CN104114942B - 用于投影模拟液面的系统 - Google Patents

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Abstract

一种投影仪装置，其可以包括：在内透镜(920)的至少一侧(930)上的第一多个邻近的半透明透镜(932)，所述内透镜(920)被配置为围绕内透镜(920)的轴(A)旋转和平移；在凹面外透镜(900)的至少一侧(910)上形成的第二多个邻近的半透明透镜(912)；光源(940)，其被配置为指引光的一部分穿过可旋转和可平移的内透镜(920)并且然后穿过凹面外透镜(900)；以及电机(145)，其被配置为以振荡方式围绕和沿着凹面内透镜的轴(A)可旋转地和可平移地驱动内透镜(120)；使得振荡内透镜(120)给予移动纹理图像，该移动纹理图像用于通过固定的凹面外透镜(125)修改以在例如天花板的表面上显示以模拟移动液面。

Description

用于投影模拟液面的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年1月31日递交的序列号为61/592,992的美国临时专利申请的优先权和权益，出于所有目的，该美国临时专利申请据此通过引用以其整体并入本文。
背景
技术领域
本发明的领域涉及光电系统，并且更具体涉及将图像投影在表面上的用于儿童的夜灯。
相关技术的描述
小型照明设备、声音发生器和安慰物件例如毛绒动物玩具经常被幼儿的父母使用以在夜晚试着睡觉时给儿童提供情感上的安慰和安全的感觉。有了提高的情感上的安慰和安全感给儿童带来改进的睡眠。夜灯，一种照明设备，也可以给父母提供暂时的光源以在卧室通行，而不需要打开更多的一般房间照明设备。
依然存在对于夜晚提供用于儿童的提高的情感安慰和安全性以改进他们的睡眠质量的产品的需要。
概述
公开了一种投影仪装置，其具有：在内透镜的至少一侧上的第一多个邻近的半透明透镜，内透镜被配置为围绕内透镜的轴旋转和平移；在凹面外透镜的至少一侧上形成的第二多个邻近的半透明透镜；光源，其被配置为指引光的一部分穿过可旋转和可平移的内透镜并且然后穿过凹面外透镜；以及电机，其被配置为以震荡方式围绕和沿着凹面内透镜的轴可旋转地和可平移地驱动内透镜。使用这样的配置，振荡内透镜给予移动纹理图像(movingtexturedimage)，该移动纹理图像用于通过固定的凹面外透镜修改以在例如天花板的表面上显示以模拟移动液面。在一个实施例中，第二多个邻近的半透明透镜具有比第二多个邻近的透镜的光轴更远地间隔开的光轴。第一多个邻近的半透明透镜可以是在凹面内透镜上的第一有图案的表面。在这样的实施例中，第二多个邻近的半透明透镜可以是在凹面外透镜上的第二有图案的表面。第二有图案的表面的图案可以成比例地大于第一有图案的表面的图案。在另外的实施例中，光源、内透镜和凹面外透镜可以被共同地配置为提供穿过大约180度的视角可见的光。内透镜可以是凹面内透镜并且凹面外透镜可以是半透明的玩具乌龟壳。在一个实施例中，内透镜被配置为沿着其平移的内透镜的轴向着凹面外透镜倾斜。在另一个实施例中，内透镜被配置为沿着其平移的内透镜的轴可以位于内透镜的重心以上。
还公开了一种投影仪装置，其具有内透镜、外透镜、光源和电机，内透镜具有第一个多个光轴，外透镜具有第二多个光轴，光源被配置为指引光的一部分穿过内透镜和外透镜，电机被配置为以振荡方式围绕和沿着内透镜和外透镜中的至少一个的相应的枢轴可旋转地和可平移地驱动内透镜和外透镜中的该至少一个，使得内透镜和外透镜中的该至少一个给予移动纹理图像，该移动纹理图像用于在例如天花板的表面上显示以模拟移动液面。内透镜和外透镜中的至少一个中的每个可以具有在直立操作(up-rightoperation)期间重力地在其重心以上的枢轴。外透镜的第二多个光轴可以比内透镜的第一多个光轴更远地间隔开。在另一个实施例中，内透镜的第一多个光轴可以比外透镜的第二多个光轴更远地间隔开。光源、内透镜和凹面外透镜可以共同地被配置为提供穿过大约180度视角的光。在另一个实施例中，外透镜可以是半透明的玩具乌龟壳。
