光投影器

摘要

一种光投影器（10），用于投影光束（19），其包括：容纳光源（40）和投影器透镜（18）、以及驱动马达（42），并且限定有孔的壳体（16）；以及延伸穿过所述孔的主轴（20）。柔性且弹性的弹性材料联接器（30）在所述孔处将主轴（20）连接于壳体（16）。驱动马达（42）通过驱动机构（50）联接于主轴（20），从而驱动马达（42）的启动使壳体的方位相对于主轴（20）的纵向轴线移动。因此，来自投影器（10）的光束（19）围绕纵向轴线在空间中扫描出圆锥形表面。

权利要求

1.一种光投影器，用于投影光束，所述光投影器包括：-壳体，其容纳光源和投影器透镜、以及驱动马达，并且限定有孔；

-主轴，其用于将所述壳体安装到支撑件上，所述主轴穿过所述孔从所述壳体内延伸到所述壳体外，并且限定所述光投影器的纵向轴线；

-柔性且弹性的弹性材料联接器，其在所述孔处将所述主轴连接于所述壳体；

其中，所述驱动马达通过驱动机构联接于所述主轴，从而所述驱动马达的启动使所述壳体的方位相对于所述纵向轴线移动。

2.根据权利要求1所主张的光投影器，其中，所述驱动机构包括至少一个步降机构。

3.根据权利要求1所主张的光投影器，其中，所述驱动机构包括至少一个驱动皮带和复数的皮带轮。

4.根据权利要求3所主张的光投影器，其中，所述驱动机构包括多个驱动皮带和复数的皮带轮。

5.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，其中，所述驱动机构包括齿轮。

6.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，其中，所述驱动马达利用振动绝缘的支架安装在所述壳体内。

7.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，还包括用来调节所述光源的亮度的装置。

8.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，还结合有基部单元，所述主轴固定到所述基部单元，从而所述基部单元构成所述光投影器的支撑。

9.根据权利要求8所主张的光投影器，其中，所述基部单元包装用于所述光源和所述驱动马达两者的启动的电子控制装置。

10.根据权利要求8所主张的光投影器，包括调节亮度并在稳定光和脉冲光之间变化的位于所述基部单元中的单个开关。

11.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，还包括指示正被选择的亮度等级的显示器。

12.根据权利要求11所主张的光投影器，其中，用来指示亮度等级的显示器在半透明元件后面被照亮，从而所述显示器仅在被照亮时可见。

13.根据权利要求1至4中任一项所主张的光投影器，其中，所述壳体包括运动传感器开关，所述运动传感器开关能用来启动所述壳体的运动。

14.根据权利要求1至13中任一项所主张的光投影器的用途，其用来促使用户入睡。

说明书

光投影器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于投影光束的光投影器，其中能够使光束的方位改变。

发明内容

[0002] 根据本发明，提供了一种用于投影光束的光投影器，所述光投影器包括：

[0003] –壳体，其容纳光源和投影器透镜以及驱动马达并限定有孔；

[0004] –用于将所述壳体安装于支撑件的主轴，所述主轴穿过所述孔从所述壳体内延伸到所述壳体外，并且限定所述光投影器的纵向轴线；

[0005] –柔性且弹性的弹性材料（elastomeric）联接器，其在所述孔处将所述主轴连接于所述壳体，其中所述驱动马达通过驱动机构联接于所述主轴，从而所述驱动马达的启动使所述壳体的方位相对于所述纵向轴线移动。

[0006] 优选地，所述弹性材料联接器是以环的形式，所述环绕所述孔的周边延伸。通过使用来促进所述壳体的旋转的运动部件的数量最小化，所述弹性材料联接器允许所述壳体例如相对于支撑结构的平顺移动。

[0007] 优选地，所述驱动机构包括至少一个步降（step-down）机构以降低旋转的速率，例如多个皮带和复数的皮带轮；并且优选地，所述驱动马达利用振动绝缘的支架安装在所述壳体内；这些特征进一步确保了所述壳体的安静且平顺的运动。所述驱动机构可以附加地或替代性地包括齿轮以提供速度的步降。当使用齿轮时，所述驱动机构优选地还包括皮带和复数的皮带轮机构。特别地，所述驱动机构可使转速能够步降大的因数，优选地大于50，更优选地至少100，并且更优选地至少500，例如850。这确保了所述驱动马达能够以高速运行，而所述壳体运动慢得多。例如，在850的步降因数下，所述马达能够以每秒56转运行，而壳体仅以4转每分（rpm）被驱动。

