CN102103034B - 光学特性测量系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学特性测量系统，包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一用于承放所述影像处理装置的承载台和一测量仪，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述测量仪用于在所述影像处理装置获取最小光斑时，记录所述聚光元件与所述影像处理装置间的距离。上述光学特性测量系统与方法，通过影像处理装置获取影像信息，再通过显示装置观测影像处理装置上的光斑，可以便捷、直观地影像处理装置获得最小光斑的位置，从而准确测得聚光元件的实际焦距。

Description

光学特性测量系统与方法
技术领域
本发明涉及一种测量系统与方法，特别涉及一种光学特性测量系统与方法。
背景技术
受到科技的发展，人们对能源的需求不断的增加，石油总有枯竭的一天，且这类以石油气或煤碳等火力发电所造成的环境污染问题已引起全世界的关注，尤其以排放二氧化碳之温室效应引发全球暖化的问题最为严重，随着石油价格的节节攀高，人们渐渐的意识到，其他各种可行的替代能源开发之重要性。各种替代能源中，太阳能发电由于其系利用太阳光之光源转换成电力，具有无污染、无公害、取之不竭、用之不尽等等优点，已经成为各国所极力研究的替代能源之一，太阳能电池板的原理是当太阳光照射至半导体时，由于能阶间的迁移造成导电带或价电子带上激发之电子或电洞以自由载体运动，造成导电率之增加，此现象称为光导效应(Photo Conductive Effect)。太阳能系统主要利用光导效应来发电，主要系以减少光源反射、且增加光源于太阳能电池板内的折射率来将光源予以封存，又或提升聚光效果，使强光照射于太阳能板表面，如此亦可增加能阶间之电子或电洞的迁移运动量。因此，以聚光方式来增加太阳能板的能阶间之电子或电洞的迁移运动量是一种可行的方式，其主要是于太阳能板上加装具有折射与聚集光效果的设备，进可使太阳光之光源聚集于太阳能板的特定位置，进而增加该太阳能板的能阶间之电子或电洞的迁移运动量，以提高其发电效率，而能兼具低成本之效，例如台湾专利公开第200717034号与公告第545519号、第463955号等专利前案，其均在于利用集光技术来增加太阳能板的发电效率。使得太阳光之光源经由聚光透镜穿入、且折射后，聚射于太阳能板表面的特定部位，以有效提升太阳光的聚光效果，增加太阳能板中电子、电洞的迁移活动力，进一步增进太阳能板产生电流的效率。聚光型太阳能电池板可通过使用透镜将光聚集到狭小的面积上来提高发电效率。
因此，聚光透镜的品质好坏，以及能否准确测量聚光透镜的实际以将太阳能电池板准确放置在聚光点上，将会大幅影响太阳能电池板的效能。
目前太阳能聚光透镜制作完成后的检测方式是利用显微镜将聚光镜的齿状结构放大，测量每一个齿状结构的角度是不是符合理论设计值，从而通过推算出透镜的理论设计值与测量值的偏差得出聚光镜的实际参数。然而，这种检测方式相当费时、缺乏效率低同时直观性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可便捷、直观地得出聚光镜参数的光学特性测量系统与方法。
一种光学特性测量系统，包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一用于承放所述影像处理装置的承载台和一测量仪，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述测量仪用于在所述影像处理装置获取最小光斑时，记录所述聚光元件与所述影像处理装置间的距离。
一种光学特性量测方法，用于测量一聚光元件的实际焦距，包括以下步骤：a.提供一影像处理装置；b.将影像处理装置放置于聚光元件聚光的一侧；c.提供一承载台和一把持部，所述影像处理装置承放于承载台上面，所述把持部将所述聚光元件把持固定，所述承载台可相对于把持部移动；d.移动承载台直至影像处理装置获得最小光斑；e.提供一测量仪记录此时影像处理装置受光面到聚光元件中心的距离值为聚光元件的焦距值。
上述光学特性测量系统与方法，通过影像处理装置获取影像信息，再通过显示装置观测影像处理装置上的光斑，可以便捷、直观地影像处理装置获得最小光斑的位置，从而准确测得聚光元件的实际焦距。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明一实施例中光学特性测量系统的示意图。
图2是图1中光学特性测量方法的流程图。
图3是本发明另一实施例中光学特性测量系统的示意图。
主要元件符号说明
聚光元件                      10
影像处理装置                  20
显示装置                      30
操作台                        40
承载台                        42
把持部                        44
刻度                          46
电子自动测量仪                50
比较器                        60
步骤                          100、200、300、400、500、600
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一实施例中的发光学特性测量系统与方法，可用于测量太阳能聚光元件10的主要参数，如菲涅耳(Fresnel)透镜、凸透镜或凹面镜等具有聚光功能的光学元件的实际焦距f，特别地，当这些聚光元件应用到太阳能电池板时，能够准确将太阳能电池板放置于聚光点上，从而使太阳能电池板能够获得最大的照射强度。
上述聚光元件10在制造时一般都具有一焦距的理论设计值F，可用上述发光学特性测量系统与方法对聚光元件10进行测量以获得该聚光元件10的实际焦距。
上述对聚光元件10光学特性进行测量的光学特性测量系统包括一影像处理装置20、与影像处理装置相连的一显示装置30和一操作台40。该影像处理装置20将所摄取到的影像转换成数字信号传递给显示装置30，通过显示装置30将影像清楚地还原显示出来，以便于观测。所述操作台40包括一承放影像处理装置20的承载台42和把持聚光元件10的一把持部44。所述操作台40可控制承载台42承载着影像处理装置20朝靠近或者远离把持部44把持的聚光元件10来回移动，以使显示装置30上的光斑不断变化。所述在操作台40上设置有测量仪，该测量仪的刻度46直接标刻于操作台40上，以当承载台42上的影像处理装置20停留在使显示装置30上显示最小光斑的位置时，直接从操作台40上的刻度46读取影像处理装置20受光面到聚光元件10中心的距离值既为该聚光元件10的实际焦距。
上述光学特性量测方法包括以下步骤：
步骤100：提供一影像处理装置20和与影像处理装置相连的一显示装置30。
步骤200：将影像处理装置20放置于聚光元件10聚光的一侧，为便于测量，可将影像处理装置20放置于一特定处，该特定处与聚光元件10的距离等于聚光元件10焦距的理论设计值F；
步骤300：提供一操作台40，所述操作台40包括一承载台42和一把持部44，所述影像处理装置20承放于承载台42上面，所述把持部44将所述聚光元件10把持固定，所述承载台42可相对于把持部44移动；
步骤400：调整该影像处理装置20以获得最清楚的影像，所述调整可以通过调整影像处理装置20的曝光时间以及解析度等因素来实现；
步骤500：移动影像处理装置20直至显示装置30上显示最小光斑，可以上述特定处为中心上下移动影像处理装置20，既是所述操作台40控制承载台42承载着影像处理装置20朝靠近或者远离把持部44把持的聚光元件10来回移动，并进行观测对比而使影像处理装置20停留在使显示装置30上显示最小光斑的位置，该显示装置30屏幕上可以标示刻度，以便于比较影像处理装置20在不同位置上形成的光斑大小；
步骤600：记录此时影像处理装置20到聚光元件10的距离D，由于通过聚光元件10的光线在聚光元件10的实际焦点处的光线汇集度最高，由此，能使显示装置30上显示最小光斑的位置应为聚光元件10的实际焦点所在的位置，便可得出，此时影像处理装置20朝向聚光元件10的受光面到聚光元件10中心的距离为聚光元件10的实际焦距f，既是D＝f。
上述光学特性量测系统与方法中的影像处理装置系包括一电荷藕合器件图像传感器(CCD camera sensor)或者一卡尔蔡司图像传感器(CMOS camerasensor)。
上述光学特性测量系统与方法，通过影像处理装置20获取影像信息，再通过显示装置30观测影像处理装置20上的光斑，可以便捷、直观地影像处理装置20获得最小光斑的位置，从而准确测得聚光元件10的实际焦距f。
如图3所示，本发明另一实施例中的光学特性测量系统还在上一实施例的基础上进一步包括一电子自动测量仪50和与操作台40以及显示装置30连接的一比较器60。所述电子自动测量仪50可以自动测量把持部44中心到承载台42的距离，并可设置该电子自动测量仪50将把持部44中心到承载台42的距离减去聚光元件10的厚度直接显示出来，既是，当承载台42上的影像处理装置20停留在使显示装置30上显示最小光斑的位置时，该聚光元件10的实际焦距便是电子自动测量仪50显示的数值。
上述比较器60可以在上一实施例步骤500中对显示装置30显示的或者影像处理装置20获取的光斑进行比较，当显示装置30显示的或者影像处理装置20获取的光斑最小时，该比较器60向电子自动测量仪50使电子自动测量仪50记录并显示此刻影像处理装置20受光面到聚光元件10中心的距离，该距离值便是聚光元件10的实际焦距，既是，步骤500可通过直接读取电子自动测量仪50上显示的数值来获取聚光元件10的实际焦距值。可以理解地，比较器60并不一定要具备独立的物理结构，其也可以通过软件编程来实现。

