DE3838363A1 - Vorrichtung zum positionieren des lichtaufnahmeendes eines lichtleiterkabels bei dem brennpunkt einer linse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren des Lichtaufnahmeendes eines Lichtleiterkabels auf den Brennpunkt einer Linse, welche vorzugsweise angewandt wird im Fall der Fokussierung der Sonnenstrahlen unter Verwendung einer Linse und der Einleitung der Sonnenstrahlen in ein Lichtleiter­ kabel.

Der Anmelder hat früher auf verschiedene Art ein Sonnen­ strahl-Sammelgerät vorgeschlagen, in welchem die Sonnenstrah­ len durch eine Linse fokussiert werden, in ein Lichtleiter­ kabel geleitet werden und dann durch den Lichtleiter an einem beliebig gewählten Ort übertragen werden zur Verwendung zur Beleuchtung oder andere ähnliche Zwecke. Ferner hat der An­ melder auch vorgeschlagen, das erwähnte Sonnenstrahl-Sammel­ gerät in einer transparenten Kapsel unterzubringen, um die Linse vor Wind, Regen, Staub usw. zu schützen.

Das früher von dem Anmelder vorgeschlagene Sonnenstrahl- Sammelgerät umfaßt ein zylindrisches Gestell, einen kuppel­ förmigen Kopfabschnitt, der aus transparentem Material be­ steht, und eine Kapsel zur Verwendung in dem Sonnenstrahl- Sammelgerät, das aus einem Gestell und einem Kopfabschnitt besteht. Wenn das Gerät angewandt wird, ist es in der Kapsel untergebracht. Das Sonnenstrahl-Sammelgerät umfaßt zum Bei­ spiel eine große Zahl von Linsen, eine große Zahl von Linsen­ halteeinrichtungen, die für die jeweiligen Linsen vorgesehen sind, und eine große Zahl von optischen Fasern oder ein Lichtleiterkabel mit einem Lichtaufnahmeende, das bei dem Brennpunkt der Linse angeordnet ist.

Die durch die Linse fokussierten Sonnenstrahlen werden in das Lichtleiterkabel geleitet und durch dieses hindurch zu einem beliebig gewählten Ort übertragen.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Positionieren des Lichtaufnahmeendes eines Lichtleiterka­ bels auf den Brennpunkt einer Linse, welche vorzugsweise im Fall der Fokussierung der Sonnenstrahlen unter Verwendung einer Linse und Einleitung der Sonnenstrahlen in ein Licht­ leiterkabel angewandt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vor­ richtung zum Positionieren des Lichtaufnahmeendes eines Lichtleiterkabels auf den Brennpunkt der Lichtstrahlkomponen­ ten einer gewünschten Wellenlänge, die in den Sonnenstrahlen enthalten ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Ausführungsform eines Sonnenstrahl-Sammelgerätes zur Anwendung der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels für den Fall, daß die Lichtaufnehmer-Endfläche des Lichtlei­ terkabels an den Brennpunkt der Lichtstrahlkomponen­ ten einer gewünschten Wellenlänge gesetzt wird, die in den Sonnenstrahlen enthalten ist;

Fig. 3 im Schnitt eine Aufbauansicht zur Erläuterung einer Ausfühungsform gemäß der Erfindung; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der auseinandergenom­ menen Teile der Ausführungsform.

Fig. 1 ist eine perspektivische Detailansicht zur Erläute­ rung einer Ausführungsform eines Sonnenstrahl-Sammelgerätes, das zu der Erfindung in Beziehung steht. Fig. 1 zeigt eine transparente Schutzkapsel 1, Fresnel-Linsen 2, Linsenhalter 3, einen Sonnenstrahl-Richtungsfühler 4, optische Fasern (oder Lichtleiterkabel) 5, die jeweils ein Lichtaufnahmeende aufweisen, das an der Fokalposition oder dem Brennpunkt eini­ ger Fresnel-Linsen angeordnet ist, Faserhalter 6, einen Arm 7, einen Schrittmotor 8, eine horizontale drehbare Welle 9, die durch den Schrittmotor 8 gedreht wird, ein Gestell 10 zum Tragen einer Schutzkapsel 1, einen weiteren Schrittmotor 11, eine vertikale drehbare Welle 12, die durch den Schrittmotor 11 gedreht wird, sowie ein Lichtleiterkabel 13.

