用于交互式显示系统的安装件的制作方法

专利名称：用于交互式显示系统的安装件的制作方法
用于交互式显示系统的安装件
本发明涉及显示系统，更具体地说，本发明涉及基于投影的交互 式显示系统。
交互式显示系统的典型例子是电子白板系统。电子白板系统通常 适合于检测指示设备或指针相对于白板工作面的位置，所述工作面是 交互式表面。当图像显示在白板的工作面上，并且它的位置被校准后， 指针可以与计算机鼠标相同的方式被使用，以便通过使指针在白板的 表面上经过来操纵显示器上的目标。在典型的装置中，图像通过投影 仪投影到显示器的工作面上。
交互式白板系统的典型应用是教学环境。交互式白板的使用提高 了教学生产力，同时还增进了学生的理解。这种白板还允许由优质数 字教学材料组成，并允许数据通过使用视听技术而被操纵和呈现。
电子白板的典型构造包括在白板的工作面后面或下面提供驱动及 检测线圏阵列或矩阵，从而形成交互式表面，该线圏与指示装置中的 电/P兹元件相互作用。
在当前白板系统配置中，指示装置通常是笔型装置。通常认为， 笔型装置是与交互式表面 一起使用的自然选择，这是因为它模拟了大 多数用户所熟悉的笔在纸上的动作。这种笔型装置的使用需要该系统 的用户在使用该系统时靠近白板系统的工作面。
在传统的教室环境中，交互式显示系统的工作面通常是壁装式的， 即，通过安装支架固定至墙壁。
白板系统的安装高度通常由对老师便利的高度来确定。对于孩子 使用白板来说，这通常将导致白板系统处于非最佳的位置。相对于小 孩子们来说，这种情形通常是一个问题。在一些情况下，白板系统可 安装在相对较低的位置，以使得小孩子们能够使用。但是，这样的白 板系统对于老师们来说不太容易接近。此外，在一些学校里，白板系
4统可由较宽年龄范围的学生以及不同身高的老师使用。在其它情形下， 即，固定高度的白板系统对于在一些方面残疾的使用者来说是一个问 题，例如被轮椅束繂的使用者。
对这些问题的一种解决办法是在墙壁上提供多个用于白板系统的 固定位置，这允许白板可被固定在不同的高度。但是这将牵扯到白板 在每次使用后都需要作物理移动，并且需要调整投影仪的角度。这种 配置在实际中是不令人满意的。
白板系统的投影仪通常安装在天花板上，以便对安装提供最佳的 光学、环境以及安全考虑。然而，将投影系统安装在天花板上确实增 加了安装该系统的一些复杂程度。除了将白板固定至墙壁这一相对简 单的任务之外，投影仪还应被理想地固定在天花板上。投影仪的定位 是决定性的，用于确保将图像清晰地显示在白板系统的显示区域上。 在确保天花板为投影仪提供安全和紧固的固定点方面也存在困难。
本发明的目的是提供一种改进的显示系统，它能解决一个或多个 上述问题。
根据本发明，提供了一种显示系统，其包括显示面和用于将图像 投影到该显示面上的投影仪，其中显示面和投影仪可在竖直方向上运 动。
显示面和投影4义优选地可在至少两个位置之间沿竖直方向运动， 以用于将图像投影到显示面上。显示面和投影仪可在所述两个位置之 间连续移动。显示面和投影仪可在所述两个位置之间以不连续步骤移 动。
显示面优选地是交互式表面。从投影仪投影的图像和显示在交互 式显示面上的图像之间的校准在每一个位置得到保持。随着显示屏和 投影仪的移动，优选地，不需要对一部分交互式显示系统进行再校准。
显示面和投影仪可相互依赖地运动。因此，显示面或投影仪中任
意一个的移动将导致另一个的相应运动。
显示面和投影仪可彼此连接。显示面和投影仪彼此直接或间接连接。显示系统可移动地连接至墙壁或台架。显示面和投影仪各自连接 至可移动的安装件。
投影仪可固定地连接至显示面。
显示面和投影仪可相互独立地运动。显示面可移动地连接至墙壁。 显示面可移动地连接至台架。投影仪可移动地连接至天花板。投影仪 可移动地连接至墙壁。投影仪可移动地连接至显示面。
本发明还提供了一种调节显示系统的显示面的高度的方法，该显
示系统包括用于将图像投影到显示面上的投影仪，所述方法包括在 竖直方向上调节显示面和投影仪。
在竖直方向上调节显示面和投影仪的步骤包括使显示面和投影 仪各移动 一相应距离，以使得投影仪和显示面之间的关系不改变。
