DE4426174A1 - Tragvorrichtung für ein Flüssigkristall-Transmissions-Display - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung für ein Flüs­ sigkristall-Transmissions-Display, die auf die Projekti­ onsfläche eines Overheadprojektors aufsetzbar ist, wobei die Projektionsfläche von unten beleuchtet ist und ein nach oben konvergierendes Lichtbündel abstrahlt

Overheadprojektoren, häufig auch als Schreib- oder Tages­ lichtprojektoren bezeichnet, dienen dazu, transparente Vor­ lagen wie beschriftete Folien oder sonstige transparente Informationsträger vergrößert auf einem Schirm oder einer Wandfläche abzubilden. Auf diese Weise läßt sich die auf dem transparenten Datenträger enthaltene Information leicht einem größeren Zuschauerkreis zugänglich machen.

Bei einer weit verbreiteten Ausführungsform eines Overhead­ projektors wird die Projektionsfläche durch eine transpa­ rente Scheibe gebildet, die in einem Gehäuse oberhalb einer leistungsstarken elektrischen Lichtquelle angeordnet ist. Oberhalb der Projektionsfläche befindet sich höhenver­ stellbar an einem Tragarm eine höhenverstellbare Projekti­ onsoptik mit einem Umlenkspiegel. Zur Projektion läßt sich die Optik derart in der Höhe verstellen, daß die Projekti­ onsfläche in der Objektebene der Optik liegt, während der Projektionsschirm bzw. die Wandfläche, auf die projiziert werden soll, in der Bildebene der Optik liegt.

Die Projektionsfläche ist in der Regel so bemessen, daß ty­ pischerweise verwendete Transparentfolien der Größe DIN-A 4 (210 mm Breite × 297 mm Höhe) sowohl im Quer- als auch im Hochformat vignettierungsfrei projizierbar sind. Um das ge­ samte nutzbare Bildformat der Projektionsfläche mit einer Projektionsoptik relativ kleinen Durchmessers ausreichend hell projizieren zu können, wird die Lampe mit Reflektoren und einer direkt unterhalb der Projektionsfläche an­ geordneten, großflächigen Fresnel-Linse versehen, wodurch das aus der Projektionsfläche nach oben austretende Licht­ bündel auf die Projektionsoptik hin konvergiert.

Typischerweise auf Bildschirmen, beispielsweise Computer- Monitoren darstellbare Informationen, lassen sich ebenfalls projizieren, indem die Daten anstatt auf einem herkömmli­ chen Bildschirm auf einem Flüssigkristall-Transmissions- Display dargestellt werden. Auf der aktiven Fläche eines derartigen Displays werden beispielsweise Schrift oder Gra­ phik als lichtundurchlässige und/oder farbige Muster darge­ stellt. Dadurch ist es möglich, die aktive Fläche des Dis­ plays auf einem Overheadprojektor wie eine Transparentfolie zu projizieren.

Ein Flüssigkristall-Transmissions-Display zur Verwendung auf Overheadprojektoren ist beispielsweise in der DE 37 23 181 A1 beschrieben. Darin ist die aktive Flüssigkristall- Fläche von einem rahmenförmigen Gehäuse umgeben, welches auf die Projektionsfläche eines Overheadprojektors auf­ setzbar ist. Das Gehäuse steht auf an seiner Unterseite an­ geformten Füßen, so daß zwischen dem Flüssigkristall-Dis­ play und der Projektionsfläche des Overheadprojektors ein dünner Luftspalt frei bleibt. Durch diesen Luftspalt strö­ mende Luft soll für eine ausreichende Kühlung des im Be­ trieb durch die Lichtquelle aufgeheizten Flüssigkristall- Displays sorgen. Zu diesem Zweck reicht es aus, daß der Spalt eine Breite von wenigen Millimetern hat.

