WO2006056181A1 - Optical correction device - Google Patents

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WO2006056181A1
WO2006056181A1 PCT/DE2005/002103 DE2005002103W WO2006056181A1 WO 2006056181 A1 WO2006056181 A1 WO 2006056181A1 DE 2005002103 W DE2005002103 W DE 2005002103W WO 2006056181 A1 WO2006056181 A1 WO 2006056181A1
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correction device
projection
plates
projections
optical
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Stefan Schrodt
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Stefan Schrodt
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    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
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    • GPHYSICS
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    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/3147Multi-projection systems

Definitions

  • the invention relates to an optical correction device for a projection system which has at least one projector which projects images onto a projection surface, such a projection system and a method for projecting images.
  • the image for the left eye and the image for the right eye can be thrown onto the projection surface by means of two projectors.
  • two projectors In order to achieve the desired 3D effect, it is of the utmost importance that the two images are projected onto the projection surface in a predetermined manner and geometrically very precisely relative to one another.
  • multi-channel projection systems ie systems in which a single projector projects in each case a part of the overall image, so that the overall image on the projection surface is composed by the respective partial areas with a possible overlapping area (edge blending). Also in this case, a very accurate geometric alignment of two or even more projections on the projection surface is necessary.
  • the projected images on the screen have geometric distortions due to aberrations. These aberrations are caused by the imaging system, comprising the projectors used as well as the possibly additionally used imaging optics.
  • the imaging system comprising the projectors used as well as the possibly additionally used imaging optics.
  • warp electronic modules can be used, which electronically correct the inaccuracies in the projection of at least two projection images onto a screen by means of complex data processing of the image data in the conventional projection systems, such that they correspond to the same
  • the position on the projection surface is essentially superimposed on the image content to be projected.
  • projections result in some inaccuracy within the projection.
  • geometric data or a small viewing distance for example, this leads to blurring, which often interferes.
  • the invention is based on the object of providing an improved projection in projection systems in which at least two projections are arranged geometrically on the projection surface in a predefined manner relative to one another with the aid of at least one correction device, the described disadvantages of conventional digital projection systems or other projection systems are at least partially resolved with movie projectors or the like.
  • the invention solves this problem in a surprisingly simple manner already with an optical correction device having the features of claim 1 and a corresponding projection system having the features of claim 15.
  • the optical correction device is provided for a projection system which has at least one projector which projects images onto a projection surface.
  • This projection system can be designed in such a way that at least two projections on the projection surface are arranged in a predetermined manner relative to one another in order to produce a predetermined image impression, such as in a 3D representation, in a representation with increased pixel resolution or even in a representation in which several projections have different sections on the projection occupy area, including any existing blending area.
  • the correction device according to the invention is characterized in that it comprises two spaced transparent plates whose distance from each other can be adjusted to different distance values at at least two points, wherein the correction device can be arranged in the beam path of at least one projection of the projection system.
  • the plates can be spaced over the entire surface zu ⁇ each other. According to the invention, however, it is also possible in principle for the two plates to touch each other at one or more locations, but at other locations the plates are spaced apart, this spacing being adjustable.
  • This design of the optical correction device provides a simple means for compensating for geometrical inaccuracies caused by aberrations in the superimposition of a plurality of projections so that the projected images or image parts can be superimposed, for example, congruently in order to achieve the desired display effects to create.
  • image connections of images projected side by side or above one another which never ran parallel over the entire connection edge or the cross-fade region due to the above-described inaccuracies, can be adjusted so precisely that a transition from one to the other image (FIG. Projection) is no longer perceptible.
  • the optical correction device according to the invention can be produced with simple means and is low-maintenance.
  • the correction device according to the invention in a single projection, the described geometrical distortions in the image on the projection screen can be eliminated.
  • the Use of the correction device according to the invention is not restricted to systems in which in each case at least two projections on the projection surface are arranged in a predetermined manner relative to each other, but can also be used to optimize individual projections.
  • the invention can now also be used to easily correct the geometric correction at, e.g. two at an angle of 90 ° to each other arranged projection surfaces, as done in a so-called Holo-Bench.
  • a 3D representation can be generated on a projection surface by means of two superimposed projections and in the same way on a projection surface with two further projections, into which the viewer can "dive"
  • Such a projection is referred to as immersive projection in the field, and the transition of the projections, in particular at the edges or corners of such a HoIo-Bench projection, can now be optimized as described, so that the viewer can previously unproducible visual impression can be provided.
  • the requirements for the digital projectors used for the construction of such projection systems are also reduced, so that their production costs are reduced despite the provision of the optical correction device according to the invention.
  • the optical correction device according to the invention for use in a projection system can be used in the entire field of projection technology in order to realize a geometrically accurate projection cost-effectively.
  • augmented reality and mixed-reality simulations with geometrically exact image view of completely or partially superimposed or attached image representations of digital projectors possible.
  • the mentioned projection variants can accordingly also be designed as 3D or stereo projections, as a rule with twice the number of projectors.
  • the projection light for the left and right eyes is different with respect to an optical property, for example with respect to the polarization or the wavelength.
  • the latter can, for example, wear shutter glasses when using the described active method or, when passive filtering methods are used, wear spectacles with which the projection shown in FIG With respect to the polarization or wavelength, different light is selected for the respective eye.
  • interference filter technology spectacles are now known, which allow substantially true-color vision in that the two filters (spectacle lenses) in the different primary colors are each permeable in an offset band area which is currently focused on the projection for each eye.
  • the optical correction device can also be used for projection systems whose projection surfaces are not planar but curved. Furthermore, this can be used for projection systems whose projection surfaces in are arranged at an angle to each other, such as in the above-described Holo-Bench or a so-called cave, in which serve three, four, five or all six surfaces of a rectangle as a projection and on each of these surfaces at least two projections are thrown.
  • a single projector can generate two projections offset in time for a projection surface.
