一种基于投影仪的曲率可变化曲屏

摘要

一种基于投影仪的曲率可变化曲屏发明名称一种基于投影仪的曲率可变化曲屏摘要本发明提供了一种带有可变化曲率的投影屏幕，通过机械结构使得投影幕布可以进行一定程度的弯曲，可以根据实际投影效果进行调节，使形成的投影屏幕为任意曲面形状。当一个或者两个人进行观影或者使用投影仪时，曲屏幕布可以使观测者的视角更加立体和广阔，若多个人进行使用时，则曲屏会给曲屏两侧区域的观测值者带来不适的体验感，视角会出现偏差，因此，本发明提供的一种可变化曲率的屏幕可以根据使用者实际情况进行控制，可以成平面屏，也可以弯曲成一定角度的曲屏。

权利要求

1.一种基于投影仪的曲率可变化曲屏，其特征在于，包括一种基于数学模型的图形校正系统，一种基于投影仪的曲率可变化曲屏；

基于投影仪的曲率可变化曲屏，其特征包含曲率可变化曲屏机械调整结构、电气控制部分、投影仪控制系统、投影仪操作显示屏。

2.根据上述权利要求1所述一种基于数学模型的图形校正系统，其特征在于为实现基于可变化曲率的曲屏投影中传感器、执行器、曲屏曲率、调节量，我们可以找到这些各参数之间的线性关系。

3.根据上述权利要求1所述曲率可变化曲屏机械调整结构，其特征包含本发明提供一种带有可变曲率的投影屏幕装置，将整个屏幕设置成曲屏，且具有内凹的可变曲率。

4.根据上述权利要求1所述电气控制部分，其特征包含控制上述曲率可变化曲屏机械调整结构用的各个位置的调节执行机构的IO线、传感器线、电源线、传感器等电子元器件，可以准确抓取投影屏幕各个位置的图形变形量，也包含将校正系统反馈的校正参数反馈至执行元件的PLC等控制单元，使得执行元件能够对曲屏进行精准的控制。

5.根据上述权利要求3所述所述投影仪控制系统，其特征包含投影仪内部信号接收模块、信号处理模块、信号计算和反馈模块，用于接收上述电气控制部分的电位信号，和传感器实时传输的参数，并进行调节计算，并将计算的调节或者校正量参数，反馈到上述电气控制部分，进而到曲屏结构的机械结构的执行部分，使得电动伸缩缸能够对曲屏进行闭环控制，实时校正投影效果。

6.根据上述权利要求1所述投影仪操作显示屏，其特征为本发明的投影仪装置带有电容显示操作票，上述电气控制部分各执行机构和传感器的参数显示，投影仪控制系统对曲屏的校正参数反馈信息均可在投影仪主机显示屏上显示，以及让用户对曲屏结构的机械结构的执行部分可以在显示屏上进行手动控制的屏幕操作。

7.根据权利要求2所述，控制曲屏进行曲率变化的装置可以是4个执行器，也可以是两个、三个或者4个以上的执行器进行控制，位置可以根据用户实际情况进行布置，可以将曲屏两端为自由导向端，中间的电动伸缩缸为调节端。

8.如权利要求7所述，一种基于投影仪的曲率可变化曲屏可以是曲屏中间部分自由导向端，曲屏两端为电动伸缩缸为调节端，则位移传感器传输的位移量则通过两个执行机构进行调节过程。

说明书

一种基于投影仪的曲率可变化曲屏

技术领域

[0001] 本发明属于投影仪及其显示屏技术领域，特别涉及一种基于投影仪的曲率可变化曲屏。

背景技术

[0002] 目前大多数投影屏幕需要在较为黑暗的环境中使用，才能取得良好的投影效果。可是随着经济社会的发展和人民生活水平的提升，越来越多的人需要一种可以在自然光或明亮环境下仍可以达到理想投影效果的投影屏幕。

[0003] 另一方面，投影幕布在市面上主要有这几种形式：第一，软幕，分为正投软幕和背投软幕。大多数正投软幕为白色，而背投软幕为灰色。其材质是一块有厚度的特殊成像PVC，立体感非常丰富，画质通透；第二，玻纤幕，面料由玻璃线编织而成的底布，面层涂有特殊投影效果的PVC材料。由于有玻纤底布的支撑，所以不需拉平，自然伸展就会平直；第三，机织白塑幕，由纺织线编织而成的底布，面层涂有特殊投影效果的PVC材料。广泛应用于商务和教学范畴，幕布可以升降进行平面投影，幕布由电机控制，可以进行卷起和下垂的功能；第四，玻珠幕，由纺织线编织成布底，表面涂有玻璃碎珠，主要用于增加光亮度，而对比度、视角欠佳，画质较其他幕布差。用于明亮场所较多。由于现在商教投影设备已有足够的流明光线，因此玻珠幕已经越来越少人采用；第五，液晶显示屏和LED屏，主要用于触摸投影和平板投影。

