CN101930159B - 高架投影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高架投影机，包含：装配有框架并在该框架上紧绷有半透明的面板的屏幕(4)，该半透明的面板具有其上用以显示图像的前表面(20)和其上用以投射图像的后表面(8)，该屏幕(4)能够在收缩位置与拉伸位置之间移位，在拉伸位置的面板的表面积相对于处在收缩位置的面板的表面积可增加至少10％；用以在该半透明的面板的后表面上投射图像的投影设备(5)，该投影设备(5)能够将投射图像的尺寸与该屏幕的收缩位置以及拉伸位置相适应。

Description

高架投影机

技术领域

本发明涉及一种高架投影机。

背景技术

现有技术的高架投影机包含：

一个装配有一个框架并在此框架上紧绷有一个半透明的面板的屏幕，半透明的面板具有其上用以显示图像的前表面和其上用以投射图像的后表面，以及

一个用以在半透明的面板的后表面上投射图像的设备。

术语“高架投影机”这里是指在其中图像穿过半透明的面板之后可以让观测者直接看到的设备。这些高架投影机与那些图像是被投射到不透明屏幕上的设备不同。实际上，后者是只有将投射的图像在不透明的屏幕上经反射之后才能被观测者看到。

这里，术语“半透明的面板”是指可将投射于其后表面上的图像传播到其前表面一侧之上的面板以使得位于此面板之前的人能够直接看到图像。为此目的，此面板具有散射光线的媒介物以使得当光束穿过面板时能够促使投射到面板后表面上的光束产生孔径角。此光束的孔径角可由多重衍射产生。

高架投影机可应用于多种场合。例如，高架投影机可被用作电视机。

这些高架投影机可具有被用户欣赏的一大屏幕。但折衷的是大尺寸的屏幕会使高架投影机难以运输。

发明内容

为了克服以上问题，本发明的目的在于提供一种极易于运输的高架投影机。

因此，在本发明所提供的一种高架投影机中：

屏幕能够在收缩位置与拉伸位置之间移位，在拉伸位置的面板表面积相对于处在收缩位置的面板的表面积可增加至少10％；

投影设备能够将投射图像的尺寸与屏幕的收缩位置以及拉伸位置相适应。

由于能够调节屏幕的尺寸大小，因而本发明能够在屏幕需要被运输时减小屏幕的尺寸且因此可以减少高架投影机所需要的总体空间。相反，当高架投影机不被运输时屏幕可被放大。因此，该高架投影机除保留了现有高架投影机的优点之外，同时还易于运输。

此外，由于能够在处于收缩位置以及拉伸位置的屏幕上投射图像，因而本发明能够为使用者提供新的功能。例如，使用者能够透过放大屏幕尺寸来放大整个图像，因而取代了通过局部放大图像细节而放大图像细节的做法。相反，使用者也可通过减小屏幕尺寸来缩小图像的尺寸，以便用于诸如公共交通工具之中的可移动场合。

此高架投影机的具体实施方式可包含以下特征中的一个或多个特征：

面板由可拉伸材料制成，其强度极限至少大于10％并且优选为大于30％；

可拉伸材料的杨氏模量小于5GPa并且优选为小于2GPa；

投影设备具有用于调节在面板后表面上投射图像的光束的孔径角的装置，以便使投射图像的尺寸适合于屏幕的位置；

投影设备具有用以处理待投影的原始图像从而能够生成待投影的新图像的装置，待投影的新图像包含有被频带围绕的原始图像的缩小图，该频带设计成被投射到面板后表面的边缘之外，且该频带的宽度可被调整以使得缩小图的尺寸可与屏幕的位置相匹配；

