专利名称：魔幻万花装置的制作方法
技术领域：
本发明与万花筒和电器上的指示、显示装置有关。
为公众所知的传统万花筒，其成像材料通常是一些彩色玻璃碎块等，它们随万花筒的转动产生不同的排列组合，经反射镜组的多次反射在万花筒中成像。本发明的设计者曾提出一种申请号为89215916的“音乐电子万花筒”和申请号为“89220072”的“声控电子万花筒”，它们的成像主要取决于电子发光元件随音乐集成电路中乐曲的变化，或随外界声响变化和闪烁，以及排列的电子发光元件相对于万花筒中反射镜组的位置，并在万花筒中产生各种绚丽的电子图像。但是它们与传统万花筒一样，其成像均在万花筒的内部，观看者须用单眼靠近万花筒后端的小观看孔才能看到万花筒中产生的主要图象。每次观看不仅只限于一个观看者，而且受万花筒体积的限制(亦即万花筒的反射镜组不可能做的足够大，以致人能够伸进头去在里面观看——此时可看到万花筒中所成像的绝大部分)，观看者也难以在小观看孔上看到万花筒所产生图象的“全部”；加之电子发光元件与反射镜的位置相对固定或位置相对变化甚少的限制，使电子万花筒的观看效果和应用范围受到很大制约。
在与人们日常生活密切相关的电器产品上，特别是在一些家用电器设备上，例如收录机、扩音机、电视机、电冰箱、电风扇等，它们一般均采用电子发光元件或指示灯作为电源指示、电平显示或音频频谱显示等。这些指示和闪烁装置，一方面起各种指示和显示作用，另一方面则要起到装饰点缀和观赏的作用，随着社会的发展，人们对后者的要求将会更加广泛和强烈。而现有的指示或显示方法和效果，一般只是简单的发光或闪烁变化，很难构成丰富的完美的图像，并缺乏立体感、动感和美感，这显然难以满足社会发展和人们的需要。
本发明在于提供一种魔幻万花装置，它利用光学原理，使原来在反射镜组内部的空间像通过透镜的透射和汇聚，在反射镜组的外部形成具有立体感和动感及变化的彩色图象；改变成像装置与反射镜组的相对位置，使产生的图象更富于观赏价值和装饰效果。当魔幻万花装置实施于万花筒和观赏工艺品时，其图象不仅比前述的电子万花筒更为丰富和富于变化，而且改变了传统万花筒只能单人用单眼靠近才能观看的缺点，使多人在一定距离范围内均可同时观赏，特别在无外界光的情况下(例如夜晚)，其观赏效果最佳；当魔幻万花装置实施于电器上的指示、显示和装饰灯时，特别是应用于家用音响、声像、电扇等电器上时，可克服传统指示、显示方法的不足，集指示、显示和装饰于一身，使之更具立体感、动感和美感，以满足社会发展和人们生活的要求。
魔幻万花装置的基本组成详见附
图1。
一种采用成像材料(1)，转盖(2)，筒体(3)，反射镜组(4)，透镜(5)所组成的魔幻万花装置，其特征在于置于反射镜组(4)前端的成像材料(1)为电子成像装置；置于反射镜组(4)后端的透镜(5)为正透镜。
其中的电子成像装置主要由电路(6)、发光显示体(7)和电源(8)所组成，如附图2a和附图2b所示。发光显示体(7)可采用电子发光元件，如发光二极管。也可采用彩灯等。当魔幻万花装置实施于公知的万花筒和观赏工艺品时，电路(6)应采用音乐集成电路和声控电路。例如采用型号为T101A、PR107等音乐集成芯片和采用申请号为89220072的“声控电子万花筒”说明书附图2所示的四运放集成电路等。电源(8)可用电池。当魔幻万花装置实施于收录机、音响等家用电器时，电路(6)均可采用显示驱动电路。例如附图2b给出的一种专为收录机等音响设备设计的电平显示驱动电路。为了使产生的图像丰富，也可采用音频频谱显示电路，如《无线电爱好者设计制作检修指南》(福建科学技术出版社1989年)一书中248页
图1－7－31所示的电路。在附图2b中，电路(6)主要是由SL320型集成电路所组成的双路五位LED电平显示驱动电路，发光显示体(7)是由十只发光二极管所组成。DC为直流电源，而Vi则是功放输入的音频信号电压。在该电路中，随输入音频信号的变化，发光二极管可不断地闪烁变化。
转盖(2)中固定安装有成像装置(1)，其后端制有凸缘，可使成像装置(1)和转盖(2)相对简体(3)、反射镜组(4)和透镜(5)转动任意角度。转盖(2)上还制有两个小孔，供电源开关和声传感器用。若电源(8)采用电池，则在电源(8)与电路(6)之间需安装电源开关；若电源(8)直接采用电器上符合要求的电源，则只需在转盖(2)的前端制有凸台和凸缘，以保证接触供电(附图3所示)。
筒体(3)为普通空心圆筒形，筒体前端制有凸缘与转盖(2)嵌套联接，中间固定有反射镜组(4)，后端固定安装透镜(5)。
