教学实验万用投影仪

摘要

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，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。

权利要求

1.一种教学实验万用投影仪，其特征是包括投影仪箱体，置于投影仪箱体内的光源及光源附带的变压器、反光碗、散热风扇、电源组件；在投影仪箱体一侧固定有投影仪镜头升降杆，投影仪镜头升降杆活动连接有活动平面反光镜和镜头装置平台，镜头装置平台上用以装置三棱镜、显微投影镜头或常规投影镜头；投影仪箱体上方装置能升降的升降螺纹聚光镜盒，该螺纹聚光镜盒内设升降锁定装置，能使投影仪实现平行光和聚光的切换；升降螺纹聚光镜盒上覆盖有可装卸的螺纹聚光镜盖板，该螺纹聚光镜盖板在进行光学实验时盖上，在常规投影时卸去；螺纹聚光镜盖板上装置活动平面镜和抽条式光栅，活动平面镜正前方于投影仪箱体一侧嵌有光路板，光路板上有光具插孔，用于固定各种光具：包括凸透镜、凹透镜、平行平面镜、凹面反光镜、漫反射镜或法线转盘；光路板下有玻璃水盒及水盒托爪用于做光的折射实验；为使光路板上的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；自动遮光装置由双向减速驱动电机、遮光板、遮光板牵引绳、定滑轮、双向减速驱动电机附带的变压器和电源开关组成。

2.根据权利要求1所述的教学实验万用投影仪，其特征是利用螺纹聚光镜的升与降，实现平行光和聚光的切换，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，其特征是螺纹聚光镜盖板上还设计有抽条光栅插口和折叠式标本支架。

说明书

教学实验万用投影仪

技术领域

[0001] 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

[0002] 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300亿，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

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 本发明专利的创新点在于：

[0006] (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，

[0007] (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(与抽条式光栅成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。

[0008] (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。

[0009] (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让学生观察)。

[0010] (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，可装置成像镜头、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。

[0011] 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定。

[0012] 所述的螺纹镜上盖有两盖板组件可以交替使用：

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 本发明专利为了整合利用废弃的投影仪，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。

[0016] 该实验装置可以进行以下演示实验：

[0017] (1)、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)。附图说明；

[0018] 图1为本发明教学-实验万用投影仪总体设计图；

[0019] 图2为用于光的传播路线实验的第一螺纹镜盖板示意图；

[0020] 图3为用于三原色调配演示的第二螺纹镜盖板示意图；

[0021] 图4为演示光线图像动态效果的电机驱动的遮光板组件示意图；

[0022] 图5为显微投影装置示意图；

[0023] 图6为使用本发明进行光的直线传播实验时的光路原理图；

[0024] 图7为使用本发明进行凸透镜的聚光作用实验时的光路原理图；

[0025] 图8为使用本发明进行凹透镜的散光作用实验时的光路原理图；

[0026] 图9为使用本发明进行凹面反光镜的聚光作用实验时的光路原理图；

[0027] 图10为使用本发明进行光的漫反射实验时的光路原理图；

[0028] 图11为使用本发明进行潜望镜原理实验时的光路原理图；

[0029] 图12为使用本发明进行反射角等于入射角实验时的光路原理图；

[0030] 图13为使用本发明进行光的折射实验时的光路原理图；

[0031] 图14为使用本发明进行显微投影时的光路原理图；

[0032] 图15为使用第二螺纹镜盖板演示在屏幕上的三原色调配效果图。

[0033] 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、活动平面镜；5、镜头架升降旋钮；6、活动平面反光镜；7、镜头装置平台；8、光具插孔；9、光路板；10、玻璃水盒；11、双向减速驱动电机；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、定滑轮；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。

[0034] 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、螺纹聚光镜；6、螺纹镜上盖锁扣；7、活动平面镜转轴；8、折叠式标本支架。

[0035] 图3中：1、3、5、红黄蓝三色玻璃；2、4、6、活动平面镜。

[0036] 图4中：1、投影仪箱体；2、光源附带的变压器；3、遮光板；9、投影仪光源；10、双向减速驱动电机。

[0037] 图5中：1、螺纹聚光镜盖板；2、投影仪箱体；3、升降螺纹聚光镜盒；4、螺纹聚光镜；5、活动平面镜；6、投影仪镜头升降杆；7、镜头架升降旋钮；8、活动平面反光镜；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。