  • the invention is based on the idea, in the case of a projection system for the projection of images or digital data, of providing an optical correction device in the form of an optical component acting by refraction of light, which is inserted into the imaging beam path of a projection.
  • the optical refraction provided by the component can be adjusted as a function of location, so that aberrations of the imaging system can be canceled by adjusting the corrective device according to the invention.
  • the plates of the correction device formed as an optical component can be formed as flat plates, in particular as flat plates with a constant thickness, which reduces the manufacturing costs for the correction device according to the invention.
  • the plates should not have a high absorption coefficient in the range of the wavelengths used, as a rule in the region of the visible light, in order to lose as little light as possible through the device.
  • At least one of the plates is curved.
  • at least one of the plates may have a different thickness over its optically active surface, ie via the entry or exit surface.
  • the correction device according to the invention has a spacer device, with which the at least two plates are held at a predetermined distance in the region of their periphery to each other, wherein the Strahlenein ⁇ outlet surface for the imaging beams of Korrektureinrich ⁇ device are arranged inside to the periphery.
  • the Strahlenein ⁇ outlet surface for the imaging beams of Korrektureinrich ⁇ device are arranged inside to the periphery.
  • the distance between the plates can vary in an adjustable manner via the radiation entrance surface or the radiation exit surface, and the spacer means is designed accordingly.
  • a sealing device is arranged between the plates in order to define a space between the plates, which can be used for the defined and adjustable refraction of imaging beams.
  • the sealing device abuts both plates via a respective closed curve.
  • the resulting space between the plates can be made liquid-tight and filled with a transparent material having a refractive index greater than 1, in particular with an optical fluid or an optical gel.
  • the degree of absorption of the transparent medium between the plates is advantageously low and homogeneous over the volume.
  • the refractive index of the material is advantageously large, for example> 1.4, and also homogeneous over the volume, so that no streaks are formed.
  • the sealing device can eg as a one-piece seal be easilybil ⁇ det with round, oval or rectangular cross-section. Such a seal can describe on the plates a circle or even a polygon like a rectangle.
  • the sealing device may comprise an elastic medium which permits a location-dependent change in the spacing of the plates in that it can be compressed or expands when the distance between the plates is increased.
  • the elastic sealing material is arranged with a bias between the plates, such that it can be further compressed on the one hand at one point, but at an other point also an increase in the distance of the plates by expansion adapt can.
  • the adjusting device is designed so that the distance between the plates and thus also the refractive properties of the correction device according to the invention can be changed at as many locations as possible.
  • the setting device is designed such that the distance at one location can be set substantially independently of the distance at another location between the plates.
  • the plate is flexurally elastic, ie if this plate can be bent elastically by the application of external forces in order to change the refractive properties of the optical correction device according to the invention defined.
  • the plate preferably consists of a material which, due to the auftre ⁇ border mechanical stresses no anisotropy or inhomogeneity with respect to certain optical parameters such as refractive index, polarization behavior and absorption suffers.
  • Example- a glass plate or a suitable transparent plastic is mentioned as the material for such a flexurally elastic trans ⁇ parent plate.
  • Such an optical correction device according to the invention equipped with at least one flexurally elastic plate, in which an optical liquid such as an immersion oil is located between the plates, can perform the function of an optical component which provides the adjustable property of an adjustable optical lens.
  • the refractive properties of the correction device according to the invention depend on the set distance or the curvature of the plate or the plates on their op ⁇ table effective surface.
  • the adjusting device In order to provide a correction device according to the invention which can be produced in a particularly cost-effective manner, provision can be made for the adjusting device to have a plurality of adjusting elements spaced apart, for example, on a closed curve on a plate and in the plane of the plate, which extend in each case through both plates, the length of the be independently adjustable between the plates and substantially perpendicular to these extending bolt portions of at least two adjusting elements.
  • These adjusting elements can be designed, for example, as screws, so that these screws, together with the sealing device, which for example takes the form of a simple O-seal, enable both the spacing and the adjustment of the plates relative to each other.
  • a flange section of the adjusting element engages one of the plates so that they are held relative to one another. If screws extend through both plates, in the case of one plate this flange section is provided by the screw head and the other flange section on the other plate by the screw nut.
  • the sandwich structure consisting of the two plates is mounted with the seal arranged therebetween in a holding device.
  • This holding device can support the plates in each case on their outer main surface, wherein a force is generated in normal Rieh- direction of the main surfaces of the plates, so that the sandwich structure is held together.
  • the holding device may be expedient for the holding device to have a U-profile embracing the sandwich structure at the edge thereof, such that the sandwich structure extends at its edge between the legs of the U-profile and is thus held circumferentially.
  • the retaining U-profile is arranged around the entire edge of the sandwich structure, ie the U-profile is closed around the periphery of the sandwich structure.
  • at least one of the two legs of the Halte ⁇ profile spaced control elements such as screws extend, which press adjustable against a major surface of one of the two plates.
  • a thread can be worked in the limb of the holding profile, in which the adjusting element, ie the screw is held adjustable.
  • the invention also relates to a projection system having a projection device which has at least one projector, wherein the projection device projects images onto a projection surface and in each case at least two projections are geometrically arranged relative to one another on the projection surface in a predefined manner, at least one being inventively
  • the optical correcting device according to the invention is included.
  • this optical correction device can be arranged inside the projector itself or outside the projector.
  • the correction device is used as an attachment for the projector, ie the correction device is connected downstream of the projector in the optical projection. In all cases, the correction device is located in the imaging beams. the projection.
  • the object according to the invention is achieved by a method for projecting images onto a projection surface having a projection device which has at least one projector, wherein in each case at least two projections on the projection surface are arranged geometrically in a predetermined manner relative to one another.
  • This relative arrangement of the at least two projections comprises, for example, a congruent superimposition or else a side-by-side arrangement with direct connection to the projection surface or else an arrangement with predetermined overlapping of the projections (cross-fading).