公开了一种投影模拟移动液面的方法，该方法包括旋转和平移有图案的内透镜和使光穿过所述旋转和平移的有图案的内透镜并且然后穿过固定的有图案的外透镜投影，使得旋转和平移有图案的内透镜给予移动纹理图像，该移动纹理图像用于展示到固定的有图案的外透镜，以用于在例如天花板的表面上显示以模拟移动液面。在一个实施例中，旋转和平移轴是共同定位的(co-located)。在另一个实施例中，共同定位的旋转轴和平移轴位于有图案的内透镜的重心以上。该方法还包括改变投影的光的发光颜色并且可以包括通过扬声器提供液体运动的声音、音乐或其它期望的舒缓的声音。
附图简述
附图中的构件不一定按比例绘制，重点反而在于说明本发明的原理。在全部的不同视图中，相同的附图标记指代相对应的部件。
图1是具有用于在没有灯光的卧室的天花板上模拟移动液面的内振荡透镜和平移透镜和固定外透镜的投影仪系统的一个实施例的分解透视图；
图2是在图1中首先示出的凹面外透镜的透视图；
图3和4是在图1和2中示出的外透镜的透视底视图和特写底视图；
图5和6是内透镜的一个实施例的透视图和俯视图；
图7是在图5和6中示出的内透镜的侧视图；
图8是具有用于将声音从组件的内部传送到外部的多个孔的装配的投影仪系统的前视图；
图9是示出了如在图1中装配的凹面外透镜和内透镜的一部分的截面图；
图10是用于在操作期间提供内壳的旋转和平移的可选择性的实施例的顶部透视图；以及
图11和12是具有在旋转和平移轴以下的重心的内透镜的另一个实施例的侧平面图和透视图。
详细描述
公开了一种投影仪系统，其可以包括振荡和平移的有图案的内透镜和固定的有图案的外透镜。光源可以照亮振荡和平移的有图案的内透镜，该振荡和平移的有图案的内透镜用于将有图案的内透镜图像穿过固定的有图案的外透镜展示，以用于在例如没有灯光的天花板的表面上显示产生的移动图像。光源可以提供发光颜色和/或透镜可以提供用于光的审美着色的被过滤的颜色，并且内置扬声器可以提供可选择的移动的水、音乐和其它舒缓的声音。产生的投影和声音可以在没有灯光的卧室的天花板上模拟移动液面以为儿童提供提高的情感安慰和安全性以改进他们的睡眠质量。
图1是投影仪系统的一个实施例的分解透视图，投影仪系统可以展示从光源穿过振荡和平移的有图案的内透镜和实质上穿过外凹面透镜的多个光束以在天花板上投影模拟移动液面(即，“直立操作”)。投影仪系统包括耦合到电子装配托盘105的透镜平台100。第一铰链和第二铰链110、115可旋转地和可平移地支撑内透镜，内透镜可以是凹面内透镜120。凹面外透镜125可以通过透镜平台100耦合到电子装配托盘105，或可以耦合到透镜平台100它本身。开关组件130优选地安装在透镜平台100上以接收穿过凹面外透镜125延伸到外透镜的外部的相应的开关延伸部(未示出)。光源可以包括多个彩色的LED135。光源优选地以与凹面内透镜120互补的相对地定位以指引光的一部分穿过内透镜120并且然后穿过凹面外透镜125。电子装配托盘105可以具有扬声器140以提供模拟的液体声音到组件的外部。电子装配托盘105还可以具有电动机145和滑轮旋转柱160，电动机145通过齿轮减速滑轮155耦合到内透镜驱动器150，其中齿轮减速滑轮155优选地提供关于大约8-12rpm的牵引机旋转柱的旋转速度以将内透镜120驱动成振荡旋转运动。在可选择的实施例中，齿轮减速可以通过一系列齿轮或减少电机的每分钟转速的其它装置完成，以提供内透镜120的期望的振荡旋转运动。
图2是首先在图1中示出的凹面外透镜的一个实施例的透视顶视图。凹面外透镜125可以具有平滑的外表面200，外表面200具有大体椭圆形的横截面。多个开关延伸部导向孔205以开关组件130(参见图1)上的相应开关互补相对的方式从外表面200穿过外透镜125延伸到其内部。凹面外透镜125可以由彩色的半透明的塑料形成，例如着蓝色的丙烯酸或其它热塑性或热固性聚合物。在另一个实施例中，凹面外透镜125可以由玻璃形成，例如透明玻璃或毛玻璃，或凹面外透镜125可以由可以是透明的或者设有着色剂来充当滤色镜的其它透明或部分半透明的材料形成。凹面外透镜125可以具有过滤器210，过滤器210在凹面外透镜125的外周边上形成或印刷，以过滤在操作期间可能已经逃逸而没有穿越内透镜120的发射光(参见图1)。过滤器210可以由凹面外透镜125的较厚部分限定，例如形成凹面外透镜125的材料的较厚的带或图案，或者过滤器210可以用墨水或其它中性密度过滤或颜色过滤印刷在凹面外透镜上。过滤器210可以作为围绕凹面外透镜125的外周边的不间断的带而存在或可以由间断的材料带形成。在优选的实施例中，凹面外透镜125形成大约半个壳体并且旨在在形状上模仿玩具乌龟的上壳。在选择性实施例中，凹面外透镜在截面上是矩形、半圆形或椭圆形的。
