CN102029716A - 球形菲涅尔透镜加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种球形菲涅尔透镜加工方法，该方法包括以下步骤：成型具有以一个正六边形的第一菲涅尔微镜结构为中心，六个正六边形的第二菲涅尔微镜结构的一边与第一菲涅尔微镜结构各边相接的第一元件；将第一元件弯折成球冠状；成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二元件；将第二元件弯折成具有与弯折后的第一元件相同弧度的弧形结构；以第一元件为中心将多个第二元件绕第一元件首尾相接粘结成半球形。本发明提供的加工方法将球形菲涅尔透镜利用多个平面镜片成型，再通过弯折、拼接成型。从而可以利用较小的用于成型平面镜片的模具进行加工，方便球形菲涅尔透镜的制造。

Description

球形菲涅尔透镜加工方法
技术领域
本发明涉及一种光学元件的加工方法，特别涉及一种菲涅尔透镜加工方法。
背景技术
太阳能聚焦应用在光伏领域可大幅降低系统成本；在光热领域可实现中高温集热。因此前景看好。实现太阳能聚焦的重要手段之一就是使用菲涅尔透镜。
为了将尽可能多地收集周围的太阳光，现有设计中球形菲涅尔透镜。该球形菲涅尔透镜球面上加工有多个微小的菲涅尔透镜，从而将周围的光聚焦于球形菲涅尔透镜球心处，当在球心处放置太阳能电池就可以获得比平板菲涅尔透镜更多的太阳能。
然而，虽然这种球形菲涅尔透镜能够比平板菲涅尔透镜收集更多的太阳光，但这种球形菲涅尔透镜在利用射出成形法一体成型时，由于其外形是球型，所以会造成模具尺寸过大，不便于球型菲涅尔透镜的制造。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种制造方便的球形菲涅尔透镜加工方法。
成型具有以一个正六边形的第一菲涅尔微镜结构为中心，六个正六边形的第二菲涅尔微镜结构的一边与第一菲涅尔微镜结构各边相接的第一元件；将所述第一元件弯折成球冠状；成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二元件；将所述第二元件弯折成具有与弯折后的第一元件相同弧度的弧形结构；以所述第一元件为中心将多个第二元件绕所述第一元件首尾相接粘结成半球形。
本发明提供的加工方法将球形菲涅尔透镜利用多个平面镜片成型，再通过弯折、拼接成型。从而可以利用较小的用于成型平面镜片的模具进行加工，方便球形菲涅尔透镜的制造。
附图说明
图1为本发明提供的球形菲涅尔透镜加工方法加工出的一种球形菲涅尔透镜的示意图。
图2为图1的球形菲涅尔透镜的侧面示意图。
图3为本发明提供的加工方法中的球形菲涅尔透镜第一元件加工过程示意图。
图4为本发明提供的加工方法中的球形菲涅尔透镜第二元件加工过程示意图。
图5为本发明提供的加工方法中的球形菲涅尔透镜第三元件加工过程示意图。
图6为本发明提供的加工方法中的球形菲涅尔透镜第四元件加工过程示意图。
具体实施方式
请参阅图1与图2，为利用本发明提供的球形菲涅尔透镜加工方法制造的球形菲涅尔透镜100，该球形菲涅尔透镜100成半球形。该球形菲涅尔透镜100由一个第一元件10、六个第二元件20、六个第三元件30及六个第四元件40拼接而成。各元件上有设有多边形的菲涅尔微镜结构1，各菲涅尔微镜结构1上设置有等距的同心圆齿纹结构(图中未标示)，当然菲涅尔微镜结构1也可以设置其他形状的条纹结构。
所述第一元件10包括一个六边形的第一菲涅尔微镜结构11及六个六边形的第二菲涅尔微镜结构12。所述六个第二菲涅尔微镜结构12围绕所述第一菲涅尔微镜结构11排列。
所述第二元件20包括一个五边形的第三菲涅尔微镜结构21、三个六边形的第四菲涅尔微镜结构22及两个七边形的第五菲涅尔微镜结构23。所述第四菲涅尔微镜结构22及第五菲涅尔微镜结构23围绕所述第三菲涅尔微镜结构21排列。六个第二元件绕所述第一元件10排列。所述第三元件30是六边形，所述第三元件30填补于第一元件10及第二元件20之间的缺口处。所述第四元件40是七边形，所述第四元件40填补于两个第二元件20之间的缺口处。
