WO2001027694A1 - Vorrichtung zur projektion von informationen auf eine geneigte fläche - Google Patents

Vorrichtung zur projektion von informationen auf eine geneigte fläche Download PDF

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Lutz Richter
Lennart Svensson-Hilford
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Lutz Richter
Svensson Hilford Lennart
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo

Definitions

  • the invention relates to a device for displaying information, photos or films.
  • the invention is based on the object of using a device to display optical information, in particular images or films, on a flat surface.
  • the device according to the invention with the wall used to display the information as the display surface, has the advantage over the fact that static and / or dynamic information can be displayed on the display surface in a simple and inexpensive manner without rear projection.
  • changeable information also refers, for example, to information that is e.g. switching on and off the
  • Projection device are only displayed temporarily.
  • a projection device in particular a multimedia projector, by means of which an oblique projection, i.e. a projection from a small projection angle can be realized.
  • this embodiment it is achieved that the viewers of the information surface are no longer in the projection if they are too close to the projection surface.
  • Another advantage is that any surface can be used as a projection surface. So this device can be used on bus shelters, billboards, public transport displays.
  • FIG. 1 shows a side section of a first embodiment of the inventive
  • FIG. 2 shows a frontal view of the embodiment according to FIG. 1,
  • 6.1 and 6.2 show an example of a projected image in the arrangement according to FIGS. 1, 3, 5,
  • a projection surface of an advertising panel is shown.
  • An image P is projected onto the display surface 2 by a projection device 4.
  • all or part of the display area 2 could also be used as the projection area 3.
  • the projection device 4 is positioned near the ceiling 5.
  • the device 4 is preferably to be mounted as close as possible in a compact manner to the projection surface 3 or to the display surface 2, so that the projection is possible even on small, narrow projection surfaces.
  • the projection device 4 can easily read and clearly recognize information, e.g. Slides, films, written information, pictures, patterns, surface structures, information on house management systems, news from the
  • This device 4 thus enables extreme oblique projection.
  • the projection angle w i.e. the acute angle between the vertical axis A of the display surface 2 and the beam onto the center of the projection surface 3, coinciding with the longitudinal axis B of the projection device in FIG. 1, can preferably be selected to be less than 45 degrees and, in a preferred embodiment, is 23 degrees.
  • the viewers of the information can, for example, stand at a distance of approximately 0.5 m in front of the display area without disturbing the projection. In addition, they can easily view and read the information. Since the information is projected directly onto the display surface, the viewer can read the information without paying attention to his position in relation to the light beam.
  • the projection device 4 may in principle be positioned anywhere. It is preferably arranged centrally or laterally, above or below the display surface 2 or the projection surface 3, at a short distance. With the arrangement of FIG. 1, the oblique projection is carried out with a projection beam directed directly onto the display surface 2.
  • the oblique projection can also be implemented indirectly with the aid of aids, for example with the aid of a deflection mirror 6. These embodiments are listed in FIGS. 3 to 5.
  • the projection device 4 is inserted in the display surface 2 and it is directed so that its longitudinal axis B is perpendicular to the vertical axis A of the projection surface 3.
  • the projection device 4 projects the information onto a mirror 6 which is inclined with respect to the vertical and which lies opposite it and which in turn deflects the information onto the display surface 2.
  • the projection device 4 is fastened, for example, in a corner between the ceiling 5 and the display surface 2 and its longitudinal axis is parallel to the vertical axis of the projection surface.
  • An oblique projection onto the display surface 2 can also be generated here by means of a mirror 6 inclined in a different direction than in FIG. 3.
  • the projection device and the deflecting mirror are arranged in such a way that with a minimal distance between the mirror 6 and the projection surface 3, an oblique projection occurs on almost the entire surface of the display surface.
  • an optimal setting of the projection device 4 and the mirror 6 in front of the Display area 2 is the distance between mirror 6 and projection area 3 at most 400 mm, in the exemplary embodiment 340 mm.
  • the projection device being able to be used inside or outside the existing structure of the display surface 2 and accordingly being able to be covered well, discreetly, in a compact manner without great effort, e.g. with the help of a small cover panel that corresponds to the design.
  • 6.1 and 6.2 shows what an image P on the projection surface looks like in the special arrangement according to FIG. Furthermore, it can be seen how by projecting different information, e.g. Images, patterns, surface structures, the design of the projection surface, for example periodically, could be changed. This can be done automatically, manually or with remote control, for example.
