DE2555559A1 - Optical image development using parallel gratings - has plane of spherically concave diffraction gratings with similar line spacings and specified relative positions - Google Patents
Optical image development using parallel gratings - has plane of spherically concave diffraction gratings with similar line spacings and specified relative positionsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur ErzeugungMethod of production
optischer Abbildungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung optischer Abbildungen eines Objektes.optical images The invention relates to a method for generating optical images of an object.
Es ist bereits bekannt, zur optischen Bildung von Abbildungen Linsen und Spiegelflächen zu verwenden. Wenn Linsen verwendet werden, wird die Lichtbrechung in optischem Material benutzt. Wenn Spiegel verwendet werden, wird die Reflexion des Lichtes von reflektierenden Flächen benutzt. It is already known to use lenses for the optical formation of images and mirror surfaces to be used. When lenses are used, there is less refraction of light used in optical material. When mirror will be used uses the reflection of light from reflective surfaces.
Die Verwendung von Linsen ist beschränkt auf die Bildung von Abbildungen durch Strahlung in denjenigen Wellenlängenbereichen, in denen die optischen Materialien transparent sind und passende Refraktionseigensc:1alten haben. Dies schließt die Verwendung von Linsen zur Bildung von Abbildungen in gewissen Wellenlähg-enbereichen aus, z.B. in dem äußersten Ultraviolettwellenlängenbereich. The use of lenses is limited to the formation of images by radiation in those wavelength ranges in which the optical materials are transparent and have suitable refractive properties. This includes the Use of lenses to form images in certain wavelength ranges off, e.g., in the extreme ultraviolet wavelength range.
Die Verwendung von reflektierenden Oberflächen schließt ein, daß die Einfalls- und Reflexionswinkel für die Strahlung in Bezug auf jeden Punkt gleich sind, wo die Strahlung die reflektierende Oberflache trifft. Damit die Bildung von Abbildungen durch eine reflektierende Fläche gebraucht werden kann, ist es notwendig, daß die Abbildung so gemacht werden kann, daß sie an einer Seite der einfallenden Strahlung liegt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Normale der reflektierenden Fläche, welche durch das Zentrum der Fläche verläuft, einen Winkel mit der einfallenden und daher auch mit der reflektierten Strahlung bildet. Es ist bekannt, daß Verbindung mit den am meisten üblichen reflektierenden Abbildung: bIldenden Flächen, wie z.B. solche mit sphärischer oder paraboleider Form, Fehler der Abbildung von der Art Astlgmatlsmus und Koma hervorgerufen werden mit sochem nichtaxialem Einfall. Wenn es möglich ist, daß die Normale zur reflektierenden Fläche mit der Richtung des einfallenden Strahles zusammenfüllt, kann allerdings eine von diesen Fehlern frale Bildung der Abbildungen erreicht werder, aber diese Abbildungserzeugung kann nur durch Einfährung eines optischen Gliedes, z.B. vom Aslenkungstyp, benutzt werden, welches Glied sich seinerseits mit der einfallenden Strahlung uberlagert. The use of reflective surfaces includes that the angles of incidence and reflection for the radiation with respect to each point are the same are where the radiation hits the reflective surface. So that the formation of Images can be used through a reflective surface, it is necessary that the image can be made so that it is on one side of the incident Radiation lies. This can be achieved by making the normal of the reflective Surface that passes through the center of the surface makes an angle with the incident one and therefore also forms with the reflected radiation. It is known that link with the most common reflective imaging: forming surfaces, such as those with a spherical or parabolic shape, errors of the image of the species Asthma and coma are produced with such non-axial incidence. if it is possible that the normal to the reflecting surface coincides with the direction of the fills the incident beam, however, one of these errors can be false Formation of the images can be achieved, but this image generation can only be used by inserting an optical member, e.g. of the deflection type, which member in turn is superimposed with the incident radiation.
heutzutage gibt es hauptsächlich zwei Arten von Teleskopanerchungen zur Erzielung von Abbildungen von entfernten Objekten. Ein Teleskoptyp besitzt eine achromatische Linse, wobei das Bild, welches von dieser Einse gebildet wird, durch ein Okular gesehen werden kann. Dieser Teleskoptyp wird im allgemeinen als Refraktor bezeichnet. Der andere Teleskoptyp besItzt einen sphärischen oder parabolischen Spiegel, welcher so angeordnet ist, daß die einfallende Strahlung parallel zu der Normalfläche des Spiegels verläuft. Nach einer Art von Ablenkung mit Hilfe eines In den Strahlungsweg eingeschalteten Gliedes wird die Abbildung durch ein Okular betrachtet. Ein Teleskop dieses Typs wird im allgemeinen als Reflektor bezeichnet.Nowadays there are mainly two types of telescope mounts to obtain images of distant objects. One type of telescope has a achromatic lens, the image which is formed by this one through an eyepiece can be seen. This type of telescope is commonly called a refractor designated. The other type of telescope is spherical or parabolic Mirror which is arranged so that the incident radiation is parallel to the Normal surface of the mirror runs. After some kind of distraction with the help of one In With the member switched on, the image is viewed through an eyepiece. A telescope of this type is commonly referred to as a reflector.
Da Linsen in gewissen Wellenlängenbereichen nicht verwendbar sind, und da reflektierende Flächen Fehler der Abbildung oder eine Beschränkung der einfallenden Strahlung mit sich bringen, würde es wertvoll sein, wenn man in der Lage wäre, refl-ektierende abbildungsbildende optische Glieder oder Teile zu verwenden, für welche die EinSalls- und Reflexionswinkel nicht gleich sind, aber so gewählt werden können, daß keine Abbildungsfehler mit nichtaxialem Einfall entstehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von Diffraktion mit Reflexionsgittern, wodurch sowohl die wellenlängenbegrenzenden Eigenschaften der Linsen als auch ie Nachteile der reflektierenden Flächen eliminiert werden. Since lenses cannot be used in certain wavelength ranges, and because reflective surfaces cause errors in the image or a limitation of the incident Bringing radiation with it would be valuable if one were able to be refl ective to use imaging optical members or parts for which the EinSall- and angles of reflection are not the same, but can be chosen so that none Image errors with off-axis incidence arise. This object is achieved according to the invention solved by the use of diffraction with reflective gratings, creating both the wavelength-limiting properties of the lenses as well as the disadvantages of the reflective surfaces are eliminated.
Das die vorliegende Erfindung bildende Verfahren ist daher hauptsachlich dadurch gekennze-chnet, daß mindestens zwei gegenseitig entgegenwirkende (b3w. kompensierende) Diffraktionsgitter als optische Glieder oder Elemente für die Bildung der Abbildungen verwendet werden. Weitere Merkmale oder Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The method of forming the present invention is therefore primary characterized in that at least two mutually counteracting (b3w. compensating) Diffraction grating as optical Limbs or elements for education of the illustrations can be used. Further features or refinements of the method according to the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung ist im folgenden näher beschrieben unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. In Verbindung damit werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert. The invention is described in more detail below with reference to embodiments that are shown schematically in the drawing. In In connection with this, further advantageous features of the invention are explained.
Die Erfindung betrifft nicht nur das in den PatentansprfJchen gekennzeichnete Verfahren zur Bildung optischer Abbildungen eines Objektes, sondern auch die zur Ausführung dieses Verfahrens dienenden optischen Vorrichtungen, welche schematisch in der Zeichnung gezeigt sind.The invention relates not only to what is characterized in the patent claims Process for the formation of optical images of an object, but also for the Execution of this method serving optical devices, which are shown schematically are shown in the drawing.
