RU170421U1 - Optical design of an extraclock coronograph - Google Patents

Optical design of an extraclock coronograph Download PDF

Info

Publication number
RU170421U1
RU170421U1 RU2016147126U RU2016147126U RU170421U1 RU 170421 U1 RU170421 U1 RU 170421U1 RU 2016147126 U RU2016147126 U RU 2016147126U RU 2016147126 U RU2016147126 U RU 2016147126U RU 170421 U1 RU170421 U1 RU 170421U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
sun
limb
pinhole camera
corona
Prior art date
Application number
RU2016147126U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Васильевич Самограй
Original Assignee
Николай Васильевич Самограй
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Васильевич Самограй filed Critical Николай Васильевич Самограй
Priority to RU2016147126U priority Critical patent/RU170421U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170421U1 publication Critical patent/RU170421U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices

Landscapes

  • Telescopes (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

Полезная модель может быть использована для фотографирования плазменных выбросов и неоднородностей плазмы на границе хромосферы и ближней короны на лимбе Солнца. Оптическая схема внезатменного коронографа содержит объектив, светофильтр, искусственную луну, линзу поля. Перед объективом дополнительно установлена камера-обскура, выделяющая излучения лимбовой части Солнца из общего потока излучения диска Солнца и уменьшающая влияние вредной засветки, представляющая собой тонкую металлическую пластину с калиброванным круглым отверстием, которое совпадает с главной оптической осью объектива. Диаметр отверстия камеры-обскуры превышает значение радиуса объектива, в качестве которого используется одиночная двояковыпуклая неахроматическая линза. Объектив является неисправленным по продольной и поперечной хроматической аберрации, со значением относительного отверстия в пределах D/f'=1:4 до 1:7. Технический результат - достижение непрозрачности хромосферы и ближней короны на лимбе Солнца при значительном поле зрения по окружности лимба. 10 ил.A useful model can be used to photograph plasma emissions and plasma inhomogeneities at the boundary of the chromosphere and the near corona on the limb of the Sun. The optical scheme of the extra-corona coronograph contains a lens, a light filter, an artificial moon, a field lens. In addition, a pinhole camera is installed in front of the lens, which separates the radiation of the limb part of the Sun from the total radiation flux of the solar disk and reduces the influence of harmful illumination, which is a thin metal plate with a calibrated round hole that coincides with the main optical axis of the lens. The hole diameter of the pinhole camera exceeds the radius of the lens, which is used as a single biconvex non-chromatic lens. The lens is uncorrected for longitudinal and transverse chromatic aberration, with a relative aperture value in the range D / f '= 1: 4 to 1: 7. The technical result is the achievement of opacity of the chromosphere and the near corona on the limb of the Sun with a significant field of view around the circumference of the limb. 10 ill.

Description

Полезная модель относится к астрономии, а именно к оптическим инструментам для изучения и наблюдения Солнца с поверхности Земли, и может быть использована для фотографирования плазменных выбросов и неоднородностей плазмы на границе хромосферы и ближней короны на лимбе Солнца, в видимой части длин волн электромагнитного излучения Солнца от 3900 до 7600 Å.The utility model relates to astronomy, namely to optical instruments for studying and observing the Sun from the Earth’s surface, and can be used to photograph plasma emissions and plasma inhomogeneities at the boundary of the chromosphere and near corona on the Sun’s limb, in the visible part of the wavelengths of the Sun’s electromagnetic radiation from 3900 to 7600 Å.

Известен коронограф, содержащий объектив, строящий первичное изображение, непрозрачный экран-«луну», линзу поля, проекционный объектив, диафрагму и фотоприемник (патент SU 800946, МПК G02B 23/00, опубликовано 30.01.1981 г.).A coronograph is known that contains a lens that builds the primary image, an opaque “moon” screen, a field lens, a projection lens, an aperture and a photodetector (patent SU 800946, IPC G02B 23/00, published January 30, 1981).

Недостатком является то, что оптическая схема не позволяет наблюдать хромосферу на лимбе Солнца.The disadvantage is that the optical scheme does not allow to observe the chromosphere on the limb of the Sun.

