[实用新型]一种彩色背景万花筒装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种彩色背景万花筒装置。

背景技术

万花筒是一种常见的光学玩具，于1816年由苏格兰科学家布鲁斯特发明，其原理是光的反射，即将有鲜艳颜色的实物放置于圆筒的一端，圆筒中间放置三片组合成等边三角形的镜子，另一端用开了小孔的纸密封，由孔中看去即可观测到对称的美丽图像，通过旋转镜筒，实物不断组合变化，观察到的图像也各不相同，妙趣横生。

现有万花筒的结构改进大都局限于对镜片系统的改进，即在传统的三片镜基础上，通过增加镜片的数量构成四片镜系统、五片镜系统、圆筒镜系统等；或者改变镜片的倾角使三片镜形成一个棱台形状；或者在镜片上镀各种光学薄膜如增反膜、色散膜等，这方面的研究不仅广泛而且成熟。

三棱镜是一种光学仪器，它是由透明材料作成的截面呈三角形的棱镜，属于色散棱镜的一种，重要特征是能够使复色光在通过棱镜时发生色散。历史上，牛顿曾经做过著名的三棱镜分解太阳光的实验，通过三棱镜将太阳白光分解为七色光，有力证明了光的色散特性。将白光色散的方法有很多种，而三棱镜色散无疑是其中最早最简单的一种，通过三棱镜与万花筒的结合，可以改变传统万花筒仅仅依靠白色背景光源的现状，获得极其绚丽的彩色花样。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、装配方便快捷，调节灵活，色彩更加炫彩的彩色背景万花筒装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种彩色背景万花筒装置，该装置包括工作台、设置在工作台上的三棱镜支架、设置在三棱镜支架顶部的三棱镜转轴、与三棱镜转轴固定连接的三棱镜、与三棱镜相对而设并固定在工作台上的万花筒、设置在三棱镜支架底部的位移传动单元以及与位移传动单元电连接的电气控制器，该电气控制器通过位移传动单元带动三棱镜支架在工作台上进行往复直线运动，用以调节三棱镜与万花筒之间的距离。

所述的位移传动单元包括开设在工作台上的位移滑槽、布设在位移滑槽中的直线导轨、设置在三棱镜支架底部并与直线导轨滑动连接的导轨滑块、直线电机以及与直线电机相对设置的光栅尺，所述的直线电机与电气控制器电连接。

所述的导轨滑块底部设有与直线导轨形状尺寸相适配的导轨卡槽，并通过导轨卡槽可滑动地卡嵌在直线导轨上。

所述的光栅尺通过倒L形连接板设置在三棱镜支架的下表面上，并与直线电机相对设置。

所述的直线电机的动子通过螺栓固定在三棱镜支架的下表面上，所述的直线电机的定子与动子相对设置，并沿直线导轨的长度方向布设在位移滑槽中。

所述的三棱镜的镜面与万花筒的镜筒相垂直。

所述的万花筒为三镜片式万花筒。

所述的三棱镜为标准三棱镜，材质不限，三棱镜镜面大小与万花筒的直径大致相当，三棱镜放置于万花筒前方合适的位置处，具体位置视阳光照射方向而定。

在实际应用时，启动电气控制器，电气控制器控制直线电机带动三棱镜支架沿直线导轨移动，在移动过程中，光栅尺会将三棱镜支架的运动状态实时反馈给电气控制器，待三棱镜支架移动至设定位置时，此时，在电气控制器的调控下，直线电机停止工作，然后通过旋转三棱镜至合适角度，即可实现太阳光的色散，并使色散光谱入射到万花筒的透光端，此时通过万花筒另一端的小孔就能观察到视野极其绚丽的对称图形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1)由于采用光栅尺，则能够将三棱镜支架的运动状态实时反馈给电气控制器，进一步提高了三棱镜支架的位移精度，保证三棱镜与万花筒之间距离的合适性；

2)整体结构简单，由于直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，可以实现三棱镜与万花筒间距的自动化调整，运动平稳、噪声小，调节更加灵活，操作更加快捷方便，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型位移传动单元的结构示意图；

图中标记说明：

1—工作台、2—三棱镜支架、3—三棱镜转轴、4—三棱镜、5—万花筒、6—位移传动单元、61—位移滑槽、62—直线导轨、63—导轨滑块、64—光栅尺、65—动子、66—定子、67—倒L形连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：