ИМИТАТОР ФОНА Российский патент 2025 года по МПК G01J1/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для полунатурного моделирования и может быть использовано в качестве испытательного оборудования при настройке и проведении испытаний оптико-электронных приборов в лабораторных условиях, в частности астровизирующих приборов.

Аналогом является имитатор фона в составе стенда для измерения оптических характеристик, выполненный телевизионным, установленным на кронштейне и развернутым в сторону объекта, при этом кронштейн закреплен в поворотном механизме, соединенном с основанием, а видеовход телевизионного имитатора фона является информационным входом стенда (RU 2076335 С1, МПК G01S 7/40, G01J 1/06, опубликован 27.03.1997).

Аналогом также является имитатор фона в составе стенда для проверки точности звездных приборов, реализующий фоновую засветку звездного прибора, которая заводится в его объектив в виде параллельного пучка через плоскопараллельную пластину (см. Гебгарт Андрей Янович. Разработка афокальных нерасстраиваемых безаберрационных оптико-механических сканирующих систем: Автореферат дисс.... канд.техн. наук: 05.11.07: Москва, 2004, с. 20 - 21, рис. 11).

Кроме того, аналогом является имитатор фона для звездных приборов, состоящий из осветителя с фотометрическим шаром, с выходным отверстием которого совмещена передняя фокальная плоскость однолинзового объектива, имеющий диапазон имитируемых яркостей до 100 кд/м (см. В.И. Федосеев, М.П. Колосов. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов. М., 2007 г., стр. 224).

В качестве прототипа выбран имитатор фона, являющийся каналом фона в имитаторе звезды и фона видимого диапазона, который состоит из установленных последовательно по ходу лучей неподвижного осветителя - осветителя с неподвижным источником излучения (лампы накаливания с рефлектором), щелевой диафрагмы, нейтрального светофильтра, фотометрического шара с входным и выходным окнами, полевой диафрагмы, расположенной в фокальной плоскости коллимирующего объектива (см. В.И.Федосеев, М.П. Колосов. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов. М., 2007 г., стр. 221-224, рис. 6.1).

В указанном имитаторе фона излучение от осветителя проходит через щелевую диафрагму, плавно регулирующую световой поток, и нейтральный светофильтр, дополнительно дискретно ослабляющий световой поток, попадает в фотометрический шар и, многократно отражаясь от стенок шара, равномерно освещает полевую диафрагму, находящуюся в фокальной плоскости коллимирующего объектива, после которого идет параллельным пучком.

Имитатор фона предназначен для имитации заданного диапазона яркости фона от 0,001 до 50 кд/м в спектральном диапазоне от 0,36 до 1,10 мкм.

Основными общими недостатками аналогов и прототипа являются ограниченный диапазон и низкий уровень воспроизводимых яркостей из-за применения только одного осветителя.

Также недостатком прототипа является потеря энергии воспроизводимой яркости на выходе устройства из-за большого количества оптических элементов.

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона и увеличение уровня воспроизводимых яркостей при снижении потерь энергии на выходе устройства.

Технический результат достигается тем, что в имитаторе фона, содержащем фотометрический шар с выходным окном, осветитель, полевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости коллимирующего объектива, согласно настоящему изобретению, осветитель выполнен подвижным с возможностью осевого перемещения в направлении радиуса фотометрического шара, при этом дополнительно введены n неподвижных осветителей, где n≥1, расположенных на внутренней поверхности фотометрического шара, и пульт управления, обеспечивающий независимое включение каждого из n неподвижных осветителей, полевая диафрагма совмещена с выходным окном фотометрического шара, а подвижный осветитель установлен с возможностью освещения полости фотометрического шара.

А также тем, что подвижный осветитель установлен в тубусе, закрепленном в корпусе фотометрического шара, и имеющем выходное отверстие, направленное в полость фотометрического шара.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого имитатора фона.

На фиг. 2, 3 представлены общие виды, соответственно, подвижного и неподвижного осветителей.

На фиг. 4 показан пульт управления неподвижными осветителями предлагаемого имитатора фона.

Имитатор фона (см. фиг.1) содержит фотометрический шар 1 с выходным окном, подвижный осветитель 2, выполненный с возможностью осевого перемещения в направлении радиуса фотометрического шара 1, полевую диафрагму 3, расположенную в фокальной плоскости коллимирующего объектива 4 и совмещенную с выходным окном фотометрического шара 1, n неподвижных осветителей 5₁ - 5_n, где n ≥ 1, расположенных на внутренней поверхности фотометрического шара 1, пульт 6 управления, обеспечивающий независимое включение каждого из n неподвижных осветителей 5₁ - 5_n, подвижный осветитель 2 установлен в тубусе 7, закрепленном в корпусе фотометрического шара 1, при этом тубус 7 имеет выходное отверстие, направленное в полость фотометрического шара. Выполнение подвижного осветителя 2 (см. фиг. 2) с возможностью осевого перемещения в направлении радиуса фотометрического шара 1 позволяет плавно изменять уровни воспроизводимой яркости. В осветителях 2, 5₁ - 5_n источниками излучения служат, например, лампы накаливания, представляющие собой лампы кварцевые галогенные малогабаритные КГМ 12-10-2.

