DE3820783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Korrektur einer astigmatischen Abbildung, insbesondere des Ausgangsbildes einer zur laserspektroskopischen Spurenanalyse eingesetzten White-Zelle, mit einem um eine Justierachse verdrehbaren Astigmatismuskorrektur- Konkavspiegel, durch den bei verschiedenen astigma­ tischen Abständen zwischen dem sagittalen Bild und meridionalen Bild unter verschiedenen Justierwinkeln an jeweils zugeordneten, an verschiedenen Stellen lie­ genden Brennpunkten ein scharfes astigmatismusfreies Bild erzeugbar ist, das mit Hilfe einer Umlenk- und Kollimatoroptik in ein ortsfestes, paralleles Ausgangs­ strahlbündel abbildbar ist.

White-Zellen mit zugeordneten optischen Komponenten sind aus Journal of the Optical Society of America, Volume 32, Seiten 285 bis 288 und Volume 51, Seiten 98 bis 102 bekannt.

In optischen Geräten, in denen sphärische optische Komponenten eingesetzt sind, wird bei einer außeraxia­ len Strahlführung, z.B. bei Spiegeloptiken, ein astig­ matischer Fehler erzeugt. Es ist dann notwendig, mit Hilfe einer Korrekturoptik die sagittalen und meridio­ nalen Fokuslinien in einen Brennpunkt abzubilden und mit einem nachgeschalteten Kollimator einen Parallel­ strahl zu erzeugen. Dabei ist man bemüht, bei einer Varianz des astigmatischen Abstandes, das heißt des Ab­ standes zwischen der sagittalen und meridionalen Fokus­ linie, z.B. infolge von Toleranzen der optischen Kompo­ nenten, die Korrekturoptik so nachzujustieren, daß das erzeugte parallele Ausgangsstrahlbündel ortsfest bleibt.

Bei einer Anordnung der eingangs genannten Art wird die Astigmatismuskorrektur mit Hilfe eines Zylinderspie­ gels, eines Toroidspiegels oder eines sphärischen Spiegels vorgenommen, auf den das astigmatische Hauptstrahlbündel unter einem flachen Winkel auftrifft. Je nach der Größe des astigmatischen Fehlers wird ein zugeordneter Einfallswinkel gewählt, bei dem sich ein astigmatismusfreies scharfes Bild ergibt. Die Richtung des korrigierten fokussierten Strahlbündels hängt dabei infolge des jeweils passend gewählten Einfallswinkels von der Größe des astigmatischen Abstandes ab. Ändern sich die Eigenschaften des astigmatischen Strahlbün­ dels, muß die nachfolgende Optik nachjustiert werden. Bei den bekannten Anordnungen ist dazu eine aufwendige Justierung von mehreren optischen Komponenten erfor­ derlich.

Das den Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel verlassen­ de Strahlbündel hat je nach dem Ausmaß der erforderli­ chen Korrektur eine unterschiedliche Richtung, was sich auf die nachfolgende Strahlführung nachteilig auswirkt, weil bei einem den Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel nachgeordneten Kollimator nicht nur der Abstand des Kollimators vom Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel nachjustiert werden muß, sondern auch dessen Ausrich­ tung. Daraus ergibt sich weiterhin die Notwendigkeit einer Justierung der Umlenkoptik, um zu erreichen, daß das parallele Ausgangsstrahlbündel ortsfest bleibt. Bei bekannten Astigmatismus-Korrekturoptiken müssen bis zu sechs Freiheitsgrade justiert werden, wodurch sich insbesondere wegen der gegenseitigen Beeinflussung ein erheblicher zeitaufwendiger Justieraufwand ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Anzahl der Freiheitsgrade auf ein Minimum reduziert ist und die sich durch eine einfache Justier­ prozedur bei Abweichungen im astigmatischen Abstand nachjustieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die Umlenk- und Kollimatoroptik als Ein­ heit an einer Justierhalterung befestigt ist und zum Justieren lediglich zusätzlich zum Verdrehen des Astig­ matismuskorrektur-Konkavspiegels ein Verschieben der Justierhalterung entlang einer vorgegebenen Bahn er­ forderlich ist, ergeben sich nur zwei Freiheitsgrade, so daß der Justiervorgang wesentlich vereinfacht ist.