Aus der DE 39 14 199 C2 ist ebenfalls eine Demonstrations­ vorrichtung mit einer gattungsgemäßen Tragvorrichtung be­ kannt. Diese weist ebenfalls kurze Füße auf, die allerdings im Gegensatz zu der vorgenannten DE 37 23 181 A1 aus Platzgründen klappbar ausgestaltet sind. Ansonsten soll je­ doch durch die Einschaltung eines kleinen Luftspaltes zwi­ schen dem Flüssigkristall-Display und der Projektionsfläche ebenfalls lediglich für eine verbesserte Luftkühlung des Flüssigkristall-Displays gesorgt werden.

Ein wesentlicher Nachteil aller vorbekannten Flüssigkri­ stall-Demonstrationsvorrichtungen ergibt sich jedoch dar­ aus, daß die aktive Flüssigkristall-Fläche, d. h. die Flä­ che, die zur Informationsdarstellung nutzbar ist, im Ver­ gleich zu typischerweise auf Overheadprojektoren verwende­ ten Transparentfolien relativ klein ist. Wegen der über­ proportional hohen Kosten für sehr große Displays ent­ spricht die aktive Fläche handelsüblicher Flüssigkristall- Transmissions-Displays für die Verwendung auf Overheadpro­ jektoren etwa einem Viertel bis zur Hälfte der üblicher­ weise verwendeten Folienformate. Folglich ist eine hohe Vergrößerung erforderlich, um eine ausreichend große Dar­ stellung des Displays auf einem Schirm bzw. einer Wandflä­ che zu erreichen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß die Bildhelligkeit stark abnimmt, da sich diese quadratisch mit dem Vergrößerungsfaktor verringert. Insbesondere in nicht völlig abgedunkelten Räumen ist somit eine hinrei­ chend große Projektion mit ausreichender Bildhelligkeit un­ möglich.

Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine Tragvor­ richtung für ein Flüssigkristall-Transmissions-Display zu schaffen, mit der ein helleres Projektionsbild auch bei großer Vergrößerung erreichbar ist, so daß der Einsatzbe­ reich von preiswerten, handelsüblichen Flüssigkristall- Transmissions-Displays zusammen mit den ebenfalls allgemein bekannten Overheadprojektoren erweitert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Flüssigkristall-Transmissions-Display so weit oberhalb der Projektionsfläche angeordnet ist, daß die Breite des von der Projektionsfläche abgestrahlten Lichtbündels der Breite des Flüssigkristall-Transmissions -Displays ent­ spricht.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Tragvorrich­ tung ist die aktive Fläche des Flüssigkristall-Transmissi­ ons-Displays so weit in Richtung der Konvergenz des aus der Projektionsfläche austretenden Lichtbündels verschoben, daß nahezu die gesamte aus der Projektionsfläche austretende Lichtmenge auf die aktive Flüssigkristall-Fläche trifft. Zwar läßt sich bei manchen Ausführungsformen von Overheadprojektoren nicht die gesamte Lichtmenge ausnutzen, weil die Projektionsfläche quadratisch ist, gängige Flüs­ sigkeits-Transmissions-Displays jedoch rechteckig sind, wo­ bei sie in der Regel breiter als hoch sind. In jedem Fall wird jedoch nach der Lehre der Erfindung das Flüssigkri­ stall-Transmissions-Display vollständig und mit großer Lichtintensität ausgeleuchtet. Aufgrund der hohen Lichtin­ tensität ergibt sich auch bei der großen notwendigen Ver­ größerung ein deutlich helleres Projektionsbild.

Zur Projektion muß die Projektionsoptik natürlich auf das nunmehr mit Abstand von der Projektionsfläche angeordnete Flüssigkristall-Transmissions-Display fokussiert werden.