[0004] 由于曲面投影显示具有以下几点好处，也被应用的越来越广泛：人体视觉更加舒适；2、带来更加逼真的画面临场感；3、观看视角更广；4、曲面结构能在有限空间内获得更大显示面积。同理，若投影幕布为曲面，也将获得相对于传统平面幕布而言明显的优势;上述这些投影幕布或者投影屏幕形式单种固定，一旦选择某一种则只能进行平面投影或者曲面投影，不能根据用户投影实际效果进行及时调节和转变。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在传统投影屏幕对环境光没有选择性、在明亮环境下投影视觉效果差、水平视角较小的问题，本发明产品投影幕布采用有机玻璃板材料，在有机玻璃板投影面贴一层特制全息投影膜，可以解决明亮光源下的投影效果不理想的问题，本发明重点提供一种带有可变曲率的投影屏幕。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种带有可变曲率的投影屏幕，其材质为厚度为0.5—2mm的有机玻璃板或者PC板，这两种材料都具有比较好的韧性和强度，可以进行反复的弯曲和复原，作为本发明的优选方案，所述可变曲率屏幕宽度和曲率半径的比值为0  .3-3 .5，即屏幕两端的弯曲切线与墙面垂直角度为15°以内。

[0007] 本发明装置如图1所示，投影仪位置固定后，幕布的可以平面投影，也可以进行弯曲曲面屏投影。图2所示，在平面和曲面上投影，图形会呈现的形状是不一样的，当一块平面幕布变成曲面幕布的时候，起曲面半径和屏幕宽幅的，以及曲屏两端的位移关系进行如下说明。

[0008] 如图示3，对某一宽幅为L0的平面有机玻璃板，当其弯曲后，设曲屏半径为R，此时曲屏两端的位移为h，曲屏对应弧度角为β，则有。

[0009]由（1）式可知，只要给定曲屏两边的位移量，通过电动伸缩缸进行弯曲，就可以知道曲率半径R的值。

[0010] 当使用者在进行平面投影图像时，其图像为矩形，倘若现在有多个人进行观影，则图像会发生相应的图形变化，如图1所示，我们对整个投影环节进行模型分析，建立0-xyz坐标系，先对水平x、y方向进行分析，如图4所示，设投影仪所在位置为O点，曲屏圆心在O’点，曲屏对应弧度角为β，AB为幕布，弧AB为AB弯曲后的屏幕。k点为平面投影屏上图像中任意一点，坐标为（x0,y0,z0）,投影仪O点距离幕布的距离为L，k点坐标为（x0,L,z0），屏幕弯曲后，k点处的图像则延伸到Q点，坐标为（x1,y1,z1），在图示中，我们可以得到关系：另外， 直线OQ斜率为  ，则直线OQ和圆O方程组交集则为Q点坐标：
解得：
；
在竖直方向上面，图像也会发生偏移，因此，如图5所示，我们在其竖直方向平面内建立模型进行分析，对于水平模型中的k点，我们将其转化到其侧视图中，图示中k点坐标为（x0,L,z0），Q点坐标为（x1,y1,z1），根据三角关系可以得到如下关系：
以此，设k点到Q点x、y、z轴方向调节量为:
当投影仪和幕布的位置进行确定后，则L的值确定，当图像投影在幕布上时，根据图像的形状，我们可以调节4个电动伸缩缸的伸出长度，进行调节曲屏半径R，根据（1）—（5）式可以知道，只要调节 量，即可完成图像的校正。

[0011] 综上所述，为实现基于上述进行可变化曲率的曲屏投影，基于理论模型的分析，我们可以找到曲面各参数之间的关系，因此，对于可变曲率屏幕各参数的调节，本发明采用如下解决方案对屏幕进行具体的调整量化弯曲：本发明提供的一种基于投影仪的曲率可变化曲屏，其特征包含曲率可变化曲屏机械调整结构、电气控制部分、投影仪控制系统、投影仪操作显示屏。