图3和4分别是图2中示出的凹面外透镜的透视底视图和底部的特写。内表面300可以具有在制造期间在凹面外透镜125的模塑处理过程中形成的多个邻近的透镜400，选择性地被称为“有图案的”透镜。多个邻近的透镜400具有彼此间隔分开的主轴AP，其中其可以是有规律的重复图案。多个邻近的透镜400优选地延伸穿过整个内表面300，或可以围绕内表面300的部分周长延伸。
图5和6是内透镜的一个实施例的透视图和俯视图。在该实施例中，内透镜500具有前销和后销(505，600)，前销和后销(505，600)从内透镜500的相对端延伸以能够可旋转地和可滑动地分别耦合到第一铰链和第二铰链(110，115)(参见图1)。驱动臂515从内透镜500的一端延伸以可滑动地接纳连接到电机的内透镜驱动器(未示出)，其中当被分别可旋转地和可滑动地耦合到第一铰链和第二铰链(110，115)的前销和后销(505，600)引导时，驱动器优选地向内透镜500提供旋转力矩和平移运动两者。内透镜驱动器(未示出)可以是柱，该柱从围绕垂直于内透镜500的旋转轴的旋转轴旋转的盘状物延伸，以在有效推动、拉动和旋转驱动臂515以给予围绕旋转轴的旋转力矩的圆形路径和由前销和后销(505，600)限定的平移路径中驱动该驱动臂515。在选择性实施例中，驱动臂515可以被柱、空腔或其它耦合器取代，柱、空腔或其它耦合器从内透镜500的外表面520延伸或在内透镜500的外表面520上延伸，以啮合具有补充设计来啮合驱动臂的内透镜驱动器。
如在图6中较好地示出的，柱导向孔605可以延伸穿过驱动臂515的本身从内透镜500延伸以接纳滑轮旋转柱160(参见图1)的远端610。在选择性实施例中，柱导向孔605代替地是啮合穿过柱驱动内透镜500的补充性驱动器导向孔(未示出)的柱。尽管通常示出为椭圆形，但是内透镜在选择性实施例中可以在横截面上是矩形、半圆形或椭圆形。前销和后销(505，600)可以是延伸穿过内透镜500以接纳补充性引导柱或单个轮轴以建立关于内透镜500的旋转轴和平移路径的前导向孔和后导向孔。
图7示出了在图5和6中示出的内透镜的侧视图。前销和后销(505，600)从内透镜500的相对端延伸以限定关于内透镜500的旋转和平移轴。驱动臂515可以从内透镜500的一端延伸以提供用于在操作期间驱动内透镜500的附接件。内透镜500被示出为在横截面上是半个壳。在选择性实施例中，内透镜500形成半正方形形状或其它几何图形横截面。
图8是具有用于从组件的内部向组件的外部传送声音的多个孔的装配投影仪800的前视图。以与内置扬声器(未示出)互补相对的方式形成穿过电子装配托盘105的多个扬声器孔805，以利于声音从内置扬声器传送到组件800的外部。在选择性实施例中，扬声器位于在扬声器格栅或布罩(fabriccovering)之后的电子装配托盘500中，以视觉上掩盖扬声器和提供对于扬声器的一些附加保护。
图9是示出了如图1中装配的凹面外透镜和内透镜的一部分的横截面视图。凹面外透镜900可以具有平滑的外表面905和内表面910，外表面905和内表面910具有多个邻近的半透明透镜(选择性地被称为“有图案的”透镜)912。在选择性实施例中，凹面外透镜900的内表面和外表面中的任一个或者两个可以被形成图案。有图案的内表面910优选地具有重复的图案，其中每个局部峰值915具有高度H外，并且邻近的峰值被距离SEP外分开。在其它的实施例中，局部峰值可以在某个最大和最小值距离值内被分开以改变其各自的焦点。在选择性实施例中，有图案的内表面910可以具有高度峰值H外，高度峰值H外在相邻的峰值之间变化但是保持高于凹面外透镜900的表面一定范围的值之内。内透镜920可以具有平滑的内表面925和具有另外多个邻近的半透明透镜(也可以选择性地称为“有图案的”透镜)932的外表面930。在选择性实施例中，内透镜920的内表面和外表面(925，930)中的任一个或者两个可以被形成图案。有图案的外表面930优选地具有重复的图案，其中每个局部峰值935具有高度H内和被距离SEP内分开的相邻的峰值。在其它实施例中，局部峰值935可以被分开在最大距离值和最小距离值之内，以改变其各自的焦点。在优选实施例中，凹面外透镜900的第一多个邻近的透镜912具有比内透镜920的第二多个邻近透镜932的主轴更远地间隔开的光轴(选择性地称为“主轴”)。在选择性实施例中，在凹面外透镜上的内表面910的图案成比例地大于内透镜920的外表面930的图案。