[0008] 随着所述驱动马达致动所述驱动机构，所述壳体的方位以及因此所述光源和所述投影器透镜的方位遵循圆锥路径。所述柔性且弹性的弹性材料联接器提供所述壳体相对于所述主轴的基本无摩擦运动。这避免了对于部件之间的任何滑动或滚动相对运动的需要，这种滑动或滚动相对运动能够受到摩擦的影响；所述弹性材料联接器因此消除了晃动的风险，从而增强了所述壳体相对于所述支撑件的平顺运动，所述壳体本身不相对于所述主轴旋转，但是其方位变化。

[0009] 优选地，光投影器还结合有基部单元，所述主轴固定于所述基部单元，从而所述基部单元构成对所述光投影器的支撑。这种基部单元可以包装诸如电池的电源元件，并且可以包装诸如用于所述光源和所述驱动马达的启动的开关的电子控制装置。所述电源可以是一次性电池或可再充电电池。进一步地，所述基部单元可以包括光伏电池，用来在白天对所述电池充电。还具有插塞，由此，所述基部可以插接到干线电源中。作为对使用基部单元的替代，所述光投影器可以直接安装到诸如墙壁或墙壁支架的另一个支撑件上。

[0010] 所述光投影器可以被设定成将光点投影到用户希望睡觉的床附近的天花板上。所述驱动马达的致动使得光点遵循椭圆形路径，沿该路径以受控的方式缓慢且平顺地运动。看到该运动光点的用户由此得到放松，并且由于运动是平顺且受控的而被引导入睡。尽管光能够投影到天花板上，但是其能够同样良好地投影到墙壁或任何其他适当和便利的表面上。特别地但非唯一地，所述投影器能够用来帮助经受睡眠紊乱之苦的人，如患有失眠症的人。

[0011] 所述透镜支撑件可以是能够从所述壳体拆除的，从而可以使用例如具有不同焦距的不同类型的透镜。所述投影器可以包括成型孔，使得所述透镜能够投影限定的形状，如星形、卵形或卡通字符，其对于用户在美学上令人满意，可以进一步帮助引导入睡。将熟悉的形状如泰迪熊投影到表面上在试图让小孩入睡时可能是特别有用的。

[0012] 所述光投影器还可以包括用来调节所述光源的亮度的装置，例如用来自动地或在用户控制下而适应环境光强度的变化。例如，亮度控制可以与感测环境光的亮度的光传感器相关联。亮度可以例如通过脉宽调制来调节，但是其他的调节也是可以的，例如使用可变电阻器。亮度可以是恒定的，或者可以例如随时间以线性或正弦的方式来改变，或者可以是脉冲形式的。

[0013] 还能够想到，所述壳体可以包括运动传感器开关，使得当用手指轻敲或轻击所述壳体时，所述开关将被启动，以开始所述壳体的运动。在所述壳体具有基部的替代性布置中，所述运动传感器开关可以位于所述基部中。

[0014] 在优选的实施方式中，位于基部单元中的单个开关使得所述光投影器能够被控制，以调节亮度和模式（恒定的或脉动的亮度）。例如，该开关的反复按下可以通过多种不同的选项循环。所述基部单元还可以包括显示器，以指示正在选择的亮度的等级。这可以包括照明点的阵列。在优选的实施方式中，该阵列是通过所述基部单元的半透明部分可见的，从而该阵列仅在被照亮时可见。