Fig. 1 zeigt allgemein zwei Gitter, die in wechselweise entgegenwirkender Diffraktion angeordnet sind; Fig. 2 zeigt einen Aufbau gemäß der Erfindung zur Bildung oder Erzeugung einer Abbildung eines entfernten Objektes in einer Fokalebene; Fig. 3 zeigt einem Aufbau gemäß der Erfindung ähnlich demjenigen der Fig. 2, der aber mit einem weiteren Gitter r de Auswahl eines eng begrenzten Wellenlängenbereiches der einfallenden Strahlung versehen ist; Fig. zeigt einen Aufbau gemäß der Erfindung zur Erzeugung der Abbildung eines entfernten Objektes in drei verschindenen Wellenlängensegmenten oder -abschnitten der einfallenden Strhlung, welcher Aufbau mit Hilfe von Bildröhren eine Abbildung In einer zur das menschliche Auge unsichtbaren Strahlung ermöglicht, welche entsprechend umgewandelt wird; Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsform zur Erzeugung einer achromatischen Abbildung eines Objektes In einer Fokalebene. Fig. 1 generally shows two grids, which in mutually counteracting Diffraction are arranged; Fig. 2 shows a structure according to the invention for formation or generating an image of a distant object in a focal plane; Fig. 3 shows a structure according to the invention similar to that of FIG with a further grating r de selection of a narrowly limited wavelength range the incident radiation is provided; 1 shows a structure according to the invention for generating the image of a distant object in three different wavelength segments or sections of the incident radiation, which structure with the help of picture tubes an image in a radiation that is invisible to the human eye, which will be converted accordingly; Finally, FIG. 5 shows an embodiment for generating an achromatic image of an object in a focal plane.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Strahlungsweg so gewählt, daß die Zentralstrahlen darin annänherend der Ebene entsprechen, welche durch die Normalen nach den Zentralpunkten der Gitter und senkrecht zu den wechselweise parallelen Linien der Gitter in diesen Zentralpunkten verlaufen. In all the exemplary embodiments shown, the radiation path is like this chosen so that the central rays therein approximately correspond to the plane which by the normals to the central points of the grids and perpendicular to the alternately parallel lines of the grids in these central points.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 2 im allgemeinen ein Reflexionsgitter, welches in bekannter Weise mit parallelen, äquidistanten Linien versehen ist, guhd mit 4 ist im allgemeinem ein anderes, ähnlich mit Linien oder Ritzen versehenes Reflexionsgitter beseichnet. Ein in Fig. 1 mit 1 bezeichneter Strahl trifft auf das Gitter 2 in dessen Zentralpunkt 3 auf und wird gebeugt in Form eines gebeugten oder zerstreiten Strahles 9, welcher die Gitterfläche des Gitters in dessen Zentralpunkt 5 trifft. Der nach dieser Beugung im Punkt 5 der Fläche des Gitters 4 gebeugte Strahl ist in Fig. 1 mit 6 bezeichnet. Die Linien der beiden Gitter 2 und 4 erhalten eine solche Orientierung, daß die Linien an den Zentralpunkten 3 und 5 parallel verlaufen. Weiterhin ist in Fig. 1 die Normale 7 zur Fläche des Gitters 2 in dessen Zentralpunkt 3 eingetragen, ebenso wie auch die e Normale 8 auf die Fläche des Gitters 4 in dessen Zentralpunkt 9 dargestellt ist. Mit α1 ist n Fig. 1 der Einfallswinkel bezeichnet, der zwischen der einfallenden Strahl 1 und der Normalen 7 eingeschlossen ist; mit ß1 ist der Diffraktionswinkel zwischen dem von dem Gitter 2 im Punkt 3 gebeugten Strahl und der Normalen 7 bezeichnet; mit N2 ist der Einfallswinkel zwischen dem genannten Strahl und der Normalen 8 zur Gitteroberfläche des Gitters 4 bezeichnet; mit »2 ist schließlich der Winkel zwischen dem durch Diffraktion von dem Gitter 4 Im Punkt 5 gebeugten Stahl j und der Normalen 8 bezeichnet. Die Winkel α1 und sollen so bestimmt sein, daß sie das positive Kennzeichen haben. Der Winkel ß1 soll positiv sein, wenn der vom Punkt 5 gebeugte Strahl 9 auf derselben Seite der Normalen 7 liegt, wie der auf den Punkt 3 einfallende Strahl 1, und der Winkel ß1 soll auch das positive Kennzeichen haben, wenn der Einfallswinkel α1 zur Gitterfläche des Gitters 2 gleich Null wird. Der Winkel ß2 soll nositiv sein, wenn der vom Punkt 5 auf der Gitterfläche des Gitters 4 gebeugte Strang Ç auf derselben Seite der Normalen 8 liegt wie der zum Punkt 5 vom Punkt 3 einfallende Strahl 9. In Fig. 1, the reference numeral 2 generally designates a reflection grating, which is provided in a known manner with parallel, equidistant lines, guhd at 4 is generally another, similarly provided with lines or scratches Reflection grating designated. A beam designated by 1 in FIG. 1 strikes the grid 2 in its central point 3 and is bent in the form of a bent or scatter ray 9, which the grating surface of the grating in its central point 5 hits. The beam diffracted after this diffraction at point 5 of the surface of the grating 4 is denoted by 6 in FIG. 1. The lines of the two grids 2 and 4 get one such an orientation that the lines at the central points 3 and 5 are parallel. Furthermore, in FIG. 1 the normal 7 to the surface of the grid 2 is at its central point 3 entered, as well as the e normal 8 on the surface of the grid 4 in its Central point 9 is shown. N Fig. 1 denotes the angle of incidence with α1, that between the incident ray 1 and the normal 7 locked in is; with β1 is the diffraction angle between that of the grating 2 at point 3 denotes diffracted ray and normal 7; with N2 is the angle of incidence between denotes the said ray and the normal 8 to the grating surface of the grating 4; where »2 is finally the angle between that by diffraction from the grating 4 Denoted at point 5 bent steel j and normal 8. The angles α1 and should be so determined that they have the positive mark. The angle ß1 should be positive if the beam 9 diffracted by point 5 is on the same side the normal 7 lies, like the ray 1 incident on point 3, and the angle ß1 should also have the positive identifier if the angle of incidence α1 to Grid area of the grid 2 becomes zero. The angle ß2 should be positive if the strand Ç bent from point 5 on the grating surface of grating 4 on the same The side of the normal 8 lies like the ray 9 incident at point 5 from point 3.
Die Gitter 2 und 4 haben, wie gesagt, wechselseitig oder gegenseitig entgegenwirkende Diffraktion, wenn sie so angeordnet sind, daß die Wellenlängendispersion vom Gitter 4 der Wellenlängendispersion vom Gitter 2 entgegenzuwirken sucht. Mit der oben eingerührten Kennzeichenregel betreffend die Winkel α1, ß1, α2 und ß2, bedeutet dies für die allgemeinste Anwendung von Reflexionsgittern, wobei die Ausdrücke sinα1 - sinß1 und sinα2 + sind beide größer als Null sind, daß die Gitter 2 und 4 eine solche geometrische Bezeichnung bzw. The grids 2 and 4 have, as said, reciprocal or mutual counteracting diffraction, if they are arranged so that the wavelength dispersion from grating 4 the wavelength dispersion from grating 2 seeks to counteract. With the code rule introduced above regarding the Angle α1, ß1, α2 and ß2, this means for the most general application of reflection gratings, where the expressions sinα1 - sinß1 and sinα2 + are both greater than zero that the grids 2 and 4 are such a geometric Designation or
ein solches Verhältnis zueinander haben, daß eine Vergrößerung des Diffraktionswinkels von der Gitterfläche des Gitters 2, der mit p1 bezeichnet ist, auch ein Anwachsen des Einfallswinkels nach der Gitterfläche des Gitters 4, der mit α2 bezeichnet ist, mit sich bringt.have such a relationship to one another that an increase in the Diffraction angle from the grating surface of grating 2, which is denoted by p1, also an increase in the angle of incidence after the grating surface of the grating 4, the is denoted by α2, brings with it.
