TW201243388A - System and methods for producing homogeneous light intensity distribution - Google Patents

Description

201243388 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明概略關於光線強度，並且尤其是有關一種用以按 照具備成本效率、環境友善和安全之方式在目標螢幕上 產生均勻性光線強度分佈的系統及方法。 【先前技術】 [0002] 陽光模擬器又稱為太陽模擬器或閃照器，這是一種按照 陽光頻譜及其強度複製出太陽光線並且用以測試太陽能 量轉換裝·置的設備。陽光模擬器之目的是為在實驗室條 〇 件下提供一種可控制的室内測試設施以供測試太陽能電 池、太陽濾幕、塑膠以及其他的材料與裝置。 [0003] 在光伏業界，可應用陽光模擬器裝置以對所製造的太陽 能電池和太陽能模組進行品質檢定。這些太陽模擬器裝 置包含具有經良好定義之光線頻譜的人工光源以及在整 個照射區域上極為固定的光線強度。 [0004] 在太陽模擬器設計上，目前是採用透鏡陣列式光線均勻 〇 器。這些太陽模擬器是應用在自動化生產線上，同時必 須儘可能地微小。 [0005] 由於目標螢幕並非無限而且透鏡陣列遠小於螢幕，因此 來自該透鏡矩陣的光線不會垂直地撞擊於其上。隨著入 射角度的增大，每單位面積的光線強度就會降低。如此 造成在中心部份為高光線強度而靠近照射區域邊緣處的 光線強度則減少，使得在測試裝置上出現非所樂見的非 均勻性光線強度分佈。 1011064#單編號皿01 第3頁/共29頁 1013245033-0 201243388 [0006] 從而，存在一種對於能夠以簡易技術來校正透鏡陣列照 射之非均勻度俾於目標螢幕上產生均勻性光線強度分佈 的需要，如此可解決先前技藝問題，藉此按照成本效益 、環境友善而且安全的方式來滿足對於太陽模擬器的高 均勻度要求。 【發明内容】 [0007] 在一特點中，本發明提供一種用以在目標螢幕上產生均 勻性光線強度分佈的系統。該系統包含至少一光源，此 者係經組態設定以產生光線；至少一第一透鏡陣列，此 者具有複數個透鏡；至少一第二透鏡陣列，此者具有複 數個透鏡，使得該第一透鏡陣列的至少一透鏡在該第二 透鏡陣列上具有相對應透鏡；以及至少一遮罩陣列，此 者係與該第一透鏡陣列和該第二透鏡陣列的至少一者相 關聯。目標螢幕可經調適以投射均勻性光線強度分佈。 該光源可至少包含氣氣光燈、鹵素光燈、LED、金屬鹵化 物、水銀其一者。 [0008] 在另一特點中，本發明提供一種用以在目標螢幕上產生 均勻性光線強度分佈的方法。該方法包含下列步驟，即 利用至少一光源以產生光線；將來自該光源的光線瞄準 於至少一第一透鏡陣列上，此陣列含有複數個按矩陣形 式所排置的透鏡，各個透鏡具有焦距% ;利用與該第一 透鏡陣列相關聯之遮罩陣列藉由覆蓋該第一透鏡陣列之 相對應範圍以降低通過該第一透鏡陣列之複數個範圍的 光線之光線強度；令該光線通過至少一第二透鏡陣列以 產生均勻性光線強度分佈，其中該第二透鏡陣列含有複 。64#單編號繼01 第4頁/共29頁 1013245033-0 201243388 數個透鏡’各個透鏡具有等於該焦距^的第二焦距%， 使得該第一透鏡陣列的每個透鏡在該第二透鏡陣列上皆 具有相對應透鏡；以及將該均勻性光線強度分佈投射在 該目標勞幕上。 [0009] Ο [0010] 根據其一特點，本發明系統及方法可運用於太陽模擬器 、光束器或任何其他投射單元。此外，亦可採用具有不 同f-透鏡的透鏡陣列。當f %時可獲得最佳的能量傳 送’然確能以這兩個透鏡的不同f數值犧牲一部份的光線 損失來設計可用陣列。 在後文載附且構成本揭示其一部份之申請專利範圍中特 定地陳述出本發明的前揭與其他目的，並連同本發明特 徵上的各式新穎特性。為更佳地瞭解本發明、藉由其應 用所達成的操作優點和特定目的，應參照其中說明本發 明之示範性具體實施例的隨附圖式及說明資料。 [0011]

