专利名称：教学实验万用投影仪的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种教学仪器，具体为一种教学实验万用投影仪。
背景技术：
电化教学是教学发展方向之一，目前使用投影仪进行学术研讨、课堂教学方面在大中专院校或条件较好的中小学中应用也比较普遍，投影仪是课堂电化教学应用最广泛的电教设备。但是随着远程教育的开展，多媒体的普及，原有的投影仪逐渐被废弃，粗略计算，按照每台800元计算，全国这批频临淘汰的资源价值超过80亿，造成了很大的资源浪费。如何整合利用这些废弃的电教器材将成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明专利为了解决现有投影仪被其它多媒体替代后，造成很大资源浪费的问题，提供一种教学实验万用投影仪。本发明专利是采用如下技术方案实现的:教学实验万用投影仪，包括投影仪箱体置于投影仪箱体内的光源、反光碗、散热风扇、电源组件及固定在投影仪箱体一侧的镜头升降杆，镜头升降杆上活动连接有投影反光镜和装置投影镜头、三棱镜、显微镜头的平台。本发明专利的创新点在于:
(1)改原投影仪固定的螺纹聚光镜为升降式螺纹聚光镜，升起焦点移向光源上方，上面射出的光为聚光，平台上装投影镜头，仍可进行常规投影，
(2)降下螺纹聚光镜，焦点与点光源重合，上面射出的光切换为平行光，经螺纹镜盖板上设计的活动平面镜(成45度)与前面的抽条式光栅及插于投影仪箱体一侧的光路板上的光具配合，可进行光的传播路线实验演示。为使演示效果更加生动有趣，方便教师讲解，光源上方装置由双向旋转的减速小电机驱动的遮光板，由于遮光板的往复运动，光路板上的光线图像呈现动态效果。
(3)降下螺纹聚光镜，变平行光，在平台上装置三棱镜，可演示七色光谱。升起螺纹聚光镜，七色光谱变为一道非常逼真美丽的彩虹。
(4)将平面反光镜扳翻向后边，将标本支架扳起竖直，将植物标本放其上，升起螺纹聚光镜，在平台上装置显微镜头，便可进行显微投影。(将植物细胞放大投影在银幕上。)
(5)原投影仪升降镜头组件只有单一的投影功能，本发明将其改装为可卸式成像镜头、三棱镜架支架组件、显微镜头组件的多功能平台。只需更换组件，便可进行多项实验。所述的升降式螺纹聚光镜带有锁定装置，便于在螺纹镜框升起时锁住。所述的螺纹镜上盖有两盖板组件(交替使用):
1、第一盖板上装置活动平面镜，、光栅插口、折叠式标本支架。用于进行光的传播路线的实验和显微投影。
2、第二盖板式装置有红、黄、蓝三块圆形玻璃，玻璃上方装置可上下、左右活动的平面镜，盖上它，降下螺纹镜切换平行光，可在银幕上演示“三原色”的调配。
本发明专利为了整理利用废弃的投影仪，让废弃的电教器材“起死回生焕发青春”。继续为教学服务而特别设计的。本发明制作简单，仅需升降聚光螺纹镜，实现平行光与聚光的更换，同时更换上盖板及各种光具，，通过不同的组装形式，便能形象直观地演示中学物理和小学科学中有关光学知识的绝大部分实验。由于投影仪光线特别强烈，加之装置了抽条式光栅，和自动遮光组件，可实现光线动态演示效果，这是现有其它光学仪器所达不到的，功能性、趣味性更强，可激发学生的强烈的学习兴趣，而且结构简单，制作成本低，功能强大，具有很好的推广价值和使用价值。该实验装置可以进行以下演示实验:(I)七色光谱和雨后彩虹模拟实验；(2)光的直线传播实验(3)凸透镜聚光及焦点焦距实验；(4)凹透镜散光作用实验；(5)凹面反光镜聚光作用实验；(6)光的漫反射实验
