DE860727C - Geraet zur visuellen und photographischen Beobachtung von Gegenstaenden - Google Patents

Geraet zur visuellen und photographischen Beobachtung von Gegenstaenden

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DE860727C
DE860727C DEN609A DEN0000609A DE860727C DE 860727 C DE860727 C DE 860727C DE N609 A DEN609 A DE N609A DE N0000609 A DEN0000609 A DE N0000609A DE 860727 C DE860727 C DE 860727C
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DE
Germany
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mirror
correction element
photocathode
attached
objects
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Expired
Application number
DEN609A
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English (en)
Inventor
Albert Dr Bouwers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optische Industrie de Oude Delft NV
Original Assignee
Optische Industrie de Oude Delft NV
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0884Catadioptric systems having a pupil corrector
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description

  • Gerät zur visuellen und photographischen. Beobachtung von Gegenständen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur visuellen oder photographischen Beobachtung von Gegenständen mittels optischer Strahlen, wobei die von den Gegenständen ausgehenden Strahlen im Gerät in Elektronenstrahlen umgewandelt und diese ihrerseits wieder in optische Strahlen umgesetzt werden.
  • Solche Geräte sind bereits bekannt; man siehe z. B. den Artikel von G. A. Morton und L. E. Flory in »Electronics«, September 1946, über ein Infrarotfernrohr. Die Wirkung des in diesem Artikel beschriebenen Gerätes ist derart, daß mit Hilfe eines Linsensystems oder eines Spiegelsystems nach S c h m i dt ein infrarotes Rild des wahrzunehmenden Gegenstandes auf einer für Infrarotstrahlen empfindlichen Photokathode einer Spezialröhre, der IP 25, erzeugt wird. Diese Phot9-kathode wird dann elektronenoptisch auf einem Leuchtschirm auf der anderen Seite der Röhre abgebildet; dieser Schirm wird mittels eines Okulars beobachtet.
  • Die Erfindung bezweckt, die Baulänge solcher Geräte wesentlich heräbzusetzen, die Lichtstärke und das Gesichtsfeld zu steigern und noch andere Verbesserungen anzubringen, welche noch zur Sprache kommen werden.
  • Das Gerät nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß der Leuchtschirm und die Photokathode des Bildwandlers derart zwischen der Spiegeloptik und dem Korrektionselement angeordnet sind, daß der Leuchtschirm dem Spiegel und die Photokathode dem Korrektionselement benachbart sind.
  • Die Beobachtung - kann mit sichtbaren oder tmsichtbaren elektr.omagnëtischen Strahlen erfolgen; die eiektronenõptische Abbildung innerhalb der Bildwandlerröhre kann mittels elektrischer oder magnetischer Linsen oder durch eine Kombination beider herbeigeführt werden.
  • Das Gerät nach der Erfindung hat einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Infrarntfernrohr der Art nach Morton und Flory, denn die Photokathode wird von den optischen Strahlen auf derselben Seite getroffen, an der die Elektronenemission stattfindet, so daß der Absorptions- und Streuverlust, der auftritt, wenn die Photokathode auf der gegenüberliegenden Seite getroffen wird, wie beim Fernrohr nach Morton und Flory, vermieden ist. Es ist bekannt, daß unter diesen Verhältnissen die Emission der Photokathode ein Vielfaches von derjenigen bei einer durchsichtigen Photokathode ist. Außerdem ist die Stärke der photoelektrischen Schicht beim Gerät nach der Erfindung nicht auf die sehr engen Grenzen beschränkt, denen eine durchsichtige Photokathode entsprechen muß und die deren Herstellung schwer durchführbar machen.
  • Ferner ist die Baulänge des Gerätes nach der Erfindung wesentlich kürzer gegenüber dem Infrarotfernrohr der Art nach so o r t o n und Flo o r y in der Ausführung mit einem Schmidt-System, und dies ist a fortiori der Fall, wenn ein Vergleich mit ihrer Ausführung mit einem Linsensystem gemacht wird. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, daß die Photokathode nach der Erfindung zwischen dem Spiegel und dem Korrektionselement angebracht ist, so daß sich die optische und die elektronenoptische Abbildung teilweise oder völlig in demselben Raum vollziehen.
