CN100593131C - 折叠组合式微型投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折叠组合式微型投影仪：将光源灯、光学投影及成像部件、镜头、风扇冷却部件及风道、电源开关等部件放在一机箱内；机箱箱底上纵横交错布置的横向滑道和纵向滑道；上述各部件的底端分别设置导轨；导轨分别位于滑道内并沿滑道滑动；滑道上设置锁紧卡，用于限制和固定滑道上各部件的相对位置。本投影仪为组合式，非工作方式时，各部件通过滑道、导轨和铰链的作用紧凑地排布在一起，体积小而便于携带；工作时各部件通过滑道、导轨和铰链的作用实现疏松、裸露排布，利于发热部件的散热；同时，光学部件的投影和图像输出也就不受其狭小空间的限制，可满足光学成像要求，保证大屏幕投影的实现。

Description

折叠组合式微型投影仪

技术领域

本发明涉及一种微型投影仪，特别涉及一种折叠起来时尺寸很小，而工作状态下各部件展开后彼此空间位置可改变，利于散热及光学投影过程可在更大空间内进行的折叠组合式微型投影仪。

背景技术

随着微光机电系统技术的飞速发展，促成了各类高精尖影像设备应用的普及。其中，投影仪是一大类正逐步走入各大、中、小学课堂乃至千家万户的数字化设备，但目前此方面的广泛应用主要受到来自高价格的限制。今后，随着新技术的不断突破及设备成本的持续降低，投影仪有可能取代现时的屏幕，那时，人类也就真正进入了无屏幕时代，这是因为所有的影像、视屏信号均可通过投影仪直接投射到特定屏幕甚至是普通的墙壁上。可见，正是由于这一系列巨大的潜在需求，投影类设备始终在朝着体积小型化、成本低廉化、性能全面化的方向推进。微型投影仪因其体积相对较小，重量轻，便于携带，因而越来越受到人们的青睐。不难看出，投影仪如能发展到目前的手机尺寸大小，则其应用的广泛性将是前所未有的。此方面，依赖于光电子技术的不断进展是有可能成为现实的。然而，投影仪尺寸过小会严重限制光学传输路线的布置，导致投影范围很难扩大，特别是，由此带来的散热问题也就显得极为严峻。这是因为，同以往的大型投影仪相比，微型投影仪自身更为狭小的散热空间会使其性能受到严酷考验。我们知道，投影机结构中的发热件主要包括：由灯泡、液晶板以附近光学器件组成的光学系统，以及由开关电源及其部件组成的电系统等。这类部件在运行时发热量极大，在投影仪机壳里，它们彼此之间排列紧密，散热空间狭小，稍有差池即可能造成诸如停机、元件烧毁等不良后果，所以投影仪一般在运行一段时间后需要停机休息。

目前，投影仪的散热主要是通过设置于机器内部的风扇强化换热进行的，一旦超温，投影机内部设置的机构会自动关闭运行，此时图像输出功能停止，以保护机器不受损害。显然，这种热管理方式对仪器使用性能的改善程度是有限的。因此，发展高效的散热技术对于提高投影仪的成像质量及延长其寿命至关重要。与此同时，一些光电子器件如LCD等不断被微型化，也大大推进了微型投影仪的发展，当然，由于其体积更小，发热密度更大(投影仪有亮度要求)，更需通过高性能的散热来减小发热带来的不利。总之，实现一个紧凑化的微型投影仪，需要良好地解决相应的发热问题，与此同时，还需确保投影图像能满足人们的视野需求，也就是说，通过微型投影仪产生大屏幕图像是发展这类仪器的基本前提。

考虑到上述多种因素，本发明提供一种折叠组合式微型投影仪，当其处于工作状态下时，各部件可相互分离，因而易于采用常规的散热方法进行降温，这就最大限度地解决了微型投影仪的热障问题；同时，展开后的光路系统，使得通过有限尺寸的微小光学元件完成大屏幕成像的难题迎刃而解。

