DE20017657U1

DE20017657U1 - Optoelektronischer Overhead-Projektor

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Publication number: DE20017657U1
Application number: DE20017657U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2010-10-14
Also published as: DE29918612U1

Description

Beschreibung

Vorrichtung zur optoelektronischen Projektion einer mit
einer Kamera erfassten Vorlage.
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Im Büro, bei Vorträgen, Präsentationen, Schulungen usw. werden heute üblicherweise Overhead-Projektoren eingesetzt. Diese Overhead-Projektoren arbeiten nach dem Durchlicht-Verfahren. Dazu ist es notwendig, die vorzuzeigenden Vorlagen auf eine transparente Folie aufzubringen, um diese auf eine Projektionsfläche z.B. auf eine Leinwand projizieren zu können. Bei der Projektion wird Licht durch diese Folie geschickt, das mittels einer geeigneten angebrachten Optik in Richtung auf die Projektionsfläche umgelenkt wird. Diese Optik vergrößert zudem das Bild und fokusiert dieses auf die Projektionsfläche.

Nachteilig beim Overhead-Projektor ist, dass für die Projektion z.B. von Papiervorlagen wie Arbeitsblätter, Zeich-0 nungen oder Grafiken notwendigerweise transparente Folien erstellt werden müssen. Diese werden entweder gesondert auf Folie ausgedruckt oder als Folienkopie mittels eines Kopierers von einem Papierdokument erstellt. Darüber hinaus ist das Folienmaterial sehr teuer und deren Entsorgung aufwendig und nicht umweltfreundlich.

Alternativ wird im Büro auch der sogenannte "Beamer" oder Datenprojektor als Tischgerät eingesetzt. Dieser setzt üblicherweise den Anschluss eines Computers als Datenquelle voraus, um z.B. eine Präsentation zeigen zu können, die zuvor auf einem Computer erstellt worden ist. Teilweise verfügen Datenprojektoren auch über eine ausklappbare Kamera zur Erfassung von nicht transparenten Vorlagen. Ferner liegt die Projektionsachse eines Datenprojektors relativ zur Betrachtungsachse des Beobachters in etwa auf der Höhe der Standfläche des Datenprojektors (vgl. Figur 8a).

Dabei tritt das Problem auf, dass eine üblicherweise trapezförmige optische Verzerrung des projizierten Bildes, z.B. bei einer Projektion auf eine Leinwand, entsteht, da die Projektion schräg von unten nach oben erfolgt. Weiterhin nachteilig ist, dass zum schnellen Einbringen von Änderungen in ein gezeigtes Bild dies nur über den Umweg der Verarbeitung in einem Computer erfolgen kann. Weiterhin ist es mit dem Datenprojektor nicht möglich, vorzuzeigendes Material von mehreren Teilnehmern, z.B. in einer Konstruktionsbesprechung, spontan und ohne großen zeitlichen Aufwand wechselweise zu präsentieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Vergleich zu den bekannten Projektionsvorrichtungen verbesserte Vorrichtung anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Hiermit ist der Verteil verbunden, dass durch die nach oben verlagerte optoelektronische Projektionsquelle ein projiziertes Bild mit reduzierten optischen Verzerrungen erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass auf den Einsatz von teuren transparenten Folien verzichten werden kann. Anstelle dieser können umweltfreundlich Vorlagen auf Papier verwendet werden.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und in der Figurenbe-Schreibung enthalten. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:

FIG. 1: eine Grundform eines optoelektronischen Overhead-Projektors mit einem Kombinationskopf,

FIG. 2: einen Aufbau einer Projektionseinheit,

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FIG. 3: eine Projektionsvorrichtung mit einer Klemmvorrichtung,

FIG. 4: eine weitere beispielhafte Ausgestaltung der Projektionsvorrichtung mit am Objektträger an

gebrachten Teilen eines Projektionselementes.

FIG. 5: eine Projektionsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen kompakten optischen Auskoppelvorrichtung in Form eines Schwanenhalses und mit

nach unten verlagerten Komponenten des Projektionselementes ,

FIG. 6: eine Projektionsvorrichtung mit einer Druckeinheit,

FIG. 7: eine Projektionsvorrichtung mit einer kompakten Thermo-Druckeinheit, und

0 Fig. 8a,b: ein Vergleich zwischen einer erfindungsgemäßen

Projektionsvorrichtung mit erhöhter Bildprojektion zur Vermeidung von Bildverzerrungen und der verzerrten Bildprojektion eines konventionellen Datenprojektors.
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Der optoelektronische Overhead-Projektor weist gemäß Figur 1 einen einfachen Tragarm als Tragsystem 2 auf, bei dem das untere Ende des Tragsystems 2 an einem als Objektträger 1 ausgebildeten Fuß befestigt ist. Am oberen Ende des Tragarms 2 ist der Kombinationskopf 3 befestigt. Dieser beinhaltet gemäß dem Beispiel in FIG. 1 eine mit einer geeigneten Optik ausgerüsteten elektronischen Kamera 5 mit einem eingestellten Erfassungsbereich 19 zur Erfassung der auf dem Objektträger 1 befindlichen Vorlage 11. Weiterhin 5 enthält der Kombinationskopf 3 eine hier optional dargestellte Objektbeleuchtung 4 z.B. eine Halogenleuchte zur Ausleuchtung der Vorlage 11. Das zur Projektion der Vorla-