  • the method according to the invention is characterized in that an optical correction device which acts by refraction of light is provided with setting means for location-dependent adjustment of the optical refraction at the correction device via its optically effective entrance and / or exit surface for imaging beams of the projection system , By inserting the at least one correction device in the beam path of a projection of the projection device and by adjusting the optical refraction on the correction device such that the at least two projections on the projection surface in a predetermined manner are arranged geometrically relative to each other.
  • the adjustment of the refraction of the imaging beams at the correction device via their entry surface is carried out by a location-dependent bending of an imaging element, in particular by bending a transparent plate.
  • FIG. 1 shows the optical correction device according to the invention in a front view
  • FIG. 2 shows a projection system using the correction device according to the invention shown in FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 shows the projection system shown in FIG. 2 in an oblique view
  • Fig. 5 shows a two-channel projection system
  • Fig. 6 shows a further embodiment of a correction device according to the invention in sections in cross section
  • FIG. 1 shows an embodiment of the optical correction device 10 according to the invention in a front view.
  • Screws 14 extend at the periphery thereof through a glass plate, with which the plate is fastened to a second, parallel to the first glass plate, which in the illustration is covered.
  • the glass plate 11 is flat in the described embodiment.
  • a seal 13 is arranged on the surface remote from the observer, which extends on a closed curve on the rear side of the plate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a projection optical system using the correction device 10.
  • the second plate 12 is made of glass and designed as the first plate 11 flat. Between the glass plates the seal 13 is attached.
  • each of the fastening screws can be used at the same time as an adjusting screw for the distance between the two glass plates at the location of this screw.
  • the described construction of the optical correction device 10 shown in FIGS. 1 and 2 permits adjustment of the distance between the glass plates as a function of the location on the glass plates 11, 12.
  • the correction means provides an entrance surface E within which light rays can enter the optical component. Due to the symmetrical construction of the described embodiment of the correction device according to the invention, the size of the exit surface on the rear side of the correction device, ie on the outwardly directed surface of the glass plate 12, is equal to the size of the entry surface.
  • the refractive index of the immersion oil is adapted to that of the two glass plates 11, 12, insofar as there is no deflection of the light rays within the space formed by the two glass plates and the optical fluid, but only at the interfaces the two glass plates to the air.
  • the refractive indices of the transparent plates may differ from those of the optical fluid, so that the light rays are also deflected in the sandwich formed by the two glass plates and the liquid and do not pass straight therethrough.
  • the flat Glas ⁇ plates as shown in the figures, rectangular with a size of 20 x 30 cm and a thickness of 4 mm.
  • the seal in the described device is 4 mm.
  • the entry surface or the exit surface in this embodiment has a dimension of 15-25 cm -1.
  • the correction device 10 is arranged between the projection screen 3 and the imaging lens of the projector 2.
  • the projector throws a projection B onto the screen 3.
  • the marginal rays of the imaging cone without the action of the correction device 10 are provided with the reference symbol S.
  • the image of the projector 2 on the screen 3 is influenced by the additional refraction of the imaging beams in the correction device 10. Due to the fact that, depending on the location on the plates, their distance from one another can be changed, it is possible to set very precisely the refraction properties of the optical component according to the invention.
  • the glass plates used are elastically bendable to a certain extent, it is possible with the described correction device, for example, to adjust the refractive power of the correction device in such a way that a focusing effect results, for example with a condenser lens.
  • the refractive behavior of the correction device 10 can be set very accurately, such that, for example, aberrations such as pillow and barrel-shaped distortions can be corrected in the projection.
  • aberrations which arise because the optical axis of the projection does not run perpendicular to the screen, but obliquely. This may be the case, for example, in the case of a stereographic projection in which the projectors are arranged next to one another or one above the other and the optimum see axes of both projectors at an angle to each other.
  • the situation with respect to the refraction of the edge rays shown in FIG. 2 corresponds to a setting of the optical correction device 10 in which both flat plates 11, 12 have a constant over the entire entrance or exit surface of the component Have a distance, ie
  • the component acts as a conventional plane-parallel plate, which can not compensate for the conventional imaging errors in the projection. This is achieved only by setting, in particular the location-dependent adjustment of the distance between the plates or by setting a curvature at the boundary surfaces of the plates.
  • the projection system shown in Fig. 2 is shown in an oblique view again in Fig. 3.
  • the imaging beams leaving the projector 2 via its objective enter the entrance surface E of the correction device 10 and leave it via the exit surface (not shown) arranged rearwardly in the FIGURE. Only a predetermined section EB of the entrance surface of the correction element is located in the imaging beam path.
  • the marginal rays S 'of the imaging cone bound the projection B, ie the image on the projection screen.
  • a distortion in the upper region of the projection is indicated as a curved, substantially horizontally extending curve, which can be compensated by the correction device according to the invention, which is indicated in the drawing as a horizontal line.
  • the optical correction device according to the invention is designed as a component in which the refractive properties can be set with a high degree of freedom.
  • the correction device can be used as a variable, simple lens with adjustable refractive properties.
  • 4 shows a schematic diagram of a projection system with two projectors for designing a stereoscopic effect, in which the images for the left and right eyes are projected onto the screen 3. One projector throws the image for the left eye, the other projector the image for the right eye on the screen 3.
  • an optical correction device 10 according to the invention is arranged in front of the respective projector in both projections, wherein the correction device
  • the design shown in Figures 1 and 2 can have. So that the images for the left and right eye are each thrown perpendicular to the screen 3, a mirror 20 and a beam splitter 30 is used in a projection.
  • both projectors for example, directly above one another, with the two projections being made to overlap by tilting the objective of a projector.
  • the exact superimposition of both projections on the screen to achieve an optimized 3D effect is then effected by the above-described adjustment of the refractive properties of at least one of the correction device 10.
