一种模拟人眼视觉成像功能演示装置的制作方法

本实用新型涉及一种光学科普教育器械技术领域，尤其涉及一种模拟人眼视觉成像功能演示装置。

背景技术：

目前大多数科技展馆对于眼睛的工作原理，还是通过文字、图片以及相应的视频动画的方式进行展示。虽然有一些按照眼睛实际结构制作的模型，但也都是固定的放大实物模型，无法直观演示视觉成像过程中，眼睛各个部位的调节作用。研究表明，近视或远视多数与眼轴的变化有关。然而，教学中的模型主要集中于对晶状体调节的研究，鲜有对眼轴变化进行演示的模型，并且其使用效果不理想。

因此，基于上述缺陷，在光学科普教育器械技术领域，对于模拟人眼视觉成像功能的装置存在研究和改进的需求，这也是目前光学科普教育器械技术领域中的一个研究热点和重点，更是本实用新型得以完成的出发点和动力所在。

技术实现要素：

针对上述存在的诸多缺陷，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，从而完成了本实用新型。

具体而言，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种模拟人眼视觉成像功能演示装置，以解决近视眼和远视眼眼轴变化的不容易展示的技术问题，使用效果好。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是，提供一种模拟人眼视觉成像功能演示装置，包括双面凸透镜和光源，所述双面凸透镜密封安装于从动透明筒体的一端，所述从动透明筒体内滑动安装有从动活塞，所述从动活塞与双面凸透镜之间形成一个从动空腔，所述从动活塞上设有磨砂玻璃片，所述磨砂玻璃片与所述双面凸透镜位置相对，所述从动透明筒体的筒壁上设置有第一流体通道，所述第一流体通道靠近所述双面凸透镜位置；所述第一流体通道通过第一连通管连接主动筒体，所述主动筒体内设置有主动空腔，所述主动空腔内滑动安装有主动活塞，所述主动空腔与从动空腔相连通且所述主动空腔和从动空腔内均填充流体介质，所述主动筒体顶部设置第二流体通道，所述第二流体通道连接开关，所述开关另一端通过第二连通管连接莫菲氏管，所述莫菲氏管另一端连接有止回阀。

作为一种优选技术方案，所述从动活塞远离所述双面凸透镜的一端固定连接有第一固定挡板，所述第一固定挡板与所述从动活塞之间夹压有弹簧。

作为一种优选技术方案，所述第一固定挡板上设置第一通气孔。

作为一种优选技术方案，所述主动筒体上设有驱动所述主动活塞往复运动的驱动机构。

作为一种优选技术方案，所述驱动机构包括固定安装于所述主动筒体端部的第二固定挡板，所述第二固定挡板上螺纹连接有推动杆，所述主动活塞上固定安装有轴承座，所述推动杆的端部转动安装于所述轴承座上。

作为一种优选技术方案，所述第二固定挡板上设置第二通气孔。

作为一种优选技术方案，所述驱动机构包括固定安装于所述主动筒体端部的端板，所述端板上设有导向槽，所述导向槽内约束安装有齿条，所述齿条一端固定安装于所述主动活塞上，另一端伸出所述主动筒体，伸出所述主动筒体一端的所述齿条与主动齿轮相啮合，所述主动齿轮固定安装于电动机的动力输出轴上。

作为一种优选技术方案，所述从动透明筒体的筒壁上设置有刻度线。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型用从动透明筒体模拟眼睛的玻璃体膜，从动空腔模拟玻璃体内部，双面凸透镜模拟晶状体，从动活塞上的磨砂玻璃模拟视网膜，流体模拟玻璃体中的透明胶状物质，磨砂玻璃与双面凸透镜之间的距离变化模拟眼轴的长度的变化，光源与双面凸透镜之间的距离发生变化时，通过移动从动活塞，可在磨砂玻璃上获得清晰的图像，从而演示出物距发生变化导致相距发生变化时，眼轴对视觉成像的调节作用；并且利用莫菲氏管排出从动空腔内的气泡，从而避免了气泡对流体中光线传播的影响，提高了本实用新型的使用效果。

