CN1176564A - 两用视频显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明通过提供包含一壳体,具有一底座单元,一屏幕单元;一基座,具有用以容置投影器的一投影器壳体或扩充坞;以及具有机械的及/或电子的连接,简易嵌入投影机的装置,及精确设置投影器在扩充坞的方法而完成。其中,该屏幕单元可自该中央基座搬移,而该基座依序地可自该底座单元搬移。其中,该屏幕单元自一扁平外形展开至A框架可使用的形状。

Description

两用视频显示系统

本发明涉及一种具有一壳体，且包含一投影器的视频显示系统，该投影器结合有液晶显示(LCD)、数字光处理(DLP^TM)或其他电子视频显示技术，且当投影器自该系统中移除时，适于在此系统中，以后投影模式或前投影模式被使用。

目前使用的后屏幕视频显示系统通常含有一大型壳体，若干反射镜面以及一视频投影器设置于该壳体内。此种壳体非常累赘、笨重、具有大的深度且内部的光学镜片必须小心地校准，特别是在该壳体内部自三个阴极射线管(CRT)发射出三个影像时。更进一步地，若在该壳体内部的投影器及反射镜面相对于屏幕被移动，则因为正确的电子束汇聚被破坏，影像将变差。此种情形通常导致色彩条纹。

此外，此种后屏幕视频显示系统在结构上通常为不可携带的且非模组化的，且系统的不同组件是不可分离的，或折叠搬移的，不易于实现组件简单置换及/或包装便利。

再进一步地，此种后屏幕系统包括一投影器，该投影器不能被简易地拆分及进行不同的组装以用于一前投影模式。

不需要一屏幕且直接投射影像至一墙面的投影视频显示系统已在Projectavision的美国专利第5,012,274号及第5,300,942号中被公开。然而，例如具有非足够的墙空间或墙被涂布成深颜色，或墙具有不规则的表面，或者在光线非常明亮的室内，此种投影电视视频显示系统的影像不容易轻易地且清楚地看见。此外，通常没有空间用以方便地置放投影机，且人们将不经意地走入放射的光束路径。