Für die Difraktion in beiden Gittern gelten die folgenden, an sich bekannten Gleichungen: (I) #m1 = d1 (sinα1 + sinß1) (II) #m2 = d2 (sinα2 + sinß2), wobei die Symbole α1, ß1, α2 und ß2 für die Größen in der vorstehend beschriebenen Fig. 1 stehen. Ferner bedeutet in diesen Ausdrücken ml die sogenannte Spektralordnung des gebeugten Strahles 9 vom Punkt 3 auf der Gitterfläche des Gitters 2; d1 ist der Abstand der Linien oder Ritzen des Gitters 2, m2 steht analog für die Spektralordnung des gebeugten Strahles 5 vo Punkt 5 auf der Gltterfläche des Gitters 4; d2 ist der Abstand der Linien oder Ritzen in dem Gitter 4; und ist die Wellenlänge des vom Punkt 5 gebeugten Strahles 9 In der Spektralordnung m1 und ist gleichzeitig die Wellenlänge des gebeugten Strahles vom Punkt 5 in der Spektralordnung m2 Aus den Gleichungen oder Ausdrücken (I) und (II) wird der unten folgende Ausdruck für die kombinierte Wellenlängendispersion in beiden Gittern 2 und 4 gefunden, die in bekannter Weise durch die Ableitung dß2/d# definiert ist, worin d interpretiert sein kann als die unendlich kleine Winkeländerung des Diffraktionswinkels 22 die verursacht ist durch einen die Wellenlänge # um übersteigenden Strahl, vorausgesetzt daß die Gitter 2 und 4 in Gegendiffraktion sind: Die kombinierte Wellenlängendispersion von beiden Gitter 2 und kann in Fortfall kommen, wenn die Gitter 2 und 4 so e-ngestellt bzw. angeordnet sein können, daß ### = 0 ist. Man sieht aus dem Ausdruck (III), daß die Wellenlängendispersion aufgehoben wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: (IV) cosß1 (sinα2 + sinß2) = cosα2 (sinα1 + sinß1).The following equations, known per se, apply to the diffraction in both grids: (I) # m1 = d1 (sinα1 + sinß1) (II) # m2 = d2 (sinα2 + sinß2), where the symbols α1, ß1, α2 and ß2 stand for the sizes in FIG. 1 described above. Furthermore, in these expressions ml means the so-called spectral order of the diffracted beam 9 from point 3 on the grating surface of grating 2; d1 is the distance between the lines or scratches of the grating 2, m2 stands for the spectral order of the diffracted beam 5 from point 5 on the smooth surface of the grating 4; d2 is the spacing of the lines or scratches in the grid 4; and is the wavelength of the beam diffracted from point 5 in the spectral order m1 and is at the same time the wavelength of the diffracted beam from point 5 in the spectral order m2 From the equations or expressions (I) and (II) the expression below is combined for the Wavelength dispersion found in both gratings 2 and 4, which is defined in a known manner by the derivative dβ2 / d #, where d can be interpreted as the infinitely small angular change in the diffraction angle 22 caused by a ray exceeding wavelength # by, provided that the Grids 2 and 4 in counter-diffraction are: The combined wavelength dispersion of both gratings 2 and 2 can be omitted if the gratings 2 and 4 can be set up or arranged in such a way that ### = 0. It can be seen from expression (III) that the wavelength dispersion is canceled if the following condition is met: (IV) cos β1 (sin α2 + sin β2) = cos α2 (sin α1 + sin β1).
Der obige Ausdruck kann durch Anwendung der Gleichungen (I) und (II) transformiert werden, wodurch man die folgende Bedingung erhält, welche in ihrem Inhalt äquivalent ist mIt der Bedingung, die durch die Gleichung (IV) ausgedräckt ist: (V) ## cosß1 = ## cosα2.The above expression can be obtained by applying equations (I) and (II) can be transformed, thereby obtaining the following condition, which is in their Content is equivalent to the condition expressed by the equation (IV) is: (V) ## cosß1 = ## cosα2.
Diese Bedingungen (IV) bzw. (V) können so erfüllt werden, daß ein höherer oder niedrigerer Grad der Aufhebung der Wellenlängendispersion innerhalb eines vorgewählten Wellenlngenbereiches stattfindet.These conditions (IV) or (V) can be met so that a higher or lower degree of cancellation of wavelength dispersion within a preselected wavelength range takes place.
Die Aufhebung der Wellenlängendispersion von beiden Gittern bedeutet, daß Strahlen, die eine von differierende Wellenlänge haben, von der Gitterlläche des Gitters 4 annäherend unter dem gleichen Diffraktionswinkel 02 mit Bezug auf die Normale auf die Gltterfläche des Gitters 4 am Elnfallspunkt des betreffenden Strahles auf die Gitterfläche ausgehen. The cancellation of the wavelength dispersion of both gratings means that rays that one of have different wavelength, from the grating surface of the grating 4 approximately at the same diffraction angle 02 with reference to the normal to the smoothing surface of the grid 4 at the point of accident of the beam in question go out onto the grating surface.
Gemaß der Erfindung ist es möglich, die Aufhebung der Wellenlängendispersion für die Abbildungs-Bildung zu verwenden. Ein solcher Aufbau zur Erzeugung einer Abbildung eines entfernten Objektes ist in Fig. 2 veranschaulicht, welche eine spezielle Auswahl der Gitter darstellt, die allgemein in Fig. 1 gezeigt sind. In Fig. 2 bedeutet 10 einen Strahl, der von einem in großer Entfernung befindlichen Objekt kommt; dieser Strahl fällt auf ein ebenes Reflexionsgitter 11 ein und trifft dessen Gitteroberfläche im Zentralpunkt 12 der Fläche. Es wird angeno;nmen, daß das betreffende Objekt so weit entfernt ist, daß alle von diesem Objekt ausgehenden Strahlen parallel zu dem Strahl 10 auf die Fläche des Gitters 11 einfallen. In Fig. 2 bedeuten die Bezugszeichen 1:5 und 14 zwei Strahlen von verschiedener Wellenlänge, welche nach der Beugung in der Gitterfläche des Gitters 11 von dem Zentralpunkt 12 dieser Fläche ausgehen. According to the invention it is possible to cancel the wavelength dispersion to use for picture formation. Such a structure for generating a Image of a distant object is illustrated in FIG. 2, which is a specific Figure 3 illustrates selection of the grids shown generally in FIG. In Fig. 2 means 10, a ray coming from an object at a great distance; this The beam is incident on a plane reflection grating 11 and hits its grating surface at the central point 12 of the surface. It is assumed that the object in question is so It is far from the fact that all rays emanating from this object should be parallel to the Ray 10 incident on the surface of the grid 11. In Fig. 2, the reference numerals denote 1: 5 and 14 two rays of different wavelength, which after diffraction start in the grid area of the grid 11 from the central point 12 of this area.
