专利名称：模具及采用其制造菲涅尔透镜的方法
技术领域：
本发明涉及一种模具，尤其涉及一种压印成型菲涅尔透镜的模具及采用该模具制 造菲涅尔透镜的方法。
背景技术：
菲涅尔透镜(Fresnel lens)具有重量轻、效率高、制作容易及功能多样化之优 点。菲涅尔透镜有将一光束聚焦于一点的功能。利用其重量轻体积小的优点，菲涅尔 透镜广泛应用于太阳能电池、探照灯、投影机、汽车灯罩等。请参见文献Space Fresnel lensconcentrator modules with triple-junction solar cells,Shvarts,M. Z. ；Chosta, 0. I. ；Grilikhes, V. Α. ；Rumyantsev, V. D. ；Soluyanov, A. A. ；Vanbegin, J. ；Smekens, G.； Andreev, V. Μ. ；Photovoltaic Specialists Conference,2005. Conference Recordof the Thirty-first IEEE 3-7 Jan. 2005 Page (s) :818_821。现有技术中，制作菲涅尔透镜通常采用压印的方式，即提供一个模仁，模仁具有一 个与待制造的菲涅尔透镜的形状互补的成型面。为了方便将成型后的菲涅尔透镜与模具的 成型面相互分离，在成型面上铺设一层隔离薄膜。将成型镜片的材料形成于该成型面上的 隔离薄膜上，然后采用压印模座向成型材料施加压力。然后，将成型材料固化成型，便可得 到菲涅尔透镜。然而，菲涅尔透镜通常包括中心部及环绕中心部设置的棱镜部。所述棱镜部包括 多个同心设置的圆环形凸起，每一圆环形凸起包括平行于菲涅尔透镜光轴的第一表面和与 光轴成一角度的第二表面，第一表面与第二表面相互连接，每一个凸起的第一表面与第二 表面之间具有一个夹角。沿着菲涅尔透镜的径向方向，前一个凸起的第二表面与后一个凸 起的第一表面相连接，前一个凸起的第二表面与后一个凸起的第一表面之间也具有一夹 角。当铺设隔离薄膜后，当上述的前一个凸起的第二表面与后一个凸起的第一表面之间也 具有一夹角较小时，隔离薄膜不能与上述夹角的顶点对应的模仁的成型面紧密接触，即模 仁的成型面的转写性降低，从而使得成型后的菲涅尔透镜的凸起的夹角变圆，从而影响菲 涅尔透镜的光学性能。
发明内容
因此，有必要提供一种模具及采用该模具制造菲涅尔透镜的方法，提高模具成型 面的转写性能。下面将以多个实施例说明一种模具及采用该模具制造菲涅尔透镜的方法。—种模具，用于制造菲涅尔透镜，所述模具包括模仁和承载模座，所述模仁具有相 对的顶侧和底侧，所述顶侧具有成型结构，所述模仁开设有多个贯穿所述顶侧的成型结构 和所述底侧的透气孔道，所述承载模座与所述模仁的底侧相接触，并开设有与所述多个透 气孔道相连通的抽气孔道。一种制造菲涅尔透镜的方法，包括提供上述的模具；在所述成型结构上设置隔离膜，采用抽气装置通过抽气孔道以及多个透气孔道抽除成型结构与隔离膜之间的气体， 以使隔离膜与成型结构紧密贴合；在隔离膜上设置熔融态的成型材料，压印并固化所述成 型材料以得到与成型结构相对应的菲涅尔透镜。本技术方案提供的模具，在模仁中设置了透气孔道，并在承载模仁的承载模座中 设置了抽气孔道，因此，当采用模具制造菲涅尔透镜时，隔离膜与成型结构之间的气体可以 通过透气孔道及抽气孔道被抽出，使得隔离膜与成型结构紧密接触，从而可以提高模具的 转写性，保证制造的菲涅尔透镜的品质。采用本技术方案提供的菲涅尔镜片的制作方法，可 以保证制造菲涅尔透镜的质量。
图1是本技术方案实施例提供的模具的分解示意图。图2是本技术方案实施例提供的模具的模仁的俯视图。图3是本技术方案实施例提供的模具的立体示意图。图4是图3沿IV-IV线的剖视图。图5是在本技术方案实施例提供的模具的成型结构设隔离膜的示意图。图6是本技术方案实施例提供的隔离膜与成型结构紧密贴合后示意图。图7是在本技术方案实施例提供的隔离膜设置成型材料后示意图。图8是在本技术方案实施例提供的压印制造菲涅尔透镜的示意图。
