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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der multispektralen optischen Mehrfeld-Kombinationen,
die dazu bestimmt sind, in eine optische Vorrichtung integriert
zu werden, insbesondere in eine Bildgebungsvorrichtung.
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Die
Bildgebungsvorrichtungen werden in Luft-, Wasser- oder Land-Anwendungen benutzt, bei denen
die Bildgebungsvorrichtungen zum Beispiel Zielerfassungs-, Zielerkennungs-
und Zielidentifikationsfunktionen, Zielverfolgungs- und Ziellokalisierungsfunktionen,
Funktionen der Laserbeleuchtung und der Lasergegenmaßnahmen
erfüllen.
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Die
Bildgebungsvorrichtung weist eine Eingangsoptik auf, die vorteilhafterweise
ganz oder teilweise aus der erfindungsgemäßen multispektralen optischen
Mehrfeld-Kombination
besteht. Die optische Kombination betrifft vorzugsweise die Eingangsoptik
eines oder mehrerer Lichtsignal-Empfangskanäle. Es gibt zum Beispiel mindestens
drei Empfangskanäle,
die als Spektralempfindlichkeitsbereich das nahe Infrarot oder Band
I des Infrarots, das mittlere Infrarot oder Band II des Infrarots,
bzw. das ferne Infrarot oder Band III des Infrarots haben. Die drei
Empfangskanäle
werden dann zum Beispiel mit Hilfe von Spektrums-Separatoren voneinander
getrennt. Vorzugsweise ist der Kanal des nahen Infrarot ein Multitask-Kanal,
der die Entfernungsmessung, die Laserfleckerfassung, die passive
und aktive Bildgebung einschließt,
während
der Kanal des mittleren Infrarots und der Kanal des fernen Infrarots
der passiven Bildgebung gewidmet sind.
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Eine
multispektrale optische Mehrfeld-Kombination weist im Allgemeinen
mindestens zwei Felder auf und deckt im Allgemeinen mindestens zwei Spektralempfindlichkeitsbereiche
ab. Die verschiedenen Felder haben verschiedene Funktionen, zum Beispiel
wird das größere Feld
verwendet, um die Ziele zu erfassen, während das kleinere Feld verwendet
wird, um die Identifikation und/oder die Verfolgung der Ziele durchzuführen. Die
Spektralempfindlichkeitsbereiche der multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination
sind zum Beispiel einerseits der sichtbare Bereich und andererseits
der Infrarotbereich.
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Eine
multispektrale optische Mehrfeld-Kombination hat mehrere Nachteile,
darunter, wenn der Spektralbereich sich vergrößert und wenn die Anzahl von
verschiedenen Feldern sich erhöht,
eine zu einer voluminösen
und komplexen Architektur gehörende starke
chromatische Dispersion. Hauptsächlich
können
zwei Arten von optischen Kombinationen in Betracht gezogen werden,
die dioptrischen optischen Kombinationen, d.h. auf der Basis von
Linsen, und die katadioptrischen optischen Kombinationen, d.h. auf
der Basis von Spiegeln. Eine multispektrale dioptrische optische
Kombination hat üblicherweise
eine sehr starke chromatische Dispersion. Eine katadioptrische optische
Mehrfeld-Kombination weist üblicherweise
ein großes
Volumen und eine große
Komplexität
auf.
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Gemäß einem
ersten Stand der Technik ist es bekannt, eine multispektrale optische
Mehrfeld-Kombination mit Hilfe von Spiegeln, von Kombinationen vom
Typ Zoom oder vom Typ bifokales System herzustellen, die auf jedem
der Empfangskanäle angeordnet
sind. Die erhaltene multispektrale optische Mehrfeld-Kombination
hat den Nachteil, sehr voluminös
und sehr komplex zu sein.
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Gemäß einem
zweiten Stand der Technik, der in der Patentanmeldung
FR 2764081 beschrieben ist, ist es
bekannt, eine multispektrale optische Mehrfeld-Kombination mit Hilfe eines Aufbaus
vom Typ Cassegrain herzustellen. Der vorgeschlagene Aufbau hat den
Nachteil, nur ein Zweifeld-Aufbau zu sein, d.h. sich auf zwei Felder
zu beschränken,
was für
bestimme Bildgebungsvorrichtungen nicht ausreicht.