本发明提供的折叠组合式微型投影仪采取使用状态和关机状态两种空间组织方式，两种状态彼此可加以切换。当微型投影仪处于关机状态时，投影仪内部各组件采用紧凑方式置于机箱内部，此时由于投影仪处于非工作状态，没有热量产生，因而采用紧凑方式不会对投影仪造成伤害。当开始使用投影仪时，投影仪会在形状上从各方向发生相应的变化，而其中投影仪发热元件的部位将会自动与其他部分分离或扩展到空气中以增大散热表面，并且体积变大、采取疏松的排列方式甚至直接裸露出来增强散热，而此时的投影也就达到了大尺寸投影仪所产生的图像效果。本发明提供的折叠组合式投影仪虽是便携式，但其使用场合一般处在比较干净的室内环境，而这些场合是比较适合于本发明专利提供的投影仪的安全使用，所以对于普通使用者来说，这种结构的折叠式投影仪十分具有吸引力。而且，由于内部结构的可分离性，也使这种投影仪更具有趣味性、灵活性和更少一分神秘感。

发明内容

本发明的目的是提供一种折叠组合式微型投影仪，特别涉及一种携带时尺寸很小，而工作状态下内部各发热元件之间或与其他部分在空间上相分离和展开，从而光学投影可在展开后的更大空间内进行的折叠组合式微型投影仪。这种投影仪将主要部件采用各种松散可变方式组合在一起，采用相应的电连接及机械连接加以分离，甚至每一部件也均可制作成折叠方式。在电连接上可以采用无线连接和有线连接以保证仪器达到最大的自由度；在机械连接上，则可以对各部件之间或部件与基底的相对位置之间，通过各种铰链、滑道连接方式组合在一起后加以变化，使投影仪呈现各种组合。一般说来，本投影设备可以有两种空间组织方式，即使用方式和非工作方式。在非工作方式下，投影仪各个部件采取紧密布置方式，以使其体积达到最小而便于携带。而在使用方式下，投影仪的各个部件会在开机时，通过上述各种铰链、滑道机构操作来改变其相对位置，以实现疏松甚至是裸露的排列方式，从而增强元件向周围空间散热；与此同时，光学元件的投影和图像输出也就不受其原来的狭小空间的限制，从而可在一种满足光学成像要求的空间实施光学信号的传输，输出大尺寸的图像，由此即保证了大屏幕投影的实现。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供的折叠组合式微型投影仪，包括：光源灯1，光学投影及成像部件2，镜头3，风扇冷却部件及风道4，电源开关5，锁紧卡9；特征在于，还包括：一机箱6；所述光源灯1，光学投影及成像部件2，镜头3，风扇冷却部件及风道4和电源开关5放在机箱6内；

设置在所述机箱6内的箱底上纵横交错布置的横向滑道和纵向滑道；所述横向滑道为1-10排；每排横向滑道分为1-10个分段，分段之间通过铰链绞接；所述纵向滑道为1-10排；每排纵向滑道分为1-10个分段，分段之间通过铰链绞接。所述横向滑道或纵向滑道为三维空间布置的横向滑道或纵向滑道。所述横向滑道和所述纵向滑道上设置锁紧卡9，锁紧卡9可采用普通机械夹具甚至螺钉实现，用于限制和固定滑道上部件的相对位置；

所述光源灯1，光学投影及成像部件2，镜头3，风扇冷却部件及风道4和电源开关5的底端分别设置有导轨；所述导轨分别位于所述滑道内并沿滑道滑动；

所述光源灯1为多重折叠式光源灯；所述光学投影及成像部件2为多重折叠式光学投影及成像部件；所述镜头3为多重折叠式镜头；所述风扇冷却部件及风道4为多重折叠式风扇冷却部件及风道；所述电源开关5为多重折叠式电源开关。

