[发明专利]复合式聚光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合式聚光装置，特别涉及在一透镜本体上分别形成折射与反射区域，通过设计反射区域的透镜体厚度改变光偏折角度，得到缩短焦距与增加聚光性效果的复合式聚光装置。

背景技术

菲涅尔透镜(Fresnel lens)通常为一个同心圆结构的透镜，通常由一玻璃或是塑胶制品等透光材料形成，相对于其他传统透镜，菲涅尔透镜能够以较薄的镜片通过更多的光，并投射到更远的距离。

可参考图1所示现有技术的菲涅尔透镜结构示意图，根据图中显示的透镜结构，在透镜本体10的一侧形成有多个整齐排列的锯齿状菲涅尔透镜结构101，此类菲涅尔透镜结构101可由一整块透光材料形成，也可为多个独立的透镜体组合形成，各透镜体的下缘形成一个折射光线的斜面，从透镜本体10表面至斜面端有固定的结构厚度T。

由于菲涅尔透镜具有缩短焦距与聚光性好的特性，故除了用于投射光线外，更可作为聚光的用途，比如收集太阳光的太阳能收集器(solar collector)。可参考图2所示现有技术的菲涅尔透镜结构聚光示意图，图中显示光线经过透镜本体10，由其一侧的菲涅尔透镜结构101折射后，聚焦于焦点20，焦距为F，由于经过设计过的透镜体斜面能够有效地在一短距离内将光线聚集于一焦点上，故具有良好的聚光效果。

发明内容

应用现有技术的菲涅尔透镜结构，本发明的目的在于提出一种具有缩短焦距与增加聚光性的复合式聚光装置，在此复合式聚光装置的透镜本体上，区分有折射与反射区域，以设计反射区域的透镜体厚度改变光偏折角度，得到计算参数定义以达到缩短焦距与增加聚光性的效果。

复合式聚光装置包括有透镜本体，由具有折射率n的透光材料制成，包含有一入光面以及一出光面，其中出光面至少有一菲涅尔透镜(Fresnel lens)结构，光线入射此菲涅尔透镜结构时，聚光于中心线上形成的焦点以及焦距为F。其中，此菲涅尔透镜结构具有一为折射区域的第一菲涅尔透镜结构与一为反射区域的第二菲涅尔透镜结构。

第一菲涅尔透镜结构为沿第一基础面上具有依序排列的多个第一透镜体，由中心线向外计数为i，第一基础面与透镜本体的出光面相距为T，相邻的第一透镜体则相距为p，第一透镜体与第一基础面的延伸形成第一角度α_i，此角度满足下列方程式：

αi=tan-1(sin[tan-1(2ipF-T)]cos[tan-1(2ipF-T)]-n);]]>

第二菲涅尔透镜结构则与第一菲涅尔透镜结构相连接，第二菲涅尔透镜结构具有依序排列的多个第二透镜体，由中心线向外缘计数为j，相邻第二透镜体相距有间距p，每一第二透镜体沿与透镜结构的中心线延伸的垂直方向定义为第二基础面，第二基础面与透镜本体的出光面相距为T_j，此为可变量，通过设计，使得入射光通过第二透镜体形成一出射光，与出光面形成第二角度α_j，第二角度满足下列方程式：