RU2366974C1 - Equipment for space observation at background of bright distant light source - Google Patents
Equipment for space observation at background of bright distant light source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366974C1 RU2366974C1 RU2008102299/28A RU2008102299A RU2366974C1 RU 2366974 C1 RU2366974 C1 RU 2366974C1 RU 2008102299/28 A RU2008102299/28 A RU 2008102299/28A RU 2008102299 A RU2008102299 A RU 2008102299A RU 2366974 C1 RU2366974 C1 RU 2366974C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fixed
- casing
- sized
- light source
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для выявления объектов на участке пространства на фоне яркого удаленного источника света, например, против Солнца.The invention relates to devices for detecting objects on a piece of space against a bright remote light source, for example, against the Sun.
Проблема наблюдения за пространством против Солнца с помощью аппаратурных средств заключается в том, что оптический тракт подвергается чрезмерно высокой освещенности, что приводит к быстрому повреждению фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы изображения.The problem of observing space against the Sun using hardware is that the optical path is exposed to excessively high illumination, which leads to rapid damage to the photosensitive elements of the photodetector.
Известны различные устройства, применяемые для защиты оптического тракта аппаратуры наблюдения за пространством, используемые в космических телескопах.Various devices are known for protecting the optical path of space monitoring equipment used in space telescopes.
Известно, например, светозащитное устройство космического аппарата, предназначенное для защиты оптико-электронных приборов от воздействия внешних тепловых и световых потоков, состоящее из силовой рамы и створок, причем на силовой раме установлен электропривод, кинематически связанный с шарнирно закрепленной на раме дополнительной крышкой с подвижными боковыми створками, снабженными механизмом раскрытия (см. патент РФ №2089467 от 06.01.94, МПК B64G 01/22).It is known, for example, a light-protective device of a spacecraft designed to protect optoelectronic devices from external heat and light fluxes, consisting of a power frame and flaps, and an electric drive is installed on the power frame kinematically connected with an additional cover pivotally mounted on the frame with movable side leaflets equipped with a disclosure mechanism (see RF patent No. 2089467 dated January 6, 94, IPC B64G 01/22).
Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает непрерывного наблюдения за пространством, т.к. оптический канал большую часть времени защищен от воздействия светового потока и открывается только на момент фотографирования. В результате нужная информация может быть утрачена.The disadvantage of this device is that it does not provide continuous monitoring of the space, because the optical channel most of the time is protected from exposure to light and opens only at the time of photographing. As a result, the necessary information may be lost.
Известно также светозащитное устройство космического телескопа, предназначенное для защиты космических телескопов и аппаратуры наблюдения космических аппаратов от засветок солнечным светом и для защиты отдельных элементов конструкции, содержащее тубус и экран, соединенный с приводом, при этом привод выполнен двухстепенным с осями вращения, перпендикулярными друг другу и продольной оси тубуса, а экран соединен с приводом при помощи выносного механизма, который может быть выполнен в виде раздвижной штанги или в виде нескольких шарнирно соединенных звеньев (см. патент РФ №2093872 от 28.03.94, МПК B64G 04/00, G02B 23/16).Also known is the light-shielding device of a space telescope, designed to protect space telescopes and spacecraft observation equipment from sunlight exposure and to protect individual structural elements, containing a tube and a screen connected to the drive, the drive being made two-stage with rotation axes perpendicular to each other and the longitudinal axis of the tube, and the screen is connected to the drive using an external mechanism, which can be made in the form of a sliding rod or in the form of several hinges about the connected links (see RF patent No. 2093872 of 03/28/94, IPC B64G 04/00, G02B 23/16).
Данное устройство может обеспечить непрерывное наблюдение на фоне Солнца, т.к. есть возможность защиты аппаратуры от засветок с помощью внешних команд, управляющих положением экрана в процессе наблюдения. Однако конструкция устройства является сложной, громоздкой, инерционной и неуместной для использования с малогабаритной наземной аппаратурой типа цифровых фото- и видеокамер для проведения непрерывных наблюдений за участком пространства в заданном телесном угле.This device can provide continuous monitoring against the background of the Sun, because it is possible to protect the equipment from flare with the help of external commands that control the position of the screen during the observation process. However, the design of the device is complex, cumbersome, inertial and inappropriate for use with small-sized ground-based equipment such as digital cameras and video cameras for continuous monitoring of a piece of space in a given solid angle.