Dabei lassen sich dabei bessere Projektionsergebnisse er­ zielen, wenn gegenüber einem herkömmlichen Overheadprojek­ tor eine Projektionsoptik mit verkürzter Brennweite, d. h. mit vergrößertem Bildwinkel Verwendung findet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Flüssigkristall-Transmissions-Display lösbar mit der Trag­ vorrichtung verbunden. Bei einer entsprechenden Ausgestal­ tung von Verbindungselementen oder Haltemitteln an der Tragvorrichtung läßt sich mit beliebigen, handelsüblichen Flüssigkristall-Transmissions -Displays eine erhebliche Steigerung der Bildqualität bei der Projektion mittels Overheadprojektoren erreichen. Durch die einfache Aus­ tauschbarkeit werden die Einsatzmöglichkeiten erweitert.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß an der Tragvorrichtung oberhalb des Flüssigkristall-Transmis­ sions-Displays eine Projektionsoptik angeordnet ist, welche objektseitig auf das Flüssigkristall-Transmissions-Display fokussierbar ist. In dieser Ausführungsform ist die Projektionsoptik integraler Bestandteil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung. Daraus ergibt sich die Möglich­ keit, die Optik hinsichtlich Brennweite, Bildwinkel, Farb­ korrektur, Fokussierbarkeit und dergleichen optimal auf die Verwendung mit einem Flüssigkristall-Transmissions -Display abzustimmen. Die ursprüngliche Projektionsoptik des Overheadprojektors wird beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung kurzfristig außer Betrieb gesetzt.

Insbesondere in der letztgenannten Ausführungsform ist es zweckmäßig, daß an der Tragvorrichtung im Strahlengang ein Umlenkspiegel angeordnet ist. Die Funktion dieses Umlenk­ spiegels entspricht im wesentlichen seiner Funktion bei bekannten Overheadprojektoren, nämlich der seitlichen Um­ lenkung des senkrecht nach oben abgestrahlten Lichtes in die Waagerechte, beispielsweise auf eine Wandfläche. Die bauliche Vereinigung eines Umlenkspiegels mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einer Projektions­ optik kann in einem handlichen Gerät ausgeführt werden.

Vorzugsweise ist das Flüssigkristall-Transmissions -Display gegenüber der Projektionsfläche verkippbar. Dadurch läßt sich die bei Overheadprojektoren zwangsläufig auftretende Trapezverzerrung zumindest teilweise kompensieren.

Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, daß das Flüssigkri­ stall-Transmissions-Display gegenüber der Projektionsfläche höhenverstellbar ist. Durch diese Ausführungsform läßt sich eine besonders einfache Anpassung von Displays mit unter­ schiedlich großer aktiver Flüssigkristall-Fläche vorneh­ men, indem diese optimal im konvergenten Lichtstrahlenbün­ del angeordnet werden, d. h., daß größtmögliche Bildhellig­ keit erzielt wird, ohne daß Abschattungen auftreten. Die Anpassung an unterschiedliche Overheadprojektoren mit ver­ schiedenen Konvergenzwinkeln ist ebenfalls besonders ein­ fach durchführbar.

Vorzugsweise ist zwischen der Projektionsfläche und dem Flüssigkristall-Transmissions -Display eine Wärmeschutz- Optik angeordnet. Durch diese wird vermieden, daß das Flüs­ sigkristall-Transmissions-Display durch die von der Licht­ quelle des Overheadprojektors emittierte Infrarotstrahlung übermäßig aufgeheizt wird, wodurch Schäden verursacht wer­ den können. Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, eine derartige Infrarot-Schutzoptik auszuführen: Eine Mög­ lichkeit ist, ein großflächiges Infrarot-Absorbtionsfilter zwischen der Projektionsfläche und dem Flüssigkristall- Transmissions-Display anzuordnen. Eine weitere Möglichkeit ist, eine Linse bzw. Fresnel-Linse derart oberhalb der Projektionsfläche anzuordnen, daß die aus dieser austreten­ den Infrarot-Strahlung außerhalb der aktiven Fläche des Flüssigkristall-Transmissions-Displays fokussiert wird. Meist kann eine derartige Linse klein ausfallen, da die un­ erwünschte Wärmefokussierung lediglich über den Reflektor der Lichtquelle erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß die Lichtintensität nur geringfügig geschwächt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Tragvorrich­ tung mindestens einen Lüfter auf. Der mit diesem erzeugte Luftzug dient zur Kühlung des Flüssigkristall-Transmis­ sions-Displays. Dadurch wird sowohl die in diesem entste­ hende Verlustwärme als auch die durch die Lichtstrahlung eingekoppelte Wärme sicher abgeführt. Die thermische Bela­ stung wird deutlich verringert, was zu einer erhöhten Le­ bensdauer führt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Tragvorrichtung als Gehäuse ausgebildet, welches einen Um­ lenkspiegel und eine Projektionsoptik aufweist und in dem ein Flüssigkristall-Transmissions-Display lösbar befestigt ist. In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse beispiels­ weise als Kasten ausgeführt, der an seiner Unterseite offen ist und auf die Projektionsfläche eines Overheadprojektors aufsetzbar ist. In der erfindungsgemäßen Weise wird das Flüssigkristall-Transmissions-Display in dem kastenförmigen Gehäuse angeordnet, beispielsweise in einer seitlich her­ ausziehbaren Schublade. Oberhalb des Displays ist ein 90° Umlenkspiegel angeordnet, der das aus dem Display nach oben aus tretende Lichtbündel auf eine seitlich in dem Gehäuse angeordnete Projektionsoptik umlenkt. Zweckmäßigerweise ist in dem Gehäuse zwischen der Projektionsfläche und dem Flüssigkristall-Transmissions-Display zusätzlich eine Wär­ meschutz-Optik angeordnet sowie in die Gehäusewand minde­ stens ein Lüfter eingebaut. Diese Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist einerseits besonders kom­ pakt und handlich und läßt sich andererseits auch einfach und kostengünstig herstellen, beispielsweise als Kunst­ stoff-Formteil oder Stahlblech-Konstruktion.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an­ hand der Zeichnung Fig. 1 näher erläutert. Diese zeigt im einzelnen schematisch eine Schnittdarstellung in Seitenan­ sicht.

