DE3930353A1

DE3930353A1 - Optical detection equipment with telescope - has third mirror in centre of first one reflecting through gimbal bearing

Info

Publication number: DE3930353A1
Application number: DE19893930353
Authority: DE
Inventors: Eckart Dipl Ing Hettlage
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1991-03-14

Abstract

The optical detection equipment incorporates a telescope, also a first gimbal frame turning in a first axis on the housing. A second such frame turns on the first on an axis at right angles to the first axis, and contains a first mirror, while a second mirror is mounted on the housing in the path of the rays from the first one. A third mirror on the housing is in the path of the rays from the second one. Torque and angle indicators are mounted on the axes. The third mirror (3) is in the centre of the first one (1), the rays (10) reflected from it passing through one of the ball-bearings (5) supporting the first gimbal frame (7). USE/ADVANTAGE - Compact and light in weight, being particularly for use in earth-observation satellites.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des 1. Patentanspruchs.The invention relates to an optical device according to the features the preamble of the first claim.

Vorrichtungen dieser Art werden z. B. in Satelliten zur Erdbeobachtung ver wendet. Dabei gelangt das von der Erde reflektierte Sonnenlicht durch eine Gehäuseöffnung auf eine kardanisch gelagerte Spiegelanordnung. Diese Spie gelanordnung wird durch Nachstellung um zwei Achsen stets auf die Erde ausgerichtet, wobei über Winkelsensoren die genaue Stellung der Kardan rahmen vermessen wird.Devices of this type are e.g. B. ver in satellites for Earth observation turns. The sunlight reflected from the earth passes through a Housing opening on a gimbal mounted mirror arrangement. This game The arrangement of the gel is always down to earth by readjustment around two axes aligned, the exact position of the gimbal via angle sensors frame is measured.

Speziell bei der Anwendung in Erdbeobachtungs-Satelliten ist die Forderung an die Verstellgenauigkeit sehr hoch (z. B. 1 Bogensekunde) . Diese Auflösung ist mit herkömmlichen Lagerungen solcher Spiegel nicht mehr erreichbar.Especially when used in earth observation satellites, the demands on the adjustment accuracy are very high (e.g. 1 arc second). This resolution can no longer be achieved with conventional bearings of such mirrors.

Besonders wenn der äußere kardanische Rahmen mit großen Dünnringlagern gelagert ist, deren Innendurchmesser größer als die Instrumentapertur ist, nimmt die Lagerreibung so stark zu, daß eine Verstellung im Bogensekunden bereich nur mit äußerst hohen Kräften erreicht werden kann, siehe Fig. 1. Especially when the outer cardanic frame is supported with large thin ring bearings, the inner diameter of which is larger than the instrument aperture, the bearing friction increases so much that an adjustment in the arc second range can only be achieved with extremely high forces, see Fig. 1.

Bei Verwendung von kleinen Kugellagern, welche die Einstellgenauigkeit gewährleisten, ist man auf eine Lagerung außerhalb des Strahlengangs be schränkt, d. h. der äußere kardanische Rahmen kann nur hinter dem Spiegel gelagert werden, Fig. 2. Dies hat jedoch den Nachteil der geringeren Stei figkeit und Belastbarkeit, besonders bei Startvibration in Raumfahrtanwen dungen.When using small ball bearings, which ensure the setting accuracy, one is limited to storage outside the beam path, ie the outer gimbal can only be stored behind the mirror, Fig. 2. However, this has the disadvantage of lower stiffness and resilience , especially with start vibrations in space applications.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Abtastvorrichtung mit Teleskop so zu gestalten, daß durch die neuartige Vorrichtung Raum und Gewicht gespart wird.The object of the invention is to the scanning device with telescope shape that space and weight saved by the novel device becomes.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ent haltenden Merkmale gelöst.This object is ent in the characterizing part of claim 1 holding characteristics solved.