所述调节可以专为竖直方向上的调节。优选地，不需要对投影仪 进行额外调节。
本发明通过参照附图以示例的方式来进行描述。其中附图为

图1示出了交互式显示系统的例子；
图2 (a)至2 (d)示出了根据本发明第一实施例的交互式显示系 统配置；
图3(a)和3(b)还示出了图2(a)至2(d)的配置； 图4 (a)和4 (b)示出了根据本发明第二实施例的交互式显示系 统配置；以及
图5(a)和5(b)示出了根据本发明第二实施例的交互式显示系 统配置。
参照图1，典型的交互式显示系统包括通常以参考标记102表示 的白板组件装置，具有相关显示器106的计算机107，和投影仪104。 计算机107通过通信链路108连接至白板组件装置102，并通过通信 链路110连接至投影仪104。可安装至房间，例如教室屋顶的投影仪 104接收来自计算机107的信号，这些信号被转化成相应的投影图像， 以便投影到白板组件装置102的显示面114上。
投影在白板组件装置102的显示面114上的图像可与显示在计算机107的屏幕106上的图像相同。
该交互式显示系统还包括一个或多个指示装置或指针，例如由指 示装置112表示，它与白板组件装置102协作。指示装置112可在白 板组件装置102的显示面114上移动，从而与该表面接触或靠近。在 一种配置类型中，指示装置112相对于白板组件装置102的显示面114 的位置通过嵌入在显示面114下方的导电栅格而电检测。指示装置112 可在显示面114的周围移动，以便例如在显示面上书写，或者突出显 示在显示面上的图像。这种指示装置结合白板组件装置的使用对于本 领域技术人员来说是公知的。
使用本领域的公知方法，指示装置112可以与计算机鼠标相同的 方式作用。指针可设有可被按下的按钮等，以提供以与设置在计算机 鼠标上的按钮同样的功能操作。例如，按下按钮，可以选择由指示装 置112在其上定位的显示图像。通过其它的例子，按下按钮，指针的 功能操作可从笔转化为擦除器。
大体上，指示装置112在显示面114上的移动通过嵌入的栅格阵 列来检测，并且这种移动转化为施加在所显示的图像上，从而使得由 投影仪104投影的所显示图像适合于显示与指示装置有关的任何所需 动作，这是本领域中公知的。
白板组件装置和用于交互式显示系统操作的指示装置的结构可以 是数个不同实现方式中的一种。在优选配置中，白板组件装置102包 括位于显示面后部的栅格部分，该栅格部分包括两套相互垂直设置的 导电环。指示装置112适合于在导电环内感应电流，而该电流可>^皮用 于确定指示装置112的位置。在特别优选的配置中，指示装置112是 被动电磁设备驱动栅格在指示装置内感应电流，而指示装置又在检 测栅格内感应电流。这种装置的操作在本领域中是公知的。该系统的 更详细的讨论可见于欧洲专利No.060694。
现在通过参照图2 (a)至2 (d)来描述本发明的第一实施例。
在该第一实施例中，交互式显示系统通过使用具有非常短的"抛 射，，光学系统的投影系统来执行。这种系统在本领域中是公知的，并且本发明并不局限于这种系统的任何特定配置。对于该系统的一些例子，
可以参见美国专利Nos.6540366和6394610。然而，正如下面进一步 讨论的那样，本发明并不局限于该非常短的"抛射，，投影系统。
在下面的说明书中，相同的参考标记用来指示在不同的附图中被 认为是同样的元件。
参照图2 (a)至2 (d),交互式显示系统包括非常短的"抛射"投 影系统，大体上以参考标记202来指示。该交互式显示系统装配在具 有墙壁214和地板212的房间里。
图2 (a)是装配在房间内的系统的平面图。图2 (b)是侧向锁定 至房间的系统的断面图。图2 (c)是从墙壁后部锁定至房间的该系统 的后视图，其中该系统安装至墙壁。图2 (d)是所述系统的前视图， 示出了位于白板组件装置202后部的隐藏细节。
交互式显示系统202包括具有投影仪204和白板组件装置206的 投影系统，该白板组件装置206包括本领域中公知的交互式显示面。
