复合透镜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学透镜技术领域，尤其是一种复合透镜以及一种复合透镜的制备方法。

背景技术

凸透镜被广泛应用于投影灯产品、车灯产品等成像系统或照明系统中，凸透镜可采用玻璃材质或高透塑料材质。凸透镜的结构特点是中心部位厚度较厚，边缘部位厚度较薄，这就导致了其存在加工难度较大、生产成本较高且凸透镜表面精度不易控制的问题。

目前常用的透镜500如图1和图2所示，图1中所示的大孔径一体凸透镜可通过改变透镜表面形状曲率来实现对光线600的折射和聚焦效果，但其存在厚薄不均、透镜整体重量较重、成型周期长、容易缩水、透光率较低的问题，并且厚度过厚的一体结构透镜制造工艺难度较大、制造成本较高；图2所示的组合透镜通过增加透镜的数量来实现对光线600的会聚效果以及实现消除色散的效果，但也存在透镜重量较重、光线调节系统较为复杂的问题，同时由于需要对透镜进行组装，组装件会存在不易消除的生产误差，导致透镜组装后的各组装件之间存在空气间隙，严重影响透镜的精度。另外，现有的应用于投影仪中的透镜常用材质为全玻璃镜头和高透镀膜镜头，其镜头孔径较大、制造成本较高，且难以保证制造精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种易于制备加工且精度较高的复合透镜。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：复合透镜，包括第一外层部、第二外层部和填充部，填充部位于第一外层部和第二外层部之间，第一外层部和第二外层部可拆卸连接形成容纳填充部的密封腔体；填充部由注入第一外层部和第二外层部之间腔体的液态胶体固化形成；第一外层部、第二外层部和填充部具有相近或相同的折射率。本发明通过设置第一外层部、第二外层部和填充部组成透镜，利用第一外层部和第二外层部在透镜内部形成容纳填充部的腔体，从而可利用注液的方式向腔体内注入液态胶体以通过液态胶体的固化形成填充部，由于填充部的初始状态为具有流动性的液态，在液态胶体流动并填充第一外层部和第二外层部之间腔体的过程中，液态胶体的流动性能够使其将第一外层部和第二外层部之间的腔体被完全填充，促使腔体内的空气完全排出透镜外，液态胶体固化后形成的填充部能够与第一外层部以及第二外层部之间紧密贴靠形成稳固的连接关系，腔体内不会存在空气间隙，从而有效消除了现有组合透镜中存在的空气间隙，有效提高了透镜的精度和透光效果、降低了组装难度；固化后的填充部能够与第一外层部以及第二外层部形成多层透视效果，达到更好的聚光效果和聚光效率；并且本发明中第一外层部和第二外层部的中心厚度远低于现有技术中透镜的中心厚度，有效降低了透镜的制造难度、提高了透镜的表面精度、降低了生产成本。

作为上述方案的改进：所述第一外层部和第二外层部通过至少两组卡扣组件形成可拆卸连接。本发明中通过卡扣配合的方式来实现第一外层部与第二外层部之间的组装连接，有效降低了第一外层部与第二外层部之间的组装难度，组装时不会对透镜的透光面造成影响或损伤，确保了透镜的表面精度。

作为上述方案的改进：所述卡扣组件的数量为三组，三组卡扣组件环绕第一外层部和第二外层部的外沿间隔均布设置。本发明通过将卡扣组件在透镜的外缘部位呈环形均布设置，能够提高透镜与卡扣组件之间受力的均匀性，避免透镜边缘处出现因组装时应力集中而导致的局部损坏，同时能够提高透镜组装后的固定效果。

作为上述方案的改进：所述卡扣组件由固定在第一外层部边缘的卡扣件和设置在第二外层部边缘的卡扣槽组成，卡扣件与卡扣槽为一一对应关系。

作为上述方案的改进：所述卡扣件在第一外层部的边缘向外径向凸出并朝向第一外层部方向折弯设置；卡扣件靠近第二外层部的端头两侧设有倒钩结构，卡扣槽远离第一外层部的一侧设有与卡扣件的倒钩结构形成配合的扩口。本发明通过对卡扣件和卡扣槽的结构进行优化，利用折弯结构的卡扣件通过侧面插入卡扣槽的方式来实现二者的卡扣连接，在组装时卡扣组件不会与透镜的透光面发生接触，从而能够避免组装时对透镜的透光面造成影响；同时卡扣件上的倒钩结构能够与卡扣槽上的扩口形成更加紧密的卡扣配合，第一外层部与第二外层部之间连接更加紧密的同时能够提高第一外层部与第二外层部连接处的稳定性。

作为上述方案的改进：所述第一外层部为平凸透镜，第一外层部的内侧面为平面，第一外层部的外侧面为凸面；所述第二外层部为凹凸透镜，第二外层部的内侧面为凹面，第二外层部的外侧面为凸面；填充部与第一外层部相接的一面为平面，填充部与第二外层部相接的一面为凸面。

作为上述方案的改进：所述第一外层部为凹凸透镜，第一外层部的内侧面为凹面，第一外层部的外侧面为凸面；所述第二外层部为凹凸透镜，第二外层部的内侧面为凹面，第二外层部的外侧面为凸面；填充部的两个外侧面都为凸面。

作为上述方案的改进：所述第一外层部为平凸透镜，第一外层部的内侧面为凸面，第一外层部的外侧面为凹面；所述第二外层部为凹凸透镜，第二外层部的内侧面为凹面，第二外层部的外侧面为凸面；填充部与第一外层部相接的一面为凹面，填充部与第二外层部相接的一面为凸面。

作为上述方案的改进：所述第一外层部和第二外层部通过与腔体连通的注入孔向腔体内注入液态胶体，所述第一外层部和第二外层部通过与腔体连通的排气孔向腔体外排出气体。

本发明还公开了上述复合透镜的制备方法，将第一外层部和第二外层部连接固定后，向由第一外层部和第二外层部形成的密封腔体注入液态胶体，使液态胶体填满密封腔体，液态胶体固化后与第一外层部和第二外层部的内侧面紧贴形成填充部。本发明通过注液的方式来实现填充部在第一外层部与第二外层部之间的成形，能够缩短透镜的装配步骤并提高透镜的装配效率、同时有效降低透镜的生产难度。

本发明的有益效果是：本发明通过设置第一外层部、第二外层部和填充部组成透镜，利用第一外层部和第二外层部在透镜内部形成容纳填充部的腔体，从而可利用注液的方式向腔体内注入液态胶体以通过液态胶体的固化形成填充部，液态胶体的流动性能够使其将第一外层部和第二外层部之间的腔体完全填充，使得腔体内的空气被完全排出，液态胶体固化后形成的填充部能够与第一外层部以及第二外层部之间紧密贴靠形成稳固的连接关系，腔体内不会存在空气间隙，从而有效消除了现有组合透镜中存在的空气间隙，有效提高了透镜的精度和透光效果、降低了组装难度；并且本发明中第一外层部和第二外层部的中心厚度远低于现有技术中透镜的中心厚度，有效降低了透镜的制造难度、提高了透镜的表面精度、降低了生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的一种透镜的透光示意图；

图2为现有技术中的另一种透镜的透光示意图；

图3为本发明中第一外层部和第二外侧部的配合示意图；

图4为本发明中第一种实施例的结构分解图；

图5为本发明中第一种实施例的透光示意图；

图6为本发明中第二种实施例的结构分解图；

图7为本发明中第二种实施例的透光示意图；

图8为本发明中第三种实施例的结构分解图；

图9为本发明中第三种实施例的透光示意图。

图中标记为：100-第一外层部、200-第二外层部、300-填充部、410-卡扣件、420-卡扣槽、500-透镜、600-光线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图3至图9所示，本发明所公开的复合透镜由第一外层部100、第二外层部200和填充部300组成；第一外层部100、第二外层部200和填充部300采用具有相近或相同折射率的材料制备，其制备材料可以为相同材料也可为不同材料，只要保证折射率相近或相同即可；相近或相同的折射率能够有效减少界面反射的发生，达到更好的聚光效果和聚光效率；并且填充部300在第一外层部100和第二外层部200完成组装后通过注液的方式直接成形完成制备，不需要再对填充部300进行组装。具体的，第一外层部100和第二外层部200之间设置间隙，以使第一外层部100和第二外层部200在组装连接后形成位于第一外层部100与第二外层部200之间的密封腔体，此腔体作为填充部300的成形空间。填充部300的初始状态为液态，在复合透镜上设置与腔体连通的注入孔和排气孔，通过注入孔向第一外层部100和第二外层部200之间的腔体内注入液态胶体，液态胶体在腔体内流动的过程中促使腔体内的空气排出，并逐步将腔体完全填充，直至腔体内的空气完全排出，待液态胶体固化后，即形成固态的填充部300作为位于第一外层部100与第二外层部200之间的透镜部件；填充部300在固化过程中会形成与第一外层部100以及第二外层部200之间的连接，最终完全固化后使第一外层部100、填充部300以及第二外层部200之间形成稳固的一体结构。

具体的，本发明中第一外层部100和第二外层部200之间的连接依靠拆装便捷的卡扣组件来实现。如图3所示，卡扣组件有固定在第一外层部100边缘的卡扣件410和设置在第二外层部200边缘的卡扣槽420组成。为了提高连接的稳定性和连接强度、以及保证连接受力的均匀性，本发明中采用三组卡扣组件，并将三组卡扣组件沿复合透镜的边缘呈环形均布设置。进一步的，本发明总对卡扣件410和卡扣槽420的结构进行优化，使卡扣件410在第一外层部100的边缘向外径向凸出并朝向第一外层部100方向折弯设置，并在卡扣件410靠近第二外层部200的端头两侧处增加倒钩结构，同时在卡扣槽420远离第一外层部100的一侧设有与卡扣件410的倒钩结构形成配合的扩口；采用折弯结构的卡扣件410能够通过侧方插入的方式完成卡扣件410与卡扣槽420的组装，避免在组装时对第一外层部100和第二外层部200的透光面造成影响；而卡扣件410的倒钩结构与卡扣槽420的扩口结构能够提高二者连接的稳定性，进一步提高第一外层部100和第二外层部200的组装效果，使得第一外层部100和第二外层部200的边缘处具有良好的密封效果，能够有效避免在对填充部300进行注液成形时液态胶体从第一外层部100和第二外层部200的边缘处渗出。

在对本发明所公开的复合透镜进行制备时，先将第一外层部100和第二外层部200连接固定后，然后向由第一外层部100和第二外层部200形成的密封腔体注入液态胶体，使液态胶体填满密封腔体，待液态胶体固化后与第一外层部100和第二外层部200的内侧面紧贴形成填充部300即可完成复合透镜的制备。

实施例1

如图4和图5所示，复合透镜的外层结构由采用平凸透镜的第一外层部100和采用凹凸透镜的第二外层部200组装形成；第一外层部100的内侧面为平面，第一外层部100的外侧面为凸面；第二外层部200的内侧面为凹面，第二外层部200的外侧面为凸面；填充部300与第一外层部100相接的一面为平面，填充部300与第二外层部200相接的一面为凸面。

实施例2

如图6和图7所示，复合透镜的外层结构由采用凹凸透镜的第一外层部100和同样采用凹凸透镜的第二外层部200组装形成；第一外层部100的内侧面为凹面，第一外层部100的外侧面为凸面；第二外层部200的内侧面为凹面，第二外层部200的外侧面为凸面；填充部300分别与第一外层部100的内侧面以及与第二外层部200的内侧面相接的两个外侧面都为凸面。

实施例3

如图8和图9所示，复合透镜的外层结构由采用平凸透镜的第一外层部100和采用凹凸透镜的第二外层部200组装形成；第一外层部100的内侧面为凸面，第一外层部100的外侧面为凹面；第二外层部200的内侧面为凹面，第二外层部200的外侧面为凸面；填充部300与第一外层部100相接的一面为凹面，填充部300与第二外层部200相接的一面为凸面。