所述箱体6的箱盖7为翻盖式、抽拉式、折叠式、张缩式或堆积式等。

所述箱体6的箱盖7内顶面上在对应于各折叠式部件的控制其折叠的开关处设置触钮。

图1、图2-a、图2-b和图2-c分别为本发明折叠组合式微型投影仪的具体实施例。其中图1为折叠组合式微型投影仪在非工作状态下的情况，图2-a为折叠组合式微型投影仪展开后的形态图，其中的虚线为纵横交错的滑道，供光学部件在各方向上滑动以扩大彼此间的相对位置，滑道可保证投影仪内的部件在x，y，z三个空间方向上的移动，从而构造出所需要的成像位置，由此可通过打开初始态时呈紧缩状态的成像部件来完成大图像的投影(图2-b，图2-c)。本微型投影仪的各部件在空间上采用了折叠方式，以减小整套仪器在携带时空间上所占据的尺寸。各部件之间采用铰链或滑道相对固定，彼此产生联动作用。由于滑道中导轨的限制作用，仪器箱内各部件可沿滑道相互合并和分离(图2-b，图2-c)。当仪器工作时，各部件沿滑道自动分离一段距离，也正是这一空间上的扩大保证了大尺寸光学成像的进行，而各元件产生的热量也得以通畅地排散出去，从而避免使用时温度过高引起的问题。机箱可以设计成敞开式结构或更多其他空间组合情形。如图1所示，当机箱6的箱盖7处于闭合上状态时，布置在机箱内的各个部件沿滑道收缩起来处于紧凑布置方式。当投影仪处于使用状态时，将机箱盖7打开时，使各部件沿滑道分散开来，以增强散热。由于要保证投影仪在工作时，机箱6必须处于敞开状态，可以采用电控或者开关锁定的方法，即，可以在打开投影仪时通过手动方式使机箱6的箱盖7自动打开一定角度，或者借助于预紧弹簧自动打开；但是当机箱处于闭合状态下投影仪的电开关为关闭状态，投影仪无法启动，用户需要自行将机箱手动打开，以免造成闭合状态下开启投影仪使其内部元件热量无法散出，温度持续升高而造成死机现象的发生。由于本投影仪的机箱采取开合方式，灰尘等微粒容易进入机箱内部，所以关键部件应尽量封装起来，避免金属部分裸露于空气中，当灰尘落在上面造成短路现象。

本发明提供的折叠组合式微型投影仪，也不必如上述方案那样全部设置在同一箱体内，可呈空间离散方式布置。比如，各部件可分门别类地固定到特定载体如墙壁上，甚至发热比较严重的光学元件还可裸露悬浮于空中，从而大大改善其散热状况；而各部件之间通过特定的电路连接，工作时开通电路即可输出图像；这属于一种无箱体式投影仪。这样，由于无普通意义上的箱体结构，该投影仪的携带更为轻便，成本也自然降低不少。

另外，本发明提供的折叠组合式微型投影仪，其发热元件的散热可通过添加外设的冷却器来进一步强化散热，由于无空间限制，各种形式的散热方法(如空冷、液冷或相变冷却等)均易于用到本发明的投影仪中。

本发明提供的折叠组合式微型投影仪，由于在部件结构、使用方式、光学成像及散热内涵上明显区别于传统的投影仪(其所有机构均固定不变)，因而灵活地解决了投影仪体积需进一步微小化及散热特性需进一步提高的技术难题。显然，由此设计成的折叠组合式微型投影仪有很多好处：

1.体积小。在非使用状态下，投影仪的各个部件采用密集型布置，其体积显然比一般的投影仪小许多，因而易于携带。虽然本投影仪在使用时采用松散布置时所占的空间会比一般的投影仪大一些，但由于用户在使用时一般还是将其置于桌面上使用，因此所占空间增大并不会带来很大问题。

