DE19916000A1

DE19916000A1 - Coronographic optical system is for astronomical observation of manifestations on sun, such as sun spots, flares, protuberances in spectral and neutral light, chromosphere at sun edge, moon, planets and double stars

Info

Publication number: DE19916000A1
Application number: DE1999116000
Authority: DE
Inventors: Harald Paleske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-12

Abstract

The coronographic optical system is for the astronomical observation of manifestations on the sun, such as sun spots, flares, protuberances in spectral and neutral light, chromosphere at the sun edge, the moon, planets and double stars. The main lens (1) forms the sun picture in primary focus (4). A coronograph shutter (2) cuts out the photosphere light. The iris shutter (3) is so adjusted that it exactly matches the size of the protuberances. The primary picture (4) is at a distance in front of the single and doubled focus of the secondary lens (8). Additionally, the secondary lens produces a picture from the main lens, which is picked up through the Lyot shutter(RTM). This is somewhat smaller than that of the primary lens, whereby the spread light radiations of the main lens edge are eliminated.

Description

Es ist bekannt, koronografische astronomische Instrumente dort einzusetzen, wo große Helligkeitsunterschiede der Unter suchungsobjekte z. B. bei Sonnenprotuberanzen, Mond, Planeten und Doppelsternen die Beobachtungen erschweren. Dazu müssen die hellen Stellen der Objekte durch eine Blende (Koronografenblende) im opt. Strahlengang abgedeckt werden. Außerdem muß das durch die Beugung des Lichtes am Rand des Objektivs entstandene Streulicht mit Hilfe einer weiteren Linse (Hilfslinse) auf eine Lochblende (Lyotblende) abgebildet und dadurch ausgeschaltet werden. Eine weitere Optik (Sekundär optik) befindet sich dann kurz hinter dieser Lochblende und bildet den Primärfokus in eine Sekundärebene ab. In der herkömmlichen Bauart wird die Koronografenblende zwar wechselbar aber immer am selben Ort im Strahlengang, meist axial fixiert.It is known coronographic astronomical instruments there use where large differences in brightness of the sub search objects z. B. in sun prominences, moon, planets and binary stars complicate the observations. To do this, the bright areas of the objects through a diaphragm (Coronograph aperture) in the opt. Beam path are covered. In addition, the diffraction of the light at the edge of the Scattered light created by the lens with the help of another lens (Auxiliary lens) on a pinhole (Lyotblende) and thereby be switched off. Another optic (secondary optics) is then just behind this pinhole and maps the primary focus into a secondary plane. In the The coronograph screen is a conventional design changeable but always in the same place in the beam path, mostly axially fixed.