  • the correction device according to the invention it is also possible to compensate aberrations which occur due to a tilting of projections relative to one another, as they are present, for example, when the two projectors are arranged next to or above one another.
  • FIG. 5 shows a two-channel projection system using at least one correction device 10 according to the invention.
  • the projection system again comprises two projectors whose
  • Overlap area is provided with the reference BL.
  • a projection system is used, for example, for the representation of a large, high-resolution image.
  • essential lent in such a projection is that the image-identical parts in the overlapping region of the individual projections pixel ⁇ exactly superimposed. This is in turn achieved by adjustment to the correcting devices 10 by their refractive properties being adjusted so as to produce the desired effect in the overlapping area BL.
  • FIG. 6 shows in section a further embodiment of the correction device 10 according to the invention in a simplified cross-sectional representation.
  • the sandwich structure consisting of the two plates 11, 12 and the seal 13 arranged therebetween, and the immersion oil 18 introduced into the cavity formed, is held peripherally at the edge between the legs 41 of a U-profile 40.
  • screws 42, 43 are provided, which in the embodiment described extend through one of the two legs of the U-profile and in each case against a main surface of the two glass plates 11,
  • the outer main surface of the plate 11 bears against the one leg 41 of the profile.
  • the U-profile extends essentially around the entire circumference of the sandwich structure and has over its Warre ⁇ ckung a plurality of adjusting screws 42 and a plurality of retaining screws 43. In this respect it can be ensured that the sandwich structure is dense and no immersion liquid runs out.
  • the corresponding adjusting screws 42 are further screwed in or out of the leg and in this way the refractive properties of the correcting device are adjusted.
  • the gasket 13 is inserted in the sandwich structure so as to be compressible but also expandable.
  • the sandwich structure is rectangular, this also applies accordingly to the design of the U-profile around this structure around.
  • a plurality of such adjusting screws 42 are arranged at a distance from one another on each side of this rectangle.
  • the correction device 10 is first inserted into the respective imaging beam path in such a way that it is a pure plane-parallel plate or plane parallel plate arrangement.
  • the optical correction device acts in its basic setting as three successively arranged planparal ⁇ lel plates.
  • the refractive property of at least one of the correction devices is then changed as described, so that the desired effect, ie a pixel-precise superimposition of several images or a pixel-accurate connection of several images on the projection surface results.

Abstract

An optical correction device is disclosed to provide an improved projection in projection systems in which at least two projections are projected onto the projection surface in a given manner relative to each other. The above is provided for a projection system, comprising at least one projector, projecting images onto a projection surface, whereby at least two projections are arranged on the projection surface in a given manner relative to each other, in order to generate a given image impression. Said correction device is characterised in comprising two separate transparent plates, the relative separation of which may be adjusted, whereby the correction device may be arranged in the beam path of at least one projection of the projection system. Said embodiment of the optical correction device provides a simple means for compensation of geometrical inaccuracies caused by imaging faults in the overlaying of several projections, such that the projected images or image parts can be congruently overlaid.

Description

Optische Korrektureinrichtung Optical correction device
Die Erfindung betrifft eine optische Korrektureinrichtung für ein Projektionssystem, welches zumindest einen Projektor auf- weist, der Bilder auf eine Projektionsfläche projiziert, ein solches Projektionssystem sowie ein Verfahren zum Projizieren von Bildern.The invention relates to an optical correction device for a projection system which has at least one projector which projects images onto a projection surface, such a projection system and a method for projecting images.
Auf dem Gebiet der Video- und Datenprojektoren hat sich in den letzten Jahren eine starke technische Entwicklung vollzogen. Heutige, insbesondere für Großbildprojektionen verwendete Pro¬ jektoren können beispielsweise D-ILA (Direct Image Light Ampli- fication) -Projektoren, Laserprojektoren, LCD (Liquid Crystal Display) -Projektoren und DLP (Digital Light Processing)- bzw. DMD (Digital Micromirror Devices) -Projektoren sein. Bei solchen Projektionen werden häufig zwei oder mehr derartiger Projekto¬ ren übereinander oder nebeneinander angeordnet um die Größe der dargestellten Bilder zu erhöhen, die Pixelauflösung zu verbes¬ sern und/oder um stereoskopische Effekte zu erzielen. Bei einer stereoskopischen Projektion können beispielsweise das Bild für das linke und das Bild für das rechte Auge mittels zweier Pro¬ jektoren auf die Projektionsfläche geworfen werden. Zur Erzie¬ lung des gewünschten 3D-Effektes ist es von größter Wichtig¬ keit, dass die beiden Bilder in vorgegebener Art und geomet¬ risch sehr genau zueinander auf die Projektionsfläche proji- ziert werden. Gleiches gilt bei einer Projektion mit verbesser- ter Pixelauflösung, bei welcher beispielsweise zwei Projektoren unterschiedliche Pixel des gleichen Bildes auf die Projektions¬ fläche (Schirm) werfen und das Gesamtbild durch den Gesamtein¬ druck beider Projektionen hervorgerufen wird. Der visuelle Eindruck wird umso besser, je genauer die beiden Projektionen auf der Projektionsfläche geometrisch zueinander ausgerichtet werden können. Gleiches gilt bei mehrkanaligen Projektionssys¬ temen, d.h. Systemen, bei welchen ein einzelner Projektor je¬ weils einen Teil des Gesamtbildes projiziert, sodass sich das Gesamtbild auf der Projektionsfläche durch die jeweiligen Teil¬ bereiche mit einem eventuellen Überlappungsbereich (edge blen- ding) zusammensetzt. Auch in diesem Fall ist eine äußerst ge¬ naue geometrische Ausrichtung von zwei oder noch mehr Projekti¬ onen auf der Projektionsfläche notwendig.In the field of video and data projectors, a strong technical development has taken place in recent years. Today's Pro¬ jektoren used in particular for large-screen projections, for example, D-ILA (Direct Image Light Amplification) projectors, laser projectors, LCD (Liquid Crystal Display) projectors and DLP (Digital Light Processing) - or DMD (Digital Micromirror Devices ) Projectors. In such projections, often two or more such projectors are arranged one above the other or next to each other in order to increase the size of the images displayed, to improve the pixel resolution and / or to achieve stereoscopic effects. In a stereoscopic projection, for example, the image for the left eye and the image for the right eye can be thrown onto the projection surface by means of two projectors. In order to achieve the desired 3D effect, it is of the utmost importance that the two images are projected onto the projection surface in a predetermined manner and geometrically very precisely relative to one another. The same applies to a projection with improved pixel resolution, in which, for example, two projectors throw different pixels of the same image onto the projection surface (screen) and the overall image is caused by the total pressure of both projections. The more the two projections can be geometrically aligned with each other on the projection surface, the better the visual impression becomes. The same applies to multi-channel projection systems, ie systems in which a single projector projects in each case a part of the overall image, so that the overall image on the projection surface is composed by the respective partial areas with a possible overlapping area (edge blending). Also in this case, a very accurate geometric alignment of two or even more projections on the projection surface is necessary.
