DE2857061C2

DE2857061C2 - Linsensystem zur Strahlungskonzentration

Info

Publication number: DE2857061C2
Application number: DE2857061T
Authority: DE
Inventors: Jesse C. Silver Spring Bunch, Md.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-03
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1985-04-11
Also published as: IL55670A; DE2857061T1; US4315671A; AU4035778A; IT7851354A0; EP0006919A1; JPS5489649A; AU527125B2; IL55670A0; IT1106172B; WO1979000173A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Linsensystem zur Strahlungskonzentration mit mindestens einer Linse vom Fresnel-Typ, die eine in eine Vielzahl von diskreten, unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelementen unterteilte erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, und mit einer benachbart zur ersten oder zweiten Oberfläche angeordneten Fläche.

Linsen vom Fresnel-Typ sind zur Erzeugung entweder einer Brennlinie oder eines Brennpunktes bekannt. Die Erzeugung eines Brennpunktes erfordert bei den bekannten Linsen, daß die unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelemente kreisförmig auf der Linse aasgebildet sind.

Bei einer bekannten Linse der eingangs genannten Art (US-PS 37 08 222) wird ein Rückspiegel für Fahrzeuge dadurch gebildet, daß entweder die die Flächenelemente aufweisende Oberfläche oder die ebene Oberfläche verspiegelt ist. Die Verspiegelung der die geneigten Flächenelemente aufweisenden Fläche ist äußerst unerwünscht, wenn diese Fläche frei liegt, weil eine Reinigung dieser Fläche sehr schwierig ist. Die Erzeugung von kreisförmigen oder kreissegmentförmig verlaufenden geneigten Flächenelementen ist mechanisch schwierig, jedoch unerläßlich, wenn eine einfallende Strahlung auf einen Brennpunkt konzentriert werden soIL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linsensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das trotz der Verwendung von geradlinig geneigten Flächenelementen die Konzentration der Strahlung auf einen Brennpunkt ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Linsensystems können zwei Linsen verwendet werden, de-

is ren geneigte Flächenelemente einen geradlinigen Verkauf aufweisen, so daß sich eine sehr einfache Herstellung ergibt weil die geradlinigen geneigten Flächenelemente durch Einpressen, Fräsen, Walzen oder auf andere Weise sehr einfach hergestellt werden können.

Weiterhin ist es möglich, die reflektierende Fläche so anzuordnen, daß keine Gefahr einer Verschmutzung dieser Fläche besteht

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Linsensystems mit zwei Linsen, die sowohl Beugungs- als auch Reflexions-Moden der Strahlungsübertragung verwenden,

Fig.2 eine Ausführungsform eines Linsensystems mit zwei Linsen, die zueinander senkrecht verlaufende Linsenabschnitte aufweisen.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines Linsensystems 80 mit einer vorderen Linse 82 und einer hinteren Linse 84 gezeigt Dieses Linsensystem 80 ergibt eine Reflexion einfallender elektromagnetischer Strahlung 12 von einer Quelle 5 zu einem Brennpunkt F', und zwar in Form eines reflektierten Strahls 14. Die vordere Linse 82 schließt eine Vielzahl von geradlinig ausgerichteten.

zueinander geneigten Flächenelemc.:;en oder Linsenabschnitten 88 ein, die in Querrichtung 24 verlaufen. Die hintere Linse ist an der Hinterfläche 90 der vorderen Linse 82 angrenzend durch Kleben oder andere Techniken befestigt. Es ist verständlich, daß spezielle lichtbrechende Materialien zwischen der vorderen Linse 82 und der hinteren Linse 84 in die Zwischenräume 85 nach F i g. 8 eingebracht werden können. Die vordere Linse 82 ist optisch oder für die verwendete Strahlung durchlässig, so daß sich eine Brechung des einfallenden Strahls 12 beim Hindurchlaufen durch die vordere Linse 82 ergibt.

Die hintere Linse 84 schließt eine Vielzahl von geradlinig verlaufenden, unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelementen oder Linsenabschnitten 92 ein, die in Längsrichtung 86 verlaufen. Obwohl die zueinander geneigten Flächenelemente 92 der hinteren Linse 84 allgemein geradlinig gerichtet sind und im wesentlichen senkrecht zur Richtung der zueinander geneigten Flächenelemente 88 der vorderen Linse 82 verlaufen, ist es durchaus möglich, daß die zueinander geneigten Flächenelemente 92 und 88 unter irgendeinem vorgegebenen Winkel zueinander ausgerichtet werden, der zwischen einer Übereinstimmung der Flächenelemente und einem zueinander senkrechten Verlauf dieser Flächenelemente liegt. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung von zwei unter einem Winkel zueinanderstehenden Flächenelementen der vorderen Linse 82 und der hinteren Linse 84 die einfallende Strah-

lung 12 auf einen Brennpunkt F' fokussiert werden kann. Die hintere Linse 84 schließt eine Hinterfläche 94 ein, die allgemein eben upd verspiegelt ist, beispielsweise durch Abscheiden von stark poliertem Aluminium oder anderem Material. Das Linsensystem 80 ergibt da- s mit ein System, bei dem die reflektierenden Eigenschaften einer Linse in Kombination mit den Brechungseigenschaften der anderen Linse verwendet werden, um eine Konzentration der reflektierten Strahlen 14 auf einen Brennpunkt F'zu erzielen. Das kombinierte Linsensystem 80 weist Vorteile auf, weil geradlinig verlaufende unter einem Winkel zueinander geneigte Flächenelemente 88, 92 von den Herstellungskosten her sehr preisgünstig sind und d^rch Einpressen, durch Fräsen, Walzen oder andere Techniken einfacher hergestellt werden können, ais einen bogenförmigen Verlauf aufweisende unter einem Winkel zueinander geneigte Flächenelemente.