Die Orientierung der Bahn, die sich parallel zu der durch das einfallende Hauptstrahlbündel und das den Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel verlassende fo­ kussierte Strahlbündel aufgespannten Ebene erstreckt, ergibt sich durch die eine annähernd eine Gerade dar­ stellende Richtung der Ortskurve, die für gegebene optische Komponenten berechnet oder auf einfache Weise experimentell ermittelt werden kann. Da bei der Ver­ schiebung der Justierhalterung gleichzeitig eine Ver­ schiebung der Umlenkoptik erfolgt, braucht diese nicht mehr bei sich ändernden Eigenschaften des astigmati­ schen Hauptstrahlbündels gesondert nachjustiert werden. Die Anordnung und Orientierung der Umlenkoptik läßt sich ebenfalls bei vorgegebenen optischen Komponenten experimentell ermitteln oder rechnerisch bestimmen. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß eine Justierbahn existiert, die bei richtig gewählter Orientierung eine Justierung des dritten und der fol­ genden Freiheitsgrade erübrigt.

Die Justierhalterung besteht im einfachsten Fall aus einer Basisplatte oder einer rohrförmigen bzw. stab­ förmigen Konstruktion. Mit Hilfe von Führungsnuten und Führungszapfen sowie sonstigen mechanischen Führungs­ elementen ist es auf vielfältige Weise möglich, eine mechanische Anordnung zu realisieren, die die Justier­ halterung entlang einer geraden Justierbahn führt. Die Mechanik kann dabei auch so gewählt sein, daß die Orientierung und Lage der Justierbahn nicht konstruktiv festgelegt ist, sondern verstellbar ist, so daß die genaue Lage der Justierbahn nach dem Zusammenbau der mechanischen und optischen Bauelemente noch angepaßt werden kann. Wenn die richtige Richtung der Justierbahn ermittel worden ist, kann die Justierbahn in dieser Lage fixiert werden, so daß bei späteren Justiervor­ gängen lediglich eine Verschiebung entlang der Justier­ bahn in der einen oder entgegengesetzten Richtung möglich und erforderlich ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematisch darge­ stellte optische Anordnung zur Korrektur einer astigmatischen Abbildung gemäß der Erfindung mit einer Umlenk- und Kollimator­ optik,

Fig. 2 eine optische Anordnung mit einer gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 1 abgewandelten Umlenkoptik und

Fig. 3 den Strahlengang einer optischen Anordnung zur astigmatischen Abbildung mit einer meh­ rere Planspiegel umfassenden Umlenkoptik und einer einen Toroidspiegel aufweisenden Kolli­ matoroptik zusammen mit dem einer White-Zelle zugeordneten Strahlengang vor und nach der Korrekturoptik.

Die in Fig. 1 dargestellte optische Anordnung zur Korrektur einer astigmatischen Abbildung gestattet es, ausgehend von einem einfallenden astigmatischen Haupt­ strahlbündel 1, ein paralleles ortsfestes Ausgangs­ strahlbündel 2 zu erzeugen, wobei der astigmatische Abstand der zu korrigierenden Abbildung um einige Prozent variieren kann. Solche Korrekturoptiken werden beispielsweise zur Korrektur des astigmatischen Aus­ gangsbildes einer Vielfachreflexionszelle verwendet, die auch als White-Zelle bezeichnet wird und in Fig. 3 schematisch mit dem Bezugszeichen 3 dargestellt ist. Die White-Zelle 3 wird insbesondere in der laserspek­ troskopischen Spurengasanalyse eingesetzt und führt zu einem astigmatischen Abstand, der von der Zahl der Durchgänge und der genauen inneren Justierung der Zelle abhängt. Bei außeraxial benutzten sphärischen Beugungs­ gittern in einem Monochromator ergibt sich ebenfalls das Erfordernis der Korrektur des Ausgangsbildes. Auch in diesem Fall ist der Astigmatismus der beherrschende Bildfehler, wobei der astigmatische Abstand zwischen dem sagittalen und dem meridionalen Bild so groß sein kann, daß ein Korrekturelement zwischen diesen beiden Bildern angeordnet werden kann. Bei der Abbildung am sphärischen Beugungsgitter hängt der astigmatische Abstand von dem Abbildungswinkel und damit von der jeweiligen Wellenlänge ab.