Ein Strahl 1:5 trifft ein Konkavgitter 15 an sich bekannter Art, welches z.B. eine sphärische Oberfläche hat, in dessen Zentralpunkt 16 auf der Gitterfläche, von welchem Punkt nach Beugung der Strahl in Richtung der Normalen 19 ausgeht, die auf der Gitterfläche des Gitters 15 im Punkt 16 errichtet ist. Der in Fig. 2 mit 14 bezeichnete Strahl trifft auf die Gitterfläche des Gitters 15 in einem Punkt 18. Beide Gitter 11 und 15 haben eine solche Orientierung, daß der einfallende Strahl 10, der Strahl 1:5 und die Normale auf der Gitterfläche des Gitters 15 im Punkt 16 in derselben Ebene liegen, welche senkrecht zu den Linien der Gitter 11 und 15 in den Punkten 12 bzw. 16 steht.A beam 1: 5 hits a concave grating 15 of a known type, which e.g. has a spherical surface, in its central point 16 on the grating surface from which point after diffraction the beam in the direction of the Normal 19 goes out, which is erected on the grid surface of the grid 15 at point 16 is. The beam designated by 14 in FIG. 2 hits the grating surface of the grating 15 at a point 18. Both grids 11 and 15 have such an orientation that the incident ray 10, the ray 1: 5 and the normal on the grating surface of the Grid 15 at point 16 lie in the same plane which is perpendicular to the lines the grid 11 and 15 is at points 12 and 16, respectively.
In Fig. 2 ist der am Punkt 16 in der genannten Norrnalrichtung gebeugte Strahl mit 19 bezeichnet, während der am Punkt 18 gebeugte Strahl mit 20 bezeichnet ist.In FIG. 2, the one bent at point 16 in the aforementioned normal direction The beam is designated 19, while the beam diffracted at the point 18 is designated 20 is.
Man kann inFig. 2 die Winkel oil1, P1 und welche in Fig. 1 allgemein gezeigt sind, wiedererkennen. Der Winkel P2 jedoch ist in dem Aufbau, welcher in Fig. 2 gezeigt ist, gleich Null. Der mit 1:5 bezeichnete Strahl, welcher nach Diffraktion in der Spektralordnung m1 in der Richtung nach dem Gitter 15 gebeugt ist unter dem Diffraktionswinkel in in Bezug auf die Normale 21 des Gitters 11 auf die Gitterfläche in dessen Zentralpunkt 12, hat die Wellenlänge #. Der im selben Punkt 12 gebeugte Strahl 14 hat die Wellenlänge #+##, und er wird von uer Flache des Gitters 11 am Punkt 12 unter dem Diffraktionswinkel ß1+ #ß1 gebeugt. One can see in Fig. 2 the angles oil1, P1 and which in Fig. 1 in general are shown. The angle P2, however, is in the structure shown in FIG Fig. 2 is zero. The ray marked 1: 5, which after diffraction in the spectral order m1 in the direction towards the grating 15 is bent below the Diffraction angle with respect to the normal 21 of the grating 11 on the grating surface in its central point 12 has the wavelength #. The one in the same Beam 14 diffracted at point 12 has the wavelength # + ##, and it is from the outer surface of the grating 11 at point 12 at the diffraction angle ß1 + # ß1 diffracted.
Alle von dem entfernten Objekt kommenden Strahlen mit der Wellenlänge Ä , , welche daher auf die Gitterfläche des Gitters 11 parallel u dem Strahl 10 einfallen, werden Pwuca nach der Diffraktion in der Gitterfläche des Gitters 11 in der Spektralordnung m1 von dieser Gitterfläche parallel zu dem Strahl 13 abgehen. Diese parallelen Strahlern, welche die Gitterfläche des Gitters 15 treffen, werden in einem Brennpunkt 22 auf der Normalen des Gitters vom Punkt 15 zum Punkt 17 fokussiert. Bekanntlich st dieser Brennpunkt frei von Abbildungsfehlern wie Astigmatismus und Koma. DIe Entfernung des Brennpunktes 22 von dem Punkt 5 auf der Gitterfläche des Gitters 15 ergibt sich aus dem Ausdruck R 1 + cosα2 und so versteht es sich, daß dies eine fehlerfreie Abbildung des entfernten Objektes in der Wellenlänge # bildet. Diese Abbildungs-Bildung durch Diffraktion in der Richtung der Normalen aus einem Konkavgitter wird u.a. in dem sogenannten Wadsworth-Spektrographen verwendet. In dem vorstehenden Ausdruck bedeutet R den Krämmungsradius der Konkavgitterfläche im Punkt 15. All rays coming from the distant object with the wavelength Ä, which is therefore on the grating surface of the grating 11 parallel to the beam 10 incident, Pwuca after diffraction in the grating surface of the grating 11 in the spectral order m1 depart from this grating surface parallel to the beam 13. These parallel radiators, which hit the grating surface of the grating 15, are focused at a focal point 22 on the normal of the grating from point 15 to point 17. As is known, this focal point is free from aberrations such as astigmatism and Coma. The distance of the focal point 22 from the point 5 on the grating surface of the Lattice 15 results from the expression R 1 + cosα2 and so it goes without saying that this is an error-free image of the distant object in the wavelength # forms. This image formation by diffraction in the direction of the normal from a concave grating is used, among other things, in the so-called Wadsworth spectrograph used. In the above expression, R means the radius of curvature of the concave grating surface in point 15.
Analog zu dem Vorangegangenen wird die von dem Objekt einfallende Strahlung, welche auf das Gitter 11 einfällt und die Wellenlänge #+## hat, nach Difraktion parallel zu dem Strahl 14 ausgehen. The incident from the object is analogous to the preceding Radiation which is incident on the grating 11 and has the wavelength # + ##, according to Diffraction go out parallel to the beam 14.
Es ist nun möglich, zu zeigen, daß, wenn der Winkel #ß1 verhältnismäßig klein ist und wenn die Gitter 11 und 15 so angeordnet sind, daß die Difraktion aufgehoben wird, d.h. daß die Bedingung (V) erfällt ist, die Bildung einer Abbildung des Objektec 'n der Wellenlänge + ## auch auf der Normalen des Gitters von Punkt 16 zum Punkt 17 erhalten wird.It is now possible to show that when the angle # ß1 is proportionate is small and when the gratings 11 and 15 are arranged so that the diffraction is canceled that is, the condition (V) is satisfied, the formation of an image of the object c 'n of wavelength + ## also on the normal of the grating from point 16 to point 17 is obtained.
Diese Abbildung wird in einer Entfernung längs der gennanten Normalen von Punkt 16 gebildet, die bestimmt ist durch die folgende Reihenentwicklung mit Bezug auf den Winkel Aß1: worin α2 wie vorher für den Einfallswinkel des Strahles 13 gegen das Gitter 15 steht, wobei R für den Krämmungsradius der Gitteroberfläche des Gitters 15 am Punkt 16 steht, wobei ferner D für die EntSernung zwischen dem Zentralpunkt 12 der Gitterfläohe des Gitters 11 und dem Zentralpunkt 15 der Gitterfläche des Gitters 15 steht, und wobei schließlich die Größe 0{(#ß1)2} für den Restausdruck steht, welcher Ausdrücke der zweiten und höherer Potenzen von a»1 enthält.This mapping is formed at a distance along the named normal from point 16, which is determined by the following series expansion with reference to the angle Aß1: where α2 stands for the angle of incidence of the ray 13 against the grating 15, where R stands for the radius of curvature of the grating surface of the grating 15 at point 16, and D for the distance between the central point 12 of the grating surface of the grating 11 and the central point 15 the grid area of the grid 15, and finally the quantity 0 {(# ß1) 2} stands for the remainder of the expression, which contains expressions of the second and higher powers of a »1.