Bei herkömmlichen Projektionssystemen weisen die projizierten Bilder auf der Projektionsfläche aufgrund von Abbildungsfehlern geometrische Verzerrungen auf. Diese Abbildungsfehler werden durch das Abbildungssystem, umfassend die verwendeten Projekto¬ ren sowie die eventuell zusätzlich verwendeten Abbildungsopti- ken hervorgerufen. Um nun zwei Projektionen exakt deckungs¬ gleich übereinander, oder bei mehrkanaligen Systemen die Bilder geometrisch genau aneinander anschließen zu lassen, ist es bekannt, die beschriebenen geometrischen Ungenauigkeiten der Projektionen auf der Projektionsfläche elektronisch zu korri- gieren. Hierbei können sogenannte Warp-Elektronikmodule zum Einsatz kommen, welche die bei den herkömmlichen Projektions¬ systemen bestehenden Ungenauigkeiten bei der Projektion von wenigstens zwei Projektionsbildern auf einen Schirm elektro¬ nisch mittels aufwendiger Datenverarbeitung der Bilddaten kor- rigieren, derartig, dass sich die an die gleiche Stelle zu projizierenden Bildinhalte trotz der beschriebenen Abbildungs¬ fehler auf der Projektionsfläche im wesentlichen überlagern. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass zwar die projizierten Bilder oder Daten auf der Projektionsfläche überlagert sind, durch die nicht überlagerten einzelnen Pixel der jeweiligen Projektionen ergibt sich jedoch eine gewisse Ungenauigkeit innerhalb der Projektion. Dies führt z.B. bei der Darstellung von Schriften, geometrischen Daten oder einem geringen Betrach¬ tungsabstand zu einer Unscharfe, welche häufig stört. Ferner sind derartige Elektronikmodule teuer, wobei die Programmierung der Datenverarbeitung, welche auf der Basis der jeweiligen speziellen Gegebenheiten des Projektionssystems durchgeführt werden muss, zeit- und damit kostenintensiv ist. Auch der Ein¬ stellaufwand für die Warp-Elektronikmodule ist erheblich. Letztlich erhöhen sich die Herstellungskosten eines solchen Projektionssystems bei gleichzeitiger Erhöhung der Wartungskos¬ ten, da auch ein solches Warp-Modul ausfallen kann.In conventional projection systems, the projected images on the screen have geometric distortions due to aberrations. These aberrations are caused by the imaging system, comprising the projectors used as well as the possibly additionally used imaging optics. In order to have two projections exactly coincidentally one above the other, or to allow the images to be connected geometrically precisely to one another in multi-channel systems, it is known to electronically correct the described geometrical inaccuracies of the projections on the projection surface. In this case, so-called warp electronic modules can be used, which electronically correct the inaccuracies in the projection of at least two projection images onto a screen by means of complex data processing of the image data in the conventional projection systems, such that they correspond to the same In spite of the described imaging errors, the position on the projection surface is essentially superimposed on the image content to be projected. It should be noted, however, that while the projected images or data are superimposed on the screen, by the non-superimposed individual pixels of the respective However, projections result in some inaccuracy within the projection. In the case of the representation of fonts, geometric data or a small viewing distance, for example, this leads to blurring, which often interferes. Furthermore, such electronic modules are expensive, and the programming of the data processing, which must be carried out on the basis of the respective special conditions of the projection system, is time-consuming and therefore expensive. The Ein¬ stellaufwand for the Warp electronic modules is significant. Ultimately, the production costs of such a projection system increase while the maintenance costs increase, since such a warp module can also fail.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Projektion bei Projektionssystemen bereitzustellen, bei welchen zumindest zwei Projektionen geometrisch auf der Projektionsflä¬ che in vorgegebener Weise relativ zueinander angeordnet sind unter Zuhilfenahme wenigstens einer Korrektureinrichtung, wobei die beschriebenen Nachteile herkömmlicher digitaler Projekti¬ onssysteme oder anderer Projektionssysteme mit Filmprojektoren oder dergleichen zumindest teilweise behoben sind.The invention is based on the object of providing an improved projection in projection systems in which at least two projections are arranged geometrically on the projection surface in a predefined manner relative to one another with the aid of at least one correction device, the described disadvantages of conventional digital projection systems or other projection systems are at least partially resolved with movie projectors or the like.
Vorrichtungsseitig löst die Erfindung diese Aufgabe auf überra¬ schend einfache Weise schon mit einer optischen Korrekturein¬ richtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie einem entspre¬ chenden Projektionssystem mit den Merkmalen von Anspruch 15.On the device side, the invention solves this problem in a surprisingly simple manner already with an optical correction device having the features of claim 1 and a corresponding projection system having the features of claim 15.