Das in Fig. 1 dargestellte und dem zu korrigierenden Ausgangsbild zugeordnete Hauptstrahlbündel 1 beauf­ schlagt einen Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel 4, der um eine in Fig. 1 rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufende Achse durch den Spiegelscheitel in Richtung des Doppelpfeils 5 verschwenkbar ist.

Der Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel 4 befindet sich zwischen der meridionalen Fokuslinie 6 des Aus­ gangsbildes und dem Ort, an dem bei fehlendem Astig­ matismuskorrektur-Konkavspiegel 4 die sagittale Fokus­ linie 7 zu liegen kommen würde. Bei dem Astigmatis­ muskorrektur-Konkavspiegel 4 handelt es sich um einen sphärischen, torischen oder zylindrischen Konkavspie­ gel, der zwischen dem meridionalen Bild und dem sa­ gittalen Bild in den Strahlengang eingefügt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die meridionale Fokuslinie einen festen vorgegebenen Abstand zum Astig­ matismuskorrektur-Konkavspiegel 4 hat. Das einfallende astigmatische Hauptstrahlbündel 1 hat sich ändernde Eigenschaften und einen variablen astigmatischen Ab­ stand, so daß die sagittale Fokuslinie 7 einen sich ändernden Abstand von der meridionalen Fokuslinie 6 hat und insbesondere aufgrund der Abweichungen im astig­ matischen Abstand die Lage einer sagittalen Fokuslinie 7′ oder 7′′ einnehmen kann. Die Varianz des astigma­ tischen Abstandes hängt von den Toleranzen der jeweils verwendeten optischen Komponenten und beim Einsatz eines sphärischen Beugungsgitters zur Erzeugung des Hauptstrahlbündels 1 von der jeweiligen Wellenlänge ab.

Der Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel 4 liegt vor­ zugsweise zwischen der meridionalen Fokuslinie 6 und der sagittalen Fokuslinie 7. Wenn jedoch der Abstand zwischen den Fokuslinien 6, 7 sehr klein ist, ist die Anordnung so getroffen, daß der Astigmatismuskorrek­ tur-Konkavspiegel 4 auf dem einfallenden astigmatischen Hauptstrahlbündel 1 außerhalb des astigmatischen Fokus­ bereichs liegt.

Wie man der Fig. 1 entnehmen kann, trifft das Haupt­ strahlbündel 1, von dem aus zeichnerischen Gründen nur der Zentralstrahl gezeichnet ist, unter einem flachen Einfallswinkel auf den Astigmatismuskorrektur-Konkav­ spiegel 4 auf. Der Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegel 4 erzeugt eine sehr starke außeraxiale Abbildung und fokussiert das astigmatische Hauptstrahlbündel 1 auf den Brennpunkt 8. Das fokussierte Strahlbündel 9 ist in Fig. 1 wiederum nur durch seinen Zentralstrahl veran­ schaulicht. Die Richtung des korrigierten fokussierten Strahlbündels 9 ergibt sich aus der Drehstellung des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 und dem flachen Einfallswinkel.

Wenn sich der astigmatische Abstand infolge von Tole­ ranzen von vorgeschalteten optischen Komponenten oder aus sonstigen Gründen ändert und die sagittale Fokus­ linie 7 ihre Lage in die sagittale Fokuslinie 7′ ver­ ändert, läßt sich der veränderte Astigmatismus durch Drehen des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 in die mit dem Bezugszeichen 4′ gekennzeichnete und ge­ strichelt dargestellte Drehposition korrigieren. Der Astigmatismus wird somit durch Drehen des Astigmatis­ muskorrektur-Konkavspiegels 4 und durch passende Wahl des Einfallswinkels ausgeglichen.

Infolge der Drehung des Astigmatismuskorrektur-Konkav­ spiegels 4 in die mit 4′ gekennzeichnete neue Lage verändert sich der Strahlengang des fokussierten Strah­ lenbündels 9 bis in die mit 9′ gekennzeichnete und in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Lage. Gleichzeitig mit dem Verschwenken des Strahlengangs erfolgt ein Ver­ schieben des Brennpunktes 8 in den Brennpunkt 8′.

