CN219641956U - 一种用于光电测量的透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光电传输技术领域，具体公开了一种结构简单、易于加工且生产成本低的用于光电测量的透镜，该用于光电测量的透镜包括用于屏蔽杂色光的不透明陶瓷基底、用于传输待测量光线信号的多个透明透镜块，不透明陶瓷基底上开设有贯穿其顶面和底面的多个通孔，每个透明透镜块对应嵌入一通孔，不透明陶瓷基底与透明透镜块一体式注塑成型。

Description

一种用于光电测量的透镜

技术领域

本实用新型涉及光电传输技术领域，特别是涉及一种用于光电测量的透镜。

背景技术

光学领域中，在实现各类测量功能，如用于心率测量时，常利用透镜的光电传输和信号转换功能，实现被测信号的传输。由于蓝宝石具有硬度高、熔点高、绝缘性好、化学稳定性好等优点，因而被广泛加工成透镜来实现光电信号传输。蓝宝石透镜的加工一般包括CNC开孔扩孔、孔壁抛光、孔壁电镀PVD、孔壁移印油墨、孔内组装小蓝宝石透镜，灌黑色胶水密封，最后打磨抛光。由于蓝宝石硬度大，使得蓝宝石开孔难度大，且开孔和小蓝宝石切料过程易产生大量碎料，造成原料浪费，且蓝宝石本身成本较高，增大了透镜的生产成本。另外，通过孔壁抛光、电镀及移印油墨，再于小蓝宝石透镜与孔壁的油墨层之间灌装胶水，蓝宝石透镜的结构复杂，层数较多，加工时涉及大量的设备和物料，进一步增大了透镜的加工成本；工序增多且加工周期延长，使得透镜的加工效率不足。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述不足，提供一种结构简单、易于加工且生产成本低的用于光电测量的透镜。

一种用于光电测量的透镜，包括用于屏蔽杂色光的不透明陶瓷基底、用于传输待测量光线信号的多个透明透镜块，所述不透明陶瓷基底上开设有贯穿其顶面和底面的多个通孔，每个透明透镜块对应嵌入一所述通孔，所述不透明陶瓷基底与所述透明透镜块一体式注塑成型。

在其中一个实施例中，所述不透明陶瓷基底为黑色陶瓷晶体。

在其中一个实施例中，所述不透明陶瓷基底呈圆盘状结构。

在其中一个实施例中，所述不透明陶瓷基底的底面贴附有微透镜矩阵光学膜。

在其中一个实施例中，所述杂色光包括红光、红外线和绿光。

在其中一个实施例中，所述透明透镜块由陶瓷或玻璃或水晶制成。

在其中一个实施例中，所述透明透镜块呈圆柱状、椭圆柱状结构，或呈横截面为多边形的柱状结构。

在其中一个实施例中，各所述透明透镜块在不透明陶瓷基底上沿不透明陶瓷基底的圆周方向均匀分布。

在其中一个实施例中，各所述透明透镜块呈蜂窝状分布于不透明陶瓷基底上。

在其中一个实施例中，各所述透明透镜的横截面积总和与不透明陶瓷基底的横截面积之比介于0.15-0.4。

实施本实用新型的用于光电测量的透镜，采用不透明陶瓷基底和透明透镜块组成透镜，相较于蓝宝石材料，显著降低了透镜的生产成本；透明透镜块直接嵌入不透明陶瓷基底，二者之间无其他连接或屏蔽层，透镜结构简单，易于加工，且加工过程涉及的设备或物料减少，进一步降低了透镜的生产成本；不透明陶瓷基底和透明透镜块通过一体式注塑成型连接，减少了透镜的加工工序，缩短了加工周期，提高了透镜的加工效率。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中透镜的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中透镜的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例中不透明陶瓷基底的结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例中透镜用于人体心率测量时的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型针对传统的具有光电传输和信号转换功能的透镜在采用蓝宝石材料加工时，其成本高、结构复杂、加工难度大的技术问题，提供了一种通过不透明陶瓷基底与透明透镜块结合得到的透镜结构，该透镜取代了传统的蓝宝石加工透镜，其原材料成本更低，降低透镜的加工成本；不透明陶瓷基底与透明透镜块之间无其他连接结构，透镜结构简单，易于加工，有利于提高透镜加工效率。