具体实施例方式下面将结合多个附图及实施例，对本技术方案的模具及采用该模具制造菲涅尔透 镜的方法作进一步的详细说明。请一并参见图1至图4，本技术方案实施例提供的模具100包括模仁110、承载模 座120及压印模座130。模仁110设置于承载模座120与压印模座130之间，其具有相对的底侧1111与顶 侧1112，所述底侧1111靠近承载模座120，所述1112靠近压印模座130。模仁110用于制造 镜片，其包括基板111及形成于基板111的成型结构112。本实施例中，基板111为圆形板 状，成型结构112用于成型圆形的菲涅尔透镜，其形状与待制造的菲涅尔透镜的形状互补。 成型结构112位于模仁110的顶侧1112，其包括中心部1121、棱镜部1122及止挡部1123。 中心部1121位于顶侧1112的中心，其为圆形的凸起。棱镜部1122环绕中心部1121设置。 棱镜部1122包括多个同心设置的圆环形凸起1124，每一圆环形凸起1124的中心均与中心 部1121的中心重合。每一圆环形凸起1124的截面的形状为三角形，其具有垂直面1125和 倾斜面1126，垂直面1125靠近中心部1121并平行于模仁110的中心轴线，倾斜面1126与 模仁110的中心轴线成一锐角。每一倾斜面1126连接于相邻的两个圆环形凸起1124的垂 直面1125之间。同一圆环形凸起1124的倾斜面1126与垂直面1125之间成一锐角，相邻 的两个圆环形凸起1124的倾斜面1126与垂直面1125之间成一锐角。止挡部1123环绕棱 镜部1122设置，止挡部1123为一圆环形凸起，其横截面形状为长方形。止挡部1123具有 一垂直于顶侧1112的内侧面1127。自每一圆环形凸起1124的的垂直面1125向模仁110的底侧1111开设有一个或
4多个透气孔道114，透气孔道114用于使得顶侧1112气体可以被吸至底侧1111。透气孔道 114的孔径为小于50微米，优选为10微米至50微米。本实施例中，为了尽可能减小由于设 置透气孔道114对制造的菲涅尔透镜的光学性能的影响，自每一圆环形凸起1124的的垂直 面1125向模仁110的底侧1111开设有四个透气孔道114，且所述四个透气孔道114相对于 110的中心轴线等间距等角度开设。在止挡部1123的内侧面1127向模仁110的底侧1111 也开设有四个等间距等角度开设的透气孔道114。棱镜部1122的多个圆环形凸起1124和 止挡部1123中，多个透气孔道114的开设位置相邻。也就是说，多个暴露于底侧1111的透 气孔道114基本上沿着一条或多条垂直于模仁110的中心轴线的直线分布。本实施例中， 多个暴露于底侧1111的透气孔道114沿着四条垂直于模仁110的中心轴线的直线分布。每一透气孔道114包括相互连通的第一孔段1141和第二孔段1142，第一孔段 1141自垂直面1125向圆环形凸起1124内部延伸，第一孔段1141垂直于模仁110的中心 轴线，第二孔段1142自第一孔段1141远离垂直面1125的一端向底侧1111延伸，第二孔 段1142平行于模仁110的中心轴线，第二孔段1142从底侧1111露出，从而，每一透气孔道 114贯穿模仁110。当然，每个透气孔道114也可以为一设置于垂直面1125与基板111底 侧1111之间的弧形孔以及其他任意形状的通孔。请参阅图2，在110的底侧1111开设有四个抽气槽115，每一个抽气槽115沿着自 底侧1111的中心向边缘方向延伸，每一个抽气槽115与多个透气孔道114相连通。多个抽 气槽115相对于模仁110的中心轴线等间距等角度开设，每个抽气槽115均用于连通一个 圆环形凸起1124的一个透气孔道114与其相邻的圆环形凸起1124的一个相邻透气孔道 114，使得位于沿着同一垂直于模仁110中心轴线的直线延伸的多个透气孔道114与一个抽 气槽115相连通。承载模座120用于承载模仁110。承载模座120可以为长方体、圆柱体或其他形状。 