Полевая диафрагма 3 формирует угловой размер фона. Коллимирующий объектив 4 служит для формирования параллельного потока светового излучения, идущего из фотометрического шара 1. Количество n неподвижных осветителей 5, длина тубуса 7 (возможное удаление или приближение положения подвижного осветителя 2 от центра или к центру фотометрического шара 1) определяются исходя из конкретных характеристик тестируемой аппаратуры, заданных диапазона воспроизведения и максимального уровня воспроизводимой яркости фона. На пульте 6 управления (см. фиг.4) установлены тумблеры 6₁ - 6_n для каждого неподвижного осветителя 5₁ - 5_n, соответственно, обеспечивающие одновременное включение любого количества неподвижных осветителей 5 от одного до п. На пульте 6 управления также расположены клеммы электропитания, обеспечивающие подачу напряжения на имитатор фона от блока питания (на фигурах не показан). Выходное окно 8 является выходным окном имитатора фона. Конструктивно пульт 6 управления установлен на корпусе фотометрического шара 1.

Предложенный имитатор фона выполнен в виде моноблока, в котором размещены все его составные части.

Таким образом, отличием предлагаемого имитатора фона является то, что фотометрический шар 1 выполнен с возможностью расширения диапазона, а также увеличения уровня воспроизводимых яркостей.

Предложенный имитатор фона работает следующим образом.

К клеммам электропитания на пульте 6 управления подключается источник питания и с него подается напряжение 12,0±0,1 В на имитатор фона.

В качестве источника излучения фона служит фотометрический шар 1, внутри которого установлены, например, шесть осветителей 2, 5₁, 5₂, 5₃, 5₄, 5₅. Требуемый уровень яркости фона получают путем регулировки положения подвижного осветителя 2 и включения необходимого количества неподвижных осветителей 5₁ - 5₅ с помощью тумблеров на пульте 6 управления.

Для установки уровня яркости фона не более 500 кд/м² используют только подвижный осветитель 2. Для увеличения уровня яркости фона выполняется его осевое перемещение в направлении центра шара, для уменьшения уровня яркости фона - в направлении от центра шара.

Подвижный осветитель 2 участвует в создании всех уровней яркости. Уровень яркости фона от 500 до 3000 кд/м² получают при включении неподвижных осветителей 5₁ - 5₅ дополнительно к подвижному осветителю 2, при этом уровень яркости фона:

от 500 до 1000 кд/м² - получают при одном включенном неподвижном осветителе;

от 1000 до 1500 кд/м² - получают при двух включенных неподвижных осветителях;

от 1500 до 2000 кд/м² - получают при трех включенных неподвижных осветителях;

от 2000 до 2500 кд/м² - получают при четырех включенных неподвижных осветителях;

от 2500 до 3000 кд/м² - получают при пяти включенных неподвижных осветителях.

Излучение всех включенных осветителей, многократно отражаясь от стенок фотометрического шара 1, равномерно освещает полевую диафрагму 3. После этого излучение попадает в коллимирующий объектив 4 и выходит из него параллельным потоком.

В таблице 1 приведены технические характеристики имитатора фона.

Таким образом, выполнение имитатора фона в соответствии с предложенным техническим решением, позволяет расширить диапазон и увеличить уровень воспроизводимых яркостей фона, а также снизить потери энергии воспроизводимой яркости на выходе устройства за счет применения меньшего количества оптических элементов.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается имитатора фона. Имитатор фона содержит фотометрический шар с выходным окном, осветитель, полевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости коллимирующего объектива. Осветитель выполнен подвижным с возможностью осевого перемещения в направлении радиуса фотометрического шара. При этом дополнительно введены n неподвижных осветителей, где n ≥ 1, расположенных на внутренней поверхности фотометрического шара, и пульт управления, обеспечивающий независимое включение каждого из n неподвижных осветителей. Полевая диафрагма совмещена с выходным окном фотометрического шара. Технический результат заключается в расширении диапазона и увеличении уровня воспроизводимых яркостей фона. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Имитатор фона, содержащий фотометрический шар с выходным окном, осветитель, полевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости коллимирующего объектива, отличающийся тем, что осветитель выполнен подвижным с возможностью осевого перемещения в направлении радиуса фотометрического шара, при этом дополнительно введены n неподвижных осветителей, где n≥1, расположенных на внутренней поверхности фотометрического шара, и пульт управления, обеспечивающий независимое включение каждого из n неподвижных осветителей, полевая диафрагма совмещена с выходным окном фотометрического шара, а подвижный осветитель установлен с возможностью освещения полости фотометрического шара.

2. Имитатор фона по п. 1, отличающийся тем, что подвижный осветитель установлен в тубусе, закрепленном в корпусе фотометрического шара и имеющем выходное отверстие, направленное в полость фотометрического шара.