  • different information e.g. Images, patterns, surface structures, the design of the projection surface, for example periodically. This can be done automatically, manually or with remote control, for example.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of the projection onto a display surface 2 according to a further embodiment of the invention, from which the essential components of a projection device 4 and the elements working with it for carrying out the projection can be seen.
  • the lens and with 8 a recording device for pre-processed images is designated.
  • an infrared sensor 11 and a sensor 12 for detecting movements the projection device is controlled by the control unit 9.
  • the timing element 10 and the infrared sensor 11 serve to enable time-dependent or manual switching of the images.
  • the oblique projection is carried out by a system in which three components are coordinated and optimized.
  • the three components are:
  • the electronically processed information e.g. pictures.
  • the display area 2 displays a Optics and high-quality distorted image in the brightness values.
  • Whether or not the light is deflected by a mirror 6 depends only on the mounting options of the projection device.
  • Predistortion takes place by electronic, preferably digital preprocessing of the information material in a computer.
  • LQ is a light source and BV is an image template.
  • BV is an image template.
  • predistortion and special lens do three things:
  • the image original BV is geometrically distorted by laterally compressing the projected distant areas in the direction X in relation to the image line BL1 closest to the projector.
  • Conventional walls or doors as well as billboards can be used as display areas, e.g. are painted light gray or white. Smooth surfaces are expediently preferred. That no active components on the projection surface 3 or on the wall are required, only a suitable surface structure and color.
  • different lamps with different outputs can be used for the projector 4, e.g. 150 W or 250 W halogen lamps or conventional lamps.
  • step 8 shows possible program sequences of the projection in a flow chart. An overall program flow is shown.
  • a first image is set in step 14 and projected in step 15. If a predetermined time has elapsed, step 16, the system moves on to the next image, step 17, and the process continues at step 15.
  • step 15 the process in step 11 then ends by projecting the image. If you do not want to select the image by remote control in step 18, the process continues in step 16.
  • the information transfer according to the invention will be used in particular in all display areas, projection areas and other advertising areas in various industries. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit mindestens einer ebenen Fläche (2) und einem Projektionsgerät (4), wobei die ebene Fläche (2) als Anzeigefläche, insbesondere als Projektionsfläche (3), für die Darstellung von Informationen allgemeiner Art ausgebildet ist. Durch ein Projektionsgerät (4) wird auf die ebene Fläche (3) ein Bild projiziert; wobei ein Teil oder die gesamte Fläche als Projektionsfläche dient. Das Projektionsgerät (4) ist in der Nähe der Oberkante der Fläche positioniert. Vorzugsweise ist das Gerät (4) so nahe wie möglich in kompakter Weise an der Projektionsfläche bzw. Anzeigefläche angebracht. Durch eine Spezialoptik und einer rechnergestützten Bildverzerrung, wird selbst bei einer extremen Schrägprojektion, unter kleinem Winkel (w), ein Bild von guter Qualität erzeugt. Der Betrachter der Information kann in kurzem Abstand direkt vor der Projektionsfläche stehen, ohne die Projektion zu stören.

Description

VORRICHTUNG ZUR PROJEKTION VON INFORMATIONEN AUF EINE GENEIGTE FLÄCHE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Informationen, Fotos oder Filmen.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mittels einer Vorrichtung optische Informationen, insbesondere Bilder oder Filme, auf einer ebenen Fläche darzustellen.
Die Darstellung solcher Informationen erfolgt im allgemeinen durch Plakate, bewegte
Folien, Monitore, Flachbildschirme oder durch Projektion.
Bei bisher bekannten Projektionen steht das Projektionsgerät zwischen Betrachter und der speziell ausgebildeten Projektionsflache. Um diesen gravierenden Nachteil zu vermeiden, werden solche Informationen wie in der Patentschrift P 2226 047.5 beschrieben, durch Rückprojektion auf eine Leinwand projiziert.
Die erfindungsgemäße Einrichtung, mit der als Anzeigefläche verwendeten Wand zur Darstellung der Informationen, hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache und billige Weise statische und/oder dynamische Informationen auf der Anzeigefläche ohne Rückprojektion angezeigt werden können.
In der Erfindung werden als veränderbare Information beispielsweise auch solche Informationen bezeichnet, die durch z.B. das Einschalten und Ausschalten des
Projektionsgerätes, nur zeitweise angezeigt werden.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Projektionsgerätes, insbesondere eines Multimedia-Projektors, mittels dessen eine Schrägprojektion, d.h. eine Projektion unter kleinem Projektionswinkel realisierbar ist.
