專利名稱：高架投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高架投影機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的高架投影機(jī)包含一個(gè)裝配有一個(gè)框架并在此框架上緊繃有一個(gè)半透明的面板的屏幕，半透明的面 板具有其上用以顯示圖像的前表面和其上用以投射圖像的后表面，以及一個(gè)用以在半透明的面板的后表面上投射圖像的設(shè)備。術(shù)語“高架投影機(jī)”這里是指在其中圖像穿過半透明的面板之后可以讓觀測者直 接看到的設(shè)備。這些高架投影機(jī)與那些圖像是被投射到不透明屏幕上的設(shè)備不同。實(shí)際上， 后者是只有將投射的圖像在不透明的屏幕上經(jīng)反射之后才能被觀測者看到。這里，術(shù)語“半透明的面板”是指可將投射于其后表面上的圖像傳播到其前表面一 側(cè)之上的面板以使得位于此面板之前的人能夠直接看到圖像。為此目的，此面板具有散射 光線的媒介物以使得當(dāng)光束穿過面板時(shí)能夠促使投射到面板后表面上的光束產(chǎn)生孔徑角。 此光束的孔徑角可由多重衍射產(chǎn)生。高架投影機(jī)可應(yīng)用于多種場合。例如，高架投影機(jī)可被用作電視機(jī)。這些高架投影機(jī)可具有被用戶欣賞的一大屏幕。但折衷的是大尺寸的屏幕會(huì)使高 架投影機(jī)難以運(yùn)輸。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種極易于運(yùn)輸?shù)母呒芡队皺C(jī)。因此，在本發(fā)明所提供的一種高架投影機(jī)中屏幕能夠在收縮位置與拉伸位置之間移位，在拉伸位置的面板表面積相對于處在 收縮位置的面板的表面積可增加至少10% ；投影設(shè)備能夠?qū)⑼渡鋱D像的尺寸與屏幕的收縮位置以及拉伸位置相適應(yīng)。由于能夠調(diào)節(jié)屏幕的尺寸大小，因而本發(fā)明能夠在屏幕需要被運(yùn)輸時(shí)減小屏幕的 尺寸且因此可以減少高架投影機(jī)所需要的總體空間。相反，當(dāng)高架投影機(jī)不被運(yùn)輸時(shí)屏幕 可被放大。因此，該高架投影機(jī)除保留了現(xiàn)有高架投影機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之外，同時(shí)還易于運(yùn)輸。此外，由于能夠在處于收縮位置以及拉伸位置的屏幕上投射圖像，因而本發(fā)明能 夠?yàn)槭褂谜咛峁┬碌墓δ?。例如，使用者能夠透過放大屏幕尺寸來放大整個(gè)圖像，因而取代 了通過局部放大圖像細(xì)節(jié)而放大圖像細(xì)節(jié)的做法。相反，使用者也可通過減小屏幕尺寸來 縮小圖像的尺寸，以便用于諸如公共交通工具之中的可移動(dòng)場合。此高架投影機(jī)的具體實(shí)施方式
可包含以下特征中的一個(gè)或多個(gè)特征面板由可拉伸材料制成，其強(qiáng)度極限至少大于10%并且優(yōu)選為大于30% ；可拉伸材料的楊氏模量小于5GPa并且優(yōu)選為小于2GPa ；投影設(shè)備具有用于調(diào)節(jié)在面板后表面上投射圖像的光束的孔徑角的裝置，以便使投射圖像的尺寸適合于屏幕的位置；投影設(shè)備具有用以處理待投影的原始圖像從而能夠生成待投影的新圖像的裝置， 待投影的新圖像包含有被頻帶圍繞的原始圖像的縮小圖，該頻帶設(shè)計(jì)成被投射到面板后表 面的邊緣之外，且該頻帶的寬度可被調(diào)整以使得縮小圖的尺寸可與屏幕的位置相匹配；無論屏幕的位置如何變化，在面板后表面上投射圖像的光束的孔徑角都是恒定 的；該高架投影機(jī)具有屏幕位置的傳感器，并且投影設(shè)備能夠根據(jù)此傳感器測量出的 位置函數(shù)自動(dòng)地將圖像尺寸與屏幕位置相匹配；該高架投影機(jī)具有用以在收縮位置與最大拉伸位置之間的至少一個(gè)中間位置鎖 定屏幕位置的機(jī)構(gòu)。此高架投影機(jī)的這些具體實(shí)施方式
