[实用新型]一种用于快速变焦的螺旋透镜装置

说明书

本实用新型公开了一种用于快速变焦的螺旋透镜装置，涉及光学领域，尤其是一种通过旋转透镜实现快速变焦的透镜装置。本实用新型提出的用于快速变焦的螺旋透镜装置，包括透镜组。所述透镜组包括由N个沿三维螺旋线等距设置的正透镜组成；且围绕所述三维螺旋线的轴线按设定速率转动；所述正透镜的焦距大于所述三维螺旋线端部两个所述透镜的垂直距离；通过所述透镜组转动实现快速变焦。本实用新型具有快速变焦的优点。

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其是通过旋转透镜实现快速变焦的透镜。

背景技术

目前，各行业对三维成像均有研究和实际应用，三维成像也成为未来科学领域的一门实用学科。当前比较有代表性的技术包括空气投影和交互技术，其可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体感很强的图像。但该种方式的缺点是只能进行二维投影，无法进行三维投影。另外，还有利用激光束来投射实体的3D影像，这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现的。该种方式的缺点是利用强激光将空气电离太过危险。此外，还有通过360度全息显示屏，即将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像。但该种方式的缺点是也太过危险且交互性差。

上述现有技术中，实现透镜变焦通常是通过水平移动透镜实现。但是，此种方式变焦的速度比较慢，而且此类方式变焦，只能实现二维的成像。

所以，如何能提供一种快速变焦的透镜，便于三维成像已成为业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种能够快速变焦的透镜装置。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于快速变焦的螺旋透镜装置，包括透镜组。所述透镜组包括由N个沿三维螺旋线等距设置的正透镜组成；且围绕所述三维螺旋线的轴线按设定速率转动；所述正透镜的焦距大于所述三维螺旋线端部两个所述透镜的垂直距离；

通过所述透镜组转动实现快速变焦。一般情况下，所述透镜组的转动速率大于等于20r/s。

上述方案中，还包括固定轴、遮光板和壳体。所述固定轴的侧面设有沿三维螺旋线等距开设的N个固定孔；一个所述正透镜的一端固定于一个所述固定孔中；且所述透镜个数与所述固定孔个数适配；所述遮光板位于光源和与所述光源最近的位于螺旋线端部的所述透镜之间；所述遮光板上设有用于所述光源透光的开口；所述固定轴、所述透镜及所述遮光板位于所述壳体内；所述固定轴带动所述透镜转动，实现快速变焦。

上述方案中，所述透镜为单面凸透镜、双面凸透镜或菲涅尔凸透镜。N个所述透镜可以相同，也可以不同。所述透镜个数至少为2个，越多越好，透镜个数可以是12、24、36、72个等等，优选为36个。

上述方案中，所述三维螺旋线可以是单螺旋线或双螺旋线。

上述方案中，所述透镜的在平面上的投影为扇形或等腰三角形。

上述方案中，所述固定轴为圆柱状。当固定轴为圆柱状时，N个所述透镜为光学性能及型状均相同透镜，N个所述透镜的焦距在同一轴线上。进一步地，所述螺旋线为双圆柱螺旋线。

上述方案中，所述固定轴为圆台状，N个所述透镜可以不同，但N个所述透镜的焦距在同一轴线上。进一步地，所述螺旋线是圆锥螺旋线。

上述方案中，所述固定轴可以与外部电机连接，通过电机带动所述固定轴转动。

上述方案中，所述开口自所述遮光板的外周缘向内开设至所述固定轴的侧面。开口的个数可以是一个或两个，当开口为两个时，为对称设置。

上述方案中，所述壳体为封闭的，所述壳体内部为真空。