【巨幅画卷】之十 赫歇尔棱镜的制作和太阳光球层细节

【警告I】自制赫歇尔棱镜是一件十分危险的工作，减光措施不当可能会损伤眼睛或是CCD，请各位同好没有十足把握，千万不要贸然尝试。一切后果，与本人无关。
【警告II】赫歇尔棱镜只适合折射镜，其他的镜子是不能够使用的，会烧坏副镜。

赫歇尔棱镜和巴德膜是观测太阳光球层的两种最常见的手段，巴德膜的效果可以说是人尽皆知，应该说拍摄太阳黑子不成问题，但是由于膜的成像质量问题，损失像质是肯定的，拍米粒恐怕得大的镜子才有希望。

赫歇尔棱镜以其优良的光学结构和优异的成像而成为太阳光球层观测的最佳选择，但是这东西近2K的价格绝对不是一般的爱好者所能承受的。那么，既然知道原理可以自制赫歇尔棱镜吗？答案当然是肯定的，赫歇尔当年不就是自制么。

赫歇尔棱镜的原理如下：
光经物镜聚焦后从左边射入，经过反射进入目镜端。这个棱镜系统只有一个目的就是减光。

第一步减光：用一个棱镜的侧面作为反射面，这个反射面只有5%左右的太阳光反射，另外95%会全部透过棱镜散失掉。
第二步减光：这5%的反射光线再经过一道深色减光玻璃减弱到肉眼可以接受的程度。

自制方法：
第一步：拆开一个普通的全反射棱镜（一定要是棱镜），将棱镜反装固定：斜边朝里，直角边露在外面（如下图）。
               如此一来，就不再是全反射棱镜，成了用斜边作为反射面的普通棱镜。反射率约5%。其他95%光线从后
               散出。
第二步：找到一个足够深色的滤镜作为减光滤镜加在目镜的前端或是CCD的前端（注意图中的目镜前端）。

在目视端正对的棱镜面，加一个黑色绒布挡一下，可以提高反差。物镜端正对的棱镜面一定要畅通，让光线可以全数通过。

从目镜端可以看到下面黑色的绒布。

下面一个是改装前的全反射棱镜和改装后的赫歇尔棱镜的反射率对比。同样的曝光时间，同样的相机：
100%反射率效果：

5%反射率效果：


需要一提的是，用普通的平板玻璃是不能制作的，原因是平板玻璃的两个面是平行的，这样会有两层像反射到目镜端，造成太阳重影。所以一定要用棱镜。

一个月前的测试工作照：
首次测试并没有用眼睛去看，而是把棱镜和减光滤镜以及目镜全部装上后自动跟踪20分钟。取下后，发现减光滤镜并没有温度升高的迹象，摸上去是凉的。证明了安全性没问题。地上的光斑是那95%的阳光透过棱镜后留下的。之后目视确认效果的确非常清晰，只是减光目前有点过了，还不如巴德膜明亮。看来还得寻找更适合的减光滤镜。不过经过几番测试确认没有什么安全问题，所有设备温度没有升高，不会发生玻璃爆碎这种问题。


周日的天气雾气很重，太阳光一早上都是金色的，上了赫歇尔棱镜后，发现用原来的深色滤镜减光根本暗到看不清，于是采用了一个减光不是很强的深红色滤镜来（不过非常不推荐这么做，是因为万一太阳光强度突然增加十分危险，最好采用更深色的滤镜直到太阳光亮度和巴德膜目视的亮度一样为止），用90APO上到150倍亮度刚刚好，黑子非常清晰。感觉这个亮度CCD也可以接受，于是上130MM来拍。效果居然出奇的好。

首先是3X巴罗下，曝光估计在0.001200s，太阳黑子的丝状结构可以看到，米粒组织非常明显，有点像细胞一样的结构，这可是第一次拍到米粒组织。之前用巴德膜拍，死活都拍不到：