Известно устройство для наблюдения солнечной короны, состоящее из телескопа, компенсатора яркости и фотоприемника. Компенсатор яркости выполнен в виде совокупности нескольких компенсационных элементов, расположенных в рабочем поле входной апертуры. Каждый компенсационный элемент состоит из внешнего затмевающего диска диаметром d, расположенного на расстоянии L перед отверстием диаметром D во входном люке телескопа. Угловое поле Δ виньетированной короны определяется соотношением Δ=(D+d)/2L. Обеспечивается расширение спектрального диапазона при одновременном уменьшении рассеянного света и световых потерь (патент №2226707, МПК G02B 23/00, опубликовано 10.04.2004 г.).A device for observing the solar corona, consisting of a telescope, a brightness compensator and a photodetector, is known. The brightness compensator is made in the form of a combination of several compensation elements located in the working field of the input aperture. Each compensation element consists of an external eclipse disk with a diameter d located at a distance L in front of an opening with a diameter D in the entrance hatch of the telescope. The angular field Δ of the vignetted corona is determined by the relation Δ = (D + d) / 2L. It provides the expansion of the spectral range while reducing scattered light and light loss (patent No. 2226707, IPC G02B 23/00, published April 10, 2004).

Недостатком является ограниченность использования, а именно возможность наблюдения солнечной короны только в момент затмения.The disadvantage is the limited use, namely the ability to observe the solar corona only at the time of the eclipse.

В качестве ближайшего аналога была выбрана оптическая схема коронографа Лио, состоящая из объектива, диагонального зеркала, искусственной луны, линзы поля, объектива переноса изображения, диафрагмы, непрозрачного экранчика, интерференционного светофильтра.As the closest analogue, the optical scheme of the Lio coronograph was chosen, consisting of a lens, a diagonal mirror, an artificial moon, a field lens, an image transfer lens, a diaphragm, an opaque screen, and an interference filter.

http://www.old.astronomer.ru/data/library/books/sikomk/glava6/6_8.htm.http://www.old.astronomer.ru/data/library/books/sikomk/glava6/6_8.htm.

К недостаткам можно отнести низкую пропускную способность светофильтра. Кроме того, для полноценной возможности наблюдения короны Солнца, коронограф должен быть установлен на возвышенности над уровнем земли.The disadvantages include the low bandwidth of the filter. In addition, for the full possibility of observing the corona of the Sun, the coronograph must be installed on a hill above the ground.

Задача, стоящая перед автором: достижение непрозрачности хромосферы и ближней короны на лимбе Солнца при значительном поле зрения по окружности лимба.The challenge facing the author: to achieve the opacity of the chromosphere and the near corona on the limb of the Sun with a significant field of view around the circumference of the limb.

Задача решается благодаря:The problem is solved thanks to:

- установке перед объективом телескопа камеры-обскуры;- installing a pinhole camera in front of the telescope objective;

- использованию одиночной двояковыпуклой неахроматической линзы в качестве объектива, который дополнительно является диспергирующим элементом.- the use of a single biconvex non-chromatic lens as a lens, which is additionally a dispersing element.

Сущностью заявляемой оптической схемы является возможность выделения излучения краев солнечного диска из общего потока излучения Солнца и уменьшения влияния вредной засветки, благодаря дополнительно установленной перед объективом камере-обскуре, представляющей собой тонкую металлическую пластину с калиброванным круглым отверстием, которое совпадает с главной оптической осью объектива, при этом диаметр отверстия камеры-обскуры превышает значение радиуса объектива, в качестве которого используется одиночная двояковыпуклая неахроматическая линза, объектив является неисправленным по продольной и поперечной хроматической аберрации, со значением относительного отверстия в пределах D/f'=1:4 до 1:7.The essence of the claimed optical scheme is the possibility of separating the radiation of the edges of the solar disk from the total radiation flux of the Sun and reducing the influence of harmful illumination, thanks to the pinhole camera additionally installed in front of the lens, which is a thin metal plate with a calibrated round hole that coincides with the main optical axis of the lens, the hole diameter of the pinhole camera exceeds the radius of the lens, which is used as a single biconvex non-achro aticheskaya lens, the lens is on uncorrected longitudinal and lateral chromatic aberration, with relative aperture value in the range D / f '= 1: 4 to 1: 7.

Известно использование камер-обскур в астрономических приборах, например в детекторах рентгеновского и гамма-излучения. Хромосфера и корона Солнца являются прозрачными газово-плазменными слоями Солнца с меньшей плотностью, чем фотосфера. Когда наблюдения Солнца ведутся с поверхности Земли, наблюдать хромосферу и ближнюю корону можно, только используя специальные телескопы, разработанные для этих целей.It is known to use pinhole cameras in astronomical instruments, for example, in X-ray and gamma-ray detectors. The chromosphere and corona of the Sun are transparent gas-plasma layers of the Sun with a lower density than the photosphere. When observations of the Sun are conducted from the surface of the Earth, it is possible to observe the chromosphere and the near corona only using special telescopes designed for these purposes.