此外還具有如下優(yōu)點(diǎn)-使用可拉伸面板來放大屏幕，完全不需要使用卷繞結(jié)構(gòu)或類似的任何其它機(jī)構(gòu) 來卷繞或展開面板；-使用具有低楊氏模量，即楊氏模量小于5GPa的可拉伸材料，能夠減少使用者為 擴(kuò)大屏幕必須施加的應(yīng)力；-使用用以調(diào)節(jié)光束的孔徑角的裝置可使圖像尺寸適合于屏幕位置；-使用用以處理待投射的原始圖像的裝置可無需使用用于調(diào)節(jié)投影光束的孔徑角 的光學(xué)裝置；-保持投影光束的孔徑角恒定可簡化該高架投影機(jī)的制造；-自動(dòng)地將圖像尺寸與屏幕位置相適應(yīng)，從而使該高架投影機(jī)便于使用。


圖1和圖2分別為一高架投影機(jī)處于收縮位置和拉伸位置的側(cè)視示意圖；圖3和圖4分別為圖1和圖2中處于收縮位置和拉伸位置的高架投影機(jī)的屏幕的 正面示意圖；圖5為用于鎖定屏幕位置的機(jī)構(gòu)的示意圖；圖6為能夠沿著兩個(gè)正交方向被拉伸的屏幕的示意圖；圖7和圖8分別為具有可伸展屏幕的高架投影機(jī)的另一實(shí)施方式的俯視示意圖和 橫截面示意圖；圖9和圖10為裝配有可伸展屏幕的高架投影機(jī)的其它兩種可能的實(shí)施方式的示 意圖；以及圖11和圖12為圖10的高架投影機(jī)的屏幕上的投影光束的橫截面示意圖。在上述這些附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)代表相同的部件。
具體實(shí)施例方式以下說明將提供詳細(xì)的描述以便全面理解本發(fā)明，在以下說明中，本領(lǐng)域技術(shù)人 員所公知的特征和功能將不再詳細(xì)描述。圖1和圖2表示了裝配有屏幕4的高架投影機(jī)2。此屏幕4可在一平行于水平方 向X及垂直方向Y的平面內(nèi)擴(kuò)展。方向X與方向Y相互垂直。圖3和圖4更為詳細(xì)地表示了屏幕4。在圖1和圖3中，屏幕位于收縮位置，而在圖2和圖4中，屏幕則位于拉伸位置。高架投影機(jī)2具有用以在屏幕4的半透明面板10的后表面8上投射圖像的設(shè)備 5。因此所投射的圖像能夠在此面板10的前表面上被使用者直接看到。為此，設(shè)備5具有一投影儀6和一光學(xué)裝置16。投影儀6能夠以恒定的孔徑角a 沿著光軸14產(chǎn)生光束12。光軸14沿著與方向X和Y垂直的方向Z延伸?？讖浇莂是光 軸14與距光軸最遠(yuǎn)距離進(jìn)入裝置16的光線之間的角度。裝置16用以調(diào)節(jié)光束12的孔徑 角。這里，裝置16可由一可調(diào)節(jié)的孔徑角0來改變孔徑角a?？讖浇?為光軸14與距 光軸最遠(yuǎn)并與面板10的邊緣相接觸的光線之間的角度?？讖浇莈在收縮位置與拉伸位置 之間的變化幅度將為至少10°且優(yōu)選為至少25°、30°、50°或80°。例如，孔徑角9的 最大值可至少等于30°且優(yōu)選為等于50°或80°。實(shí)際上，孔徑角e的最大值越大，則高 架投影機(jī)2所需空間中的可能的縮小量會(huì)越大。同樣地，為了減少高架投影機(jī)2所需的空間，投影儀6具有最小的可能的尺寸規(guī) 格。例如，投影儀6的最大尺寸小于3cm且優(yōu)選為小于2cm。投影儀6可在具有20cm對角線的屏幕上產(chǎn)生諸如大約10流明的亮度。投影儀6 能夠由LCD發(fā)射或反射屏幕或者通過其它技術(shù)，例如基于由激光照明的微反射鏡或微電子 機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)制造而成。屏幕4能夠從圖3中所示的收縮位置被移位至圖4中所示的拉伸位置。為此，屏 幕4具有一可伸展的框架18，面板10可在該框架18上拉伸。在此實(shí)施方式中，面板10是 可伸長的。為此，面板10可由強(qiáng)度極限至少大于10%且優(yōu)選為大于30%、100%或200%的 材料制成。強(qiáng)度極限是在面板撕裂或斷裂之前沿給定的拉伸方向所能獲得的最大拉伸長度。 此極限值由在拉伸方向上面板拉伸后的長度與面板放松后的長度之間的差異表示，此差異 可由面板放松后的長度的百分比表示。面板也可由彈性極限等于拉伸強(qiáng)度正或負(fù)5%的彈性材料制成。因此，拉伸后的面 板能夠恢復(fù)到其放松后的位置而不會(huì)造成永久的變形。用以制造面板10的材料的楊氏模量也很低，也就是說其會(huì)低于5GPa且優(yōu)選為低 于2GPa。