Es geht aus diesem Ausdruck hervor, daß die Entfernung D so gewählt wird, daß die folgende Bedingung erfüllt ist: (VI) D = R cos wobei die Abbildungs-Bildung in der Wellenlänge X + AN annähernd zusammenfällt mit derjenigen in der Wellenlänge . Dle kombinierten Bedingungen (V) und (VI) bilden die Bedingungen zur Erzeugung einer annaherwnd achromatischen Abbildung des ObJektes. It is apparent from this expression that the distance D is chosen becomes that the following condition is met: (VI) D = R cos where the mapping formation in the wavelength X + AN approximately coincides with that in the wavelength . The combined conditions (V) and (VI) constitute the conditions for generation an almost achromatic image of the object.
Die Bedingung (VI) bedeutet, daß das Gitter 11 so angeordnet werden soll, daß sein Zentralpunkt 12 auf der Gitterfläche auf dem sogenannten Rowland-Kreis des Konkavgitters 15 liegt.The condition (VI) means that the grids 11 are so arranged should that its central point 12 on the grid surface on the so-called Rowland circle of the concave grating 15 is located.
So ist es verständlich, daß mit der in Fig. 2 veranschaulichten Anordnung der beiden Gitter achromatische Abbildungen erhalten werden, welche in hohem Maße frei von Abbildungsfehlern sInd, glelch denjenigen Abbildungenß welche mit Hilfe von reflektierenden Flächen mit Strahleneinfall in rechten Winkeln zu der Normalen zu dieser Fläche erhalten werden, aber mit dem bemerkenswerten Vorteil, daß es ohne irgendwelche Ablenkungsglieder möglich ist, zu erreichen, daß die Abbildungen gemäß der Erfindung außerhalb des Weges des einfallenden Strahl es liegen. Anordnungen bzw. Vorrichtungen gemäß der Erfindung können die denkbar weiteste Anwendung für die Bildung von Abbildungen in Strahlungen erreichen, bei denen keine Linsen benutzt werden können, wie z,B. im Ultraviolett-Wellenlängenbereich. So it is understood that with the arrangement illustrated in FIG of the two grids achromatic images are obtained, which are to a high degree free from aberrations, like those images which with the help of reflective surfaces with incidence of rays at right angles of the normal to this surface can be obtained, but with the remarkable advantage that it is possible without any distractors to achieve that the images according to the invention it lies outside the path of the incident beam. Arrangements or devices according to the invention can be used for the widest possible range achieve the formation of images in radiations in which no lenses are used can be, such as in the ultraviolet wavelength range.
Eine Teleskopanordnung gemäß der Erfindung wie sie z.B. in Fig. 2 veranschaulicht ist1 und welche so angeordnet ist, i ß die Bedingungen (I) und (VI) verfüllt sind, steht einen neuen Typ von teleskopischer Anordnung dar. Analog zu den bereits bekannten Typen von Teleskopanordnungen oder -vorrichtungen, welche als Refraktoren und Reflektoren bzw, Spiegelteleskope bezeichnet werden,soll die vorstehend beschriebene Teleskop-Anordnung bzw. A telescope arrangement according to the invention such as that shown in Fig. 2, for example 1 and which is arranged so that the conditions (I) and (VI) are filled, represents a new type of telescopic arrangement. Analogous to the previously known types of telescopic assemblies or devices, which to be referred to as refractors and reflectors or mirror telescopes, the Telescope arrangement described above or
-vorrichtung gemäß der Erfindung im folgenden als Diffraktor bezeichnet werden.device according to the invention hereinafter referred to as a diffractor will.
Die vorliegende Erfindung eröffnet ferner neue Möglichkeiten zur Abbildungs-Bildung in begrenzten Wellenlängen-Intervallen der Strhlung, dank der Freiheit in der Wahl der Gitterlinienabstände und der Spektralordung, welche die Bedingung (V) gestattet. Dies ist durch den in Fig. 2 gezeigten Aufbau der Anordnung oder Vorrichtung dargestellt. D.h., daß, wenn die einfallende Strahlung eine Wellenlänge mit der Abweichung AX von der Wellenlänge Ä hat, welche so groß ist, daß die im Gitter 11 unter dem Diffraktionswinkel ß1 +#ß1 gebeugte Strahlung die Gitterfläche des Gitters 15 nicht trifft, diese Strahlung offenbar nicht zu der Abbildungs-Bildung beitragen wird. The present invention also opens up new possibilities for Image formation in limited wavelength intervals of the radiation, thanks to the Freedom in the choice of the grid line spacing and the spectral order which the Condition (V) allowed. This is due to the structure of the arrangement shown in FIG or device shown. That is, when the incident radiation has a wavelength with the deviation AX from the wavelength λ, which is so great that the im Grating 11 at the diffraction angle ß1 + # ß1 diffracted radiation the grating surface of the grating 15 does not hit, this radiation apparently does not contribute to the formation of the image will contribute.
Durch Wahl von geeigneten Linienabständen und Spektralordnungen für de Gitter 11 und 15> für welche die Bedingungen (V) und (VI) erfüllt sind, können achromatische Abbildungen des Objektes in begrenzten Wellenlängenbereichen von verschiedenartigen Breiten bzw. Ausdehnungen erzielt werden. Dies wird im folgenden durch zwei Hauptausführungsbeispiele erläutert. In diesen Beispielen haben die Gitter 11 und 15 den gleichen Gitterlinienabstand, und sie sind in solcher gegenseitiger Beziehung angeordnet, daß die Beugung von beiden Gittern in derselben Spektralordnung auftritt, d.h. d1 = d2, m1 = m2. Aus dieser Anfangswahl folgt durch die Bedingung (V), daß auch ß1 = α2 ist, d.h., daß die Gitter so angeordnet sein sollen, daß Ihre Gltterflächen In den Zentralpunkten 12 bzw. 1 parallel sind.By choosing suitable line spacings and spectral orders for de grids 11 and 15> for which conditions (V) and (VI) are met achromatic images of the object in limited wavelength ranges of various types Widths or expansions can be achieved. This is illustrated in the following by means of two main exemplary embodiments explained. In these examples the grids 11 and 15 have the same grid line spacing, and they are arranged in such mutual relation that the diffraction of both gratings in the same spectral order occurs, i.e. d1 = d2, m1 = m2. From this initial choice it follows from the condition (V) that also ß1 = α2, i.e. that the grids should be arranged in such a way that their smooth surfaces In the central points 12 and 1 are parallel.
Bei dieser Anfangswahl findet man aus den Gleichungen (I) und (II), daß der gesamte Aufbau der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung so orientiert sein muß, daß die Strahlung von dem Objekt auf das Gitter 11 parallel zu der Normalen 10 auf dieses Gitter einfällt. Diese Wahl des Aufbaues bzw. der Ano:dnung ist die sehr leicht verständliche Diffraktor-Anordnung. Wenn sogenannte angerissene Gitter verwendet werden, d.h.With this initial choice one finds from equations (I) and (II), that the entire structure of the device shown in Fig. 2 must be oriented so that the radiation from the object onto the grating 11 is parallel to the normal 10 this grid comes to mind. This choice of structure or arrangement is the very easy to understand diffractor arrangement. When so-called cracked grids are used become, i.e.