  • Das Gerät nach der Erfindung ist in verschiedenen Ausführungsformen herstellbar.
  • So kann man das Korrektionselement und den Spiegel gleichzeitig als Verschluß gläser des Vakuumraums dienen lassen, wobei der Leuchtschirm dann z. B. auf den zentralen Teil der Spiegeloberfläche angebracht werden kann, auf dem keine Spiegelschicht angebracht ist. Auch können das Korrektionselement und der Spiegel im Vakuum angebracht werden.
  • In den beiden Fällen tritt dann aber der Nachteil auf, daß die erforderliche genaue, gegenseitige Zentrierung des Korrektionselements, des Spiegels und der P'hotokathode- nur schwer verwirklichbar ist, da der Spiegel und das Korrektionselement an oder in der die Photokathode enthaltendenVakuumröhre geschmolzen werden müssen.
  • Nach der Erfindung kann diese Schwierigkeit teilweise dadurch vermieden werden, daß entweder das Korrektionselement oder der Spiegel außerhalb des Vakuums angebracht wird.- Auf diese Weise braucht man bei der Einschmelzung nur für eine gute Zentrierung der Photokathode gegenüber dem eingeschmolzenen Teil Sorge zu tragen, während der außerhalb des Vakuums befindliche Teil dann durch an sich bekannte Mittel getrennt zentriert werden kann.
  • Eine noch vorteilhaftere Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung ist die, bei der sowohl der Spiegel als auch das Korrektionselement außerhalb des Vakuums angebracht sind. Auf diese Weise ist die Schwierigkeit der Zentrierung völlig vermieden, da der Spiegel und das Korrektionselement je gegenüber der Photokathode zentriert werden können.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen muß der Vakuu.mraum zwar mit einem oder zwei Verschlußgläsern von hinreichend optischer Qualität versehen sein, aber dies können flache oder gekrümmte Gläser gleichmäßiger Stärke sein, deren Zentrierung viel weniger kritisch ist als die des Korrektionselements und des Spielgels.
  • Wird das Korrektionselement im Vakuum angeordnet oder bildet es den Verschluß des Vakuumgefäßes, so trägt seine auf der Seite des Hohlspiegels liegende Oberfläche die Photokathode. Dabei wird gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Abschirmung der Photokathode gegenüber direkten optischen Strahlen durch einen metallisch leitenden Niederschlag auf der Oberfläche des Korrektionselements oder des Verschluß glases bewirkt, wobei der Niederschlag gleichzeitig Träger der eigentlichen photoelektrischen Schicht ist und ferner dazu dienen kann, die Photokathode mit den übrigen Teilen der die elektronenoptische Abbildung herbeiführenden elektrischen Schaltung zu verbinden. Auf diese Weise ergibt sich eine zweckmäßige und einfach verwirklichbare Anordnung der Photokathode.
  • Das Korrektionselement kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden, z. B. als Schmidt-Platte oder als Meniskuslinse entsprechend der französischen Patenschrift 883 937.
  • Das auf dem Leuchtschirm erzeugte Bild kann photographisch festgelegt oder mittels eines Okulars direkt beobachtet werden.
  • Es können im Gerät verschiedene Typen von Elektronenlinsen verwendet werden.
  • Eine dem Gerät nach der Erfindung besonders angepaßte Elektronenlinse weist das Kennzeichen auf, daß die positive Elektrode aus einem nahezu kugelförmig durchbohrten Teil besteht, an dem ein kegelförmiger Körper aus leitendem Werkstoff angebracht ist, der am anderen Ende an oder in der Nähe des Leuchtschirms ausläuft.
  • Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Elektronen nach Durchgang durch die Bohrung im kugelförmigen Teil der positiven Elektrode in einem feldfreien Raum bewegen. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß das elektronenoptische System der Bedingung entspricht, daß es völlig außerhalb des abbildenden Strahlenbündels' liegt, so daß von ihm kein Licht aufgefangen wird.