Claims (10)

1.一种光学特性测量系统，其特征在于：所述测量系统包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一用于承放所述影像处理装置的承载台和一测量仪，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述测量仪用于在所述影像处理装置获取最小光斑时，记录所述聚光元件与所述影像处理装置间的距离。
2.如权利要求1所述的光学特性测量系统，其特征在于：所述影像处理装置包括一CCD传感器。
3.如权利要求1所述的光学特性测量系统，其特征在于：所述影像处理装置包括一CMOS传感器。
4.如权利要求1所述的光学特性测量系统，其特征在于：还包括与影像处理装置相连的一显示装置，所述显示装置显示影像处理装置获取的光斑影像。
5.如权利要求1所述的光学特性测量系统，其特征在于：还包括一比较器，所述比较器在影像处理装置获取的光斑最小时向测量仪输出控制信号，使测量仪记录此时的影像处理装置到聚光元件中心的距离。
6.一种光学特性量测方法，用于测量一聚光元件的实际焦距，包括以下步骤：
a.提供一影像处理装置；
b.将影像处理装置放置于聚光元件聚光的一侧；
c.提供一承载台和一把持部，所述影像处理装置承放于承载台上面，所述把持部将所述聚光元件把持固定，所述承载台可相对于把持部移动；
d.移动承载台直至影像处理装置获得最小光斑；
e.提供一测量仪记录此时影像处理装置受光面到聚光元件中心的距离值为聚光元件的焦距值。
7.如权利要求6所述的光学特性量测方法，其特征在于：所述影像处理装置包括一CCD传感器。
8.如权利要求6所述的光学特性量测方法，其特征在于：所述影像处理装置包括一CMOS传感器。
9.如权利要求6所述的光学特性量测方法，其特征在于：还提供一与影像处理装置相连的一显示装置，所述显示装置显示影像处理装置获取的光斑影像。
10.如权利要求6所述的光学特性量测方法，其特征在于：还提供一比较器，所述比较器在影像处理装置获取的光斑最小时向测量仪输出控制信号使测量仪记录此时的影像处理装置受光面到聚光元件中心的距离。
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