具有一可折叠及可移动的后屏幕视频显示壳体的后屏幕视频显示系统亦已在Projectavesion的美国第5,491,585号专利中被公开。

亦有可使用的阴极射线管后屏幕投影电视，但其十分笨重、庞大且占据普通房间内的极大空间。再进一步地，装设此种机器需要搬运者，且日后搬运此种机器也非常地困难。

此外，某种后屏幕视频显示系统的某些投影视频显示影像具有拙劣的品质。

因此，本发明的一目的系提供具有一投影器的一视频显示系统，该投影器可简易快速地自壳体中移除，且可使用于系统内部而为一后投影模式，及使用于系统外部而为一前投影模式。

本发明的另一目的系提供一视频显示系统，在其中该投影器可被容易嵌入且可适当地设置于系统中的一固定位置。

本发明的又一目的系提供一种可折叠的、容易移动的、且在例如UPS及联邦快递容许运输范围内可装运的一视频显示系统。

更进一步地，本发明的另一目的系提供一具有较轻巧外观的后屏幕视频显示系统。

本发明的再一目的系提供一视频显示系统，而其中整体系统的组成在结构上为模组化以供搬运，主要元件可被容易替换且包装便利。

本发明的另一目的系提供一具有安全特性的视频显示系统，在搬移投影器时，中断到投影器与系统之间的接口的电流。

本发明的一再一目的系提供一种一旦自运输货柜搬移之后，可简易组合的视频显示系统。

本发明将通过参考附图对下列较佳实施例的详细地叙述而被更进一步地了解，其中：

图1：系为依照本发明视频显示系统的正面透视图。

图2：系为图1中所示视频显示系统的正面透视分解图。

图3：系为视频显示系统的屏幕单元的正面角度透视图。

图4：系为说明屏幕如何被稳固的屏幕单元顶视横截面图。

图5：系为屏幕单元的侧面视图，显示可方便折叠/展开屏幕单元至可使用状态的一些枢轴点。

图6：系为视频显示系统的侧面视图，显示在基座内用以支持投影器在一工作状态的一扩充坞。

图7：系亦为视频显示系统的侧面视图，显示该扩充坞，而该投影器壳体呈用以搬移及嵌入投影器的展开位置。

图8：系为系统的底座及基座的侧面视图，显示投影器与相连接且暴露于基座背面上的接合板的相对位置，用以使用投影器在一后投影模式中。

图9：系为投影器的横断面侧面视图，以显示当投影器被使用于一前投影模式时，该接合板的相对位置。

图10：系为视频显示系统的扩充坞的投影器壳体的部分断面透视图，显示一连接器、连接器固定件及置放槽。

图11：系为箱体内连接器的另一实施例的透视图。

图12：系为箱体内连接器的又一实施例的透视图。

图13：系为显示接合板的投影器背面透视图。

图14：系为用以支持投影器的箱体的透视图，用以显示投影器的连接器及置放槽。

图15：系为一被截的尖塔形“自行调整”柔性连接器固定件的简图。

图16：系为显示置放槽及定位销的投影器定位方案的简图。

图17：系为投影器的正面透视图，显示投影器上IR接收器的双向信号接收能力。

图18A及18B：系为正面及侧面横截面视图。

请参见附图，其中在这些附图中相同的数字表示相同的元件。图1为依照本发明的一两用视频显示系统的正透视图。该壳体的主要结构组成是通常以填满Nory1材料的玻璃而注射成型，且包含一屏幕单元100，一基座400以及一底座单元500。该屏幕单元100具有一上镜面镶板200(见图2)以及一下镜面镶板300，镜面120(见图5)，屏幕支持物185以及一屏幕180。该基座400支持该屏幕单元100以及具有一扩充坞700(见图7)用以支持一投影器710在系统内处在可使用状态。一投影器控制使用槽705在基座400前方，允许一系统使用者使用投影器控制器而不需将该投影器710自该扩充坞移除。

该屏幕单元100展开至一“A”框架形状，由于其具有一可折叠背面(见图5)，通过两枢轴点190，195被折叠及展开。“A”框架的可折叠性容许屏幕单元100具有浅薄的侧面以为了运输目的而减少体积。“A”框架亦防止使用者接近镜面表面的前面，及观察屏180的背面，当屏幕单元100被折叠时。该屏幕单元100亦可包含用以限制屏幕180的使用者可移动的影像框架。这种框架为可替换的，以适合装璜喜好或者如果该框架被损坏时。

该观察屏(见图4)是通过注射成型水平及垂直的屏幕座盘而被固定至该屏幕支持物185上，且包含不同层。在一实施例中，该屏幕180包含三层，亦即(a)一菲涅尔薄板160(大约39″×50″且厚度约0.16″)，用以引导广角的光线且调节该光线穿透该屏幕；(b)双凸透镜165；以及(c)黑色条片175，用以周围光线反射。亦可以随意具有光学品质的一薄塑料片的盖子，防止指纹或污斑。在另一实施例中，该屏幕具有两层，一为一菲涅尔层160，且一为一扩散层155，用以散射光线。

屏幕的较佳光学特性如下列所示：

种    类	数    值
		屏幕P.G.	6.5+/-0.7
屏幕垂直	6°+-1°
		屏幕水平	40°，-2°+5°
菲涅耳传导	＞85％
		菲涅耳焦距	1000mm+/-2mm
菲涅耳螺距	0.112mm×915mm
		有效面积	1220mm×915mm
长度×宽度×厚度	1244.6mm×939.8mm×3.97mm

该镜面120夹在该镜镶板200前面及该屏幕单元100背面之间。该镜面为梯形的，且包含一薄的透明塑料膜，涂布一反射表面层，并拉紧在一稳固的支持结构上。

下表描述一镜面的较佳的光学上、机械上及环境上的需求：

项    目	量    值
		可见光的反射性	94％
长×宽×深(梯形)	约50×35×25英寸
		面板滤器平坦度	+/-1/8″
面板边缘弯曲度	+/-3/32″
		热度	0.5-1小时维持在-20℃，0.5-1小时之间上升至50℃，0.5-1小时维持在50℃，循环10次
湿度	24小时于49°及95％湿度
		侵蚀度	含盐量5％溶液中，100小时于49℃
机架	2个弹簧承载10-32嵌入物1个固定的10-32嵌入物