白板组件装置206安装在墙壁214上。根据本发明的该实施例， 两个细长的促动器216a和216b竖直安装在墙壁214上，分别与连接 至白板组件装置206后部的两个细长导轨218a和218b接合。两个细 长促动器216a和216b与两个细长导轨218a和218b的接合4吏得白板 组件装置206连接至墙壁。
投影仪204连接至水平悬臂208的一端，该悬臂208的另 一端连 接至竖直支承臂210的一端。在所示装置中，竖直支承臂210还连接 至水平支承臂211，该水平支承臂211的端部连接至细长导轨218a和 218b的上端部。
在本发明第 一 实施例的第 一 配置中，投影仪204与白板组件装置 206有效地成整体。这样，投影仪204以固定方式连接至白板组件装 置206。
固定至墙壁214的两个细长促动器216a和216b与固定至白板组 件装置206后部的两个细长导轨218a和218b协作，以使得白板组件 装置可在至少两个位置之间作竖直移动。在图2 (a)至2 (d)所示的实施例中，白板组件装置206可在最小和最大高度之间的范围内连续 竖直移动。通过这种方式，白板组件装置的工作面的高度可被调节。 可以理解，最小和最大高度是通过墙壁214上的两个细长促动器216a 和216b的位置以及两个细长促动器216a和216b的长度来确定的。
在图2(a)至2(d)中所示的用于调节白板组件装置高度的特定 配置仅仅是示例性的配置，并且本发明并不局限于这种配置。该装置 优选地为任何形式的线性滑动机构，它不需要依靠用户的体力来调节 高度。在一种配置中，该机构可适合于包括用于调节白板组件装置高 度的机械设备，这种调节例如通过包括齿条-齿轮系统和手轮的机构实 现。在其它的配置中，该机构可适合于包括用于调节白板组件装置高 度的电气装置，例如通过一些形式的电动促动器来调节。在另一个配 置中，该机构可适合于包括用于调节白板组件装置高度的配重系统， 例如通过气撑或配重来实现。
应该注意到，允许白板组件装置的高度被调节的任何机构均可与 在本发明的实施例组合使用，其中这种调节通过该机构在至少两个不 同的竖直位置之间的移动来实现。这种移动不必必须是线性竖直移动， 尽管在实际中，线性机构不是最有效率的。所需的特征是，显示面可 在至少两个竖直位置之间移动，这样，可在至少两个可替换的高度位 置上设置使用显示面。
还应该注意，例如，在使用相协作的导轨和促动器的配置中，例 如图2 (a)至2 (d)所示的那样，例如在相对于白板组件装置的竖直 中心位置，可以设置单个导轨/促动器配置，或者两个以上的导轨/促 动器配置。
如图2 (a)至2 (d)的实施例所示，白板组件装置安装支架可固 定至两个细长的导轨218a和218b,而不是像图1的现有技术配置那 样固定至墙壁。白板组件装置随后被安装，以使得导轨218a和218b 与固定至墙壁的促动器216a和216b接合。大体上，可以理解，滑动 机构的滑动部分上安装有白板组件装置。
在参照图2(a)至2 (d)所示实施例的配置中，投影仪间接固定至白板组件装置。这样，当白板组件装置竖直移动时，投影仪与它一 起移动，并且投影仪和白板组件装置的几何配置保持固定，而不管白 板组件是否移动。这样的结果是，不管白板组件装置的竖直位置是否 移动，由投影仪投影的图像保持与白板组件装置的交互式显示面校准。 因此，白板组件装置的高度，以及显示面可被容易且快速地调节至便 于用户使用的高度，而无需再次校准或进行图像调节。这是非常有利 的，特别是对于高度或移动性具有宽范围变化的用户而言。
在第一实施例的所述配置中，描述了两个细长的导轨218a和218b 固定至白板组件装置206的后部。在可替换例子中，白板可夹持到固 定至两个细长导轨218a和218b的安装支架上。大体上，白板可固定 或可移动地连接至安装装置的滑动或可移动部分。
还应该注意，白板组件装置可安装到台架而不是墙壁上，类似地， 该台架适合于与固定到其上的白板组件装置相协作，以允许其进行竖 直位置调节。