凹面外透镜900可以与内透镜920分开以大约20-25mm之间的距离D1分开。光源940可以被布置在距离内透镜920的有图案的外表面930大约7-11mm之间的距离D2处，使得从光源940发出的光穿过内透镜920并且然后穿过凹面外透镜900。在另外的实施例中，内透镜920可以被固定，并且新的中间透镜被配置为使用电动机145(参见图1)而相对于内透镜920移动。在这样的实施例中，固定的内透镜和新的中间可移动透镜共同地模拟移动液面，而凹面外透镜125主要地起装饰作用。在另外的实施例中，固定的内透镜和新的中间透镜中的每一个可以被配置为使用电动机145移动，合适的齿轮减速以不同的速度(即频率)施加以移动透镜来模拟移动的液面。
图10是在操作期间用于提供内壳的旋转和平移的选择性实施例的顶部透视图。内透镜1000可以具有从透镜的外周边延伸的平坦的平台延伸部1005。前销和后销(1010，1015)从内透镜1000的相对端延伸以使得能够可旋转地和可滑动地耦合到各自的铰链(未示出)。当内透镜1000被驱动成平移时，引起平坦的平台交替地使邻近平坦的平台延伸部1005的一端的第一平台斜坡1020向上升以引起内透镜1000部分地在第一角度方向上旋转，使相同的第一平台斜坡1020向下降以使内透镜1000返回到其角度起始位置，并且然后使在内透镜1000的另一端上和第一平台斜坡1020相对的侧面上的第二平台斜坡1025上升，以在与第一部分旋转相对的角度方向上部分地旋转内透镜1000。内透镜1000然后驱动后退第二平台斜坡以使内透镜1000返回到其角度起始位置并且该循环可以重复。
图11A和12是具有在内透镜主体的旋转和平移轴之下的重心(G)的内透镜的侧平面图和透视图。图11B是图11A关于11B的多位置特写图，其中实线指代第一位置并且虚线指代第二位置。内透镜1100可以具有前销和后销(1105，1110)，前销和后销(1105，1110)从内透镜1100的相对端延伸，以能够可旋转地和可滑动地耦合到第一铰链和第二铰链(未示出)，例如在图1中示出的第一铰链和第二铰链(110，115)。驱动臂1115可以从内透镜1100的一端延伸并且可以具有整体顶盖1120，整体顶盖1120被配置为可滑动地接纳透镜驱动器，例如连接到电机的内透镜驱动器1125。如图11A和11B中所示，内透镜驱动器1125可以具有从用于接纳到顶盖1120的套筒1140中的盘状物1135延伸的柱1130。盘状物1135可以围绕旋转轴(B)旋转，以沿着有效推动、拉动和旋转顶盖1120以给予围绕旋转轴的旋转力矩的圆形路径和由轴(A)限定的平移路径绕顶盖1120运行。套筒1140可以具有接纳和容纳柱1130的顶部的第一内径和朝向柱1130的底部的较大内径，以允许顶盖1120在内透镜1100围绕轴(A)可旋转地震荡时轻微倾斜，而不实质上影响将限制内透镜1100的旋转运动的柱1130的底部。设计内透镜的重力(G)在由轴(A)限定的旋转轴和平移路径以下的至少一个创造性结果是当其靠近朝着旋转行程的右侧或者左侧的其振荡运动的顶点时内透镜的更加平滑的运动。更具体而言，在重心(G)低于轴(A)的情况下，如果制造公差不足以消除部件的配合表面之间的无意间隙，那么当内透镜在操作期间靠近它的极左旋转位置或极右旋转位置时，内透镜将不会“下降”。在选择性实施例中，驱动臂1115可以代替地为从内透镜1100的外表面1145延伸或在内透镜1100的外表面1145上延伸以啮合具有补充性设计的内透镜驱动器以啮合驱动臂的柱、空穴或其它耦合器。
尽管已经描述了本申请的各种实现，但是对本领域普通技术人员来说将显而易见的是：在本发明的范围之内的更多的实施例和实现是可能的。

Claims (20)

1.一种投影仪装置，包括：
在内透镜的至少一侧上的第一多个邻近的半透明透镜，所述内透镜被配置为围绕所述内透镜的轴旋转和平移；
在凹面外透镜的至少一侧上形成的第二多个邻近的半透明透镜；
光源，所述光源被配置为指引光的一部分穿过所述可旋转和可平移的内透镜并且然后穿过所述凹面外透镜；和
电机，所述电机被配置为以振荡方式围绕和沿着所述凹面内透镜的所述轴可旋转地和可平移地驱动所述内透镜；