В качестве прототипа выбрана аппаратура видеонаблюдения, выполненная на основе стандартной цифровой видеокамеры (телекамеры), содержащая размещенные в корпусе объектив с управляемой диафрагмой и многоэлементный фотоприемник в виде ПЗС матрицы, а также дополнительное устройство защиты оптического тракта от излучения яркого удаленного источника света (Солнца или его бликов), выполненное, например, в виде защитного козырька или бленды, или светофильтра, или того и другого, и третьего вместе (см. статью «Телевизионное наблюдение при ярком солнечном свете» гл.5.1, автор Куликов Александр Николаевич, адрес статьи в Интернете:As a prototype, video surveillance equipment based on a standard digital video camera (camera) was selected, containing a lens with a controlled aperture and a multi-element photodetector in the form of a CCD matrix, as well as an additional device for protecting the optical path from radiation from a bright remote light source (the Sun or its glare), made, for example, in the form of a protective visor or a hood, or a light filter, or both, and the third together (see the article “Television observation in bright the Solar light "gl.5.1 author Alexander Kulikov, the web address of the article:
http://www.master.by/article/televizionnoe_nabljudenie_pri_yarkom_solnechnom_svete.).http://www.master.by/article/televizionnoe_nabljudenie_pri_yarkom_solnechnom_svete.).
Управляемая диафрагма позволяет регулировать освещенность фотоприемного устройства, но не обеспечивает его защиту при прямом попадании интенсивного светового излучения в объектив. Поэтому возникает необходимость использовать указанные выше средства защиты от прямого попадания светового излучения. Однако эти приемы защиты направлены на сужение зоны обзора, т.к. вынуждают заблаговременно закрывать (или сильно затенять) участок пространства, на котором может появиться яркий источник света (Солнце), что грозит потерей информации.The controlled diaphragm allows you to adjust the illumination of the photodetector, but does not protect it when direct light enters the lens. Therefore, it becomes necessary to use the above protection against direct exposure to light radiation. However, these protection methods are aimed at narrowing the field of view, because force to close in advance (or greatly obscure) a portion of space in which a bright source of light (the Sun) may appear, which threatens with the loss of information.
Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритной аппаратуры наблюдения за пространством, на базе цифровой фото- и видеорегистрирующей аппаратуры, которая обеспечит надежное наблюдение в заданном телесном угле, в том числе на фоне яркого удаленного источника света (ЯУИС) без снижения обзорности, с возможностью выявления объектов на регистрируемом изображении в области ореола ЯУИС.The objective of the present invention is the creation of small-sized space monitoring equipment based on digital photo and video recording equipment, which will provide reliable observation in a given solid angle, including against the background of a bright remote light source (UAIS) without reducing visibility, with the possibility of detecting objects on recorded image in the halo area
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В аппаратуре для наблюдения за пространством на фоне яркого удаленного источника света, содержащей объектив с управляемой диафрагмой и многоэлементный фотоприемник, размещенные в корпусе оптического тракта регистрации изображения, а также устройство защиты оптического тракта от излучения яркого удаленного источника света, согласно изобретению, аппаратура снабжена внешним корпусом, на нижнем основании которого закреплен корпус оптического тракта регистрации изображения, а устройство защиты оптического тракта, размещенное в полости внешнего корпуса, состоит из светонепроницаемого малоразмерного по отношению к объективу экрана в форме диска с диаметральным сквозным резьбовым отверстием и механизма перемещения светонепроницаемого экрана относительно объектива, при этом механизм перемещения экрана содержит первый и второй шаговые электродвигатели. Вал с резьбой первого шагового электродвигателя взаимодействует с диаметральным сквозным резьбовым отверстием светонепроницаемого экрана по типу подвижного соединения винт - гайка, и параллельно указанному валу зафиксирован относительно корпуса первого шагового электродвигателя стержень для стопорения поворота светонепроницаемого экрана при перемещении его вдоль по валу, сам корпус первого шагового электродвигателя зафиксирован на плоской планке, выполненной с возможностью поворота на