專利名稱：彩虹生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩虹生成裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種能在任何所希望的地方產(chǎn)生一種供裝飾用的人工彩虹，例如在建筑的內(nèi)部，或安置了噴泉或樹(shù)木的地方。
近來(lái)，很多建筑設(shè)計(jì)都附設(shè)有噴泉、植物或樹(shù)木的休息區(qū)。特別是在旅館等建筑中，在大廳或花園中安置一些此類設(shè)施以造成一種宜人的氣氛。然而，這方面的設(shè)施在設(shè)計(jì)上受到限制，并且通常相互類似。引人入勝的、不尋常的設(shè)計(jì)都很少見(jiàn)。
考慮到上述情況，本申請(qǐng)人以前曾提出一種彩虹生成裝置，它能在旅館等建筑的大廳中形成人工彩虹，以造成一種環(huán)境。
本申請(qǐng)人以前提出的彩虹生成裝置是把太陽(yáng)光或可見(jiàn)光譜成份組成的人工白光通過(guò)透鏡系統(tǒng)聚焦，并引入光導(dǎo)，從而通過(guò)它傳輸該可見(jiàn)光(或白光)，并發(fā)射出去，進(jìn)入光導(dǎo)光發(fā)射端對(duì)面的透鏡，將光線變成平行光束，再進(jìn)入一系列棱鏡，分離成光譜各色，并由此投射到期望之處，形成彩虹。實(shí)際上，這個(gè)裝置包含多條相互并列的光導(dǎo)，太陽(yáng)光或由可見(jiàn)光譜成份組成的人工白光通過(guò)透鏡聚焦后由這些光導(dǎo)傳輸，在各光導(dǎo)的并行的光發(fā)射末端正對(duì)面安放一狹長(zhǎng)的柱面透鏡，狹長(zhǎng)柱面透鏡對(duì)面再安放一些相互并列的狹長(zhǎng)棱鏡。從柱面透鏡穿出的平行光束進(jìn)入棱鏡，在此分離成一系列色成份，從長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光到短波長(zhǎng)的藍(lán)光。按照不同波長(zhǎng)進(jìn)行折射的各光成份組成了紅與藍(lán)之間的中間部份。這樣，就生成了一個(gè)彩虹，它含有一系列按波長(zhǎng)序列排列的色彩，上至紅色，下至藍(lán)色。
本申請(qǐng)人以前提出的彩虹生成裝置的另一例包括單條光導(dǎo)以及相應(yīng)的一個(gè)單個(gè)的球面透鏡和一組排列成圓形的棱鏡。其中用圓形的單個(gè)棱鏡替代這一組棱鏡也是可以的。彩虹生成裝置的這種設(shè)計(jì)使我們更易于把一條纖維光纜，一個(gè)透鏡和一個(gè)棱鏡安排在一起，并得到一種近乎圓形的有趣的彩虹。但是，上述的彩虹生成裝置相當(dāng)大且價(jià)格昂貴，因?yàn)閺墓鈱?dǎo)射出的光不是直接進(jìn)入棱鏡而是先通過(guò)球面透鏡形成一個(gè)平行光束。
本發(fā)明的基本目的是提供一種能通過(guò)單個(gè)棱鏡而不用球面透鏡產(chǎn)生彩虹的彩虹生成裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種彩虹生成裝置，其中，一光導(dǎo)的光接收端設(shè)置在一個(gè)透鏡的焦點(diǎn)上，以便可選擇性地僅接收太陽(yáng)光或人工光的可見(jiàn)光部份。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種彩虹生成裝置，其中，安放多條光導(dǎo)，從中發(fā)出光線射向棱鏡的第一邊。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種彩虹生成裝置，其中，多條光導(dǎo)捆扎在一起形成一條光纜，光纜的光發(fā)射端朝向棱鏡的第一邊，以便產(chǎn)生一個(gè)非常明亮的彩虹。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種彩虹生成裝置，其中，幾條光導(dǎo)或光纜互相并列并與棱鏡有一給定的距離，以產(chǎn)生一個(gè)非常明亮的彩虹。


圖1和圖2分別是解釋本申請(qǐng)人以前提出的彩虹生成裝置的視圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例之彩虹生成裝置的一個(gè)主要部份的側(cè)視圖。
圖4是架設(shè)在儀器上的棱鏡的平面視圖。
