ES2211362B1 - Visor de eclipses y de sol. - Google Patents

Abstract

Aparato para ver proyectada y aumentada la imagen del Sol (habiendo un eclipse o no) que hace uso de al menos un elemento reflector para acortar la altura h del aparato. En la figura se da el principio básico de funcionamiento de uno de sus muchos modos de realización. Los rayos del Sol penetran por el orificio (1) y sufren varias reflexiones en los espejos (2 y 3) para dar la imagen proyectada (4), que el observador ve a través de la ranura (5). Gracias a las reflexiones se acorta grandemente la altura h del aparato (con lo que se hace posible su comercialización, manteniendo una distancia de proyección grande para que el tamaño de la imagen obtenida sea aceptable.

Description

Visor de eclipses y de Sol.

Sector de la técnica

La presente invención se encuadra en el sector técnico de aparatos para ver de manera segura (sin daño para los ojos) el Sol, bien cuando se produce un eclipse o bien cuando no lo hay.

Estado de la técnica

Los sistemas actuales para ver el disco solar consisten en:

a)

Complejos instrumentos ópticos, muy caros e inaccesibles a la generalidad de las personas.

b)

Gafas o placas de visión directa, que disponen de un potente filtro para atenuar fuertemente la luminosidad del Sol. Contra este tipo de utensilios baratos de visionado directo los oftalmólogos avisan de su peligrosidad, pues un filtro no homologado o la existencia de un pequeño poro o una raya en uno homologado pueden tener consecuencias irreversibles para la retina.

c)

Aparatos caseros de proyección sobre una pantalla de la imagen del Sol al pasar por un pequeño agujero (cámara oscura). Este procedimiento es el más seguro pero tiene el inconveniente de su gran longitud (mayor de un metro) si se quiere ver el disco solar con un tamaño aceptable. Este inconveniente de su gran longitud hace que este método no pueda ser explotado comercialmente.

La presente invención se basa en este último método pero haciendo que la imagen del Sol sufra una o varias reflexiones para acortar la longitud de la cámara oscura, de manera que el tamaño resultante pueda ser fácilmente manejable por cualquier persona y guardable en cualquier hogar pues ocupa muy poco espacio.

Explicación

La presente invención permite ver aumentada la imagen del Sol proyectada en una pantalla (y por tanto de manera segura para los ojos) obtenida al pasar sus rayos por un pequeño agujero (cámara oscura) y habiendo sufrido éstos al menos una reflexión (es decir, puede haber una, varias o muchas reflexiones) para acortar las dimensiones del aparato.

El diámetro del Sol es unas cien veces menor que su distancia media a la Tierra. Por eso cuando se obtiene su imagen en una cámara oscura, el diámetro de la imagen es la centésima parte de la distancia de proyección, es decir, de la distancia que hay entre el agujero de la cámara y la pantalla (en el caso de emplear una lente, el diámetro de la imagen sería una centésima de su distancia focal imagen). Por ejemplo, para una distancia de proyección de 1,5 m el diámetro de la imagen es aproximadamente de 1,5 cm, o sea, para que la imagen tenga un tamaño aceptable la distancia de proyección debe ser grande, lo que impide fabricar un aparato manejable.

La presente invención hace que, reflejando una o varias veces esa imagen (como se indica más adelante en los dibujos), se acorte la longitud de la cámara, manteniendo una distancia de proyección grande, para hacer más manejable el aparato y permitir que se pueda guardar fácilmente.

Descripción de los dibujos

En la figura 1 puede verse cómo se produce la imagen del Sol en una cámara oscura. El diámetro del Sol es D y su distancia a la Tierra es L. Se verifica aproximadamente que

L=100\cdot D

Al pasar los rayos solares por el pequeño orificio (1) se produce la imagen (2) en el fondo (3) de la cámara. El diámetro de la imagen es d y la distancia de proyección es long. En los triángulos semejantes se verifica que

[1]long / d = L / D = 100 \;\; ; \;\; d=long/100

El orificio (1) puede tener cualquier forma, aquí supondremos que es circular de diámetro p (pupila), de manera que el punto A del Sol no se proyecta en un solo punto, figura 2, sino que su imagen es un círculo de diámetro A_{1}A_{2}, es decir, la imagen del punto A del Sol es borrosa. Se verifica que

P_{1}P_{2}=p \;\; ; \;\; p/L=A_{1}A_{2}/(L+long) \;\; ; \;\; A_{1}A_{2}=p \cdot (L+long)/L=p

puesto que L es muy grande con relación a long.

La borrosidad b de la imagen es un valor relativo que se define así

b=A_{1}A_{2}/d=p/d

y según la fórmula [1]

[2]b=p/d=100 \cdot p/long

o sea, es directamente proporcional al diámetro del orificio e inversamente proporcional a la distancia de proyección. Para un valor p determinado la borrosidad disminuye según aumenta long.

Experimentalmente se comprueba que la imagen es suficientemente nítida, es decir, tiene una borrosidad aceptable para p \leq d / 10.

La luminosidad de la imagen es directamente proporcional al área del orificio e inversamente proporcional al área de la imagen. Se tiene que

luminosidad = k \cdot (\pi \cdot p^{2}/ 4) / (\pi \cdot d^{2} / 4) = k \cdot p^{2} / d^{2} = k \cdot p^{2} \cdot (100/long)^{2}

siendo k una constante.

