CN102662205A - 一种可变顶角液体棱镜 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可变顶角液体棱镜，它是由固定框架（1），可动框架（9），透明玻璃（2），双扭弹簧（3），弹性密封橡胶皮（4），橡胶底皮（6），橡胶波纹软皮（5），圆弧形铁质角度盘（7），可移动磁性挡柱（8），挡板指针（10）和基底(12)组成，上表面可带一个活动橡胶皮盖（11），方便灌装和倾倒液体。旋转可动框架（9）并用铁质角度盘（7）、磁性挡柱（8）、挡板指针（10）固定顶角角度，当充入液体时，便构成了一个液体棱镜；其中，圆弧形铁质角度盘（7）圆心位于棱镜顶角处，挡板指针（10）与玻璃同厚度并在同一直线上。本发明可满足一些光学***对棱镜角度可变的要求，具有顶角可变、棱镜折射率可变的优点，结构简单，成本低，易清洁，易安装。

Description

一种可变顶角液体棱镜

技术领域

本发明涉及一种新颖的可变顶角液体棱镜结构及其工作原理，属于应用光学器件的技术领域。

背景技术

液体光学器件是现在一门热门学科，以光学性质灵活可调为特征，构成可调光学***。液体棱镜是一种以液体为主体构成的棱镜，可以单独使用或集成于光学***中应用于各种新型光电子器件领域。通过改变棱镜角度、改变液体种类可灵活改变液体棱镜的光学性质，可应用于:光通讯器件、染料激光器、生物医疗领域的液体分析、光成像***、倾斜度测量等测量***以及教学实验等。

可变角液体棱镜是一种顶角可变的液体棱镜，将液体棱镜的顶角设计成连续可变，以满足一些光学仪器对棱镜顶角可变的要求。可变顶角棱镜在光通信及其他许多领域有着广泛的应用，如相机中的可变角度棱镜影像稳定器，利用变角棱镜进行光补偿校正角度，专门针对各种由镜头与机身间操作产生的不稳定情况造成的图像模糊进行实时补偿。目前，现有的棱镜大多是实体的玻璃棱镜，极少有角度可变的液体棱镜，实体的玻璃棱镜有一个显著的缺点，就是棱镜的角度不能改变，因而无法满足一些光学仪器对棱镜角度可变的要求。液体棱镜可在不改变***结构下，仅通过更换液体来实现棱镜折射率变换要求，这是其它固体器件不能达到的。所以研制角度可变的液体棱镜具有重要的技术价值和应用前景。

本专利设计出的可变顶角液体棱镜，利用磁效应和独特的结构实现顶角可变，可满足一些光学仪器对棱镜角度可变的要求，而且可根据需要改变棱镜折射率，与现有固体型可变顶角棱镜相比，具有结构简单，成本低，易清洁，易安装的特点，且大小尺寸可根据需要确定。

发明内容

技术问题：本发明的目的是设计一种顶角可连续变化的液体棱镜，解决液体棱镜顶角可变、棱镜折射率可改变等问题。

技术方案：本发明的可变顶角液体棱镜的结构包括固定框架、可动框架、透明玻璃、双扭弹簧、弹性密封橡胶皮、橡胶底皮、橡胶波纹软皮、圆弧形铁质角度盘、可移动磁性挡柱、挡板指针和基底组成，其中，固定框架的一边与可动框架的一边由双扭弹簧连接，固定框架的另一边与可动框架的另一边由橡胶波纹软皮连接，在固定框架、可动框架和橡胶波纹软皮构成的三角形棱柱的上表面盖有一个活动橡胶皮盖，方便灌装和倾倒液体，在所述三角形棱柱的下表面设有一个橡胶底皮；透明玻璃分别设置在固定框架和可动框架上，由弹性密封橡胶皮密封，被密封的所述三角形棱柱舍的柱底和角度盘设置在基底上，角度盘圆心位于棱镜顶角处，挡板指针与透明玻璃同厚度并固定在透明玻璃外侧。

该液体棱镜顶角上的磁性挡柱位于圆弧形铁质角度盘的上方，便于控制和调节。可动框架的旋转是通过磁性挡柱和圆弧形铁质角度盘来控制，并由此确定液体棱镜的角度。

所述的可变顶角液体棱镜固定于基底之上，可动框架可绕转轴转动，在双扭弹簧的弹力作用下，棱镜顶角初始张角相对较大，转动可动框架，使挡板指针所指角度小于所需角度，将磁性挡柱放置于圆弧形铁质角度盘上所需角度的边缘，以阻止挡板指针的返回，轻轻挪动磁性挡柱，使挡板指针恰好指在所需的角刻度上，当充入液体时，便构成了一个液体棱镜。当需要改变棱镜顶角大小时，通过挪动磁性挡柱，便可实现液体棱镜顶角大小的调节。

有益效果：根据以上叙述可知，本发明具有如下特点:

本发明设计了一种顶角可变的液体棱镜，相对现有固体棱镜，具有顶角可变、棱镜折射率可变（通过更换液体种类或浓度实现）、结构简单、成本低，易清洁、易安装、大小尺寸可根据需要确定等优点。

创新之处在于：

1） 利用液体可调属性构成光学性质可调的棱镜，具有顶角可变、棱镜折射率可变的优点；

2） 利用磁性挡柱与圆弧形铁质角度盘来实现液体棱镜的顶角连续可变；

3） 棱镜的顶角大小对应着可动框架上的挡板指针所指的刻度，角度精确且读数方便；

4） 可根据需要更换不同折射率的液体，且方便灌注和清洁；

5） 利用双扭弹簧的弹力作为可动框架的回复力。

附图说明

图1是可变顶角液体棱镜的结构示意图。

图中有：固定框架1、透明玻璃2、双扭弹簧3、弹性密封橡胶皮4、橡胶波纹软皮5、橡胶底皮6、圆弧形铁质角度盘7、磁性挡柱8、可动框架9、挡板指针10、活动橡胶皮盖11、基底12。

具体实施方式

如图1，本发明的可变顶角液体棱镜的结构包括固定框架1、可动框架9、透明玻璃2、双扭弹簧3、弹性密封橡胶皮4、橡胶底皮6、橡胶波纹软皮5、圆弧形铁质角度盘7、可移动磁性挡柱8、挡板指针10和基底12组成，其中，固定框架1的一边与可动框架9的一边由双扭弹簧3连接，固定框架1的另一边与可动框架9的另一边由橡胶波纹软皮5连接，在固定框架1、可动框架9和橡胶波纹软皮5构成的三角形棱柱的上表面盖有一个活动橡胶皮盖11，方便灌装和倾倒液体，在所述三角形棱柱的下表面设有一个橡胶底皮6；透明玻璃2分别设置在固定框架1和可动框架9上，由弹性密封橡胶皮4密封，被密封的所述三角形棱柱舍的柱底和角度盘7设置在基底12上，角度盘7圆心位于棱镜顶角处，挡板指针10与透明玻璃2同厚度并固定在透明玻璃2外侧。

该液体棱镜顶角上的磁性挡柱8位于圆弧形铁质角度盘7的上方，便于控制和调节。可动框架9可绕转轴转动，在双扭弹簧3的弹力作用下，棱镜顶角初始张角相对较大，转动可动框架9，使挡板指针10所指角度小于所需角度，将磁性挡柱8放置于圆弧形铁质角度盘7上所需角度的边缘，以阻止挡板指针10的返回，轻轻挪动磁性挡柱8，使挡板指针10恰好指在所需的角刻度上，当充入液体时，便构成了一个液体棱镜，其中，角度盘7圆心位于棱镜顶角处，挡板指针10与玻璃同厚度并在同一直线上。当需要改变棱镜顶角大小时，通过挪动磁性挡柱，便可实现液体棱镜顶角大小的调节。

将本发明用于液体棱镜折射计，此折射计的测量范围只与液体棱镜顶角有关，不受其它材料的折射率限制，因此可以通过改变顶角大小，比如取60°，使折射计的测量范围比目前市面上常用的阿贝折射计更广，能够测量新型液体材料的折射率。

若匀速缓慢地移动磁性挡柱，则可用本发明来观察棱镜角度连续变化的光学现象；或者固定棱镜角度，来分别观察两种或者几种不同种类液体的光学现象差异，是初中、高中、大学物理光学实验课的良好教具。

本发明可应用于相机中的可变角度棱镜影像稳定器，利用变角棱镜进行光补偿校正角度。

Claims (2)

1.一种可变顶角液体棱镜，其特征在于它由固定框架（1）、可动框架（9）、透明玻璃（2）、双扭弹簧（3）、弹性密封橡胶皮（4）、橡胶底皮（6）、橡胶波纹软皮（5）、圆弧形铁质角度盘（7）、可移动磁性挡柱（8）、挡板指针（10）和基底（12）组成，其中，固定框架（1）的一边与可动框架（9）的一边由双扭弹簧（3）连接，固定框架（1）的另一边与可动框架（9）的另一边由橡胶波纹软皮（5）连接，在固定框架（1）、可动框架（9）和橡胶波纹软皮（5）构成的三角形棱柱的上表面盖有一个活动橡胶皮盖（11），方便灌装和倾倒液体，在所述三角形棱柱的下表面设有一个橡胶底皮（6）；透明玻璃（2）分别设置在固定框架（1）和可动框架（9）上，由弹性密封橡胶皮（4）密封，被密封的所述三角形棱柱舍的柱底和角度盘（7）设置在基底（12）上，角度盘（7）圆心位于棱镜顶角处，挡板指针（10）与透明玻璃（2）同厚度并固定在透明玻璃（2）外侧。

2.根据权利要求1所述的可变顶角液体棱镜，其特征在于该液体棱镜顶角上的磁性挡柱（8）位于圆弧形铁质角度盘（7）的上方，便于控制和调节。

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