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Die
Erfindung schlägt
eine multispektrale optische Mehrfeld-Kombination mit drei Feldern
vor, die relativ kompakt ist und bei der die chromatische Dispersion
relativ gering bleibt. Die multispektrale optische Mehrfeld-Kombination
gemäß der Erfindung verwendet
den Aufbau vom Typ Cassegrain gemäß dem zweiten Stand der Technik,
dem ein drittes, so genanntes "großes Feld" hinzugefügt wird,
das durch Hinzufügen
einer Fokussieroptik mit großem
Feld und durch die besondere Abänderung
der Strecke des zu fokussierenden Lichts vor seiner möglichen Erfassung
durch eine Transportoptik erhalten wird. Wenn nicht anders erwähnt, haben
die Begriffe Licht und Lichtsignal die gleiche Bedeutung. In der
Konfiguration mit großem
Feld geht das Licht durch die Fokussieroptik mit großem Feld,
ohne durch die Spiegel des Cassegrain-Aufbaus zu gehen. Um von der
Konfiguration mit mittlerem Feld in die Konfiguration mit großem Feld überzugehen,
genügt
es, von den Spiegeln des Cassegrain-Aufbaus nur den Sekundärspiegel
zu verschieben. Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zum Feldwechsel
in einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination vor.
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Erfindungsgemäß wird eine
optische Mehrfeld-Kombination vom Typ Cassegrain mit einer Bildbrennebene
vorgesehen, die einen ersten gelochten konkaven Primärspiegel,
der bezüglich
der Bildbrennebene fest ist, und einen konvexen Sekundärspiegel
aufweist, wobei der Aufbau und die Position der Spiegel in einer
Konfiguration mit kleinem Feld so sind, dass das von einer als im
Unendlichen befindlich betrachteten äußeren Szene stammende Licht, das
in Höhe
der Bildbrennebene fokussiert werden soll, zwischenzeitlich zunächst vom
ersten Primärspiegel
und dann vom Sekundärspiegel
reflektiert wird, und weiter einen zweiten gelochten konkaven Primärspiegel
aufweist, der bezüglich
der Bildbrennebene beweglich ist, wobei der Aufbau und die Position
der Spiegel in einer Konfiguration mit einem mittleren Feld, das
größer ist
als das kleine Feld, so sind, dass das von einer als im Unendlichen
befindlich betrachteten äußeren Szene
stammende Licht, das in Höhe
der Bildbrennebene fokussiert werden soll, zwischenzeitlich zunächst vom
zweiten Primärspiegel
und dann vom Sekundärspiegel
reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärspiegel
bezüglich
der Bildbrennebene beweglich ist, und dass die optische Kombination
weiter eine Fokussieroptik mit großem Feld aufweist, die bezüglich der
Bildbrennebene beweglich ist, wobei der Aufbau und die Position
der Spiegel und der Fokussieroptik mit großem Feld in einer Konfiguration
mit großen Feld,
wobei das große
Feld größer ist
als das mittlere Feld, so sind, dass das von einer als im Unendlichen befindlich
betrachteten äußeren Szene
stammende Licht, das in Höhe
der Bildbrennebene mittels der Fokussieroptik mit großem Feld
fokussiert werden soll, zwischenzeitlich von keinem der Primärspiegel
oder Sekundärspiegel
reflektiert wird.