двухкоординатном шарнире в плоскости, параллельной основанию внешнего корпуса аппарата, под воздействием второго шагового электродвигателя, при этом корпус второго шагового электродвигателя и двухкоординатный шарнир зафиксированы на верхнем основании внешнего корпуса. Первый и второй шаговые электродвигатели соединены с выходами электронного блока управления устройством защиты оптического тракта, подключенного к сигнальному выходу блока многоэлементного фотоприемника и к управляющему входу диафрагмы объектива.In the apparatus for observing space against a bright remote light source, comprising a lens with a controlled aperture and a multi-element photodetector located in the housing of the optical image acquisition path, as well as a device for protecting the optical path from radiation from a bright remote light source, according to the invention, the apparatus is provided with an external housing , on the lower base of which is fixed the body of the optical path of image registration, and the optical path protection device, located in the cavity the outer case, consists of a light-tight small-sized disk-shaped screen with a diametrical through threaded hole and a mechanism for moving the light-tight screen relative to the lens, while the screen moving mechanism comprises first and second step motors. The threaded shaft of the first stepper motor interacts with the diametrical through threaded hole of the opaque screen as a screw-nut movable connection, and a rod is fixed relative to the housing of the first stepper motor to stop the rotation of the opaque screen when moving it along the shaft, the case of the first stepper motor fixed on a flat bar, made with the possibility of rotation on a two-coordinate hinge in the plane, parallel to the base of the outer casing of the apparatus, under the influence of the second stepper motor, while the casing of the second stepper motor and two-axis hinge are fixed on the upper base of the outer casing. The first and second stepper motors are connected to the outputs of the electronic control unit of the optical path protection device connected to the signal output of the multi-element photodetector unit and to the control input of the lens diaphragm.
Технический результат заключается в экранировании прямых плоскопараллельных и части рассеянных в атмосфере лучей от ЯУИС (Солнца) не только диафрагмой объектива оптической системы, но и малоразмерным легкоуправляемым экраном, размещаемым перед объективом и автоматически выставляемым по двум координатам на направление ЯУИС по командам электронного блока управления устройством защиты оптического тракта.The technical result consists in screening direct plane-parallel and part of the rays scattered in the atmosphere from the JAIS (the Sun) not only by the diaphragm of the optical system lens, but also by a small-sized easily-controlled screen placed in front of the lens and automatically set in two coordinates in the direction of the JAIS according to the commands of the electronic control unit of the protection device optical path.
Плоская планка может быть выполнена в виде удлиненной прочной пластины, на одном конце которой закреплен первый шаговый электродвигатель, а на противоположном конце выполнена Г-образная вилка, в которую входит штифт, закрепленный в гайке, навинченной на вал второго шагового электродвигателя и опирающейся на боковую стенку внешнего корпуса аппарата.The flat bar can be made in the form of an elongated strong plate, on the one end of which the first stepper motor is fixed, and on the opposite end there is a L-shaped plug, which includes a pin fixed in a nut screwed onto the shaft of the second stepper motor and resting on the side wall external case of the device.
Внешний корпус аппарата выполнен разъемным, состоящим из нижнего основания и закрепленного на нем коробчатого кожуха с верхним основанием, при этом в боковой грани коробчатого кожуха, обращенной к объективу, выполнено входное оптическое окно.The outer casing of the apparatus is detachable, consisting of a lower base and a box casing fixed to it with an upper base, while an input optical window is made in the side face of the box casing facing the lens.
На фиг.1 показан вид сбоку заявляемой аппаратуры (разрез А-А фиг.2). На фиг.2 показан вид сверху на заявляемую аппаратуру (разрез Б-Б, фиг.1). На фиг.3 приведена принципиальная электрическая схема соединений.Figure 1 shows a side view of the claimed equipment (section aa of figure 2). Figure 2 shows a top view of the claimed equipment (section BB, figure 1). Figure 3 shows a circuit diagram of the connections.
