專利名稱：反射率測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光學(xué)檢測裝置，尤其是涉及一種可以測量大角度發(fā)散的反 射光以測量光反射率的一種反射率測量裝置。
背景技術(shù)：
由于地球變暖問題日漸受到重視，各種能源蘊(yùn)藏量均不超過60年，加上 主要能源——石油價(jià)格頻創(chuàng)歷史新高，使得加強(qiáng)發(fā)展"再生能源"、"綠色能 源"成為全球趨勢。在這些新興能源中，由于太陽能具有源源不斷以及潔凈的 特色，再加上不會引起污染以及不會耗盡自然資源或?qū)е氯驕厥倚?yīng)，因此 已經(jīng)逐漸在商業(yè)化能源中嶄露頭角。
目前太陽能電池的光照面一般都會有抗反射層結(jié)構(gòu)以減少入射陽光的反 射。由于硅晶的表面呈現(xiàn)如同鏡面般的亮黑灰色，可以反射30%以上的入射光。 因此如果直接使用于太陽能電池，意味著就損失30%以上的陽光能量進(jìn)入， 而上述所謂抗反射層的目的即是減少這些因?yàn)榉瓷渌斐傻膿p失。除了抗反射 層外， 一般單晶硅的太陽能電池，其光照面的表面會經(jīng)表面結(jié)構(gòu)(texture)的處 理，來更進(jìn)一步地減少入射陽光的反射。這表面結(jié)構(gòu)處理，會在表面留下如同 大大小小金字塔(pyramid)結(jié)構(gòu)，讓入射光至少要經(jīng)過晶片表面的二次反射，因 此就大大的減低入射光經(jīng)過第一次反射就折回的機(jī)率。
為了測量太陽能電池的局部反射率以評估工藝的品質(zhì)，目前所使用的測量 方法為如美國專利US. Pat. No. 5,406,367所公開的一種裝置與方法。在該技術(shù) 中在待測物上設(shè)置一積分球，以收集大發(fā)散角的反射光，再通過光檢測器檢測 大發(fā)散角的反射光的光強(qiáng)度。不過該技術(shù)在測量反射光的發(fā)散角時(shí)有所限制， 若反射光的散射角度太大則無法進(jìn)入至積分球內(nèi)，因而會造成測量上的誤差。 不過，若將該積分球的開口加大的話，雖然可以接收到大發(fā)散角度的反射光， 但是大開口的話，進(jìn)入積分球的光線也會容易經(jīng)幾次反射之后而離開積分球， 因此反而會有較大的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種反射率測量裝置，其主要利用一反射罩將由待測物上產(chǎn)生 的大角度發(fā)散的反射光調(diào)制至一光感測器上，以測量光反射率，通過簡單的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)以提升測量準(zhǔn)確率以及降低成本。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種反射率測量裝置，包括 一光源體，其可 提供一檢測光； 一第一光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度； 一光源調(diào)制部，其可將 該檢測光調(diào)制至一待測物上并將由該待測物反射的一反射光調(diào)制至該第一光 檢測部上； 一第二光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；以及一反射罩，其設(shè)置于該 待測物與該光源調(diào)制部之間，該反射罩具有一拋物曲面可將由該待測物散射的 一發(fā)散反射光導(dǎo)弓i至該第二光檢測部上。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種反射率測量裝置，包括 一光源體，其 可提供一檢測光； 一第一光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度； 一光源調(diào)制部，其可 將該檢測光調(diào)制至一待測物上并將由該待測物反射的一反射光調(diào)制至該第一 光檢測部上； 一第二光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；以及一反射罩，其設(shè)置于 該待測物與該光源調(diào)制部之間，該反射罩具有一橢圓曲面可將由該待測物散射 的一發(fā)散反射光導(dǎo)引至該第二光檢測部上。