[0012] 根据的上述方案所述曲率可变化曲屏机械调整结构，其特征包含本发明提供一种带有可变曲率的投影屏幕装置，将整个屏幕设置成曲屏，且具有内凹的曲率，不仅可以扩大整个屏幕的水平视角，且可以提高整个屏幕的对比度，取得更好的观影体验。如图6所示，将有机玻璃板或者PC板幕布用真空吸附或者密封胶将幕布的中间部分固定在10-中间固定装置上，然后在6-悬挂装置的挂板四个角落装有1-4号4个电动伸缩缸，通过胶条和支撑杆与幕布进行连接，胶条和幕布之间也用密封胶连接；每个电动伸缩缸可以对幕布4个角分别进行调整，如图7所示，当投影的图像呈现各种形变时，可以通过调节各个电动伸缩缸进行校正。幕布在任意一个方向卷曲的时候，投影仪根据曲率变化可以进行相应的图像调整。使用者可以通过12-电动伸缩缸控制操作面板，在操作面板上对幕布装置内的各个电动伸缩缸进行位移的操作和设置，4个电动伸缩缸可以分为左右两组，每边两个电动伸缩缸可以进行同步控制模式，也可以4个电动伸缩缸分别进行独立控制。

[0013] 根据的上述方案所述电气控制部分，其特征包含控制上述曲率可变化曲屏机械调整结构用的4个电动伸缩缸的IO线、传感器线、电源线、传感器等电子元器件。

[0014] 根据的上述方案所述投影仪控制系统，其特征包含投影仪内部信号接收模块、信号处理模块、信号计算和反馈模块，用于接收上述电气控制部分的电位信号，和传感器实时传输的参数，并进行调节计算，并将计算的调节或者校正量参数，反馈到上述电气控制部分，进而到曲屏结构的机械结构的执行部分，使得电动伸缩缸能够对曲屏进行闭环控制，实时校正投影效果。

[0015] 根据的上述方案所述投影仪操作显示屏，其特征包含上述电气控制部分各执行机构和传感器的参数显示，投影仪控制系统对曲屏的校正参数反馈信息显示，以及用户对曲屏结构的机械结构的执行部分进行手动控制时的屏幕操作。

[0016] 进一步的，使用者可以通过12-电动伸缩缸控制操作面板上可以选择双边模式或者独立模式，双边模式即没两个电动伸缩缸作为一组进行同步调节，独立模式下，可一次对四个方位角进行独立操作，电动伸缩缸调节装置中装有位移传感器，投影仪界面上输入位移值进行调节时，位移传感器自动检测屏幕两端伸缩位置，电动伸缩缸调节后完毕后触摸屏进行自锁，防止观影过程不小心碰到。

[0017] 本发明提供一种带有可变曲率的投影屏幕装置中，对于每个电动伸缩缸，进行限位设置，防止传感器或者调节失灵时，电动伸缩缸进行不停的调整。本发明装置通过整体设计，可以使得所有装置被密封在壳体内部，然后整体装置可以通过悬挂等方式进行固定，简单美观。

附图说明

[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本发明投影系统场景模型示意图。
图2为投影仪系统投影显示屏形状示意图。
图3为投影显示屏弯曲后的数学模型示意图。
图4为投影显示屏弯曲后水平方向进行校正的数学模型示意图。
图5为投影显示屏弯曲后垂直方向进行校正的数学模型示意图。
图6为本发明可变化曲率屏和投影仪整体模型示意图。
图7为投影仪进行投影过程中会出现的各种投影图像变形情况的模型示意图。
图8为本发明可变化曲率屏弯曲部分的机械结构模型示意图。
图9为本发明实施例一种可变化曲率屏弯曲部分的弯曲形式模型示意图。
图10为本发明实施例二种可变化曲率屏弯曲部分的弯曲形式模型示意图。

[0029] 图示中：1-1号电动伸缩缸，2-2号电动伸缩缸，3-3号电动伸缩缸，4-4号电动伸缩缸，5-曲面幕布，6-悬挂装置，7-位移传感器，8-壳体、挂板，9-投影仪，10-中间固定装置，11-电动伸缩缸限位装置，12-电动伸缩缸控制操作面板，21、22-自由导向端，23-电动伸缩缸，31、33-电动伸缩缸，32-自由导向端，34-连接机构。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本系统组成示意图和具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于投影仪的曲率可变化曲屏的实施例，本发明提供的一种基于投影仪的曲率可变化曲屏同样适用于其他群体和对象，都属于本发明保护的范围。