Der im Patentanspruch angegebener Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Vielzahl von opt. Elementen zu verringern und die Größe des Gesichtsfeldes des Teleskop, in einem gewissen Rahmen durch den Beobachter, mit Hilfe einer Irisblende unmittelbar an der Koronografenblende während der Beobachtung verändern zu können. Durch die besondere Aufhängung der Koronografenblende ist es außerdem möglich, das Teleskop auch für Beobachtungen einzusetzen, die ein freies Gesichtsfeld ohne Koronografen blende benötigen.The invention specified in the patent claim is the problem based on the multitude of opt. Elements and reduce the Size of the field of view of the telescope, within a certain range by the observer, with the help of an iris diaphragm the coronograph aperture change during the observation can. Due to the special suspension of the coronograph screen it is also possible to use the telescope for observations use a free field of view without coronographs need aperture.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auf eine Hilfslinse verzichtet wird. Dadurch wird eine bessere Abbildungsleistung des Teleskops erreicht, da die Bildfehler der üblichen chromatischen Hilfslinsenoptik wegfallen. Damit einher geht eine größere Robustheit des Teleskops gegenüber der Wärmebelastung bei der Sonnen beobachtung, da sich in unmittelbarer Nähe des Primärfokus keine opt. Bauteile mehr befinden. Weiterhin kann durch die Irisblende, auf unmittelbarer Höhe der Koronografenblende, unerwünschtes Gesichtsfeld ausgeschaltet werden, so daß eine bessere Konzentration auf die interes sierenden Objekte möglich ist und dadurch leichtere Erkenn barkeit von Details erreicht wird. Dies ist immer dann von Vorteil, wenn im Teleskopgesichtsfeld sich eine Fülle von Details befinden die nicht beobachtet werden sollen bzw. das Gesichtsfeld durch einen hellen Himmelshintergrund stark aufgehellt ist (z. B. bei Tag- oder Dämmerungsbeobachtungen von Planeten, Sternen oder Protuberanzen im Neutrallicht). Ein weiterer Vorteil besteht darin, wahlweise die Korono grafenblende und die Irisblende beliebig im Gesichtsfeld während der Beobachtung einbringen zu können und somit auf eine koronografenblendenfreie Beobachtungsart umzuschalten, ohne Umbauten am Teleskop vornehmen zu müssen. Dies wird dadurch realisiert, daß die Koronografenblende und Irisblende auf einen Kreuzschlitten befestigt sind. Zum abfahren des Sonnenrandes sitzt die Koronografenblende und die Irisblende auf einer Drehfassung, welche auf dem Kreuzschlitten befestigt worden ist.The advantages achieved with the invention are in particular in that an auxiliary lens is dispensed with. This will achieves better imaging performance of the telescope because the Image errors of the usual chromatic auxiliary lens optics fall away. This goes hand in hand with a greater robustness of the Telescopes opposite the heat load in the sun observation because it is in the immediate vicinity of the primary focus no opt. Components are more. Furthermore, through the iris diaphragm, the height of the Coronograph aperture, unwanted field of view switched off be so that a better focus on the interes objects is possible and therefore easier to recognize availability of details is achieved. This is always from Advantage if there is an abundance of There are details that should not be observed or that Visual field strong through a bright sky background is brightened (e.g. for day or twilight observations of Planets, stars or prominences in neutral light). Another advantage is the optional corono count and the iris in any field of vision to be able to contribute during the observation and thus to a Switching the coronograph aperture-free observation type without To have to make modifications to the telescope. This is realized in that the coronograph aperture and Iris diaphragm are attached to a cross slide. The coronograph screen and sits to move off the sun's edge the iris on a rotating frame, which on the Cross slide has been attached.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Some embodiments of the invention are in the Drawings are shown and are described in more detail below described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den prinzipiellen Strahlengang im Teleskop für die spektrale Sonnenprotuberanzenbeobachtung, Fig. 1 shows the basic optical path in the telescope for the spectral Sonnenprotuberanzenbeobachtung,

Fig. 2 den prinzipiellen Strahlengang im Teleskop für die neutrale Sonnenprotuberanzenbeobachtung, Fig. 2 shows the basic optical path in the telescope for the neutral Sonnenprotuberanzenbeobachtung,

Fig. 3 den prinzipiellen Strahlengang im Teleskop für die Dämmerungsbeobachtung von Mond, Planeten und Sterne Fig. 3 shows the basic beam path in the telescope for twilight observation of the moon, planets and stars

Fig. 4 Aufhängung der Koronografenblende mit Irisblende Fig. 4 suspension of the coronograph with iris

Explanation of FIG. 1

In Fig. 1 ist der prinzipielle Strahlengang für die visuelle spektrale Protuberanzenbeobachtung dargestellt. Das Objektiv 1 bildet das Sonnenbild im Primärfokus 4 ab. Dort befindet sich eine Koronografenblende 2 die das Photosphärenlicht ausblendet. Die Irisblende 3 ist im Beispiel so eingestellt, daß entsprechend der Größe der Protuberanzen diese gerade noch so hindurch passen. Das Primärbild 4 liegt im Abstand der einfachen und doppelten Brennweite vom Sekundärobjektiv 5 vor 5 und wird in der Sekundärebende 8 vergrößert abgebildet. Zusätzlich erzeugt das Sekundärobjektiv 5 vom Hauptobjektiv 1 ein Bild, welches durch die Lyotblende 6 aufgefangen wird. Diese ist etwas kleiner als das Bild von 1 wodurch die Streulichtstrahlen (gestrichtelt) des Objektivrandes von 1 ausgeblendet werden. Die Lyotblende 6 hat im Strahlengang zwei Wirkungen. Sie ist:
In Fig. 1, the basic optical path is shown for the visual spectral Protuberanzenbeobachtung. The objective 1 images the sun image in the primary focus 4 . There is a coronograph aperture 2 which fades out the photosphere light. In the example, the iris diaphragm 3 is set in such a way that, according to the size of the protuberances, they just fit through it. The primary image 4 lies at a distance of the single and double focal length from the secondary lens 5 before 5 and is shown enlarged in the secondary plane 8 . In addition, the secondary lens 5 generates an image of the main lens 1 , which is captured by the Lyot diaphragm 6 . This is slightly smaller than the image of 1, which means that the stray light rays (broken lines) of the lens edge of 1 are masked out. The Lyotblende 6 has two effects in the beam path. She is:

1. for the imaging of the lens edge of 1 on the Lyot diaphragm 6 a field diaphragm and
2. a hatch for protuberance image 4 .