Wenn eine Verschiebung der sagittalen Fokuslinie 7 in die Position der sagittalen Fokuslinie 7′′ erfolgt, ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Drehstellung des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 erforder­ lich, bei der der Brennpunkt 8 in die mit dem Bezugs­ zeichen 8′′ gekennzeichnete Lage kommt. Die Brennpunkte 8, 8′′ und 8′ beschreiben eine Brennpunktortskurve 10, die durch die zu verschiedenen Justierstellungen des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 gehörenden Brennpunkten 8, 8′ und 8′′ definiert ist.

Die Brennpunktortskurve 10 ist annähernd eine Gerade und erstreckt sich in der Ebene, die durch das astig­ matische Hauptstrahlbündel 1 und das fokussierte Strah­ lenbündel 9 aufgespannt ist. Den verschiedenen ein­ stellbaren Winkelpositionen des stark außeraxial be­ strahlten Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 entsprechen somit verschiedene Brennpunkte 8, 8′ und 8′′ entlang der Brennpunktortskurve 10. Außerdem sind die verschiedenen einstellbaren Winkelpositionen des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 verschiedenen astigmatischen Abständen zugeordnet, die durch die sagittalen Fokuslinien 7, 7′ und 7′′ in Fig. 1 veran­ schaulicht sind. An den Stellen der Brennpunkte 8, 8′ und 8′′ liegt somit jeweils ein astigmatismusfreies scharfes Bild vor, das in das ortsfeste parallele Ausgangsstrahlbündel 2 abgebildet werden soll.

In Fig. 1 erkennt man eine Justierhalterung 11, die als in Draufsicht rechteckige Justierplatte 11 ausgebildet ist. Die Justierplatte 11 ist in Richtung eines Doppel­ pfeils 12 verschiebbar ausgebildet. Der Doppelpfeil 12 erstreckt sich parallel zur Brennpunktortskurve 10, so daß es möglich ist, die Justierplatte 11 einer Ver­ schiebung des Brennpunktes 8 entlang der Brennpunkt­ ortskurve 10 nachzuführen. Wie man aus Fig. 1 entnimmt, ist die Justierplatte 11 somit entlang einer schräg zur Ausbreitungsrichtung des fokussierten Strahlbündels 9 verlaufenden Richtung verschiebbar. Die Verschiebungs­ richtung, ausgehend von einer mittleren Lage der sa­ gittalen Fokuslinie 7′′ und einer mittleren Lage des Brennpunktes 8′′, hängt davon ab, ob sich der astigma­ tische Abstand bis zur sagittalen Fokuslinie 7 verkürzt oder bis zur sagittalen Fokuslinie 7′ verlängert. Entsprechend verschiebt sich die Lage des Brennpunktes 8′′ zum Brennpunkt 8 oder zum Brennpunkt 8′ und somit die erforderliche Justierung der Justierplatte 11 entlang der durch den Doppelpfeil 12 vorgegebenen Justierbahn.

Die Justierplatte 11 kann am Ort des Brennpunktes 8 als Raumfilter eine in der Zeichnung nicht dargestellte Lochblende aufweisen, die auf der Justierplatte 11 befestigt ist. Außerdem oder stattdessen kann an dem Ort des Brennpunktes 8 auf der Justierplatte 11 eine Markierung vorgesehen sein, um das Einrichten und Justieren der Anordnung zu erleichtern.