2.更舒适。由于本发明所涉及的折叠组合式微型投影仪将发热部件和周围元件分离开，发热部件的热量无法传到操作键盘上，使用户在使用时不会感到操作键盘发热。投影仪也因此使用起来更为舒适。

3.更稳定。因为本发明所涉及的折叠组合式微型投影仪，其部件所发出的热量更容易散出去，从而可有效地降低机器因过热而死机的可能性，使机器使用起来更为稳定，整套设备或其中的光电元件的使用寿命可更长。

4.可以使用普通的光电元件。因为本折叠组合式微型投影仪采用扩展式设计，投影仪有足够的散热空间将热量散发出去，所以本投影仪上有可能采用普通的光电元件，这也从一定程度上也降低了投影仪的成本。

5.更具有趣味性。折叠组合式微型投影仪的提出，可一改以往投影仪那种神秘的黑箱式结构，使用户对投影仪的内部结构一目了然，而且各结构也可随意更换或换代，因而这种投影仪更具有吸引力。

6.可以拓展出更多的微型投影仪使用方式。如在一些场合像学校或家庭，可将投影仪的各类部件分离布置到相应的墙壁或特定空间上，组成有装饰效果的电子饰物，一旦开通，即可观看影像。由于用于信息处理及播放等发热量较大的插座元件此时没有空间限制，其散热问题的解决就变得容易许多。

7.投影方式更灵活。由于部件可分离放置，本发明提供的折叠组合式微型投影仪的投影方式易于制作成正投或背投等方式，以及更多光电组合情况，这样，即以一种小尺寸光学部件的空间组合实现了大屏幕投影，依此方式，可以制造出手机大小的折叠式投影仪。

当然，也应指出，本发明提供的折叠组合式微型投影仪自身也存在一些不足，这在特殊情况下应予注意：

1.不能在环境恶劣的情况下使用。这是因为本投影仪采用扩展式机箱结构。灰尘等微粒容易落入机箱内部。湿度对本投影仪的寿命产生的影响比对一般的投影仪也要大。所以恶劣的环境会对本投影仪的使用造成一定影响。当然，配备有特制的吸尘器后会有所改观。

2.使用时，本折叠组合式投影仪所占用的面积会比一般的投影仪要大。这是因为本折叠组合式投影仪将各部分元件展开后，将另外占据桌面空间。

本发明的折叠组合式微型投影仪拓展了传统投影仪的使用方式和概念。实际上，其基本思路并不仅限于投影仪，比如这种概念可拓展到更多的电器设备制造上，大量的传统电器设备可依此进行改装，从而发展出形式多样且内容千变万化的组合电器，比如此方面可发展的新设备不完全列举可包括：折叠组合式微波加热器、折叠组合式电脑、折叠组合式电视、折叠组合式冰箱、折叠组合式空调器、折叠组合式收录机、折叠组合式洗衣机等，此处不一一赘述。所以，从这种意义上讲，本发明实际上提供了一种最基本的设计和制造各类光电器件及设备的创新途径，它可有助于改善以往那种设备结构形式单一僵硬的不足，相应技术的实施会给电器行业增加更丰富的内涵，从而促成许多仪器设备的更新换代。

