DE3236963A1

DE3236963A1 - Scanning mirror

Info

Publication number: DE3236963A1
Application number: DE19823236963
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing.Dr. 6901 Wiesenbach Siebecker
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE3236963C2

Abstract

The spectral dividing plate (5) is optically connected upstream of the scanning mirror (1) for laser radiation (3) and heat radiation (4) at a distance determined by the deflection. The fixedly or adjustably disposed plate reflects the laser radiation but allows the heat radiation to pass unimpeded. The latter only undergoes a temporally variable change in direction caused by the mirror (1), where the ray paths (3', 4') are fed via a common object to a detector arrangement. <IMAGE>

Description

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Abtastspiegel Die Erfindung bezieht sich auf einen Abtastspiegel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Scanning Mirror The invention relates to a scanning mirror according to the preamble of claim 1.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Spiegel so auszubilden, daß die empfangene Gesamtstrahlung nach wenigstens zwei Spektralbereichen unterteilt und mit einem konstanten Abstand voneinander weitergeleitet wird. Diese Aufgabe wird bei einem Abtastspiegel der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Auf diese Weise ist es möglich, die aus einer definierten Richtung einfallende Strahlung des einen Spektralbereichs und die aus einem größeren Winkel bereich einfallende Strahlung des zweiten Spektralbereichs mit einfachen Mitteln zu trennen und getrennt weiterzuverarbeiten, wobei die Weiterverarbeitung darin hestehen kann, daß die Strahlung aus einem der beiden Spektralbereiche nur umgelenkt wird, während die Strahlung des zweiten Spektralbereichs einer Abtasteinrichtung zugeführt wird, die eine definierte, zeitabhängig periodische Umlenkung bewirkt.The object of the application is based on the generic To train mirror so that the total received radiation after at least two Spectral ranges divided and forwarded at a constant distance from each other will. This task is achieved with a scanning mirror of the type described at the beginning according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved. In this way it is possible to detect the incident from a defined direction Radiation of a spectral range and the incident from a larger angle range Separate and separate radiation of the second spectral range with simple means further processing, it being possible for further processing to be that the radiation from one of the two spectral ranges is only deflected while the radiation of the second spectral range is fed to a scanning device which has a defined, causes periodic redirection as a function of time.

Das die beiden Spektralbereiche trennende Spektralteilerelement ist erfindungsgemäß als Planplatte mit hoher Planparallelität der Oberflächen ausgebildet, wobei die Oberflächen in bekannter Weise optische Vergütungsschichten enthalten, welche die Trennung der beiden Spektralbereiche in einen Reflexions- und einen Durchlaßbereich vornehmen. Erfindungsgemäß kann diese Planplatte parallel und senkrecht zur Drehachse des Abtastspiegels gedreht werden, ohne daß die Richtung der durchgelassenen Strahlung wesentlich beeinflußt wird, während die reflektierte Strahlung um den doppelten Schwenkspiegel umgelenkt wird. Diese Eigenschaft des Spektralteilers kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken ausgenutzt werden, um eine Justage der Strahlenbündel der beiden Spektralbereiche gegeneinander durchzuführen.The spectral splitter element separating the two spectral ranges is designed according to the invention as a plane plate with high plane parallelism of the surfaces, whereby the surfaces contain optical coating layers in a known manner, which separates the two spectral ranges into a reflection range and a transmission range make. According to the invention, this plane plate can be parallel and perpendicular to the axis of rotation of the scanning mirror can be rotated without changing the direction of the transmitted radiation is significantly influenced, while the reflected radiation is twice as much Oscillating mirror is deflected. This property of the spectral splitter can after a exploited further inventive ideas to make an adjustment of the bundles of rays of the two spectral ranges against each other.

Die Unteransprüche enthalten Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims contain further developments of the invention.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei'die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäßen Abtastspiegel mit optisch vorgeschaltetem Spektralteiler, Fig. 2 die Spektralteilerplatte mit ihren charakteristischen Eigenschaften hinsichtlich Wärme-und Laserstrahlung - für sich herausgezeichnet, Fig. 3a ein Diagramm für die Transmission der Spektralteilerplatte in einem bestimmten Wellenlängenbereich und Fig. 3b ein Diagramm für die Reflexion der Spektralteilerplatte in dem Wellenlängenbereich gemäß Fig. 3a.In the following, an exemplary embodiment is given with reference to a drawing of the invention explained in more detail, whereby'die in the individual figures correspond to one another Parts have the same reference numbers. 1 shows the scanning mirror according to the invention with an optically upstream spectral splitter, Fig. 2 with the spectral splitter plate their characteristic properties in terms of heat and laser radiation - for Fig. 3a shows a diagram for the transmission of the spectral splitter plate in a certain wavelength range and FIG. 3b shows a diagram for the reflection the spectral splitter plate in the wavelength range according to FIG. 3a.