本發(fā)明的有益效果在于利用反射罩將待測物大角度發(fā)散的反射光，導(dǎo)引至 該第二光檢測部上，從而實(shí)現(xiàn)提升測量準(zhǔn)確率以及降低成本的目的。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1A以及圖1B為本發(fā)明的反射率測量裝置第一實(shí)施例立體組合以及立 體分解示意圖2為本發(fā)明的反射罩剖面示意圖3為本發(fā)明的反射率測量裝置第二實(shí)施例立體分解示意圖4A與圖4B為本發(fā)明的使用拋物曲面的反射罩的光學(xué)路徑說明示意圖5為第一光檢測部所檢測出的反射光斑模擬示意圖6為第二光檢測部所檢測出的反射光斑模擬示意圖；圖7A與圖7B為本發(fā)明的使用橢圓曲面的反射罩的光學(xué)路徑說明示意圖。
其中，附圖標(biāo)記
1-反射率測量裝置
10- 光源體
11- 第一光檢測部
110- 光檢測器
111- 固定座
112- 透鏡
12- 光源調(diào)制部
120- 座體
121- 分光鏡
122- 透鏡
123- 開孔
124- 套筒
125- 凸座
13- 第二光檢測部
130- 固定座
131- 罩體
132- 透鏡
133- 光檢測器
14- 反身寸罩
140- 反射面
141- 凹槽
142- 通孔
15- 光監(jiān)控部
150- 座體
151- 透鏡
152- 光檢觀!j器
16- 鐳射光控制器
17- 承載平臺90-待測物
91、 91'-第一檢測光
92、 92'-第二檢測光
93、 95、 93，、 95，-反射光
94、 96、 94，-平行光
具體實(shí)施例方式
為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，將參照附 圖并配合實(shí)施例詳細(xì)說明如下，但以下附圖及實(shí)施例僅為輔助說明，本發(fā)明并 不限于附圖及實(shí)施例。
請參閱圖1A以及圖1B所示，該圖為本發(fā)明的反射率測量裝置實(shí)施例立 體組合以及立體分解示意圖。該反射率測量裝置具有一光源體10、 一第一光 檢測部11、 一光源調(diào)制部12、 一第二光檢測部13以及一反射罩14。該光源 體10可為準(zhǔn)直光源或者是一般光源以產(chǎn)生一檢測光。在本實(shí)施例中，該光源 體10選擇為準(zhǔn)直光源，其中該準(zhǔn)直光源為一鐳射光源，但不以此為限。
該光源調(diào)制部12設(shè)置于該光源體10的一側(cè)，以接收該檢測光，該光源調(diào) 制部12可以將該檢測光調(diào)制至待測物90上。在本實(shí)施例中，該光源調(diào)制部 12更具有一座體120、 一分光鏡121以及一透鏡122。該座體120的一端開設(shè) 有一開孔123，以提供該檢測光通過。該分光鏡121設(shè)置于對應(yīng)該開孔123的 位置上，該分光鏡121可將該檢測光分成一第一檢測光以及一第二檢測光。透 鏡122固定于套筒124中，套筒124再固定于反射罩14中的凹槽141中，然 后組裝時(shí)再對應(yīng)于凸座125，使得該透鏡122與該分光鏡121相對應(yīng)以將該第 一檢測光聚焦投射至待測物90上。因?yàn)橥哥R122的焦點(diǎn)必須與拋物面反射罩 14的焦點(diǎn)重合且較難調(diào)整，所以先將透鏡122與反射罩14焦點(diǎn)調(diào)整至重合， 再與凸座125上圓孔對準(zhǔn)。該第一光檢測部11設(shè)置于該光源調(diào)制部12的一側(cè) 以感測光的強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，該第一光檢測部11更具有一固定座111、 一透鏡112以及一光檢測器110。該透鏡112設(shè)置于該分光鏡121以及該光檢 測器110之間。當(dāng)然，在另一實(shí)施方式中，如果該光檢測器110可以接收的光 線范圍夠大的話，該透鏡112可以視需求而予以省略。