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Erfindungsgemäß ist auch
ein Verfahren zum Feldwechsel in einer optischen Mehrfeld-Kombination
vom Typ Cassegrain vorgesehen, die einen Primärspiegel mit kleinem Feld,
einen Primärspiegel mit
mittlerem Feld und einen Sekundärspiegel
aufweist, wobei das Verfahren beim Übergang von einer Konfiguration
mit kleinem Feld in eine Konfiguration mit mittlerem Feld einen
Schritt der Verschiebung des Primärspiegels mit mittlerem Feld
aufweist, damit der Primärspiegel
mit mittlerem Feld das vom Primärspiegel
mit kleinem Feld reflektierte Licht in Richtung des Sekundärspiegels
verdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ebenfalls beim Übergang
von einer Konfiguration mit mittlerem Feld in eine Konfiguration
mit großem
Feld einen Schritt der Verschiebung des Sekundärspiegels und einer Fokussieroptik
mit großem
Feld aufweist, damit die Fokussieroptik mit großem Feld das von außen kommende Licht
fokussiert, ohne dass es von einem der Primärspiegel oder Sekundärspiegel
der optischen Kombination reflektiert wird.
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Das
mittlere Feld ist sowohl kleiner als das große Feld als auch größer als
das kleine Feld. Durch den Aufbau vom Typ Cassegrain kann die Architektur leicht
multispektral sein, da die Spiegel, zum Beispiel aus Aluminium,
sehr wenig chromatische Dispersion aufweisen. Die erfindungsgemäße optische
Kombination könnte
auch in einem einzigen Spektralempfindlichkeitsbereich verwendet
werden, aber dadurch würde
sie ihren Vorteil verlieren.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Besonderheiten
und Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der
als Beispiel dienenden beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es
zeigen:
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1 schematisch
ein Beispiel einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination
gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit kleinem Feld;
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2 schematisch
ein Beispiel einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination
gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit mittlerem Feld;
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3 schematisch
ein Beispiel einer Ausführungsform
einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit großem
Feld;
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4 schematisch
ein Beispiel einer anderen Ausführungsform
einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit großem
Feld.
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In
der erfindungsgemäßen optischen
Kombination ist die Bildbrennebene vorzugsweise eine Zwischenbildbrennebene.
Die optische Kombination besitzt dann auch eine Ausgangsbildbrennebene,
die sich stromabwärts
hinter der Zwischenbildbrennebene befindet, wobei die Richtung von
vorne nach hinten der Fortpflanzungsrichtung des Lichts entspricht, das
von außen
kommt, um fokussiert zu werden, d.h. in allen 1 bis 4 von
links nach rechts. Um das Bild von der Zwischenbildbrennebene zur
Ausgangsbildbrennebene zu transportieren, weist die optische Kombination
eine Transportoptik auf, die sich zwischen der Zwischenbildbrennebene
und der Ausgangsbildbrennebene befindet. Die Transportoptik besteht
aus zwei gelochten Transportspiegeln, die bezüglich der Zwischenbildbrennebene
ortsfest sind, sich zwischen der Zwischenbildbrennebene und der Ausgangsbildbrennebene
befinden und so aufgebaut und angeordnet sind, dass das von einem
in Höhe der
Zwischenbildbrennebene befindlichen Bild kommende Licht, das dazu
bestimmt ist, ein Bild zu formen, das sich in Höhe der Ausgangsbildbrennebene befindet,
zwischenzeitlich zunächst
vom der Ausgangsbildbrennebene am nächsten liegenden Transportspiegel
reflektiert wird, wobei der Spiegel konkav ist, und dann vom der
Zwischenbildbrennebene am nächsten
liegenden Transportspiegel reflektiert wird. Die den Detektoren
der verschiedenen Empfangskanäle
entsprechenden Lichtsignale der verschiedenen Spektralbänder werden
stromabwärts
kurz hinter der Transportoptik getrennt; die optische Kombination weist
also vorzugsweise keine zusätzliche
Transportoptik nach der Trennung der verschiedenen Spektralbänder auf.