圖5a和5b是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所用的光導(dǎo)和纖維光纜的視圖。
圖6是按照本發(fā)明的一個(gè)彩虹生成裝置的外觀視圖。
圖7是顯示本發(fā)明所用的一個(gè)太陽(yáng)光收集器的實(shí)施例的視圖。
圖8是解釋如何通過(guò)太陽(yáng)光收集器之透鏡系統(tǒng)將可見(jiàn)光區(qū)的太陽(yáng)光引入光導(dǎo)的視圖。
圖1是解釋本申請(qǐng)人以前所提出的彩虹生成裝置的結(jié)構(gòu)視圖。在圖1中，1是光導(dǎo)，它傳輸通過(guò)一個(gè)透鏡聚焦的太陽(yáng)光或由光譜成份組成的人工可見(jiàn)(白)光。2是透鏡，正對(duì)上述光導(dǎo)的光發(fā)射端，以便將從光導(dǎo)光發(fā)射端來(lái)的光線變成平行光束。3是一組狹長(zhǎng)的棱鏡，用于接收平行光束，將其分離成光譜色。圖1所示的裝置包括一些相互并列的光導(dǎo)1，一個(gè)對(duì)著并列光導(dǎo)1的狹長(zhǎng)柱面透鏡2和幾個(gè)相互并列地對(duì)著狹長(zhǎng)柱面透鏡2的狹長(zhǎng)棱鏡3。在圖1中用了幾個(gè)棱鏡，但也可能用單個(gè)棱鏡就足夠了。每條光導(dǎo)1是由幾束光學(xué)纖維組成的纖維光纜，且可彎曲。如上所述，通過(guò)柱面透鏡2的平行光束進(jìn)入棱鏡，在其中被分離成一系列的色成份，從長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅色(R)到短波長(zhǎng)的藍(lán)色(B)。中間的部份是由那些按照各自波長(zhǎng)折射的各色光成份所構(gòu)成。如此形成的彩虹包含了一系列的色彩，并按照它們的波長(zhǎng)序列安排，高至紅色，低至藍(lán)色。各光導(dǎo)發(fā)射端與棱鏡距離不同能使多個(gè)彩虹看起來(lái)是重疊的，顯得非常美麗。
圖2是顯示本申請(qǐng)人以前提出的彩虹生成裝置的另一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)視圖。參照?qǐng)D2，其中前面在圖1中描述過(guò)的相似的各部件均用與圖1相同的標(biāo)號(hào)表示。彩虹生成裝置包括作為光源的纖維光纜1，單個(gè)球面透鏡21及一組安排成環(huán)形的棱鏡3。也可以用單個(gè)環(huán)形的棱鏡代替這一組棱鏡，彩虹生成裝置的這種設(shè)計(jì)使得容易安放纖維光纜1、透鏡21及棱鏡3，又能得到幾乎是圓形的有趣的彩虹。但是，上述的彩虹生成裝置外形大、造價(jià)昂貴。因?yàn)閺睦w維光纜發(fā)射出的光線不是直接進(jìn)入棱鏡3，而是通過(guò)一個(gè)柱面或一球面的透鏡以得到平行光。
考慮到上述情況，本發(fā)明將提供一種彩虹生成裝置，它能通過(guò)單棱鏡而不需柱面或球面透鏡產(chǎn)生彩虹。
圖3是本發(fā)明實(shí)施的一種彩虹生成裝置的結(jié)構(gòu)視圖。
圖4是圖3中支撐棱鏡部份的平面視圖。在圖3和4中，1是一條纖維光纜，3是一個(gè)棱鏡，可見(jiàn)光來(lái)自未示于圖3中的光源?？梢?jiàn)光通過(guò)纖維光纜1傳輸，并從光發(fā)射端11射出。上述光發(fā)射端11由支架4支持，支架4通過(guò)支撐板7可移動(dòng)、可旋轉(zhuǎn)地固定于支柱5上。換句話說(shuō)，上述長(zhǎng)方形的支撐板7有一縱向槽口71，從而允許支撐板本身與支架4一起相對(duì)于支柱滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，把纖維光纜的光發(fā)射端11置于要求的位置。支撐板7用位于支撐板7的槽口71中的螺釘套件72固定于支柱5上。夾子41可轉(zhuǎn)動(dòng)地把支架4固定到支撐板7上，以調(diào)整光纜的光發(fā)射端的位置。如圖3和圖4所示，橫截面幾乎為等邊三角形的棱鏡3由幾個(gè)支撐元件支撐，支撐方法如下棱鏡的兩個(gè)端面由側(cè)板31夾住，第二頂B及和B相對(duì)的面分別由夾板33和32支撐，夾板33和32與側(cè)板31是連在一起的。上述側(cè)板31固定在調(diào)節(jié)片34上，而34又相應(yīng)地固定在支柱5的調(diào)節(jié)片53上。