Mit dieser Ausführungsform wird erreicht, daß die Betrachter der Informationsfläche sich nicht mehr in der Projektion befinden, wenn Sie zu nahe an der Projektionsflache stehen. Ein weiterer Vorteil ist die Verwendbarkeit beliebiger Flächen als Projektionsflache. So kann diese Vorrichtung an Wartehäuschen, Werbetafeln, Anzeigen von öffentlichen Verkehrsmittel zum Einsatz kommen.
Alle erläuterten Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den schematischen Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 einen seitlichen Schnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen
Projektion,
Fig.2 eine frontale Ansicht der Ausführungsform gemäß Figur 1 ,
Fig.3 einen seitlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen
Projektion,
Fig.4 einen seitlichen Schnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion,
Fig.5 einen seitlichen Schnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion,
Fig.6.1 und 6.2 ein Beispiel eines projezierten Bildes bei der Anordnung gemäß Fig.1 ,3, 5,
Fig.7 eine Darstellung der Projektion und des Projektionsgerätes der erfindungsgemässen Projektion,
Fig.7a eine prinzipielle Darstellung eines Aspektes der Verzerrung Fig.8 ein Beispiel eines Gesamt-Programmablaufes der Projektion,
Fig.9 eine frontale Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion,
In den Fig. 1 und 2 ist eine Projektionsflache einer Werbetafel dargestellt. Durch ein Projektionsgerät 4 wird auf die Anzeigefläche 2 ein Bild P projiziert. Je nach Einstellung der Komponenten, Leistung und Größe des Projektionsgerätes 4, könnte auch der ganze oder teilweise Teil der Anzeigefläche 2 als Projektionsflache 3 verwendet werden. In der Ausführungsform von der Fig. 1 , ist das Projektionsgerät 4 in der Nähe der Decke 5 positioniert. Vorzugsweise ist das Gerät 4 so nahe wie möglich in kompakter Weise an die Projektionsflache 3 bzw. an die Anzeigefläche 2 anzubringen, damit die Projektion auch auf kleinen, schmalen Projektionsunter- gründen möglich ist.
Dank einer Speziallinse und einer rechnergestützen Bildverzerrung, kann das Projektionsgerät 4 unter einem kleinen Projektionswinkel w gut lesbare und deutlich erkennbare Informationen wie z.B. Dias, Filme, schriftliche Informationen, Bilder, Muster, Oberflächenstrukturen, Informationen zu Hausleitsystemen, Nachrichten der
Werbebotschaften, usw. auf eine Anzeigefläche 2 projizieren. Durch dieses Gerät 4 wird also eine extreme Schrägprojektion ermöglicht.
Der Projektionswinkel w, d.h. der spitze Winkel zwischen der vertikalen Achse A der Anzeigefläche 2 und des Strahles auf die Mitte der Projektionsflache 3, in Fig. 1 mit der Längsachse B des Projektionsgerätes zusammenfallend, kann vorzugsweise kleiner als 45 Grad gewählt werden und beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform 23 Grad.
Es ist leicht verständlich, daß mit dieser Schrägprojektion Personen, die vor einer Anzeigefläche stehen, nicht mehr inmitten des Projektionsstrahles stehen, wenn sie sich zu nahe an der Anzeigefläche befinden. Die Betrachter der Information können beispielsweise in einem Abstand von etwa 0,5 m vor der Anzeigefläche stehen, ohne die Projektion zu stören. Ausserdem können sie die Information bequem betrachten und gut lesen. Da die Information direkt auf die Anzeigefläche projiziert wird, kann der Betrachter die Information lesen, ohne auf seine Position bezüglich des Lichtstrahles zu achten.
Das Projektionsgerät 4 darf grundsätzlich überall positioniert werden. Vorzugsweise ist es zentral oder seitlich, oberhalb bzw. unterhalb der Anzeigefläche 2 bzw. der Projektionsflache 3, in einem kurzen Abstand angeordnet. Mit der Anordnung von der Fig. 1 erfolgt die Schrägprojektion mit einem auf die Anzeigefläche 2 direkt gerichteten Projektionsstrahl.
Die Schrägprojektion kann ausserdem auch in indirekter Weise mit Hilfe von Hilfsmitteln, beispielsweise mit Hilfe eines Umlenkspiegels 6 realisiert werden. Diese Ausführungsformen sind in den Figuren 3 bis 5 aufgeführt.
In Fig. 3 ist das Projektionsgerät 4 in der Anzeigefläche 2 eingesetzt und es ist so gerichtet, daß seine Längsachse B senkrecht zur vertikalen Achse A der Projektionsflache 3 steht. Das Projektionsgerät 4 projiziert die Information auf einen in Bezug auf die Vertikale geneigten, ihm gegenüberliegenden Spiegel 6, der seinerseits die Information auf die Anzeige Fläche 2 umlenkt.