[0038] 图6中：1、光路板；2、条状平行光线；3、抽条式光栅；4、活动平面镜；4、光具插孔。

[0039] 图7中：1、光路板；2、焦点；3、凸透镜；4、抽条式光栅；5、活动平面反光镜。

[0040] 图8中：1、光路板；2、凹透镜；3、抽条式光栅；4、活动平面镜。

[0041] 图9中：1、光路板；2、凹面反光镜；3、焦点；4、抽条式光栅；5、活动平面镜。

[0042] 图10中：1、漫反射镜；2、光路板；3、抽条式光栅；4、活动平面镜。

[0043] 图11中：1、第一平行平面反光镜；2、第二平行平面反光镜；3、光路板；4、抽条式光栅；5、活动平面镜。

[0044] 图12中：1、光路板；2、法线转盘；3、抽条式光栅；4、活动平面镜；5、法线。

[0045] 图13中：1、玻璃水盒；2、光路板；3、抽条式光栅；4、活动平面镜。

[0046] 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、升降螺纹聚光镜盒；6、投影仪镜头升降杆；7、标本与折叠式标本支架；8、显微镜头；9、活动平面反光镜。

[0047] 图15为使用第二螺纹镜盖板(图3)演示在屏幕上的三原色调配效果图。

具体实施方式

[0048] 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、光源反光碗、散热风扇、电源组件以及固定在投影仪箱体一侧的投影仪镜头升降杆，投影仪镜头升降杆上活动连接有活动平面反光镜。

[0049] 本发明的创新点在于：

[0050] 1、将投影仪镜头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幕)。

[0051] 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，降下螺纹聚光镜时，其焦点正好位于投影仪点光源上，经螺纹聚光镜射出的光成平行光，利用平行光可做光谱演示和实验一至实验九的实验。升起螺纹聚光镜时，焦点离开投影仪点光源，经螺纹聚光镜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。

[0052] 3、在投影仪的光源上方装置遮光板组件，包括双向减速驱动电机、遮光板、定滑轮、遮光板牵引绳、遮光板导向杆、以及双向减速驱动电机附带的变压器和电源开关。由于遮光板的往复运动，经抽条式光栅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)。

[0053] 4、在螺纹聚光镜上方装置可更换的盖板组件，第一螺纹镜盖板上设计有活动平面镜、光栅插口、光路板插口、折叠式标本支架，与各种光具配个使用，可进行实验一至实验十的实验；第二螺纹镜盖板上装置红黄蓝三色玻璃，并配置可任意改变反射方向的活动平面镜，装上它并降下螺纹聚光镜切换成平行光，可在银幕上演示三原色的调配(用于美术教学)，慢慢往起升螺纹聚光镜，屏幕上的色彩圆圈会慢慢变大。

[0054] 采用本发明可进行以下实验：

[0055] 实验一：七色光谱和雨后彩虹模拟实验

[0056] 按照图5所示安装好仪器，将折叠式标本支架放倒，将三棱镜组件放置在镜头装置平台上，开启投影仪，调节镜头升降旋钮至适当位置，降下螺纹聚光镜切换平行光，银幕上便可打出美丽鲜艳的七色光谱。升起螺纹聚光镜切换成聚光，银幕上的光谱变为一道美丽的彩虹。

[0057] 实验十：显微投影

[0058] 按照图5所示安装好仪器，将三棱镜组件取下，更换为显微镜头物镜，扳起折叠式标本支架并将标本置于其上，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头中心，微调镜头升降旋钮，调节物镜焦距直至银幕上呈现清晰鲜亮的放大图像为止。

[0059] 按照图1所示安装好仪器，进行以下实验：

[0060] 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，打开双向减速驱动电机的电源开关使遮光板往复运动，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。)

[0061] 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。

[0062] 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。

[0063] 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。

[0064] 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。

[0065] 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。

[0066] 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。

[0067] 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，射入水盒底部的平面镜，再由平面镜反射出水面。形成如图13所示的光线传播图。

[0068] 实验十一：卸下第一螺纹镜盖板，更换第二螺纹镜盖板，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调配。