该底座单元具有一底板505(见图2)，其中，根据基底400必须具有足够的重量及外型，以当投影器710自用以容纳该投影器的箱体720被嵌入或取出时，防止整体系统的倾斜，(见图6及图7)。该底板505包含四个螺栓(见图1)，用以装设基座400及该底板505最好重约15磅，并随意地具有锁定轮状物及/或滚轮510(见图6)，用以容许内部带有投影器的该系统进行移动。该底板505的底部也包含凹槽，用以扣钩台架板520(见图7)，底板覆盖物530覆盖底板505并提供一更好的外观，当其损坏时或仅为塔配装璜喜好，此种覆盖物530可简易地更换。

介于底座单元500以及屏幕单元100之间的为基座400(见图6及图7)。该基座还包含一注射成型的下背面支撑结构430(见图2)，其重量约2磅重。在一较佳实施例中，该基座400具有基本上比屏幕180高度小的一宽度。然而，基座附件410(见图2)可被加至在填充空间，且给予整体系统一更像箱子的外观。该附件410可被替换用于喇叭，搁板…等等。该基座容许足够的气流，如此可使该投影器710不会过热，亦即，其可适当地消散约250瓦的热量，该热量代表一可能的投影器/收音机，VCR，以及光碟播放器的组合的热量。一重约一磅的注射成型箱体720(见图7)也被注射成型且约3磅重，被设置于基座400内部。该箱体720容许可容易地切换投影器为前及后投影模式。

一般使用者用以组合整体系统的全部时间最好不会超过30分钟。不需要使用特殊工具。所有组装的及结构的硬件维持在最小。整体系统最好容置于三个箱子内。该下底座，基座以及屏幕单元可被分别地分解，以供简易运输及由用户组合。整个壳体可装运于一具有长度及周长≤165″的盒子内，以符合UPS及联邦快递规定。

图7为本系统的侧视图，表示箱体720处于一展开位置。为了嵌入(或移除)投影器，使用者必须打开箱体，通过例如一把手的机械装置(注意枢轴点740)，或通过任何电动装置，且滑动该投影器710进入位置，通过必要的自行调整装置的辅助。在后投影使用模式中，该投影器710(见图6)设置于一箱体720内，且投射一影像至该镜面120，而该镜面反射该影像至该屏幕180。除了该投影器710之外，一前投影透镜，遥控器，额外的替代灯泡...等等，亦可设置于箱体720中。

位于箱体720的上边缘上的向内倾斜凸缘，且箱体720的小幅度地逐渐尖细的边缘，使得在初始嵌入投影器时的整个自行调整较容易。该投影器710及该箱体720为一互补的形状，如此可使该投影器710适合于相对较小幅度的横向运动(＜+/-0.25″)。

该投影器710在其底端具有一凹洞750，以容许供嵌入以及部分容纳接合板800，当该投影器710被使用于前投影模式时。该截断的尖塔形连接器固定件760定位位于相距该箱体720底端一段距离的上方的连接器910，如此可使其与位于该投影器凹洞内的互补连接器相配合(见图8)。当投影器被嵌入于该箱体以用于后投影模式时，该连接器固定件760的截断的尖塔形状确保该连接器固定件760取得对投影器710的整个的调整。

在一较佳实施例中，该连接器的最后自行调整是通过配合位于该柔性连接器固定件上的该“微D形”连接器上的该两个逐渐尖细的销钉，与位于该投影器凹洞750内配合连接器上的互补孔洞而取得的。

图8及图9说明该投影器710分别在一前及后投影模式。在后投影模式中，该接合板存在于该基座单元400内部，且自该基座背后可以接近。该电源及该信号自该单元背后被输入。在前投影模式中，该电源及该信号经由该接合板进入该投影器的背面。

图10至12说明三个该投影器连接于该箱体720的实施例。在图10所示的实施例中，具有一单一连接器910在该固定件920的上端。图11说明两个连接点。连接点930具有多个连接器，例如，供电源及信号用，这些连接器被集中为一机械元件。图12中再一次说明一单一连接器，其是“松开”以供在安置投影器于箱体内部之前，进行一手动连接。

一旦该投影器710被正确地嵌入且该箱体被关闭，由于可拆解定位特性，图14-16中的最佳示范，确定该投影器被精确地定位以供使用。该箱体720具有保险开关770，780(见图14)，其分别地接纳定位元件(球状物)800，810(见图16)，而球状物820直接与投影器710接触(见图16)。当关闭该箱体720时，球状物805接触该窝孔805A，且抑制该投影器710沿着X，Y，Z轴的移动。当关闭该箱体720时，球状物810被装入凹槽810A，且抑制该投影器710沿θX，θZ轴的移动，而球状物820靠在平面区820A上，且抑制该投影器710与该箱体720沿θy方向的移动。该三个球状物定位系统提供该投影器710的精确位置。