該反射罩14，設(shè)置于該待測物90與該光源調(diào)制部12之間，該反射罩14可將由該待測物90散射的一發(fā)散反射光導(dǎo)引至該第二光檢測部13上。該反射 罩14上具有一反射面140，在本實(shí)施例中其為一拋物曲面(亦即其截面為拋物 線)。此外，為了增加反射效果，該反射面140上更可以涂覆一層反射膜。至 于該反射膜的材質(zhì)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。此外，在該反射罩14對應(yīng)該 凸座125上更具有一凹槽141，其可提供固定該套筒124。如圖2所示，該凹 槽141內(nèi)的反射罩上開設(shè)有一通孔142，以提供光線通過。在一實(shí)施例中，該 通孔142可為具有錐度的通孔。
再回到圖1A以及圖1B所示，該第二光檢測部13，其設(shè)置于該反射罩14 的一側(cè)，以感測由該反射罩14反射的光強(qiáng)度。該第二光檢測部13更具有一固 定座130、 一罩體131、 一透鏡132以及一光檢測器133。該透鏡132固定于 該固定座130上且位于反射罩14以及該光檢測器133之間。該罩體131則連 接于該固定座130上以罩覆于該透鏡132的一側(cè)面上，該光檢測器133則設(shè)置 于該罩體131的一側(cè)。當(dāng)然，在另一實(shí)施方式中，如果該光檢測器133可以接 收的光線范圍夠大的話，該透鏡132可以視需求而予以省略。該分光鏡121 的另一側(cè)更設(shè)置一光監(jiān)控部15，其具有一固定座150、 一光檢測器152以及一 透鏡151。該透鏡151其設(shè)置于該固定座150上且位于該分光鏡121與該光檢 測器152之間，該透鏡151可將該第二檢測光聚焦至該光檢測器152上。利用 該光監(jiān)控部15可以監(jiān)測由該光源體IO所發(fā)射出的檢測光的強(qiáng)度，并對該檢測 光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)控。
請參閱圖3所示，該圖為本發(fā)明的反射率測量裝置第二實(shí)施例立體分解示 意圖。在本實(shí)施例中，基本器件與圖1B所示類似，差異的地方在于該反射罩 的反射面為一橢圓曲面。該橢圓曲面的第一焦點(diǎn)設(shè)計(jì)在待測物上，因此該第一 焦點(diǎn)發(fā)散的大角度反射光會被橢圓曲面聚焦至第二個(gè)焦點(diǎn)。該第二光檢測部即 設(shè)置于該第二焦點(diǎn)的位置上，也因?yàn)槿绱?，在本?shí)施例中，該第二光檢測部 13，并不需要額外增加一透鏡器件來將光線聚焦至檢測器133上。
請參閱圖1A、圖4A與圖4B所示，其中圖4A與圖4B為本發(fā)明使用拋 物曲面的反射罩的光學(xué)路徑說明示意圖。在本實(shí)施例中，該反射罩14的反射 面140為拋物曲面。該光源體10所發(fā)出的準(zhǔn)直鐳射光經(jīng)座體120上的開孔123 入射至分光鏡121，該分光鏡121將鐳射光分為一第一檢測光91以及一第二 檢測光92。該第一檢測光91會直接通過該分光鏡121，而該第二檢測光92會由該分光鏡121反射至該光監(jiān)控部15。該第二檢測光92經(jīng)透鏡151聚焦至 光檢測器152上，通過光檢測器152測得光強(qiáng)度后，反饋至鐳射光控制器16 以達(dá)到穩(wěn)定光功率的目的。另一方面，通過該分光鏡121的第一檢測光91會 進(jìn)入透鏡122聚焦經(jīng)過該通孔142至待測物90的0點(diǎn)上。在本實(shí)施例中，該 待測物90設(shè)置于可進(jìn)行三軸位移運(yùn)動(dòng)的承載平臺17上。
如圖4B所示，此時(shí)，由該待測物90反射的反射光可分為兩部分， 一部 分的反射光93(即主要反射光)經(jīng)原入射光學(xué)路徑過通孔142回到透鏡122。在 本實(shí)施例中，該通孔142具有錐度，因此可以限制反射光93進(jìn)入透鏡的角度， 以確保透鏡122能將這部分的反射光93準(zhǔn)直成平行光94。被準(zhǔn)直的平行光94 經(jīng)分光鏡121反射進(jìn)入透鏡112聚焦至光檢測器110上，而測量到主要反射光 93的強(qiáng)度L。而另一部分的反射光，為發(fā)散的大角度反射光95，其由反射罩 14反射，反射罩14的反射面140鍍有高反射率膜可反射鐳射光。由于該反射 罩14的反射面140為半拋物曲面，此半拋物曲面的焦點(diǎn)設(shè)計(jì)于待測物上(圖中 的0)，因此由0點(diǎn)發(fā)散的反射光95會被反射面140準(zhǔn)直為平行光96。此平行 光96再由透鏡132聚焦至光檢測器133上，則可測得發(fā)散的反射光強(qiáng)度12。 將I2與I,相加即為總反射光的強(qiáng)度。接著。再利用承載平臺17來變換待測物 90的檢測位置即可掃瞄整片待測物90的反射率分布情形。