Aus diesen Gründen sollte
For these reasons

a) the secondary lens 5 has as large a focal length as possible so that the image of the main lens 1 on the Lyot aperture 6 does not become too small and the field of view is accordingly strongly vignetted, and
b) the magnification of the optical system is greater than 1: 3 to get voted.

Vor dem Sekundärbild 8 befindet sich ein entsprechender Spektralfilter 7 zur Beseitigung von atmosphärischen Streulicht und zur Selektion der gewünschten Spektrallinie (z. B. Hα, Hβ, Hγ,). Durch das Okular 9 kann das Sekundärbild visuell betrachtet bzw. durch Anbringen von anderen Dedektoren (z. B. Kamera, CCD, Videokameras, . . .) registriert werden.In front of the secondary image 8 there is a corresponding spectral filter 7 for removing atmospheric stray light and for selecting the desired spectral line (e.g. Hα, Hβ, Hγ,). The secondary image can be viewed visually through the eyepiece 9 or registered by attaching other detectors (eg camera, CCD, video cameras,...).

Explanation of FIG. 2

In Fig. 2 wird die prinzipielle optische Anordnung bei der neutralen Protuberanzenbeobachtung gezeigt. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie in Fig. 1. Anstelle eines Spektralfilters wird aber jetzt ein 90° Sonnenprisma 8 eingesetzt. Dieses Prisma verhindert im Zusammenhang mit der Irisblende 4 eine zu starke Blendwirkung der Sonnenumgebung auf den Beobachter und bewirkt eine neutrale Lichtabschwächung von etwa 95%. 5% des einfallenden Sonnenlichtes werden in das Okular 10 gelassen und zur Protuberanzenbeobachtung verwendet. Diese erscheinen dann in ihrer natürlichen zart rosa Farbe. Anstelle des Sonnenprisma können aber auch andere neutrale Lichtfilter eingesetzt werden, da die Wärmebelastung im Sekundärfokus nicht sehr hoch ist. Eine Beobachtung der neutralen Sonnenprotuberanzen ist zwar ohne zusätzliche Filterung möglich, in Hinblick auf die gesundheitsschädliche Wirkung der direkten Sonnenstrahlen auf die Augen aber nicht zu empfehlen.In FIG. 2, the principal optical arrangement is shown at the neutral Protuberanzenbeobachtung. The mode of operation is the same as in FIG. 1. Instead of a spectral filter, however, a 90 ° sun prism 8 is now used. In conjunction with the iris diaphragm 4, this prism prevents the observer from having too much glare and causes a neutral light attenuation of approximately 95%. 5% of the incident sunlight is let into the eyepiece 10 and used for the observation of protuberances. These then appear in their natural delicate pink color. Instead of the sun prism, other neutral light filters can also be used because the heat load in the secondary focus is not very high. It is possible to observe the neutral sun prominences without additional filtering, but it is not recommended in view of the harmful effects of direct sun rays on the eyes.

Besonders bei dieser Beobachtungsart kommt der Vorteil des Patents zum Ausdruck. Da die übliche Hilfslinse fehlt, fällt das durch sie eingeschleppte Streulicht bzw. durch sie erzeugte Abbildungsfehler weg. Weiterhin vermindert der Einsatz des 90° Sonnenprismas die Wirkung von Sekundärstreulicht, welches durch die Reflexion an den Übergangsstellen von Glas zu Luft im Hauptobjektiv 1 entsteht und in einem kurz hinter 1 entstandenen Brennpunkt 2 gesammelt wird.The advantage of the patent is particularly evident in this type of observation. Since the usual auxiliary lens is missing, the scattered light that is brought in by them or the imaging errors generated by them are eliminated. Furthermore, the use of the 90 ° solar prism reduces the effect of secondary scattered light, which arises from the reflection at the transition points from glass to air in the main objective 1 and is collected in a focal point 2 that has arisen just behind 1.

Im Ergebnis dessen können Protuberanzen auch unter mitteleuropäischen Bedingungen im Neutrallicht in ihren natürlichen Farben, ähnlich wie bei einer Sonnenfinsternis, visuell beobachtet werden. As a result, prominences can also be Central European conditions in their neutral light natural colors, similar to a solar eclipse, be observed visually.

