[发明专利]可调变聚焦元件及其装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种光学聚焦元件，特别是涉及一种可借由通入液体的方式而改变焦距的一种可调变聚焦元件及其装置。

背景技术

光学透镜广泛地应用于各种光电设备之中，例如照明设备与太阳能电力设备。以太阳能电力设备为例，传统上，是以凸透镜、凹透镜、棱镜等基础透镜应用于太阳能电力设备之中，以达到聚焦光线的需求，进而使得该太阳能电力设备能够达到最大的光电转换效率。光学透镜皆具有焦点及其对应的焦距，其中聚光透镜对于焦点与焦距的考量更为重要；尤其，针对薄型化透镜的设计，一般的制作方式是直接缩小光学透镜的厚度，以利于将该薄型化透镜设置于小型的光电装置之中；然而，这种薄型化透镜，其焦聚通常无法调整，这是最大的缺陷。

有鉴于此，光学元件的制造商研发并推出一种菲涅尔透镜。请参阅图1A与图1B，是现有习用的一种菲涅尔透镜的制造示意图；并且，请同时参阅图2，是现有习用的菲涅尔透镜的俯视图。如图1A、图1B以及图2所示，制造程序上，只要在凸透镜2’的凸面上挖设多个同心圆沟槽21’即可完成菲涅尔透镜1’的制造。完成多个同心圆沟槽21’的制造后，从菲涅尔透镜1’的侧面图观看，上述多个同心圆沟槽21’是以菲涅尔透镜1’的圆心为对称中心而相互对称。

请继续参阅图3，是菲涅尔透镜的侧视图。如图3，当光线通过该菲涅尔透镜1’时，光线将受到上述多个同心圆沟槽21’的折射而聚焦，并且，相较于传统的凸透镜，菲涅尔透镜1’具有较小的聚光焦距。因此，由于菲涅尔透镜1’具有质量轻、厚度薄、焦距短、价格低、非球面等优点，因而取代传统的凸透镜而被广泛地应用于小型化光电装置之中。

然而，在太阳能电力设备的设计中，必须在特定时段内借由光学元件(如菲涅尔透镜)的聚焦以大量地收集太阳光，进而将其转换为电能；此外，太阳能电力设备也需要在另一特定时段内暂时不收集太阳光。由上述，可以得知菲涅尔透镜仍旧无法满足太阳能电力设备操作上的需求，原因在于菲涅尔透镜的聚光焦距是不可调变的，因此太阳光穿过菲涅尔透镜的时候必定会被聚焦到特定焦点上。

由此可见，上述现有的目前所常用的光学聚焦元件仍具有许多缺点与不足，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调变聚焦元件，它是借由在透光基板的内部形成封闭式流道而制成光学元件，且使用者可通过该封闭式流道的流道口将具有特定折射率的流体注入于该封闭式流道之中，进而借此不同流体的不同折射率而达到不聚焦或调整焦距的目的；并且，当该流体通过自该封闭式流道之中而被抽出后，此时，当光线照射该基板时，该光线会在通过基板内部的该封闭式流道后而被聚焦至特定焦距之上，达到聚焦光线的效果；如此，被聚焦的光线便可被导引至太阳能电力设备的太阳光收集板之上，进而被转换成电能；或者，被聚焦的光线便可被导引至加热管的太阳光收集板之上，进而被转换成热能；同时，亦可聚焦至导光装置引至其他空间做照明的用途。

承上述的说明，此外，当具有与基板相同折射率的流体通过该封闭式流道的流道口而被注入该封闭式流道之后，此时，当光线照射基板时，该光线会平行地通过基板与其内部的该封闭式流道；如此，平行通过基板的光线便可在基板下方的聚光空间内呈现自然光的状态。若注入该封闭式流道的流体的折射率与基板的折射率不同时，则依其差异大小可达到调整焦距或发散入射光的功能。

本发明的另一目的在于，提供一种可调变聚焦装置，它是由前述的可调变聚焦元件以及流体注入与抽出单元所构成，其中，该流体注入与抽出单元连接于该封闭式流道的流道口；如此，使用者可借由操作该流体注入与抽出单元的方式，通过封闭式流道的流道口而轻易地将具有特定折射率的流体注入该封闭式流道之中；反之，使用者亦可借由操作该流体注入与抽出单元的方式，通过封闭式流道的流道口将该流体自该封闭式流道之中抽出。如此，借由该流体注入与抽出单元的流体注入/流体抽出作业，便可轻易地控制流体在封闭式流道之中的位置，使得可调变聚焦元件能够达到“部分聚焦、部分不聚焦”的功效。