NL1001952C2 - Telescoop met groot gezichtsveld. - Google Patents

Description

Telescoop met groot gezichtsveld.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een telescoop voorzien van twee of meer reflecterende elementen, waarbij een lichtbundel 5 die invalt op een eerste reflecterend element via een tweede reflecterend element uittreedt, waarbij de vorm van het reflecterende oppervlak van het tweede reflecterende element concaaf is.

Een dergelijke telescoop kan in de praktijk bijvoorbeeld voor een afbeeldende spectrometer worden geplaatst om een object op de intree-10 spleet daarvan af te beelden. De combinatie van afbeeldende spectrometer en telescoop kan bijvoorbeeld in een satelliet of in een vliegtuig worden geplaatst en kan onder andere worden gebruikt om de ozonlaag in kaart te brengen en/of te bewaken.

Een telescoop van de aan het begin genoemde soort is bekend uit 15 DE 3614639. De bekende telescoop bestaat uit een eerste convexe en een tweede concave spiegel en heeft voordelige, relatief kleine afmetingen. De bekende telescoop heeft echter het nadeel dat het gezichtsveld ervan beperkt is. Bij de bovengenoemde toepassing heeft dit bijvoorbeeld tot gevolg dat een satelliet relatief veel omwentelingen om de 20 aarde moet maken om een bepaald gebied van de ozonlaag te kunnen bestrijken.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel om een telescoop te verschaffen van de in de aanhef genoemde soort met vergelijkbare afmetingen, maar met een groter gezichtsveld.

25 De telescoop volgens de onderhavige uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de vorm van het reflecterende oppervlak van het eerste reflecterende element concaaf is, dat in de lichtweg voor het eerste reflecterende element een intreepupil is geplaatst en dat het eerste reflecterende element de intreepupil bij benadering in het brandpunt 30 van het tweede reflecterende element afbeeldt.

De telescoop volgens de onderhavige uitvinding biedt bovendien het voordeel dat de op de telescoop invallende lichtbundels er bij benadering evenwijdig aan elkaar uittreden. De uittredende lichtbundels zullen derhalve bij benadering loodrecht invallen op de intree-35 spleet van een in gebruik achter de telescoop te plaatsen spectrometer. De telescoop volgens de onderhavige uitvinding is derhalve geschikt voor gebruik bij nagenoeg alle bekende spectrometers. Vanwege de genoemde nagenoeg loodrechte inval van de lichtbundels kan de tele- 1 0 0 1 9 5 2 2 scoop volgens de uitvinding ook goed gebruikt worden in combinatie met een spectrometer met kleine afmetingen. Daarbij zijn er geen aanvullende elementen vereist ter verkleining van de hoek van inval op de intreespleet van een dergelijke spectrometer. De mogelijkheid van het 5 gebruik van een kleine spectrometer is vooral van voordeel bij de bovengenoemde toepassing vanwege de kleine beschikbare ruimte in een satelliet of vliegtuig.

De onderhavige uitvinding zal hierna in meer detail worden beschreven aan de hand van de bijbehorende tekeningen, waarin 10 figuur 1 een zijaanzicht toont van een voorkeursuitvoeringsvorm van de telescoop volgens de onderhavige uitvinding; figuur 2 een bovenaanzicht toont van de voorkeursuitvoeringsvorm uit figuur 1.

In beide figuren zijn gelijke elementen aangeduid met gelijke 15 verwijzingscijfers.