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 der Abtastspiegel z.B. einer Scannereinheit bezeichnet. Die ausgezogene Linie deutet hierbei seine Ruhestellung, die gestrichelte seine Endstellung in der einen und die strichpunktierte seine Endstellung in der anderen Schwingrichtung gemäß Doppelpfeil 2 an. Diese Auslenkung bestimmt den Abstand der in Einfallsrichtung der Strahlung 3, 4 dem Spiegel optisch vorgeschalteten Spektralteilerplatte 5, die im Gegensatz zum Spiegel starr justiert angeordnet ist.In Fig. 1, the reference numeral 1 is the scanning mirror of, for example, a scanner unit designated. The solid line indicates its rest position, the dashed line its end position in the one and the dash-dotted its end position in the other direction of oscillation according to double arrow 2. This deflection determines the distance the spectral splitter plate optically upstream of the mirror in the direction of incidence of the radiation 3, 4 5, which, in contrast to the mirror, is arranged rigidly adjusted.

Die Strahlung 3, 4 kann entweder von der Austrittspupille eines vorgeschalteten Teleskops oder direkt durch das Eintrittsfenster eines Gerätes ohne Zwischenschaltung eines optischen Systems aus einem großen Winkelbereich auf die Spektralteilerplatte 5.The radiation 3, 4 can either come from the exit pupil of an upstream Telescope or directly through the entry window of a device without any intermediary of an optical system from a large angular range onto the spectral splitter plate 5.

des Abtastspiegels einfallen. Diese Spektralteilerplatte mit den oben beschriebenen Transmissions- und Reflexionseigenschaften reflektiert die Laserstrahlung 3, die aus einer definierten Richtung einfällt (z.B. im rechten Winkel) und läßt die Wärmestrahlung 4, die aus einem durch die Randstrahlen 4 bestimmten größeren Winkelbereich einfallen, ungehindert passieren. In Fig. 1 sind mit 3 und 4 nur die Zentralstrahlen von parallelen Strahlenbündeln dargestellt. Die Wärmestrahlung wird erst von dem Abtastspiegel 1,und zwar zeitlich periodisch variabel, in dieselbe Richtung wie zuvor die Laserstrahlung abgelenkt, wobei sie ein weiteres Mal durch die Spektralteilerplatte 5 hindurchtritt, und trifft (nicht dargestellt) auf der Eintrittspupille eines Objektivs, das die beiden Strahlungen auf geeignete Sensoren abbildet. Die Strahlung im reflektierten Bereich ist mit 3' (Laser) und 4' (Wärme)bezeichnet.of the scanning mirror. This spectral splitter plate with the above The transmission and reflection properties described reflect the laser radiation 3, which comes in from a defined direction (e.g. at right angles) and leaves the thermal radiation 4, which consists of a larger determined by the marginal rays 4 Fall in angular range, pass unhindered. In Fig. 1, 3 and 4 are only the Central rays shown by parallel bundles of rays. The thermal radiation will only from the scanning mirror 1, namely periodically variable in time, into the same Direction as before the laser radiation is deflected, whereby it passes through one more time the spectral splitter plate 5 passes, and hits (not shown) on the Entry pupil of a lens that sends the two radiations to suitable sensors maps. The radiation in the reflected area is labeled 3 '(laser) and 4' (heat).

Die Spektralteilerplatte 5 hat also die gewünschte Eigenschaft, die Laserstrahlung, die in der Regel aus Richtung der Visierlinie einfällt, in eine feststehende Richtung abzulenken, wo sie wieder mit Wärmestrahlung zusammengeführt wird, die je nach Stellung des Abtastspiegels 1 aus verschiedenen Richtungen des Winkelbereichs 4-4 einfällt.The spectral splitter plate 5 has the desired property that Laser radiation, which is usually incident from the direction of the line of sight, into one deflect fixed direction, where they merge again with thermal radiation is, depending on the position of the scanning mirror 1 from different directions of the Angle range 4-4 occurs.

