齿面的方程，其曲线方程满足：
[0044] 其中，恥为第N条光线的X值，m是第N条光线通过该曲线后在焦点处的X值，a为透镜 半口径，b为焦点半径，yn为第N条光线与曲线交点的Y值，A X为相邻两条光线的间距，β为光 线的入射角，e为入射角，α为折射光线与X轴的夹角，h为X轴与焦点的垂直距离，η是材料折 射率；
[0045] 其中a、b，AX、h、n为已知，且Υο = 0,通过上式，选取适当的X值，即可求得每一个齿 的曲线点。另外，上部齿面的曲线方程也可由专利CN201210534148.4中公开的设计方法得 到。
[0046] 如图6所示，其次，当所述上部齿面的曲线方程确定后，再确定其对应的下部齿面 的方程，所述下部齿面的轮廓形状在形成上部齿面轮廓形状的平面坐标系中的曲线方程满 足：
[0053] 其中，ho为玻璃厚度，b为第一条入射光线与y = h'直线的交点与Υ轴的垂直距离， h'为光斑到玻璃上表面的距离，Χ0为第一条入射光线在上部聚光折射面的起点，α〇为第一条 入射光线通过上部聚光折射面后与X轴的夹角，?3〇为第一条入射光线在下部聚光折射面横 截面的折射角，θ〇为第一条入射光线在下部聚光折射面横截面的入射角，Φ 0为第一条入射 光线与下部聚光折射面横截面交点处的曲线法线与y轴的锐角夹角，Δχ为第一条入射光线 和第二条入射光线分别与玻璃下表面交点的距离，Δχ/为第一条入射光线和第二条入射光 线分别与下部聚光折射面折射点的水平距离，η为材料折射率;Ν为一个自然数，即将整个曲 面的横截面分成Ν等分，d为光线等比压缩的比例，数值上等于公式1可由上部齿面求 得，将公式2代入公式3,结合公式1求得y'n，将y'n代入公式6求得βη，将y'n代入公式2求得Δ X'，将Δx'代入公式5求得X'n，运样就得到下部齿面的各点坐标(y'n，X'n)，即得到下部齿面 的曲线。
[0054] 其中，对应上、下齿槽的上、下齿面相当于构成一个独立的透镜，假定整个菲涅尔 透镜的半径为R，即X〇 = R，通过上述的方程即可求得上下两条连续曲线，在合理的高度位置 Η处截断连续曲线，截断位置的X值为XI，截取齿面宽度为Wi，贝化1 = R-Wi，w此作为下一个齿 面的初始计算点，在下一个齿面高度接近Η时，截断曲线；W此类推，直到Xn = 0时，整个菲涅 尔透镜计算完毕。
[0055] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用W限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种短焦距聚光器，包括入射面和出射面，其特征在于:所述入射面和出射面均为设 置有多条凹陷的齿槽，每个齿槽中对应的用于起聚光作用的齿面均为弧面结构，下部齿槽 的弧面轮廓形状随与之对应的上部齿槽的轮廓形状的变化而变化，将光线离散化且从右至 左进行编号，分别为〇、1、2、3至N，且假设相邻两条光线之间的间距为ΔΧ，通过每一根光线 的光路确定其所通过对应齿槽中上、下部弧形齿面轮廓形状的曲线方程； 所述上部弧形齿面的曲线方程满足：其中，恥为第N条光线的X值，m是第N条光线通过该曲线后在焦点处的X值，a为透镜半口 径，b为焦点半径，yn为第N条光线与曲线交点的Y值，AX为相邻两条光线的间距，β为光线的 入射角，e为入射角，α为折射光线与X轴的夹角，h为X轴与焦点的垂直距离，η是材料折射率； 其中a、b，AX、h、n为已知，且Υο = 0,通过上式，选取适当的X值，即可求得每一个齿的曲 线点； 所述下部弧形齿面的曲线方程满足：其中，ho为玻璃厚度，b为第一条入射光线与y = h'直线的交点与Υ轴的垂直距离，h'为光 斑到玻璃上表面的距离，X0为第一条入射光线在上部聚光折射面的起点，α〇为第一条入射光 线通过上部聚光折射面后与X轴的夹角，?3〇为第一条入射光线在下部聚光折射面横截面的 折射角，θ〇为第一条入射光线在下部聚光折射面横截面的入射角，Φ 0为第一条入射光线与 下部聚光折射面横截面交点处的曲线法线与y轴的锐角夹角，Δχ为第一条入射光线和第二 条入射光线分别与玻璃下表面交点的距离，Δχ/为第一条入射光线和第二条入射光线分别 与下部聚光折射面折射点的水平距离，η为材料折射率，Ν为一个自然数，即将整个曲面的横 截面分成N等分，d为光线等比压缩的比例，数值上等于 h 其中，对应上、下齿槽的上、下齿面相当于构成一个独立的透镜，假定整个菲涅尔透镜 的半径为R，即X〇 = R，通过上述的方程即可得到上下两条连续曲线的形状，在合理的高度位 置Η处截断连续曲线，截断位置的X值为Xi，截取齿面宽度为Wi，贝化1 = R-Wi，W此作为下一个 齿面的初始计算点，在下一个齿面高度接近Η时，截断曲线；W此类推，直到Xn=0时，整个菲 涅尔透镜计算完毕。2.根据权利要求1所述的短焦距聚光器，其特征在于:所述入射面上的齿槽W及出射面 上的齿槽分别W透镜的轴屯、为对称中屯、轴对称布置，所述入射面上的齿槽个数与出射面上 的齿槽个数相等。
【专利摘要】本实用新型公开了一种短焦距聚光器，包括入射面和出射面，所述入射面和出射面均为设置有多条凹陷的齿槽，每个齿槽中对应的用于起聚光作用的齿面均为弧面结构，下部齿槽的弧面轮廓形状随与之对应的上部齿槽的轮廓形状的变化而变化。本实用新型通过双面的结构设计，可将聚光器焦距与聚光器口径的比压缩至0.7，同时齿槽中的齿面采用弧面结构，可实现齿间距可以任意选择的同时，依然能获得较小的光斑，即使用较大的齿间距在提高光效的同时满足较高的聚光倍数。
【IPC分类】G02B19/00
【公开号】CN205157876
【申请号】CN201520949375
【发明人】黄忠
【申请人】四川钟顺太阳能开发有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月24日