无论屏幕的位置如何变化，在面板后表面上投射图像的光束的孔径角都是恒定的；

该高架投影机具有屏幕位置的传感器，并且投影设备能够根据此传感器测量出的位置函数自动地将图像尺寸与屏幕位置相匹配；

该高架投影机具有用以在收缩位置与最大拉伸位置之间的至少一个中间位置锁定屏幕位置的机构。

此高架投影机的这些具体实施方式此外还具有如下优点：

-使用可拉伸面板来放大屏幕，完全不需要使用卷绕结构或类似的任何其它机构来卷绕或展开面板；

-使用具有低杨氏模量，即杨氏模量小于5GPa的可拉伸材料，能够减少使用者为扩大屏幕必须施加的应力；

-使用用以调节光束的孔径角的装置可使图像尺寸适合于屏幕位置；

-使用用以处理待投射的原始图像的装置可无需使用用于调节投影光束的孔径角的光学装置；

-保持投影光束的孔径角恒定可简化该高架投影机的制造；

-自动地将图像尺寸与屏幕位置相适应，从而使该高架投影机便于使用。

附图说明

图1和图2分别为一高架投影机处于收缩位置和拉伸位置的侧视示意图；

图3和图4分别为图1和图2中处于收缩位置和拉伸位置的高架投影机的屏幕的正面示意图；

图5为用于锁定屏幕位置的机构的示意图；

图6为能够沿着两个正交方向被拉伸的屏幕的示意图；

图7和图8分别为具有可伸展屏幕的高架投影机的另一实施方式的俯视示意图和横截面示意图；

图9和图10为装配有可伸展屏幕的高架投影机的其它两种可能的实施方式的示意图；以及

图11和图12为图10的高架投影机的屏幕上的投影光束的横截面示意图。

在上述这些附图中，相同的参考标号代表相同的部件。

具体实施方式

以下说明将提供详细的描述以便全面理解本发明，在以下说明中，本领域技术人员所公知的特征和功能将不再详细描述。

图1和图2表示了装配有屏幕4的高架投影机2。此屏幕4可在一平行于水平方向X及垂直方向Y的平面内扩展。方向X与方向Y相互垂直。图3和图4更为详细地表示了屏幕4。在图1和图3中，屏幕位于收缩位置，而在图2和图4中，屏幕则位于拉伸位置。

高架投影机2具有用以在屏幕4的半透明面板10的后表面8上投射图像的设备5。因此所投射的图像能够在此面板10的前表面上被使用者直接看到。

为此，设备5具有一投影仪6和一光学装置16。投影仪6能够以恒定的孔径角α沿着光轴14产生光束12。光轴14沿着与方向X和Y垂直的方向Z延伸。孔径角α是光轴14与距光轴最远距离进入装置16的光线之间的角度。装置16用以调节光束12的孔径角。这里，装置16可由一可调节的孔径角θ来改变孔径角α。孔径角θ为光轴14与距光轴最远并与面板10的边缘相接触的光线之间的角度。孔径角θ在收缩位置与拉伸位置之间的变化幅度将为至少10°且优选为至少25°、30°、50°或80°。例如，孔径角θ的最大值可至少等于30°且优选为等于50°或80°。实际上，孔径角θ的最大值越大，则高架投影机2所需空间中的可能的缩小量会越大。

同样地，为了减少高架投影机2所需的空间，投影仪6具有最小的可能的尺寸规格。例如，投影仪6的最大尺寸小于3cm且优选为小于2cm。

投影仪6可在具有20cm对角线的屏幕上产生诸如大约10流明的亮度。投影仪6能够由LCD发射或反射屏幕或者通过其它技术，例如基于由激光照明的微反射镜或微电子机械系统(MEMS)的技术制造而成。

屏幕4能够从图3中所示的收缩位置被移位至图4中所示的拉伸位置。为此，屏幕4具有一可伸展的框架18，面板10可在该框架18上拉伸。在此实施方式中，面板10是可伸长的。为此，面板10可由强度极限至少大于10％且优选为大于30％、100％或200％的材料制成。

强度极限是在面板撕裂或断裂之前沿给定的拉伸方向所能获得的最大拉伸长度。此极限值由在拉伸方向上面板拉伸后的长度与面板放松后的长度之间的差异表示，此差异可由面板放松后的长度的百分比表示。

面板也可由弹性极限等于拉伸强度正或负5％的弹性材料制成。因此，拉伸后的面板能够恢复到其放松后的位置而不会造成永久的变形。

用以制造面板10的材料的杨氏模量也很低，也就是说其会低于5GPa且优选为低于2GPa。因此，使用者为了拉伸面板而必须施加的应力仍会较低。

例如，面板10可由诸如橡胶、聚氨酯、氯丁橡胶、聚丙烯酸物之类的弹性材料制成。

这里，框架18可设计成沿方向Y单独地拉伸面板。面板10因此首先会没有任何自由度地固定到框架18的一根较高的水平立柱24上并且其次将会固定至框架18的一根较低的水平立柱26上。上述立柱24及26通过可伸缩的垂直立柱28及30相互间隔。这些立柱可沿着面板10的边缘排布。

垂直立柱28及30可在图3所示的收缩位置与图4所示的拉伸位置之间伸展。例如，为此目的，立柱28与立柱30相同且下面仅对立柱28进行更为详细的描述。立柱28包含有滑轨32，在滑轨32内有可沿方向Y滑动的滑杆34。滑轨32的上端没有任何自由度地固定至立柱28，而滑杆34的下端没有任何自由度地固定至立柱26。

设备5还具有屏幕4位置的传感器40以及用于控制装置16的单元42。单元42可自动地将孔径角θ与屏幕4的测量位置相匹配以使得所推荐的图像的尺寸能够永久地占据后表面8的至少90％且最多100％的表面。