Во внешнем корпусе 1 размещены оптический тракт регистрации изображения, состоящий из собственного корпуса 2, объектива 3, регулируемой диафрагмы 4 и многоэлементного фотоприемника 5, светонепроницаемый малоразмерный экран 6 с диаметральным сквозным резьбовым отверстием, первый шаговый электродвигатель 7, второй шаговый электродвигатель 8. Корпус 2 оптического тракта регистрации зафиксирован на нижнем основании 9 внешнего корпуса 1. Светонепроницаемый малоразмерный экран 6 установлен на валу с резьбой 10 первого шагового электродвигателя 7 и взаимодействует с ним по принципу винт - гайка, т.е. может перемещаться вдоль вала 10 при его вращении, опираясь на стержень 11, препятствующий повороту экрана 6. Шаговый электродвигатель 7 зафиксирован на конце плоской планки 12 посредством держателя 13. Сама планка 12 установлена на двухкоординатный шарнир 14, зафиксированный на верхнем основании 15 внешнего корпуса 1. На этом же основании 15 крепится второй шаговый электродвигатель 8 посредством держателя 16, охватывающего его боковую поверхность. На противоположном конце плоской планки 12 выполнена вилка 17, в которую входит штифт 18, закрепленный в гайке 19, навинченной на вал 20 второго шагового электродвигателя 8 и опирающейся на корпус 1 (фиг.2). Боковая грань корпуса 1, обращенная к объективу 3, выполнена из светопрозрачного материала и представляет собой входное оптическое окно 21. Аппаратура содержит электронный блок управления 22 устройством защиты оптического тракта, который может быть размещен как внутри внешнего корпуса 1, так и вне корпуса 1 (на фиг.1, 2 не приведен). Выходы блока 22 электрически соединены с управляющими и питающими входами шаговых электродвигателей 7 и 8 и с управляющим входом диафрагмы 4 объектива 3, а вход блока 22 подключен к сигнальному выходу многоэлементного фотоприемника 5 (фиг.3).In the outer casing 1 there is an optical image recording path consisting of its own casing 2, a lens 3, an
Работа аппаратуры осуществляется следующим образом. Электронный блок 22 управления устройством защиты оптического тракта автоматически обрабатывает цифровое видеоизображение, поступающее от многоэлементного фотоприемника 5, определяя превышение максимума динамического диапазона чувствительности (м.д.д.ч.) многоэлементного фотоприемника 5 и анализируя пороговый сигнал. При превышении м.д.д.ч. блок 22 локализует область засветки фотоприемника 5 ЯУИС, определяя ее координаты и размеры. Полученные данные используются для определения угловых координат положения ЯУИС и степени его затенения, после чего вырабатываются управляющие сигналы, подаваемые на соответствующие входы первого и второго шаговых электродвигателей 7 и 8, а также управляемой диафрагмы 4 объектива 3.The operation of the equipment is as follows. The optical path protection
После получения управляющего сигнала от блока 22 второй шаговый электродвигатель 8 поворачивает планку 12 вместе с закрепленным на ней первым шаговым электродвигателем 7 на соответствующий угол в плоскости, параллельной нижнему основанию 9 внешнего корпуса 1. Поворот планки 12 происходит посредством перемещения штифта 18 в пазе вилки 17 гайкой 19, поступательно перемещаемой по принципу винт - гайка шаговым электродвигателем 8 вдоль его вала 20. Гайка 19 в процессе перемещения опирается на плоскую боковую поверхность внешнего корпуса 1. Поворот планки 12 осуществляется относительно оси двухкоординатного шарнира 14. При этом происходит горизонтальное ориентирование экрана 6, установленного на валу 10 шагового электродвигателя 7. Одновременно с этим первый шаговый электродвигатель 7 перемещает экран 6 вдоль своего вала 10 в соответствующее положение, обеспечивая его вертикальное ориентирование. Перемещение экрана 6 осуществляется за счет его навинчивания или свинчивания по резьбе вала 10 (в зависимости от заданного направления вращения шагового электродвигателя 7), при этом экран постоянно в процессе продольного перемещения опирается на стержень 11, препятствующий его провороту.After receiving the control signal from
После установки экрана 6 в направлении на ЯУИС шаговый электродвигатель 7 ориентирует плоскость экрана 6 относительно фокальной плоскости объектива на соответствующий угол по сигналу от блока 21, посредством его поворота на оси вала двигателя, при этом экран выходит из соприкосновения со стержнем 11. Данная операция необходима для выравнивания размеров области затенения фотоприемника 5 с размерами области ореола ЯУИС, проецируемой на фотоприемник объективом 3.After the screen 6 is installed in the direction of the JAIS, the
После проведения данных операций и при неизменном положении ЯУИС превышение м.д.д.ч. не наблюдается, одновременно становится возможным наблюдение объектов на фоне ЯУИС.After carrying out these operations and with the unchanged position of the UAIS, the excess of the ppmd It is not observed, at the same time it becomes possible to observe objects against the background of the UAIS.