В случае, если камера-обскура перед объективом солнечного телескопа не используется, на любую точку внешней поверхности объектива попадает свет со всех точек солнечного диска. В этом случае в фокальной плоскости объектива проецируется изображение фотосферы всего диска Солнца и вредная засветка не позволяет наблюдать хромосферу без использования спектрографов и узкополосных светофильтров.If the pinhole camera in front of the lens of the solar telescope is not used, light from all points of the solar disk gets to any point on the outer surface of the lens. In this case, the image of the photosphere of the entire solar disk is projected in the focal plane of the lens and harmful illumination does not allow observing the chromosphere without the use of spectrographs and narrow-band light filters.

Если перед объективом телескопа используется камера-обскура, то на внешнюю поверхность объектива ближе к краям попадает свет только периферийной части диска Солнца. Получаемое в фокальной плоскости объектива изображения лимба Солнца и центрального диска Солнца отличаются по ориентации и по интенсивности на единицу площади изображения Солнца.If a pinhole camera is used in front of the telescope lens, then only the peripheral part of the solar disk gets light on the outer surface of the lens closer to the edges. The images of the limb of the Sun and the central disk of the Sun obtained in the focal plane of the lens differ in orientation and intensity per unit area of the image of the Sun.

Таким образом, на правую сторону внешней поверхности объектива попадает свет левой стороны диска Солнца, на левую сторону внешней поверхности объектива попадает свет правой стороны диска Солнца, и так далее по всей окружности объектива.Thus, the light of the left side of the solar disk gets on the right side of the outer surface of the lens, the light of the right side of the solar disk gets on the left side of the outer surface of the lens, and so on around the entire circumference of the lens.

С помощью перечисленных свойств камеры-обскуры объектива удается выделить излучение краев солнечного диска из общего потока излучения Солнца и уменьшить влияние вредной засветки.Using the listed properties of the pinhole camera of the lens, it is possible to isolate the radiation of the edges of the solar disk from the total radiation flux of the Sun and reduce the influence of harmful exposure.

Существуют схожие по назначению, например протуберанц-спектроскоп и протуберанц-телескоп, коронограф.There are similar purposes, for example, prominence spectroscope and prominence telescope, coronograph.

Состав оптической схемы солнечного телескопа-рефрактораThe composition of the optical scheme of a solar telescope-refractor

Заявляемая оптическая схема состоит из камеры-обскуры 1, установленной перед объективом 2. Чтобы выделить два изображения или отделить их, установлен светофильтр 3 и искусственная Луна 4, или маска. В главном фокусе, после линзы поля 5, располагается светоприемник 6.The inventive optical scheme consists of a pinhole camera 1 installed in front of the lens 2. To select two images or separate them, a light filter 3 and an artificial moon 4, or a mask, are installed. In the main focus, after the lens of field 5, there is a light detector 6.

На фиг. 1 показана оптическая схема коронографа, на которой видно как камера-обскура пропускает излучение лимбовой части Солнца на края объектива, таким образом, что излучение центральных частей диска Солнца на края объектива не попадают.In FIG. Figure 1 shows the optical scheme of the coronograph, which shows how a pinhole camera transmits the radiation of the limb of the Sun to the edges of the lens, so that the radiation of the central parts of the solar disk does not fall on the edges of the lens.

На фиг. 2 показана проекция излучения Солнца на внешнюю часть объектива (А - излучение всего диска Солнца; В - излучение, которое пропускает камера-обскура).In FIG. Figure 2 shows the projection of the radiation of the Sun onto the outer part of the lens (A is the radiation of the entire solar disk; B is the radiation transmitted by the pinhole camera).

Способ работы оптической схемы солнечного телескопа-рефрактораThe method of operation of the optical scheme of a solar telescope-refractor

Камера-обскура 1, в предлагаемой оптической схеме, представляет собой калиброванное круглое отверстие в тонкой металлической пластине, которая устанавливается на некотором удалении перед объективом 2 на главной оптической оси. Плоскость пластины с отверстием обскурой устанавливается перпендикулярно главной оптической оси объектива 2. Центр отверстия камеры-обскуры 1 совпадает с главной оптической осью объектива 2. Выбор калибра отверстия камеры-обскуры 1 и расстояние отверстия до объектива 2 составляет суть работы камеры-обскуры 1.The pinhole camera 1, in the proposed optical scheme, is a calibrated round hole in a thin metal plate, which is installed at some distance in front of the lens 2 on the main optical axis. The plane of the plate with the pinhole hole is set perpendicular to the main optical axis of the lens 2. The center of the hole of the pinhole camera 1 coincides with the main optical axis of the lens 2. The choice of the caliber of the hole of the pinhole camera 1 and the distance of the hole to the lens 2 is the essence of the pinhole camera 1.

