在太阳能电池板表面上显示影像的光学系统技术方案

本发明专利技术涉及到一种光学系统，此系统能够使影像显示在太阳能电池板的表面上且不使该影像构成对直射太阳光线的障碍。系统包括太阳能电池板（ＳＰ），由线性透镜形成的柱镜面（ＳＬ），以及透明膜片（Ｆ）。膜片上印有影像（Ⅰ），影像与透镜纵轴（Ｘ）相平行的直线条纹（ＢＴ）已被去掉。在一些观察角度，观测者（ＯＢ）只能够看到影像条纹（ＢＮ），而在其他的入射角度，阳光将会穿过透明条纹（ＢＴ）并到达太阳能传感器的有效表面。本发明专利技术特别适合于太阳能电池极在美学与建筑学上的结合并在其表面上传播可视信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在太阳能电池板表面上显示影像的光学系统在专利技术涉及在太阳能电池板表面上显示影像的光学系统。术语"太阳能电池板"在这里用任意型式的表面(无论是平面还是曲 面)予以定义,其作用是将太阳能转化成热或电。为了得到最大的日照效率，必须对太阳能电池板进行定向以便考虑 设施地理位置上太阳的各种不同方位。通常，太阳能电池板朝南的倾角 为所在场所的绵度。不过，随着太阳能电池板、特别是使用薄膜形硅片 的光电型太阳能电池板的制造成本的持续下降，太阳能电池板的定向将 会变得不十分必要了 ，因为由定向而引起的效率不是可以通过全面增加 有效面积加以补偿，而在价格上也没有很大差异。这就将会例如便于太 阳能电池泽反的竖向定位。太阳能电池板通常色彩黑暗，乃至完全为黑色，因而与它们被固定 在其上的支持件的颜色形成强烈反差并与它们的美学和建筑学的结合 相违背。在太阳能电池板表面上显示影像是本专利技术的目的。这一影像对直射 太阳光线只构成部分的障碍，因而使太阳能电池板在得益于所选影像可 视特性的同时能够以最小的日照损失来运行。通过显示此影^像或色彩， 从而将有可能使太阳能电池板的美学结合更加容易。此影像利用其内容 还可以成为信息型、指示型或广告型的通信工具。安装有构成本专利技术对 象之光学系统的太阳能电池板在下文中将用术语"成像太阳能电池板" 表示。术语"环境光线"在此定义为由太阳能传感器所接收到的总光线。环 境光线由直射阳光和由于环境所造成的散射光构成。本专利技术包括柱镜面、影像以及太阳能电池板。这些元件中各元件的 相应排列使得能够在一些观察角度上显示出上述影像而又看不到太阳 能电池板的表面，同时还能使入射角不同于以上观察角的直射太阳光线 到达太阳能电池板的有效表面。因此，柱镜面和影像将不会构成对直射 太阳光线的障碍而只会部分地构成对周围散射光的障碍。构成本专利技术主题的"成像太阳能电池板"包括透明膜片，膜片上印有 影像，影像的平行等距直线条紋已被去掉。术语"影像条紋，，被定义为影像的未被去掉的余下的条紋。膜片被放在太阳能电池板的有效面与柱镜 面之间的适当位置。柱镜面包括并列放置的完全相同的平-凸型线性透 镜，其宽度等于影像条紋的宽度与透明条紋的宽度之和。透明膜片置于 透镜焦面中在柱镜面的平面侧，因此影像条紋和透明条紋与透镜的纵轴 相平行。要这样计算出影像条紋和透明条紋的宽度使得在某一范围的观 察角度内，观测者将只看到影像条紋，因而只看到影像本身，而在另一 范围的观察角度内，光线将穿过透明条紋，因而到达太阳能传感器的有 效面。线性透镜实际上是聚集光线，因此焦面区域上的影像以及影像的 位置依透镜表面上光线的入射角而定。光线以相对于与柱镜面之褶铍面相垂直的轴线所测得的入射角而照射到该褶皱面上，入射角取值在+45° 至-45°。透镜焦面区域Z1和Z2对应的入射角范围为和。通过使影像的影像条紋和透明条紋分别朝向区域Zl和Z2的适当 定位，观察角在Al与A2之间的观测者将会看到区域Z1中的影像条紋， 因而也是影像本身，而入射角在A2和A3之间的光线将被聚集在区域2 上并将在达到太阳能传感器的有效面之前穿过透明条紋。因此影像对镜 柱面的相对定位将依观测者的各种可能位置以及天空中太阳的各种可 能位置而定，进而知道这些不同角度位置将确定出影像条紋和透明条紋 所在的区域Z1和Z2。为了防止光线从柱镜面通到膜片、再从膜片通到太阳能传感器有效 面的多重反射，使用与要连接的光学部件具有相同折射率的透明胶可将 不同的元件粘结起来，或者是对各不同表面进行抗反射处理。为了提高 准确度并且不用粘结操作，可以将影像直接印制在柱镜面的平面上。根 据一个具体的实施方案，成像太阳能电池板将会具有以上实施方案的一 些特点，但柱镜面这次将使其平面向外，而平行面向的透明薄板则插在 柱镜面与影像之间。