圖4A與圖4B的實(shí)施例所得的光學(xué)模擬結(jié)果如圖5與圖6所示，通過反 射罩拋物曲面的設(shè)計(jì)，光學(xué)軟件模擬以接收90度的發(fā)散角的反射罩為例，在 主要反射光部分可以被透鏡112聚焦于光檢測器110上，其聚焦的光斑大小如 圖5所示，而較大發(fā)散角的反射光可完全被接收準(zhǔn)直成平行光，再經(jīng)透鏡132 聚焦到光檢測器133上，其聚焦的光斑大小如圖6所示，使用的光檢測器其主 要測量區(qū)域大于光斑即可測量出反射光強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大發(fā)散角反射光的測 量，此外反射罩制作上相對比較容易，因此成本也較低。
請參閱圖1B與圖7A所示，該圖為本發(fā)明的使用橢圓曲面的反射罩的光 學(xué)路徑說明示意圖。在本實(shí)施例中，該反射罩14的反射面140為一橢圓曲面。 當(dāng)該光源體10所發(fā)出的準(zhǔn)直鐳射光經(jīng)座體120上的開孔123入射至分光鏡 121，鐳射光經(jīng)分光鏡121分為一第一檢測光91，以及一第二檢測光92'。該第 一檢測光91，會直接通過該分光鏡121，而該第二檢測光92'會由該分光鏡121 反射至該光監(jiān)控部15。該第二檢測光92，經(jīng)透鏡151聚焦至光檢測器152上，通過光檢測器152測得光強(qiáng)度后，反饋至鐳射光控制器16以達(dá)到穩(wěn)定光功率 的目的。另一方面，通過該分光鏡121的第一檢測光91'會進(jìn)入透鏡122聚焦 經(jīng)過該通孔142至待測物90的P點(diǎn)上。在本實(shí)施例中，該待測物90設(shè)置于可 進(jìn)行三軸位移運(yùn)動(dòng)的承載平臺17上。
如圖7B所示，此時(shí)，由該待測物90反射的反射光可分為兩部分， 一部 分的反射光93'(即主要反射光)經(jīng)原入射光學(xué)路徑過通孔142回到透鏡122。在 本實(shí)施例中，該通孔142具有錐度，因此可以限制反射光進(jìn)入透鏡122的角度， 以確保透鏡122能將這部分的反射光準(zhǔn)直成平行光94'。被準(zhǔn)直的平行94'光 經(jīng)分光鏡121反射進(jìn)入透鏡112聚焦至光檢測器110上，以測量到主要反射光 93'的強(qiáng)度ir。而另一部分的反射光95'，為發(fā)散的大角度反射光，其由反射 罩14上反射。反射罩14的反射面140上鍍有高反射率膜可反射鐳射光，且反 射面140設(shè)計(jì)成橢圓曲面，此橢圓曲面的第一焦點(diǎn)設(shè)計(jì)于待測物的P點(diǎn)上，因 此由P點(diǎn)發(fā)散的大角度反射光95'會被橢圓曲面聚焦至第二個(gè)焦點(diǎn)P'，將光檢
測器133設(shè)置于P'上，則可測得發(fā)散的反射光強(qiáng)度l2'，將i2'與ir相加即為總
反射光的強(qiáng)度，再利用承載平臺來調(diào)整待測物即可掃瞄整片待測物的反射率分 布情形。
綜合上述，本發(fā)明提供的反射率測量裝置，可以通過簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提 升測量準(zhǔn)確率以及降低成本。因此可以滿足業(yè)界的需求，進(jìn)而提高該產(chǎn)業(yè)的競 爭力以及帶動(dòng)周圍產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這 些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種反射率測量裝置，其特征在于，包括一光源體，其可提供一檢測光；一第一光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；一光源調(diào)制部，其可將該檢測光調(diào)制至一待測物上并將由該待測物反射的一反射光調(diào)制至該第一光檢測部上；一第二光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；以及一反射罩，其設(shè)置于該待測物與該光源調(diào)制部之間，該反射罩可將由該待測物散射的一發(fā)散反射光導(dǎo)引至該第二光檢測部上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該反射罩上更具 有一通孔，其可提供該檢測光以及該反射光通過。