附图说明

[0015] 现在将通过仅为示例的方式参照附图进一步且更具体地描述本发明，在附图中：

[0016] 图1示出了本发明的包括投影器壳体和基部单元的光投影器的立体图；

[0017] 图2示出了通过图1的光投影器的横截面图；

[0018] 图3示出了图1的光投影器的投影器壳体的分解立体图；以及

[0019] 图4示出了图1的光投影器的基部单元的的分解立体图。

具体实施方式

[0020] 现在参照图1，本发明的光投影器10包括基部单元12，基部单元12设有按钮13并且在其上表面中限定有局部球形的凹部14。基本为蛋形的投影器壳体16通过主轴20（示出在图2中）安装在该凹部14中。壳体16具有较宽端和较窄端，位于较窄端的是用于投影用虚线19表示的光束的投影器透镜18。

[0021] 现在参照图2和图3，投影器壳体16包括在其底部具有孔的底部半件22、圆形支撑板24、以及顶部半件26。主轴20通过螺母28刚性地固定于基部单元12；并且通过弹性的弹性材料盘30固定于壳体16的底部半件22，弹性材料盘30的周边被保持环32紧固。主轴20上的周边凸缘21抵接弹性材料盘30的上表面。因此，主轴20延伸穿过底部半件
22的底部中的孔，并且因此延伸在壳体16内。顶部半件26在其较窄端限定有孔，支撑投影器透镜18和第二投影器透镜38的透镜保持器34和透镜环36设置在该孔中。透镜保持器
34可以从壳体16上拆卸，从而如果需要的话可以更换透镜。

[0022] 圆形支撑板24在其上表面上承载白色LED（发光二极管）光源40和位于绝缘的马达支架44内的马达42，马达42具有一直延伸到支撑板24的相反表面的驱动轴。主轴20的顶端枢转地且偏心地连接于驱动皮带轮46，驱动皮带轮46的旋转轴线位于支撑板24的中心处。如图3更清楚地所示，马达42的驱动轴通过驱动机构50连接于驱动皮带轮46，驱动机构50由几个皮带轮和驱动皮带构成（在这种情况下中，具有四个驱动皮带，每个驱动皮带环绕一个小皮带轮和一个大皮带轮，以提供速度的步降），从而在本实施方式中提供850的总步降因数。如图3所示，支撑板24还承载运动传感器开关52。

[0023] 现在参照图2和图4，基部单元12由碟形基部60和盖部62构成，盖部62限定有凹部14并且配合到基部60的顶部中，从而靠在圆周壁架63上。盖部62还限定有位于凹部14内的突起65，主轴20延伸穿过该突起65；在本实施方式中，弹性材料盘30的中部因此被夹持在突起65的顶部和主轴20上的周边凸缘21之间。基部60包装电池组66、具有控制光投影器10的操作的电子电路并且包括DC（直流）电源插口69的印刷电路板68、以及辅助印刷电路板70，其中辅助印刷电路板70载有被按钮13致动的开关71和小LED 72的线性阵列。盖部62是半透明的，使得LED 72的照明是可见的。基部单元12还设有附于其底侧的泡沫环74。低压供给电缆76能够插入到基部单元12中，以连接于电源插口69并维持电池组66中的电荷。

[0024] 尽管描绘了碟形的支撑件，但支撑件可以是任何形状。另外，尽管设备已描述为具有电池组，但是也可以使用单独的可更换电池，例如可再充电电池。也可以使用其他的电源，例如可以使用光伏电池在白天期间对设备进行充电。通常，电池的使用——无论是通过电缆76从输电线充电或是通过光伏电池充电——是理想的，因此投影器可以是便携的。

[0025] 在本举例中，光投影器10的操作可以通过轻敲投影器壳体16来启动。运动传感器开关52感测该轻敲，并且启动LED光源40和马达42。光束19因此被投影，并且可以例如布置成入射到用户的床上方的天花板上。因为光束19的轴线与主轴20的固定轴线成大约15°角，所产生的光点遵循椭圆形路径；马达42逐渐地旋转驱动皮带轮46，并且由于底部半件22的底部基本由弹性材料盘30固定，同时主轴20的顶端是固定的，结果是，支撑板24的中心沿与主轴20的轴线同心的圆形路径被驱动。因此，光束19在空间上扫描出圆锥形表面。原则上，光束19的该旋转可以以任何期望的速率进行，但在本举例中其以4转每分旋转。