ge 11 im Bereich des Kombinationskopfes angeordnete Projektionselement 6 beinhaltet eine elektronische Verarbeitungseinheit 7, eine Projektionsquelle 8 sowie eine geeignete Projektionsoptik 9 z.B. für die Fokussierung des zu projizierenden Bildes auf eine Leinwand.

Die Projektionsquelle 8 enthält gemäß Figur 2 ferner eine Projektions-Teileinheit 8a, bestehend aus einer Projektionslichtquelle 20, einer ersten Kondensorlinse 21 und einem Transmissionsfilter 22, und eine zweite Kondensor-linse 23. Zur Ansteuerung des Transmissionsfilters 22, wie z.B. ein LCD-Transmissionsfilter bereitet die elektronische Verarbeitungseinheit 7 u.a. das von der Kamera gelieferte Videosignal auf. Dabei wird das durch das Transmissionsfilter 22 hindurchtretende Licht der Projektionslichtquelle 20 so moduliert, dass eine Projektion der von der Kamera 5 erfassten Bildvorlage ermöglicht wird.

Des weiteren ist im Beispiel der Figur 1 eine Anschlusseinheit 10 zu sehen, die Anschlussmöglichkeiten an eine externe Stromversorgung, z.B. an ein 230V-Netz, an bedarfsweise anzuschließende externe Videoquellen und Datenspeicher bietet. Daneben beinhaltet die beispielhafte Anschlusseinheit 10 ein Netzteil für die Bereitstellung der 5 notwendigen elektrischen Leistung für die Projektionslichtquelle 20, für die Erfassungskamera 5, für die Objektbeleuchtung 4, für die elektronische Verarbeitungseinheit 7 und ggf. für einen Lüfter zur Kühlung der o.g. Komponenten.

Wesentlich ist, dass die Kamera 5 und das Projektionselement 6 in einem Kombinationskopf 3 am oberen Ende eines Tragsystems 2 über der zu projizierenden Vorlage oder dem Objekt angebracht sind. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Projektionsachse relativ zur Betrachtungsachse des Beobachters nach oben verlagert ist, wodurch eine Reduktion der optischen Verzerrung der Projektion erreicht wird. Ein Vergleich der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem her-

kömmlichen Datenprojektor hinsichtlich der Projektionsverzerrung ist in den Figuren 8a und 8b dargestellt. Es ist dort der Blinkwinkel 25 eines Betrachters auf eine Leinwand dargestellt. Dabei ist die Winkeldifferenz des oberen und unteren Projektionswinkels 32,33 des jeweiligen Projektionslichtkegels 31 ein Maß für die Projektionsverzerrung.

Der Objektträger 1 ist bevorzugt als eine weiße Auflagefläche oder als eine weiße Mattscheibe ausgebildet, die mittels einer Hintergrundbeleuchtung erhellt werden kann. Ein Beispiel für eine derartige Gestaltung einer beleuchteten Mattscheibe ist eine flächig ausgeführte PLANON™-Leuchtstofflampe der Fa. OSRAM. Dadurch können vorteilhaft sowohl Präsentationsfolien als auch Vorlagen aus Papier wie z.B. Zeichnungen, Präsentationen oder auch handschriftlichen Notizen gleichermaßen für die Projektion verwendet werden. Damit ist weiterhin vorteilhaft eine Funktionskompatibilität zu den bisher eingesetzten Overhead-Projektoren gegeben. Dabei wird vorteilhaft der Arbeitsgang überflüssig, um die Vorlagen in gleicher Weise nochmals auf transparente Folie umzusetzen. Es wird kein teures Folienmaterial bzw. die zur Aufbewahrung der Folien notwendigen teuren Folienhüllen benötigt. Dadurch kann eine separate aufwendige Entsorgung des zähen Folienmaterials entfallen. Die für die Overheadprojektion notwendigen, in ihrer Herstellung nicht umweltfreundlichen, transparenten Folien können durch umweltfreundliche Materialien wie z.B. Papier ersetzt werden.