  • In der Zeichnung ist zwecks Erläuterung ein Prinzipschema einer der Ausführungsformen des Gerätes nach der Erfindung gegeben.
  • Das optische System besteht aus dem sphärischen Spiegel 1 und dem Korrektionselement 2. Die Grenzflächen- des Spiegels und des meniskusförmigen Korrektionselements sind konzentrisch.
  • Zwischen diesen beiden ist die Vakuumröhre 3 angebracht, die auf beiden Seiten von den Verschlußgläsern 4 und 5. begrenzt ist. Das Verschlußglas 4 trägt auf der Innenseite die Photokathode 6, deren Oberfläche konzentrisch -mit den Oberflächen des Spiegels und ider Meniskuslinse ist.
  • Die Photokathode ist- von einem ringförmigen, leitenden Körper 7 mit der Hohifläche 8 umgeben.
  • Der Körper 7 ist leitend mit dem Zylinders, gleichfalls aus leitendem Werkstoff, verbunden.
  • In der Röhren ist die leitende Kugel 10 untergebracht, die mit einer - die Elektronenlinse bildenden Öffnung II: verstehen ist. Diese Kugel ist an dem das Licht abschließenden Körper 12 befestigt.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Körper aus Isoliermaterial. Unter bestimmtelr-Verhältnissen kann es aber auch vorteilhaft sein, ihn völlig oder teilweise aus einem leitenden Material anzufertigen. Der Leuchtschirm I3,, der bei dem dargestellten Gerät auf der Innenseite des Vers chluß glases 5 angebracht ist, kann auch als getrennter Verschluß schirm des Körpers 12 ausgebildet werden.
  • Die Kugel 10 ist mittels desZuführungsdrahtes 14 mit der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden, während die Photokathode 6, der Körper 7 und der Zylinder g mittels des Zuführungsdrahtes 15 mit der negativen Klemme dieser Spannungsquelle verbunden sind. Die Gleichspannung beträgt I2 oooVolt. Die erforderlichen Isolierungen können in bekannter Weise angebracht werden.
  • Der Spiegel I ist mit einer mittleren Öffnung I6 versehen, durch welche das Okular 17 durchgeführt wird. Der wirksame optische Durchmesser der Meniskuslinse ist 6o mm. Die Brennweite des optischen Systems beträgt gleichfalls 60 mm, so daß sich ein sehr lichtstarkes System mit einer relativen Öffnung von 1 : 1 ergibt. Der Durchmesser des wirksamen Teiles der Photokathode ist 10 mm. Der Abstand zwischen der Kathode 6 und der Kugel 10 ist 32 mm und derjenige zwischen der Kugel 10 und dem Leuchtschirm I3 ist 24 mm.
  • Die vom Gegenstand ausgehenden Lichtstrahlen passieren nacheinander die Meniskuslinse und die beiden Verschlußgläser und werden dann an dem Spiegel I zurückgeworfen, um über das Verschlußglas 5 die Photokathode zu erreichen. Auf dieser Photokathode wird daher ein umgekehrtes Bild des Gegenstandes erzeugt. Die Photokathode emittiert Elektronen infolge der auffallenden Lichtstrahlen.
  • Diese Elektronen befinden sich in einem elektrischen Feld, dessen Äquipotentialflächen etwa konzentrisch mit der Oberfläche8 des Ringes 7 sind. Die OberflächeS ist ihrerseits konzentrisch mit der Oberfläche der Kugel 10.
  • Dadurch, daß an die Photokathode und an den Ring 7 das Potential Null und an die Kugel das Potential von 12 000 Volt angelegt wird, werden die aus der Photokathode ausgelösten Elektronen zur Kugel beschleunigt und treten durch die Öffnung 11 in den Raum innerhalb des Körpers I2.
  • Auf dem Leuchtschirm entsteht sodann ein um drei Viertel verkleinertes umgekehrtes Bild der Photokathode, d. h. ein stehendes Bild des Gegenstandes, welches Bild mit dem Okular beobachtet werden kann: Letzteres hat die Brennweite von 39 mm, so daß die - Gesamtvergr'sßerung des Instruments 1,5mal beträgt.