具体的，请结合图1-3，本实施例的用于光电测量的透镜10包括用于屏蔽杂色光的不透明陶瓷基底100、用于传输待测量光线信号的多个透明透镜块200，不透明陶瓷基底100上开设有贯穿其顶面和底面的多个通孔110，每个透明透镜块200对应嵌入一通孔110，不透明陶瓷基底100与透明透镜块200一体式注塑成型。本实施例中，透明透镜块200用于提供待测光线穿过和传输的通道，不透明陶瓷基底100则用于屏蔽杂色光，以避免杂色光经折射产生的折射光进入透明透镜块200对正常光电信号的干扰，进而削弱对光电检测结果的干扰，同时，不透明陶瓷基底100还可起到对透明透镜块200定位以及对通孔110内壁和透明透镜块200外表面之间缝隙的密封作用。

进一步的，多个透明透镜块200分布式设置于不透明陶瓷基底100上。一实施例中，各透明透镜块200在不透明陶瓷基底100上沿不透明陶瓷基底100的圆周方向均匀分布。另一实施例中，各透明透镜块200呈蜂窝状分布于不透明陶瓷基底100上。通过设置多个透明透镜块200，增多了光线信号传输的路径，使得尽可能多的光线信号经由透明透镜块200传输至检测设备，另外，多个透明透镜块200在不透明陶瓷基底100上的分布式设置，增大了不透明陶瓷基底100上靠近不透明陶瓷基底100边缘的各透明透镜块200围合的区域在待测物品上的投影面积，使得待测物品上更宽范围的部位所产生的信号能够经由透明透镜块200，通过扩大检测信号取值的方式提高了检测结果的可靠性。

另外，本实施例中，各透明透镜的横截面积总和与不透明陶瓷基底100的横截面积之比介于0.15-0.4，如此，在保证透明透镜块200的横截面积较大，满足待测信号通过，避免待测信号被不透明陶瓷基底100大量屏蔽的同时，对外部LED灯发出的杂色光进行屏蔽，以削弱杂色光对检测结果可靠性的影响。

一实施例中，本实施例的不透明陶瓷基底100为黑色陶瓷晶体，由黑色陶瓷晶体制成的不透明陶瓷基底100能够阻挡检测过程中LED灯发出的红光、红外线和绿光(杂色光)的折射光进入透明透镜块200，避免杂色光干扰正常的光电信号；透明透镜块200则用于选择性透过待检测光线，使得光线信号被检测设备采集到。

透明透镜块200由陶瓷或玻璃或水晶制成。优选的，透明透镜块200由陶瓷材料制成。在透镜的加工过程中，首先将透明陶瓷粉料进行注塑，得到透明透镜块200，随后将透明透镜块200放入模具型腔中进行二次注塑黑色陶瓷，以使得不透明陶瓷基底100在透明透镜块200的外侧以及相邻透明透镜块200之间成型，最后对注塑得到的陶瓷片的上表面和下表面抛光，即得到本实施例的透镜。与现有蓝宝石透镜加工法相比，本实施例的透镜的加工不仅工序短，节省设备和物料，还可以节省大量人力，大大降低生产成本，提高经济效益，同时还可以实现测量人体心率等多种功能；另外，通过注塑成型的方式，单次可加工的透镜数量增多，可提高透镜生产效率；工序的缩短，同时也减少了产品接触风险的机会，有利于控制产品的不良率。

进一步的，请参阅图4，本实施例中，不透明陶瓷基底100呈圆盘状结构，不透明陶瓷基底100的底面贴附有微透镜矩阵光学膜300，微透镜矩阵光学膜300用于滤除检测过程中从LED灯发出的、除预设杂色光以外的其他光线，杂色光包括红光、红外线和绿光。优选的，本实施例中，透镜的底面至少对应透明透镜块200的部位设置有微透镜矩阵光学膜300。另外，根据加工和检测需要，透明透镜块200呈圆柱状、椭圆柱状结构，或呈横截面为多边形的柱状结构，当然，透明透镜块200的横截面还可以为五角星、花朵形状或其他不规则的异形结构，具体由透明透镜块200注塑过程中的模具形状确定。