(2)调节镜片介入后，通过调节主动活塞可在磨砂玻璃上获得清晰的图像，从而反映出近视和远视时，眼轴相对于正常眼的变化。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是图1中从动透明筒体上刻度的示意图；

图3是实施例二中驱动装置的结构示意图；

图4是实施例二中的传动示意图。

其中，在图1至图4中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件或部件。

图中：1、光源，2、双面凸透镜，3、从动透明筒体，4、从动活塞，5、从动空腔，6、磨砂玻璃片，7、第一流体通道，8、主动筒体，9、主动空腔，10、主动活塞，11、第一固定挡板，12、弹簧，13、第一通气孔，14、第二固定挡板，15、推动杆，16、轴承座，17、第二通气孔，18、端板，19、导向槽， 20、齿条，21、主动齿轮，22、电动机，23、刻度线，24、调节镜片，25、第二流体通道，26、开关，27、莫菲氏管，28、止回阀，29、第一连通管，30 第二连通管。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体的实施方式对本实用新型进行详细说明，但这些列举性实施方式的用途和目的仅用来列举本实用新型，并非对本实用新型的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本实用新型的保护范围局限于此。

实施例一

如图1所示，本实用新型公开了一种模拟人眼视觉成像功能演示装置，包括双面凸透镜2和光源1，双面凸透镜2密封安装于从动透明筒体3的一端，具体地说，从动透明筒体3由透明的塑料或玻璃做成，从动透明筒体3的一端设有与双面凸透镜2相适配的开口，双面凸透镜2安装于开口处并使用密封胶等密封安装于从动透明筒体3上。从动透明筒体3内滑动安装有从动活塞4，从动活塞4与双面凸透镜2之间形成一个从动空腔5，从动活塞4上设有磨砂玻璃片6，从动空腔 5相当于玻璃体的内部空间，从动活塞4上的磨砂玻璃片6则相当于人眼的视网膜。磨砂玻璃片6直径略小于从动活塞4直径并镶嵌安装于从动活塞4表面，磨砂玻璃片6与双面凸透镜2位置相对，双面凸透镜2位于光源与从动透明筒体3之间，从而保证经从动活塞4位置调节，光源1能够成像于磨砂玻璃片6上。从动透明筒体3的筒壁上设置有第一流体通道7，第一流体通道7靠近双面凸透镜2位置，第一流体通道7通过29第一连通管连接主动筒体8，主动筒体8内设置有主动空腔 9，主动空腔9内滑动安装有主动活塞10，主动空腔9与从动空腔5相连通且主动空腔9和从动空腔5内均填充流体介质。安装时，将经由第一流体通道7向从动空腔5内加入流体，流体可以是水，牛奶等物质，模拟眼睛玻璃体中的透明胶状物质，然后将主动空腔9调至最大并加满流体，之后连接主动筒体8和从动透明筒体3。主动筒体8靠近第一连通管29位置设置第二流体通道25，第二流体通道25 通过第二连通管30连接开关26，开关26另一端连接莫菲氏管27，为了便于安装和使用，第二连通管30可以采用刚性材料制成，以便于支撑和固定莫菲氏管27，莫菲氏管27挤压后能够自行恢复，莫菲氏管27另一端连接有止回阀28，止回阀 28优选为出气单向阀。演示过程中，通过振动从动透明筒体3将从动空腔5中的气泡调节至第一流体通道7处，打开开关26，挤压莫菲氏管27气泡进入主动空腔9内。然后，振动主动筒体8将主动空腔9中的气泡调节至第二流体通道25处，挤压莫菲氏管27，气泡进入莫菲氏管27内，关闭开关26。莫菲氏管27在静脉注射中为常用配件，其结构在此不再赘述，通过莫菲氏管27排出主动空腔9和从动空腔5中的气泡，从而避免了气泡对流体中光线传播的影响。