因此，使用者為了拉伸面板而必須施加的應(yīng)力仍會(huì)較低。例如，面板10可由諸如橡膠、聚氨酯、氯丁橡膠、聚丙烯酸物之類的彈性材料制 成。這里，框架18可設(shè)計(jì)成沿方向Y單獨(dú)地拉伸面板。面板10因此首先會(huì)沒有任何 自由度地固定到框架18的一根較高的水平立柱24上并且其次將會(huì)固定至框架18的一根 較低的水平立柱26上。上述立柱24及26通過可伸縮的垂直立柱28及30相互間隔。這 些立柱可沿著面板10的邊緣排布。垂直立柱28及30可在圖3所示的收縮位置與圖4所示的拉伸位置之間伸展。例 如，為此目的，立柱28與立柱30相同且下面僅對立柱28進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。立柱28包 含有滑軌32，在滑軌32內(nèi)有可沿方向Y滑動(dòng)的滑桿34。滑軌32的上端沒有任何自由度地 固定至立柱28，而滑桿34的下端沒有任何自由度地固定至立柱26。設(shè)備5還具有屏幕4位置的傳感器40以及用于控制裝置16的單元42。單元42 可自動(dòng)地將孔徑角9與屏幕4的測量位置相匹配以使得所推薦的圖像的尺寸能夠永久地
5占據(jù)后表面8的至少90%且最多100%的表面。框架18還具有用于將屏幕鎖定在其收縮位置、拉伸位置以及介于這兩端位置之 間的多個(gè)中間位置處的機(jī)構(gòu)。圖5中表示了此機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的示意圖。滑桿34的端部具有能夠與形成于滑軌32中的相應(yīng)凹槽48相配合從而鎖定屏幕 4的位置的凸起46。此處，滑軌32沿方向Y具有一連串與凹槽48相似的平行凹槽。例如， 凸起46可通過片簧50在凹槽48內(nèi)產(chǎn)生作用。當(dāng)使用者分別移動(dòng)立柱24及26時(shí)，所施加 的力量需足以使凸起46從凹槽48中脫離以便進(jìn)入下一凹槽。當(dāng)使用者停止施加應(yīng)力時(shí)， 片簧50可將凸起46固定在凹槽內(nèi)，借以鎖定屏幕4的位置。當(dāng)進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，投影儀2的屏幕4將處于收縮位置以便縮小投影儀2所需的空間。 在此位置處，單元42能夠自動(dòng)地減小孔徑角e的值以使得投射圖像的尺寸可與面板10的 尺寸規(guī)格相對應(yīng)。當(dāng)使用者希望時(shí)，其可拉動(dòng)立柱24或26以使面板10能夠拉伸到期望的 位置。而后傳感器40會(huì)測量屏幕4的新位置并將此信息發(fā)送給單元42，以便自動(dòng)地增加孔 徑角e從而使得圖像尺寸與面板10的表面相匹配。因此，使用者能夠很好的利用擴(kuò)大屏 幕4來放大可視的圖像。圖6表示了另一種能夠用來取代屏幕4的屏幕60。該屏幕60能夠沿方向Y和X 同時(shí)拉伸。此屏幕包含一框架62，該框架62由兩個(gè)對角相反的方框64及66形成。方框 64包含有兩條彼此垂直設(shè)置的滑軌68、70。滑軌68和70中分別安裝有能夠沿著方向X和 Y滑動(dòng)的滑桿72、74。相似地，方框66包含有垂直滑軌76和水平滑軌78，在垂直滑軌76和水平滑軌78 之中滑桿80及82可安裝于一滑動(dòng)位置。滑桿80的上端沒有任何自由度地以直角固定至滑桿84的右側(cè)端。滑桿82的左 側(cè)遠(yuǎn)端沒有任何自由度地以直角固定至滑桿72的下端。面板10通過接合點(diǎn)84至87固定 至框架62的每一角。因此，通過在方向X及Y中的一個(gè)方向或同時(shí)在兩個(gè)方向上拉動(dòng)方框 62及66，屏幕能夠得以擴(kuò)大。圖7和圖8另一種能夠用來取代屏幕4的屏幕90。此屏幕除了立柱26被替換為 用于半透明面板98的卷繞機(jī)構(gòu)92之外，與屏幕4相同。此卷繞機(jī)構(gòu)92包含可圍繞水平軸96轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的滾筒94。為此，滾筒94的每一 端均收容于固定連接至滑桿34的下端的相應(yīng)的軸承中。