Das Vorhandensein einer Transportoptik hat den Vorteil, der optischen
Kombination einen großen
Abstand zwischen der Rückseite
des Primärspiegels
der Konfiguration mit kleinem Feld und der Ausgangsbildbrennebene
zu verleihen, was es ermöglicht,
die Elemente der spektralen Trennung einfach anzuordnen, ohne zusätzliche
Transportoptiken zu erfordern. Die Transportoptik ist bevorzugt
so aufgebaut und angeordnet, dass die Ausgangspupille der optischen
Kombination sich in der Nähe
des der Zwischenbildbrennebene am nächsten liegenden Transportspiegels
befindet, wobei die Ausgangspupille sich vorteilhafterweise innerhalb
der Transportoptik befindet, d.h. zwischen den beiden die Transportoptik
bildenden Spiegeln. Diese Fokussierung in Höhe der Ausgangsbildbrennebene,
die direkt nach der spektralen Trennung ohne Verwendung einer zusätzlichen
Transportoptik durchgeführt
wird, hat aber den Nachteil, eine Pupillenkonjugation auf dem kalten
Bildschirm der Infrarotdetektoren der verschiedenen Empfangskanäle schwieriger
zu machen, was einen parasitären
Strukturfluss erzeugt, der sich zu dem parasitären Strukturfluss addiert,
der von der zentralen Verdunklung aufgrund des Cassegrain-Aufbaus
kommt. Es kann dann notwendig werden, Mittel zur Reduzierung des
parasitären
Strukturflusses hinzuzufügen,
was den Nachteil hat, die Komplexität der optischen Kombination
zu erhöhen,
aber in weniger großem
Ausmaß als
durch das Hinzufügen
von zusätzlichen
Transportoptiken nach der spektralen Trennung. Unter den klassischen
Einrichtungen zur Reduzierung des parasitären Strukturflusses können als
Beispiel die Anordnung von kalten Abschirmungen oder Abschirmungen
mit geringem Emissionsvermögen
von der Art ausgerichtete Spiegel oder Oberflächen von Mikro-Triedern, oder auch die
Verwendung von Werkstoffen mit negativer Lumineszenz erwähnt werden.
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Um
von einer Konfiguration mit mittlerem Feld zu einer Konfiguration
mit großem
Feld überzugehen,
enthält
ein Beispiel eines Feldwechselverfahrens gemäß der Erfindung einen Schritt
der Verschiebung des Sekundärspiegels
und der Fokussieroptik mit großem
Feld. Vorzugsweise reicht dieser einzige Schritt aus für den Übergang
in die Konfiguration mit großem
Feld.
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Dieser
Verschiebungsschritt besteht in einer gleichzeitigen geradlinigen
Translationsverschiebung des Sekundärspiegels und der Fokussieroptik mit
großem
Feld. Hierzu weist die erfindungsgemäße optische Kombination ein
System der gleichzeitigen geradlinigen Translationsverschiebung
des Sekundärspiegels
und der Fokussieroptik mit großem
Feld auf. Der Sekundärspiegel
und die Fokussieroptik mit großem
Feld sind dann vorteilhafterweise fest miteinander verbunden. Die
Translationsverschiebung erfolgt vorzugsweise entlang der optischen
Achse der optischen Kombination, bis die Fokussierebene der Fokussieroptik
mit großem
Feld mit der Bildbrennebene zusammenfällt, die dem Sekundärspiegel
am nächsten
ist, d.h. der Zwischenbildbrennebene, wenn die optische Kombination
zwei Bildbrennebenen aufweist. Die Unwucht wird vorzugsweise mit
Hilfe eines Unwucht-Ausgleichsmechanismus
ausgeglichen, wobei dieser Mechanismus aber den Nachteil hat, relativ
komplex zu sein.
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In
einer bevorzugten Variante einer erfindungsgemäßen optischen Kombination von
der Art mit Verschiebung durch Translationsverschiebung des Sekundärspiegels
und der Fokussieroptik mit großem
Feld besteht der Sekundärspiegel
aus einer Metallbeschichtung des Umfangsbereichs der Rückseite
des letzten optischen Elements der Fokussieroptik mit großem Feld.
Im Fall einer rein dioptrischen Fokussieroptik mit großem Feld
dient so der zentrale Bereich der letzten Linse der Fokussieroptik
mit großem
Feld als Feldlinse in der Konfiguration mit großem Feld, während der Umfangsbereich der
letzten Linse sowohl in der Konfiguration mit kleinem Feld wie auch
in der Konfiguration mit mittlerem Feld als Sekundärspiegel
dient.