Man kann nun eine Justage der Laserstrahlung 3 gegenüber der Einfallrichtung der Wärmestrahlung 4 durchführen (um z.B. Laser-und Wärmebildstrahlung auf räumlich voneinander angeordneten Sensoren im Bildfeld des Objektivs abzubilden), wenn man die Spektralteilerplatte dreht, weil durch diese Winkeldrehung der reflektierte Laserstrahl bei fester Einfallrichtung um den doppelten Drehwinkel gegenüber der Nullstellung gedreht wird, während die durchtretende Wärmestrahlung wegen der optischen Qualität der Planplatte nur parallel verschoben wird. Durch diese Justage ist es möglich, in einem begrenzten Winkelbereich durch zwei zueinander orthogonale Drehungen der Spektralteilerplatte eine Justage und Harmonisierung z.B. zwischen dem Empfänger eines Laserentfernungsmessers und eines Wärmebildgerätes mit dem erfindungsgemäßen Abtastspiegel 1 durchzuführen.You can now adjust the laser radiation 3 with respect to the direction of incidence of thermal radiation 4 (e.g. to use laser and thermal imaging radiation on spatial sensors arranged from one another in the field of view of the lens), if one the spectral splitter plate rotates because through this angular rotation the reflected Laser beam with a fixed direction of incidence by twice the angle of rotation compared to the Zero position is rotated while the thermal radiation passing through because of the optical Quality of the plane plate is only shifted in parallel. By this adjustment it is possible in a limited angular range by two mutually orthogonal rotations the spectral splitter plate an adjustment and harmonization e.g. between the receiver a laser rangefinder and a thermal imaging device with the inventive Perform scanning mirror 1.

Die der Größe des Abtastspiegels 1 in etwa angepaßte Spektralteilerplatte 5 ist in Fig. 2 nochmals für sich herausgezeichnet, wobei der Pfeil R die Reflexion von C02-Laserstrahlung im rechten Winkel und der Pfeil T den durch die Scheibendicke gebrochenen Strahlenverlauf der Wärmestrahlung symbolisiert.The spectral splitter plate approximately matched to the size of the scanning mirror 1 5 is shown again in FIG. 2 for itself, the arrow R being the reflection of CO2 laser radiation at right angles and the arrow T den through the thickness of the pane symbolizes the broken ray path of the thermal radiation.

Die Fig. 3 zeigt sodann in einem Diagramm die Kurven für die Transmission (Fig. 3a) und die Reflexion (Fig. 3b) in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Bei einem Wert von A= 10,6 um, was der C02-Laserstrahlung entspricht, werden hierbei eine Transmission und eine Reflexion von angenähert 100 X und ein Halbzeitwert von ax 200 Å oder 20 nm erreicht.3 then shows the curves for the transmission in a diagram (Fig. 3a) and the reflection (Fig. 3b) as a function of the wavelength. At a A value of A = 10.6 µm, which corresponds to the CO 2 laser radiation, becomes a Transmission and reflection of approximately 100 X and a half-time value of ax Reached 200 Å or 20 nm.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Scanning mirrors for heat and laser radiation that after reception, a change of direction that varies over time and runs in parallel The beam path receives that in the direction of incidence of the beam the thermal radiation in front of the scanning mirror (1) and parallel to its rest position (4) transmitting and the laser radiation (3) reflecting spectral splitter plate (5) is fixedly arranged, which is a plane-parallel plate with optical quality is.

2. scanning mirror according to claim l, d a d a by gek e n n -z e i c h n e t that the spectral splitter plate (5) in one - by the deflection at The oscillation process -distance from the mirror (1) is arranged.

3. scanning mirror according to claim 1 and 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t that the spectral splitter plate (5) has approximately the dimensions of the Scanning mirror (1) corresponds.

4. scanning mirror according to one of the preceding claims, d a -by it is noted that the spectral splitter plate (5) has a high transmission for the heat radiation (4) has a wavelength between 8.5 µm and 12.5 µm and at the same time in the area of the laser radiation (3) a directed reflection with a reflection factor close to 100%, where the half-width of the reflection curve corresponds to the spectral bandwidth is adapted to the laser radiation.

5. scanning mirror according to one of the preceding claims, d a -by it is not noted that the laser radiation (3) from a CO2 laser with L = 10.6 µm and the half-width of the reflection curve with AÄ u 20 nm the spectral bandwidth of the laser radiation is adapted.

6. scanning mirror according to one of the preceding claims, d a -d u It is noted that the spectral splitter plate (5) has devices are provided that a defined angular rotation of this plate with respect to a, by the axis of rotation of the scanning mirror (1) and the direction orthogonal to it Allows direction and thereby an adjustment of the optical axes of the laser receiver and heat radiation receiver guaranteed.