面板98的端部一側(cè)固定至滾筒94 且另一側(cè)固定至立柱24。當(dāng)屏幕處于收縮時(shí)，面板98可圍繞滾筒94盤繞若干圈。因此，當(dāng) 立柱24遠(yuǎn)離滾筒94時(shí)，面板98將被展開且屏幕的表面將得以放大。在此實(shí)施方式中，并 不需要面板98的強(qiáng)度極限一定要大于10%或是具有高的彈性。較佳地而言，滾筒94可與 用于在框架上拉伸面板98而沒有任何電能消耗的彈性方式有關(guān)。圖9表示高架投影機(jī)110的另一種實(shí)施方式。高架投影機(jī)110除了光軸14可相對于方向Z傾斜之外，其與高架投影機(jī)2相同。 例如，光軸14與方向Y之間的角度等于0°至正、負(fù)45°。為了將光束12直接射入屏幕的后表面8，高架投影機(jī)110具有一反射鏡112。這 里，反射鏡112相對于光軸14固定。在圖9中，屏幕4的拉伸位置以虛線表示而其收縮位置以實(shí)線表示。相似地，投射 到處于拉伸位置的屏幕4上的光束以虛線表示而當(dāng)屏幕處于收縮位置時(shí)，光束則以實(shí)線表
6不。相對于屏幕4配置的投影儀6限制了高架投影機(jī)110在方向Z上所需的空間。圖10表示高架投影機(jī)120的另一種實(shí)施方式。此高架投影機(jī)120除了裝置16被 省略且設(shè)備5被替換為圖像投影設(shè)備121之外，其與高架投影機(jī)110相同。此圖像投影設(shè) 備121除了控制單元42被替換為能夠通過投影儀6產(chǎn)生投射圖像的圖像處理單元122之 外，其與設(shè)備5相同。在此實(shí)施方式中，無論屏幕4的位置如何，投射光束12的孔徑角e 均為恒定。光束12的橫截面也恒定。此橫截面在圖11中用一矩形124表示。恒定的孔徑 角9可被選定以使得當(dāng)屏幕處于其拉伸位置時(shí)光束12可在反射鏡112上被反射之后照射 整個(gè)后表面8。單元122接收被投射到屏幕4的后表面8上的原始圖像并通過傳感器40進(jìn)行測 量。如果傳感器40的測量結(jié)果顯示屏幕4的尺寸已經(jīng)發(fā)生改變，則單元122將處理原始圖 像以使得其占據(jù)后表面8的大于90%以及至少100%的表面。為此，單元122將縮小圖像 126以便獲得此圖像的縮小圖128(請參考圖12)及圍繞此縮小圖的用以投射到屏幕4的后 表面8之外的頻帶130。例如，頻帶可為黑色頻帶。因此，如圖12所示，縮小圖128只占據(jù)了橫截面124的中央部分?？s小圖128的 尺寸可被選定以使得此縮小圖能夠被投射到后表面8之上而頻帶130則被投射到后表面8 之外。因此，在此實(shí)施方式中，其不必調(diào)整孔徑角9，而是僅需要調(diào)整頻帶130的寬度L。也可能會(huì)有多種其它的實(shí)施方式，例如，用于伸長框架的其它機(jī)構(gòu)，可設(shè)計(jì)成使得 框架中的立柱28及30可被替換為由彈性材料制成的立柱。由于面板可僅在一個(gè)拉伸方向得以伸長，可設(shè)置一個(gè)機(jī)構(gòu)用以固定面板的邊緣以 及在與拉伸方向相平行的方向上接觸的框架的立柱。此機(jī)構(gòu)可防止或減少面板在與拉伸方 向垂直的方向上收縮。另外，也可能有其它的鎖定機(jī)構(gòu)。例如，將框架鎖定在其收縮位置或拉伸位置可通 過移動(dòng)銷釘或通過緊固螺釘?shù)姆绞将@得。此鎖定機(jī)構(gòu)決定了屏幕上可鎖定位置的數(shù)量。此 位置數(shù)量可被限制在兩個(gè)極限位置，例如收縮位置及僅僅一個(gè)拉伸位置。作為一種變體，投射圖像的尺寸可由使用者手動(dòng)調(diào)節(jié)。此時(shí)，傳感器40便可被省 略。在收縮位置與拉伸位置之間的框架移位也可通過由使用者控制的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的方式而被電動(dòng)機(jī)加以驅(qū)動(dòng)。投射圖像的內(nèi)容也能夠隨著傳感器所測量出的屏幕位置的函數(shù)而變化。例如，在 收縮位置，圖像僅由占據(jù)面板表面的必要部分的原始說明形成。而在拉伸位置，投射圖像則 可包含補(bǔ)充有補(bǔ)充說明的相同的原始說明。例如，補(bǔ)充說明可布置于當(dāng)面板移位到拉伸位 置后才會(huì)出現(xiàn)的面板表面的其它部分。較佳地而言，在屏幕上的原始說明的尺寸規(guī)格在收 縮位置與拉伸位置是相同的。因此，屏幕至其拉伸位置的移位便可獲取補(bǔ)充的說明。如此 功能可被應(yīng)用到市區(qū)或郊區(qū)地圖的查詢之中。原始說明假如僅為市區(qū)地圖，那么補(bǔ)充說明 便可扮演郊區(qū)地圖。在此應(yīng)用中，將屏幕從其收縮位置移位至其拉伸位置，便能夠令使用者 獲得更多的信息，例如，郊外的地圖。