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Um
von einer Konfiguration mit mittlerem Feld zu einer Konfiguration
mit großem
Feld überzugehen,
weist ein Beispiel eines Feldwechselverfahrens gemäß der Erfindung
einen Schritt der Verschiebung des Sekundärspiegels und der Fokussieroptik mit
großem
Feld auf. Vorzugsweise reicht dieser einzige Schritt für den Übergang
in die Konfiguration mit großem
Feld. Der Verschiebungsschritt besteht in einer Drehung, die die
Fokussieroptik mit großem
Feld in Stellung bringt und gleichzeitig den Sekundärspiegel
wegklappt. Hierzu weist die optische Kombination ein Drehsystem
auf, das die Fokussieroptik mit großem Feld in Stellung bringt
und gleichzeitig den Sekundärspiegel
wegklappt. Der Sekundärspiegel
und die Fokussieroptik mit großem
Feld sind vorteilhafterweise auf einen Aufbau montiert, der drehbeweglich ist
und eines oder mehrere die Unwucht kompensierende Ausgleichsgewichte
aufweist. Der Unwucht-Kompensationsmechanismus ist hier viel einfacher,
da er sich auf einige Ausgleichsgewichte beschränkt, die auf dem den Sekundärspiegel
und die Fokussieroptik mit großem
Feld enthaltenden Aufbau angeordnet sind, wobei die Ausgleichsgewichte
es ermöglichen,
den Ausgleich des Aufbaus herzustellen, der während der ganzen Drehbewegung
ausgeglichen bleibt. Der Aufbau, der Sekundärspiegel, die Fokussieroptik
mit großem
Feld und das oder die Ausgleichsgewicht(e) sind alle fest miteinander
verbunden. Somit ermöglicht
eine einfache Drehbewegung das Einziehen des Sekundärspiegels
zugunsten der Fokussieroptik mit großem Feld, ohne einen zusätzlichen
Unwucht-Kompensationsmechanismus zu erfordern.
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In
der erfindungsgemäßen optischen
Kombination ist die Fokussieroptik mit großem Feld vorzugsweise rein
dioptrisch. So ist die Fokussieroptik mit großem Feld sehr kompakt. Obwohl
die Fokussieroptik mit großem
Feld rein dioptrisch ist, streut sie nicht zu stark, da die Vergrößerung in
der Konfiguration mit großem
Feld geringfügig
ist, und es gibt also weniger "Bildertrennung" als bei den Konfigurationen mit
mittlerem Feld oder mit kleinem Feld. Wenn die Fokussieroptik mit
großem
Feld in der optischen Kombination in der Konfiguration mit großem Feld angebracht
wird, fällt
die Bildbrennebene der Fokussieroptik mit großem Feld mit der ersten Bildbrennebene
zusammen, die bei den anderen Konfigurationen stromabwärts hinter
dem Sekundärspiegel
liegt, wobei diese erste Bildbrennebene die Zwischenbildbrennebene
ist, wenn die optische Kombination zwei Brennebenen aufweist.
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Vorzugsweise
hat die vorteilhafterweise rein dioptrische Fokussieroptik mit großem Feld
eine kurze Brennweite und einen kleinen Durchmesser, wobei ihre
Brennweite kleiner ist als die Entfernung zwischen einerseits dem
vorteilhafterweise gelochten zentralen Bereich des Sekundärspiegels
in der Konfiguration mit kleinem Feld oder mittlerem Feld und andererseits
der dem Sekundärspiegel
am nächsten liegenden
Bildbrennebene, wobei ihr Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser
des Sekundärspiegels.
Die Fokussieroptik mit großem
Feld ist vorteilhafterweise eine multispektrale Optik, deren Spektralempfindlichkeitsbereich
sich vom sichtbaren Licht bis zum fernen Infrarot erstreckt. Aufgrund
ihrer kurzen Brennweite und ihres kleinen Durchmessers kann diese
multispektrale Fokussieroptik mit großem Feld zu relativ geringen
Kosten hergestellt werden. In einer möglichen Variante ist diese
Fokussieroptik mit großem
Feld nicht mehr multispektral, sondern ihr Spektralempfindlichkeitsbereich
ist auf das ferne Infrarot beschränkt, was aufgrund der Tatsache,
dass die Konfiguration mit großem
Feld im Allgemeinen auf den Betrieb der Zielerfassung beschränkt ist, durchführbar ist.