框架18还具有用于将屏幕锁定在其收缩位置、拉伸位置以及介于这两端位置之间的多个中间位置处的机构。图5中表示了此机构的一个实例的示意图。

滑杆34的端部具有能够与形成于滑轨32中的相应凹槽48相配合从而锁定屏幕4的位置的凸起46。此处，滑轨32沿方向Y具有一连串与凹槽48相似的平行凹槽。例如，凸起46可通过片簧50在凹槽48内产生作用。当使用者分别移动立柱24及26时，所施加的力量需足以使凸起46从凹槽48中脱离以便进入下一凹槽。当使用者停止施加应力时，片簧50可将凸起46固定在凹槽内，借以锁定屏幕4的位置。

当进行运输时，投影仪2的屏幕4将处于收缩位置以便缩小投影仪2所需的空间。在此位置处，单元42能够自动地减小孔径角θ的值以使得投射图像的尺寸可与面板10的尺寸规格相对应。当使用者希望时，其可拉动立柱24或26以使面板10能够拉伸到期望的位置。而后传感器40会测量屏幕4的新位置并将此信息发送给单元42，以便自动地增加孔径角θ从而使得图像尺寸与面板10的表面相匹配。因此，使用者能够很好的利用扩大屏幕4来放大可视的图像。

图6表示了另一种能够用来取代屏幕4的屏幕60。该屏幕60能够沿方向Y和X同时拉伸。此屏幕包含一框架62，该框架62由两个对角相反的方框64及66形成。方框64包含有两条彼此垂直设置的滑轨68、70。滑轨68和70中分别安装有能够沿着方向X和Y滑动的滑杆72、74。

相似地，方框66包含有垂直滑轨76和水平滑轨78，在垂直滑轨76和水平滑轨78之中滑杆80及82可安装于一滑动位置。

滑杆80的上端没有任何自由度地以直角固定至滑杆84的右侧端。滑杆82的左侧远端没有任何自由度地以直角固定至滑杆72的下端。面板10通过接合点84至87固定至框架62的每一角。因此，通过在方向X及Y中的一个方向或同时在两个方向上拉动方框62及66，屏幕能够得以扩大。

图7和图8另一种能够用来取代屏幕4的屏幕90。此屏幕除了立柱26被替换为用于半透明面板98的卷绕机构92之外，与屏幕4相同。

此卷绕机构92包含可围绕水平轴96转动地安装的滚筒94。为此，滚筒94的每一端均收容于固定连接至滑杆34的下端的相应的轴承中。面板98的端部一侧固定至滚筒94且另一侧固定至立柱24。当屏幕处于收缩时，面板98可围绕滚筒94盘绕若干圈。因此，当立柱24远离滚筒94时，面板98将被展开且屏幕的表面将得以放大。在此实施方式中，并不需要面板98的强度极限一定要大于10％或是具有高的弹性。较佳地而言，滚筒94可与用于在框架上拉伸面板98而没有任何电能消耗的弹性方式有关。

图9表示高架投影机110的另一种实施方式。

高架投影机110除了光轴14可相对于方向Z倾斜之外，其与高架投影机2相同。例如，光轴14与方向Y之间的角度等于0°至正、负45°。

为了将光束12直接射入屏幕的后表面8，高架投影机110具有一反射镜112。这里，反射镜112相对于光轴14固定。

在图9中，屏幕4的拉伸位置以虚线表示而其收缩位置以实线表示。相似地，投射到处于拉伸位置的屏幕4上的光束以虚线表示而当屏幕处于收缩位置时，光束则以实线表示。

相对于屏幕4配置的投影仪6限制了高架投影机110在方向Z上所需的空间。

图10表示高架投影机120的另一种实施方式。此高架投影机120除了装置16被省略且设备5被替换为图像投影设备121之外，其与高架投影机110相同。此图像投影设备121除了控制单元42被替换为能够通过投影仪6产生投射图像的图像处理单元122之外，其与设备5相同。在此实施方式中，无论屏幕4的位置如何，投射光束12的孔径角θ均为恒定。光束12的横截面也恒定。此横截面在图11中用一矩形124表示。恒定的孔径角θ可被选定以使得当屏幕处于其拉伸位置时光束12可在反射镜112上被反射之后照射整个后表面8。

单元122接收被投射到屏幕4的后表面8上的原始图像并通过传感器40进行测量。如果传感器40的测量结果显示屏幕4的尺寸已经发生改变，则单元122将处理原始图像以使得其占据后表面8的大于90％以及至少100％的表面。为此，单元122将缩小图像126以便获得此图像的缩小图128(请参考图12)及围绕此缩小图的用以投射到屏幕4的后表面8之外的频带130。例如，频带可为黑色频带。