Die erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung ist für ein Projektionssystem vorgesehen, welches zumindest einen Projektor aufweist, der Bilder auf eine Projektionsfläche projiziert. Dieses Projektionssystem kann derart gestaltet sein, dass je¬ weils zumindest zwei Projektionen auf der Projektionsfläche in vorgegebener Weise relativ zueinander angeordnet sind um einen vorgegebenen Bildeindruck zu erzeugen, wie beispielsweise bei einer 3D-Darstellung, bei einer Darstellung mit erhöhter Pixel¬ auflösung oder auch bei einer Darstellung, bei welcher mehrere Projektionen unterschiedliche Abschnitte auf der Projektions- fläche einnehmen unter Einschluss eines eventuell vorhandenen Blending-Bereichs. Die erfindungsgemäße Korrektureinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zwei beabstandete transpa¬ rente Platten umfasst, deren Abstand zueinander an wenigstens zwei Stellen auf verschiedene Abstandswerte einstellbar ist, wobei die Korrektureinrichtung im Strahlengang zumindest einer Projektion des Projektionssystems angeordnet werden kann.The optical correction device according to the invention is provided for a projection system which has at least one projector which projects images onto a projection surface. This projection system can be designed in such a way that at least two projections on the projection surface are arranged in a predetermined manner relative to one another in order to produce a predetermined image impression, such as in a 3D representation, in a representation with increased pixel resolution or even in a representation in which several projections have different sections on the projection occupy area, including any existing blending area. The correction device according to the invention is characterized in that it comprises two spaced transparent plates whose distance from each other can be adjusted to different distance values at at least two points, wherein the correction device can be arranged in the beam path of at least one projection of the projection system.
Insofern ist können die Platten über deren gesamte Fläche zu¬ einander beabstandet sein. Gemäß der Erfindung ist es prinzi- piell jedoch auch möglich, dass sich die beiden Platten an einer oder mehreren Stellen berühren, an anderen Stellen sind die Platten jedoch beabstandet, wobei diese Beabstandung ein¬ stellbar ist.In this respect, the plates can be spaced over the entire surface zu¬ each other. According to the invention, however, it is also possible in principle for the two plates to touch each other at one or more locations, but at other locations the plates are spaced apart, this spacing being adjustable.
Durch diese Gestaltung der erfindungsgemäßen optischen Korrek- tureinrichtung wird ein einfaches Mittel bereitgestellt um durch Abbildungsfehler hervorgerufene geometrische Ungenauig- keiten bei der Überlagerung von mehreren Projektionen aus¬ zugleichen, sodass die projizierten Bilder oder Bildteile bei¬ spielsweise deckungsgleich überlagert werden können, um die gewünschten Darstellungseffekte zu erzeugen. Darüber hinaus können bei mehrkanaligen Projektionssystemen Bildanschlüsse von neben- oder übereinander projizierten Bildern, die aufgrund der vorbeschriebenen Ungenauigkeiten nie über die gesamte An¬ schlusskante bzw. den Überblendbereich parallel verliefen, so genau eingestellt werden, dass ein Übergang von einem zum ande¬ ren Bild (Projektion) nicht mehr wahrnehmbar ist. Die Verwen¬ dung von teuren Warp-Elektronikmodulen sowie die aufwendige Erstellung von Datenverarbeitungsprogrammen zur Behebung der Abbildungsfehler durch das Bearbeiten der digitalen Bilddaten kann entfallen. Die erfindungsgemäß optische Korrektureinrich¬ tung ist dagegen mit einfachen Mitteln herstellbar und war¬ tungsarm. Darüber hinaus können durch die Verwendung der erfin¬ dungsgemäßen Korrektureinrichtung bei einer einzelnen Projekti¬ on die beschriebenen geometrischen Verzerrungen in der Abbil- düng auf dem Projektionsschirm behoben werden. Insofern ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung nicht auf Systeme beschränkt bei welchen jeweils zumindest zwei Projekti¬ onen auf der Projektionsfläche in vorgegebener Weise relativ zueinander angeordnet sind, sondern kann auch dazu genutzt werden, einzelne Projektionen zu optimieren.This design of the optical correction device according to the invention provides a simple means for compensating for geometrical inaccuracies caused by aberrations in the superimposition of a plurality of projections so that the projected images or image parts can be superimposed, for example, congruently in order to achieve the desired display effects to create. Moreover, in the case of multi-channel projection systems, image connections of images projected side by side or above one another, which never ran parallel over the entire connection edge or the cross-fade region due to the above-described inaccuracies, can be adjusted so precisely that a transition from one to the other image (FIG. Projection) is no longer perceptible. The Verwen¬ tion of expensive Warp electronic modules and the elaborate creation of data processing programs to correct the aberrations by editing the digital image data can be omitted. By contrast, the optical correction device according to the invention can be produced with simple means and is low-maintenance. In addition, by using the correction device according to the invention in a single projection, the described geometrical distortions in the image on the projection screen can be eliminated. In that sense, the Use of the correction device according to the invention is not restricted to systems in which in each case at least two projections on the projection surface are arranged in a predetermined manner relative to each other, but can also be used to optimize individual projections.
Mit der Erfindung kann nun auch auf einfache Weise die geomet¬ rische Korrektur bei, z.B. zwei im Winkel von 90° zueinander angeordneten Projektionsflächen, wie bei einer sogenannten Holo-Bench erfolgen. Bei einer solchen Holo-Bench kann bei- spielsweise auf einer Projektionsfläche mittels zwei überlager¬ ten Projektionen und in gleicher Weise auf einer dazu senkrech¬ ten Projektionsfläche mit zwei weiteren Projektionen jeweils eine 3D-Darstellung erzeugt werden, in welche der Betrachter „eintauchen" kann. Eine solche Projektion wird auf dem Gebiet als immersive Projektion bezeichnet. Mittels der erfindungsge¬ mäßen Korrektureinrichtung kann nun der Übergang der Projektio¬ nen insbesondere an den Kanten bzw. Ecken einer solchen HoIo- Bench-Projektion wie beschrieben optimiert werden, sodass dem Betrachter ein bislang nicht erzeugbarer visueller Eindruck bereitgestellt werden kann.The invention can now also be used to easily correct the geometric correction at, e.g. two at an angle of 90 ° to each other arranged projection surfaces, as done in a so-called Holo-Bench. In such a holo bench, for example, a 3D representation can be generated on a projection surface by means of two superimposed projections and in the same way on a projection surface with two further projections, into which the viewer can "dive" Such a projection is referred to as immersive projection in the field, and the transition of the projections, in particular at the edges or corners of such a HoIo-Bench projection, can now be optimized as described, so that the viewer can previously unproducible visual impression can be provided.