Je nach Einstellung des Spiegels 6 in Bezug auf die Projektionsflache 3 bzw. der Anzeigefläche 2 und den Projektor 4, sind mehrere Positionierungen/Einbauvarianten des Projektors 4 möglich.
In Fig. 4 ist das Projektionsgerät 4 beispielsweise in einer Ecke zwischen Decke 5 und der Anzeigefläche 2 befestigt und seine Längsachse ist parallel zur vertikalen Achse der Projektionsflache. Mittels eines in eine andere Richtung als in Fig. 3 geneigten Spiegels 6, kann auch hier eine Schrägprojektion auf die Anzeigefläche 2 erzeugt werden.
In Fig. 5 sind das Projektionsgerät und der Umlenkspiegel so angeordnet, daß mit minimalem Abstand zwischen Spiegel 6 und Projektionsflache 3, eine Schrägprojektion auf annähernd die ganze Oberfläche der Anzeigefläche zustande kommt. Durch eine optimale Einstellung des Projektionsgerätes 4 und des Spiegels 6 vor der Anzeigefläche 2 beträgt der Abstand zwischen Spiegel 6 und Projektionsflache 3 höchstens 400 mm, im Ausführungsbeispiel 340 mm.
Außer den geschilderten Ausführungsformen, sind alle denkbaren Einbauvarianten möglich, wobei das Projektionsgerät innerhalb oder ausserhalb der bestehenden Baustruktur der Anzeigefläche 2 eingesetzt werden kann und dementsprechend gut, diskret, in kompakter Weise ohne großen Aufwand abdeckbar sein kann, z.B. mit Hilfe eines kleinen, dem Design entsprechenden Abdeckpanels.
Fig. 6.1 und 6.2 zeigt wie ein Bild P auf der Projektionsflache, bei der speziellen Anordnung gemäß Fig.5, aussieht. Weiterhin ist ersichtlich, wie durch Projektion von verschiedenen Informationen, wie z.B. Bildern, Mustern, Oberflächenstrukturen, das Design des Projektionsuntergrundes, beispielsweise periodisch, verändert werden könnte. Das kann beispielsweise automatisch, manuell oder mit Fernbedienung erfolgen.
In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Projektion auf eine Anzeigefläche 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, aus der die wesentlichen Komponenten eines Projektionsgerätes 4 und die mit ihm zusammenarbeitenden Elemente zur Durchführung der Projektion erkennbar sind. Mit 7 ist das Objektiv und mit 8 eine Aufnahmevorrichtung für vorbearbeitete Bilder bezeichnet. Mit Hilfe eines Zeitgiiedes 10, eines Infrarotsensors 1 1 und eines Sensors 12, zur Erkennung von Bewegungen, wird das Projektionsgerät durch die Steuereinheit 9 gesteuert. Das
Zeitglied 10 und der Infrarotsensor 1 1 dienen dazu, eine zeitabhängige bzw. manuelle Weiterschaltung der Bilder zu ermöglichen.
Die Schrägprojektion erfolgt durch ein System, bei dem drei Komponenten aufeinan- der abgestimmt und optimiert sind. Die drei Komponenten sind:
- Die geometrische Anordnung von Projektionsgerät 4 und Anzeigefläche 2
- die Optik mit der Speziallinse 7,
- die elektronisch bearbeiteten Informationen, z.B. Bilder. Durch die eingesetzte Spezialoptik, d.h. durch das mit einer Speziallinse 7 ausgerüstete Projektionsgerät 4, das eine an die geometrischen Verhältnisse angepaßte Brennweite aufweist und eine von geometrischen und optischen Parametern ab- hängige Bearbeitung der Bilder in einem Computer, wird auf der Anzeigefläche 2 ein in der Optik und in den Helligkeitswerten hochqualitatives verzerrtes Bild erzeugt. Durch eine bestimmte Anordnung der optischen Elemente des Projektionsapparates und eine elektronische Bearbeitung der Information für ihre künstliche Verzerrung, kann man also eine Schrägprojektion unter einem kleinen Winkel w realisieren, mit der Informationen hoher Qualität angezeigt werden können.
Ob eine Umlenkung des Lichtes durch einen Spiegel 6 erfolgt oder erfolgen muß, hängt nur von den Anbringungsmöglichkeiten des Projektionsgerätes ab.