为了维持此精确的位置，对该投影器的所有其他的连接(例如电源，信号)必须机械地浮动。在该较佳实施例中是通过连接器固定件中的柔性取得的。在此实施例中，柔性是通过以一弹性材料制造该连接器固定件750而取得的。

该凹洞750接触于包含窝孔805A及凹槽810A的该投影器的端板，(见图18A)。当该凹槽及窝孔分别靠在定位球状物810及805时，确定位于该壳体内的投影器710的垂直位置，且因此确定介于该投影器710及该屏幕180之间的光学路径长度。

由于构成该透镜系统的元件中的轻微的制造变化，每一投影器将具有一微小的焦距差异。为了消除投射至屏幕上的影像尺寸的改变，以使例如所有影像尺寸在所有系统中为60+/-0.25英寸，投影器引擎必须设置于距离该屏幕180为不同距离的位置。在一较佳实施例中，该不同距离的差异通过调整位于该投影器710内的该凹槽810A及该窝孔805A的位置而达成。在生产制造期间，此调整被完成。一旦该调整被完成，任何投影器710将提供一几乎完全相同的影像尺寸于任何壳体中，容许供生产制造、服务及升级的可交换便利性。在该投影器710内的凹槽及窝孔位置的调整可通过使用插件795及固定器796，固设凹洞750于投影器710内部而完成。两对联锁的锯齿状区域790及790A(见图18B)确保一旦弹性物件被紧崩时，则在凹洞及投影器之间将没有相对移动。

该扩充坞划定所有电线/连接线路，以使使用者不可能接近到它们。而在扩充坞内的任何电线不会造成在投影器与背后连接之间的信号损失。

所有手操作的控制器，例如电源开启/关闭、音量、以及频道控制1最好包含在投影器710本身上，且对使用者而言，其可自壳体前面被接近。该基座400容许对投影器710进行重复地调整，以及简易地安置，亦即，最好不超过5磅力量，该调整机构最好能承受嵌入/移除5000次。

图13表示在其背面装入该接合板800的该投影器。下列连接器可经由该接合板而在该壳体背面被接近。

项    目	量值	种    类	部件号/厂商
				视频复合/输入	3	3mm RCA Jack
视频复合/输出	1	3mm RCA Jack
				S-视频/输入	2	4针微型DIN连接器
S-视频/输出	1	4针微型DIN连接器
				SVGA输入	1	15针高密度袖珍D型
天线	1	F-连接器
				音频右边输入	3	3mm RCA Jack

项    目	量值	种    类	部件号/厂商
				音频左边输入	3	3mm RCA Jack
音频输出右边	1	3mm RCA Jack
				音频输出左边	1	3mm RCA Jack
间起电脑立体输入
				立体端子板	1	4位置
电源		110V AC，60Hz，3-叉

因为安全特性，该接合板亦具有电路以使电源不会通过微D形连接器899，除非该投影器处于安装位置。因为另一附加的安全特性，该接合板包含一开路连锁系统，以使当位于该投影器壳体上的进入途径(用以替换灯泡…等等)开启时，电流不会通过微D形连接器。

任何电线及/或物理的附件被设计以使其不会起天线的作用，亦即，任何发射将通过美国联邦通信委员会，CFR57，Part15，SubpartB，Class A发射规定。任何电子设备的通风设备开口，依UL Standard1492规定，应设计成防止用户不经意地进入。

在本发明的一实施例中，一遥控器(未示出)，可直接与投影器本身工作。此排除了在该主要单元本身中重复遥控信号接收器的需求。该遥控操作与该投影器上一双向IR接收器相连(见图17)。该IR接收器的双向性质允许该遥控器被使用于投影器中的前及后投影模式。此对接收器是必须的，因为自前转向后投影时的定向中水平/垂直的改变。

包含于该投影器内部的电子元件最好包含德州仪器光引擎(DMD)，影音处理器，电源供应器，键板，接合板以及控制板。其当然必须提出，液晶显示器(LCDs)或其它电子视觉显示投影器亦可被选用。

该光阀系统以近似地下列规格被装设：宽12″×深11.5″×高6.5″，且具有一设置于底部的空气入口，以及一设于顶端的排气出口。以上规格包含足够的空间用以设置一6″×8″的印刷电路板(PCB)。