在第一实施例的所示配置中，投影仪与导轨218a和218b成整体， 而所述导轨又连接至白板组件装置。大体上，在该实施例的配置中， 白板组件装置连接至线性滑动机构的滑动部分，并且投影仪(通过悬 臂和竖直支承臂)连接至线性滑动机构的滑动部分。当滑动机构的滑 动部分移动时，由于例如在白板组件装置206上施加有力，投影仪204 作相应的移动。通过这种方式，由投影仪投影的图像保持与显示面的 校准。在可替换的配置中，投影仪可通过悬臂和竖直臂直接连接至白 板结构本身。大体上，根据本发明的该实施例，投影仪被这样安装， 以使得它在白板移动时也将移动，并且保持与白板的固定关系。白板 组件装置因此连接或者直接或间接固定至投影仪。
应该注意，投影仪大体上定位在白板的中心，用于显示位于白板 面中心的图像。
正如前面的描述，白板组件装置优选地这样设置，以使得它可在 最小高度和最大高度之间的范围内移动。允许白板组件的位置可被调 节的机构将优选地包括适当的装置，用于使白板组件装置的移动在该范围的端值停止。白板组件装置可在最小和最大高度之间连续或者不 连续的移动。在极限情况下，不连续步伐仅出现在与最大和最小高度 位置相应的两个位置之间。
图2 (a)至2 (d)示出了白板组件装置处于升高的位置，其中白 板组件装置离开地板212。在这种配置中，白板可处于例如对成人教 师来说便利的高度。
参照图3 (a)和3 (b)，分别为处于升高位置和降低位置的白板 组件装置的侧视图。在升高的位置，如图3 (a)所示，白板组件装置 从地板升起，其中细长导轨218a和218b从促动器216a和216b伸出。 在降低的位置，如图3(b)所示，白板组件装置靠近地板212。在特 定环境下，白板组件装置的安装可以这样设置，以使得在降低的位置 时，白板组件装置抵靠在地板上。
在第一实施例的配置中，投影仪通过悬臂与白板系统直接或间接 地一体形成，从而提供了安装优点。在工厂而不是现场对投影仪和白 板进行预连线是可能的，并且这又可带来更简单和更快速的安装。此 外，在天花板空间中存在石棉的情形下，安装在天花板上的投影仪安 装优点是可能的，而无需弄乱天花板区域。使用非常短的"抛射"投影 仪还提供了更少的图像阴影，和对用户更少的闪光。
在所描述的第二实施例中，整体式白板组件装置和投影仪可设置 成连接至天花板而非墙壁。该第二实施例参照图4 (a)和4 (b)进行 描述。图4 (a)和4 (b)仅仅是侧面视图。
参照图4 (a),促动器402的一端连接至天花板，另一端连接至 水平梁404。白板组件装置206和投影仪204均连接至水平梁404。
在白板组件装置上设有适当的固定装置，以便能够连接至水平梁 404。如图4 (a)和4 (b)所示，例如，水平梁404在它的近端可具 有向下的竖直延伸部406，白板组件装置连接至该近端。竖直延伸部 406从水平梁404向下延伸。然后，白板组件装置206朝向其顶后部 可设有固定装置，例如支架，用于连接至竖直延伸部406。
投影仪204优选地在水平梁404的另一端处安装到白板组件装置206上。
水平梁404可通过任何适当的方式形成，以便将白板组件装置206 和投影仪204连接至促动器402。水平梁404可以是单根支承臂，以 和图2 ( a )至2 ( d )所示的悬臂208同样的方式远离白板组件装置延 伸。但是，可以使用任何适当的机械装置，将投影仪和白板组件装置 连接至促动器402。
促动器402可以是任何适当的可延伸的装置。促动器402使得白 板组件装置的高度能够被调节。促动器被匹配，以使得水平梁404可 竖直移动，并且因此，投影仪和白板组件装置可竖直移动。白板组件 装置和投影仪与水平梁的连接，将导致在水平梁移动时，白板组件装 置和投影仪以固定关系移动。促动器402可以任何适当的装置来实现。 例如，竖直导轨可以连接至与促动器402接合的水平梁。该促动器可 通过机械或电子方式来控制，例如通过远程控制。
图4 (a)示出了白板组件装置和投影仪处于升高位置的第二实施 例的配置。图4(b)示出了白板组件装置和投影仪处于降低位置的第 二实施例的配置。在第二实施例的可替换配置中，促动器402可以固 定至地板，其中白板组件装置和投影仪连接到促动器之上。在可以设 置为台架配置的配置中，白板组件装置优选地固定至朝向其底部的促 动器，并且投影仪可通过图2 (a)至2 (d)所示的悬臂装置固定至白 板组件装置。
