對部分地覆蓋光能量傳感器的圖像給出提升外觀的光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對放置在光能量傳感器之前的圖像區(qū)給出提升外觀的光學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如太陽能傳感器(典型地為深暗的外觀）的光能量傳感器的不引入注目的視覺 集成在主要功能在于至少部分地遮住太陽光線的物體中是特別有用的，如例如在遮簾、遮 光罩、陽傘、和蔭蔽（ombri紅e)等的情況中。但是太陽能傳感器的良好視覺和功能集成還 可W在更廣范圍的載體中是有用的，如建筑物、屋頂、墻壁、瓦片、裝配玻璃、運(yùn)輸車輛(其中 包括船舶和飛機(jī))、廣告面板、表、便攜式電子顯示設(shè)備、服裝、背包W及一般方式上說在任 何平面或非平面載體上。
[0003] 將太陽能傳感器(尤其是深暗或黑暗外觀的光伏單元）視覺地集成在黑暗環(huán) 境中的需要使得在完全盡可能小地降低太陽能傳感器的性能的情況下由一種顏色或一 種半透明圖像來覆蓋太陽能傳感器成為必要。更特別地，已經(jīng)知悉有光學(xué)裝置的專利 W0/2007/085721(Sunpa;rtne;rTechnologies)和W0/2010/067029(Saint_GobainGlass), 運(yùn)些光學(xué)裝置由直線形透鏡網(wǎng)格和與所述透鏡相對地放置的圖像區(qū)網(wǎng)格組成，其允許觀察 者交替地觀看到由所述透鏡重構(gòu)出的圖像或者被放置在裝置之后的太陽能傳感器。圖像或 太陽能傳感器的可視化于是取決于相對于光學(xué)表面的觀察角度。當(dāng)透鏡是直線形的W及柱 狀的時(shí)，運(yùn)種交替大約按每25'>來重復(fù)。
[0004] 運(yùn)種系統(tǒng)的主要限制之一與如下事實(shí)有關(guān)：根據(jù)觀察者相對于裝置的相對位置， 所述觀察者不會W連續(xù)方式看到同一圖像。此外，需要在觀察者和裝置之間的最小距離W 便各圖像區(qū)的全體是在它們的整體上被看到的。因此存在對其而言觀察者只能看到傳感器 或被截?cái)嗟膱D像的觀察位置。最后，外部光僅對于給定的入射角度到達(dá)太陽能傳感器，運(yùn)使 得需要W適當(dāng)?shù)姆绞綄⒀b置相對于太陽軌道進(jìn)行定位。先前所描述的現(xiàn)象限制了已知系統(tǒng) 對于其觀察和產(chǎn)生的角度區(qū)域是受限制的固定系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0005] 運(yùn)種裝置的另一限制源自于其制備方法，該方法需要在圖像區(qū)和直線形透鏡網(wǎng)格 之間的極為精確的配準(zhǔn)，尤其是為了圖像帶相對于透鏡的縱向軸的對準(zhǔn)。運(yùn)種配準(zhǔn)因?yàn)橥?鏡網(wǎng)格的分辨率而更加難W獲得，也就是說每單位長度的透鏡的數(shù)量小。實(shí)際上，除了手動 W外不存在用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)種對準(zhǔn)的方式，運(yùn)對于運(yùn)樣的裝置的商用化來說是事實(shí)上的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 對先前提到的問題的同時(shí)的解決方案因此允許不依賴于光能量傳感器的觀察角 度的范圍而改善對它們的集成并且允許使運(yùn)樣的裝置的制備方法便利，同時(shí)還不論裝置相 對于光源的定向如何，都將傳感器的視在有源表面相對于運(yùn)些太陽能傳感器的總表面的比 例保持為差不多恒定，運(yùn)又回過來表明對于裝置的給定的定向而言，傳感器的電產(chǎn)生將是 同樣地恒定的。
[0007] 本發(fā)明目標(biāo)在于，通過提出一種新的光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)來解決運(yùn)些問題并且克服現(xiàn) 有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)。與其說力求完全地掩蔽傳感器，該新的集成方法反倒在于使得傳感 器的表面的一部分可見，用圖像來部分地將其覆蓋并且對所述系統(tǒng)給予=維性和/或提升 幻像，從而傳感器對于觀察者變得有吸引力或有趣味。
[000引本發(fā)明的對象由在如下的權(quán)利要求中限定的裝置構(gòu)成。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的裝置至少包括： (a) 來自外部光源的光能量的傳感器； (b) 布置在所述外部光源和所述傳感器之間的被光學(xué)地構(gòu)造的透明板，包括被稱為"前 部面"的第一面和被稱為"后部面"的第二面，所述"前部面"被定向?yàn)槌蛩鐾獠抗庠矗?所述"后部面"被定向?yàn)槌蛩鰝鞲衅?，至少通過直線形的并且彼此平行的多個(gè)光學(xué)元件 來在所述透明板的兩個(gè)面中的一個(gè)上光學(xué)地構(gòu)造所述透明板； (C)由透明帶分離開的多個(gè)圖像帶； 所述裝置的特征在于，所述圖像帶的縱向軸相對于所述透明板的光學(xué)元件的縱向軸傾 斜一非零角度，W使得通過所述透明板看到的所述圖像呈現(xiàn)為具有提升的外觀，而無論所 述外部光在所述裝置上的入射角如何所述傳感器的能量產(chǎn)生都保持差不多恒定。