Letztlich erniedrigen sich mit der Erfindung auch die Anforde¬ rungen an die verwendeten digitalen Projektoren zum Bau solcher Projektionssysteme, sodass sich deren Herstellungskosten auch trotz des Vorsehens der erfindungsgemäßen optischen Korrektur- einrichtung vermindern. Gleiches gilt für die Verwendung der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung in nichtdigitalen Pro¬ jektionssystemen, z.B. bei der Nutzung von Filmprojektoren oder dergl.Finally, with the invention, the requirements for the digital projectors used for the construction of such projection systems are also reduced, so that their production costs are reduced despite the provision of the optical correction device according to the invention. The same applies to the use of the correction device according to the invention in non-digital projection systems, e.g. when using movie projectors or the like
Die erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung zur Verwen- düng in einem Projektionssystem kann im gesamten Bereich der Projektionstechnik eingesetzt werden um kostengünstig eine geometrisch genaue Projektion zu realisieren. Beispielsweise sind nun in den Bereichen Virtual-Reality, Augmented-Reality und Mixed-Reality Simulationen mit geometrisch exakten Bildan- sichten von ganz oder teilweise überlagerten oder angesetzten Bilddarstellungen von Digitalprojektoren möglich. Realisierbar ist beispielsweise sowohl eine hochauflösende Mono-Wall mit zumindest zwei nebeneinander oder übereinander angeordneten Projektoren, welche zur deckungsgleichen Projektion angeordnet sind oder auch mehrkanalige Großbildprojektionen mit drei oder mehr neben- und/oder übereinander angeordneten Projektoren, bei welchen die Projektoren zumindest abschnittsweise getrennte Bereiche auf der gesamten Projektionsfläche ausfüllen. Die genannten Projektionsvarianten können entsprechend auch als 3D- oder Stereoprojektionen ausgebildet sein, in der Regel mit der doppelten Anzahl von Projektoren. Das Projektionslicht für das linke und rechte Auge ist dabei in Bezug auf eine optische Eigenschaft unterschiedlich, beispielsweise in Bezug auf die Polarisation oder die Wellenlänge. Ferner ist auch bekannt, die Projektionen für das linke und rechte Auge zeitlich versetzt bereitzustellen mit der Maßgabe, dass diese zeitliche Verset¬ zung vom Betrachter nicht erfasst wird. Um im rechten bzw. linken Auge des Betrachters die entsprechende Projektion wahr- nehmbar zu machen, kann dieser bei der Verwendung des beschrie¬ benen aktiven Verfahrens z.B. eine Shutter-Brille tragen bzw. bei der Verwendung von passiven Filterverfahren eine Brille, mit welcher das in Bezug auf die Polarisation bzw. die Wellen¬ länge unterschiedliche Licht für das jeweilige Auge ausgewählt wird. Neben den schon seit langem bekannten Rot-Grün-Brillen sind nun auch sogenannte Interferenzfiltertechnik-Brillen be¬ kannt, welche ein im wesentlichen farbtreues Sehen dadurch ermöglichen, dass die beiden Filter (Brillengläser) in den verschiedenen Grundfarben jeweils in einem versetzten Bandbe- reich durchlässig sind, der gerade auf die Projektion für das jeweilige Auge abgestellt ist.The optical correction device according to the invention for use in a projection system can be used in the entire field of projection technology in order to realize a geometrically accurate projection cost-effectively. For example, in the areas of virtual reality, augmented reality and mixed-reality simulations with geometrically exact image view of completely or partially superimposed or attached image representations of digital projectors possible. By way of example, it is possible to realize both a high-resolution mono-wall with at least two projectors arranged next to one another or one above the other, which are arranged for congruent projection or multichannel large-screen projections with three or more co-located and / or superimposed projectors in which the projectors have at least sections of separate areas fill the entire projection screen. The mentioned projection variants can accordingly also be designed as 3D or stereo projections, as a rule with twice the number of projectors. The projection light for the left and right eyes is different with respect to an optical property, for example with respect to the polarization or the wavelength. Furthermore, it is also known to provide the projections for the left and right eye offset in time, with the proviso that this temporal offset is not detected by the viewer. In order to make the corresponding projection perceivable in the right or left eye of the observer, the latter can, for example, wear shutter glasses when using the described active method or, when passive filtering methods are used, wear spectacles with which the projection shown in FIG With respect to the polarization or wavelength, different light is selected for the respective eye. In addition to the long-known red-green spectacles, so-called interference filter technology spectacles are now known, which allow substantially true-color vision in that the two filters (spectacle lenses) in the different primary colors are each permeable in an offset band area which is currently focused on the projection for each eye.