Ein weiterer Vorteil des am oberen Ende des Tragarm 2 angebrachten Kombinationskopfes 3 ist, dass eine optimale Abstimmung zwischen Erfassung und Projektion und bedarfsweiser Ausleuchtung der Vorlage gegeben ist. Dies wird vorteilhaft durch die eindeutige geometrische Anordnung zwischen Erfassungsbereich der Kamera und Objektträger erreicht.

Vorzugsweise ist das Tragsystem 2 weiterhin mit einem Sensor zur Erfassung von Schwingungsrichtung, Frequenz und Amplitude einer möglichen mechanischen Schwingung ausgestattet, dessen Signal als Eingangsinformation für die elektronische Verarbeitungseinheit 7 dient- Diese kann durch Verwendung der Eingangsinformation eine elektronische Kompensation von externen mechanischen Vibrationen und Erschütterungen am Optoelektronischen Overhead-Projektor berechnen. Dadurch können vorteilhaft mechanische Erschütterungen, die z.B. durch die Bewegungen von Besprechungsteilnehmern stammen können, quasi elektronisch ausgeglichen werden.

Gemäß Fig. 3 ist das untere Ende des Tragsystems 2 mit einer Klemmvorrichtung 24 z.B. mit einer Schraubzwinge am Tisch als Objektträger 1 befestigt. Dem Nutzer wird vorteilhaft ein größtmöglicher freier Arbeitsbereich z.B. zur Projektion von großformatigen Konstruktionszeichnungen unterhalb des Kombinationskopfes 3 zur Verfügung gestellt.
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Im Beispiel der Figur 4 projizieren die Teile des Projektionselement 6 das gewünschte Bild senkrecht von unten nach oben. Ein sich oberhalb darüber schwenkbar angeordneter Spiegel 30 als Teil des Projektionselementes 6 dient dabei der Umlenkung des Projektionslichtkegels 31.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin begründet, dass alle Komponenten des Projektionselementes 6 bis auf den notwendigen Spiegel 30 für die Lenkung des Projektionslichtkegels 31 nach unten verlagert werden können. Diese können mit einer in der Figur 4 verdeckt dargestellten Anschlusseinheit 10 in ein kompaktes Gehäuse z.B. mit einem einzelnen kompakten Lüfter untergebracht werden. Dabei wird zum einem vorteilhaft der Schwerpunkt der gesamten Vorrichtung zur Stabilisierung nach unten verlagert. Zum anderem kann der beispielhafte Tragarm 2 gewichtsmäßig leicht und

kompakt ausgeführt werden, da dieser nur die Kamera 5 und die optional dargestellte Objektbeleuchtung 4 tragen muss.

Gemäß Fig. 5 werden die Projektions-Teileinheit 8a, welche die Projektionslichtquelle 20, die Kondensorlinse 21 und das Transmissionsfilter 22 enthält (vgl. Figur 2), sowie bedarfsweise notwendige Lüfter zur Kühlung dieser Komponenten nach unten zur Anschlußeinheit 10 verlagert. Die optische Verbindung zwischen dem Transmissionsfilter 22 und der zweiten Kondensorlinse 23 wird durch einen Lichtwellenleiter 16 gebildet. Dieser wird von der Projektions-Teileinheit 8a in einem als Hohlprofil ausgeführten Tragarm 2 zum Kombinationskopf 3 geführt. Dort wird am anderen Ende des Lichtwellenleiters 16 durch die zweite als Auskoppellinse ausgebildete Kondensorlinse 23 das übertragene Projektionsbild ausgekoppelt. Die nachfolgende Projektionsoptik 9, die gleichfalls in der optischen Auskoppelvorrichtung 15 untergebracht ist, dient dabei zur Ausrichtung und zur Fokussierung des Projektionsbildes z.B. auf eine Lein-0 wand.

Der Vorteil der o.g. Projektionsvorrichtung ist der, dass einerseits alle Komponenten, die nicht unmittelbar an der obenliegenden Umlenkung des Projektionslichtkegels 31 beteiligt sind, für eine günstigere Verteilung der Einzelkomponentengewichte von oben nach unten verlagert werden können. Dadurch wird zudem die Lage des Gesamtschwerpunktes zur Stabilisierung der Projektionsvorrichtung nach unten verlagert. Weiterhin vorteilhaft ist, dass wie in Figur 4 beschrieben, der Tragarm 2 leicht und kompakt ausgeführt werden kann. Ferner ist mit der Ausgestaltung nach Figur 5 eine vorteilhaft Ausrichtung des Projektionsbildes durch die als Schwanenhals ausgebildete optische Auskoppelvorrichtung 15 gegeben. Dabei kann die Ausrichtung in einem Schwenkbereichswinkel 29 z.B. von 45° um eine Grundausrichtungslage 28 geschwenkt werden. Dadurch kann ein Verschieben der gesamten Projektionsvorrichtung vermieden werden.