Anhand der Fig. 7a wird das Prinzip der Verzerrung schematisch beschrieben. Die
Vorverzerrung erfolgt durch elektronische, vorzugsweise digitale Vorbearbeitung des Informationsmaterials in einem Computer. Mit LQ ist eine Lichtquelle und mit BV eine Bildvorlage bezeichnet. Bei der Projektion der Bildvorlage auf die Anzeigefläche wird normalerweise, ohne spezielle Modifikationen in der Optik, ein stark verzerrtes Bild erzeugt. Um diesen Nachteil zu korrigieren, wird eine Speziallinse und eine elektronische Vorverzerrung der Bilder eingesetzt.
Vorverzerrung und Speziallinse bewirken im Prinzip dreierlei:
Die Bildvorlage BV wird geometrisch verzerrt, indem die projizierten fernen Bereiche gegenüber der dem Projektor nächsten Bildlinie BL1 in Richtung X seitlich komprimiert werden,
- die durch den Strahlengang erzeugten seitlichen Zwickel Z, welche keine Bildinformationen enthalten, werden abgedeckt,
- die Lichtdurchlässigkeit der Bildvorlage BV nimmt von der dem Projektor nächsten Bildlinie BL1 zu der dem Projektor fernsten Bildlinie BL2 mit dem Quadrat der
Entfernung zu, damit die Lichtstärke auf der ganzen Projektionsflache gleich bleibt. Der Einfachheit halber sind die Bildlinien in Fig. 7a mit geraden Linien markiert, obwohl sie in der Realität gekrümmt sind.
Als Anzeigeflächen können vorzugsweise konventionelle Wände oder Türen sowie Werbetafeln benutzt werden, die z.B. hellgrau oder weiss lackiert sind. Zweckmässigerweise werden glatte Flächen bevorzugt. D.h. es werden keine aktiven Komponenten an der Projektionsoberfläche 3 oder an der Wand benötigt, lediglich eine geeignete Oberflächenstruktur und -färbe.
Für den Projektor 4 können, je nach Zweck, verschiedene Lampen mit unterschiedlichen Leistungen Verwendung finden, z.B. 150 W oder 250 W Halogenlampen oder konventionelle Lampen.
In der Fig. 8 sind in einem Flußdiagramm mögliche Programmabläufe der Projektion dargestellt. Dargestellt wird ein Gesamt-Programmablauf. Beim Start 13 der Projektion wird in Schritt 14 ein erstes Bild eingestellt und in Schritt 15 projiziert. Ist eine vorgegebene Zeit abgelaufen, Schritt 16, dann wird zum nächsten Bild weitergeschaltet, Schritt 17, und der Prozeß geht bei Schritt 15 weiter. Während der vorgegebenen Zeit kann man in Schritt 18 durch Fernbedienung ein Bild auswählen und es in Schritt 19 einstellen, durch die Projektion des Bildes wird dann der Prozeß in Schritt 1 1 beendet. Will man nicht das Bild in Schritt 18 durch Fernbedienung auswählen dann geht der Prozeß bei Schritt 16 weiter.
Die Informationsvermittlung gemäß der Erfindung wird insbesondere bei allen Anzeigeflächen, Projektionsflächen und sonstigen Werbeflächen in verschiedenen Branchen Anwendung finden. Bezugszeichenliste
1. Boden
2. Anzeigefläche
3. Projektionsflache
4. Projektionsgerät
5. Decke
6. Spiegel
7. Speziallinse
8. Aufnahmevorrichtung
9. Steuereinheit des Projektionsgerätes
10. Zeitglied
11. Infarotsender
12. Sensor
13 -21. Schritte des Programmablaufes der Projektion
w. Winkel
P. Bild
A,B. Achsen
LQ. Lichtquelle
BV. Bildvorlage
BL1. Bildlinie
BL2. Bildlinie
Z. Zwickel
X. Achse

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Darstellung von Informationen mit mindestens einer Anzeigefläche (2) und mindestens einem Projektionsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsgerät (4) Mittel aufweist, um eine Schrägprojektion unter einem spitzen
Winkel (w) auf eine Projektionsflache (3) zu ermöglichen.
2. Einrichtung zur Schrägprojektion nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel aus einer Speziallinse (7) und einer rechnergestützten Einheit (9), für die Verzerrung der Information, bestehen, um den Projektionswinkel (w) zu verkleinern und Informationen auf die Projektionsflache (3) zu projizieren.
3. Einrichtung zur Schrägprojektion nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß sie als Projektor, insbesondere Multimedia-Projektor, ausgebildet ist.
PCT/DE1999/003299 1999-10-09 1999-10-09 Vorrichtung zur projektion von informationen auf eine geneigte fläche WO2001027694A1 (de)

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