用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒

1.《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》其特征在于：它包括依次固定连接的左固定轴（1）、辊筒本体（2）和右固定轴（3），辊筒本体（2）由多个直径从左至右依次递减的环带微结构（4）层叠而成，环带微结构（4）为设置于辊筒本体（2）侧面的环状凸棱，过辊筒本体（2）轴线的切面截得的辊筒本体（2）的表面型线与菲涅尔透镜由其半径沿平行于轴线的方向双向延伸形成的平面所截得的型线相匹配；所述的左固定轴（1）和右固定轴（3）的外侧端面上分别设置有定位孔（5）。

2.根据权利要求1所述的用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒，其特征在于：所述的环带微结构（4）均是通过超精密滚筒机床的主轴与工作台的回转运动切削加工。

3.根据权利要求1所述的用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒，其特征在于：所述的辊筒本体（2）为有色金属制成。

4.根据权利要求1所述的用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒，其特征在于：所述的辊筒本体（2）的表面上镀有一层有色金属。

菲涅尔透镜（fvesnel lens）是以发明人菲涅尔法人名字命名，由若干同心圆环构成，由于应用领域不同，可以汇聚光线在圆心，也可以汇聚为线（面）的菲涅尔透镜，并可以任意设计焦距。

一般而言，背投影屏幕是将投影机中的图像投出，穿过显示屏幕而进入观众的眼睛，在市场上是以大尺寸、高画质以及轻薄为其特点，所以在设计上需考虑到观察角度的亮度、增加图像对比度与解决图像变形等问题，其中，菲涅尔透镜主要的功能在于将投影机所投出的大发散角的光线收集起来，使得原来发散的光线可以集中于观众的视角内，以达到增加图像亮度的目的。

由于菲涅尔透镜是一种光学产品，通常都是由专门的三轴菲涅尔透镜模具机床采用金刚石刀具雕刻，再通过UV光固化、浇注、模压、注塑等工艺方法生产产品。由于超精密金刚石机床的加工直径截至2014年4月中国只能做到2米，国际上只有日本东芝可以做到3.4米。超大型的大尺寸菲涅尔透镜受限于基础工业薄弱，无法实现生产，也有人采用拼接的方法，但拼缝严重影响透镜的光学性能，特别是在视频显示领域，其使用的菲涅尔透镜节距达到25微米，完全不能有拼接痕迹出现。

图1为锥形辊筒的结构示意图；

图2为图1中A处放大结构示意图；

图3为锥形辊筒在涂有UV光固胶的透明板上滚压的结构示意图；图中：1-左固定轴，2-辊筒本体，3-右固定轴，4-环带微结构，5-定位孔。

2020年7月，《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》获得第二十一届中国专利银奖。

• 实施例1

如图1和图2所示，《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》包括依次固定连接的左固定轴1、辊筒本体2和右固定轴3，辊筒本体2为有色金属制成，辊筒本体2由多个直径从左至右依次递减的环带微结构4层叠而成，辊筒本体2以锥形辊筒的小端为圆心，锥形辊筒的轴向长度为半径，在涂有UV光固胶的透明板上滚压，辊筒本体2上的环带微结构4挤压涂有UV光固胶的透明板得到菲涅尔透镜的同心圆环式细齿沟槽结构，环带微结构4为设置于辊筒本体2侧面的环状凸棱，过辊筒本体2轴线的切面截得的辊筒本体2的表面型线与菲涅尔透镜由其半径沿平行于轴线的方向双向延伸形成的平面所截得的型线相匹配；所述的左固定轴1和右固定轴3的外侧端面上分别设置有定位孔5。

所述的环带微结构4均是通过超精密滚筒机床的主轴与工作台的回转运动切削加工。

• 实施例2

如图1和图2所示，《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》包括依次固定连接的左固定轴1、辊筒本体2和右固定轴3，辊筒本体2的表面上镀有一层有色金属，降低辊筒本体2的材料成本，辊筒本体2由多个直径从左至右依次递减的环带微结构4层叠而成，辊筒本体2以锥形辊筒的小端为圆心，锥形辊筒的轴向长度为半径，在涂有UV光固胶的透明板上滚压，辊筒本体2上的环带微结构4挤压涂有UV光固胶的透明板得到菲涅尔透镜的同心圆环式细齿沟槽结构，环带微结构4为设置于辊筒本体2侧面的环状凸棱，过辊筒本体2轴线的切面截得的辊筒本体2的表面型线与菲涅尔透镜由其半径沿平行于轴线的方向双向延伸形成的平面所截得的型线相匹配；所述的左固定轴1和右固定轴3的外侧端面上分别设置有定位孔5。

所述的环带微结构4均是通过超精密滚筒机床的主轴与工作台的回转运动切削加工。

用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒工作过程

《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》的工作过程如下：如图3所示，在透明板上均匀涂布一层厚度范围为50～100微米的UV光固胶，以锥形辊筒的小端为圆心，所述小端为直径最小的环带微结构4所处的一端，即右端，锥形辊筒的轴向长度为半径，在涂有UV光固胶的透明板上滚压制作菲涅尔透镜胚体；将成型后的菲涅尔透镜板放置于紫外线光环境下加速固化；根据设计需要裁切菲涅尔透镜，得到成品。

用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒专利目的

《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》的目的在于提供一种结构简单和滚压成型效果好的用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒，所得到的菲涅尔透镜为整体结构，没有拼接痕迹，光学性能好，菲涅尔透镜的直径不受机床限制，满足投影屏幕、太阳能聚光的大尺寸需求。

用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒技术方案

《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》包括依次固定连接的左固定轴、辊筒本体和右固定轴，辊筒本体由多个直径从左至右依次递减的环带微结构层叠而成，辊筒本体以锥形辊筒的小端为圆心，锥形辊筒的轴向长度为半径，在涂有UV光固胶的透明板上滚压，辊筒本体上的环带微结构挤压涂有UV光固胶的透明板得到菲涅尔透镜的同心圆环式细齿沟槽结构，环带微结构为设置于辊筒本体侧面的环状凸棱，过辊筒本体轴线的切面截得的辊筒本体的表面型线与菲涅尔透镜由其半径沿平行于轴线的方向双向延伸形成的平面所截得的型线相匹配；所述的左固定轴和右固定轴的外侧端面上分别设置有定位孔。

所述的环带微结构均是通过超精密滚筒机床的主轴与工作台的回转运动切削加工。

所述的辊筒本体为有色金属制成。

所述的辊筒本体的表面上镀有一层有色金属。

用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒有益效果

1、辊筒本体由多个直径从左至右依次递减的环带微结构层叠而成，环带微结构为设置于辊筒本体侧面的环状凸棱，过辊筒本体轴线的切面截得的辊筒本体的表面型线与菲涅尔透镜由其半径沿平行于轴线的方向双向延伸形成的平面所截得的型线相匹配，其结构简单。

2、通过锥形辊筒所得到的菲涅尔透镜为整体结构，没有拼接痕迹，光学性能好，菲涅尔透镜的直径不受机床限制，满足投影屏幕、太阳能聚光的大尺寸需求，使得菲涅尔透镜可成批量生产，缩短了菲涅尔透镜生产周期，大幅度降低了生产成本。

《用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒》涉及一种用于投影屏幕、太阳能聚光的透镜制造工艺技术领域，特别是用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒。

为延长滚筒的使用寿命，必须做好滚筒的保养工作。

1. 定期清理滚筒沾上的粉尘等异物。

2. 要定期检查滚筒壳与端盖焊接处是否牢固。

3. 润滑良好，降低磨损的损失。

4. 避免超负荷运转，延长滚筒使用寿命。