本实施例中，承载模座120为圆柱体，其具有相对的承载面121和抽气面122。承载面121 为圆形，优选的，承载面121的面积等于底侧1111的面积，基板111的底侧1111与承载面 121接触。在承载模座120内，设置有抽气孔道123，抽气孔道123包括多个导气孔1231及 一个抽气孔1232。本实施例中，承载模座120内设置有四个导气孔1231，每一导气孔1231 与一个对应的抽气槽115相连通。自承载面121向抽气面122方向，四个导气孔1231相互 汇聚并于同一抽气孔1232相连通。本实施例中，每一个导气孔1231均包括相互连通的竖直段1233和水平段1234。 竖直段1233与抽气槽115相连通，竖直段1233的延伸方向垂直于承载面121，并自承载面 121向承载模座120内部延伸。水平段1234自竖直段1233远离水平段1234的一端向承载 模座120的中心延伸，水平段1234平行于承载面121。四个导气孔1231的水平段1234相 互汇聚。抽气孔124与四个导气孔1231的水平段1234的汇聚处相连通，从而其与四个导 气孔1231相连通。导气孔1231的形状不限于本实施例中描述的形状，其也可以为自承载面121向抽 气孔124延伸的孔道，其可以为直线型也可以为曲线型。另外，抽气槽的设置位置也不限于 开设于模仁110，其也可以开设于承载模座120的承载面121，只要保证其可以连通对应的 导气孔1231与透气孔道114即可。当然，也可以不设置抽气槽，而是使得每个导气孔1231 均与一个透气孔道114相对应连通。抽气孔1232设置的位置也不限于本实施例中的位置，其也可以开设于承载模座120的侧面，只要保证其与多个导气孔1231连通即可。本技术方案提供的模具还可以进一步包括抽气装置125，抽气装置125与抽气孔 124相连通，通过抽气装置125将透气孔道114及抽气空道123内的气体抽出。抽气装置 125可以是本领域常见的机械泵等装置。为了保证模具100在使用过程中具有更好的气密性，可以在模仁110与承载模座 120相互接触的位置套设密封环，防止气体从承载面121与底侧1111之间存在缝隙渗入抽 气孔道123。压印模座130用于对顶侧1112上的成型材料施加压力，以制造产品。压印模座 130具有压印面131，压印面131的面积大于顶侧1112的面积，压印面131可以根据制造产 品的需要设置与需要产品形状互补的形状。本实施例中，压印面131为平面。本技术方案还提供一种采用模具100制造菲涅尔透镜的方法，该制造菲涅尔透镜 的方法包括如下步骤请参阅图1，第一步，提供上述模具100。请一并参阅图5及图6，第二步，在成型结构112上设隔离膜20，抽除成型结构112 与隔离膜20之间的气体，使得隔离膜20与成型结构112紧密贴合。将隔离膜20铺设于成型结构112的表面，并且使得隔离膜20覆盖承载模座120 的承载面121。本实施例中，隔离膜20的厚度为5微米至20微米，优选为10微米。隔离膜 20的材料为聚甲基戊烯，隔离膜20的耐热温度较高且具有较低的透气性。将抽气装置125与抽气孔道123相连通，启动抽气装置。成型结构112的表面与 隔离膜20之间的气体通过透气孔道114流至承载面121与底侧1111之间，通过设置在承 载模座120的抽气孔道123，从抽气口 124被抽气装置抽出，从而使得隔离膜20紧密贴合于 成型结构112的表面，使得隔离膜20的形状与成型结构112的形状相同。当设置有抽气槽115，一个抽气槽115将多个透气孔道114与导气孔1231相互连 通，当抽气装置125与抽气孔道123连通进行抽气时，可以进一步提高抽气的速率，使得隔 离膜20紧密贴合于成型结构112的表面。请参阅图7及图8，第三步，在隔离膜20设置熔融态的成型材料30，采用压印模座 130对该成型材料30施压，固化成型材料30以得到菲涅尔透镜40。成型材料30为热固性材料制成，具体可以为环氧树脂或酚醛树脂等。