權(quán)利要求
一種高架投影機(jī)，包含裝配有框架(10、98)并在該框架上緊繃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顯示圖像的前表面和其上用以投射圖像的后表面；用以在所述半透明的面板的后表面上投射圖像的投影設(shè)備(5、121)；其特征在于所述屏幕(4、60、90)能夠在收縮位置與拉伸位置之間移位，在拉伸位置的面板的表面積相對于處在收縮位置的面板的表面積可增加至少10％，并且所述投影設(shè)備(5、121)能夠?qū)⑼渡鋱D像的尺寸與所述屏幕的收縮位置以及拉伸位置相適應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述面板(10)由可拉伸材料制成，該 可拉伸材料的強(qiáng)度極限至少大于10%并且優(yōu)選為大于30%。
3.如權(quán)利要求2所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述可拉伸材料的楊氏模量小于 5GPa并且優(yōu)選為小于2GPa。
4.如前述權(quán)利要求之任何一項(xiàng)所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述投影設(shè)備(5)具 有用于調(diào)節(jié)在面板后表面上投射圖像的光束的孔徑角的裝置(16)，以便使投射圖像的尺寸 適合于屏幕的位置。
5.如前述權(quán)利要求之任何一項(xiàng)所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述投影設(shè)備(121) 具有用以處理待投影的原始圖像從而能夠生成待投影的新圖像的裝置(122)，所述待投影 的新圖像包含有被頻帶(130)圍繞的原始圖像的縮小圖(128)，該頻帶設(shè)計(jì)成被投射到所 述面板后表面的邊緣之外，且該頻帶的寬度可被調(diào)整以使得縮小圖的尺寸可與屏幕的位置 相匹配。
6.如權(quán)利要求5所述的高架投影機(jī)，其特征在于，無論所述屏幕的位置如何變化，在所 述面板后表面上投射圖像的光束的孔徑角都是恒定的。
7.如前述權(quán)利要求之任何一項(xiàng)所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述高架投影機(jī)具有 屏幕位置的傳感器(40)，并且所述投影設(shè)備能夠根據(jù)該傳感器測量出的位置函數(shù)自動(dòng)地將 圖像尺寸與屏幕位置相匹配。
8.如前述權(quán)利要求之任何一項(xiàng)所述的高架投影機(jī)，其特征在于，所述高架投影機(jī)具有 用以在收縮位置與最大拉伸位置之間的至少一個(gè)中間位置鎖定該屏幕位置的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高架投影機(jī)，包含裝配有框架并在該框架上緊繃有半透明的面板的屏幕(4)，該半透明的面板具有其上用以顯示圖像的前表面(20)和其上用以投射圖像的后表面(8)，該屏幕(4)能夠在收縮位置與拉伸位置之間移位，在拉伸位置的面板的表面積相對于處在收縮位置的面板的表面積可增加至少10％；用以在該半透明的面板的后表面上投射圖像的投影設(shè)備(5)，該投影設(shè)備(5)能夠?qū)⑼渡鋱D像的尺寸與該屏幕的收縮位置以及拉伸位置相適應(yīng)。
文檔編號(hào)G03B21/00GK101930159SQ20101020874
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者布魯諾莫瑞, 法蘭科斯坦帕里爾 申請人:法國原子能源和替代能源委員會(huì)