Die Kosten dieser letzteren Fokussieroptik mit großem Feld,
deren Empfindlichkeitsbereich auf das Band III des Infrarots beschränkt ist, sind
noch geringer.
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1 stellt
schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen multispektralen optischen
Mehrfeld-Kombination
in der Konfiguration mit kleinem Feld dar. Die optische Achse ao
der optischen Kombination ist gestrichelt dargestellt, wobei die
optische Kombination ein zentriertes optisches System ist, das im
Wesentlichen eine Drehsymmetrie um die optische Achse ao aufweist.
Wenn nicht anders angegeben, haben die Begriffe Licht, Lichtstrahlen
oder auch Lichtsignal die gleiche Bedeutung. Die Strecke der Lichtstrahlen
wird durch Pfeile dargestellt, die in die Fortpflanzungsrichtung
der Lichtstrahlen weisen. Die durch gestrichelte Pfeile dargestellten
Lichtstrahlen stellen von Elementen der optischen Kombination maskierte
oder verdunkelte Lichtstrahlen dar. Die erfindungsgemäße optische
Kombination weist einen ersten Primärspiegel M1, einen zweiten
Primärspiegel
M5, einen Sekundärspiegel
M2, einen ersten Transportspiegel M3, einen zweiten Transportspiegel M4
auf, wobei die Transportspiegel M3 und M4 die Transportoptik bilden.
Da die erfindungsgemäße optische
Kombination vom Typ Cassegrain ist, entspricht die Bezeichnung "Primär"-Spiegel und "Sekundär"-Spiegel analog dem
klassischen Cassegrain-Aufbau gemäß der Funktion der betrachteten Spiegel.
Die optische Kombination besitzt eine Bildbrennebene, die sich direkt
stromabwärts
hinter dem Sekundärspiegel
M2 befindet, es ist die Zwischenbildbrennebene PFI. Die optische
Kombination weist eine weitere Bildbrennebene auf, die stromabwärts hinter
der Transportoptik liegt, das ist die Ausgangsbildbrennebene PFS.
Aus Gründen
der einfacheren Darstellung und Lesbarkeit der 1 wurde
nur eine Ausgangsbildbrennebene PFS dargestellt; die üblichen
Bildgebungsvorrichtungen weisen Elemente der spektralen Trennung
auf, die aus den gleichen Gründen
nicht in 1 dargestellt sind, sich aber zwischen
dem ersten Transportspiegel M3 und den verschiedenen Ausgangsbildbrennebenen
befinden würden.
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Der
erste Primärspiegel
M1 ist konkav, sein Außendurchmesser
beträgt
De1, er ist in seinem zentralen Bereich gelocht und sein Innendurchmesser
ist Di1; er ist so aufgebaut und angeordnet, dass er in der Konfiguration
mit kleinem Feld (wie in 1) die Lichtstrahlen, die im
Wesentlichen parallel auf seiner reflektierenden Seite ankommen,
d.h. die von einer als im Unendlichen befindlich betrachteten äußeren Szene
stammen (perfekt parallel ankommende Strahlen könnten nur von einer wirklich
im Unendlichen befindlichen Szene stammen), in Richtung des Sekundärspiegels
M2 reflektiert.
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Der
zweite Primärspiegel
M5 ist konkav, sein Außendurchmesser
beträgt
De5, er ist in seinem zentralen Bereich gelocht, sein Innendurchmesser
ist Di5; er ist so aufgebaut und angeordnet, dass er in der Konfiguration
mit mittlerem Feld (siehe 2) die im
Wesentlichen parallel auf seiner reflektierenden Fläche ankommenden
Lichtstrahlen in Richtung des Sekundärspiegels M2 analog zum ersten
Primärspiegel
M1 reflektiert und gleichzeitig dabei die Lichtstrahlen verdunkelt,
die vom ersten Primärspiegel
M1 in Richtung des Sekundärspiegels
M2 reflektiert werden; in der Konfiguration mit kleinem Feld (wie
in 1) ist er verschoben, um die vom ersten Primärspiegel
M1 in Richtung des Sekundärspiegels
M2 reflektierten Lichtstrahlen nicht zu verdunkeln. Der Innendurchmesser
Di5 des zweiten Primärspiegels
M5 ist kleiner als der Innendurchmesser Di1 des ersten Primärspiegels
M1.