在本发明的第三实施例中，白板组件装置可构造为安装在墙壁(或 台架)上，以使得它可以与图2 (a)至2 (d)所示的方式类似的方式 在墙壁上竖直滑动。但是，根据本发明的第三实施例，投影仪可以与 图1所示类似的配置方式分开地定位在天花板上。在该实施例中，投 影仪还配置成可在竖直方向上移动，因此，如果白板组件装置的高度 可被调节，投影仪的高度也可被调节。
根据第三实施例的配置示于图5(a)和5(b)。图5(a)和5(b) 仅仅示出了侧视图。
白板组件装置206通过促动器装置502连接至墙壁214。投影仪204通过促动器装置504连接至天花板。
与白板组件装置连在一起的促动器装置502可以是上述参照图2 (a)至2 (d)所示的促动器和导轨装置。大体上，促动器502可使得 白板组件装置在至少两个位置之间在墙壁上竖直向上、向下移动。
与投影仪104连在一起的促动器装置504可以是与图4 ( a )至4 (d)所示类似的促动器装置402。大体上，促动器装置504可使得投 影仪在至少两个位置之间竖直向上、向下移动。
在操作时，白板组件装置从起始位置竖直移动至使用所需的位置。 投影仪随后从起始位置开始移动相应的距离，以使得图像被投影到白 板组件装置的显示面上。
在图5 (a)和5 (b)的配置中，用于白板组件装置移动的机构明 显地独立于用于投影仪移动的机构。
白板组件装置的促动器可被构造为在两个或多个不连续的竖直位 置之间移动，并且类似地，投影仪可被构造为在两个或多个不连续的 竖直位置之间移动，从而，如果白板组件装置被移动到给定的不连续 位置，投影仪也可移动到对应的不连续给定位置。可替换地，白板组 件装置和投影仪可在两个极限位置之间连续移动。
促动器502和504可具有共同的控制装置。该控制装置例如可以 是电控装置。例如使用远程控制装置，用户可以选择向上或向下移动， 并且响应于在远程控制设备中输入的控制，信号被发送至促动器502 和504，从而使得促动器502和504以同步方式移动。本领域技术人 员可以理解，其它电子或机械装置可用于促动器502和504的同步移 动。
由于白板组件装置和投影仪之间的关系不是固定关系这一事实， 图5 (a)和5 (b)所示的第三实施例与第一和第二实施例相比具有一 些缺点。这意味着在移动所述两个元件时，需要额外的注意，以确保 适当的定位关系得到保持，并且不再经常需要交互式表面相对于被投 影图像的再校准。但是，如果能提供两个促动器的一些形式的同步控 制，该缺点可以避免。但是，上述图5 (a)和5 (b)所示的第三实施例相对于第一和第 二实施例来说仍具有一些缺点。例如，投影仪和白板组件装置的单独 定位和固定使得可被使用的投影仪系统的类型具有更多的通用性，并 且将可能允许较少地依赖较短抛射的投影系统。
大体上，可以看出本发明所述的各种实施例允许基于投影的显示 系统的显示面的高度可被调节，同时可保持在显示面上投影显示的位 置。更特别地，当交互式显示面的高度被调节时，这些实施例使得显 示在交互式显示面上的图像的校准可被保持。这优选地可通过投影系 统的投影仪与显示面整体连接来实现，从而显示面的移动将导致投影 仪作相应移动。
本发明各实施例的特征可以组合和互换。这些实施例不是排它性 的实施例。对于所述三个实施例中的每一个实施例， 一个实施例中的 任何方面可被引入到其它实施例中的一个或另 一个中，以代替或者与 任何实施例的任何方面组合。
尽管特别适合于非常短的"抛射"投影系统，但是本发明并不局限 于此。尽管前述实施例在上下文中均为非常短的"抛射，，投影系统，但 是对于本领域技术人员来说显而易见的是，由这些实施例举例说明的 本发明的原理可应用到任何投影系统中。第 一和第二实施例限制为机 械式，即，提供适当强度的悬臂以用于连接投影仪。
应该指出，尽管这里的描述在上下文中是包括白板组件装置的交 互式显示系统，但本发明并不局限于此。大体上，本发明适用于任何 使用投影系统将图像显示到显示面上的显示系统。特别有利地是，本 发明应用于交互式显示系统，其中，投影到显示面上的图像的位置可 与表面同步或校准，以便例如检测指示装置相对于所显示图像的位置。
本发明的实施例并不局限于任何特定的交互式显示系统装置。例 如，交互式显示系统可以使用被动电磁定位技术或活性指示装置。交