Se observa que para un valor p determinado la luminosidad disminuye según aumenta long. Aplicando la fórmula [2] se obtiene que

[3]luminosidad = k \cdot (100 \cdot p / long)^{2} = k \cdot b^{2}

es decir, la luminosidad disminuye cuando lo hace la borrosidad o, lo que es lo mismo, las imágenes nítidas son poco luminosas.

De la fórmula [1] se desprende que para obtener una imagen con un tamaño aceptable, por ejemplo de 1,5 cm de diámetro para poder ver cómodamente un eclipse, la distancia de proyección long debe ser de 1,5 m, longitud muy grande que impide la construcción de una cámara oscura comercializable.

La presente invención permite acortar esa longitud haciendo que los rayos del Sol se reflejen dentro de la cámara, como se indica en la figura 3. Los rayos penetran por el orificio (1) y se reflejan en los espejos (2 y 3) para dar la imagen proyectada (4), que el observador ve desde la ranura (5). El número de reflexiones puede ser cualquiera. A mayor número de reflexiones, menor es la altura h de la cámara y más manejable y comercializable resulta el aparato. En la figura 3 hay 4 reflexiones, estando la distancia de proyección long de la figura 1 formada por 5 tramos de longitud aproximadamente igual a h. Se tiene, según la fórmula [1], que

[4]d=long /100=t \cdot h/100 ; h=100 \cdot d/t

siendo t el número de tramos. Para d = 1,5 cm y t = 9 es h = 16,6 cm y la cámara resulta fabricable, muy manejable y comercializable.

El ángulo bajo el que vemos directamente el Sol es, según la figura 1,

[5]D/L=d/long = 1 / 100

y en la cámara de la figura 3 el ángulo bajo el que vemos la imagen del Sol es, sustituyendo la fórmula [4]

d/h=d \cdot t/(100 \cdot d)=t/100

que comparada con la fórmula [5] nos dice que la amplificación obtenida es igual a t (número de tramos), es decir, el Sol se ve t veces mayor a como se vería directamente usando gafas protectoras.

Variando la orientación de la cámara respecto del Sol o, lo que es lo mismo, variando el ángulo de incidencia de los rayos del Sol al penetrar por el orificio (1) de la figura 3, se cambia el número de reflexiones y de tramos. En la figura 4, por ejemplo, se da el caso en que t = 3 (en la figura 3 es t = 5). Para cada anchura, a, de la cámara hay un número máximo de reflexiones, que no se puede sobrepasar so pena de obtener inútiles imágenes superpuestas.

Así las cosas, variando la orientación del visor se obtienen imágenes del Sol de distintos tamaños, en función del número de tramos t. El diámetro d de cada imagen es proporcional a t, según la fórmula [4]. La borrosidad de cada imagen es inversamente proporcional a long, según la fórmula [2], e inversamente proporcional a t, puesto que long = t \cdot h. La luminosidad de cada imagen es directamente proporcional al cuadrado de la borrosidad, según la fórmula [3], o inversamente proporcional al cuadrado de t, según el segundo miembro de esta fórmula. Dicho de otra manera: cuanto mayor es la imagen del Sol obtenida, mayor es su nitidez y menor su luminosidad.

Inclinando mucho el visor podría darse la peligrosa situación de la figura 5 en que los rayos del Sol inciden, tras una única reflexión, directamente en los ojos. Para evitarlo es necesario colocar en medio una pantalla opaca de protección (1) como se indica en la figura 5.

En la figura 6 se da un modo de realización de la presente invención.

Un modo de realización

Un modo de realización de la presente invención, de los muchos posibles incluidos en las reivindicaciones, se desprende de la figura 3 y se da en la figura 6. El orificio de entrada del Sol es (1) y puede tener un diámetro de unos 2 mm y las ranuras por las que miran los ojos son (2) y (3) y pueden tener una anchura de unos 5 mm. Los espejos están pegados a las caras laterales estrechas. La altura h puede estar en torno a los 25 cm para ver cómodamente la imagen y la anchura a puede ser de irnos 18 cm para obtener 8 reflexiones y 9 tramos (sin usar elementos reflectores el visor debería tener una longitud mayor de 2 m para obtener el mismo tamaño de la imagen del Sol), con lo que la mayor amplificación obtenida sería de 9 y el diámetro de la mayor imagen del Sol sería de unos 2 cm, suficiente para ver con detalle un eclipse de Sol. El grosor g del visor sería de unos 7 cm para poder ver la imagen con ambos ojos a la vez.

A esta caja de 25 x 18 x 7 cm^{3} se le puede dar forma de libro para ser guardada en una estantería.

Aplicación industrial

Se deriva de manera evidente de lo dicho en el apartado anterior.

Claims (1)

1. Visor de eclipses y de Sol caracterizado porque permite ver de manera segura sin daño para los ojos la imagen, aumentada y proyectada en una pantalla, del Sol, que entra por un pequeño orificio, y que comprende varias reflexiones de los rayos solares, para acortar la altura del aparato, mediante la utilización de dos o más espejos, obteniéndose automáticamente varios tamaños predeterminados de imagen, a elección del usuario, que las observa a través de una ranura.