【實施方式】 本案文中為敘述之目的所詳述的示範性具體實施例會因 |多變化項目以及結構和設計方•異。然應強調本發 明並不限於如本揭中所顯示且描述用以在目標螢幕（又稱 為目標平面）上產生均勻性光線強度分佈的特定系統或方 法。相反地，本發明原理可運用於各種光線強度分佈組 態與結構性排置。應瞭解確能依環境所意指或所呈現的 權宜性將各種省略、等同項目取代納入考量，然本發明 係欲涵蓋該等應用或實作*我悖離其_請專利範圍的 精神或範踌。 [0012] 10110644(^^^ 在後文說明中，為解釋之目的， A0101 第5頁/共29頁 茲敘述各式特定細節以 1013245033-0 201243388 供通徹瞭解本發明。然對於熟諸本項技藝之人士而十， 應賴知即便無含該等特定細節仍可實作本發明。 [0013] [0014] 即如本揭中所使用者，該詞彙「複數個」是指出現 以上的所指稱項目，並且該等詞彙「―」及「至少一 並非表註數量上的限制，而是指出現該所指稱項目的至 少一者。該詞囊「裝署 -,y.,. p 裝置」亦包含「引擎J或「機器」或 系統j或「設備」。 光伏裝置（又稱為「PV模組」）可含有下列項目的至少一 者’即晶圓、太陽能電池、兩個互連的太陽能電池、太 陽能電池佈置、該佈置之多個部份、序串、矩陣、太陽 能模組、玻璃平板、塑膠疊層、臨時性員件或是該等的 任何組合。 剛該等詞棄「光伏裝置」、「太陽能電池」*「電池」在 此亦可為互換地使用。太陽能電池可具有像是薄膜、晶 體、異質接合（HIT)等等的任何技術。 _]纟-不範性具體實施例中，本發明提供一種用以在目標 螢幕上產生均勻性光線強度分佈的改良系統及方法。本 發明的系統可為低成本地大量生產，並且對使用者提供 簡便、強固、高效率、安全、有效、環保並具生產力的 太陽能電池或太陽能模組檢查作業。 [0017] $獲得具有均勻強度分佈的光線照射，通常會採用透鏡 陣列系統。一般說來，該等是由兩個透鏡陣列所組成， 兩者陣列白g有相同數量的透鏡並且是按照矩陣形式或 依一條直線所排置。該第一透鏡陣列的每個透鏡、都在 A0101 第 6 頁 / 共 29 頁 1013245033-0 201243388 該第二透鏡陣列上具有相對應的透鏡1^2。各個1^及1^2組 對可為排置在相同的光學軸線上，並且看似如同獨立個 體而稱之為串排透鏡。 [0018] 現參照圖1，該圖說明運用於藉由具有正方形透鏡之串排 透鏡陣列以進行光線均勻化的排置。因此，串排透鏡陣 列含有多個依照矩陣或直線方式所排置的串排透鏡個體 。各個串排透鏡通常包含兩個具有相同焦距（f1= f2)的 等同透鏡。對於本發明來說，這兩個透鏡之間的距離必 須等於其等的焦距。 [0019] 該等陣列中所採用之透鏡的形狀可為任意。為獲得良好 的填入因數，此因數係經定義為用於透鏡的表面除以該 透鏡陣列的完整表面，可針對該等透鏡的外部形狀實作 任何形狀，而該主要透鏡1^的形狀提供照至該目標螢幕 20上之照射區域的形狀。對於一般的光伏裝置測試作業 ，像是正方形、長方形、六角形或圓形的形狀可為較佳 ，理由是這些是對應於光伏電池或模組的常見形狀。 [0020] 來自其一或多個光源的光線可為瞄準於該第一透鏡陣列 Ll上。為提高進入該第一陣列14内的光線強度，亦可運 用反射鏡或是其他的聚光器光學元件。進入透鏡h内的 光線可被導向於透鏡1^上，後者可成像該透鏡並且將 此影像投射至該目標螢幕20上，此螢幕可為像是PV模組 、電池、矩陣、序串、薄膜疊層等等的目標裝置。 [0021] 在某入射角度内撞擊到該、上的光線可為由該透鏡、所 偏移且朝向於該透鏡l2校準。然後可利用該透鏡l2作為 1011064#單編號舰01 第7頁/共29頁 1013245033-0 201243388 成像透鏡以將所收集光線投射在無限遠處。