Gitter, bei denen jede Linie ein annähernd stuffenartiges profil hat, ist der sogenannte Strahlenwinkel (blaze angle) so zu wählen, daß der höchste Strahlungsertrag oder Energieertrag erzielt wird.Grids in which each line has an approximately step-like profile, the so-called blaze angle must be chosen so that the highest radiation output or energy yield is achieved.
In dem hier behandelten Fall bedeutet dies, daß der Strahlenwinkel (blaze angle) sowohl für das Plangitter 11 als auch für das Konkavgitter 15 sein soll.In the case dealt with here, this means that the beam angle (blaze angle) both for the plane grid 11 and for the concave grid 15 target.
In dengenigen Fällen, in denen ein umfassender Wellenlängenbereich gewünscht wird, innerhalb dessen eine achromatische Abbildungs-Bildung erreicht werden soll, wird ein dünner oder spärlicher Linienabstand so gewählt, daß die Gitterkonstanten d1 und d2 groß oder weit sind verglichen mit den längsten Wellenlängen der Strahlung, mit welcher die Abbildung gebildet werden soll. Bei einer solchen Wahl des Linienabstandes wird die einfallende Strahlung vom Gitter 11 und somit auch vom Gitter 15 in nohen Spektralordnungen gebeugt werden. d.h. m1 und m2 sind beträchtlich größer als 1. Die Wellenlängen der von dem Gitter 11 nach Beugung in den verschiedenen Spektralordnungen unter dem Diffraktionswinkel ß1 abgehenden Strahlung ist bestimmt durch die oben angegebene Gleinnung (I), welche ergibt: -## sinß1. In those cases in which a wide range of wavelengths is desired within its an achromatic image formation should be achieved, a thin or sparse line spacing is chosen so that that the lattice constants d1 and d2 are large or wide compared to the longest Wavelengths of the radiation with which the image is to be formed. at Such a choice of the line spacing will reduce the incident radiation from the grating 11 and thus also diffracted by the grating 15 in close spectral orders. i.e. m1 and m2 are considerably larger than 1. The wavelengths of the grating 11 after diffraction in the different spectral orders at the diffraction angle ß1 outgoing radiation is determined by the equation (I) given above, which results in: - ## sinß1.
Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, daß diese Wellenlängen in dicht benachbarten Spektralordnungen nahe aneinanderliegen, wenn die Spektralordnung m1 hoch ist. Es ist daher nur erforderlich, einem kleinen Wellenlängenelement in weder Spektralordnung m1 zu erlauben, auf das Konkavgitter 15 auf zutreffen, wodurch der gesamte, gewünschte Wellenlängenbereich, in welchem die Abbildungs-Bildung ausgeführt erden soll, aus den kleinen Wellenlängensegmenten oder -abschnitten einer Mehrzahl von Spektralordnungen zusammengesetzt ist. Dies bedeutet auch, daß, je höher die Spektralordnungen sind, mit denen man arbeitet, d.h. je weiter distanziert die Linien des Gitters sind, desto kleiner die gesamte Variation oder Abweichung t4l des Diffraktionswinkels sein wird, welche das Konkavgitter 15 für die Ab-Abbildungs-Bildung erfassen oder einfangen kann. In Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungen bedeutet dies, daß die achromatische Berichtigung in der Abbildungs-Bildung noch weiter verbessert wird.From the above equation it can be seen that these wavelengths in closely adjacent spectral orders are close to each other if the spectral order m1 is high. It is therefore only necessary to use a small wavelength element in neither to allow spectral order m1 to apply to the concave grating 15, whereby the entire, desired wavelength range in which the imaging is carried out earth should, from the small wavelength segments or sections a plurality of spectral orders is composed. This also means that, the higher the spectral orders with which one works, i.e. the further the distance the lines of the grid, the smaller the total variation or deviation t4l of the diffraction angle will be which the concave grating 15 for the image image formation can capture or capture. In accordance with the above this means that the achromatic correction in the image formation is still is further improved.
In solchen Fällen, in denen es gewänscht wird, lediglich einen eng begrenzten Wellenlangenbereich der Strahlung für eine achromatische Abbildungs-Bildung des Objektes zu benutzen, kann man wählen, in niedrigen Spektralordnungen zu arbeiten, beispielsweise m1 = m2 = 1 oder 2, was eine hohe Liniendichte der Gitter 11 und 15 nötig macht. In those cases where it is laundered, just one tight limited wavelength range of radiation for achromatic imaging of the object, one can choose to work in low spectral orders, for example m1 = m2 = 1 or 2, which means a high line density of the grids 11 and 15 makes it necessary.
Wenn man z.B. in der Spektralordnung 1 arbeitet, bedeutet des, daß der Linienabstand der beiden Gitter 11 und 15 in Übereinstimmung mit dem Ausdruck d = d2 = /sin gewählt werden soll, wobei # die zentrale Wellenlänge in dem Wellenlängensegment oder -abschnitt der Strahlung ist, In welcher die Abbildung gebildet wird, und wobei wie vorher ß1 =α1 der Difraktionswinkel vom Gitter 11 bzw. der Einfallswinkel gegen das Gitter 15 ist, und zwar mit der Wellenlänge #. Da eine hohe Liniendichte gewählt worden ist, wird die Wellenlängendispersion vom Gitter 11 hoch- sein. Dadurch wird nur dieJenige Strahlung, welche eine von # geringfägig differierende Wellenlänge hat, das Konkavgitter 15 treffen und so in die Abbildungs-Bildung eingeschlossen sein. Die Intensivitätsverteilung um de zentrale Wellenlänge der Spektralwellenlängen, welche zu der Abbildungs-Bildung beiträgt, wird im wesenteichen glockenförmig sein. Man findet in einem solchen Aufbau mit z.B. # = 1500 R, m1 = m2 = 1, d1 = d2 = 0.417 µm (Liniendichte 2400 1/mm), R = 1000 mm, ß1 = α2 = 21.1°, D = R cosα2 = 933 mm und wobei beide Gitter eine quadratische Gitterfläche mit den Abmessungen 40 mm zu 40 mm haben, da die sogenannte Halbwertbreite der glockenförmigen Verteilung etwa 1600 Å sein wird. Bei diesem Aufbau bzw. dieser Anordnung wird auch ein Abbildungs-Bildungsprozeß in einem um 750 R zentrierten Segment in den Spektralordnungen m1 = m2 = 2, eine Abbildungs-Bildung in eimen um 500 Å zentrierten Segment in dem Spektralordnungen m1 = m2 = 3, etc. stattfinden. Aber diese Störung oder Beeinträchtigung durch hohe Spektralordnungen kann für gewöhnlich begrenzt werden, z.B. durch geeignete Wahl des Detektors. Die festgestellte Halbwerthreite kann weiterhin durch Anwendung einer höheren Liniendichte reduziert worden.For example, if one works in the spectral order 1, it means that the line spacing of the two grids 11 and 15 in accordance with the expression d = d2 = / sin should be chosen, where # is the central wavelength is in the wavelength segment or portion of the radiation in which the image is formed, and where as before ß1 = α1 the diffraction angle from the grating 11 or the angle of incidence with respect to the grating 15, namely with the wavelength #. Since a high line density has been chosen, the wavelength dispersion becomes be high from the grid 11. As a result, only the radiation that is one of # has slightly different wavelengths, hit the concave grating 15 and so on be included in the image formation. The intensity distribution around de central wavelength of the spectral wavelengths which are involved in the formation of the image will be essentially bell-shaped. One finds in such a structure with e.g. # = 1500 R, m1 = m2 = 1, d1 = d2 = 0.417 µm (line density 2400 1 / mm), R = 1000 mm, ß1 = α2 = 21.1 °, D = R cosα2 = 933 mm and where both grids have a square grid area measuring 40 mm by 40 mm, since the so-called half width of the bell-shaped distribution will be about 1600 Å. With this structure, there is also an image forming process in a segment centered around 750 R. in the spectral orders m1 = m2 = 2, an image formation in a segment centered around 500 Å in the Spectral orders m1 = m2 = 3, etc. take place. But this disorder or impairment by high spectral orders can usually be limited, e.g. by suitable Choice of detector. The determined half-life can still be achieved through application a higher line density has been reduced.
