[发明专利]超大口径菲涅尔透镜加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学设备领域，具体而言，涉及超大口径菲涅尔透镜加工方法。

背景技术

菲涅尔透镜（Fresnel lens），如图1所示，为一面为光面，另一面刻录有同心圆或者阿基米德螺线的透镜。

相关技术中的菲涅尔透镜的加工多采用大型机床刻录模具，再用刻录好的模具进行整体浇注或模压成型，或者直接在镜片基材上进行磨削、刻录而成。

但不管采用上述那种方法制造，菲涅尔透镜的口径都会受到机床加工能力的限制；例如，使用大型超精密五轴单晶金刚石龙门机床，最大只能加工直径3.4m的超大口径菲涅尔透镜，且工艺复杂，严重的制约了菲涅尔透镜在光学聚焦、太阳能热能利用等领域的发展。

目前，机床加工菲涅尔透镜的口径极限是5米，而直径超过5米的超大口径菲涅尔透镜，还没有加工方法可以实现。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供超大口径菲涅尔透镜加工方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种超大口径菲涅尔透镜加工方法，包括：

将欲加工的菲涅尔透镜划分成多个菲涅尔透镜分块；

制作所述菲涅尔透镜分块的模板；

根据所述欲加工的菲涅尔透镜的特征参数得到工艺参数和加工程序；

根据所述工艺参数和加工程序刻录每一个所述菲涅尔透镜分块的模具；

使用所述模具制作所述菲涅尔透镜分块；

将所述制作好的菲涅尔透镜分块拼接为所述欲加工的菲涅尔透镜。

本发明上述实施例的菲涅尔透镜加工方法，将原本需要整体加工的菲涅尔透镜预先划分为小块，然后对每一小块分别刻录模具并制作成形，再将小块拼接成整体菲涅尔透镜。这样，整体菲涅尔透镜的口径限制就被打破了，只要划分的小块足够多，理论上可以制造任意口径大小的菲涅尔透镜，且工艺简单。通过本发明实施例的菲涅尔透镜加工方法，可以制造出直径大于5m的超大口径菲涅尔透镜。

附图说明

图1示出了菲涅尔透镜；

图2示出了本发明实施例的菲涅尔透镜加工流程；

图3示出了本发明实施例对于同心圆形的菲涅尔透镜的一级区间的划分方式；

图4示出了本发明实施例对于同心圆形的菲涅尔透镜的二级区间的划分方式；

图5示出了本发明实施例对于阿基米德螺线形的菲涅尔透镜的划分方式；

图6示出了本发明实施例的菲涅尔透镜分块的具体结构；

图7示出了本发明实施例的菲涅尔透镜分块连接方式。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种菲涅尔透镜加工方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤201、将欲加工的菲涅尔透镜划分成多个菲涅尔透镜分块；

在本步骤中，具体的划分菲涅尔透镜的方式任意，划分出的菲涅尔透镜分块的形状、大小也是任意的，以下举一个具体的例子：

如图3所示，对于同心圆型的菲涅尔透镜，可以将菲涅尔透镜从圆心处划分为4个直角扇形一级区间，分别为右上部的一级A区间1、左上部的一级B区间2、左下部的一级C区间3、右下部的一级D区间4。进一步地，还可以再将每个一级区间进一步划分为多个二级区间，以一级A区间1为例，如图4所示，将一级A区间1划分为二级A区间8～14；其它一级区间也可以如此划分。

上述划分方式中，二级区间的实际尺寸和形状各不相同，但A、B、C、D四个一级区间之间是轴对称关系，各一级区间对应的二级小区间的尺寸和形状完全相同，因此上述划分方式，在后续制作模具的过程中，间只需按A区间各二级小区间实际尺寸和形状分别设计出其菲涅尔透镜模具，其他一级区间可以套用A区间的对应模具，从而节省模具制作的时间。

如图5所示，对于阿基米德螺线型的菲涅尔透镜，划分方法相同，只不过划分出的每个分块都不相同，所以在后续模具制作中需要刻录所有区间的模具，不能使用一级A区间复用的方法。

步骤202、制作每一个所述菲涅尔透镜分块的模板；

模具刻录前可以先进行A区间模具定型，按A区间各小区间的形状和尺寸制作出相应形状和尺寸的模板；

进一步地，可以为每块模板编号，例如在每块模板背面按顺序打好编号钢印，帮助排序，减少出现错误的可能。

步骤203、根据所述欲加工的菲涅尔透镜的特征参数得到工艺参数和加工程序；

本步骤用于得到刻录菲涅尔透镜分块的模具，所要使用到的工艺参数和加工程序；