因此，如图12所示，缩小图128只占据了横截面124的中央部分。缩小图128的尺寸可被选定以使得此缩小图能够被投射到后表面8之上而频带130则被投射到后表面8之外。因此，在此实施方式中，其不必调整孔径角θ，而是仅需要调整频带130的宽度L。

也可能会有多种其它的实施方式，例如，用于伸长框架的其它机构，可设计成使得框架中的立柱28及30可被替换为由弹性材料制成的立柱。

由于面板可仅在一个拉伸方向得以伸长，可设置一个机构用以固定面板的边缘以及在与拉伸方向相平行的方向上接触的框架的立柱。此机构可防止或减少面板在与拉伸方向垂直的方向上收缩。

另外，也可能有其它的锁定机构。例如，将框架锁定在其收缩位置或拉伸位置可通过移动销钉或通过紧固螺钉的方式获得。此锁定机构决定了屏幕上可锁定位置的数量。此位置数量可被限制在两个极限位置，例如收缩位置及仅仅一个拉伸位置。

作为一种变体，投射图像的尺寸可由使用者手动调节。此时，传感器40便可被省略。

在收缩位置与拉伸位置之间的框架移位也可通过由使用者控制的电动执行机构的方式而被电动机加以驱动。

投射图像的内容也能够随着传感器所测量出的屏幕位置的函数而变化。例如，在收缩位置，图像仅由占据面板表面的必要部分的原始说明形成。而在拉伸位置，投射图像则可包含补充有补充说明的相同的原始说明。例如，补充说明可布置于当面板移位到拉伸位置后才会出现的面板表面的其它部分。较佳地而言，在屏幕上的原始说明的尺寸规格在收缩位置与拉伸位置是相同的。因此，屏幕至其拉伸位置的移位便可获取补充的说明。如此功能可被应用到市区或郊区地图的查询之中。原始说明假如仅为市区地图，那么补充说明便可扮演郊区地图。在此应用中，将屏幕从其收缩位置移位至其拉伸位置，便能够令使用者获得更多的信息，例如，郊外的地图。

Claims (10)

1.一种高架投影机，包含：

装配有框架(10、98)并在该框架上紧绷有半透明的面板的屏幕(4、60、90)，所述半透明的面板具有其上用以显示图像的前表面和其上用以投射图像的后表面；

用以在所述半透明的面板的后表面上投射图像的投影设备(5、121)；

其特征在于：

所述屏幕(4、60、90)能够在收缩位置与拉伸位置之间移位，在拉伸位置的面板的表面积相对于处在收缩位置的面板的表面积可增加至少10％，所述高架投影机具有所述屏幕位置的传感器(40)，并且

所述投影设备(5、121)能够根据所述传感器所测量的位置将投射图像的尺寸与所述屏幕的收缩位置以及拉伸位置自动地相适应。

2.如权利要求1所述的高架投影机，其特征在于，所述面板(10)由可拉伸材料制成，该可拉伸材料的强度极限至少大于10％。

3.如权利要求2所述的高架投影机，其特征在于，所述面板(10)由可拉伸材料制成，该可拉伸材料的强度极限至少大于30％。

4.如权利要求2所述的高架投影机，其特征在于，所述可拉伸材料的杨氏模量小于5GPa。

5.如权利要求4所述的高架投影机，其中所述可拉伸材料的杨氏模量并且小于2GPa。

6.如前述权利要求之任何一项所述的高架投影机，其特征在于，所述投影设备(5)具有用于调节在面板后表面上投射图像的光束的孔径角的装置(16)，以便使投射图像的尺寸适合于屏幕的位置。

7.如权利要求1所述的高架投影机，其特征在于，所述投影设备(121)具有用以处理待投影的原始图像从而能够生成待投影的新图像的装置(122)，所述待投影的新图像包含有被频带(130)围绕的原始图像的缩小图(128)，该频带设计成被投射到所述面板后表面的边缘之外，且该频带的宽度可被调整以使得缩小图的尺寸可与屏幕的位置相匹配。

8.如权利要求7所述的高架投影机，其特征在于，无论所述屏幕的位置如何变化，在所述面板后表面上投射图像的光束的孔径角都是恒定的。

9.如权利要求1所述的高架投影机，其特征在于，所述高架投影机具有用以在收缩位置与最大拉伸位置之间的至少一个中间位置锁定该屏幕位置的机构。

10.如权利要求1所述的高架投影机，其中当所述屏幕处于收缩位置时，所述高架投影机可在所述屏幕上投影图像。

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