棱鏡3和纖維光纜1的光發(fā)射端11間的關(guān)系是這樣的光發(fā)射端11的光軸固定成與棱鏡3的第一頂A的第一邊垂直相交，且指向棱鏡的第二頂B，支柱5的基座板51用螺釘52固定到安放整個(gè)支柱的外殼6上。外殼6正對(duì)棱鏡3的第三頂C的部份具有一個(gè)傾斜的表面，一透明板61安裝在外殼的支持框架63上，并用固定框架62固定。在如此安排光發(fā)射端11和棱鏡3的相對(duì)位置以后，本申請(qǐng)人確認(rèn)通過(guò)光導(dǎo)1傳輸?shù)目梢?jiàn)光從上述光導(dǎo)1的光發(fā)射端11發(fā)射，其方向沿棱鏡3的第一頂A到第二頂B的直線，進(jìn)入棱鏡3的可見(jiàn)光被分離成一組光譜色，然后從棱鏡3的頂C射出，形成彩虹。彩虹由高到紅區(qū)、低到藍(lán)區(qū)的光譜色組成。最后，彩虹通過(guò)透明板61穿出外殼。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例所用的一條光導(dǎo)的視圖。在圖5(a)，1是單條光導(dǎo)，其光接收端11以某種方式置于一個(gè)透鏡的焦點(diǎn)處，使只有太陽(yáng)光或人工光中的可見(jiàn)光成份能按下述方式被引入光導(dǎo)。上述光導(dǎo)1包括幾束光纖，所以通常稱為纖維光纜。圖5(b)顯示了光導(dǎo)并成光纜的一個(gè)例子，它由多條圖5(a)所示的光導(dǎo)所組成(例如7條光導(dǎo))。在這個(gè)實(shí)施例中，各光導(dǎo)1被捆扎在一起形成光纜10，其光發(fā)射端11指向棱鏡3。這樣的光纜能夠產(chǎn)生更明亮，更引人入勝的彩虹。使用這種光纜還能形成與使用單條光導(dǎo)相似的彩虹，單條光導(dǎo)1或光纜10也可有效地使用。單條光導(dǎo)1或光纜10相互隔一定間距使用時(shí)，能獲得更吸引人的彩虹。
圖6是圖3的彩虹生成裝置的外觀圖。如上所述，光通過(guò)棱鏡3分離成一系列的光譜色，并透過(guò)裝置的透明窗61按射出來(lái)。在任何所希望的地方看到彩虹，比如說(shuō)，建筑物的墻上。
從上述描述可以看見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種彩虹生成裝置，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不需要先有技術(shù)中所用的球面透鏡。而且，本裝置能做得很緊湊，成為手提式的，因而能廣泛地應(yīng)用。也可以使用光導(dǎo)束組成的光纜(纖維光纜)，它能夠傳輸更強(qiáng)的光束而產(chǎn)生更明亮的彩虹。
圖7是舉例說(shuō)明將太陽(yáng)光引入上述纖維光纜的太陽(yáng)光收集器的結(jié)構(gòu)圖。圖7中，80是一個(gè)透明小艙，81是一個(gè)菲涅耳透鏡，82是透鏡支架，83是太陽(yáng)位置傳感器，1是一條光導(dǎo)或纖維光纜，由很多其光接收端面處于菲涅耳透鏡的焦平面上的光學(xué)纖維組成，85是光學(xué)纖維的支架，86是一支臂，87是一脈沖馬達(dá)，88是脈沖馬達(dá)87所驅(qū)動(dòng)的水平旋轉(zhuǎn)軸，89是支持保持保護(hù)艙80的基座，90是一脈沖馬達(dá)，91是一脈沖馬達(dá)90驅(qū)動(dòng)的垂直旋轉(zhuǎn)軸。
太陽(yáng)的方向利用太陽(yáng)位置傳感器83來(lái)檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)分別控制水平旋轉(zhuǎn)軸88和垂直旋轉(zhuǎn)軸91的脈沖馬達(dá)87和90，使得太陽(yáng)位置傳感器始終對(duì)著太陽(yáng)，經(jīng)透鏡81聚焦的太陽(yáng)光通過(guò)設(shè)在透鏡焦點(diǎn)的光導(dǎo)端面引入光導(dǎo)1。分別對(duì)著各個(gè)透鏡的所有光導(dǎo)1在纖維光纜10中扎在一起，其自由端被引到需要光的任何地方，以達(dá)到前面所述的那些目的。