Wie dies zu erkennen ist, kann die hintere Linse 84 frontal auf die Quelle 5 gerichtet werden und kann als vollständig üchtbrechende Linse aasgebildet sein. In diesem Fall würde dann die vordere Linse 32 von der Quelle 5 aus gesehen nach hinten versetzt und die geneigten Oberflächen 96 würden verspiegelt werden, um die gebeugten Strahlen zu reflektieren. Es hat sich herausgestellt, daß diese Anordnung der Linsen 82 und 84 ebenfalls eine Fokussierung der Strahlen auf einen Brennpunkt F' ergibt Ein wesentlicher Gesichtspunkt besteht darin, daß das kombinierte Linsensystem 80 zwei Linsen 82,84 mit geradlinigen, unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelementen 88,92 verwendet, die gegeneinander unter einem Winkel versetzt sind. Die unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelemente 88,92 ergeben bei Verwendung mit einer Linse 82 oder 84, die lichtbrechend ist, und mit einer zweiten Linse 82 oder 84, die eine Oberflächenreflexion aufweist, den Vorteil einer Maximierung der einfallenden Strahlung 12 in einen konzentrierten reflektierten Strahl 14 am Brennpunkt F'.

F i g. 2 ζ :igt eine Ausführungsform eines kombinierten Linsensystems, bei dem die unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelemente 98 und 100 von mit Paßflächen zusammenpassenden Linsen 102 und 104 senkrecht zueinander verlaufen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 liegen die Linsen 102 und 104 entlang einer Grenzfläche aneinander an, di; eben ist. Zusätzlich weis' die hintere Linse 104 eine Reihe von geneigten Oberflächen 106 auf, die verspiegelt sind, um die erforderlichen Reflexionseigenschaften zu erzielen. Entsprechend durchläuft die rinfallende Strahlung 12 unter Lichtbrechung die Linsen 102 und 104 und trifft dann auf die Oberf'ächen 106 der Flächenelemente der Linse 104 auf. Der wesentliche Gesichtspunkt besteht darin, daß die unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelemente 98 der Linse 102 und der Flächenelemente 100 der Linse 104 unter einem Winkel zueinander verlauten, so daß sich eine Strahlungskonzentration auf einen Brennpunkt F'ergibt.

Insgesamt kann eine Linse mit einer in eine Vielzahl von diskreten, unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelementen unterteilten Oberfläche mit geradlinigem Verlauf der Flächenelemente dazu verwendet werden, um eine frontale Fokussierung auf zumindestens einen Punkt zu erzielen. Die vordere und hintere Linse können aneinander angrenzend angeordnet werden. oder die zueinander geneigten Flächenelemente können auf entgegengesetzten Oberflächen des Linsensvsicms auseebildet werden. Alternativ kann ein Satz von zueinander geneigten Flächenelementen im Inneren des Unsensystems benachbart zur anderen Linse angeordnet werden.

Im Hinblick auf optische Vorteile wie auch mechanische Ausführbarkeit kann es vorteilhaft sein, auf die äußere Quelle Seine im wesentlichen ebene Oberfläche zu richten. Wenn daher die unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelemente der Linse der äußeren Umgebung ausgesetzt sind, so können die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Flächenelementen mit speziellen lichtbrechenden Materialien gefüllt werden. Zusätzlich können, wenn die geneigten Flächenelemente einer auf die Quelle S gerichteten Oberfläche entgegengesetzt sind, diese Flächenelemente ebenfalls mit einem lichtbrechenden oder anderen Material gefüllt werden, um vorteilhafte mechanische Eigenschaften für das Linsensystem zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Linsensystem zur Strahlungskonzentration mit mindestens einer Linse vom Fresnel-Typ, die eine in eine Vielzahl von diskreten, unter einem Winkel zueinander geneigten Flächenelementen unterteilte erste Oberfläche und eine ebene zweite Oberfläche aufweist, und mit einer benachbart zur ersten oder zweiten Oberfläche angeordneten reflektierenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konzentration von einfallender Strahlung auf einen reellen Brennpunkt eine vordere Linse (82) und eine hintere Linse (84) vom Fresnel-Typ in Richtung der einfallenden Strahlung hintereinander angeordnet sind, daß die Kanten (88,92) der diskreten Flächenelemente beider Linsen (82,84) geradlinig ausgebildet sind und sich in zueinander senkrechten Richtungen erstrecken, daß die vordere Linse (82) und die hintere Linse (84) aneinander angrenzend angeordnet sind uixi daß die reflektierende Fläche benachbart zur hinteren Oberfläche der hinteren Linse (84) angeordnet ist

2. Linsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche der vorderen Linse (82) auf die einfallende Strahlung gerichtet ist

3. Linsensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche der hinteren Linse (84) angrenzend an die ebene zweite Oberfläche der vorderen Linse (82) angeordnet ist

5. Linsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die zweite ebene Oberfläche der hinteren Linse (84) mit einer reflektierenden Beschichtungversehen ist.

5. Linsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite ebene Oberfläche der hinteren Linse (104) benachbart zur zweiten ebenen Oberfläche der vorderen Linse (102) angeordnet ist und daß die erste Oberfläche der hinteren Linse (104) eine reflektierende Beschichtung aufweist