[0026] 如果用户希望调节光束19的亮度，这可以利用按钮13来实现。按钮13的第一次简短按下给出指示当前亮度设定的显示，并且该按钮13的反复按下然后在一系列选项之间循环：（在按钮13被按下时）通过照亮显示LED 72中的一个或多个而指示的一系列不同的亮度等级。如果按钮13被按下并且按住（例如，超过2秒），则模式变为光束19的脉冲序列，通过相应地脉动显示LED 72中的一个或多个而指示；或者如果模式已经在提供脉冲，则当按钮13被按下并且按住时，模式将变回为稳定的照明。将注意到，可以存在多种不同变型，例如光束19的亮度可以替代性地随时间以正弦或线性的方式逐渐改变。在本举例中，当按钮13未被按下时，在短的时段之后，显示LED 72关闭，并且在基部单元12上没有可见的显示痕迹。

[0027] 躺在床上并看到移动光点的用户变得放松，并且最终入睡。一般地，光投影器10运行固定时段，例如30分钟，然后自动关闭。可替代地，用户可以在一段时间之后通过轻敲按钮13或通过轻敲投影器壳体16来关闭光投影器10。马达42可以设有数字速度控制器，以根据用户需要改变速度，使得运动具有使用户入睡的最佳效果。例如，壳体可以最初以4转每分被驱动，然后在例如一段时间如1至2分钟之后，速度降低到3转每分，并且然后在另一段时间之后降低到2转每分，并且然后在另一段时间之后马达停止。这可以帮助用户入睡，因为随着用户变得昏昏欲睡，旋转的速度能够由于大脑活动减慢而降低。

[0028] 将注意到，上面给出的描述仅仅是示例性的，并且光投影器可以不同于上述光投影器，同时仍处于本发明的范围内。然而，理想的是在设有基部单元的情况下，主轴20应当从竖直方位倾斜，使得投影出的光路径的中心能够瞄准在用户头部上方的合适位置。多级皮带和皮带轮系统的设置不仅提供了显著的降速比，而且还提供了平顺且安静的操作，使得光投影器产生极少的噪声。不仅马达42优选由隔音马达支架44包围，而且支撑板24也可包括其他的声音阻尼或振动绝缘的部件，以更进一步降低马达的噪声。为投影器设置不透明的壳体（投影器壳体16）通常是理想的，因为其增强了投影器的外观简易感；但是作为替代，投影器壳体可以是至少部分地透明的，以使机构可见。

[0029] 如上所述，投影器10的缓慢旋转运动由高速马达42与由驱动机构50实现的大的步降比相结合而引起。在一种变型中，投影器可以替代性地结合有在稍微较低的速度下运行的马达，从而降低所需的步降比。例如，通常在2000转每分或更高下运行的低压DC高速马达通过用负阻驱动器给投影器提供动力以抵消绕组中的压降可以在比方200转每分下被驱动，并且具有足够的扭矩来驱动投影器。基本恒定的转速能够通过感测来自整流器的电流脉冲的反馈环路来实现。在这种情况下中，驱动机构50不必提供这么大的步降比：步降比可以是50而不是850。

[0030] 在上述光投影器10中，借助于盘30夹持在周边凸缘21（位于主轴20上）和突起65（位于基部单元12上）之间，弹性材料盘30连接于主轴20。在一种变型中，弹性材料盘可以替代性地模制到轴上，如果主轴由塑料材料制成，这是特别适合的。代替用螺母28将主轴固定到基部单元上，在这种情况下中可以简单地将主轴夹紧到基部单元上。

[0031] 光源40产生的光点可以是白色的，但是替代性地，其可以是诸如蓝色或红色的不同颜色。在本举例中，透镜18和38产生圆形光点，但是替代性地，投影器可以设置成产生不同形状的光点，如十字形或星形；这可能需要调节透镜18和38以确保光聚焦在天花板上。还将注意到，在投影器中可以存在不同数量的透镜。还将注意到，通过设置光传感器以感测环境光的等级并相应地调节LED 40的亮度，光的亮度可以自动地调节。

[0032] 尽管论述了单独的实施方式，但是应当理解，各个实施方式的组合构成所主张和所描述的本发明的一部分。另外，熟悉本领域的那些普通技术人员将理解，在不明显偏离所描述和所主张的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种修改。