Калибр отверстия камеры-обскуры 1, на каком бы расстоянии от объектива 2 оно не находилось, выбирается таким образом, чтобы лучи Солнца, проецируемые камерой-обскурой 1 на объектив 2, не доходили до края полезной части апертуры объектива 2.The gauge of the hole of the pinhole camera 1, no matter how far from lens 2, is selected so that the rays of the Sun projected by the pinhole camera 1 onto lens 2 do not reach the edge of the useful part of the aperture of lens 2.

Расстояние отверстия камеры-обскуры 1 до объектива 2 определяет качественные показатели получаемого изображения лимба Солнца. Это расстояние выбирается исходя из практичности предлагаемого телескопа и угловых размеров Солнца. Расстояние отверстия камеры-обскуры 1 до объектива 2 удобно выразить в отношении диаметра объектива к расстоянию до отверстия камеры-обскуры 1 (на опытных телескопах это отношение выбрано в пределах от 1:15 до 1:18). При этом диаметр отверстия камеры-обскуры 1 превышает значение радиуса объектива 2.The distance of the hole of the pinhole camera 1 to the lens 2 determines the quality indicators of the resulting image of the limb of the Sun. This distance is selected based on the practicality of the proposed telescope and the angular dimensions of the Sun. The distance of the hole of the pinhole camera 1 to the lens 2 is conveniently expressed in relation to the diameter of the lens to the distance to the hole of the pinhole camera 1 (on experimental telescopes, this ratio is selected in the range from 1:15 to 1:18). The diameter of the hole of the pinhole camera 1 exceeds the value of the radius of the lens 2.

Объектив 2 строит в главном фокусе два изображения Солнца, в центре перевернутое изображение всего диска Солнца и на периферии изображения диска Солнца прямое изображение лимбовой части Солнца. Объектив 2 однолинзовый неисправленный по продольной и поперечной хроматической аберрации, для выделения нескольких изображений Солнца в разных длинах волн, при этом значение относительного отверстия выбрано в пределах D/f'=1:4 до 1:7Lens 2 builds in the main focus two images of the Sun, in the center is an inverted image of the entire disk of the Sun and, on the periphery of the image of the disk of the Sun, is a direct image of the limb part of the Sun. Lens 2 single-lens uncorrected for longitudinal and transverse chromatic aberration, to highlight several images of the Sun at different wavelengths, while the value of the relative aperture is selected in the range D / f '= 1: 4 to 1: 7

Получаемое в главном фокусе изображение лимба Солнца и центрального диска Солнца отличается по ориентации и интенсивности на единицу площади, что позволяет использовать широкополосные светофильтры 3 для выделения излучения хромосферы и ближней короны на лимбе Солнца, с шириной полосы пропускания от 200 до 1000 Å.The image of the solar limb of the Sun and the central disk of the Sun obtained in the main focus differs in orientation and intensity per unit area, which allows the use of broadband filters 3 to highlight the radiation of the chromosphere and near corona on the solar limb, with a bandwidth of 200 to 1000 Å.

Путем подбора светофильтров 3 и окулярных линз, которые, как и объектив, могут быть неахроматическими, достигается некоторая непрозрачность границы хромосферы и ближней или внутренней короны Солнца. На основе предлагаемой оптической схемы изготовлены опытные телескопы. С помощью этих телескопов получен ряд фотографий Солнца по которым можно оценить работоспособность оптической схемы (см. поясняющие материалы).By selecting filters 3 and ocular lenses, which, like the lens, can be non-chromatic, some opacity of the boundary of the chromosphere and the near or inner corona of the Sun is achieved. Based on the proposed optical design, experimental telescopes were manufactured. Using these telescopes, a number of photographs of the Sun were obtained from which it is possible to evaluate the operability of the optical scheme (see explanatory materials).

Техническим эффектом от использования оптической схемы является:The technical effect of using an optical circuit is:

- значительное поле зрения по окружности лимба Солнца;- a significant field of view around the circumference of the limb of the Sun;

- сравнительная простота оптических элементов;- comparative simplicity of optical elements;

- возможность изготовления, сравнительно, большого телескопа.- the possibility of manufacturing a relatively large telescope.

Таким образом, поставленная перед автором задача выполнена.Thus, the task set for the author is completed.