其中振荡的内透镜给予移动纹理图像，所述移动纹理图像用于通过所固定的凹面外透镜修改以在表面上显示来模拟移动液面，且其中所述光源、所述内透镜和所述凹面外透镜被共同地配置为提供穿过大约180度的视角的光。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述表面为天花板的表面。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二多个邻近的半透明透镜具有光轴，所述光轴比所述第一多个邻近的透镜的光轴更远地间隔开。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一多个邻近的半透明透镜是在所述内透镜上的第一有图案的表面。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二多个邻近的半透明透镜是在所述凹面外透镜上的第二有图案的表面。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二有图案的表面的图案成比例地大于所述第一有图案的表面的图案。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述内透镜是凹面内透镜。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述凹面外透镜是半透明的玩具乌龟壳。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述内透镜被配置为沿着其平移的所述内透镜的所述轴朝着所述凹面外透镜倾斜。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述内透镜被配置为沿着其平移的所述内透镜的所述轴位于所述内透镜的重心之上。
11.一种投影仪装置，包括：
内透镜，所述内透镜具有第一多个光轴；
外透镜，所述外透镜具有第二多个光轴；
光源，所述光源被配置为指引光的一部分穿过所述内透镜和所述外透镜；和
电机，所述电机被配置为以振荡方式围绕和沿着所述内透镜和所述外透镜中的至少一个的相应的枢轴可旋转地和可平移地驱动所述内透镜和所述外透镜中的所述至少一个；
其中所述内透镜和所述外透镜中的所述至少一个给予移动纹理图像，所述移动纹理图像用于在表面上显示以模拟移动液面；其中所述光源、所述内透镜和所述外透镜被共同地配置为提供穿过大约180度的视角可见的光。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述表面为天花板的表面。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述内透镜和所述外透镜中的所述至少一个中的每个具有在直立操作期间重力地在其重心之上的枢轴。
14.根据权利要求11所述的装置，其中所述外透镜的所述第二多个光轴比所述内透镜的所述第一多个光轴更远地间隔开。
15.根据权利要求11所述的装置，其中所述内透镜的所述第一多个光轴比所述外透镜的所述第二多个光轴更远地间隔开。
16.根据权利要求11所述的装置，其中所述外透镜是半透明的玩具乌龟壳。
17.一种投影模拟移动液面的方法，所述方法包括：
旋转和平移有图案的内透镜；和
使光穿过所述旋转和平移的有图案的内透镜并且然后穿过固定的有图案的外透镜投影；
其中旋转和平移有图案的内透镜给予移动纹理图像，所述移动纹理图像用于展示到所述固定的有图案的外透镜，以用于在表面上显示来模拟移动液面，其中旋转轴和平移轴是共同定位的，且其中共同定位的旋转轴和平移轴位于所述有图案的内透镜的重心之上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述表面为天花板的表面。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
改变所投影的光的发光颜色。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
通过扬声器提供液体运动的声音。
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