  • Direkte Lichtstrahlens können den Leuchtschirm nicht erreichen, da der Körper diese Strahlen abschirmt.
  • Die Konzentrizität der Äquipotentialfiächen wird durch den leitenden Zylinder 9 erhöht, der - das gleiche' Potential wie der Ring 7 und die Photokathode 6 hat. Zu demselben Zweck ist die Stelle der ;Photokathode derart gewählt, daß deren Oberfläche mathematisch tangential zu der Oberfläche 8 des Ringes 7 ist, wenn man sich letztere Oberfläche verlängert denkt.
  • Das ganze Instrument ist gedrängt im Aufbau, leicht im Gewicht und erzeugt ein scharfes und lichtstarkes Blild des Gegenstandes. Dieses Ergebnis ist mit einer 3<ombination eines sehr einfachen optischen Systems und einer gleichfalls sehr einfachen elektrostatischen Elektronenlinse erzieIt.
  • Außerdem ist die Herstellung des Systems verhältnismäßig leicht, da der Spiegel und die Meniskuslinse je gegenüber der Photokathode zentriert werden können. Die Verschlußgläser 4 und 5 sind dünne geschliffene Scheiben gleichmäßiger Stärke, die sich auf einfache Weise anschmelzen lassen, da die Zentrierung dieser Gläser viel weniger kritisch ist als die des Spiegels und der Meniskuslinse.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Gerät zur visuellen oder photographischen Reobachtung von Gegenständen mittels eines Bildwandlers mit SpiEgeloptik und Korrektionselement, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm und die Photokathode des Bildwandlers derart zwischen der Spiegeloptik und dem Korrektionselement angeordnet sind, daß der Leuchtschirm dem Spiegel und die Photokathode dem Korrektionselement benachbart sind.
  2. 2. Gerät nach Anspruch ,-, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Spiegel odei das Korrektionselement völlig außerhalb des Vakuumraums angebracht ist, der an der Seite des Spiegels bzw. des Korrektionselements durch ein Verschlußglas hinreichend optischer Qualität begrenzt ist.
  3. 3. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel und das Korrektionselement völlig außerhalb des Vakuumraums angebracht sind, der an der Seite des Korrektionselements und an der Seite des Spiegels von Verschluß gläsern hinreichend optischer Qualität begrenzt ist.
  4. 4. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung der Photokathode gegenüber direkten optischen Strahlen durch einen metallischen, leitenden Niederschlag auf der Oberfläche des Verschlußglases oder des Korrektionselements bewirkt wird, wobei der Niederschlag der Träger der eigentlichen photoelektrischen Schicht ist und gleichzeitig dazu dienen kann, die Photokathode mit der elektrischen Schaltung des Gerätes zu verbinden.
  5. 5. Gerät nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus einem nahezu kugelförmigen, durchbohrten Teil besteht, an dem ein kegelförmiger Körper aus leitendem Werkstoff angebracht ist, der am anderen Ende an oder in der Nähe des Leuchtschirms ausläuft.
    Angezogene Druckschriften: Fiat-Berichte »Naturforschung und Medizin in Deutschland I939-1946« Bd. I5, Teil I, Wiesbaden I94E, S.79ff; britische Patentschriften Nr. 559 065, 55777I, 560 496; deutsche Patentschrift Nr. 748 131.
DEN609A 1949-03-31 1950-03-12 Geraet zur visuellen und photographischen Beobachtung von Gegenstaenden Expired DE860727C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE978068C (de) * 1959-10-15 1978-10-19 The de Havilland Aircraft Co. Ltd, Hatfield, Hertfordshire (Großbritannien) Optischer Geschoßzünder mit einer strahlungsempfindlichen Zelle
EP0489378A1 (de) * 1990-12-04 1992-06-10 Internatinal Technology Exchange Corporation Achromatische Linse

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DE748131C (de) * 1938-04-14 1944-10-27 Manfred Baron Von Ardenne Mikroskopische Einrichtung zum Beobachten im ultravioletten Licht

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