圖8是解釋怎樣將上述透鏡81收集的太陽(yáng)光引入光導(dǎo)的視圖。圖8中，81是一個(gè)菲涅耳透鏡或類似透鏡，1是一條光導(dǎo)，它接收透鏡81聚焦的太陽(yáng)光并傳輸太陽(yáng)光到達(dá)任何所需要地方。通過(guò)透鏡系統(tǒng)聚焦太陽(yáng)光時(shí)，日像有一幾乎由白光組成的中心部份，及含有大量各種光成份的周邊部份，這些光成份的波長(zhǎng)是相應(yīng)于透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)的。也就是，通過(guò)透鏡系統(tǒng)聚焦太陽(yáng)光時(shí)，焦點(diǎn)位置及日像大小隨光成份波長(zhǎng)而變化。例如，短波長(zhǎng)的藍(lán)光產(chǎn)生的日像直徑為D1，處于P1點(diǎn);而綠光產(chǎn)生的日像直徑為D2，位于P2點(diǎn);紅光產(chǎn)生的日像直徑D3，位于P3點(diǎn)。因此，如圖8所示，當(dāng)光導(dǎo)的光接收端處于P1點(diǎn)時(shí)，可以收集含有周邊部份大量藍(lán)光成份的太陽(yáng)光。當(dāng)光導(dǎo)的光接收端面處于P2點(diǎn)時(shí)，可以收集含有周邊部份大量綠光成份的太陽(yáng)光。當(dāng)光導(dǎo)的光接收端面置于P3點(diǎn)時(shí)，可以收集含有周邊部份大量紅光成份的太陽(yáng)光。在各種情形中，可根據(jù)想要收集的光成份來(lái)選擇光導(dǎo)1的直徑。例如，要側(cè)重的光分別是藍(lán)、綠、紅色時(shí)，要求的纖維光纜直徑分別為D1、D2、D3。這樣，所需要的光導(dǎo)數(shù)量減少，相應(yīng)地能最有效地收集包含了大量所需色的光成份的太陽(yáng)光。
再者，如圖8所示，如果光導(dǎo)的光接收端面的直徑擴(kuò)大到D0，就可以收集包含全部波長(zhǎng)光成份的可見(jiàn)光。光導(dǎo)1可以在制造過(guò)程中預(yù)置于透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)上，或者將它們保留在透鏡系統(tǒng)軸向可調(diào)狀態(tài)，以允許使用者根據(jù)對(duì)所采光色的要求來(lái)調(diào)節(jié)和固定上述光導(dǎo)。通過(guò)選擇被引入纖維光纜的光成份之波長(zhǎng)，可以針對(duì)各種目的更有效地使用光發(fā)射系統(tǒng)。前面所述例子涉及將太陽(yáng)光引入纖維光纜的設(shè)備。但是，它也可以將人工光引入纖維光纜。
權(quán)利要求
1.一種彩虹生成裝置，它包括可在其中傳輸可見(jiàn)光的光導(dǎo)，及截面基本為等邊三角形的棱鏡，所述光導(dǎo)的軸安裝成與所述棱鏡的第一邊相垂直，其特征在于自所述光導(dǎo)末端發(fā)出的可見(jiàn)光沿著從包含棱鏡第一邊的棱鏡第一頂?shù)剿隼忡R第二頂?shù)穆肪€穿過(guò)所述棱鏡，分離成光譜色的光自棱鏡的第三頂射出。
2.如權(quán)利要求1的彩虹生成裝置，其特征在于，其光導(dǎo)是由多束光學(xué)纖維組成的纖維光纜。
3.如權(quán)利要求1或2的彩虹生成裝置，其特征在于，其光導(dǎo)的光接收端設(shè)在聚焦太陽(yáng)光用透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)，以接收太陽(yáng)光的可見(jiàn)光譜區(qū)的光成份。
4.如權(quán)利要求1或2或3的彩虹生成裝置，其特征在于所用的幾條光導(dǎo)其接收端分別置于相應(yīng)的聚焦太陽(yáng)光用透鏡的焦點(diǎn)上，而光導(dǎo)的光發(fā)射端捆扎在一起，向棱鏡投射光。
5.如權(quán)利要求1至4中之一的彩虹生成裝置，其特征在于，多條光導(dǎo)安放成其發(fā)射端有相互之間隔一定距離，并朝向棱鏡。
全文摘要
一種彩虹生成裝置包括傳輸可見(jiàn)光的光導(dǎo)和橫截面幾乎等邊三角形的棱鏡，后者用于將光分離成一系列光譜色以形成彩虹。光導(dǎo)的光發(fā)射端安放成其軸垂直于棱鏡的第一邊。從光導(dǎo)的末端射出的可見(jiàn)光沿著從包含棱鏡第一邊的棱鏡第一頂?shù)缴鲜隼忡R的第二頂?shù)穆肪€穿過(guò)棱鏡，分離成光譜色的光從棱鏡的第三頂射出并形成彩虹。
文檔編號(hào)F21V8/00GK1041655SQ89106498
公開(kāi)日1990年4月25日 申請(qǐng)日期1989年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月26日
發(fā)明者森敬 申請(qǐng)人:森敬