Figuur 1 toont een zijaanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de telescoop volgens de onderhavige uitvinding. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm omvat telescoop 1 een intreepupil 2, een eerste reflecterend element 3 en een tweede reflecterend element 4. De 20 vorm van het reflecterende oppervlak van de reflecterende elementen 3 en 4 is concaaf. Een op de telescoop invallende lichtbundel 5 doorloopt achtereenvolgens de intreepupil 2, het eerste reflecterende element 3 en het tweede reflecterende element 4. De constructie van telescoop 1 is zodanig dat het eerste reflecterende element 3 de in-25 treepupil 2 bij benadering in het brandpunt van het tweede reflecterende element 4 afbeeldt. Dit heeft als voordeel dat alle invallende lichtbundels bij benadering evenwijdig aan elkaar uit de telescoop treden. De uittredende lichtbundels 5 vallen dus ook bij benadering loodrecht in op een in gebruik achter de telescoop te plaatsen afbeel-30 dende spectrometer, waarvan alleen intreespleet 6 is getoond. Dit maakt het mogelijk om de telescoop volgens de uitvinding te gebruiken in combinatie met een spectrometer met kleine afmetingen. Door de genoemde nagenoeg loodrechte inval van de lichtbundels op een dergelijke spectrometer zal immers ook op de intreespleet van een relatief 35 kleine spectrometer een toereikende afbeelding van het te onderzoeken object kunnen worden gemaakt. Telescoop 1 levert verder op de spectrometer een afbeelding van dat object op met een nagenoeg recht beeldvlak in tegenstelling tot de bekende telescoop die een afbeelding met 1001952 3 een gekromd beeldvlak oplevert. Op basis van het bovenstaande zal het duidelijk zijn dat de telescoop volgens de onderhavige uitvinding geschikt is voor toepassing in combinatie met vrijwel alle bekende afbeeldende spectrometers.

5 Figuur 2 toont een bovenaanzicht van de voorkeursuitvoeringsvorm uit figuur 1. Hierin is hoek α een maat voor het gezichtsveld van telescoop 1. In de getoonde uitvoeringsvorm heeft telescoop 1 een hoek α i 90 graden. Voor de bekende telescoop geldt daarentegen α £ 30 graden. De telescoop volgens de onderhavige uitvinding levert dus een 10 aanzienlijke verbetering in het gezichtsveld op in vergelijking met de bekende telescoop. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm heeft de telescoop volgens de uitvinding bovendien, evenals de bekende telescoop, het voordeel van relatief kleine afmetingen, hetgeen verderop zal worden verduidelijkt.

15 In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm zijn reflecterende ele menten 3 en 4 spiegels. Het reflecterende oppervlak van de spiegels kan zowel sferisch als asferisch van vorm zijn. Gezien de eenvoudige vervaardiging ervan wordt de voorkeur gegeven aan het gebruik van spiegels met sferische oppervlakken. Het zal voor een deskundige op 20 het vakgebied duidelijk zijn dat afhankelijk van de beoogde toepassing vele soorten materialen geschikt zijn voor de reflecterende oppervlakken. Voorbeelden van geschikte materialen zijn aluminium, optische glassoorten en materialen met een gedeeltelijk amorfe en een gedeeltelijk kristallijne structuur zoals Zerodur®. Bij voorkeur hebben beide 25 spiegels een hoek van scheefstand β die bij benadering tussen 0 en 25 graden ligt. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm is de krommings-straal vein spiegel 3 bij benadering 60,3 nu»· De krommingsstraal van spiegel 4 is bij benadering 195 m®· Teneinde de verstrooiing van licht te minimaliseren zijn de reflecterende oppervlakken van spiegels 3 en 30 4 bij voorkeur gepolijst.

Intreepupil 2 kan alle soorten lichtabsorberende materialen omvatten. De intreepupil heeft bij voorkeur een ellipsvormige opening van bij benadering 6,4 mm bij 3*3 mm. In de getoonde uitvoeringsvorm is de intreepupil gepositioneerd met de lange as horizontaal, gezien 35 in het vlak van figuur 2.

In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm is intreepupil 2 op een afstand 11 van bij benadering 37 ®® geplaatst ten opzichte van spiegel 3· Spiegels 3 en 4 zijn op een onderlinge afstand 12 van bij benade- 1001952 4 ring 23Ο mm geplaatst. Spiegel 4 staat op een afstand 13 van bij benadering 190,4 mm van intreespleet 6 van de spectrometer opgesteld. Voor een goede werking van telescoop 1 geldt bij voorkeur voor alle afstanden en krommingsstralen een nauwkeurigheid van tenminste 1% en met 5 meer voorkeur 0,2 %.

Vanzelfsprekend zijn de genoemde afmetingen slechts ter illustratie gegeven en zijn ze geenszins bedoeld ter beperking van de uitvinding. De afmetingen illustreren wel het handzame formaat van de voorkeursuitvoeringsvorm van de telescoop volgens de onderhavige uitvin-10 ding. Dit handzame formaat is van groot voordeel, met name bij plaatsing van de telescoop in een satelliet of vliegtuig, zoals bij de hierboven beschreven toepassing in een 'Ozon Monitoring Instrument'. De genoemde afmetingen geven verder slechts verhoudingsgewijs de onderlinge afstanden en groottes van de componenten aan in de getoonde 15 configuratie. Desgewenst kan de gehele configuratie met een bepaalde factor worden opgeschaald. Daarbij blijft het grote gezichtsveld behouden .

