[实用新型]一种用于制作线性菲涅尔透镜的模具

说明书

技术领域

本实用新型属于菲涅尔透镜技术领域，具体涉及一种用于制作线性菲涅尔透镜的模具。

背景技术

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔(Augustin.Fresnel)发明的，他在1822 年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。如图3所示，菲涅尔透镜(Fresnel Lense)是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心园组成。如图4所示，从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。如图5中的a和b所示，光线从一侧进入，经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出。焦点在光线的另一侧，并且是有限共轭。传统的菲涅尔透镜为圆点，通过受光面汇聚的光斑为圆点或方形，集中在一个汇聚的拦截范围。焦斑为点的菲涅尔透镜已经应用在光学投影显示屏幕、LED灯具、聚光光伏发电等领域。主要由塑料压制或通过超白玻璃有机硅复制技术制作。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种可以规模化生产线性菲涅尔透镜的模具。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种用于制作线性菲涅尔透镜的模具，包括圆柱形的辊筒，辊筒外圆周面上覆盖有一层合金层；合金层的外圆周面上圆周方向设有阴模结构；阴模结构的中心为正三角形，正三角形的两侧设有向中心的正三角形对称倾斜的三角形或扇形。

优选地，所述阴模结构的数量为二，两个阴模结构间隔设置。

优选地，所述合金层的厚度大于1mm。

优选地，所述阴模结构的节距尺寸精度为n±0.0001mm，表面粗糙度≤10nm。

优选地，所述合金层的材料为镍磷合金。

优选地，所述合金层的材料为硬度大于HV220的硬铜合金。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的一种用于制作线性菲涅尔透镜的模具，改变传统的菲涅尔透镜模具圆盘式加工方式，把圆点聚光的菲涅尔透镜的结构齿通过光学模拟到一圆柱状的辊筒表面，在辊筒上通过金刚石刀具雕刻出阴模结构，最后在热成型设备中辊压制出线性菲涅尔透镜，实现规模化生产的目的。

附图说明

图1是本实用新型用于制作线性菲涅尔透镜的模具的结构示意图。

图2是本实用新型制作的线性菲涅尔透镜的光学原理图。

图3是现有技术中菲涅尔透镜的正视图。

图4是现有技术中菲涅尔透镜的剖面图。

图5是现有技术中菲涅尔透镜的光学原理图。

附图标记说明：1、辊筒；2、阴模结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：

本实用新型提供的一种用于制作线性菲涅尔透镜的模具，包括圆柱形的辊筒1，辊筒1 外圆周面上覆盖有一层合金层；合金层的外圆周面上圆周方向设有阴模结构2；阴模结构2 的中心为正三角形，正三角形的两侧设有向中心的正三角形对称倾斜的三角形或扇形。阴模结构2的数量为二，两个阴模结构2间隔设置。

如图1所示为制作线性菲涅尔透镜的模具的结构示意图，包括两个阴模结构2的放大图，以及两个阴模结构2压制出的结构齿的示意图。

阴模结构2的节距尺寸精度为n±0.0001mm，表面粗糙度≤10nm。这里说的节距为阴模结构两相邻的三角形顶点之间的距离或底部之间的距离。

合金层的材料为磷含量为11％—14％的镍磷合金或者硬度大于HV220的硬铜合金，合金层的厚度大于1mm，才能保证阴模结构是在合金层中加工形成，并保证阴模结构的粗糙度达到≥10nm。

使用上述模具制作线性菲涅尔透镜，是把圆点聚光的菲涅尔透镜的结构齿通过光学模拟到一圆柱状的辊筒1表面，通过回转车削加工成压印辊筒模具，而压印成的光栅型的线性菲涅尔透镜，它的特征是汇聚光斑为线状。这一线状的光斑可以是如线条状的直线，也可以是一长条形的光斑。

使用上述模具制作线性菲涅尔透镜的方法具体包括以下步骤：

步骤一、在辊筒1的表面通过电铸方法形成一层具有高切削性能的合金层；

步骤二、采用刀具在辊筒1的合金层上回转车削加工出阴模结构2。刀具可采用金刚石刀具，刀具的刀口形状与线性菲涅尔透镜的结构齿的形状相同，线性菲涅尔透镜的结构齿可以把太阳能平行光向中心汇聚。阴模结构的形状与结构齿的形状互补。