[发明专利]一种凸透镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种凸透镜，属于光学设备。 

背景技术

常用的凸透镜横截面的形状是由两条光滑曲线相交构成的，中间厚，边缘薄。还有一种凸透镜是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的横截面的形状是由一条直线和一条曲线相交构成的，这条曲线由若干小光滑曲线和小折线顺序连接形成。菲涅尔透镜使得凸透镜中间不再那么厚，减轻了凸透镜的重量。菲涅尔透镜可以用在太阳能的开发利用上。现在，低温太阳能热水器的技术几乎达到完美，现在人们把目标集中在了80℃-250℃的中温研究。因为太阳辐射到地球的热量有限，将太阳光聚焦获得中温是行之有效的方法。聚焦的方式有两种：其一是反射聚焦，其二是折射聚焦。现在折射聚焦装置都是使用的菲涅尔透镜。由于菲涅尔透镜的朝向太阳的面为平面，对于固定不动的菲涅尔透镜，只有阳光垂直照射时的中午入射角小，透镜吸收好，在上午或者下午入射角越大，透镜平面的反射越强，不利于太阳光的吸收。 

发明内容

为了克服现有的凸透镜的不足，本发明提供一种凸透镜，有利于一整天的太阳光能量的吸收。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种凸透镜，由透明材料构成，该凸透镜的横截面的形状是由两条曲线相交构成的，其中一条曲线是光滑的，另一条曲线由若干小光滑曲线和小折线顺序连接构成。该凸透镜的立体形状可以是以所述横截面的主光轴为轴心，所述横截面的形状绕轴心旋转180°所得到的圆形立体形状。该凸透镜的立体形状也可以是保持所述横截面的形状不变，将所述横截面的形状沿主光轴的垂线方向延长生长，延长生长的距离为高所得到的长方形立体形状。所述小光滑曲线的形状包括直线。因为当小光滑曲线的形状是直线时，也能够将光线折射到主焦点附近。如果将一个普通透镜中午正对太阳光固定不动，这时光线经折射后会聚在主焦点，而在上午和下午的时候太阳光只能够会聚在付焦点，付焦点的位置随着太阳的移动而移动。太阳光一天中在主焦点附近移动的距离越小，透镜会聚太阳光效果越好。由于太阳绕透镜一天的旋转轨迹是一段椭圆，所以将朝向太阳那一面的本发明设计为一段椭圆比较好，因为这样能够保证一整天太阳光对本发明的入射角始终保持为零，光线全部被本发明吸收。背向太阳那一面的若干小光滑曲线和小折线的设计，要根据焦距、根据透明介质材料、根据实验修正得出。所以，在前面开始 描述凸透镜的横截面的形状时，没有将曲线形状具体说成圆、椭圆或者抛物线，而是说成了光滑曲线。在太阳光会聚的主焦点处安放接收光的器件。例如光热利用时可以安放热管，光电利用时可以安放光电池。由于安放的器件有一定的大小，聚光后只要投射到该器件上即可。所以，本发明的制作精度要求不高，通过模具的浇铸或者压制即可使用，不像普通光学透镜那样精细研磨。 

本发明的有益效果是，凸透镜做成光滑曲线形形状，在太阳光线一天中的旋转照射中，有利于太阳光的折射。做成光滑曲线形形状抗压强度大。制作工艺简单，成本低，容易推广。 

附图说明

附图是本发明的结构原理图。 

图1是普通凸透镜的横截面结构图； 

图2是本发明的横截面结构图； 

图3是本发明的圆形立体形状图； 

图4是本发明的长方形立体形状图； 

图5是太阳光在上午、中午、下午照射到本发明的示意图； 

图6是太阳光在上午、中午、下午照射到菲涅尔透镜的示意图。 

图中1.光滑曲线，2.小光滑曲线，3.小折线，4.主光轴。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是普通凸透镜的横截面结构图，该横截面的形状是由两条光滑曲线相交构成的。图2是本发明的横截面结构图，该横截面的形状是由两条曲线相交构成的，其中一条曲线1是光滑的，另一条曲线由若干小光滑曲线2和小折线3顺序连接形成，4为该透镜的主光轴。 

实施例1：本发明的立体形状是以所述横截面的形状的主光轴4为轴心，所述横截面的形状绕轴心旋转180°所得到的圆形立体形状。圆形立体形状如图3所示。 

实施例2：本发明的立体形状可以是保持所述横截面的形状不变，将所述横截面的形状沿主光轴4的垂线方向延长生长，延长生长的距离为高所得到的长方形立体形状。长方形立体形状如图4所示。 

图5是本发明固定放置，太阳光在上午、中午、下午照射到本发明的示意图，图中的圆代表太阳，由图可以看出本发明能够保证各个时间段的入射角为零。图6是菲涅尔透镜固定放置，太阳光在上午、中午、下午照射到菲涅尔透镜的示意图，在上午和下午时间段有入射的同时，存在反射，太阳光利用率降低。