反射镜组(4)为两片或多片具有反射光能力的材料组成，如抛光电镀板，玻璃等，其截面形状可以是V形、三角形或其它多边形，一般采用三个反射镜片组成的反射镜组，其截面呈三角形。
置于反射镜组(4)后端的透镜(5)是一组双凸球面透镜，或是一个正透镜，或是菲涅尔透镜。本发明中透镜的主要作用是将反射镜组整个空间所呈的图象透射和汇聚，使之在装置外部形成丰富多彩的图案。为了使图案的色彩更加绚丽，图案更富有立体感、动感和美感，则需减小透镜表面成像的空间距离，增加透镜的透光率。根据光学原理可知，在物距一定时，透镜的焦距越小，则像距越小；透镜的厚度越薄，则光能损失越小。因此，在设计时，要求透镜有较小的焦距和较薄的厚度，下面就这一问题结合附图4～附图8作两点分析讨论附图4是参数如图所示的球体透镜。
附图5是参数如图所示的半球透镜。
附图6是参数如图所示的双凸球面透镜。
附图7是由两个双凸球面薄透镜组成的透镜组。
附图8是参数如图所示的菲涅尔透镜。
一、透镜的焦距f′和厚度d。
透镜的焦距公式f′＝ (nρ1ρ2)/((n-1)［n(ρ2-ρ1)+(n-1)d］) (1－1)式中n为材料折射率，若选取玻璃，则n＝1.5；ρ1ρ2分别为透镜两表面的曲率半径；d为透镜的轴向厚度；透镜径向宽度统一取2r。
对球体透镜(图4)ρ1＝－ρ2＝r。
其厚度d＝2r，焦距f′＝1.5r。
对半球透镜(图5)ρ1＝r ρ2＝∞其厚度d＝r，焦距f′＝2r。
对双凸球面透镜(图6)ρ1＝－ρ2＝ρ根据数学原理
将上式代入式(1－1)，求导可得当厚度d＝1.4r时，透镜焦距有极小值，且f′＝1.36r对由两个双凸球面薄透镜组成的透镜组(图7)当两透镜接触时，焦距f′＝ (f1＇)/2 ＝ (f2＇)/2若选两个d＝0.5r，f′＝2.2r的单透镜则透镜组的厚度d＝r，焦距f′＝1.1r即由两个透镜构成的透镜组与单透镜相比，不仅焦距短，而且厚度薄。
二、菲涅尔透镜。
由光学原理可知，连续光学表面的成像特性，主要取决于表面的曲率，而轴向厚度是次要的因素。在不改变原曲率的前提下，减小其轴向厚度，光学元件仍可保持其聚焦特性。因此将透镜制成如图8所示的同心圆环，这样既保证透镜有较小的焦距，又减小其轴向厚度，且安装固定方便，成本低廉。
综上所述，可得出如下结论1.透镜(5)最好选取一组双凸球面薄透镜，且最佳数目为两个。
2.当透镜(5)选用一个正透镜时，最好选用最佳设计特征值为d＝1.4r的双凸球面透镜，d＝2r的球体透镜和d＝r的半球透镜次之。
3.菲涅尔透镜具有焦距短，厚度薄，重量轻，易于批量生产等特点，也可采用。
魔幻万花装置集益智、娱乐、趣味于一身，溶装饰、指示、显示于一体，是收录机、扩音机、音响装置、电视机等电器的高级指示、显示、装饰灯；是开发智力、丰富想象力的理想儿童玩具；也是精美和高雅的装饰工艺品。魔幻万花装置一物多用，成本低廉，易于制造，它给人们带来美的遐想。
权利要求1.一种采用成像材料(1)，转盖(2)，筒体(3)，反射镜组(4)，透镜(5)所组成的魔幻万花装置，其特征在于置于反射镜组(4)前端的成像材料(1)为电子成像装置；置于反射镜组(4)后端的透镜(5)为正透镜。
2.按照权利要求1所述的魔幻万花装置，其特征在于透镜(5)可采用一个正透镜，也可采用一组正透镜，并且最好采用一组双凸球面透镜。
3.按照权利要求1所述的魔幻万花装置，其特征在于电子成像装置主要由电路(6)、发光显示体(7)、电源(8)所组成，其中发光显示体(7)是电子发光元件或是彩灯。
4.按照权利要求3所述的魔幻万花装置，其特征在于当实施于公知的万花筒和观赏工艺品时，电路(6)应采用音乐集成电路和声控电路。
5.按照权利要求3所述的魔幻万花装置，其特征在于当实施于收录机等家用电器时，电路(6)为显示驱动电路。
6.按照权利要求2所述的魔幻万花装置，其特征在于当透镜(5)为一组双凸球面透镜时，最好是两个双凸球面薄透镜；当透镜(5)为一个正透镜时，其最佳设计特征为d＝1.4r的双凸球面透镜，d＝2r的球体透镜和d＝r的半球透镜次之。
专利摘要本实用新型提供了一种魔幻万花装置，其特征在于，置于反射镜组(4)前端的成像材料(1)为电子成像装置，置于反射镜组(4)后端的透镜(5)为正透镜。通过透镜的透射和汇聚，在反射镜组的外部形成具有立体感的彩色图象；改变成像材料与反射镜组的相对位置，使产生的图象更富于变化。本装置结构合理，工艺简单，成本低廉，用途广泛。
文档编号G02B27/08GK2090540SQ9020807
公开日1991年12月11日 申请日期1990年6月1日 优先权日1990年6月1日
发明者余鹏, 吴筱敏 申请人:余鹏, 吴筱敏