附图说明：

附图1为折叠组合式微型投影仪折叠到一起时的示意图。

附图2-a为折叠组合式微型投影仪打开后的示意图。

附图2-b为折叠组合式微型投影仪纵向布置部件展开空间更大的情况。

附图2-c为折叠组合式微型投影仪横向布置部件展开空间更大的情况。

附图3-a和图3-b为多重折叠组合式微型投影仪各部件展开后空间尺寸增大的情形。

图3-c为单个折叠部件展开前后的情形。

其中：光源灯1            光学投影及成像部件2

镜头3        风扇冷却部件及风道4

开关电源5    机箱6

箱盖7        铰链或滑道8

锁紧卡9

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明专利：

实施例1：

图1、图2-a、图2-b和图2-c分别为折叠组合式微型投影仪合上和打开后的示意图，也是本发明的一个实施例，此时，各部件像普通情况那样，采用一体结构，折叠到机箱6内，但工作时可展开。由图所示的折叠组合式微型投影仪包括：光源灯1；光学投影及成像部件2；镜头3；风扇冷却部件及风道4；开关电源5；机箱6；箱盖7；铰链和滑道8；锁紧卡9；所述机箱6内的箱底上设置纵横交错布置的纵向和横向滑道8，所述光源灯1，光学投影及成像部件2，镜头3，风扇冷却部件及风道4，开关电源5底端固定的导轨分别位于所述滑道8内，并可在所述滑道8内滑动；所述纵向和横向滑道8可分为若干段，各段之间采用铰链进行绞接，以保证折叠组合式微型投影仪在非使用状态时，各部件通过滑道和导轨的配合滑动至相靠近的紧凑状态，此时多余的滑道可以通过铰链折叠起来，以便缩成最小体积而放入箱体6内，达到便携之功效；锁紧卡9可采用普通机械夹具甚至螺钉实现，用于限制和固定滑道上部件的相对位置。本发明的折叠组合式微型投影仪在非使用状态时，将箱盖打开，通过铰链将若干段纵向和横向滑道8展开，并将各部件通过其底端的导轨在所滑道内惊醒滑动至工作状态下的相应位置，比如，将光源灯1，光学投影及成像部件2，镜头3分别滑动至预先设定的可以成像的位置，在开启电源后，即可进行工作了。

图2-a为折叠组合式微型投影仪完全打开后的形状图；附图2-b为折叠组合式微型投影仪纵向及横向布置元件展开空间更大的情况。可见，投影仪箱盖7打开，投影仪内部的发热部件因而得以暴露，并可沿滑道在较大的空间内展开，于是热量不再聚集于内部的狭小空间内，这就使得散热效果大为增强。各部件之间可通过铰链或滑道8连接，也可以开合。甚至，基于不同的组合，本投影仪可同时具备如当前大屏幕电视普遍采用的正投或背投两种输出光线的方式，从而实现不同的大屏幕成像。投影机箱6内的滑道上设置有锁紧卡9，用于调整和固定箱内各部件的水平或高度位置，达到不同的展开程度。由于滑道和导轨的限制作用，各部件之间的相对位置受到严格约束，只能产生特定的相互靠近和分开运动，以确保光线传输的准确性。为增强散热，机箱6可以设计成如图2所示的敞开式机箱。机箱6上的箱盖7不仅担任箱盖的角色，其上面可以布置投影仪的各个触钮。当机箱的箱盖7处于合上状态时，分别布置于机箱内的各个部件互相吻合起来处于紧密布置方式。当使用投影仪将机箱盖打开时，各个部件就会分散开来，以增强散热。由于要保证投影仪在工作的时候机箱必须处于敞开状态，可以采用手动或者自动锁定的方法。比如，可以在打开投影仪时通过机械连接产生一个连动作用，使机箱盖7打开，或者借助于自动方式完成此动作，但是当机箱处于闭合状态下投影仪的电源键为关闭状态，投影仪无法启动，用户需要自行将机箱手动打开，以免造成闭合状态下开启投影仪使投影仪的元件热量无法散出，温度持续升高而造成死机现象的发生。由于本折叠组合式微型投影仪的机箱采取开合方式，灰尘等微粒容易进入机箱内部，所以一些关键部件应尽量封装起来，避免金属部分裸露在空气当中，当灰尘落在上面造成短路现象。机箱6除了采用图中所示的翻开式，也可以设计为抽拉式、折叠式、张缩式、堆积式等多种组合方式以达到同样的效果。