上述球形菲涅尔透镜100的加工方法包括以下步骤：
请参阅图3，第一元件10的成型过程包括以下步骤：
(A1)成型具有多个菲涅尔微镜结构的第一平板1。本实施方式中，所述第一平板1包括一个六边形的第一菲涅尔微镜结构11及六个六边形的第二菲涅尔微镜结构12。所述第二菲涅尔微镜结构包括相对设置的第一边120及第二边121，所述六个第二菲涅尔微镜结构12围绕所述第一菲涅尔微镜结构11排列，所述第二菲涅尔微镜结构12的第一边120与所述第一菲涅尔微镜结构11的各边相接。本实施方式中，利用成型平面菲涅尔透镜的真空成型机热压透明压克力，从而制成所述第一平板1。
(B1)将第一平板1切割成第一元件10。本实施方式中，将第一平板1中除所述第一菲涅尔微镜结构11及第二菲涅尔微镜结构12外的多余材料切除，以便形成能弯折成球冠状的第一元件10。
(C1)利用折弯工艺将所述第一元件10弯折成球冠状。
请参阅图4，第二元件20的成型过程包括以下步骤：
(A2)成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二平板2。本实施方式中，所述第二平板2上成型有一个五边形的第三菲涅尔微镜结构21、三个六边形的第四菲涅尔微镜结构22及两个七边形的第五菲涅尔微镜结构23。所述第三菲涅尔微镜结构21包括第三边210、与第三边210连接的两第四边211以及与两第四边211分别连接的两第五边212。所述第四菲涅尔微镜结构22包括相对的第六边220及第七边221。所述各第四菲涅尔微镜结构22及各第五菲涅尔微镜结构23围绕所述第三菲涅尔微镜结构21排列，且所述三个第四菲涅尔微镜结构22的第六边220分别与所述第三边210及第四边211相接。所述各第五菲涅尔微镜结构23的一边230分别与所述第三菲涅尔微镜结构21的第五边212相接。本实施方式中，利用与第一平板1相同的制程制作所述第二平板2。
(B2)将所述第二平板2切割成第二元件20。本实施方式中，将第二平板2中除第三菲涅尔微镜结构21、第四菲涅尔微镜结构22及第五菲涅尔微镜结构23外的多余材料切除，以便形成能够弯成弧面的所述第二元件20。
(C2)利用折弯工艺将所述第二元件20弯折成具有与弯折后的第一元件10相同弧度的弧面结构。
请参阅图5，第三元件30的成型过程包括以下步骤：
(A3)成型具有第六菲涅尔微镜结构31的第三平板3。本实施方式中，利用与第一平板1相同的制程制作所述第三平板3。
(B3)从第三平板3中切割出六边形的第三元件30。
请参阅图6，第四元件40的成型过程包括以下步骤：
(A4)成型具有第七菲涅尔微镜结构41的第四平板4。本实施方式中，利用与第一平板1相同的制程制作所述第四平板4。
(B4)从第四平板4中切割出七边形的的第四元件40。
请参阅图1及图2，利用胶将六个第二元件20绕所述第一元件10粘结成半球形，本实施方式中，将所述第四菲涅尔微镜结构22的第六边221与所述第二菲涅尔微镜结构12的第二边121相粘结，同时所述第三菲涅尔微镜结构21的第三边210与所述第二菲涅尔微镜结构12的第二边121相对应。并利用六个第三元件30填补于第一元件10及第二元件20之间的缺口处。所述第四元件40填补于两个第二元件20的第四菲涅尔微镜结构22及第五菲涅尔微镜结构23之间的缺口处。从而构成一个球形菲涅尔透镜100。
当然，所述第一元件10、第二元件20、第三元件30及第四元件40成型时也可以经过切割步骤，直接利用具模具成型未弯折的第一元件10、第二元件20、第三元件30及第四元件40。所述第二平板2上也可以按图1与2中的排布方式成型有第六菲涅尔微镜结构31或第七菲涅尔微镜结构41，或同时成型有第六菲涅尔微镜结构31及第七菲涅尔微镜结构41，从而省略第三元件30、第四元件40的制作步骤。