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Der
Sekundärspiegel
M2 ist konvex, sein Außendurchmesser
ist De2, er ist in seinem zentralen Bereich gelocht, sein Innendurchmesser
ist Di2; er ist so aufgebaut und angeordnet, dass er in der Konfiguration
mit kleinem Feld (wie in 1) die auf seiner reflektierenden
Fläche
vom ersten Primärspiegel
M1 ankommenden Lichtstrahlen (vom zweiten Primärspiegel M5 stammenden Lichtstrahlen
im Fall der 2, die eine Konfiguration mit
mittlerem Feld darstellt) in Richtung des ersten Transportspiegels
M3 reflektiert. Zwischen dem Sekundärspiegel M2 und dem ersten
Transportspiegel M3 werden die Lichtstrahlen in Höhe der Zwischenbildbrennebene
PFI fokussiert, um ein Bild der äußeren Szene
zu formen, das als im Unendlichen befindlich angesehen wird.
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Der
erste Transportspiegel M3 ist konkav und in seinem zentralen Bereich
gelocht; er ist so aufgebaut und angeordnet, dass er in der Konfiguration mit
kleinem Feld (wie in 1) die vom Sekundärspiegel
M2 auf seiner reflektierenden Fläche
ankommenden Lichtstrahlen in Richtung des zweiten Transportspiegels
M4 reflektiert.
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Der
zweite Transportspiegel M4 ist in seinem zentralen Bereich gelocht;
er ist so aufgebaut und angeordnet, dass er in der Konfiguration
mit kleinem Feld (wie in 1) die vom ersten Transportspiegel M3
auf seiner reflektierenden Fläche
ankommenden Lichtstrahlen so reflektiert, dass die Lichtstrahlen
in Höhe
der Ausgangsbildbrennebene PFS fokussiert werden, um dort ein Bild
der äußeren Szene
zu formen, die als. im Unendlichen befindlich betrachtet wird.
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Die
Entfernung dM2PFI stellt die Entfernung dar, die den zentralen gelochten
Bereich des Sekundärspiegels
M2 von der Zwischenbildbrennebene PFI trennt. Bezüglich des
Körpers
und des Aufbaus der optischen Kombination sind die Zwischenbildbrennebene
PFI und die Ausgangsbildbrennebene PFS ortsfest, unabhängig von
der gewählten
Feldkonfiguration. In gleicher Weise sind der erste Primärspiegel
M1, der erste Transportspiegel M3 und der zweite Transportspiegel
M4 unabhängig
von der gewählten
Feldkonfiguration ortsfest. Dagegen sind der zweite Primärspiegel
M5 und der Sekundärspiegel
M2 bezüglich
des Körpers
der optischen Kombination und somit bezüglich der Zwischenbildbrennebene
PFI beweglich.
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2 stellt
schematisch ein Beispiel einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination
gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit mittlerem Feld dar. Alle Spiegel und Bildbrennebenen
haben die gleiche Stellung wie in 1, d.h.
die gleiche Stellung wie in der Konfiguration mit kleinem Feld,
bis auf den zweiten Primärspiegel
M5, der in Richtung der Transportoptik geradlinig translationsverschoben wurde,
um einerseits die vom ersten Primärspiegel M1 stammenden Lichtstrahlen
(gestrichelt dargestellt) zu verdunkeln und andererseits die im
Wesentlichen parallel auf seiner reflektierenden Fläche ankommenden
Lichtstrahlen in Richtung des Sekundärspiegels M2 zu reflektieren.