При изменении положения ЯУИС в течение времени происходит вновь превышение м.д.д.ч., после чего выполняются все перечисленные операции.When changing the position of the JAIS over time, the ppmd is again exceeded, after which all of the above operations are performed.
Так как предполагается, что Солнце или другой экранируемый ЯУИС будет перемещаться по регистрируемому изображению пространства, а через некоторое время уйдет за его границы, то в процессе динамического отслеживания положения ЯУИС экран автоматически выведется за область обзора объектива. Кроме того, если устройство обесточивалось или в течение длительного времени (задаваемая величина) не происходило превышение м.д.д.ч., например, солнце заволокло облаками, то экран выводится за область обзора объектива по сигналам, формируемым блоком 22.Since it is assumed that the Sun or another shielded NLMS will move along the recorded image of space, and after some time will go beyond its boundaries, then in the process of dynamically tracking the position of the NLMS, the screen will automatically go beyond the field of view of the lens. In addition, if the device was de-energized or for a long time (set value) there was no excess of ppm, for example, the sun was shrouded in clouds, then the screen is displayed outside the field of view of the lens according to the signals generated by
Заявляемая аппаратура выполнена на базе устройств, освоенных промышленностью, отличается малыми габаритами, удобна в использовании. Создание программного обеспечения для реализации заданного алгоритма работы блока 22 на сегодняшний день также является решаемой задачей.The inventive equipment is made on the basis of devices mastered by the industry, is small in size, convenient to use. Creating software for implementing the given algorithm of operation of
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102299/28A RU2366974C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Equipment for space observation at background of bright distant light source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102299/28A RU2366974C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Equipment for space observation at background of bright distant light source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2366974C1 true RU2366974C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008102299/28A RU2366974C1 (en) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | Equipment for space observation at background of bright distant light source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2366974C1 (en) |
-
2008
- 2008-01-21 RU RU2008102299/28A patent/RU2366974C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080017784A1 (en) | Apparatus and methods to locate and track the sun | |
US9357116B1 (en) | Isolating opposing lenses from each other for an assembly that produces concurrent non-overlapping image circles on a common image sensor | |
RU2361250C2 (en) | Mechanism with vertical field for enhancing field of vision | |
DE59407045D1 (en) | Device for receiving light rays | |
KR102319689B1 (en) | Dome camera system | |
RU99115741A (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF RADIATION SOURCES | |
US8873945B2 (en) | Image pickup apparatus | |
US20140267640A1 (en) | Off-Axis Guider Assembly and Methods of Assembly and Use | |
KR101114828B1 (en) | InfraRed Lighting Apparatus | |
RU2366974C1 (en) | Equipment for space observation at background of bright distant light source | |
JPS55153903A (en) | Angle adjusting method for plane mirror in reflecting mirror for heliostat | |
KR100814096B1 (en) | Photographing apparatus having subject auto tracking function | |
US9152018B2 (en) | Image pickup lens, image pickup apparatus, and control method of the image pickup apparatus | |
JP2005148265A (en) | Camera apparatus | |
KR102041408B1 (en) | Flare test system of camera module | |
JP2014182071A (en) | Infrared imaging device | |
CN109581619B (en) | Automatic focus detection device and aerial camera | |
JP2005057541A (en) | Spectroscopic camera head | |
KR20110123954A (en) | Sun detector | |
JPH06133201A (en) | Solid-state image recording device | |
WO2021069993A1 (en) | Automatic shading mechanism for a camera | |
CN220709510U (en) | High-definition binocular camera with adjustable zooming function | |
JP2003156391A (en) | Infrared imaging device | |
Borisov et al. | Optoelectronic circular scanning system. 1. Structural setup and version of practical implementation | |
JP2017038138A (en) | Imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210122 |