对此透明薄板将以直线方式按固定间隔垂直于其表 面加以切割，为的是造成与透镜纵轴平行、面向透镜各接合处定位的薄 平的空气缝翼。这种光学表面与前一光学表面相比的优点是观察角度和 太阳光线入射角度，其数值可取在-70°至+70°。换句话说，入射角大于 45。的光线在其穿过透镜之后，借助折射率跃迁的光学原理将在透明薄 板内产生折射并在空气缝翼表面上反射，结果被改向进入区域Z1或Z2。根据一个具体实施方案，以致将观察角度提高到高达90°,可使用 双凸线性透镜来取代根据以上实施方案的平-凸线性透镜。根据另 一 实施方案，与成像太阳能传感器相关的影像可以进行摇控 修改，例如通过使用液晶显示器进行修改。若影像修改很快，那么将会 观察到动画影像。根据一个变异实施方案(未加图解说明)，将对动画影^象加以修改 使得与太阳能传感器表面具有同样色彩的区域将被消除而成为透明的。 因而，影像的再现将不会被修改，因为这些区域由于是透明的而会呈现 出处在其后的太阳能电池板的颜色。这样将穿过影像的光线将会到达太 阳能传感器，因而将被加在由传感器已经接收到的光线上。根据又一 实施方案，影像条紋将由细细的太阳能传感器条紋所取 代，而太阳能电池板将由固定影像或动画影像所取代。这些太阳能传感 器条紋将相对于柱镜面进行定位以便接收来自太阳的直射光线，而透明 条紋将使处在其他观察角度的观测者能够透过如此形成的太阳能电池 板看到影像或动画影像。附解说明了本专利技术-附图说明图1以分解视图表示出构成成像太阳能电池板之各不同元件的配 置情况；-图2示出说明成像太阳能电池板原理的截面图和示意图， 一方面 有由观测者所看到的影像的显示，另一方面有当时到达太阳能传感器表 面的太阳光线的光径；及-图3示出一个具体实施方案，该方案为增大观测角度使用了平-凸柱镜面以及根据折射率跃迁反射原理的光线改向。参附图，系统是由太阳能电池板(SP),其上印有影像(I)的透 明膜片(F),以及柱镜面(SL)构成。影像(I)被直线形平行等距的 透明条紋(BT)部分地消除。因此，该影像变成为由不透明平行的影像 条紋(BN)以及透明平行条紋(BT)所组成的一种影像。柱镜面由具 有平-凸截面的完全相同的线性透镜所组成，其宽度等于影像条紋的宽度 与透明条紋的宽度之和，并且其互相平行并列放置。透明膜片(F)置 于太阳能电池板(SP)和柱镜面(SL)之间在透镜焦面内，而柱镜透镜 的褶皱面则朝向系统的外部。影<象条紋(BN)和透明条紋(BT)相对 于透4竟应进4亍定位，4吏这些条紋(BN和BT)与透镜的纵轴(X)相平 行并且在角范围内的一些角度进行观察时，观测者(OB)将 只会看到影像条紋(BN)。然而，在角度范围内的其他观察角，太阳光线将穿过影像的透明条紋(BT)并到达太阳能传感器的表面 (SP)。条紋(BN)和(BT)面向区域Z1和Z2定位。区域Z1和Z2 代表性透镜焦面的、由入射角分别在角范围和之内的 光线所覆盖的区域。在透镜的凸折射面为半柱形(图2)的情况下，Al 和A2将取限值45。。这些角度应相对于与透镜纵轴(X)相垂直并且与 柱镜面(SL)相垂直的轴(Y)进行测量。在具有平-凸柱镜面且平-凸柱镜面的平面转向外(图3)的实施方 案的情况下，入射光线在穿过透镜的凸折射面时被聚集然后在穿过透明 薄板(PT)的第一平面时受到折射。有些光线直接到达区域Z1和Z2， 而入射角更大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
在表面上显示影像的与光学系统相关的太阳能电池板，　其特征在于，　所述太阳能电池板包括：太阳能电池板、透明膜片、柱镜面，透明膜片上印有影像，影像的一系列宽度相同等距分开的平行直线条纹已被去除，柱镜面由并置的完全相同的具有平－凸截面的线性透镜组成，其宽度等于透明条纹宽度与影像条纹宽度之和，而其平面则朝向影像，透镜的纵轴与影像条纹和透明条纹相平行，所说的透明条纹和影像条纹在太阳能电池板表面与柱镜面之间在透镜的焦面内应这样进行定位即使得观察者将只看到影像条纹或只看到太阳能电池板的表面，这一选择性的方案取决于观察柱镜面的观察角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J吉尔伯特，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：FR[法国]