将熔融态的 成型材料30设置于隔离膜20上，采用压印模座130对该成型材料30施压，压印面131与成 型材料30接触，使得熔融态的成型材料30与隔离膜紧密接触，并且完全填充于压印面131 与隔离膜20之间，对成型材料30加热，使其固化，从而得到菲涅尔透镜40。本技术方案提供的模具100，在模仁110中设置了透气孔道114，并在承载模仁110 的承载模座120中设置了抽气孔道123，透气孔道114与抽气孔道123相互连通。因此，当 采用模具100制造菲涅尔透镜时，隔离膜与成型结构之间的气体可以通过透气孔道及抽气 孔道被抽出，使得隔离膜与成型结构紧密接触，从而可以提高模具的转写性，保证制造的菲 涅尔透镜的品质。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种模具，用于制造菲涅尔透镜，所述模具包括模仁和承载模座，所述模仁具有相对的顶侧和底侧，所述顶侧具有成型结构，所述模仁开设有多个贯穿所述顶侧的成型结构和所述底侧的透气孔道，所述承载模座与所述模仁的底侧相接触，并开设有与所述多个透气孔道相连通的抽气孔道。
2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具还包括抽气装置，所述抽气装置与 抽气孔道相连通，用于将抽气孔道和透气孔道内的气体抽出。
3.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述抽气孔道包括一个抽气孔和多个导气 孔，所述多个导气孔与所述多个透气孔道相连通，所述抽气孔与所述抽气装置相连通。
4.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述成型结构包括棱镜部，所述棱镜部包括 多个同心设置的并相互连接的圆环形凸起，所述多个透气孔道中，至少一个透气孔道贯穿 每个圆环形凸起与所述模仁的底侧。
5.如权利要求4所述的模具，其特征在于，所述每一圆环形凸起均具有成锐角相邻接 的垂直面和倾斜面，所述垂直面与所述模仁的中心轴线平行，所述至少一个透气孔道自所 述垂直面向所述底侧开设。
6.如权利要求5所述的模具，其特征在于，多个相对于模仁的中心轴线等间距等角度 开设的透气孔道贯穿每个圆环形凸起与所述模仁的底侧。
7.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述承载模座具有一个与模仁的底侧相接 触的承载面，所述承载面或者所述模仁的底侧开设有至少一个抽气槽，所述至少一个抽气 槽与所述抽气孔道及多个透气孔道相连通。
8.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具还包括压印模座，其用于在制造产 品时对成型结构上设置的成型材料施加压力。
9.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述透气孔道的孔径为10微米至50微米。
10.一种制造菲涅尔透镜的方法，包括提供如权利要求1至9任一项所述的模具；在所述成型结构上设置隔离膜，采用抽气装置通过抽气孔道以及多个透气孔道抽除成 型结构与隔离膜之间的气体，以使隔离膜与成型结构紧密贴合；在隔离膜上设置熔融态的成型材料，压印并固化所述成型材料以得到与成型结构相对 应的菲涅尔透镜。
全文摘要
本发明涉及一种模具，用于制造菲涅尔透镜，所述模具包括模仁和承载模座，所述模仁具有相对的顶侧和底侧，所述顶侧具有成型结构，所述模仁开设有多个贯穿所述顶侧的成型结构和所述底侧的透气孔道，所述承载模座与所述模仁的底侧相接触，并开设有与所述多个透气孔道相连通的抽气孔道。本发明还涉及一种制造菲涅尔透镜的方法。
文档编号B29C43/02GK101898398SQ20091030264
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者黄雍伦 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司