本实用新型用从动透明筒体3模拟眼睛的玻璃体，双面凸透镜2模拟晶状体，从动活塞4上的磨砂玻璃片6模拟视网膜，从动透明筒体3模拟玻璃体膜，从动空腔5模拟玻璃体内部，流体模拟玻璃体中的透明胶状物质，磨砂玻璃片6与双面凸透镜2之间的距离变化模拟眼轴的长度的变化。

从动活塞4远离双面凸透镜2的一端固定连接有第一固定挡板11，第一固定挡板11与从动活塞4之间夹压有弹簧12。当从动透明筒体3内的液体减少时，从动活塞4在弹簧12弹力作用下，向靠近双面凸透镜2的一侧移动；当从动透明筒体3内的液体增多时，在液体压力作用下，从动活塞4向远离双面凸透镜2的一侧移动。第一固定挡板11上设置第一通气孔13，使得从动活塞4与第一固定挡板 11之间与外界形成通气空间，减少了从动活塞4运动阻力。

如图2所示，从动透明筒体3的筒壁上设置有刻度线23，从而可观察并记录演示过程中从动活塞4位置的变化，从而反映出磨砂玻璃片6的移动方向，亦即眼轴的变化。

主动筒体8上设有驱动主动活塞10往复运动的驱动机构。如图1所示，驱动机构包括固定安装于主动筒体8端部的第二固定挡板14，第二固定挡板14上螺纹连接有推动杆15，通过转动推动杆15，实现了主动活塞10平移。至于推动杆 15的连接方式，具体的说，主动活塞10上安装有轴承座16，推动杆15的端部转动安装于轴承座16上。演示过程中，旋转推动杆15，推动杆15驱动主动活塞10 在主动筒体8内滑动。第二固定挡板14上设置第二通气孔17，作用同第一通气孔13。

实施例二

本实用新型公开了一种模拟人眼视觉成像功能演示装置，其结构与实施例一基本相同，其区别在于，如图3和图4所示，驱动机构包括固定安装于主动筒体8端部的端板18，端板18上设有导向槽19，导向槽19内约束安装有齿条20，齿条20一端固定安装于主动活塞10上，另一端伸出主动筒体8，伸出主动筒体8 一端的齿条20与主动齿轮21相啮合，端板18的存在使得齿条20平行于主动筒体 8壁并沿该方向运动，起到了支撑和导向作用。齿条20与主动齿轮21固定安装于电动机22的动力输出轴上，电动机22动力输出轴上的主动齿轮21带动齿条20 移动，从而驱动主动活塞10运动。

装置演示步骤如下：

1、将光源1置于从动透明筒体3双面凸透镜2侧，调节主动活塞10位置，从而带动从动活塞4运动，直至磨砂玻璃片6上出现清晰的图像，观察从动活塞4 位置，发现从动活塞4位于从动透明筒体3某一刻度位置并记录。

2、改变光源1与双面凸透镜2间的距离，调节主动活塞10位置，直至在磨砂玻璃片6上出现清晰的图像，观察从动活塞4位置，发现从动活塞4位于从动透明筒体3某一刻度位置并记录。

3、在移动光源1与双面凸透镜2之间放置凸透镜作为调节镜片24，调节主动活塞10位置，直至在磨砂玻璃片6上出现清晰的图像，观察从动活塞4位置，发现从动活塞4位于从动透明筒体3某一刻度位置并记录。

4、用凹透镜代替凸透镜作为调节镜片24置于光源1和从动透明筒体3间，调节主动活塞10位置，直至在磨砂玻璃片6上出现清晰的图像，观察从动活塞4 位置，发现从动活塞4位于从动透明筒体3某一刻度位置并记录。

尽管为了举例和描述之目的，而介绍了本实用新型的上述实施方式和附图所示结构及处理过程。但这些并非是详尽的描述，也不能将本实用新型的范围局限于此。对本领域技术人员来说，可对本实用新型的上述实施方式做出多种修改和变化，而这些所有的修改和/或变化都包括在如本实用新型的权利要求所限定的范围之内，并不脱离如权利要求所限定的本实用新型的范围和精神。