Optioneel kan in de lichtweg tussen spiegels 3 en 4 een depolari-sator 7 zijn geplaatst. Op deze wijze is de telescoop volgens de on-20 derhavige uitvinding op gunstige wijze polarisatie-ongevoelig gemaakt. Dit geldt tevens voor elk erachter geplaatst instrument, zoals de spectrometer. Depolarisator 7 is bij voorkeur op bekende wijze opgebouwd uit een viertal wiggen van kwartskristal.

Achter depolarisator 7 kan bovendien nog een diafragma 8 zijn 25 geplaatst om de werking van de telescoop verder te optimaliseren. Diafragma 8 is bij voorkeur bij benadering in het brandpunt van de tweede spiegel 4 geplaatst. De opening van diafragma 8 is bij voorkeur kleiner dan de afbeelding van intreepupil 2 ter plaatse van het diafragma. Met behulp van diafragma 8 wordt op gunstige wijze de hoeveel-30 heid strooilicht geminimaliseerd. Tevens zorgt het diafragma ervoor dat de doorgelaten hoeveelheid licht voor alle gezichtshoeken nagenoeg gelijk is. Diafragma 8 is bij voorkeur gemaakt van lichtabsorberend materiaal.

Ongetwijfeld zullen er zich vele uitvoeringsvormen en varianten 35 van de beschreven telescoop voordoen aan deskundigen op het vakgebied. In plaats van met spiegels kan de telescoop volgens de onderhavige uitvinding bijvoorbeeld ook met lenzen worden uitgevoerd. Het gebruik van lenzen heeft echter als nadeel het optreden van zogenaamde 'kleur- 1001952 5 fouten'. Dit betekent onder andere dat het met lenzen moeilijk realiseerbaar is om licht van verschillende golflengten met een gelijke spotgrootte af te beelden.

De telescoop volgens de onderhavige uitvinding is uiteraard niet 5 beperkt tot de beschreven en geïllustreerde uitvoeringsvorm, maar omvat elke uitvoeringsvorm die consistent is met de voorafgaande beschrijving en de bijgevoegde tekeningen en die valt binnen de reikwijdte van de bijgevoegde conclusies.

1001952

Claims (6)

1. Telescoop voorzien van twee of meer reflecterende elementen, waarbij een lichtbundel die invalt op een eerste reflecterend element 5 via een tweede reflecterend element uittreedt, waarbij de vorm van het reflecterende oppervlak van het tweede reflecterende element concaaf is, met het kenmerk, dat de vorm van het reflecterende oppervlak van het eerste reflecterende element concaaf is, dat in de lichtweg voor het eerste reflecterende element een intreepupil is geplaatst en dat 10 het eerste reflecterende element de intreepupil bij benadering in het brandpunt van het tweede reflecterende element afbeeldt.

2. Telescoop volgens conclusie 1, waarin de hoek van scheefstand van de reflecterende elementen bij benadering tussen 0 en 25 graden ligt. 15

3- Telescoop volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de krommingsstraal van het reflecterende oppervlak van het eerste reflecterende element bij benadering 60,3 mm is, de krommingsstraal van het reflecterende oppervlak van het tweede reflecterende element bij bena-20 dering 195 mm is, de afstand tussen de intreepupil en het eerste reflecterende element bij benadering 37 mm is en de afstand tussen het eerste en het tweede reflecterende element bij benadering 230 mm is.

4. Telescoop volgens één van de voorgaande conclusies, waarin in de 25 lichtweg tussen het eerste en het tweede reflecterende element een depolarisator is geplaatst.

5. Telescoop volgens één van de voorgaande conclusies, waarin in de lichtweg tussen het eerste en het tweede reflecterende element, bij 30 benadering in het brandpunt van het tweede reflecterende element, een diafragma is geplaatst.

6. Telescoop volgens conclusie 5. waarin de opening van het diafragma in hoofdzaak kleiner is dan de afbeelding van de intreepupil ter 35 plaatse van het diafragma. 1 0 0 1 9 5 2