[發(fā)明專利]超大口徑菲涅爾透鏡加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310079798.9
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103149609A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛建華;毛楚楚
• 申請（專利權(quán)）人: 毛建華
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李世喆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及超大口徑菲涅爾透鏡加工方法。

背景技術(shù)

菲涅爾透鏡（Fresnel?lens），如圖1所示，為一面為光面，另一面刻錄有同心圓或者阿基米德螺線的透鏡。

相關(guān)技術(shù)中的菲涅爾透鏡的加工多采用大型機床刻錄模具，再用刻錄好的模具進行整體澆注或模壓成型，或者直接在鏡片基材上進行磨削、刻錄而成。

但不管采用上述那種方法制造，菲涅爾透鏡的口徑都會受到機床加工能力的限制；例如，使用大型超精密五軸單晶金剛石龍門機床，最大只能加工直徑3.4m的超大口徑菲涅爾透鏡，且工藝復(fù)雜，嚴(yán)重的制約了菲涅爾透鏡在光學(xué)聚焦、太陽能熱能利用等領(lǐng)域的發(fā)展。

目前，機床加工菲涅爾透鏡的口徑極限是5米，而直徑超過5米的超大口徑菲涅爾透鏡，還沒有加工方法可以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的在于提供超大口徑菲涅爾透鏡加工方法，以解決上述的問題。

在本發(fā)明的實施例中提供了一種超大口徑菲涅爾透鏡加工方法，包括：

將欲加工的菲涅爾透鏡劃分成多個菲涅爾透鏡分塊；

制作所述菲涅爾透鏡分塊的模板；

根據(jù)所述欲加工的菲涅爾透鏡的特征參數(shù)得到工藝參數(shù)和加工程序；

根據(jù)所述工藝參數(shù)和加工程序刻錄每一個所述菲涅爾透鏡分塊的模具；

使用所述模具制作所述菲涅爾透鏡分塊；

將所述制作好的菲涅爾透鏡分塊拼接為所述欲加工的菲涅爾透鏡。

本發(fā)明上述實施例的菲涅爾透鏡加工方法，將原本需要整體加工的菲涅爾透鏡預(yù)先劃分為小塊，然后對每一小塊分別刻錄模具并制作成形，再將小塊拼接成整體菲涅爾透鏡。這樣，整體菲涅爾透鏡的口徑限制就被打破了，只要劃分的小塊足夠多，理論上可以制造任意口徑大小的菲涅爾透鏡，且工藝簡單。通過本發(fā)明實施例的菲涅爾透鏡加工方法，可以制造出直徑大于5m的超大口徑菲涅爾透鏡。

附圖說明

圖1示出了菲涅爾透鏡；

圖2示出了本發(fā)明實施例的菲涅爾透鏡加工流程；

圖3示出了本發(fā)明實施例對于同心圓形的菲涅爾透鏡的一級區(qū)間的劃分方式；

圖4示出了本發(fā)明實施例對于同心圓形的菲涅爾透鏡的二級區(qū)間的劃分方式；

圖5示出了本發(fā)明實施例對于阿基米德螺線形的菲涅爾透鏡的劃分方式；

圖6示出了本發(fā)明實施例的菲涅爾透鏡分塊的具體結(jié)構(gòu)；

圖7示出了本發(fā)明實施例的菲涅爾透鏡分塊連接方式。

具體實施方式

下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。

本發(fā)明實施例提供一種菲涅爾透鏡加工方法，如圖2所示，包括如下步驟：

步驟201、將欲加工的菲涅爾透鏡劃分成多個菲涅爾透鏡分塊；

在本步驟中，具體的劃分菲涅爾透鏡的方式任意，劃分出的菲涅爾透鏡分塊的形狀、大小也是任意的，以下舉一個具體的例子：

如圖3所示，對于同心圓型的菲涅爾透鏡，可以將菲涅爾透鏡從圓心處劃分為4個直角扇形一級區(qū)間，分別為右上部的一級A區(qū)間1、左上部的一級B區(qū)間2、左下部的一級C區(qū)間3、右下部的一級D區(qū)間4。進一步地，還可以再將每個一級區(qū)間進一步劃分為多個二級區(qū)間，以一級A區(qū)間1為例，如圖4所示，將一級A區(qū)間1劃分為二級A區(qū)間8～14；其它一級區(qū)間也可以如此劃分。

上述劃分方式中，二級區(qū)間的實際尺寸和形狀各不相同，但A、B、C、D四個一級區(qū)間之間是軸對稱關(guān)系，各一級區(qū)間對應(yīng)的二級小區(qū)間的尺寸和形狀完全相同，因此上述劃分方式，在后續(xù)制作模具的過程中，間只需按A區(qū)間各二級小區(qū)間實際尺寸和形狀分別設(shè)計出其菲涅爾透鏡模具，其他一級區(qū)間可以套用A區(qū)間的對應(yīng)模具，從而節(jié)省模具制作的時間。

如圖5所示，對于阿基米德螺線型的菲涅爾透鏡，劃分方法相同，只不過劃分出的每個分塊都不相同，所以在后續(xù)模具制作中需要刻錄所有區(qū)間的模具，不能使用一級A區(qū)間復(fù)用的方法。

步驟202、制作每一個所述菲涅爾透鏡分塊的模板；

模具刻錄前可以先進行A區(qū)間模具定型，按A區(qū)間各小區(qū)間的形狀和尺寸制作出相應(yīng)形狀和尺寸的模板；

進一步地，可以為每塊模板編號，例如在每塊模板背面按順序打好編號鋼印，幫助排序，減少出現(xiàn)錯誤的可能。

步驟203、根據(jù)所述欲加工的菲涅爾透鏡的特征參數(shù)得到工藝參數(shù)和加工程序；

本步驟用于得到刻錄菲涅爾透鏡分塊的模具，所要使用到的工藝參數(shù)和加工程序；