可將該透鏡 Li視為一物體而由該透鏡1^予以成像。由於該等透鏡1^ AL2之間的距離可等於（透鏡及透鏡l2兩者的）焦距f i ，所以該透鏡h上的光線強度分佈可在無限遠處成像。 [0022] 現參照圖2，圖中說明具有四個串排透鏡的陣列。各個串 排透鏡可為由兩個透鏡（L i及L 2)組成。在本項特定情況 下，可僅藉由單個折射性介面以實作各個透鏡。該透鏡 Li可為由該左側表面所形成，此表面具有可將平行入方 光線聚焦在正好距離1處的曲率。該透鏡k則可為由該 1 Δ 右側表面所形成，同時亦具有等於^的焦距f2。而該等 透鏡1^與1^2之間的距離可等於其等的焦距^。這種方式 有助於省略該等兩個透鏡之間的空氣間隔，故而提供更 為精巧且具成本效率性的串排透鏡設計。 [0023] 因此，各個透鏡L2可將其相對應透鏡1^的光線強度予以 成像，並且將此強度分佈投射在無限遠處。可考量兩種 機制以令在無限遠處的光線強度分佈均勻化。根據第一 機制，撞擊到該陣列之其一透鏡上的光線可為近似地均 勻，原因是光線強度在該透鏡表面上可能並不會顯著地 改變。由於所有撞擊到其一透鏡上的光線都可在整個目 標螢幕上成像，因而得到均勻性影像。理由是所有由這 些透鏡所產生的影像可出現疊置。均勻性影像的疊置仍 為均勻性，即使是撞擊到該第一陣列之不同透鏡上的強 度可能顯著地有所差異亦然。 [0024] 而第二機制為撞擊到其一透鏡上的光線可能實際上並非 全然均勻。光線強度可能會在透鏡的表面上略微改變。 064#單編號删1 Ιυΐύζ4ο0ύύ-υ 第8頁/共29頁 201243388 由於這可能適用於所有透鏡，並且假定在所有透鏡上的 強度偏移都可能皆或多或少地彼此無關，所以在目標螢 幕上此不均勻性就可能因疊置而抵消。從而，光線在通 過該串排透鏡陣列之後就可被均勻化。 [0025] 現參照圖3A及3B，圖中分別地說明利用透鏡1^在有限距 r 離處的投射角錐重疊及成像處理。按照與該透鏡陣列相 平行並在足夠遙遠的距離處方式放置目標螢幕，該等投 射角錐可為重疊，同時在該螢幕上的所獲強度分佈可為 所有單一投射的疊置。故而能夠非常良好地均勻化該目 標螢幕上的強度分佈，即使是對於在該第一透鏡陣列 處的非均勻照射亦然。所獲光線強度在整個目標螢幕上 都可為近似均勻的強度分佈，並且通常可稱之為「平坦 頂部」。 [0026] 為在有限距離處獲得該平坦頂部的尖銳邊界，可在該第 二透鏡陣列L9的後方處直接地增設額外的透鏡h。由於

2 F 撞擊到該透鏡h上的光線可為平行並且1^可能是位在遠 Γ Γ 離於該透鏡陣列的物體距離處，因此光線可聚焦在該目 標螢幕處，只要後者是在影像距離内即可。然後即可在 等於該之焦距的距離處產生出尖銳的平坦頂部。

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[0027] 藉由透鏡陣列來進行光線均勻化的優點在於能夠在螢幕 上獲得均勻的強度分佈，即使是在該1^矩陣上的光線分 佈可能非常地不均勻亦然。因此（由於可將光線匯聚而無 須考量到其均勻性）可將適用的聚光器光學元件增設於該 光源，藉以將最大光線傳入至該等透鏡陣列光學元件内 ，無論離出該聚光器光學元件之光線的均勻性如何皆同 1Q11()644(^單編號A0101 第9頁/共29頁 1013245033-0 201243388 。由於該透鏡陣列可校正所有的非均勻性，所以透鏡陣 列設計可為獲得均勻照射結果的最佳方式，並連同高度 的光效率性。 [0028] 自前述技術所產獲的最終強度分佈可為角度投射，而這 僅在當投射於半球形螢幕上時方能獲致良好的光線均勻 性。然當投射在平面螢幕上時，位在螢幕中心部份的所 獲光線強度將會高於朝向邊緣處者。其原因在於光線強 度是隨距其來源之距離的平方而遞減的事實。但確可藉 由在該透鏡陣列與該目標螢幕之間利用額外透鏡來進行 達某一量值的校正。