optisches Abbildungssystem, insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schutz eines solchen Systems gegen Störstrahlen. IR-optische Systeme sind gegen Störstrahlen besonders empfindlich, weil die aufzunehmende Strahlungsenergie im allgemeinen sehr schwach ist. Schon geringe Wärnieeinstrahlungen^wie sie durch den Unterschied zwischen der Gehäusetemperatur und der Temperatur im Innern entstehen können, bewirken eine spürbare Verschlechterung der aufgenommenen Nutzstrahlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem IR-optischen System die Störstrahlen von den Empfangszellen fernzuhalten, welche auf Wärmeeinstrahlungen zurückzuführen sind. Hierbei ist vorausgesetzt, daß das in das System eintretende Strahlenbündel zunächst in einer Bildebene fokussiert und durch ein anschließendes optisches System (Kollimator) erneut in ein paralleles Strahlenbündel kleineren Querschnitts umgeformt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Pupille durch eine Feldlinse über eine Zwischenabbildung im parallelen Bündel definiert und der hinter dem Kollimator liegende Teil des Systems auf einer Temperatur gehalten, welche in der Nähe der Betriebstemperatur der Eiiipfangszellen liegt, während die in dem davor liegenden Teil des Systems emittierten Wärmestrahlen durch eine hinter dem Kollimator liegende gekühlte Blende abgefangen werden.

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Durch dieses Verfahren wird einerseits die Emission von Wärmestrahlen im hinteren Teil des Systems vollkommen unterbunden, andererseits werden die Wärmestrahlen, die im vorderen Teil beispielsweise durch das Gehäuse emittiert werden, ausgeblendet.

Die Anwendung von Blenden zum Schutz gegen Störstrahlen ist für Fotoempfänger bereits bekannt. Di«e bisherigen, gekühlten Fotoempfänger haben eine Aperturblende, die eine BUschel-Besehneidung des Abbildungs- bzw, Sammelsystems bewirkt. Derartige Blenden ergeben jedoch nur einen bedingten Schutz gegen Störstrahlen, weil sie keine definierte Pupillen-Beschneidung bewirken_e

Zur Durchführung des Verfahrens wird bei. einem IR-optischen Abbildungssystem mit einem Erapfangsobjektiv zum Bündeln der eintretenden Strahlen, einer Feldlinse in der Bildebene, einem zweiten Objektiv zum Umformen des Strahlenbündels in einen aus parallelen Strahlen bestehenden Strahlengang kleineren Querschnitts und mindestens einer hinter dem' zweiten Objektiv angeordneten Empfangszelle im parallelen Strahlengang, hinter dem zweiten Objektiv eine gekühlte Blende angeordnet, welche nur die Nutzstrahlen durchläßt. Da der hinter dem zweiten Objektiv liegende Teil des Systems gekühlt wird, daher keine , neuen Störstrahlen entstehen können, wird auf diese Weise eine von Störstrahlen freie Strahlung der bzw. den Empfangsze11en zugeführt.

Zur Erhöhung der Sicherheit gegen das Eintreten von Störstrahlen in die Empfangszellen können vor diesen weitere gekühlte Aperturblenden angeordnet sein«

Um auch den Strahlengang zwischen der ersten gekühlten Aperturblende und dem zweiten Objektiv sowie das zweite Objektiv selbst gegen das Eindringen von Wärmestrahlen zu schützen, werden zweckmäßigerweise die erste Aperturblende, der Strahlengang zwischen Aperturblende und zweitem Objektiv und das zweite Objektiv selbst in einem gemeinsamen von außen gekühlten Gehäuse angeordnet. In dieses Gehäuse kann auch die Empfangszelle mit einbezogen werden. Ferner können in dem Gehäuse ein etwaiger Strahlteiler, der dazu gehörige zweite Strahlengang und das an diesen angeschlossene dritte Objektiv untergebracht werden«