连接器及电子元件被提供，以使该整体系统可被使用如同一电脑SVGA监视器，无论在前或后投影模式中。

该投影器包括一投影器引擎，其包含一光阀系统以及包含于外壳中的电子元件以及一透镜组。因为用以供正面及后面投影的焦距要求实质上不同，至少必须提供两组透镜系统。该两组可选择的系统为：

系统一：供后模式使用的透镜系统被包含于壳体中，且供前投影模式使用的透镜被设置于一辅助前底盘(未示出)。该投影器引擎可在壳体内部或在前底盘内部之一中被使用。该前底盘包含该前透镜系统及用以供投影器与VCR、天线...等等面接所必要的硬件。

系统二：使用者手动改变该透镜系统，以容许在所需的前或后投影模式中操作。此将需要该后面壳体容纳该投影器及所连接的该背面透镜。在前投影模式中，该使用者连接一正面透镜且一包含所有适当的硬件用以与VCR、天线...等等面接的接合板被使用。

该背面投影透镜系与该光阀系统一起被使用，而其位于该壳体内部，且可维持在空间光调制器测量的每mm0.5线对的一空间频率上的200∶1对比比例。该背面投影透镜将由该数字镜面装置调制的光线在一适当的距离上成功地成象，经由最少的动作叙述，且在空间光调制器中包含不超过0.004mm的横色象差。该背面投影透镜具有大于百分之八十的传播率横过整个定义为波长400nm至700nm可见光谱。该整体系统具有一产生300流明的一般需求。

一旦该投影器710装于该系统内，使用投影器710为前投影模式，必须开始下列步骤：

(1)打开箱体720；

(2)取出投影器710；

(3)调换该投影透镜；

(4)嵌入该接合板801；以及

(5)连接电源及信号线。

尽管已对本发明的较佳的及可替换的实施例进行了详细地叙述，但不脱离本发明的由下列权利要求所叙述的精神及范围，仍可做出修改与变化。

Claims (10)

1、一种视频显示系统，其包括：

一壳体，包含一屏幕；

一投影器，可移动地固定于该壳体中，且适用于一影像的前及后投影；一装置，用以将该投影器松脱地定位在该壳体内，并使该投影器与该屏幕为一固定关系；

一装置，用以集结信号及电源与投影器的可拆解的连接；

一镜面装置，设置于该壳体内，当该投影器被使用于该后投影模式时，用以将来自该投影器的一影像反射至该屏幕。

2、根据权利要求1所述的视频显示系统，其中该壳体包含：

一屏幕固定装置；以及

一在该壳体内支持投影器的装置。

3、根据权利要求2所述的视频显示系统，其中该固定装置及该支持装置是可分离的，而其中该固定装置包含一屏幕折叠装置，且该支持装置基本上为一垂直的支撑元件，具有基本上小于屏幕长度的一宽度。

4、根据权利要求1所述的视频显示系统，其中该松脱地定位装置至少包含三个定位元件，而其中该松脱地定位装置在窝孔中包含球状物，而在凹槽处包含球状物，且其中该松脱地定位装置包含靠着一平面的球状物。

5、根据权利要求1所述的视频显示系统，其中该松脱地定位装置包含一箱体。

6、根据权利要求1所述的视频显示系统，其中还包含一自调整装置，用以完成可拆解的连接，而其中该自调整装置包含一柔性连接器固定件，且该柔性固定件位于该箱体的一底面，或位于该投影器上。

7、根据权利要求2所述的视频显示系统，其中还包含在该投影器被设置在该支持装置中时，启动投影器控制的装置，且其中该启动控制的装置包含该基座中的一孔径。

8、根据权利要求1所述的视频显示系统，其中还包含一与该投影器进行通信的一遥控器，而其中该集结装置包含一接合板，且其中还包含中止装置，在该投影器未被连接时，中止电源至该连接装置，而该接合板包含前/后模式指示装置，以使投影电路启动适当的IR接收装置用以遥控，且该中止装置包含一开路指示器，设于该投影器上。

9、根据权利要求8所述的视频显示系统，其中该遥控的接收器包含(大体上正交的)一对接收器，其中一个适用于前投影模式，另一个适用于后投影模式。

10、根据权利要求4所述的视频显示系统，其中还包含调整装置，用以调整该光学系统相对于所述定位元件的位置，且该调整装置包含联锁的几何特性。

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