Explanations to FIG. 3

In Fig. 3 wird der prinzipielle opt. Strahlengang für die Mond- und Planetenbeobachtung zum Dämmerungszeitpunkt gezeigt. Die Koronografenblende 2 wird durch einen Kreuzschlitten in die gewünschte Position gebracht und die Irisblende 3 auf einen bestimmten Durchmesser, der von der Größe des Objekts abhängt, zugezogen. Jetzt passieren nur noch Strahlen die Irisblende 3, die für die Beobachtung absolut notwendig sind. Störendes Nebenlicht kann nicht ins Okular 8 gelangen. Dadurch hat man den Eindruck, daß der Himmelshintergrund dunkler ist und das zu beobachtende Objekt heller erscheint. Die kontraststeigernde Wirkung der Lyotblende 6 bleibt, wie in Fig. 1 und Fig. 2 dabei voll erhalten. Bei herkömmlichen koronografischen Systemen muß die Hilfslinse chromatisch ausgeführt werden, da die Wärmebelastung an der Koronografenblende bei der Sonnenbeobachtung die Verkittung eines Achromaten zerstören würde. Der Abbildungsfehler dieser chromatischen Hilfslinse verhindert damit aber eine hohe Abbildungsqualität die für die Mond- und Planetenbeobachtung notwendig ist, um feinstes Detail erkennen zu können. Durch das Patent fällt diese negative Begleiterscheinung weg und der Einsatz des Instruments kann auf die hochwertige Beobachtung von Mond, Planeten, Doppelsternen weiter ausgedehnt werden, ohne Umbauten am Instrument vornehmen zu müssen.In Fig. 3 the basic opt. Beam path shown for moon and planet observation at twilight time. The coronograph diaphragm 2 is brought into the desired position by a cross slide and the iris diaphragm 3 is drawn to a certain diameter, which depends on the size of the object. Now only rays pass through the iris diaphragm 3 , which are absolutely necessary for the observation. Annoying secondary light cannot get into eyepiece 8 . This gives the impression that the sky background is darker and the object to be observed appears lighter. The contrast-enhancing effect of Lyotblende 6 remains as shown in Fig. 1 and Fig. 2 completely intact. In conventional coronographic systems, the auxiliary lens must be made chromatic, since the heat load on the coronograph aperture would destroy the cementing of an achromatic lens when observing the sun. However, the aberration of this chromatic auxiliary lens prevents the high imaging quality necessary for moon and planet observation in order to be able to recognize the finest detail. The patent eliminates this negative side effect and the use of the instrument can be expanded to include high-quality observation of the moon, planets and binary stars without having to make any modifications to the instrument.

Explanation of FIG. 4

Der Kreuzschlitten 1 nimmt die Irisblende 2 und die Koronografenblende 4 auf. Das Gesichtsfeld des Teleskops wird durch die Öffnung 3 der Irisblende 2 bestimmt. Die Koronografenblende befindet sich mit einer Seite in der Mitte der Irisblendenöffnung 3. Mit der anderen Seite ist sie durch ein Halteblech 8 mit dem Rand der Irisblende 2 fest verbunden. Durch Drehen an den Schraubtrieben 6 und 7 kann die Koronografenblende 4 mit Irisblende 2 beliebig in das Gesichtsfeld eingeschwenkt werden. Die Irisblende sitzt mit ihren Unterteil auf einer Drehfassung 5, womit bei Drehung dieser die Koronografenblende axial bewegt wird und somit der Sonnenrand abgefahren werden kann.The cross slide 1 accommodates the iris diaphragm 2 and the coronograph diaphragm 4 . The field of view of the telescope is determined through the opening 3 of the iris diaphragm 2 . One side of the coronograph aperture is in the middle of the iris aperture 3 . On the other hand, it is firmly connected to the edge of the iris diaphragm 2 by a holding plate 8 . By rotating the screw drives 6 and 7 , the coronograph screen 4 with the iris screen 2 can be pivoted into the field of view as desired. The lower part of the iris diaphragm is seated on a rotary mount 5 , with which the coronograph diaphragm is moved axially when the latter is rotated and the sun rim can thus be moved away.

Claims

1. Coronographic optical system for the astronomical observation of phenomena on the sun such as sun spots, photospherical sun flares, solar prominence in spectral and neutral light, chromosphere on the sun's edge, moon, planets, double stars characterized in that there is an iris diaphragm directly on the coronograph diaphragm, none extra auxiliary lens is required to mask the scattered light from the instrument and the location of the Lyot aperture is relocated to the imaging beam path of the secondary optics.

2. Attach the coronograph diaphragm and the iris diaphragm after Claim 1, characterized, that the coronograph diaphragm and the iris diaphragm can be rotated radially and is slidably arranged in two axes.