此等透鏡的維度必須等於或大於所 照射物體（即如電池或太陽能平板）。 [0029] 現參照圖4，圖中說明，根據本發明之示範性具體實施例 ，一種用以產生均勻性光線強度分佈的光學排置10。該 光學配置1 0包含至少一光源1 2，此者係經組態設定以產 生光線；至少一第一透鏡陣列14，此者具有複數個按矩 陣形式所排置的透鏡；至少一第二透鏡陣列18，此者含 有複數個透鏡，使得該第一透鏡陣列14的每個透鏡皆可 在該第二透鏡陣列上18具有相對應透鏡；以及至少一遮 罩陣列16 (如圖5-8中所示），此者係與該第一透鏡陣列 14和該第二透鏡陣列18的至少一者相關聯。一目標螢幕 20可經調適以投射均勻性光線強度分佈。該光源12可至 少包含氣氣光燈、鹵素光燈、LED、金屬鹵化物、水銀的 其一者。 [0030] 在本發明的示範性具體實施例裡，該第一透鏡陣列14的 各個透鏡可具有焦距^，同時該第二透鏡陣列18的各個 而腦#單編號施01 1013245033-0 第10頁/共29頁 201243388 透鏡可具有焦距丨2。該焦距丨2可為等於該焦距^，使得 該第一透鏡陣列14的每個透鏡在該第二透鏡陣列1 8上都 具有相對應的透鏡及目標螢幕20以供投射該均勻性光線 強度分佈。 [0031] 由於該遮罩陣列16的至少一遮罩可成像於該目標螢幕20 上，因此可將該遮罩陣列16設置為儘可能地靠近該第二 透鏡陣列1 8之至少一透鏡的焦點以利進行所欲的強度校 正。若該遮罩陣列16遠離於該焦點，則該遮罩陣列16的 影像就可能在該目標平面20上變得模糊。有些模糊可能 適用於避免在視野上觀看到過度尖銳的邊緣，然若模糊 大於視野本身，則有可能會失去所有效果（即如圖10的右 侧部份中所示）。 [0032] —般說來，該遮罩陣列16可位在該第一透鏡陣列14之至 少一透鏡的第一或第二表面上或附近，然若設置在靠近 該第二透鏡陣列18處，在此該遮罩陣列16的影像可能會 模糊因而覆蓋整個目標螢幕20，則該遮罩陣列16是無法 產生所欲效果。例如，在聚光性透鏡的情況下，該遮罩 陣列16可位在離透鏡之光學中心一段距離的點處，而在 此處與光學軸線相平行且撞擊到該透鏡表面的光線可為 收斂。在本發明的示範性具體實施例裡，可利用該第二 透鏡陣列18之至少一透鏡的至少一項性質以將該第一透 鏡陣列14的至少該第一透鏡成像至無限遠處。因此，該 第一透鏡陣列14的外部表面可位在該第二透鏡陣列18之 光學中心的焦距處，藉以獲得該第一透鏡陣列14的正確 影像。這種該第一透鏡陣列14必須位在該第二透鏡陣列 1〇11〇64#單編號规01 第11頁/共29頁 1013245033-0 201243388 18之焦距處的排置方式可確保最佳可能能量傳送。若非 如此，則可能會有較多光線逸離而無法運用在最終照射 〇 [0033] 單一個串排透鏡的所投射光線是對應於在其表面上的光 線強度分佈。根據該透鏡陣列内之串排透鏡的總數量而 定，各個串排透鏡對總光線強度貢獻某一程度的百分比 。覆蓋一些串排透鏡的部份範圍可供在該目標螢幕上， 且因此該目標裝置，可降低所獲光線分佈之相對應範圍 内的光線強度。 [0034] 該遮罩陣列16可含有複數個遮罩，這些遮罩會覆蓋該第 一透鏡陣列14的複數個選定範圍，藉以降低通過該第一 透鏡陣列14中該等範圍之光線的強度。在該第一透鏡陣 列1 4上利用該遮罩陣列1 6可減除來自該照射分佈之選定 範圍的光線，因此降低在該目標螢幕20中心處撞擊的光 線。 [0035] 通常，光線強度在該最終光線分佈的中心處可能會過高（ 因為光線在該表面上撞擊地垂直）。可在該第一透鏡陣列 14裡一些透鏡的中心處增設部份透明或完全不透明遮罩 以供降低該目標螢幕20中心處的強度。 [0036] 在本發明的示範性具體實施例裡，可將該第一透鏡陣列 14的每個透鏡以及其在該第二透鏡陣列1 8上的相對應透 鏡排置在相同的光學軸線上並且按如稱為串排透鏡的獨 立個體運作。 [0037] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，該第一透鏡陣列 謝刪#單編號皿01 1013245033-0 第12頁/共29頁 201243388 14與該第二透鏡陣列18之間的距離可等於該焦距f 。該 第一透鏡陣列14與該第二透鏡陣列18的各個透鏡可具有 任思形狀，像是正方形、六角形、圓形的透鏡形狀。 [0038] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，該系統1〇 (又稱 為光學排置）可進一步含有位在該第二透鏡陣列18與該目 標螢幕20之間的額外透鏡l。

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[0039] 現參照圖5A及5B，圖中說明設置該遮罩陣列16對於在該 目標螢幕20上之所獲光線強度分佈所產生的效果。圖5A 〇 有三個部份：左側部份顯示出九個串排透鏡的透鏡陣列 30 °中間部份是按如該透鏡陣列30中各個透鏡上之強度 的放射繪圖以顯示出強度分佈。而右侧部份則是描繪該 目標螢幕20上的所獲光線強度分佈。可觀察到該透鏡陣 列30的各個串排透鏡可對在該目標螢幕20上的最終強度 刀佈提供相同的貢獻度，並且可等於單個串排透鏡之強 度分佈的九倍。 q [〇〇4〇]圖5B的左側部份顯示出與如圖5A所示者相同的透鏡陣列 ，然在此情況下可在該透鏡陣列3〇上按三個遮罩的形 式增設該遮罩陣列16。該等遮罩各者可覆蓋該透鏡陣列 30某一量值的中心部份。圖5B的中間部份是按如該透鏡 陣列30中各個透鏡上之強度的放射繪圖以顯示出強度分 佈即如圖5B右側部分所示，在該目標螢幕2〇上的所獲 光線強度可為九個串排電池，而其中三個具有經覆蓋中 ^邛伤，之強度分佈的總和。該中心内的強度是源自於 只有六個串排透鏡（不具遮單）。這三個透鏡不會對位於 中〜處的強度有所貢獻，從而降低此處的強度。理論性 10110644#早編號A0101 第13頁/妓29頁 " 1013245033-0 201243388 的強度分佈顯示驟然的強度變化，然實際上這可因繞射 、光學模糊及其他的光學不完美性所平滑化。從而，在 透鏡陣列系統上增設具有正確維度的遮罩陣列可供校正 強度分佈。 [0041] 除在透鏡陣列内採用具有旋轉對稱性的透鏡之外，亦可 運用圓柱形透鏡。藉由一些生產技術，以圓柱形透鏡將 較易於獲得較短焦距，並因此較大的投射角度。 [0042] 現參照圖6，圖中顯示一種利用圓柱形透鏡的透鏡陣列40 。利用圓柱形透鏡需要至少四個折射性介面，兩個是用 於垂直透鏡陣列42，另兩個則是用於水平透鏡陣列44。 各個透鏡陣列具有兩個圓柱形透鏡陣列，而該等可相隔 其等之圓柱形透鏡的焦距f。可自由地選定這兩個透鏡陣 列之間的距離，然可相對於該等陣列的尺寸而為微小。 可在該圓柱形透鏡陣列4 0上增設該遮罩陣列1 6以對非均 勻性照射進行校正。該遮罩陣列16可包含具有經調適寬 度且為任意地分佈於該等圓柱形透鏡上的線條。可將該 遮罩陣列16運用於該垂直透鏡陣列42及該水平透鏡陣列 4 4兩者上，藉以校正垂直和水平的強度不均勻性。 [0043] 在本發明的示範性具體實施例裡，該遮罩陣列16可為金 屬疊層、金屬薄片、塑膠的其一者或是該等的任何組合 。該者亦可藉由具有金屬疊層的塑膠所製得。 [0044] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，可藉由不透明、 半透明、頻譜過濾性光學物體之其一者或是該等的任何 組合來製造該遮罩陣列1 6。 題064#單編號删1 第14頁/共29頁 1013245033-0 201243388 [0045] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，可將該遮罩陣列 1 6列印在該第一透鏡陣列1 4的前侧或後側表面上藉以整 合於該第一透鏡陣列14。 [0046] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，可將該遮罩陣列 16分別地架置在位於該第一透鏡陣列14之前側表面前方 處或是後側表面後方處的遮罩固定器17上。 [0047] 在本發明的另一示範性具體實施例裡，該遮罩固定器17 可經調適以相對於該第一透鏡陣列14移動，藉以在不同 Q 的遮罩集組之間切換。可利用該遮罩固定器17與該第一 透鏡陣列14之間的微小相對移動來校正該目標螢幕20上 的可能不均勻性光線強度分佈。 [0048] 即如圖7所示，當步進寬度對應於多個透鏡間距時，沿遮 罩固定器17 (此者相較於該第一透鏡陣列14可為較大）之 橫邊方向的步進移位可供在不同的遮罩集組間切換。這 可用於對不同的不均勻分佈進行校正。 [0049] 現參照圖8，圖中說明該遮罩固定器17的調整作業。若在 該目標螢幕20上的所獲強度分佈可能需為非對稱性，即 如在中心的右侧處具有最大值，則可在該方向上略微地 位移該遮罩固定器17，藉以在該目標螢幕20上的光線強 度分佈裡達到所欲效果。該圖右側部份的圖形顯示出強 度分佈。虛線可為不含任何遮罩的強度分佈，而實線則 顯示出具有經位移遮罩的強度分佈。 [0050] 現參照圖9，圖中說明一示範性具體實施例，其中當該遮 罩陣列16可為整合於該第一透鏡陣列14時，可供置該窗 1〇11〇64#單編號腿01 第15頁/共29頁 1013245033-0 201243388 該平板可為調適以相對於該第一透鏡陣列14 =以在不同的料集組之間切換。該圖的左 顯不出該第一透鏡障歹ιΠ4 物 避罩▲純 透鏡上具有三個圓形 t §移動該窗σ平板36時，該第—透鏡陣列u上的 ，、、罩樣式可被較大直徑所㈣，即如該圖的右側部 所示。 τ 剛在本發明的另—示範性具體實施例裡，遮罩固定印可 =適以相對於該第—透鏡陣列14移動來改變該遮罩固 疋益17與該第—透鏡陣列14之間的距離。改變該等透鏡 與該等遮罩之間的距離可修改遮罩的外觀大小，如此可 供調整所獲強度分佈。可運用此項特性來校正在均勾性 分佈上的細微變異（即如圖1〇中所示）。可利用該遮罩陣 列16與該第-透鏡陣列14間之相對移動的組合，亦即左/ 右、上/下、或者旋轉或距離變化，以在該目標榮幕別上 達到所欲的光線強度分佈。 _]纟本發明的另一示範性具體實施例裡，該第一透鏡陣列 14或該第二透鏡陣列18可含有超過16、49或100個透鏡 。該詞彙「陣列」是指任何多個可為或無須界鄰的透鏡 。該等透鏡可為例如各個透鏡個祕，或是該等透鏡中 的數個，可為固定在個別框架中。 剛«⑽列16對於最終紐強度分佈的影響是依據在該 第一透鏡陣列14處的光線強度而定。對於在該第一透鏡 陣列14之所有透鏡上皆極不均勻的光線強度分佈而言， 建議是將該等遮罩分佈在該第一透鏡陣列14中所有的透 鏡上或者經隨機選定的透鏡上。同時，透鏡的數量愈多 10110644(^單編號Α0101 第16頁/共29頁 1013245033-0 201243388 [0054] [0055] [0056] Ο [0057] ，可在該透鏡陣列上分佈的遮罩也愈多，因此對該透鏡 陣列上的非均勻性變得較不敏威。這可提高所獲強度分 佈的耐固度，特別是當利用多個光源而可能隨時間劣化 或者需予以更換時尤甚。 根據不範性具體實施例，本發明的新式系統及方法可運 用於太陽模擬器、光束器或任何其他投射單元。此外，^用W卜可獲 牲==傳^然鳥Χ這兩個透鏡的，數值犧 、光線損失來6又叶可用陣列。 圖中顯示用ί"在該目標螢幕SO上產生均勻 步=?佈之方法MO的流，該方法Μ0 _ ==利用光源Η以產生光線。在步驟GO處，自 " _光線可為晦準於第-透鏡陣列14上匕 =芯數個按矩陣形式所排置的透鏡，而各個透鏡 陣列:1:處可利用與該第一透鏡陣列14相關聯的遮罩 场低通過該第-透鏡陣列14中複數個選定範圍 之先線的光線強度。