Wie von dem Anmelder bereits vorgeschlagen, ermittelt das be­ schriebene Sonnenstrahl-Sammelgerät die Richtung der Son­ nenstrahlen unter Verwendung des Sonnenstrahl-Richtungsfüh­ lers 4 und treibt die Schrittmotoren 8 und 11 und somit die horizontale und die vertikale drehbare Welle 9 bzw. 12 gemäß dem Ermittlungssignal an, das durch den Richtungsfühler 4 er­ zeugt wird, um so zu bewirken, daß der Richtungsfühler 4 der Sonne gegenüberliegt. Auf diese Weise werden die durch die entsprechenden Linsen 2 fokussierten Sonnenstrahlen in jede optische Faser 5 eingeleitet durch deren Lichtaufnahmeende, welches jeweils auf die Fokalposition oder den Brennpunkt jeder Linse eingestellt ist. Die jeweiligen optischen Fasern oder Lichtleiterkabel 5 für jede Linse werden aus dem Sonnenstrahl-Sammelgerät herausgeleitet. Die optischen Fasern oder Lichtleiterkabel werden zu einem Lichtleiterkabel 13 ge­ bündelt, und die durch jede Linse fokussierten Sonnenstrah­ len werden durch das Lichtleiterkabel 13 an einen beliebig wählbaren Ort übertragen und dort angewandt.

Fig. 2 dient der Erläuterung der Beziehung zwischen der Fresnel-Linse 2 und der optischen Faser 5, die beide in Fig. 1 gezeigt sind. In Fig. 2 gibt das Symbol U den Brennpunkt des in den Sonnenstrahlen enthaltenen UV-Lichtes wieder, V den Brennpunkt der darin enthaltenen sichtbaren Lichtstrahlen und I den Brennpunkt der darin enthaltenen infraroten Strah­ len. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden, wenn das Lichtauf­ nahmeende 5 a der optischen Faser 5 an die Fokalposition V ge­ setzt wird, nur sichtbare Lichtstrahlen in die optische Faser 5 eingeleitet, welche weder ultraviolette noch infrarote Strahlen enthalten.

Wie oben erwähnt, ist es wichtig, das Lichtaufnahmeende eines Lichtleiterkabels auf die Fokalposition einer Linse in einem Sonnenstrahl-Sammelgerät einzustellen.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung des Haupt­ teils der Ausführungsform gemäß der Erfindung. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die auseinandergenomme­ nen Teile der Ausführungsform zeigt. Die Fig. 3 und 4 zei­ gen einen Linsenbefestigungsrahmen 21, eine an dem oberen Ab­ schnitt des Linsenbefestigungsrahmens 21 angebrachte Linse 22, ein Lichtleiterkabel 23, ein Lichtleiterkabel-Halteglied 24, das an dem unteren Endabschnitt des Linsenbefestigungs­ rahmens 21 angebracht ist, eine Schraube 25 zum Befestigen des Haltegliedes 24 an dem unteren Endabschnitt des Linsenbe­ festigungsrahmens 21 und eine Montagebohrung 26, die an dem unteren Endabschnitt des Linsenbefestigungsrahmens 21 gebohrt ist.

Die Montagebohrung 26 ist als loses Loch ausgebildet, das größer ist als der Außendurchmesser der Schraube 25. Nach vorläufigem Anbringen des Lichtleiterkabel-Haltegliedes 24 an dem unteren Endabschnitt des Linsenbefestigungsrahmens 25 auf die in Fig. 3 gezeigte Art wird die Stellung des Halte­ gliedes 24 vorwärts und rückwärts und nach rechts und links verschoben in der Zeichenebene (Fig. 3). Nach Einstellen des Lichtaufnahmeendes 23′ des Lichtleiterkabels 23 auf die op­ tische Achse 1 der Linse 22 wird das Halteglied 24 in dieser Stellung durch Verschrauben der Schraube 25 befestigt. Das Lichtleiterkabel 23 weist an dem Lichtaufnahmeende eine äußere Schutzhülle 23 a auf. Die Schutzhülle 23 a wird in die Bohrung 24 a eingeführt, die durch das Halteglied 24 gebohrt ist, wie in Fig. 3 gezeigt.

