[发明专利]光学透镜的聚光效率检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学透镜的检测装置及方法，尤其涉及一种光学透镜的聚光效率检测装置及其方法。

背景技术

随着全球的暖化效应与石化燃料资源逐渐的消耗，新兴能源技术的开发，已俨然成为人类必须严肃面对的问题。而在众多的新兴能源中，又以绿色能源的太阳光电取代传统石化燃料能源被视为有效解决问题的方法之一，且正快速地发展中。由于太阳能电池的发电能源来自于阳光，太阳辐射光在通过太阳能电池材料转换后即可成为可利用能源。以硅晶片太阳能电池为例，其具有12％～20％的光电转换效率，且当以不同的晶体材料设计出太阳能电池时，它们的光电特性也会有所不同。一般来说，单晶硅太阳能电池的光电转换效率最高，使用年限也比较长，但价格成本昂贵，比较适合于发电厂或交通照明标志等场所的使用。至于多晶硅太阳能电池，由于其多晶特性，在切割及再加工的工艺上，比单晶和非晶硅较困难，光电转换效率也比单晶硅太阳能电池的低。但简单的工艺和低廉的成本为其主要特色。故对于非晶硅的太阳能电池来说，由于价格最便宜，生产速度也最快，比较常应用在部分低功率的消费性电子产品上，且其新型的应用也不断地研发中。但前述的硅晶片太阳能电池的能量转换效率也仅可达20％，为其主要缺点。

当然太阳能电池除了可以选用前述的硅材料外，也可采用其他的材料，如碲化镉、砷化镓铟、砷化镓等化合物半导体的材料来制作，也可以制作出高效率的太阳能电池。不同于硅晶片太阳能技术，用化合物半导体材料制作的聚光型太阳能电池(Concentrator Photovoltaic，CPV)可吸收较宽广的太阳光谱能量，再搭配高聚光镜面菲涅尔透镜(Fresnel Lens)与太阳光追踪器(SunTracker)的组合，将可有效缩小太阳能电池的吸光面积、降低发电成本，加速相关应用面的推广，且其转换效率更可达40％，并且聚光型太阳能电池的耐热性比一般晶片型太阳能电池又来的高。但由于聚光型太阳能电池利用透镜将光聚集到狭小的面积上来提高发电效率，所以透镜结构在聚光型太阳能电池中扮演着极重要的角色。事实上，能应用于聚光型太阳能电池产业的光学透镜的种类繁多，且光学透镜除应用于聚光型太阳能电池外，也可应用于例如投影装置等图像设备中，而且随着其应用范围、或所使用材料的差异，更会采取不同的制造方式来进行量产。然而，针对光学透镜的每一种制造方式除了需思考到如何快速地大量生产以外，还必须考虑如何维持大量产出的光学透镜的品质。因此，如何快速又精确地对光学透镜的进行光学检测，也一直是该领域近年来亟欲发展的重要技术之一。

图1为揭示一公知技术的透镜聚光效率测试装置的方框图。如图所示，该透镜聚光效率测试装置1至少具有一能提供测试光源的光源单元11及一接收测试光源的检测单元12。在该透镜聚光效率测试装置1进行一透镜20的聚光效率测试时，需将该透镜20先设置于该光源单元11及该检测单元12之间，使该光源单元11产生的测试光源通过该透镜20到达该检测单元12；而检测单元12则可根据其所接收到的光源信息来判断该透镜的聚光效率。然而在实际应用时，该检测单元12所接收的信息仅可获悉该透镜20的整体聚光效率，而无法解析该透镜20的镜面上二维空间的各点的聚光效率，所以自然无法依检测结果提供该透镜20做进一步的调整或检修。因为以一射出成型的透镜为例，若透镜聚光效率测试装置可解析出其镜面上二维空间的各点的聚光效率，则可依其所测得的空间各点效率来调整透镜制作的模具或射出成型参数等。因此，公知的透镜聚光效率测试装置，因受限于其检测设备及方法，而无法有效解析一待测透镜的镜面上二维空间的各点聚光效率。若欲提升透镜检测的精细程度及效能，公知的镜透聚光效率测量技术则有必要进一步改善。

发明内容

本发明的目的为提供一种光学透镜的聚光效率检测装置，以有效解析一待测透镜的镜面上二维空间的各点聚光效率来实现全面测量光学透镜聚光性质的目的，同时通过图形化结果的输出，进一步提供调整透镜制作的模具或射出成型参数等。