本发明提供的加工方法将球形菲涅尔透镜利用多个平面镜片成型，再通过弯折、拼接成型。从而可以利用较小的用于成型平面镜片的模具进行加工，方便球形菲涅尔透镜的制造。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种球形菲涅尔透镜加工方法，该方法包括以下步骤：
成型具有以一个正六边形的第一菲涅尔微镜结构为中心，六个正六边形的第二菲涅尔微镜结构的一边与第一菲涅尔微镜结构各边相接的第一元件；
将所述第一元件弯折成球冠状；
成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二元件；
将所述第二元件弯折成具有与弯折后的第一元件相同弧度的弧形结构；
以所述第一元件为中心将多个第二元件绕所述第一元件首尾相接粘结成半球形。
2.如权利要求1所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型第一元件的步骤中，还包括以下步骤：成型具有多个正六边形菲涅尔微镜结构的第一平板；将第一平板切割成第一元件。
3.如权利要求1所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二元件中，还包括以下步骤：成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二平板；将第二平板切割成第二元件。
4.如权利要求1所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，所述菲涅尔微镜结构上加工有等距的同心圆齿纹结构。
5.如权利要求1所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型第一元件步骤中，所述第二菲涅尔微镜结构包括相对设置的第一边及第二边，所述第二菲涅尔微镜结构的第一边用于与所述第一菲涅尔微镜结构的边相接。
6.如权利要求5所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二平板的步骤中，在第二平板上成型一个五边形的第三菲涅尔微镜结构、三个六边形的第四菲涅尔微镜结构、两个七边形的第五菲涅尔微镜结构、一个六边形的第六菲涅尔微镜结构及一个七边形的第八菲涅尔微镜结构，其中，所述第三菲涅尔微镜结构包括两个第三边、与第三边连接的两个第四边以及与两个第四边分别连接的两个第五边，所述各第四菲涅尔微镜结构及各第五菲涅尔微镜结构围绕所述第三菲涅尔微镜结构设置，且所述各第四菲涅尔微镜结构的一边分别与所述第三边及第四边相接，所述各第五菲涅尔微镜结构的一边分别与所述第三菲涅尔微镜结构的第五边相接，所述第六菲涅尔微镜结构设置于相邻的两个第四菲涅尔微镜结构之间的缺口处，所述第七菲涅尔微镜结构设置于第四菲涅尔微镜结构及第五菲涅尔微镜结构之间的缺口处。
7.如权利要求6所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，将第二元件粘结到第一元件上时，将所述第三菲涅尔微镜结构的第三边与所述第二菲涅尔微镜结构的第二边相对应。
8.如权利要求6所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二平板的步骤中，还包括将所述第六菲涅尔微镜结构单独成型的步骤，所述步骤包括：成型具有第六菲涅尔微镜结构的第三平板；从第三平板中切割出六边形的第三元件。
9.如权利要求6所述的球形菲涅尔透镜加工方法，其特征在于，在成型具有多个菲涅尔微镜结构的第二平板的步骤中，还包括所述第七菲涅尔微镜结构单独成型的步骤，所述步骤包括：成型具有第七菲涅尔微镜结构的第四平板；从第四平板中切割出七边形的第四元件。
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