DE102018007425B3 - Device and method for cleaning and protecting a telescope optic - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Teleskopoptik, bei der ein Tubus vor einer Abschlussoptik und eine mechanische Verschlussklappe am der Abschlussoptik gegenüberliegenden Ende des Tubus angeordnet sind, wobei der Tubus Spüldüsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass, dass eine erste Spüldüse einfallende Störpartikel mit Hochdruck aus dem Tubus ausbläst oder zerstäubt, eine zweite Spüldüse zerstäubte Störpartikel in eine Ablaufrinne ablenkt und eine dritte Spüldüse die Abschlussoptik mit Gas reinigt. A telescope optic is presented in which a tube is arranged in front of an end optic and a mechanical closure flap is arranged at the end of the tube opposite the end optic, the tube having flushing nozzles, characterized in that a first flushing nozzle blows out incident particles from the tube with high pressure or atomized, a second flushing nozzle deflects atomized interfering particles into a drainage channel and a third flushing nozzle cleans the end optics with gas.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz von Teleskopoptiken.The invention relates to a method and a device for protecting telescope optics.
Optiken sind insbesondere im militärischen Umfeld zum Teil harschen Umweltbedingungen ausgesetzt. Der optische Strahlengang wird durch eine Linse zur Atmosphäre hin hermetisch abgeschlossen. Dabei können die zur Atmosphäre abschließenden optischen Elemente Störgrößen wie Aerosole, Staub, Sand, Wasser in Form von Regen oder Schwallwasser bzw. Salznebel ausgesetzt sein. Derartige Ablagerungen auf dieser Optik führen zu einer deutlichen Verschlechterung der optischen Abbildung auf dem Sensor bzw. zu einer negativen Beeinflussung des Strahlengangs bei emittierenden Systemen (z.B. Laserstrahl).Optics are exposed to harsh environmental conditions, particularly in the military environment. The optical beam path is hermetically sealed off from the atmosphere by a lens. The optical elements closing to the atmosphere can be exposed to disturbances such as aerosols, dust, sand, water in the form of rain or splash water or salt spray. Such deposits on this optic lead to a significant deterioration in the optical image on the sensor or to a negative influence on the beam path in emitting systems (e.g. laser beam).
Zur Reduzierung dieses Effektes ist aus der US-Amerikanischen Patentschrift
Ähnliche Systeme sind auch in verwandten Bereichen der Technik bekannt.Similar systems are also known in related fields of technology.
So offenbart die Offenlegungsschrift
Ebenso schlägt die japanischen Offenlegung
Die Offenlegungsschrift
Aus der europäischen Offenlegungsschrift
Bei zeitlich länger andauernden Einsätzen derartiger Optiken kommt es unwillkürlich zu derartigen Ablagerungen. Ein Reinigen (z.B. mittels Scheibenwischer, Abwischen mit oder ohne Feuchtreinigung) während des Betriebs ist meist einhergehend mit der Unterbrechung der Mission für die Dauer der erforderlichen Reinigung. Zudem werden die Optikoberflächen bzw. deren Beschichtungen durch abgeschiedene Partikel o.ä. bei der Reinigung potentiell geschädigt. Deshalb ist es sinnvoll die Optiken erst gar nicht verschmutzen zu lassen, um Sichtbeeinträchtigungen und Folgeschäden zu vermeiden.Such deposits occur involuntarily when such optics are used for a longer period of time. Cleaning (e.g. using a windscreen wiper, wiping with or without wet cleaning) during operation is usually accompanied by the interruption of the mission for the duration of the required cleaning. In addition, the optical surfaces and their coatings are separated by particles or the like. potentially damaged during cleaning. That is why it makes sense not to let the optics get dirty in order to avoid impaired visibility and consequential damage.
Die Patentschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Zuletzt offenbart die Offenlegungsschrift
Für einige Anwendungsfälle (Fotografie, Sternenbeobachtung) mit kleineren Sichtwinkeln (Field of View) gibt es bereits Tuben vor der Abschlussoptik, um z.B. vor direkter Sonneneinstrahlung oder Regen zu schützen. Diese verhindern jedoch nicht das Eindringen von strömungsgetriebenen Fremdkörpern oder bei z.B. Regeneinfall bei positiver Elevation des Teleskops.For some applications (photography, stargazing) with smaller viewing angles (field of view), there are already tubes in front of the lens, e.g. Protect from direct sunlight or rain. However, these do not prevent the penetration of flow-driven foreign bodies or e.g. Rainfall with positive elevation of the telescope.
Hierfür gibt es Lösungen mit Verschlussklappen, die bei Nichtverwendung des Teleskops geschlossen werden und z.B. noch ein Sichtfenster oder kleineres Loch haben, um mit eingeschränktem Sichtbereich noch aufklären/beobachten zu können. Der Einfluss schlechter Atmosphärenbedingungen wird damit zwar minimiert, die Funktionsweise ist aber nicht mehr gegeben (z.B. Laser) oder zumindest stark beeinträchtigt (z.B. Beobachtung).There are solutions for this with flaps that are closed when the telescope is not in use and e.g. still have a viewing window or smaller hole so that you can still clear up / observe with a restricted viewing area. The influence of poor atmospheric conditions is minimized, but the functionality is no longer available (e.g. laser) or at least severely impaired (e.g. observation).