(7)潜望镜原理实验；(8)反射角等于入射角实验；(9)光的折射实验；(10)显微投影(可直接将植物等细胞结构放大投影于银幕上)(11)、三原色的调配演示。(用于美术课)
；图1为本发明万用投影仪总体设计图；图2为螺纹镜上盖板(I)示意图(用于光的传播路线实验)；图3为螺纹镜上盖板(2)示意图(用于三原色调配演示)；图4为电机驱动的遮光板组件示意图(使光线图像产生动态效果)；图5为显微投影装置示意图；图6为使用本发明进行实验(2)时的光路原理图；(光的直线传播)图7为使用本发明进行实验(3)时的光路原理图；(凸透镜的聚光作用)图8为使用本发明进行实验(4)时的光路原理图；(凹透镜的散光作用)图9为使用本发明进行实验(5)时的光路原理图；(凹面反光镜的聚光作用)图10为使用本发明进行实验(6)时的光路原理图；(光的漫反射)图11为使用本发明进行实验(7)时的光路原理图；(潜望镜原理)图12为使用本发明进行实验(8)时的光路原理图；(反射角始终等于入射角)图13为使用本发明进行实验(9)时的光路原理图；(光的折射)图14为使用本发明进行实验(10)时的光路原理图；图15为使用本发明进行实验(11)时的光路原理图1中:1_投影仪箱体；2_升降螺纹聚光镜盒；3_投影仪镜头升降杆；4-活动式平面反光镜；5_镜头架升降旋钮；6_活动平面反光镜；7_投影镜头、三棱镜、显微镜头装置平台；8_光具插孔；9-光路板；10-玻璃水盒；11-遮光板驱动电机(双向减速)；12_遮光板；13_遮光板牵引绳；14_投影仪光源；15_遮光板导向杆；16_滑轮；17_螺纹聚光镜；18-电机开关；19_螺纹聚光镜盖板；20_螺纹镜盒升降锁定装置；21_抽条式光栅。
图2中:1、活动平面镜；2、光路板插口 ；3，光栅插口 ；4、平面镜支架；5、螺纹镜；6螺纹镜上盖锁扣；7、活动平面镜转轴；8、折叠式标本支架。
图3中:1、3、5、红黄蓝三色玻璃2、4、6、活动平面镜；
图4中:1、投影仪箱体；2、变压器；3、遮光板；4、反光碗；5、遮光板导向杆；6、散热风扇；7、定滑轮；8、遮光板驱动绳；9、光源；10、驱动小电机。图5中:1、螺纹镜上盖板；2、投影仪箱体；3、升降式螺纹镜组件；4、螺纹镜；5活动平面镜6、镜头升降杆；7、升降旋钮；8、反光平面镜；9、镜头装置平台；10、折叠式标本支架；11、投影镜头；12、三棱镜组件；13、显微镜头组件；
图6中:1、光路板；2、条状平行光线；3、光栅；4、反光平面镜；5、光具插孔。
图7中:1、光路板；2、焦点；3、凸透镜；4、光栅；5、反光平面镜。
图8中:1、光路板；2、凹透镜；3、光栅；4、反光平面镜。
图9中:1、光路板；2、凹面反光镜；3、焦点、4、光栅；5、反光平面镜。
图10中:1、漫反射镜；2、光路板；3光栅；4、反光平面镜。
图11中:1、2、平行平面镜 ,3、光路板；4、光栅；5、反光平面镜。
图12中:1、光路板、2、法线转盘；3、光栅；4、反光平面镜。5、法线。
图13中:1、水盒子；2、光路板3、光栅；4、反光平面镜。
图14中:1、屏幕；2、显微图像；3、镜头装置平台；4、投影仪箱体；5、升降式螺纹镜、6投影仪镜头升降杆；7、折叠式标本支架；8、显微镜头；9、活动反光平面镜。
图15为使用螺纹镜第二上盖板(图3)演示在屏幕上的三原色调配效果图。
具体实施例方式教学实验万用投影仪，保留原有投影仪的基本结构和功能，包括投影仪箱体(图
1)1、光源反光碗(图4)1、散热风扇(图4)6、电源组件以及固定在投影仪箱体一侧的投影镜头升降杆(图1) 3，镜头升降杆3上活动连接有投影反光镜。本发明的创新点在于:
1、将升降杆上端的投影镜头改装为可装卸式，卸下投影镜头，装上三棱镜可进行光谱演示和彩虹模拟的实验。换装显微镜头可进行显微投影，(直接把植物细胞显微放大于银眷)。
2、将原来的固定螺纹聚光镜改装为升降式，实现平行光与聚光的切换。运用公知的科学原理进行许多光学实验，降下螺纹镜(图1) 17时，其焦点正好位于点光源(图1) 14上，经螺纹镜17射出的光成平行光，。利用平行光可做光谱演示实验(I)和(2)至(9)的实验。升起螺纹镜时，焦点离开点光源，经螺纹镜17射出的光切换为聚光，利用聚光不仅可以进行常规投影，而且可进行彩虹模拟演示和显微投影(实验1、10)。
3、在投影仪的光源上方装置遮光板组件，一包括双向驱动小电机(图4)10、遮光板(图4)3、及定滑轮和牵引绳、导向杆、(图4)7、8、5.电源开关等。由于遮光板3的往复运
动，经光栅(图1) 21射到光路板的条状平行光带成动态图像---------(注:使用此装置要
向学生讲清光线速度每秒300000km，光路板上光条速度是遮光板的速度，起帮助教师讲解之作用而已。)
4、在螺纹聚光镜(图1)17上方装置可更换的盖板组件(图2和图3)，第一盖板(图
2)上设计有活动平面镜I;光栅插口 3 ;光路板插口 2、折叠式标本支架8。与各种光具配合使用，可进行(I)至(10)的实验。第二盖板(图3)上装置红黄蓝三色玻璃1、3、5，并配置着可任意改变反射方向的活动平面镜2、4、6。装上它并降下螺纹镜切换成平行光，可在银幕
上演示三原色的调配。(用于美术教学)-----------慢慢往起升螺纹镜，屏幕式色彩圆圈
会慢慢变大。
采用本发明可进行以下实验:实验一:七色光谱和雨后彩虹模拟实验:按照图5所示安装好仪器，将折叠式标本支架(图2) 8放倒，将三棱镜组件放置在镜头装置平台(图1)7上，开启投影仪，调节镜头升降旋钮(图1) 5至适当位置，降下螺纹聚光镜(图1) 17切换平行光，银幕上便可打出美丽鲜艳的七色光谱。升起螺纹镜切换成聚光，银幕上的光谱变为一道美丽的彩虹。实验十:显微投影。按照图5所示安装好仪器，将三棱镜组件(图5) 12取下，更换显微镜物镜13，扳起折叠式标本支架(图2) 8并将标本置于其上，开启投影仪，升起螺纹聚光镜切换为聚光并使其焦点正对显微镜物镜(图5) 13中心，微调镜头升降旋钮(图1) 5，调节物镜焦距直至银幕上呈现清晰鲜亮的放大图像为止。按照图1所示安装好仪器，进行以下实验:实验二:光的直线传播实验:将四条光槽中的遮光插条抽出，开启投影仪，打开驱动电机开关使遮光板(图4)3往复运动，当遮光板向外移动时光路板上便呈现图6所示的四条平行移动的光带。(提示学生:光速为每秒300000km，光路板上光带移动不是光速。)实验三:凸透镜的聚光作用及焦点焦距实验:将凸透镜挂在光路板上，可看到图7所示的光线传播图，焦点焦距直观形象、生动有趣。实验四:凹透镜散光作用实验:将凹透镜挂在光路板上，可看到图8所示的光带向上下均匀散开光线传播图。实验五:凹面反光镜聚光作用实验:将凹面反光镜插在光路板上方的光具插孔中，可看到图9所示的光带聚于凹面反光镜下方某一点的光线传播图。实验六:光的漫反射实验:将漫反射镜片插入光路板上插孔，可以看到图10所示的光带散乱射向四面八方的光线传播图。实验七:潜望镜原理实验:将位于下方的两根遮光抽条插入光槽内仅留上方两个光槽露光，然后将两块平面镜相互平行插入光具插孔，并使之相对露光光槽成45度角形成如图11所示的光路图。