An der Außenfläche des unteren Endabschnitts des Haltegliedes 24 ist ein Gewindeabschnitt 24 b ausgebildet, und eine Kapsel­ mutter 27 steht mit dem Gewindeabschnitt 24 b in Eingriff, wie in Fig. 3 gezeigt, um so das Lichtleiterkabel 23 festzuhal­ ten, wie in Fig. 3 gezeigt. Und zwar ist an der Schutzhülle 23 a des Lichtleiterkabels 23 ein Wulstabschnitt 23 b ausge­ bildet, und die untere Endfläche 24 c des Haltegliedes 24 und die innere Bodenfläche 27 b der Kapselmutter 27 fixieren den Wulstabschnitt 23 b durch Einklemmen.

In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist ein Abstandshalter 28 zwischen die untere Endfläche 24 c des Haltegliedes 24 und den Wulstabschnitt 23 b zwischengelegt. Der Abstandhalter 28 wird verwendet zum Zweck der Justierung der Stellung des Lichtaufnahmeendes 23′ des Lichtleiterkabels 23 in Richtung der optischen Achse der Linse 22. Zum Beispiel wird, falls kein Abstandhalter 28, wie obenerwähnt, ange­ wandt wird, das Lichtaufnahmeende 23′ des Lichtleiterkabels 23 an die Fokalposition oder den Brennpunkt der roten Farb­ komponente gesetzt, welche in den Sonnenstrahlen enthalten ist. Andererseits wird, falls ein Abstandhalter 28 angewandt wird, das Lichtaufnahmeende 23′ des Lichtleiterkabels 23 an den Brennpunkt der in den Sonnenstrahlen enthaltenen grünen Farbkomponente gesetzt, wogegen, falls ein dickerer Abstand­ halter oder zwei Abstandhalter, die jeweils die gleiche Dicke besitzen wie der vorherige Abstandhalter 28, angewandt werden, das Lichtaufnahmeende 23′ des Lichtleiterkabels 23 an den Brennpunkt der in den Sonnenstrahlen enthaltenen blauen Farbkomponente gesetzt wird.

Wenn die Vorrichtung in der Weise zusammengesetzt wird, daß die Größe des Linsenhalterahmens 21, die Montagestellung der Linse 22, die Größe des Haltegliedes 24 und die Position des Wulstabschnitts 23 b alle im voraus genau festgelegt werden, kann ferner das Lichtaufnahmeende 23′ des Lichtleiterkabels 23 automatisch an den Brennpunkt der Lichtstrahlkomponenten einer erwünschten Wellenlänge gesetzt werden, die in den Sonnenstrahlen enthalten ist.

Gemäß der Erfindung kann das Lichtaufnahmeende 23′ des Licht­ leiterkabels 23 auf die obenerwähnte Art leicht an die Fokalposition der Lichtstrahlkomponenten einer erwünschten Wellenlänge gesetzt werden, die in den Sonnenstrahlen enthal­ ten ist. In der Ausführungsform der Erfindung ist ein Schlitz 27 a in der Kapselmutter 27 in Richtung der Achse ausgebildet, um die obenerwähnten Befestigungsarbeiten weiter zu erleich­ tern. Ferner wird nach dem Einfügen der äußeren Schutzhülle 23 a des Lichtleiterkabels 23 in die Bohrung 24 a des Halte­ gliedes 24 in der obenerwähnten Weise das Lichtleiterkabel 23 durch den Schlitz 27 a in das Zentrum der Kapselmutter 27 gelegt. Danach wird die Kapselmutter 27 mit dem Gewinde­ abschnitt 24 b des Haltegliedes 24 in Eingriff gebracht. Bei einem derartigen Aufbau kann das Lichtleiterkabel 23 durch Verschrauben der Kapselmutter 27 an dem Linsenhalterahmen 21 befestigt werden. Ferner kann das Lichtaufnahmeende oder die Endfläche 23′ des Lichtleiterkabels 23 automatisch an den Brennpunkt der Lichtstrahlkomponenten einer erwünschten Wellenlänge in Richtung der optischen Achse der Linse 22 gesetzt werden.