An der Justierplatte 11 ist ein Kollimator 13 mit einem Hauptpunkt 14 befestigt. Durch den Kollimator 13 wird das vom Brennpunkt 8 ausgehende astigmatismusfreie Strahlbündel 15 kollimiert und als Parallelstrahlbündel 16 zu einem Umlenkplanspiegel 17 geführt, der ebenso wie der Kollimator 13 fest mit der Justierplatte 11 verbunden ist. Für die Orientierung des Umlenkplan­ spiegels 17 ergeben sich zwei ausgezeichnete Möglich­ keiten, von denen die erste in Fig. 1 und die zweite in Fig. 2 dargestellt ist. Bei beiden Orientierungen wird das aus dem Kollimator 13 austretende Parallelstrahl­ bündel 16 in eine Richtung umgelenkt, die sich beim Verschieben der Justierplatte 11 entlang der durch den Doppelpfeil 12 veranschaulichten Justierbahn nicht verändert. Der Auftreffpunkt des in den Fig. 1 und 2 gezeichneten Zentralstrahls des Parallelstrahlbündels 16 auf die Oberfläche des Umlenkplanspiegels 17 wandert in der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Weise entlang der Oberfläche, wenn die Justierplatte 11 im Anschluß an eine notwendig gewordene Änderung der Winkelpositionen des Astigmatismuskorrektur-Konkavspie­ gels 4 entlang der zur Brennpunktortskurve 10 paralle­ len Justierbahn verschoben worden ist und die mit 11′ bezeichnete Lage einnimmt, bei der der Kollimator sich an der Stelle 13′ und der Umlenkplanspiegel an der Stelle 17′ befindet. Die Neigung des Umlenkplanspiegels 17 kompensiert somit die Strahlverschiebung, so daß das reflektierte Ausgangsstrahlbündel 2 unabhängig von der durchgeführten Astigmatismuskorrektur ortsfest bleibt. Für jeden astigmatischen Abstand erhält man somit ein ortsfestes paralleles Ausgangsstrahlbündel 2, wobei jedem astigmatischen Abstand eine spezielle Winkelpo­ sition des Astigmatismuskorrektur-Konkavspiegels 4 und eine spezielle Translationsposition der Justierplatte 11 zugeordnet ist. Der Kollimator 13, der das astigma­ tismusfreie Strahlbündel 15 in das Parallelstrahlbündel 16 abbildet, wird, wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, zwar aus verschiedenen Richtungen ausgeleuchtet, jedoch ist das Ausgangsstrahlbündel 2 nach der Reflexion am Umlenkplanspiegel 17 immer ortsfest.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten unterschied­ lichen Richtungen des Ausgangsstrahlbündels 2 nach der Reflexion am Umlenkplanspiegel 17, der bei der in Fig. 2 dargestellten Variante infolge des flacheren Auf­ treffens eine größere Oberfläche hat, lassen sich aus der nachfolgenden Beziehung berechnen:

In dieser Beziehung bezeichnet A den in den Fig. 1 und 2 eingezeichneten Winkel zwischen der Richtung des Ausgangsstrahlbündels 2 und der strichpunktiert darge­ stellten Mittellinie 18, die insbesondere auch dem Strahlengang des astigmatismusfreien Strahlbündels 15 zugeordnet ist, wenn der astigmatische Abstand durch die mittlere Lage der sagittalen Fokuslinie 7′′ dar­ stellbar ist. Der in Fig. 1 dargestellte Winkel G bezeichnet den Winkel zwischen der Mittellinie 18 durch die durch den Spiegelscheitel des Astigmatismuskorrek­ tur-Konkavspiegels 14 verlaufende Achse und der Brenn­ punktortskurve 10, die für kleine Abweichungen im astigmatischen Abstand in guter Näherung eine Gerade ist. Die Brennweite des Kollimators 13 ist mit f und die Entfernung zwischen der Drehachse des Astigmatis­ muskorrektur-Konkavspiegels 4 und dem Brennpunkt 8′′ mit g bezeichnet. Hierbei ist vorgesehen, daß die optische Anordnung auf der Justierplatte 11 eine unge­ rade Zahl von Spiegelungen ausführt. Bei einer geraden Zahl von Spiegelungen sind die Ausgangsrichtungen des Ausgangsstrahlbündels 2 in die Gegenrichtungen ge­ spiegelt.

Bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist der Umlenkplanspiegel 17 zwischen dem Brennpunkt 8 und dem Kollimator 13 angeordnet. Wenn ein Konkavspiegel statt einer Linse oder Linsenanord­ nung als Kollimator 13 eingesetzt ist, zählt dieser ebenfalls als Spiegel.

Bei einem dritten in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein außeraxialer Parabolspiegel vorgesehen, der den Kollimator 13 und den Umlenkplan­ spiegel 17 ersetzt und das Ausgangsstrahlbündel 2 in eine der ausgezeichneten Richtungen A ₁ oder A ₂ reflek­ tiert.