該遮罩陣⑽可藉由覆蓋該第一 鏡陣列14的相對應選定範“減少光線。 在步驟14G處，穿透該遮罩 透鏡陣列㈣纽職準該第」複數個透鏡，各個透鏡具有等於焦的焦則，8:: 該第一透鏡陣m4㈣個錢在該p= 具有相對應的透鏡。 118上都 透 1〇蘭4#單編號删1 1013245033-0 201243388 [0058] 步驟150可為將該均勻性光線強度分佈投射在該目標螢幕 20上。 [0059] 該方法1 0 0可進一步包含下列步驟，即改變該等遮罩陣列 的大小、形狀、指向及位置以供產生所欲之光線強度分 佈。 [0060] 在本發明的各種示範性具體實施例裡，本揭討論的操作 ，即如參照於圖卜11者，可為透過像是硬體、軟體、韌 體或該等之組合的計算裝置所實作，這些可為按如電腦 程式產品所提供，像是含有機器可讀取或電腦可讀取媒 體，而於其上存載有指令或軟體程序以供程式設定電腦 來執行本揭所述的程序。該機器可讀取媒體可包含儲存 裝置。例如，可藉由此等機器可讀取媒體來控制該系統 10及該方法100之元件的操作。除此之外，亦可運用像是 LCD螢幕的自動化遮罩。 [讎1] 在其他實例裡，並未對眾知方法、程序、元件及電路詳 加敘述以避免模糊本發明的特定具體實施例。此外，可 利用各式裝置，像是半導體積體電路、經組織成一或更 多程式的電腦可讀取指令，或是硬體與軟體的一些組合 ，以供執行本發明具體實施例的各種特點。 [0062] 雖既已為敘述性目的詳細地揭示一特定示範性具體實施 例，然熟諳本項技藝之人士將能認知到本揭發明的變化 或修改，包含該等部件之組態的重排、尺寸及維度方面 的變化、形狀上的變異，確為可能。從而，本發明係欲 涵蓋所有歸屬於本發明精神及範疇之内的替換、修改與 麗〇64#單編號删1 1013245033-0 第18頁/共29頁 201243388 變化。 [0063] Ο [0064] [0065]

[0066] [0067] [0068] [0069] 現已為描述及示例之目的呈現前揭的本發明特定具體實 施例說明。其等之目的並非具有窮列性或是將本發明限 制在所揭示的精確形式，同時顯然地可藉助於前述教示 而進行眾多修改及變化。該等具體實施例係經選擇並描 述以最佳地解釋本發明原理及其實際應用，藉此讓其他 熟諳本項技藝的人士能夠在按如適於所考量之特定用途 的各種修改項目中最佳地運用本發明及各式具體實施例 。應瞭解確能依照環境所意指或所呈現的權宜性而構思 各種省略、等同項目取代，然本發明係欲涵蓋該等應用 或實作而不致悖離本發明之申請專利範圍的精神或範躊 〇 【圖式簡單說明】 參照於後載詳細說明，且併同於隨附圖式，將能夠更佳 地瞭解本發明的優點與特性，其中： 圖1說明藉由串排透鏡陣列以運用於光線均勻化的排置； 圖2說明具有四個串排透鏡的陣列； 圖3Α及3Β分別地說明利用透鏡LF在有限距離處的投射角 錐重疊及成像處理； 圖4說明根據最新近技術用以產生均勻性光線強度分佈的 光學排置； 圖5A及5B說明，根據本發明之示範性具體實施例，放置 遮罩陣列對於在該目標螢幕上之所獲光線強度分佈的效 果；wimur^ A0101 第19頁/共29頁 1013245033-0 201243388 [0070] 圖6說明利用圓柱形透鏡的透鏡陣列； [0071] 圖7說明，根據本發明之示範性具體實施例，該遮罩固定 器的步進移位； [0072] 圖8說明，根據本發明之示範性具體實施例，該遮罩固定 器調整作業； [0073] 圖9說明，根據本發明之示範性具體實施例，藉由利用窗 口平板的遮罩陣列位移； [0074] 圖10說明，根據本發明之示範性具體實施例，藉由改變 該遮罩固定器與該第一透鏡陣列間之距離而在光線強度 上的變化；以及 [0075] 圖11說明，根據本發明之示範性具體實施例，在該目標 螢幕上產生均勻性光線強度分佈之方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 [0076] f焦距；L透鏡；10光學排置；12光源；14第一透鏡 陣列；16遮罩陣列；17遮罩固定器；18第二透鏡陣列 ;20目標螢幕；30透鏡陣列；36窗口平板；40透鏡陣 列；42垂直透鏡陣列；44水平透鏡陣列；50反射鏡；51 聚光器光學元件。 斯腿#單編號A0101 1013245033-0 第20頁/共29頁

