DE3820783C2 - - Google Patents
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883820783 DE3820783A1 (de) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | Optische anordnung zur korrektur einer astigmatischen abbildung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883820783 DE3820783A1 (de) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | Optische anordnung zur korrektur einer astigmatischen abbildung |
Publications (2)
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---|---|
DE3820783A1 DE3820783A1 (de) | 1990-01-04 |
DE3820783C2 true DE3820783C2 (de) | 1990-04-26 |
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ID=6356842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883820783 Granted DE3820783A1 (de) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | Optische anordnung zur korrektur einer astigmatischen abbildung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3820783A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111095041B (zh) * | 2017-09-20 | 2022-06-28 | Asml荷兰有限公司 | 用于光刻设备的控制*** |
-
1988
- 1988-06-20 DE DE19883820783 patent/DE3820783A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3820783A1 (de) | 1990-01-04 |
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