In dem vorstehend behandelten Beisniel wird die Erfindung für achromatische Abbildungs-Bildung in eine weiten Wellenlängenbereich angewendet, ehne daß übermäßige Winkelbeugungen von dem Gitter 11 auftreten. in dem letzteren, vorstehend behantdelten Beispiel wird die Erfindung auf achromatische Abbildungs-Bildung in eimen ausgewählten Wellenlängenabschnitt der einfallenden Strahlung Angewendet. In the example discussed above, the invention is applied to achromatic Imaging applied in a wide range of wavelengths without being excessive Angular diffractions from the grating 11 occur. in the latter, discussed above For example, the invention is selected for achromatic image formation Section of the wavelength of the incident radiation Applied.
Die Difraktionsgitter gemäß der vorliegenden Erfindung können auch t7,' v anderen optischen Gliedern oder Teilen kombiniert werden. Ein Beispiel für eine solche Kombination ist in Fig. :5 veranschaulicht. The diffraction grating according to the present invention can also t7, 'v other optical members or parts are combined. An example for such a combination is illustrated in FIG.
Hier erkennt man das gleiche Plangitter 11 und das gleiche Konkavgitter 15 in demselben Diffraktor-Auf-@au, der in(Fig. 2 gezeigt ist. Anstatt nun der Strahlung von dem entfernten Objekt ermöglicht wird, auf das Plangitter 11 auf zutreffen, wie dies in Fig. 2 der Fall ist, ist in Fig. 3 die Anordnung so getroffen, daß die Strahlung von dem Objekt ein Plangitter 30 trifft, von welchem die gebeugte Strahlung das Plangitter 11 treten kann. Die Linien des Plangitters 30 sind parallel zu den Linien des Plangitters 11 angeordnet. Das Gitter 30 ist so angeordnet, daß seine aus der Diffraktion resultierende Wellenlängendispersion mit dem Plangitter oder ebenen Gitter 11 zusammenarbeitet. Durch Wahl einer hohen Liniendichte für alle Gitter im Aufbau nach Fig. 3 ist es möglich, auf Grund der zusammenarbeitenden Wellenlängendispersion der Gitter :50 und 11 ein enges Wellenlangensegment bzw. Wellenlängenabschnitt für die achromatische Abbildungs-Bildung zu wählen. Es ist auf diese Weise sogar möglich, mit Hilfe des nun eingeführten Plangitters die früheren Wellenlängenauswahleigenschaften des in Fig. 2 gezeIgten Aufbaues weiter zu steigern.The same plane lattice 11 and the same concave lattice can be seen here 15 in the same diffractor setup shown in (Fig. 2. Instead of the radiation is enabled by the distant object to apply to the plane grid 11, As is the case in Fig. 2, the arrangement is made in Fig. 3 so that the Radiation from the object hits a plane grating 30 from which the diffracted radiation the plan grid 11 can occur. The lines of the plane grid 30 are parallel to the Lines of the plan grid 11 arranged. The grid 30 is arranged so that his wavelength dispersion resulting from the diffraction with the plane grating or flat grid 11 cooperates. By choosing a high density of lines for everyone Grating in the structure according to FIG. 3 is possible due to the cooperating wavelength dispersion the gratings: 50 and 11 a narrow wavelength segment and wavelength segment for to choose the achromatic image formation. In this way it is even possible the earlier wavelength selection properties with the help of the plan grating that has now been introduced of the structure shown in FIG. 2 to be increased further.
Um die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung weiterhin aufzuzeigen, Kist in Fig. 4 ein Aufbau bzw. eine Anordnung gezeigt, die ein Plangitter 40 (oder ein Konkavgitter) enthält, auf das die Strahlung von dem entfernten Objekt einfällt. In der Fig. 4 sind ferner Konkavgitter 41, 42 und 4 vorgesehen, welche derart in Bezug auf das Plangitter 40 angeordnet sind, daß die Bedingungen (V) und (VI) der achromatischen Abbildungs-Bildung gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Diffraktorprinzip für jedes Konkavgitter in dessen Kombination mit dem PlangItter 40 erfällt sind. infolgedessen werden in den Punkten 44, 45 und 46 achromatische Abbildungen des entfernten Objektes erhalten, welche frei von Fehlern sind. In order to further demonstrate the possible uses of the invention, In Fig. 4, a structure or an arrangement is shown which comprises a plane grid 40 (or a concave grating) on which the radiation from the distant Object occurs. In Fig. 4, concave grids 41, 42 and 4 are also provided, which are arranged with respect to the plane grid 40 that the conditions (V) and (VI) of the achromatic image formation according to that shown in FIG Diffractor principle for each concave grating in its combination with the PlangItter 40 are not applicable. as a result, points 44, 45 and 46 become achromatic Get images of the removed object that are free from errors.
Durch geeignete Wahl der Liniendichten der Konkavgitter und des ebenen oder Plangitters und durch Anordnung der Konkavgitter 41, 42 und 43 in der Weise, daß sie verschiedene Wellenlängensegmente oder -abschnitte der von dem Gitter 30 gebeugten Strahlung einfangen oder erfassen, können die Abbildungen in den Punkten 44, 45 und 46 so erzeugt werden, daß sie achromatische Abbildungen des Objektes in drei Wellenlängensegmenten oder -abschnitten der einfallenden Strahlung darstellen. Es ist somit verständlich, daß die Erfindung für gleichzeitige achromatische Abbildungs-Bildung eines Objektes in einer Mehrzahl von Wellenlängensegmenten oder -abschnitten verwendet werden kann. By suitable choice of the line densities of the concave grating and the flat one or plane grid and by arranging the concave grids 41, 42 and 43 in such a way, that they have different wavelength segments or sections of the from the grating 30 The images in the points can capture or capture diffracted radiation 44, 45 and 46 are generated so that they have achromatic images of the object in three wavelength segments or sections of the incident radiation. It can thus be understood that the invention applies to simultaneous achromatic image formation of an object in a plurality of wavelength segments or -sections can be used.
Wenn man es ermöglicht, daß die Abbildungen 44, 45 und 45 auf den nur schematisch angedeuteten Photokathoden von Bildröhren 47, 48 und 49 fokussiert werden, können die drei Abbildungen zur Erzeugung von Ti'arbnernsehbildern verwendet werden, bei man die gleiche Technik anwenden kann, welche bereits in Farbfernseh-Kameras benutzt wIrd. If you allow Figures 44, 45 and 45 to point to the only schematically indicated photocathodes of picture tubes 47, 48 and 49 focused the three images can be used to generate titanium visual images using the same technology that is used in color television cameras is used.