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In der beiliegenden Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Das IR-optische Abbildungssystem besteht aus einem Objektiv 1, einer Feld-' linse 2, dem Kollimator 3, einem zweiten Objektiv k und der Empfangszelle 5. Durch das Objektiv 1 werden die einkommenden Strahlen in der Bildebene 12 fokussiert und durch den Kollimator wieder in einen parallelen Strahlengang kleineren Durchmessers umgewandelt. Das am Ende des parallelen Strahlenganges angeordnete Objektiv k bündelt die Strahlen wiederum und führt sie der Empfangszelle 5 zu. Um die Pupille im parallelen Bündel zu definieren, ist inder Bildebene 12 die Feldlinse 2 angeordnet.

Die von der Wandung des Gehäuses ii eraittierten Wärmestrahlen werden hinter dem Kollimator 3 in» parallelen Strahlengang durch eine Aperturblende 8 abgefangen. Um zu verhindern, daß weitere Störstrahlen aus der Wandung des Gehäuses 10 in den Strahlengang gelangen, wird das Gehäuse 10 erfindungsgemäß bis auf eine Temperatur, die in der Nähe der Temperatur der Empfangs— zelle 5 liegt, gekühlt. Zusätzlich kann hinter dem Objektiv k eine weitere Aperturblende 9 angeordnet werden, welche die Sicherheit gegen das Eindringen von Störstrahlen in das Empfangselement weiter erhöht. Ist ein Strahlteiler 6 vorgesehen, so wird man diesen ebenfalls in dem gekühlten Gehäuse im parallelen Strahlengang anordnen. In diesem Fall ist für den abgetrennten Teil der Strahlen ein weiteres Objektiv l*t mit sich anschließender Aperturblende 19 und dahinter angeordneten Enjpfangseleiuent 15 erforderlich. Wird im Zusammenhang mit dem Strahlteiler 6 ein Spiegel 7 zum Reflektieren der vom Empfangselement ausgehenden Strahlung in Autokolliination verwendet, so wird man auch diesen zweckiuäßigerweise innerhalb des gekühlten Gehäuses 10 anordnen.

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Claims

P 67/245a/ll 15.Q.1968 Patentansprüche

1. Verfahren zum Schutz eines IR-optisehen Abbildungssystems vor Störstrahlen, wobei die in das System eintretenden Strahlen zunächst gebündelt und anschließend durch einen Kollimator in einen aus parallelen Strahlen bestehenden Strahlengang kleineren Querschnitts umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pupille durch eine Feldlinse über eine Zwischenabbildung im parallelen Bündel definiert wird, und daß der hinter dem Kollimator liegende Teil des Systems auf einer Temperatur gehalten wird, die in der Nähe der Betriebstemperatur der Empfangszelle liegt, während die in dem davor liegenden Teil des Systems emittierten Wärmestrahlen durch eine im umgeformten Strahlengang liegende Blende abgefangen werden.

2. IR-optisches Abbildungssystem mit einem Empfangsobjektiv zum Bündeln der eintretenden Strahlen,einer Feldlinse in der Bildebene, einem Kollimator zum Umformen des Strahlenbündel s in einen aus parallelen Strahlen bestehenden Strahlengang kleineren Querschnitts und mindestens einer hinter einem zweiten Objektiv angeordneten Empfangszelle, dadurch gekennzeichnet, daß im parallelen Strahlenbündel zwischen Kollimator und zweitem Objektiv eine gekühlte Blende angeordnet ist, welche nur die Nutzstrahlen durchläßt.

3. Abbildungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Empfangszelle bzw. vor den Empfangszellen weitere gekühlte Ayperturblenden angeordnet sind.

4. Abbildungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche k

bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle hinter dem Kollimator angeordneten Teile wie Apertürblende, Strahlteiler, vor den Eapfangszellen angeordnete Objektive und Aperturblenden sowie der hochreflektierende Spiegel in einem von außen gekühlten Gehäuse zusammengefaßt sind.

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