在透镜用于人体心率测量时，透镜主要用于将发光源特定波段光线发射进入皮肤，测试皮肤不同部位的电势差，最后皮肤发射的光线反馈给电极式心率传感器，从而实现对人心率的测量。具体的，请参阅图4，在人体心率测量前，首先设置底板20，底板20的顶面设置至少一个用于支撑透镜的支柱30，透镜放置于支柱30的顶部，并将微透镜矩阵光学膜300贴附在透镜的底面，即将微透镜矩阵光学膜300贴附在透镜上与支柱30配合的一面，微透镜矩阵光学膜300用于过滤除去其它光线，只保留红光、红外线和绿光。随后在底板20上间隔设置用于发射光线的LED发光源40和用于将皮肤反馈的光信号转化成电信号并显示心率的光电二极管50，其中，LED发光源40和光电二极管50各位于一透明透镜块200的正下方。

在人体心率测量时，人体待测皮肤60位于透镜上方，LED发光源40发出的光线经过微透镜矩阵光学膜300，过滤除去其它光线，只保留红光、红外线和绿光(不透明陶瓷基底100仅屏蔽红光、红外线和绿光的折射光，以避免折射光进入透明透镜块200干扰心率测量)，该光线中的红光、红外线和绿光照在人体皮肤60上，在人体皮肤60表面的不同部位形成电势差，并转化为电信号，这些不同部位的电势差将以光信号形式穿过透明透镜块200并反馈至光电二极管50的心率传感器，进而显示人体心率。本实施例中，之所以要设置不透明陶瓷基底100，不透明陶瓷基底100不仅用于支撑透明透镜块200，当LED发光源40产生光线时，这些光线不仅包括垂直入射透明透镜块200并射向人体皮肤60表面的垂直光线，还包括倾斜入射透明透镜块200并在透明透镜块200内折射形成的折射光，不透明陶瓷基底100正是用于对这些折射光进行屏蔽和吸收，以避免折射光射向人体皮肤60表面，进而对检测结果产生的干扰。

需要说明的是，本实施例的透镜不仅可以用于人体心率测量，还可利用其光电传输和信号转换功能应用到其他领域。

实施本实用新型的用于光电测量的透镜10，采用不透明陶瓷基底100和透明透镜块200组成透镜，相较于蓝宝石材料，显著降低了透镜的生产成本；透明透镜块200直接嵌入不透明陶瓷基底100，二者之间无其他连接或屏蔽层，透镜结构简单，易于加工，且加工过程涉及的设备或物料减少，进一步降低了透镜的生产成本；不透明陶瓷基底100和透明透镜块200通过一体式注塑成型连接，减少了透镜的加工工序，缩短了加工周期，提高了透镜的加工效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于光电测量的透镜，其特征在于，包括用于屏蔽杂色光的不透明陶瓷基底、用于传输待测量光线信号的多个透明透镜块，所述不透明陶瓷基底上开设有贯穿其顶面和底面的多个通孔，每个透明透镜块对应嵌入一所述通孔，所述不透明陶瓷基底与所述透明透镜块一体式注塑成型。

2.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述不透明陶瓷基底为黑色陶瓷晶体。

3.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述不透明陶瓷基底呈圆盘状结构。

4.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述不透明陶瓷基底的底面贴附有微透镜矩阵光学膜。

5.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述杂色光包括红光、红外线和绿光。

6.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述透明透镜块由陶瓷或玻璃或水晶制成。

7.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，所述透明透镜块呈圆柱状、椭圆柱状结构，或呈横截面为多边形的柱状结构。

8.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，各所述透明透镜块在不透明陶瓷基底上沿不透明陶瓷基底的圆周方向均匀分布。

9.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，各所述透明透镜块呈蜂窝状分布于不透明陶瓷基底上。

10.根据权利要求1所述的用于光电测量的透镜，其特征在于，各所述透明透镜的横截面积总和与不透明陶瓷基底的横截面积之比介于0.15-0.4。