Zusätzlich zu der Drehung des Astigmatismuskorrek­ tur-Konkavspiegels 4 um die durch den Spiegelscheitel verlaufende Achse hat die gesamte Korrekturoptik nur noch einen weiteren Freiheitsgrad, nämlich den der Verschiebung der Justierplatte 11 entlang der Brenn­ punktortskurve 10 mit den korrigierten Brennpunkten 8, 8′ und 8′′.

In Fig. 3 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Korrekturoptik zusammen mit zusätzlichen Komponenten dargestellt.

Ein einfallendes Parallelstrahlbündel 21, das wiederum lediglich durch seinen Zentralstrahl dargestellt ist, wird mit Hilfe eines externen Planspiegels 22 zu einem externen Toroidspiegel 23 umgelenkt. Der Toroidspiegel 23 bildet das einfallende Parallellichtstrahlbündel 21 in den Eingangsfokus 24 der White-Zelle 3 ab. Am Aus­ gang 25 der White-Zelle 3 entsteht ein scharfes meri­ dionales Bild. Das zugehörige sagittale Bild liegt je nach der Größe des astigmatischen Abstandes im Bereich der sagittalen Fokuslinien 7, 7′′ und 7′. Das die White-Zelle 3 verlassende Hauptstrahlbündel 1 gelangt zu dem als torischen Konkavspiegel ausgebildeten Astig­ matismuskorrektur-Konkavspiegel 4, der entsprechend dem Doppelpfeil 5 justierbar ist und in Fig. 3 in einer ersten durchgezogen dargestellten Winkelposition und einer zweiten gestrichelt dargestellten Winkelposition erkennbar ist. Den beiden unterschiedlichen astigma­ tischen Abständen zugeordneten Winkelpositionen sind die scharfen astigmatismusfreien Brennpunkte 8 und 8′ in der oben beschriebenen Weise zugeordnet. Die gegen­ über Fig. 1 weniger gestreckt dargestellte Justier­ platte 11 ist wiederum parallel zur Brennpunktortskurve 10 entsprechend der durch den Doppelpfeil 12 veran­ schaulichten Verschiebungsrichtung zur Justierung verschiebbar. Die Justierplatte 11 ist in Fig. 3 in einer zweiten Position als Justierplatte 11′ darge­ stellt. Der Brennpunkt 8 ist der Justierplatte 11 in der mit durchgezogenen Linien dargestellten Lage und der Brennpunkt 8′ der in Fig. 3 gestrichelt darge­ stellten Lage der Justierplatte 11′ zugeordnet.

Auf der Justierplatte 11 befindet sich am Ort des Brennpunktes 8 eine Marke, die das Einrichten und Justieren der Anordnung erleichtert.

Wie man der Fig. 3 entnehmen kann, wird das astigmatis­ musfreie Strahlbündel 15 zunächst von einem ersten Planspiegel 26 und dann von einem zweiten Planspiegel 27 umgelenkt. Danach beaufschlagt das astigmatismus­ freie Strahlbündel 15 einen als Kollimator eingesetzten Toroidspiegel 28, der das ortsfeste parallele Aus­ gangsstrahlbündel 2 erzeugt.

Das Ausgangsstrahlbündel 2 wird mit Hilfe eines ersten ortsfesten Planspiegels 29 zu einem zweiten ortsfesten Planspiegel 30 umgelenkt, der so angeordnet ist, daß das austretende Parallelstrahlbündel 31 so umgelenkt wird, daß es mit dem einfallenden Parallelstrahlbündel 21 fluchtet.

Zur Beobachtung des korrigierten Ausgangsbildes der White-Zelle 3 ist es zweckmäßig, am Ort der Marke, d.h. am Ort des Brennpunktes 8 eine Justiervorrichtung einzusetzen, die es gestattet, das am Brennpunkt 8 ent­ stehende Bild zu beobachten. Eine solche Justiervor­ richtung ist in der deutschen Patentschrift 34 45 672 beschrieben. Zur Beobachtung des korrigierten Ausgangs­ bildes der White-Zelle 3 fährt man mit der Justier­ platte 11 die Strecke zwischen den Brennpunkten 8 und 8′ ab und bringt jeweils durch Drehen des Astigmatis­ muskorrektur-Konkavspiegels 4 das Bild in das Zentrum des Okulars der Zentriervorrichtung, um das kleinste Bild zu suchen, das heißt das Bild mit der besten Astigmatismuskorrektur. Nach dem Entfernen der Justier­ vorrichtung aus dem Strahlengang ist der Justiervorgang bereits abgeschlossen und die Strahlung der White-Zelle 3 wird in das Ausgangsstrahlbündel 2 abgebildet, das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 über die Planspiegel 29 und 30 in das austretende Parallel­ strahlbündel 31 umgelenkt wird.