In Fig. 1 ist die Tragvorrichtung als ganzes mit dem Be­ zugszeichen 1 versehen. Diese weist ein kastenförmiges Ge­ häuse 2 auf, welches an seiner Unterseite offen ist und auf eine quadratische Projektionsfläche 3 eines im weiteren nicht dargestellten Overheadprojektors aufsetzbar ist.

Das aus der Projektionsfläche 3 nach oben hin austretende, konvergente Lichtbündel ist gestrichelt eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 4 versehen.

Oberhalb der Projektionsfläche 3 ist ein Flüssigkristall- Transmissions-Display 5 angeordnet. Es weist eine aktive Flüssigkristall-Fläche 6 der Breite b auf. Die aktive Flüs­ sigkristall-Fläche 6 ist rechteckig, wobei die Breite b größer ist als die Höhe.

Das Flüssigkristall-Transmissions-Display 5 ist derart po­ sitioniert, daß die aktive Flüssigkristall-Fläche 6 mit Abstand a zur Projektionsfläche 3 liegt. Dabei ist der Ab­ stand a so bemessen, daß das aus der Projektionsfläche 3 aus tretende Lichtbündel 4 in Höhe der aktiven Flüssigkri­ stall-Fläche 6 die Breite b hat.

Das Flüssigkristall-Transmissions-Display 5 ist lösbar an einer Justiervorrichtung 7 gehaltert, die es ermöglicht, je nach verwendetem Overheadprojektor und/oder Größe der aktiven Flüssigkristall-Fläche 6 den Abstand a anzupassen. Weiterhin läßt sich mit der Justiervorrichtung 7 das ge­ samte Flüssigkristall-Transmissions-Display um einen Winkel ϕ verkippen.

Oberhalb des Flüssigkristall-Transmissions-Displays 5 ist im Strahlengang des Lichtbündels 4 ein Umlenkspiegel 8 an­ geordnet. Dieser ist um eine Drehachse 9 drehbar gelagert.

Im Strahlengang des über den Umlenkspiegel 8 umgelenkten Lichtbündels 4 ist in einer Seitenwand des kastenförmigen Gehäuses 2 eine Projektionsoptik 10 eingesetzt. Diese ist zur Fokussierung längs ihrer optischen Achse mit an sich bekannten, nicht im einzelnen dargestellten Mitteln ver­ schiebbar. Des weiteren kann sie auch in der Wand des Ge­ häuses 2 verkippbar gelagert sein.

In der Gehäusewand ist weiterhin ein Lüfter 11 zur Kühlung des Flüssigkristall-Transmissions-Displays 5 angeordnet.