In Fig. 6 ist eine Druckeinheit (17) vorteilhaft unterhalb der Objektträgers 1 angeordnet. Dadurch können zu einem beliebigen Zeitpunkt eine oder mehrere Hardcopies von dem gerade gezeigten Projektionsbild erstellt und diese z.B. an die Teilnehmer einer Präsentation verteilt werden. Vorteilhaft können dabei die Anschlusseinheit 10 sowie andere nicht unmittelbar an der Projektion beteiligte Komponenten der Projektionsvorrichtung in das Druckergehäuse integriert werden. Weiterhin kann die Oberseite des Druckergehäuses vorteilhaft als Objektträger 1 ausgebildet werden. Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass sämtliche in den Figuren vorgestellte Ausgestaltungen der Projektionsvorrichtung mit dieser Druckereinheit 17 in der o.g. Weise kombiniert werden können.

In Fig. 7 ist im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 6 eine vorteilhafte kompaktere Thermo-Druckeinheit 18 dargestellt, die am Objektträger 1 angeordnet ist.

Auch hier ist es vorteilhaft weiterhin möglich, die Komponenten der Druckeinheit 18 sowie die Anschlusseinheit 10 und weitere nicht unmittelbar an der Projektion beteiligten Komponenten in ein gemeinsames Gehäuse zu integrieren. Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass sämtliche in den Figuren vorgestellte Ausgestaltungen der Projektionsvorrichtung mit dieser Druckereinheit 18 in der o.g. Weise kombiniert werden können.

Claims

1. Vorrichtung zur optoelektronischen Projektion einer mit einer Kamera (5) erfassten Vorlage (11) mit einem Kombinationskopf (3), der die Kamera (5) und zumindest einen Teil eines optoelektronischen Projektionselementes (6) umfasst, und mit einem Tragsystem (2) zur Halterung des Kombinationskopfes (3) oberhalb eines Objektträgers (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das untere Ende des Tragarms (2) als Klemmvorrichtung (24) zur Befestigung des Tragsystems (2) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Objektträger (1) als eine weiße Auflagefläche ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Objektträger (1) als eine mattweiße, von unten beleuchtbare Auflagefläche ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Objektträger (1) als eine flächige und aktiv weißleuchtende Auflagefläche ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Tragsystem (2) einen Schwingungssensor aufweist, und wobei eine elektronische Verarbeitungseinheit (7) vorgesehen ist, die Mittel zur elektronischen Verarbeitung des Schwingungssensorsignals und zur Bildung eines Kompensationssignals für die Ansteuerung einer Projektionsquelle (8) aufweist, so dass die Auswirkungen von äußeren mechanische Einwirkungen auf das Tragsystems (2) während der Projektion optisch kompensiert werden.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Tragsystem (2) einen Reflektor (30) als Teil des Projektionselementes (6) oberhalb des Objektträgers (1) zur Umlenkung eines Projektionslichtkegels (31) aufweist, wobei weitere Teile des Projektionselementes (6) so am Objektträger (1) angeordnet sind, dass sie einen in Richtung vom Objektträger (1) zum Kombinationskopf(3) gerichteten Projektionslichtkegel (31) erzeugen.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei

a) der Kombinationskopf (3) als Teil des Projektionselementes (6) eine Auskoppeloptik (15) mit einer Auskoppellinse (23) zur Erzeugung eines Projektionslichtkegel (31) aufweist,

b) weitere Teile des Projektionselementes (6) am Objektträger (1) angeordnet sind, die eine Projektion-Teileinheit (8a) zur Erzeugung eines Projektionslichts umfassen, und wobei

c) mindestens ein Lichtwellenleiter (16) zwischen der Projektions-Teileinheit (8a) und der Auskoppellinse (23) zur Übertragung des in der Projektions- Teileinheit (8a) gebildeten Projektionslichtes angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Auskoppeloptik (15) als schwenkbarer Schwanenhals ausgeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei unterhalb des Objektträgers (1) eine Druckeinheit (17) zum Ausdruck des momentan gezeigten Projektionsbildes angebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei nicht zur Erzeugung eines Projektionslichtkegels (31) benötigte Teile des Projektionselementes (6) mit der Druckeinheit (17) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Thermo-Druckeinheit (18) im Bereich des Objektträgers (1) angebracht ist, die über Mittel zum Ausdruck des momentan gezeigten Projektionsbildes verfügt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei nicht zur Erzeugung eines Projektionslichtkegels (31) benötigte Teile des Projektionselementes (6) mit der Thermo-Druckeinheit (17) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.