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射率測量裝置，其特征在于，該通孔具有一錐度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該反射罩具有一 拋物曲面，其焦點(diǎn)位于該待測物上，該拋物曲面可將該發(fā)散反射光調(diào)制成一平 行光至該第二光檢測部。
5. 根據(jù)權(quán)利要4所述的反射率測量裝置，其特征在于，該拋物曲面上更鍍 有一反射膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射率測量裝置，其特征在于，該第一光檢測部 與該光源調(diào)制部間更設(shè)置有一透鏡單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該反射罩具有一 橢圓曲面，該橢圓曲面的第一焦點(diǎn)在該待測物上，該橢圓曲面可調(diào)制該發(fā)散反 射光聚焦于該橢圓曲面的第二焦點(diǎn)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射率測量裝置，其特征在于，該第二光檢測部 設(shè)置于該第二焦點(diǎn)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射率測量裝置，其特征在于，該拋物曲面上更鍍有一反射膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該光源調(diào)制部 更具有一分光鏡，其可將該檢測光分光以形成一第一檢測光以及一第二檢測光以及一透鏡，其可將該第一檢測光聚焦至該待測物上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反射率測量裝置，其特征在于，更具有一光監(jiān) 控部以接收該第二檢測光，進(jìn)而監(jiān)控該檢測光的功率強(qiáng)度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的反射率測量裝置，其特征在于，該光監(jiān)控部更 具有一光檢測器；以及一透鏡，其設(shè)置于該分光鏡與該檢測器之間，該透鏡可將該第二檢測光聚 焦至該光檢測器上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該第一光檢測 部與該光源調(diào)制部間更設(shè)置有一透鏡單元。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射率測量裝置，其特征在于，該光源體可提 供一準(zhǔn)直光源。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的反射率測量裝置，其特征在于，該準(zhǔn)直光源為一鐳射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反射率測量裝置，該裝置包含一光源體，其可提供一檢測光；一第一光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；一光源調(diào)制部，其可將該檢測光調(diào)制至一待測物上并將由該待測物反射的一反射光調(diào)制至該第一光檢測部上；一第二光檢測部，其可感測光的強(qiáng)度；以及一反射罩，其設(shè)置于該待測物與該光源調(diào)制部之間，該反射罩可將由該待測物散射的一發(fā)散反射光導(dǎo)引至該第二光檢測部上。
文檔編號G01N21/55GK101493408SQ20081000421
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者張?jiān)Ｐ? 林昆蔚, 江易軒, 鄭龍宇 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院