Die Handhabung einer erfindungsgemäßen Tragvorrichtung 1 ist denkbar einfach: Zunächst wird das kastenförmige Ge­ häuse 2 mit seiner offenen Unterseite auf die Projektions­ fläche 3 eines Overheadprojektors aufgesetzt. Anschließend wird die Beleuchtungsquelle des Overheadprojektors einge­ schaltet, so daß ein konvergentes Lichtbündel 4 aus der Projektionsfläche 3 nach oben hin austritt.

Daraufhin wird der Abstand a des in die Tragvorrichtung 1 eingesetzten Flüssigkristall-Transmissions-Displays 5 mit­ tels der Justiervorrichtung 7 derart eingestellt, daß die Breite b der aktiven Flüssigkristall-Fläche 6 mit der Brei­ te des Lichtbündels 4 übereinstimmt.

Auf der aktiven Flüssigkristall-Fläche 6 sind, beispiels­ weise mittels eines Computers oder einer sonstigen Daten­ verarbeitungseinrichtung Schriftzeichen oder Graphiken darstellbar.

Das durch die aktive Flüssigkristall-Fläche 6 hindurchge­ tretene Lichtbündel 4 wird mittels des Umlenkspiegels 8 in die Horizontale umgelenkt und durch die Projektionsoptik 10 beispielsweise auf eine Wand projiziert. Dabei wird die Scharfeinstellung vorgenommen, indem die Projektionsoptik 10 so verschoben wird, daß die aktive Flüssigkristall-Flä­ che 6 in deren Objektebene und die Wand, auf die projiziert werden soll, in deren Bildebene liegt.

Gegebenenfalls auftretende Trapezverzerrungen lassen sich minimieren, indem das Flüssigkristall-Transmissions-Display 5 mittels der Justiervorrichtung 7 um einen Winkel ϕ ver­ kippt wird, und entsprechend der Umlenkspiegel 8 um die Drehachse 9 verdreht wird sowie die Projektionsoptik 10 unter Umständen ebenfalls verkippt wird.

Je nach Größe des Flüssigkristall-Transmissions-Displays 5 läßt sich mit der dargestellten, erfindungsgemäßen Tragvor­ richtung 1 eine Helligkeitssteigerung des projizierten Bil­ des erreichen, die gegenüber dem Stand der Technik, bei dem das Flüssigkristall-Transmissions-Display 5 direkt auf die Projektionsfläche 3 aufgelegt wird, nahezu verdoppelt wird.

Claims (9)

1. Tragvorrichtung für ein Flüssigkristall-Transmis­ sions-Display, die auf die Projektionsfläche eines Over­ headprojektors aufsetzbar ist, wobei die Projektionsfläche von unten beleuchtet ist und ein nach oben konvergierendes Lichtbündel abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) so weit oberhalb der Projektionsfläche (3) angeordnet ist, daß die Breite (b) des von der Projektionsfläche (3) abgestrahlten Lichtbündels (4) der Breite (b) des Flüssigkristall-Trans­ missions-Displays (5) entspricht.

2. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) lösbar mit der Tragvorrichtung (1) verbunden ist.

3. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Tragvorrichtung (1) eine Projektions­ optik (10) angeordnet ist, welche objektseitig auf das Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) fokussierbar ist.

4. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Tragvorrichtung (1) im Strahlengang (4) ein Umlenkspiegel (8) angeordnet ist.

5. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) gegenüber der Projektionsfläche (3) verkippbar ist.

6. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flüssigkristall-Display (5) gegenüber der Projektionsfläche (3) höhenverstellbar ist.

7. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Projektionsfläche (3) und dem Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) eine Wärmeschutz- Optik angeordnet ist.

8. Tragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragvorrichtung (1) mindestens einen Lüf­ ter (11) aufweist.

9. Tragvorrichtung nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvor­ richtung (1) als Gehäuse (2) ausgebildet ist, welches einen Umlenkspiegel (8) und eine Projektionsoptik (10) aufweist und in dem ein Flüssigkristall-Transmissions-Display (5) lösbar befestigt ist.