Wenn am Ort des Brennpunktes 8 die oben erwähnte, in der Zeichnung nicht dargestellte, Lochblende eingesetzt wird, hat dies zur Folge, daß Störlicht und Streulicht aus der vorangehenden optischen Anordnung, insbesondere der White-Zelle 3, wirkungsvoll ausgeblendet wird, so daß das Signal/Rauschverhältnis erheblich verbessert wird.

Claims (10)

1. Optische Anordnung zur Korrektur einer astigma­ tischen Abbildung, insbesondere des Ausgangsbildes einer zur laserspektroskopischen Spurengasanalyse eingesetzten White-Zelle, mit einem um eine Justierachse verdrehbaren Astigmatismuskorrek­ tur-Konkavspiegel, durch den bei verschiedenen astigmatischen Abständen zwischen dem sagittalen Bild und meridionalen Bild unter verschiedenen Justierwinkeln an jeweils zugeordneten, an ver­ schiedenen Stellen liegenden Brennpunkten ein scharfes astigmatismusfreies Bild erzeugbar ist, das mit Hilfe einer Umlenk- und Kollimatoroptik in ein ortsfestes, paralleles Ausgangsstrahlbündel abbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Kollimatoroptik (13, 17, 26, 27, 28) auf einer Justierhalterung (11) befestigt ist, die entlang einer Justierbahn (10, 12) ver­ schiebbar ist, welche sich in Richtung einer Orts­ kurve (10) erstreckt, die durch die zu verschie­ denen Justierstellungen des Astigmatismuskorrek­ tur-Konkavspiegels (4, 4′) gehörenden Brennpunkte (8, 8′, 8′′) definiert ist, und daß der Umlenk­ winkel (A) der Umlenkoptik (17, 26, 27, 28) so eingestellt ist, daß bei einer Verschiebung der Justierhalterung (11) entlang der Justierbahn (10, 12) die Austrittsrichtung (A) und Austrittslage des Ausgangsstrahlbündels (2) der optischen An­ ordnung konstant bleibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Justierhalterung (11) entlang einer schräg zur Ausbreitungsrichtung des fokussierten Strahlenbündels (9) verlaufenden geraden Bahn (10, 12) verschiebbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierhalterung (11) als Basisplatte ausgebildet ist, die mit Hilfe von Führungsnuten und Führungszapfen entlang einer Geraden und schräg zur Ausbreitungsrichtung des fokussierten Strahlenbündels (9) verlaufenden Bahn (10) verschiebbar ist.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ lenk- und Kollimatoroptik als Spiegelkollimator mit einem Konkavspiegel (28), insbesondere mit einem außeraxialen Parabolspiegel ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umlenk­ und Kollimatoroptik aus einer Kollimatoroptik (13) mit einer in Strahlausbreitungsrichtung nach­ folgenden Umlenkoptik (17) gebildet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ lenk- und Kollimatoroptik aus einer Umlenkoptik (26, 27) mit einer in Strahlausbreitungsrichtung nachfolgenden Kollimatoroptik (28) gebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkoptik sowie die Kollimatoroptik Spiegel (17, 26, 27, 28) und/oder Linsen (13) enthalten.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Astig­ matismuskorrektur-Konkavspiegel (4) in einem festen Abstand vom meridionalen Bild (6) angeord­ net ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Astigmatismuskorrektur- Konkavspiegel (4) auf der Geraden zwischen dem meridionalen und sagittalen Bild angeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ lenkoptik mehrere Planspiegel (17, 26, 27) und die nachgeordnete Kollimatoroptik einen Toroidspiegel (28) aufweist.