Mit einem Aufbau oder einer Vorrichtung für Abbildungen genuß Fig. 4 unter Beschränkung auf drei Wellenlängensegmente oder -abschnitte z.B. With a structure or a device for images enjoy Fig. 4 with restriction to three wavelength segments or sections e.g.
in dem tür das menschliche Auge unsichtbaren Ultraviolett-Wellenlängenberelch Ist es möglich, farbige Bilder in einer Strahlung zu erzeugen, welche für das Auge sIchtbar ist, und zwar vermittels der Abbildungen, die durch die Bildröhren 47, 48 und 49 in ultravioletter Strahlung wahrgenommen werden. Eine solche Anordnung oder Vorrichtung benutzt das Farbsehvermögen des Auges und die außergewöhnliche Bildanalysefähigkeit des menschlichen Gehirns zur Analyse von Bildern in der für das menschliche Auge unsichtbaren Strahlung.in the ultraviolet wavelength range invisible to the human eye Is it possible to produce colored images in radiation that is visible to the eye is visible, namely by means of the images produced by the picture tubes 47, 48 and 49 can be perceived in ultraviolet radiation. Such an arrangement or device uses the color vision of the eye and the extraordinary Image analysis ability of the human brain to analyze images in the for radiation invisible to the human eye.
in solches Verfahren gemäß der Erfindung wird als Farobildtransformierung bezeichnet. in such a method according to the invention is called color image transformation designated.
Die Ausfährungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 zeigt die Herstellung einer achromatischen Abbildung eines Objektes in einer Fokalebene. Das Objekt ist in Fig. 5 mit 50 bezeichnet Die von diesem Objekt einfallende Strahlung trifft auf ein mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnetas Konkavgitter. The embodiment of the invention according to FIG. 5 shows the production an achromatic image of an object in a focal plane. The object is denoted by 50 in FIG. 5. The incident radiation from this object is incident a concave grating denoted by reference numeral 51.
Dieses Konkavgitter teilt durch Diffraktion die einfallende Strahlung in verschiedene Wellenlängen und bildet ein Abbild des Objektes in diesen Wellenlängen in einer gedachten Fokalebene, welche in Fig. 5 mit 52 bezeichnet ist. Hipter der Fokalebene 52 trifft die Strahlung noch ein anderes Konkavgitter 53, dessen Wellenlängendispersion so x gewählt ist, daß es die Wellenlängendispersion des Gitters 51 aufhebt, wodurch ein genaues achromatisches mild des Objektes 50 in einer zweiten Fokalebene erhalten wird. Eine Anordnung zur Abbildungs-Bildung, wie sie in Fig. 5 schematisch gezeigt ist, kann besonders wertvoll sein in Verbindung mit Abbildungsbildenden Prozessen, bei denen die Elimination der Stranlung von einer oder mehreren Wellenlängen gewänscht wird, Eine solche Elimination kann z.B.This concave grating divides the incident radiation by diffraction in different wavelengths and forms an image of the object in these wavelengths in an imaginary focal plane, which is designated by 52 in FIG. 5. Hipter the In the focal plane 52, the radiation hits another concave grating 53, its wavelength dispersion so x is chosen that it cancels the wavelength dispersion of the grating 51, whereby Obtain an accurate achromatic mild of the object 50 in a second focal plane will. An arrangement for image formation as shown schematically in FIG. 5 can be particularly valuable in connection with imaging processes, where the elimination of the disturbance of one or more wavelengths is desired Such an elimination can e.g.
mit Hilfe eines Schirmes erzielt werden, der in der Fokalebene 52 so angeordnet ist, daß ein Teil des von dem Gitter 51 produzierten Spektrums abgeschirmt wird. Dadurch kann keine Strahlung solcher Wellenlängen, die in der Fokalebene 52 den Schirm treffen, zur Bildung der achromatischen Abbildung beitragen, die in der Fokalebene 54 erzeugt wird. Die Elimination solcher Wellenlängen hat z.B. eine besondere Bedeutung für die Aufzeichnung von sogenannten Raman-Spektren.can be achieved with the aid of a screen which is located in the focal plane 52 is arranged so that part of the spectrum produced by the grating 51 is shielded will. As a result, no radiation of such wavelengths that are in the focal plane 52 hitting the screen, contribute to the formation of the achromatic image shown in the Focal plane 54 is generated. The elimination of such wavelengths has, for example, a special one Significance for the recording of so-called Raman spectra.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Wahl von Parametern oder von Aufbauten, Anordnungen oder Vorrichtungen gemäß den vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. So ist es klar, daß die Erfindung in gleicher Weise oder ähnlich ausgerührt werden kann, wenn die Strahlung so verläuft, daß die Zentralstrahlen in der Anordnung Winkel mit den Ebenen bilden, die durch die in den Zentralpunkten der Gitter errichteten Normalen verlaufen und die senkrecht zu den Gitterlinien in den genannten Zentralpunkten stehen. Ferner kann die Erfindung im Rahmen der folgenden Patentansprüche auf zahlreiche verschiedene Art und Weise variiert werden, z.B. The invention is not limited to the choice of parameters or of structures, arrangements or devices according to those described above and the exemplary embodiments shown in the drawing. So it is clear that the Invention can be carried out in the same way or similar if the radiation runs in such a way that the central rays in the arrangement form angles with the planes, which run through the normals established at the central points of the grids and which are perpendicular to the grid lines in the central points mentioned. Further The invention can be applied in numerous different ways within the scope of the following patent claims Manner can be varied, e.g.
durch zweckmäßige Wahl der Parameter in den gezeigten Ausführungsbeispielen, um in jedem besonderen Falle optimale Ergebnisse zu erzielen. im übrigen beschränkt sich die Erfindung auch nicht auf die vorstehend beschriebenen und in den Patentansprüchen gekennzeichneten Verfahren, sondern sie umfaßt auch alle zur Ausfuehrung dieser Verfahren dienenden, beispielsweise in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen, Anordnungen und Geräte od.dgl.through appropriate selection of the parameters in the exemplary embodiments shown, in order to achieve optimal results in every special case. otherwise limited The invention does not apply to the claims described above or in the claims labeled procedures, but it also includes all of the execution of these Processes, for example devices shown in the drawing, Arrangements and devices or the like.
PatentansprücheClaims
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752555559 DE2555559A1 (en) | 1975-12-10 | 1975-12-10 | Optical image development using parallel gratings - has plane of spherically concave diffraction gratings with similar line spacings and specified relative positions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752555559 DE2555559A1 (en) | 1975-12-10 | 1975-12-10 | Optical image development using parallel gratings - has plane of spherically concave diffraction gratings with similar line spacings and specified relative positions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2555559A1 true DE2555559A1 (en) | 1977-06-16 |
Family
ID=5964001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752555559 Pending DE2555559A1 (en) | 1975-12-10 | 1975-12-10 | Optical image development using parallel gratings - has plane of spherically concave diffraction gratings with similar line spacings and specified relative positions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2555559A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1981003552A1 (en) * | 1980-05-28 | 1981-12-10 | Optisk Forskning Inst | Dispersive optical device |
-
1975
- 1975-12-10 DE DE19752555559 patent/DE2555559A1/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1981003552A1 (en) * | 1980-05-28 | 1981-12-10 | Optisk Forskning Inst | Dispersive optical device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHJ | Non-payment of the annual fee |