实施例2：

本发明提供的折叠组合式微型投影仪，除采用滑道扩展各部件的相对位置外，其内部各部件本身还可更进一步分别设计成折叠结构，这样，工作时各部件展开后所实现的投影效果更易于与大尺寸投影仪相当。附图3-a和附图3-b反映了这类多重折叠组合式微型投影仪展开后空间尺寸增大的情形；附图3-c给出的是单个折叠元件展开前后的情形。实施例中的折叠组合式微型投影仪各部件之间甚至是每一个部件本身设计成折叠结构，通过机械连接件固定在一起，工作时全部展开，以完成相应的任务。比如，光学投影及成像部件2在投影仪处于非工作状态时，可以通过收缩折叠到很小的体积，以减小其在空间上所占的跨度(图3-c)，伺成像需要时再打开；这有些类似于折叠像机镜头，所以在实现上不存在问题；类似地，镜头以及更多部件乃至机箱6本身均可设计成折叠状，在工作时展开即可，由此即可实现一个高度紧凑化的微型投影仪。

本折叠组合式微型投影仪所采用的每一个部件，在当前的市场上均可购置到，所以，应用组合折叠的技术途径不难实现形式多样的折叠组合式微型投影仪。

本发明装置的使用过程及注意事项如下：

1.本发明装置应该在相对比较干净、平坦的环境下使用，尽量不要在恶劣环境下操作投影仪。

2.在使用本发明装置之前，先检查桌上是否有足够的空间以展开本折叠组合式微型投影仪，因为本折叠组合式微型投影仪在使用时其所占的桌面面积要比不用时大。

3.打开折叠组合式微型投影仪盖板，将内部各部件按特定滑道分离并展开到相应位置，同时予以固紧，即可开启电源预热，随后投影仪开始正常工作。

4.在长期不用本折叠组合式微型投影仪时，宜将本折叠组合式微型投影仪关机，使其回复到非工作时的紧凑排列状态。

5.由于本折叠组合式微型投影仪是一种十分精密的光电设备，其使用及携带过程应尽量遵循所设计的折叠方式，以避免设计光路被人为改变所带来的成像质量降低或出现差异。

Claims (5)

1、一种折叠组合式微型投影仪，包括：光源灯(1)，光学投影及成像部件(2)，镜头(3)，风扇冷却部件及风道(4)，电源开关(5)，其特征在于，还包括：一机箱(6)；所述光源灯(1)，光学投影及成像部件(2)，镜头(3)，风扇冷却部件及风道(4)和电源开关(5)放在机箱(6)内；锁紧卡(9)；

设置在所述机箱(6)内的箱底上纵横交错布置的横向滑道和纵向滑道；

所述光源灯(1)，光学投影及成像部件(2)，镜头(3)，风扇冷却部件及风道(4)和电源开关(5)的底端分别设置有导轨；所述导轨分别位于所述滑道内并沿滑道滑动；所述横向滑道和纵向滑道上分别设置有锁紧卡(9)；

所述横向滑道为1-10排；每排横向滑道分为1-10个分段，分段之间通过铰链绞接；

所述纵向滑道为1-10排；每排纵向滑道分为1-10个分段，分段之间通过铰链绞接。

2、按权利要求1所述的折叠组合式微型投影仪，其特征在于，所述横向滑道或纵向滑道为三维空间布置的横向滑道或纵向滑道。

3、按权利要求1所述的折叠组合式微型投影仪，其特征在于，所述光源灯(1)为多重折叠式光源灯；所述光学投影及成像部件(2)为多重折叠式光学投影及成像部件；所述镜头(3)为多重折叠式镜头；所述风扇冷却部件及风道(4)为多重折叠式风扇冷却部件及风道；所述电源开关(5)为多重折叠式电源开关。

4、按权利要求1所述的折叠组合式微型投影仪，其特征在于，所述机箱(6)与其箱盖(7)为翻盖式、抽拉式、折叠式、张缩式或堆积式机箱与箱盖。

5、按权利要求3所述的折叠组合式微型投影仪，其特征在于，所述机箱(6)的箱盖(7)内顶面上在对应于各折叠式部件的控制其折叠的开关处设置触钮。

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