Claims (1)

Оптическая схема внезатменного коронографа, содержащая объектив, светофильтр, искусственную луну, линзу поля, отличающаяся тем, что перед объективом дополнительно установлена камера-обскура, выделяющая излучения лимбовой части Солнца из общего потока излучения диска Солнца, представляющая собой тонкую металлическую пластину с калиброванным круглым отверстием, которое совпадает с главной оптической осью объектива, при этом диаметр отверстия камеры-обскуры превышает значение радиуса объектива, в качестве которого используется одиночная двояковыпуклая неахроматическая линза, объектив является неисправленным по продольной и поперечной хроматической аберрации, со значением относительного отверстия в пределах D/f'=1:4 до 1:7.The optical scheme of an extra-coronary coronograph containing a lens, a light filter, an artificial moon, a field lens, characterized in that an obscuration camera is additionally installed in front of the lens, which emits the limb portion of the sun from the total radiation flux of the solar disk, which is a thin metal plate with a calibrated round hole, which coincides with the main optical axis of the lens, while the hole diameter of the pinhole camera exceeds the radius of the lens, which is used as a single biconvex non-chromatic lens, the lens is uncorrected for longitudinal and transverse chromatic aberration, with the value of the relative aperture in the range D / f '= 1: 4 to 1: 7.
RU2016147126U 2016-11-30 2016-11-30 Optical design of an extraclock coronograph RU170421U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147126U RU170421U1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Optical design of an extraclock coronograph

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147126U RU170421U1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Optical design of an extraclock coronograph

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170421U1 true RU170421U1 (en) 2017-04-24

Family

ID=58641145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016147126U RU170421U1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Optical design of an extraclock coronograph

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170421U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU800946A1 (en) * 1978-05-11 1981-01-30 Сибирский Институт Земного Магнетизма,Ионосферы И Распространениярадиоволн Co Ah Cccp Coronograph
US5249080A (en) * 1992-07-01 1993-09-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Square telescope and apodized coronagraph for imaging nonsolar planets and the like
DE19916000A1 (en) * 1999-04-09 2000-10-12 Harald Paleske 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
US20080212219A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-04 American Museum Of Natural History Astrometry and photometry with coronagraphs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU800946A1 (en) * 1978-05-11 1981-01-30 Сибирский Институт Земного Магнетизма,Ионосферы И Распространениярадиоволн Co Ah Cccp Coronograph
US5249080A (en) * 1992-07-01 1993-09-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Square telescope and apodized coronagraph for imaging nonsolar planets and the like
DE19916000A1 (en) * 1999-04-09 2000-10-12 Harald Paleske 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
US20080212219A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-04 American Museum Of Natural History Astrometry and photometry with coronagraphs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Сикорук Л. Л. Телескопы для любителей астрономии, M., Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989, Гл.6, п.8, http://www.old.astronomer.ru/data/library/books/sikomk/glava6/6_8.htm. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sterken et al. Astronomical photometry: a guide
US3864037A (en) Imaging spectroscopic method and apparatus
US8379329B2 (en) Imaging optical system, camera and personal digital assistant
Teubner et al. Optical Imaging and Photography: Introduction to Science and Technology of Optics, Sensors and Systems
Young The pinhole camera
RU182719U1 (en) Binoculars for day and night observation
Prutchi Exploring Ultraviolet Photography: Bee Vision, Forensic Imaging, and Other NearUltraviolet Adventures with Your DSLR
Young Optics and lasers: an engineering physics approach
US6075597A (en) Method for coupling narrow-band, Fabry-Perot, etalon-type interference filters to two-mirror and catadioptric telescopes
RU170421U1 (en) Optical design of an extraclock coronograph
CN106500967A (en) A kind of day blind ultraviolet imaging enhancer spatial resolution test device and method
RU2333518C2 (en) Catadioptric lens
Paresce Hubble Space Telescope: Faint object camera instrument handbook. Version 2.0
von der Luhe Photometric stability of multiconjugate adaptive optics
Halliday Canadian scientists report-xii meteor spectroscopy with transmission diffraction gratings
Meaburn Cameras and filters for nebular photography
RU2226707C2 (en) Device to observe solar corona
Struve A New Slit Spectrograph for Diffuse Galactic Nebulae
RU2779740C1 (en) Infrared lens
Sarkar Shoot the ‘Never Again’Transit of Venus 2012
Abrameshin et al. A device that uses the UV region to detect and photographically record fingerprints at an event site
RU163914U1 (en) OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE
Davies Imaging with Invisible Spectrums
RU2614167C1 (en) Optical system of thermal imaging device
Khetsuriani Abastumani astrophysical observatory of the academy of Sciences of the Georgian SSR

Legal Events

Date Code Title Description
QA1K Utility model open for licensing

Effective date: 20170830

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201201