在驱动机构作用下两条光带缓缓移动，形象直观地展示潜望镜原理。实验八:反射角等于入射角的实验:将法线转盘插在正对光栅上方光槽的插孔内，关闭下方的三个光槽，让上方的一条光带直射法线垂足下的平面镜，旋转转盘，可形象地展示出反射角永远等于入射角的科学道理。实验九:光的折射实验:将盛有水的水盒放置在光路板下方的水盒托爪上，将平面镜插在光路板的插孔内，旋转平面镜，使得一束光带斜着射入水中，光线在水中折射，射入盒地的平面镜，再由平面镜反射出水面。形成如图13所示的光线传播图。实验十一:卸下第一螺纹镜盖板(图2)，更换第二螺纹镜盖板(图3调整红黄蓝三块玻璃上方的活动平面镜，改变光线的反射方向，即可在屏幕上演示三原色。
权利要求
1.一种教学实验万用投影仪，包括投影仪箱体(图1) 1，置于投影仪箱体内的光源(14)及附带装置变压器、反光碗、散热风扇电源组件(图4)2、4、6、及固定在投影仪箱体一侧的镜头升降杆(图1) 3，镜头升降杆(3)上活动连接有活动平面反光镜(6)及镜头装置平台(7)，装置平台上用以装置三棱镜、显微投影镜头和常规投影镜头。其特征是投影仪箱体上方装置能升降的螺纹聚光镜盒子(2)内设升降锁定装置(21)，使投影仪实现平行光和聚光的切换。升降式螺纹聚光镜上覆盖有可装卸的螺纹镜盖板19，(光学实验时盖上，常规投影时卸去)，其上装置活动平面镜(4)和抽条式光栅(16)，活动平面镜(4)正前方于投影仪一侧嵌有光路板(9).上面有光具插孔(8) —用于固定各种光具(①凸透镜、②凹透镜、③平面反光镜、④、凹面反光镜、⑤漫反射镜、⑥法线转盘等)，其下有玻璃水盒(10)及水盒托爪，(水盒用于做光的折射实验)。为使光路板上各种光路图像产生动态效果辅助教师讲解，在投影仪箱体内设计自动遮光装置:由双向减速驱动电机(11-一小变压器和开关图略)、遮光板、(12)、遮光板牵引绳(13)、和定活轮(18)组成。
2.根据权利要求1所述的教学实验万用投影仪，其特征是利用升降式螺纹聚光镜的升与降实现平行光与聚光的切换，完成常规投影和光学实验双重任务。
3.根据权利要求1所述的教学实验万用投影仪，其特征是利用活动遮光板装置实现光路板上图像呈现动态效果。
4.根据权利要求1所述的教学实验万用投影仪，其特征是在螺纹镜盖板上设计有活动平面镜￠)，抽条式光栅插口(22)和折叠式标本支架(23)。
5.根据权利要求1所述的教学实验万用投影仪，其特征是在升降式螺纹镜上方设计两块可互相更换的盖板，第一盖板极其上面的组件用来进行光的传播路线实验，第二盖板极其上面的组件用来演示三原色的调配。
全文摘要
本发明涉及一种教学仪器，具体为一种教学实验万用投影仪，解决现有投影仪被其它多媒体替代后，造成很大资源浪费的问题。除保留原投影仪的功能外，增加了十一项光学实验的功能。演示小学科学和初中物理中的诸多光学实验，包括投影仪箱体、镜头升降杆，投影反光镜、投影仪箱体上方的螺纹聚光镜设计为升降式通过其升降，实现平行光与聚光的切换。同时，配以光路板及各种光具。不仅可以演示光的成分，光的传播路线，各种光具的作用，而且可以进行显微投影。一仪多用，功能性、趣味性极强，由于投影仪光特别强烈，加之在箱体内装置自动化遮光板组件，演示效果形象直观，生动有趣。令现有的光学仪器望尘莫及，具有很好的推广价值和使用价值。
文档编号G09B23/22GK103187000SQ20111046234
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者郭茂清 申请人:郭茂清