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3 stellt
schematisch ein Beispiel einer multispektralen optischen Mehrfeld-Kombination
gemäß der Erfindung
in der Konfiguration mit großem Feld
dar. Alle Spiegel und Bildbrennebenen haben die gleiche Stellung
wie in 2, d.h. die gleiche Stellung wie in der Konfiguration
mit mittlerem Feld, bis auf den Sekundärspiegel M2 und eine Fokussieroptik
OFGC mit großem
Feld, die auf der Strecke der in Höhe der Bildbrennebenen PFI
und PFS fokussierten Lichtstrahlen nicht vorhanden war und in den
vorhergehenden 1 und 2 aus Gründen der Klarheit
nicht dargestellt wurde. Die aus dem Sekundärspiegel M2 und der Fokussieroptik
OFGC mit großem
Feld bestehende, fest verbundene Einheit wurde derart in Richtung
der Transportoptik geradlinig translationsverschoben, dass einerseits
der Sekundärspiegel
M2 die vom ersten Primärspiegel
M1 oder vom zweiten Primärspiegel
M5 reflektierten Lichtstrahlen nicht mehr in Höhe der Zwischenbrennebene PFI
fokussieren kann, und dass andererseits die im Wesentlichen parallel
auf der Fokussieroptik OFGC mit großem Feld ankommenden Lichtstrahlen in
Höhe der
Zwischenbildbrennebene PFI fokussiert werden und anschließend mit
Hilfe der Transportoptik in Höhe
der Ausgangsbildbrennebene PFS fokussiert werden können. Die
Fokussieroptik OFGC mit großem
Feld hat einen Durchmesser D3, der kleiner ist als der Innendurchmesser
De2 des Sekundärspiegels
M2, und eine Brennweite f3, die kleiner ist als die in 1 dargestellte
Entfernung dM2PFI.
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4 stellt
schematisch ein Beispiel einer anderen Ausführungsform einer multispektralen
optischen Mehrfeld-Kombination gemäß der Erfindung in der Konfiguration
mit großem
Feld dar. Alle Spiegel und Bildbrennebenen nehmen die gleiche Stellung ein
wie in 2, d.h. die gleiche Stellung wie in der Konfiguration
mit mittlerem Feld, außer
dem Sekundärspiegel
M2 und einer Fokussieroptik OFGC mit großem Feld, die auf der Strecke
der in Höhe
der Bildbrennebenen PFI und PFS fokussierten Lichtstrahlen nicht
vorhanden war und daher aus Gründen der
Klarheit in den vorhergehenden 1 und 2 nicht
dargestellt wurde. Die aus dem Sekundärspiegel M2 und der Fokussieroptik
OFGC mit großem Feld
bestehende, fest verbundene Einheit ist fest mit einem Aufbau ST
verbunden, der durch ein gestricheltes Viereck symbolisch dargestellt
ist. Der Aufbau ST ist bezüglich
einer Drehachse AR drehbeweglich. Die hier in 4 aus
Gründen
der Klarheit nicht dargestellten Ausgleichsgewichte sind fest mit dem
Aufbau ST verbunden, so dass der Aufbau ST während seiner ganzen Drehbewegung
um die Drehachse AR ausgeglichen bleibt. Der Aufbau ST hat eine
derartige Drehung um die Achse AR erfahren, dass einerseits der
Sekundärspiegel
M2 die vom ersten Primärspiegel
M1 oder vom zweiten Primärspiegel
M5 reflektierten Lichtstrahlen nicht mehr in Höhe der Zwischenbrennebene PFI
fokussieren kann, und dass andererseits die im Wesentlichen parallel
auf der Fokussieroptik OFGC mit großem Feld ankommenden Lichtstrahlen
in Höhe
der Zwischenbildbrennebene PFI fokussiert werden und anschließend mit Hilfe
der Transportoptik in Höhe
der Ausgangsbildbrennebene PFS fokussiert werden können. Die
Fokussieroptik OFGC mit großem
Feld hat einen Durchmesser D3, der kleiner ist als der Innendurchmesser De2
des Sekundärspiegels
M2, und eine Brennweite f3, die kleiner ist als die in 1 dargestellte
Entfernung dM2PFI.