Die erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung kann auch für Projektionssysteme verwendet werden, deren Projektionsflä¬ chen nicht eben, sondern gekrümmt sind. Ferner ist diese für Projektionssysteme verwendbar, deren Projektionsflächen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wie beispielsweise in der schon oben beschriebenen Holo-Bench oder einer sogenannten Cave, bei welcher drei, vier, fünf oder alle sechs Flächen eines Rechteckes als Projektionsflächen dienen und auf jede dieser Flächen zumindest zwei Projektionen geworfen werden. Bei dem oben beschriebenen aktiven Verfahren kann ein einzelner Projektor zwei Projektionen zeitlich versetzt für eine Projek¬ tionsfläche erzeugen.The optical correction device according to the invention can also be used for projection systems whose projection surfaces are not planar but curved. Furthermore, this can be used for projection systems whose projection surfaces in are arranged at an angle to each other, such as in the above-described Holo-Bench or a so-called cave, in which serve three, four, five or all six surfaces of a rectangle as a projection and on each of these surfaces at least two projections are thrown. In the active method described above, a single projector can generate two projections offset in time for a projection surface.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, bei einem Projektions- System zur Projektion von Bildern bzw. digitalen Daten eine optische Korrektureinrichtung in der Form eines durch Brechung von Licht wirkenden optischen Bauelementes vorzusehen, das in den Abbildungsstrahlengang einer Projektion eingefügt wird. Dabei ist die durch das Bauelement bereitgestellte optische Brechung ortsabhängig einstellbar, sodass Abbildungsfehler des Abbildungssystems durch Justage der erfindungsgemäßen Korrek¬ tureinrichtung aufgehoben werden können.The invention is based on the idea, in the case of a projection system for the projection of images or digital data, of providing an optical correction device in the form of an optical component acting by refraction of light, which is inserted into the imaging beam path of a projection. In this case, the optical refraction provided by the component can be adjusted as a function of location, so that aberrations of the imaging system can be canceled by adjusting the corrective device according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprü¬ chen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Vorzugsweise können die Platten der als optisches Bauelement ausgebildeten Korrektureinrichtung als ebene Platten, insbeson¬ dere als ebene Platten mit konstanter Dicke ausgebildet sein, was die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Korrektur¬ einrichtung vermindert. Die Platten sollten im Bereich der verwendeten Wellenlängen, in der Regel im Bereich des sichtba¬ ren Lichtes keinen hohen Absorptionskoeffizienten aufweisen um durch die Einrichtung möglichst wenig Licht zu verlieren. In gleicher Weise kann es zweckmäßig sein, eine Platte mit einer Antireflexbeschichtung zu versehen, um Reflexionen an den Grenzflächen der Platte bzw. der Platten zu vermeiden. Durch eine solche Antireflexbeschichtung können auch durch Reflexion entstandene Geisterbilder vermieden werden, die andernfalls die Darstellung auf der Projektionsfläche stören könnten. Je nach spezifischer Anwendung bzw. Ausbildung des Projektions¬ systems kann es zur Optimierung der Brechung der Abbildungs¬ strahlen an der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung auch vorteilhaft sein, wenn zumindest eine der Platten gekrümmt ist. Ferner kann zumindest eine der Platten eine über deren optisch wirksamen Fläche, d.h. über die Eintritts- oder Austrittsfläche eine unterschiedliche Dicke aufweisen.Preferably, the plates of the correction device formed as an optical component can be formed as flat plates, in particular as flat plates with a constant thickness, which reduces the manufacturing costs for the correction device according to the invention. The plates should not have a high absorption coefficient in the range of the wavelengths used, as a rule in the region of the visible light, in order to lose as little light as possible through the device. In the same way, it may be appropriate to provide a plate with an anti-reflection coating to avoid reflections at the interfaces of the plate or the plates. By means of such an antireflection coating, ghost images resulting from reflection can also be avoided, which could otherwise disturb the display on the projection surface. Depending on the specific application or design of the projection system, it can also be advantageous for optimizing the refraction of the imaging rays on the correction device according to the invention if at least one of the plates is curved. Furthermore, at least one of the plates may have a different thickness over its optically active surface, ie via the entry or exit surface.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Korrektureinrichtung eine Abstandshalteeinrichtung auf, mit welcher die zumindest zwei Platten in einem vorgegebenen Abstand im Bereich ihrer Peripherie zueinander gehalten sind, wobei die Strahlenein¬ trittsfläche für die Abbildungsstrahlen der Korrektureinrich¬ tung innen zur Peripherie angeordnet sind. In der Regel gilt dies auch für die Strahlenaustrittsfläche. Der Abstand zwischen den Platten kann über die Strahleneintrittsfläche bzw. die Strahlenaustrittsfläche einstellbar variieren, die Abstandshal¬ teeinrichtung ist entsprechend ausgebildet. Dabei ist es prin¬ zipiell auch möglich, dass sich die beiden Platten an einer oder mehreren Stellen berühren, an anderen Stellen sind die Platten jedoch beabstandet.Preferably, the correction device according to the invention has a spacer device, with which the at least two plates are held at a predetermined distance in the region of their periphery to each other, wherein the Strahlenein¬ outlet surface for the imaging beams of Korrektureinrich¬ device are arranged inside to the periphery. As a rule, this also applies to the radiation exit surface. The distance between the plates can vary in an adjustable manner via the radiation entrance surface or the radiation exit surface, and the spacer means is designed accordingly. In principle, it is also possible for the two plates to touch at one or more locations, but at other locations the plates are spaced apart.
Es kann zweckmäßig sein, wenn zwischen den Platten eine Dicht¬ einrichtung angeordnet ist um einen Raum zwischen den Platten zu definieren, welcher für die definierte und einstellbare Brechung von Abbildungsstrahlen genutzt werden kann. Vorteil- hafterweise liegt die Dichteinrichtung über jeweils einer ge¬ schlossenen Kurve an beiden Platten an. Der entstehende Raum zwischen den Platten kann flüssigkeitsdicht gestaltet sein und mit einem transparenten Material mit einem Brechungsindex grö¬ ßer 1 gefüllt werden, insbesondere mit einer optischen Flüssig- keit oder einem optischen Gel. Dabei ist der Absorptionsgrad des transparenten Mediums zwischen den Platten vorteilhafter¬ weise gering und homogen über das Volumen. