具有混光功能的光学透镜结构的制作方法

本实用新型涉及光学透镜技术领域，尤其涉及具有混光功能的光学透镜结构。

背景技术：

led信号灯和户外的led显示屏通常使用led灯珠组成显示屏，在投射内容的时候，都是仅led发出光线，再通过光学透镜对外投光。需要投射多种颜色并进行混光时，一般采用多色led灯珠，在每个灯珠上均设置两个或者多个不同颜色的led芯片，但是现有的led透光镜混光效果不理想。同一专利申请人在先申请的专利号为201520489949.2公开的一种led透光镜，其虽然利用了混光的方式解决了光线颜色不够均匀的问题。

但是，该一种led透光镜仍然存在以下两点缺陷：

1、采用了凸透镜对光线进行导向，虽然能够对光线的投射方向进行引导，从而使光线射向期望的方向。但是，也正是由于凸透镜具有聚焦的功能，导致光线通过出光部折射至外界环境时显示的角度被过度收窄。

2、该一种led透光镜的混光效果也仍然有待提升。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供具有混光功能的光学透镜结构，其不仅能够解决光线投射至外界环境时显示角度过小的问题，还能够对多种颜色的光线进行充分混合，从而使混合后的光线更加均匀。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

具有混光功能的光学透镜结构，包括从左到右依次连接的入光部、光路和出光部，且入光部、光路和出光部均自左向右延伸，且定义自左向右的方向为第一方向，所述出光部的右侧面设有至少两个从左向右凸起的外凸弧形面，并使相邻两个外凸弧形面之间形成从右向左凸起的内凹弧形面。

进一步地，所述入光部在其左侧外壁自左向右内凹形成弧形入光曲面。

进一步地，所述入光部在自身延伸方向切开的截面面积自左向右逐渐变大，使入光部具有锥形的侧壁，且侧壁的锥度为0.1°-15°。

进一步地，所述入光部垂直于第一方向的截面的形心为第一形心，所述光路垂直于第一方向的截面的形心为第二形心，所述第一形心与第二形心不共轴。

进一步地，所述入光部邻接光路的部位为倾斜面，所述倾斜面与所述第一方向呈一定夹角，且入光部在倾斜面位置处的垂直于第一方向的各截面面积沿第一方向逐渐变大。

进一步地，所述入光部的垂直于第一方向的外轮廓为圆角矩形、三角形或梯形结构。

进一步地，所述入光部垂直于第一方向的截面的形心为第一形心，所述出光部的内凹弧形面与所述入光部的第一形心相对设置。

进一步地，所述外凸弧形面的最右端点为尖峰，相邻两个尖峰之间的连线的方向为第二方向，相邻两个尖峰之间的间距为出光部在第二方向的厚度的0.1-0.8。

进一步地，所述外凸弧形面垂直于第一方向的横截面的外轮廓为圆形或椭圆形；所述第一方向与所述第二方向垂直，全部所述外凸弧形面沿第二方向依次间隔排列。

进一步地，所述入光部、光路、出光部三者之间均各自成型；或者，所述入光部、光路、出光部其中两者一起成型，另一者单独成型；或者，所述入光部、光路、出光部三者成型为一体结构。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、当光线射入出光部时，通过内凹弧形面的散射，对大部分没有直接折射至外界环境的光线进行打散，可以使得多种颜色的光线在出光部的内部进行充分地混合，以提高混光效果。而经过内凹弧形面的散射之后，绝大部分光线最终经过外凸弧形面进行聚焦、导向，即沿外凸弧形面折射至外界环境；此过程也利用了外凸弧形面对光线进行导向和收窄，从而使光线沿期望的方向进行投射。

2、由于内凹弧形面位于相邻两个外凸弧形面之间，因而经过内凹弧形面散射的光线经过至少两个外凸弧形面而折射至外界环境时，其显示的角度更大，提高屏幕的可视视角。

3、另外，如果采用现有技术中简单的凸透镜进行折射，当光线的入射光线较大时，强烈的光线无法穿透凸透镜而被反射并最终被内耗；而本实施例中通过内凹弧形面32对入射光线进行打散后，则可以使得光线最终经外凸弧形面31以小角度折射至外界环境中，提高光的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的具有混光功能的光学透镜结构的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1所示的a-a处的第一种结构剖面图；

图4为图1所示的a-a处的第二种结构剖面图。

图中：1、入光部；11、弧形入光曲面；12、倾斜面；2、光路；3、出光部；31、外凸弧形面；32、内凹弧形面；33、尖峰。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1-图4示出了本实用新型一较佳实施例的具有混光功能的光学透镜结构，包括从左到右依次连接的入光部1、光路2和出光部3，且入光部1、光路2和出光部3均自左向右延伸，且定义自左向右的方向为第一方向，出光部3的右侧面设有至少两个从左向右凸起的外凸弧形面31，并使相邻两个外凸弧形面31之间形成从右向左凸起的内凹弧形面32。

工作时，将led灯套接该光学透镜结构，使得个种颜色的led灯珠发出的光线沿入光部1射入，经过光路2的反射后沿出光部3射出。如此，根据光线的传播方向，内凹弧形面32即为凹面镜，外凸弧形面31即为凸面镜。当光线射入出光部3时，通过内凹弧形面32的散射，对大部分没有直接折射至外界环境的光线进行打散，可以使得多种颜色的光线在出光部3的内部进行充分地混合，以提高混光效果。而经过内凹弧形面32的散射之后，绝大部分光线最终经过外凸弧形面31进行聚焦、导向，即沿外凸弧形面31折射至外界环境；此过程也利用了外凸弧形面31对光线进行导向和收窄，从而使光线沿期望的方向进行投射。更重要的是，由于内凹弧形面32位于相邻两个外凸弧形面31之间，因而经过内凹弧形面32散射的光线经过至少两个外凸弧形面31而折射至外界环境时，其显示的角度更大，提高屏幕的可视视角。例如，通过现有技术的凸透镜进行简单的聚焦、导向，光线被过度收窄至15°左右，该显示角度不利于肉眼从更多角度观看屏幕；而通过凹弧形面散射再经过至少两个外凸弧形面31的折射后，显示的角度可调节至适宜的范围，即对光线投射的角度进行收窄以使光线沿期望方向投射的基础上，防止显示角度被过度地收窄。另外，如果采用现有技术中简单的凸透镜进行折射，当光线的入射光线较大时，强烈的光线无法穿透凸透镜而被反射并最终被内耗；而本实施例中通过内凹弧形面32对入射光线进行打散后，则可以使得光线最终经外凸弧形面31以小角度折射至外界环境中，提高光的利用率。

其中，光路2的总长度为0-44mm；入光部1与光路2的垂直第一方向的横截面积不大于光路2垂直第一方向的横截面积。

特别地，为了进一步提高多种光线的混合度，入光部1在其左侧外壁自左向右内凹形成弧形入光曲面11。这样设置，即在入光部1入射的位置处设置凹面镜，从而更加充分地打散和混合多种颜色的光线，从而大幅度提高光线的混合效果。并且，经过弧形入光曲面11散射之后，利于光线在光路2处混合地更加均匀。

优选地，入光部1在自身延伸方向切开的截面面积自左向右逐渐变大，使入光部1具有锥形的侧壁，且侧壁的锥度为0.1°-15°。这样设置，可以使得光线经过入光部1的侧壁的反射后，发射方向发生变化，从而进一步提高多种颜色光线的混合效果。

优选地，入光部1垂直于第一方向的截面的形心为第一形心，光路2垂直于第一方向的截面的形心为第二形心，第一形心与第二形心不共轴；从而形成一个位移，如此可以使得光线在入光部1进入光路2时发生大角度的转向，如此设置后基板缩短光路2在第一方向的长度，也能够保证光线的充分混合，即利于缩短光路2在第一方向的长度。

图3和图4示出了入光部1的两种结构设置方式。其中，图3中不存在倾斜面12，其不能够对光线的投射方向进行让位，以调节入光部1的光线投入光路2的角度。而图4中，优选地，入光部1邻接光路2的部位为倾斜面12，倾斜面12与第一方向呈一定夹角，且入光部1在倾斜面12位置处的垂直于第一方向的各截面面积沿第一方向逐渐变大。这样设置，通过倾斜面12的让位，利于调节光线的投射方向。例如，室外的广告屏幕，其处于高空中，人们需要抬头观看，而倾斜面12的设置利于光线射向光路2的靠近倾斜面12的一侧(该侧安装时一般处于底部，其相对侧处于顶部)，从而使得光线能够朝下聚拢射出，利于肉眼的观看。

优选地，入光部1的垂直于第一方向的外轮廓为圆角矩形、三角形或梯形结构。

优选地，入光部1垂直于第一方向的截面的形心为第一形心，出光部3的内凹弧形面32与入光部1的第一形心相对设置。可以理解，这样设置更加利于内凹弧形面32对入射光线进行充分地打散(即散射)。

优选地，外凸弧形面31的最右端点为尖峰33，相邻两个尖峰33之间的连线的方向为第二方向，相邻两个尖峰33之间的间距为出光部3在第二方向的厚度的0.1-0.8。可以理解，尖峰33即波峰，尖峰33之间存在波谷(波谷即为内凹弧形面32的最左端点)，波谷与尖峰33之间的间距为出光部3与光路2在第一方向的总长度的0.1-0.8。

优选地，外凸弧形面31垂直于第一方向的横截面的外轮廓为圆形或椭圆形；第一方向与第二方向垂直，全部外凸弧形面31沿第二方向依次间隔排列。

优选地，入光部1、光路2、出光部3三者之间均各自成型；或者，入光部1、光路2、出光部3其中两者一起成型，另一者单独成型；或者，作为最优的实施方式，入光部1、光路2、出光部3三者成型为一体结构，这样设置有利于依次成型产品以降低生产成本。当然，采用分体式制造也具有利于灵活组合，通用性较强的独特优点。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。