Der Nachteil der bekannten Vorrichtungen und Verfahren besteht insbesondere darin, dass die Reinigung hochvergüteter Optiken anspruchsvoll ist und nicht in jeder Umgebung, wie beispielsweise im anspruchsvollen militärischen Umfeld z.B. auf See oder in der Wüste, und beliebig oft durchgeführt werden kann. Weiter ist die Verwendung des Teleskops während der Reinigungsarbeiten nicht möglich. Verschlussklappen verhindern den Einsatz noch über den Reinigungsprozess hinaus.The disadvantage of the known devices and methods is in particular that the cleaning of high-quality optics is demanding and not in every environment, such as in a demanding military environment e.g. at sea or in the desert, and can be carried out as often as you like. It is also not possible to use the telescope during cleaning work. Closing flaps prevent use beyond the cleaning process.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Verunreinigung von Abschlussoptiken zu verhindern. Dabei soll das Reinigen der Optiken ohne Unterbrechung der Einsatzbereitschaft erfolgen.The object of the invention is therefore to prevent the contamination of the end optics. The optics should be cleaned without interrupting operational readiness.
Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by the characterizing features of the main claim. Advantageous configurations are described in the subclaims.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Teleskopoptiken während der Beobachtungs- bzw. Wirkphase des optischen Systems mit einem vor der Abschlussoptik angebrachten Tubus vor Ablagerungen durch Aerosole, Staub, Sand, Regen, Schwallwasser sowie Salznebel auf der zur Atmosphäre abschließenden Linse geschützt werden können.The advantage of the invention is, in particular, that the telescope optics are protected from deposits by aerosols, dust, sand, rain, splash water and salt spray on the lens closing off from the atmosphere during the observation or active phase of the optical system with a tube attached in front of the end optics can.
Es werden in drei Stufen Ausblasvorrichtungen innenliegend im Tubus angebracht, die folgende Funktion erfüllen.Blow-out devices are installed inside the tube in three stages, which fulfill the following function.
Mit der Hochdruckspülung am Ende des Tubus werden eindringende großvolumige Anteile wie Sand oder Schwallwasser zerstäubt und gleichzeitig ein Teil der Energie dieser Störpartikel abgeleitet. Die nach der ersten Stufe verbleibenden zerstäubten Partikel werden mit einer zweiten im Tubus ringförmig angebrachten Ausblasvorrichtung mit einem großen Volumenstrom ausgeblasen. Als Medium für die Spülung in der Stufe 1 und 2 genügt komprimierte Luft, die auf Umgebungstemperatur zur Vermeidung von Turbulenzen temperiert ist, um Brechungsindexschwankungen zu minimieren.The high-pressure flushing at the end of the tube atomizes the penetration of large-volume parts such as sand or splash water and at the same time dissipates part of the energy of these interfering particles. The atomized particles remaining after the first stage are blown out with a large volume flow using a second blow-out device which is arranged in a ring in the tube. Compressed air, which is tempered to ambient temperature to avoid turbulence, is sufficient as a medium for purging in
Für die Reinigung der Abschlussoptik ist eine weitere Vorrichtung direkt vor der Linse/dem Spiegel vorgesehen. An dieser Stelle wird im Unterschied zu den Stufen 1 und 2 mit trockener, gereinigter Luft oder Stickstoff gespült. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 3 beschrieben.Another device is provided directly in front of the lens / mirror for cleaning the optics. At this point, in contrast to
Einströmende oder kondensierende flüssige Stoffe werden mittels Schwerkraft über eine Ablaufrinne kontrolliert abgeführt. Die Rinne und das Teleskop sind so aufgebaut, dass die Flüssigkeit nicht in Richtung Abschlussoptik fließen kann und die Löcher zum Ablauf verdeckt sind und somit keine direkte Verbindung zur Umwelt besteht. Unterstützend wirken eine Verschlussklappe für den Nichtbetrieb und ein größerer Durchmesser des Tubus zwischen Spülungsstufe 1 und 2, damit angesammeltes Wasser nicht in Richtung Optik fließen kann, sondern über den Ablauf abfließt. Ist das Teleskop für Elevationen über 90° ausgelegt, dann ist der Ablauf auch an der gegenüberliegenden Tubuswand vorzusehen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 4 beschrieben.Incoming or condensing liquid substances are discharged in a controlled manner by gravity through a drainage channel. The gutter and the telescope are constructed in such a way that the liquid cannot flow in the direction of the end optics and the holes for the drain are covered and therefore there is no direct connection to the environment. A closing flap for non-operation and a larger diameter of the tube between
Es zeigt die einzige
Es zeigt
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- TubusTube
- 22nd
- optische Achseoptical axis
- 33rd
- AbschlussoptikFinal optics
- 44th
- erste Spüldüsefirst rinsing nozzle
- 55
- zweite Spüldüsesecond rinsing nozzle
- 66
- dritte Spüldüsethird rinsing nozzle
- 77
- AblaufrinneDrainage channel
- 88th
- VerschlussklappeFlap
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R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
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