Claims (1)

1. 201243388 七、申請專利範圍： 1 . 一種用以產生均勻性光線強度分佈的系統，其中包含： 至少一光源，此者係經組態設定以產生光線； 至少一第一透鏡陣列，此者具有複數個透鏡； 至少一第二透鏡陣列，此者具有複數個透鏡，使得該第一 透鏡陣列的每一個透鏡在該第二透鏡陣列上皆具有相對應 透鏡；以及 至少一遮罩陣列，此者係與該第一透鏡陣列和該第二透鏡 陣列的至少一者相關聯。 〇 2 .如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該遮罩陣列含有 複數個遮罩，並且覆蓋該第一陣列的複數個選定範圍以降 低通過該第一透鏡陣列之相對應選定範圍的光線之光線強 度。 3 .如申請專利範圍第1-2項所述之系統，其中該第二透鏡陣 列之至少一透鏡的焦距為等於該第一透鏡陣列之相對應透 鏡的焦距。 , 4 .如申請專利範圍第1-3項所述之系統，其中該第一透鏡陣 (J 列的每一個透鏡及其在該第二透鏡陣列上的相對應透鏡皆 經排置於相同的光學軸線上。 5 .如申請專利範圍第1-4項所述之系統，其中該第一透鏡陣 列與該第二透鏡陣列之間的距離是等於該第一透鏡陣列之 至少一透鏡的焦距。 6 .如申請專利範圍第1-5項所述之系統，其中該第一透鏡陣 列與該第二透鏡陣列的各個透鏡具有至少一自包含下列項 目之列表中所選定的形狀，即正方形、長方形、六角形、 1011 隨AQ1Q1 第21頁/共29頁 1013245033-0 201243388 圓形透鏡形狀或是該等的任何組合。 7 .如申請專利範圍第1-6項所述之系統，進一步包含位在該 第二透鏡陣列與至少一目標螢幕之間的額外透鏡L 。 F 8 ·如申請專利範圍第ι_7項所述之系統，其中該遮罩陣列是 在該第一透鏡陣列的前側表面之前或後側表面之後分別地 架置於遮罩固定器上。 9 .如申凊專利範圍第1 _8項所述之系統，其中該遮罩固定器 係經調適以相對於該第一透鏡陣列移動，藉此在不同的遮 罩集組之間切換。 Μ .如申請專利範圍第8-9項所述之系統，其中該遮罩固定器 係經調適以供移動而改變該遮罩陣列與該第一透鏡陣列之 間的距離。 11 ·如申請專利範圍第卜⑺項所述之系統，其中該第一及該 第二陣列的至少一者為圓柱形透鏡。 12 .如申請專利範圍第u項所述之系統，其中該遮罩陣列包含 具有經調適寬度並且分佈於該第一及該第二陣列之圓柱形 透鏡上的線條。 13 種在目標螢幕上產生均勻性光線強度分佈的方法，包含 下列步驟： 利用至少一光源以產生光線； 將來自該光源的光線瞄準於至少一第一透鏡陣列上； 利用遮罩陣列以降低通過該第一透鏡陣列之複數個選定範 圍的光線之光線強度；以及 令該光線通過至少-第二透鏡陣列以產生均勾性光線強戶 分佈，其中該第二透鏡陣列含有複數個透鏡使得至^ 第-透鏡陣列的透鏡在該第二透鏡陣列上具有_ 1〇11〇644#單編號廳01 第22頁/共29頁 〜透在兄 1013245033-0 201243388 ο 14 .如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包含如下步驟 ，即改變該等遮罩陣列之大小、形狀、指向及位置的至少 一者或是其等的任何組合以產生所欲之光線強度分佈。 15 . —種利用前述申請專利範圍其一項之系統的太陽模擬器、 光束器或光線投射單元。 C) 10110644(P編號 A〇101 第23頁/共29頁 1013245033-0