这是未上色的原版：


2X下的两幅拼接图，这边的两坨黑子，有些黑子已经解体了，细小的太阳米粒还是可以辨认，耀斑也比巴德膜拍摄时更加的清晰明显。可惜拼接时有些图素质不佳就只选了这两张拼了一下：


最后是直焦图，曝光只有0.000186s，接近极限了。再亮就必须上更深色的滤镜。这个大小基本上看不到米粒组织，只能看到黑子和耀斑。


未上色的原版：


先总结一下感受：
     赫歇尔棱镜的效果的确出乎意料，比巴德膜更让人惊艳。尤其上了3X之后，细节还真是多。这次也让我突然感觉到太阳光球层其实也很有料，可看性也非常高。如果搞个3X全拼的话，全日面的黑子结构，耀斑，以及满满的米粒组织，也很有看头。从此又多了一项爱好，可以和linkage对拼日面了，哈哈哈，一个光球层一个色球层，真是五光十色。
     关于赫歇尔棱镜的后置减光滤镜，我还是觉得不够安全。下一步准备还是买一个大的可调的ND400灰度滤镜放到物镜前面，这样算下来进入赫歇尔棱镜上的光只有全光的千分之二（不会有热度了），在经过赫歇尔棱镜5%的反射，到目镜端的只有万分之一（肯定可以满足目视了），切实保护CCD和眼睛的安全。


最后，请各位同好听我下面的忠告：
1，既然把原理和过程写出来，就不反对大家学着自制赫歇尔棱镜。但请一定看清楚原理和做法，把要点学到位，这样才不会出问题。
2，总之，赫歇尔棱镜的危险性要比巴德膜高很多，请充分估计到这一点，无论减光多么得当，也不建议长时间目视。
观测太阳，一定要注意安全！

O(∩_∩)O哈哈~，沙发是我的啦
星河小将 于 2012-6-13 16:33 使用 抢沙发 抢夺本帖沙发

飘过

看了帖子 非常佩服，看来用棱镜可以拍到更多细节啊，观测太阳，安全第一

成像的确是飞跃性的提高啊

不过大口径的可调ND还是非常贵的

hao

支持DIY

白天日，晚上星、月，哈哈

支持折腾，不过赫谢尔有现成的，还是买那个比较好。。。。

支持！

好文章，学习了

目标柏林 发表于 2012-6-13 16:24

                               
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成像的确是飞跃性的提高啊

不过大口径的可调ND还是非常贵的 ...

嗯，不过为了几千块的CCD和无价的眼睛的安全，还有保护镜子，花点钱还是值得的。安全系数比目镜端减光大大提高。目前86mm的ND2-400，淘宝是200块。总成本比成品赫歇尔棱镜比起来还是便宜太多太多了。

混点钱，再顶个

老哥你真是太强了啊，我还是用用巴德膜吧

linkage 发表于 2012-6-13 16:29

                               
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白天日，晚上星、月，哈哈

支持折腾，不过赫谢尔有现成的，还是买那个比较好。。。。 ...

好是好，就是贵点。原理就这么简单，自己动手，丰衣足食啊。

Sun1990 发表于 2012-6-13 16:41

                               
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老哥你真是太强了啊，我还是用用巴德膜吧

我懂，搞前置滤镜就不怕了。后置的是要小心，不过成品的赫歇尔也是后置减光滤镜。

太棒了。收藏了，考完试慢慢看

超赞啊 巴德膜确实达不到这种效果，我还一直以为我摄影技术上存在问题

另外你的版主申请还没批下来吗？

能不能前边加上3.8的巴德膜，后边再弄个棱镜？

whyaaaning 发表于 2012-6-13 16:37

                               
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嗯，不过为了几千块的CCD和无价的眼睛的安全，还有保护镜子，花点钱还是值得的。安全系数比目镜端减光大 ...

我一同学买过国产的ND，结果郁闷的不行，偏色一塌糊涂，锐度也下降很厉害

原理很简单，不过DIY的话，尽量挑好一点的棱镜吧