针。大体上，本发明应用于显示系统，其中投影系统被用来在显示面 上显示图像。
权利要求
1、一种显示系统，包括显示面；和用于将图像投影到该显示面上的投影仪，其中显示面和投影仪可在竖直方向上运动。
2、 根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，显示面和投影 仪可在至少两个位置之间沿竖直方向运动，以用于将图像投影到显示 面上。
3、 根据权利要求1或2所述的显示系统，其特征在于，显示面是 交互式表面。
4、 根据权利要求l-3中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 从投影仪投影的图像和显示在显示面上的图像之间的校准得到保持。
5、 根据前述权利要求中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 显示面和投影仪可相互依赖地运动。
6、 根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，显示面和投影 仪彼此连接。
7、 根据权利要求6所述的显示系统，其特征在于，显示面和投影 仪彼此直接或间接连接。
8、 根据权利要求5-7中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 显示系统可移动地连接至墙壁。
9、 根据权利要求5-7中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 显示系统可移动地连接至台架。
10、 根据权利要求5-9中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 显示面和投影仪各自连接至可移动的安装件。
11、 根据权利要求5-10中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 投影仪可固定地连接至显示面。
12、 根据权利要求1-4中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 显示面和投影仪可相互独立地运动。
13、 根据权利要求12所述的显示系统，其特征在于，显示面可移 动地连接至墙壁。
14、 根据权利要求12所述的显示系统，其特征在于，显示面可移 动地连接至台架。
15、 根据权利要求12-14中任意一项所述的显示系统，其特征在 于，投影仪可移动地连接至天花板。
16、 根据权利要求1-15中任意一项所述的显示系统，其特征在于， 投影仪可移动地连接至墙壁。
17、 根据权利要求12-16中任意一项所述的显示系统，其特征在 于，投影仪可移动地连接至显示面。
18、 一种调节显示系统的显示面的高度的方法，该显示系统包括 用于将图像投影到显示面上的投影仪，所述方法包括在竖直方向上 调节显示面和投影仪。
19、 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在竖直方向上调 节显示面和投影仪的步骤包括使显示面和投影仪各移动一相应距离，以使得投影仪和显示面之间的关系不改变。
20、 根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述调节 专为竖直方向上的调节。
全文摘要
描述了一种显示系统，包括交互式显示面和用于将图像投影到该显示面上的投影仪。该显示面和投影仪可在竖直方向上移动。从投影仪投影的图像和显示在交互式显示面上的图像之间的校准得到保持。随着显示屏和投影仪的移动，不需要对交互式显示进行再校准。竖直方向的移动发生在至少两个位置之间，用于将图像投影到显示面上。在所述两个位置之间的移动可以是连续或不连续的。
文档编号G03B21/00GK101297239SQ200580051949
公开日2008年10月29日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者P·安斯沃斯 申请人:普罗米斯有限公司