[0010] 根據(jù)裝置的不同實(shí)施方式，各圖像帶的總表面差多不與各透明帶的總表面相同。
[0011] 在特定的實(shí)施方式中，透鏡的縱向軸和圖像帶的縱向軸之間的傾斜角度介于35" 和7〇0之間，從而所述圖像的表觀按照裝置的觀察角度保持差不多恒定。
[0012] 所述圖像帶是固定的或者是活動的，并且由不透明的、反光的或半透明的許多個(gè) 像素構(gòu)成，所述圖像帶由后向照射組件、電致發(fā)光組件或反光組件所印制或W電的方式形 成。因此，通過借助于圖像帶之間的透明區(qū)的尺寸或者借助于構(gòu)成其的像素的透明性，從而 可W調(diào)制可到達(dá)傳感器表面的光能量的量。
[0013] 所述圖像帶能夠被定位在傳感器和透明板的后部面之間或者在所述傳感器的下 游，術(shù)語"下游"參照光從外部光源朝向裝置的傳播方向。
[0014] 所述圖像帶同樣能夠與所述傳感器和/或透明板的所述后部面接觸，或者通過折 射率不同于透明板的折射率的材料而與運(yùn)些表面分離開。W運(yùn)樣的方式，能夠?qū)D像帶直 接定位在透明板的后部面上或者定位在隨后被對著透明板的所述后部面布置的透明載體 上。在后者的情況下，所述透明載體能夠或者通過空氣或者通過折射率接近透明板的折射 率的光學(xué)膠而與透明板的所述后部面和/或所述傳感器分離開。第一種方案給出在不改變 透明板或傳感器的情況下替代圖像或裝置的可能性，并且第二種方案避免了寄生反射W及 光能量在界面處的損失。
[0015] 本發(fā)明將其原理應(yīng)用于其中光能量傳感器是如下類型的太陽能傳感器的情況：熱 太陽能傳感器、光伏太陽能傳感器、化學(xué)或混合型太陽能傳感器、平坦或彎曲太陽能傳感 器、剛性或柔性太陽能傳感器。
[0016] 根據(jù)實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)充變形，所述光能量傳感器由通過透明區(qū)彼此接合或分離開的實(shí)屯、 或半透明的有源區(qū)構(gòu)成。
[0017] 根據(jù)預(yù)定的實(shí)施方式，透明板的光學(xué)元件是： (a) 對稱的或非對稱的凸透鏡或凹透鏡； (b) 棱鏡。
[0018] 由此得出透明板的光學(xué)結(jié)構(gòu)可W被實(shí)現(xiàn)在其各面中的僅一個(gè)之上或者被適當(dāng)?shù)?實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)面上，具有可W相同或不同的幾何形狀。
[0019]根據(jù)裝置的不同實(shí)施方式，透明板、圖像帶和傳感器被有利地包含在彼此平行的 平面中，但是能夠經(jīng)受形變W致于運(yùn)些平坦表面變?yōu)閺澢砻?尤其是在柔軟裝置的情況 下)。
[0020] 在特定的實(shí)施方式中，透明板和圖像帶的光學(xué)元件被組成為單元結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格。術(shù) 語"單元"修飾網(wǎng)格的最小素材，素材一旦被重復(fù)，就構(gòu)成所述網(wǎng)格并且相鄰的兩個(gè)單元素 材的同樣的兩個(gè)點(diǎn)之間的規(guī)則間距限定網(wǎng)格的步長。W此方式，能夠?qū)⒐饽芰總鞲衅鞯木?勻表面轉(zhuǎn)換為由規(guī)則素材構(gòu)成的表面。運(yùn)些素材的顏色和形狀同時(shí)依賴于傳感器的顏色、 透明板的光學(xué)元件的網(wǎng)格的形狀W及最后還依賴于圖像帶的網(wǎng)格的顏色和形狀。
[0021] 根據(jù)預(yù)定的實(shí)施方式，透明板和圖像帶是固定的或者通過例如經(jīng)受平動和/或旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動而相對于傳感器是可動的。
[0022] 透明板由固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的透明材料構(gòu)成，如礦物玻璃、有機(jī)玻璃或者甚至PMMA、PET或聚碳酸醋類型的聚合物，并且可W是平坦或彎曲的、剛性的或柔性的、在其總體 上有色或者無色。
[0023]在未表示出的一個(gè)特定實(shí)施方式中，所述透明板的兩個(gè)面中的一個(gè)至少由具有除 了光的簡單透射之外的輔助功能(例如，抗反射效果，抗污潰效果或抗UV效果）的功能表面 來覆蓋。
[0024]根據(jù)未表示出的裝置的實(shí)現(xiàn)的輔助變形，圖像帶由一個(gè)或多個(gè)照射源照射，照射 源的光的主要部分在起波導(dǎo)作用的透明板的厚度上傳播，或者在被放置在透明板的上游或 下游的附加透明板中傳播，術(shù)語"上游"和"下游"參照光從照射源朝向裝置傳播的方向。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一有利的變形中，光能量傳感器是在所述傳感器的表面 上被提供有電子采集柵格的光伏傳感器，并且所述圖像帶的表面的一部分由