[0031] 实施例一：一种基于投影仪的曲率可变化曲屏，其主要特征是将投影屏幕固定在一种机械结构上，机械结构中包含有伸缩装置，能够将投影屏幕进行多方位不同程度的凸起或者内凹，从对曲屏的曲率进行控制。伸缩装置可以通过人为的自主操作或者其他方式检测进行运动控制的形式均可。

[0032] 具体的，当投影图像显示图形结果出现步骤110梯形形变时，上述方案中的电气控制部分含有的感光传感器可以监测到投影屏幕上的变形，并且步骤7位移传感器可以检测到具体的变形量，需要说明的是，本发明的投影仪装置在使用时需要进行初始化设置，即基准定位，系统在初始化后，各传感器以舒展开的屏幕为基准，确定四个边角的位移量为零。

[0033] 进一步的，上述投影图形变成梯形后，步骤111的3、4号位置传感器可以检测图形相对下面两个角的位移量为[a1]，优先的，电气控制部分将此位移量为[a1]传输至投影仪控制系统，进行上述数学模型的参数校正，计算出需要恢复成标准图形的校正参数[b1]，并将校正参数[b1]反馈至上述曲屏的电气控制部分。

[0034] 进一步的，曲屏的电气控制部分将校正参数[b1]通过步骤23电动伸缩缸的IO传感器线传送至步骤111的3、4号电动伸缩缸的PLC模块，使得步骤23的3、4号电动伸缩缸进行步骤112伸缩动作，伸缩量为校正参数[b1]。

[0035] 进一步的，上述步骤23的3、4号电动伸缩缸在进行参数校正的同时，步骤111的3、4号位置步骤7的位移传感器对两个位置的屏幕位移量进行实时的监测，反馈，调节等等循环动作，达到整个调节系统闭环控制，这样可以使得曲率可变化曲屏能够根据实际情况步骤112的实时调整曲率。

[0036] 实施例二：根据上述实施例一所述，本发明曲率可变化曲屏能够根据实际情况实时调整曲率，并进行闭环控制，办发明也包含另一种控制模式：手动调节，上述闭环模式的控制和调节精度受到传感器和调节执行机构的精度影响，因此在最终效果的调节上包含用户手动控制模式。

[0037] 具体的，上述步骤111的3、4号位置的步骤7位移传感器反馈两个角的位移量为[a1]时，该位移量[a1]可以显示上述投影仪操作显示屏上，用户可以在该显示的操作界面进行位移量的手动输入调节。

[0038] 进一步的，用户在操作界面上输入位移量[c1]，则曲屏的电气控制部分将校正参数[c1]通过电动伸缩缸的IO传感器线传送至步骤23的3、4号电动伸缩缸的PLC模块，使得步骤23的3、4号电动伸缩缸进行伸缩动作，伸缩量为校正参数[c1]。

[0039] 进一步的，用户可以在操作界面上根据上述第一次输入的校正参数的调节效果，重复的输入多种参数进行进一步的调节，直到达到用户想要的效果即可。

[0040] 实施例三：根据实施例一所述，控制曲屏进行曲率变化的装置如图8所示，可以是4个电动伸缩缸，也可以是两个、三个或者4个以上的电动伸缩缸进行控制，位置可以根据用户实际情况进行布置，如图9所示，可以将步骤22曲屏两端为自由导向端，步骤23中间的电动伸缩缸为调节端。

[0041] 实施例四：根据实施例一所述，如图10所示，一种基于投影仪的曲率可变化曲屏可以是步骤32中间部分自由导向端，步骤31曲屏两端为电动伸缩缸为调节端，则上述步骤7位移传感器传输的位移量[a1]则通过步骤31两个电动伸缩缸进行上述实施例的调节过程。

[0042] 根据实施例一所述，控制曲屏进行曲率变化的装置中，执行元件也可以是其他形式的伺服电机带动丝杆等模式控制，或者在某些条件允许的情况下进行微型气缸进行控制，其执行元器件本发明只列举了有限的实施例，显然不是全部的实施例，可以根据本发明的目的选取更加多样性的执行机构。

[0043] 综上所述，凡通过任何的执行元件和机构对平面投影屏幕进行弯曲变形，而使得屏幕在不用情况进行曲率变化的装置，并且这种装置可以根据使用者的实际情况进行自主手动控制或者远程屏幕控制执行元件进行调节曲率变化的，均属于本发明保护的范围。