Способ борьбы с засветкой астрономических приборов светом уличных осветительных приборов Российский патент 2018 года по МПК G02B23/00 F21S8/00 

Изобретение относится к области уличного (наружного) освещения, в частности к способам управления излучением света, а также к области оптических приборов, в частности к способам борьбы с засветкой астрономических приборов.

Наружное освещение является одним из главных видов светового загрязнения атмосферы вблизи городов, автострад и промышленных объектов. При этом световое загрязнение существенно усложняет работу обсерваторий, работающих в оптическом диапазоне. Так, например, Гринвичская лаборатория уже довольно давно полностью прекратила наблюдения на собственной территории из-за своего расположения в черте Лондона. Подобные проблемы испытывают многие другие обсерватории, расположенные вблизи крупных городов или промышленных объектов.

Существует два основных способа борьбы со световым загрязнением от уличного освещения.

В первом способе освещение организуется с помощью специальных светильников, формирующих направленный вниз поток света. Такой поток освещает тротуары и проезжую часть, но не освещает собственно небо (например, US 5599091, US 7083307 B2, US 7217007 B2, US 7264380 B1, US 20080285284 A1).

Недостатком такого решения является низкая освещенность других участков публичного пространства, что может быть неприемлемо из соображений комфортности жилой и общественной зон. В частности, метод непригоден для подсветки зданий и сооружений, световых вывесок и рекламы. Кроме того, отраженный от поверхности тротуаров и проезжей части свет также освещает небо и ведет к световому загрязнению, хотя и в меньшей степени, чем в случае прямого освещения неба.

Второй способ заключается в использовании в осветительной системе монохроматического (или близкого к нему) света. Обычно для этого используются натриевые лампы низкого давления, имеющие весьма узкий спектр. Узкая спектральная полоса легко может быть вырезана оптическими или цифровыми методами.

Недостатками этого решения являются:

- Некомфортный формат освещения

- Невозможность применения для световой рекламы, подсветки и т.п.

В заявляемом изобретении используется разделение времени работы осветительной системы и времени накопления фотоприемника астрономического прибора. Предлагается организовать уличное освещение импульсным источником света. На время действия импульсов света накопление информации в фотоприемнике прерывается специальным затвором. Этот затвор может быть внешним (электронным, электрооптическим или электромеханическим) или внутренним (этот режим реализуется подачей соответствующих потенциалов на управляющие электроды фотоприемника).

Частота прерывания должна превышать 300 Гц, так как пульсации освещения с частотой более 300 Гц не воспринимаются зрением человека.

Все светильники осветительной системы должны быть синхронизированы так, чтобы они:

- Выдавали световой импульс одной частоты и продолжительности.

- Включение/выключение отдельных светильников сдвинуто друг относительно друга так, чтобы в момент прихода к фотоприемному устройству световые импульсы совпадали по фазе.

Поскольку светильники системы находятся на разном расстоянии от фотоприемника, время, за которое свет от светильника достигает фотоприемника, может отличаться на десятки микросекунд (свет проходит расстояние 1 км за 3,3 мкс). Для этого необходимо обеспечить источники питания регулируемыми устройствами синхронизации и задержки.

Технический результат достигается тем, что в способе борьбы с засветкой астрономических приборов светом уличных осветительных приборов путем разделения периодов работы осветительных приборов и астрономических приборов во времени, при котором формируют импульсный световой поток осветительных приборов с частотой в диапазоне 300-1000 Гц и скважностью в диапазоне 2-10, перекрытие светового потока в светочувствительную матрицу астрономического прибора осуществляют в импульсном режиме с синхронизацией по частоте и в противофазе с частотой сформированного светового потока.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием затвора.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием электронного затвора.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием электрооптического затвора.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием электромеханического затвора.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием внешнего электромеханического затвора.

Перекрытие светового потока осуществляют с использованием внутреннего электромеханического затвора.

Формирование светового потока осуществляют с использованием светодиодных светильников.

Тактирование импульсов светового потока осуществляют сигналом точного времени, полученным по системе GPS, Глонас или иной общедоступной системе, передающей сигналы точного времени.

Тактирование импульсов светового потока осуществляют с использованием проводной связи.

Тактирование импульсов светового потока осуществляют с использованием оптоволоконной связи.

Формирование светового потока осуществляют с использованием по меньшей мере двух источников света.

Формирование светового потока осуществляют таким образом, что импульсы разных источников света, находящихся на разном расстоянии от астрономического прибора, формируются со сдвигом по фазе с таким расчетом, чтобы импульсы приходили к телескопу одновременно.

Осуществление изобретения поясняется с помощью фигур: на фиг. 1 представлена временная диаграмма излучения светового потока источниками наружного освещения и перекрытия затвором фотоприемника астрономического прибора, а на фиг. 2 - схема, отражающая осуществление заявленного способа:

1. Астрономический прибор;

2. Затвор;

3. Приемная матрица астрономического прибора;

4. Импульсный источник питания затвора;

5. Источник синхронизирующего сигнала;

6. Импульсный источник питания светильника;

7. Светильник.

Питание светильников U₁ включается на время t₁. Скважность импульсов питания (отношение t₁ к периоду Т) составляет 2-10. В это время питание затворов U_s отсутствует.

После выключения питания светильников включается питание затворов телескопа U_s. В это время питание светильников выключено.

После выключения питания затворов телескопа включается питание светильников.

Период прохождения импульсов обоих источников питания одинаков и составляет не более 3 миллисекунд, предпочтительно 1-2 миллисекунды.

Синхронизация импульсов питания всех блоков питания осуществляется регулируемыми устройствами синхронизации и задержки. В качестве синхронизирующего сигнала может использоваться либо специальный источник периодического сигнала с точностью не хуже 10 микросекунд, предпочтительно - не хуже 1 микросекунды, либо сигнал точного времени, полученный по системе GPS, Глонас или иной общедоступной системе, передающей сигналы точного времени.

Способ борьбы с засветкой астрономических приборов светом уличных осветительных приборов включает разделение периодов работы осветительных приборов и астрономических приборов по времени. Формируют импульсный световой поток осветительных приборов с частотой в диапазоне 300-1000 Гц и скважностью в диапазоне 2-10, а перекрытие светового потока в светочувствительную матрицу астрономического прибора осуществляют в импульсном режиме с синхронизацией по частоте и в противофазе с частотой сформированного светового потока. Технический результат - улучшение защиты астрономических приборов от засветки. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ борьбы с засветкой астрономических приборов светом уличных осветительных приборов путем разделения периодов работы осветительных приборов и астрономических приборов во времени, при котором формируют импульсный световой поток осветительных приборов с частотой в диапазоне 300-1000 Гц и скважностью в диапазоне 2-10, перекрытие светового потока в светочувствительную матрицу астрономического прибора осуществляют в импульсном режиме с синхронизацией по частоте и в противофазе с частотой сформированного светового потока.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием затвора.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием электронного затвора.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием электрооптического затвора.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием электромеханического затвора.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием внешнего электромеханического затвора.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перекрытие светового потока осуществляют с использованием внутреннего электромеханического затвора.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование светового потока осуществляют с использованием светодиодных светильников.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тактирование импульсов светового потока осуществляют сигналом точного времени, полученным по системе GPS, Глонас или иной общедоступной системе, передающей сигналы точного времени.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тактирование импульсов светового потока осуществляют с использованием проводной связи.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тактирование импульсов светового потока осуществляют с использованием оптоволоконной связи.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование светового потока осуществляют с использованием по меньшей мере двух источников света.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что формирование светового потока осуществляют таким образом, что импульсы разных источников света, находящихся на разном расстоянии от астрономического прибора, формируются со сдвигом по фазе с таким расчетом, чтобы импульсы приходили к астрономическому прибору одновременно.