ES2211362B1 - Visor de eclipses y de sol. - Google Patents
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- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
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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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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