Neuartige kardanische Spiegellagerung: Fig. 3 (Vorderansicht) und Fig. 4 (Draufsicht) zeigen die Anordnung.Novel gimbal mirror mounting: Fig. 3 (front view) and Fig. 4 (top view) show the arrangement.

Dabei wird eine beidseitige Lagerung des äußeren kardanischen Rahmens mit kleinen Lagern aus den oben erwähnten Gründen angestrebt. Für das Lager auf der Teleskopseite ist dies dann möglich, wenn es an einer Stelle angeordnet ist, an der der Strahlengang so eng ist, daß er durch die kleine Innenboh rung des Lagers hindurch treten kann. Dies ist jedoch nur möglich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, wenn der zweite und dritte Spiegel des Teleskops mit in die kardanische Anordnung einbezogen werden. Da die Drehachse des äußeren kardanischen Rahmens mit der optischen Achse des Teleskops identisch ist, beeinflußt ein Mitrotieren des Teleskopspiegel nicht deren Funktion. Wie ersichtlich, ist damit eine geschlossene Rahmenstruktur mit sehr hoher Steifigkeit möglich.A bilateral mounting of the outer gimbal with small bearings is sought for the reasons mentioned above. For the camp on the telescope side, this is possible if it is arranged at a location where the beam path is so narrow that it can pass through the small inner bore of the camp. However, this is only possible, as can be seen from FIG. 3, if the second and third mirrors of the telescope are also included in the gimbal arrangement. Since the axis of rotation of the outer gimbal is identical to the optical axis of the telescope, co-rotation of the telescope mirror does not affect its function. As can be seen, a closed frame structure with very high rigidity is possible.

Um die Anordnung so kompakt wie möglich zu gestalten, kann der dritte Spiegel des Teleskops durch ein Loch im ersten Spiegel hindurch von hinten gehalten werden. Damit verkürzt sich die Spiegelverstell-Teleskop-Einheit um ca. 25%. Ein weiterer Vorteil ist das Wegfallen von Streben, wie sie beim herkömmlichen Teleskop zur Halterung des dritten Spiegels üblich sind.In order to make the arrangement as compact as possible, the third Mirror of the telescope from behind through a hole in the first mirror being held. This shortens the mirror adjustment telescope unit by about 25%. Another benefit is the absence of struts like them are conventional in the conventional telescope for holding the third mirror.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 erster Spiegel
2 zweiter Spiegel
3 dritter Spiegel
4 Stege
5 Lager
6 Gehäuse
7 erster Kardanrahmen, äußerer Kardanrahmen
8 zweiter Kardanrahmen, innerer Kardanrahmen
9 vom zweiten Spiegel reflektierter Lichtstrahl
10 vom dritten Spiegel reflektierter Lichtstrahl
11 Öffnung im ersten Spiegel 1 first mirror
2 second mirrors
3 third mirrors
4 bridges
5 bearings
6 housing
7 first gimbal, outer gimbal
8 second gimbal, inner gimbal
9 light beam reflected by the second mirror
10 light beam reflected from the third mirror
11 Opening in the first mirror

Claims

1. Optical scanning device with integrated telescope, containing

a first gimbal, which is rotatably mounted on the housing about a first axis,
a second gimbal which is rotatably mounted on the first gimbal and which is mounted about an axis perpendicular to the first axis,
a first mirror arranged in the second gimbal,
a second mirror mounted on the housing and arranged in the beam path of the first mirror,
a third mirror mounted on the housing and arranged in the beam path of the second mirror,
- Torque and angle sensors arranged on the axes, characterized in that
- That the third mirror ( 3 ) is arranged in the center of the first mirror ( 1 ) and
- That the third mirror ( 3 ) reflected beam ( 10 ) through one of the two, the first gimbal ( 7 ) bearing, ball bearing ( 5 ) is guided to the outside.

2. Optical scanning device according to claim 1, characterized in that the storage of both gimbals ( 7 , 8 ) with bearings in relation to the aperture diameter of the optics small bearings ( 5 ) is mounted.