Wenn die Kapselmutter 27 den obenerwähnten Schlitz 27 a nicht aufweist, muß sie außerdem erst von dem in den Fig. 3 und 4 nicht gezeigten Endabschnitt des Lichtleiterkabels 23 ein­ geführt werden. Das in Fig. 1 gezeigte Sonnenstrahl-Sammel­ gerät verwendet eine große Zahl von Linsen. Zum Beispiel ist in den letzten Jahren ein Gerät entwickelt worden, das annä­ hernd zweihundert Linsen verwendet. In solch einem Gerät er­ fordert ein Sonnenstrahl-Sammelgerät eine große Anzahl von Lichtleiterkabeln, und die Handhabung des Gerätes wird sehr mühsam. Besonders könnte es im Fall der Verteilung einer großen Zahl von Lichtleiterkabeln durch deren Einfügen in ein einziges Rohr sehr schwierig sein, sämtliche Lichtleiterkabel in ein einziges Rohr einzufügen, was den Verschleiß der Kapselmutter verursacht. Falls die Arbeiten der Reihe nach ausgeführt werden, kann die Arbeit allmählich schwierig wer­ den, wenn sie die Endstadien erreicht. Im Gegensatz dazu ist, wie in der Ausführungsform der Erfindung gezeigt, an der Kapselmutter der Schlitz so ausgebildet, daß es möglich ist, ein Lichtleiterkabel von kleinem Durchmesser außer dem Wulstabschnitt zu verwenden. Bei solch einem Aufbau wäre es sehr leicht, die Verdrahtung der Lichtleiterkabel vorzunehmen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird gemäß der Erfindung die Handhabung der Lichtleiterkabel bedeutend leichter, wie zum Beispiel im Fall der Verdrahtung einer großen Zahl von Lichtleiterkabeln. Ferner kann die Position der Lichtaufnahme-Endfläche des Lichtleiterkabels leicht ver­ stellt werden, um sie auf die Fokalposition der Lichtstrahl­ komponenten einer erwünschten Wellenlänge zu setzen, die in den Sonnenstrahlen enthalten sind. Diese Tatsache geben die Vorzüge der Erfindung wieder.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Positionieren des Lichtaufnahmeendes eines Lichtleiterkabels bei dem Brennpunkt einer Linse, gekenn­ zeichnet durch ein Lichtleiterkabel-Halteglied (24), das eine Bohrung in Richtung der optischen Achse (1) eines Licht­ leiterkabels (23) aufweist, welches Halteglied (24) dafür vorgesehen ist, das Lichtleiterkabel (23) an seinem Lichtauf­ nahmeende (23′) zu halten, welches in der Nachbarschaft des Brennpunktes der Linse (2) gelegen ist und sich abnehmbar an ein Linsenbefestigungsglied (21) anfügen läßt, um seine Posi­ tion an einer zu der optischen Achse (1) senkrechten Ebene einzustellen, sowie eine Befestigungseinrichtung zum Befe­ stigen des Lichtaufnahmeendes (23′) des Lichtleiterkabels (23) an dem Halteglied (24), wobei die Befestigungsein­ richtung eine Kapselmutter (27) umfaßt, die mit einem Schlitz (27 a) versehen ist, durch welchen das Lichtleitkabel (23) in Richtung der optischen Achse (1) eingefügt wird, ferner ein Außengewinde (24 b), das an dem Halteglied (24) angebracht ist und mit der Kapselmutter (27) in Eingriff steht, sowie einen Wulstabschnitt (23 b), der an dem äußeren Umfang des Lichtleiterkabels (23) bei dessen Lichtaufnahmeende (23′) ausgebildet ist und zwischen das Halteglied (24) und die Kapselmutter (27) zwischengelegt und daran befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandhalter (28) zwischen das Halteglied (24) und den Wulstabschnitt (23 b) zwischengelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Abstandhalter (28) nicht zwischen das Halteglied (24) und den Wulstabschnitt (23 b) zwischengelegt ist, das Lichtaufnahmeende (23′) des Lichtleiterkabels (23) so einge­ stellt ist, daß es in eine Fokalposition zum Aufnehmen der roten Farbkomponente der Sonnenstrahlen gesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, falls eine Scheibe des Abstandhalters (28) angewandt wird, das Lichtaufnahmeende (23′) des Lichtleiterkabels (23) so eingestellt ist, daß es in die Fokalposition zum Aufnehmen der grünen Farbkomponente der Sonnenstrahlen gesetzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, falls zwei Scheiben des Abstandhalters (28) angewandt werden, das Lichtaufnahmeende (23′) des Lichtleiterkabels (23) so eingestellt ist, daß es in die Fokalposition zum Aufnehmen der blauen Farbkomponente der Sonnenstrahlen gesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des an der Kapselmutter (27) ausgebildeten Schlitzen (27 a) etwas größer ist als der Durchmesser des Lichtleiterkabels (23).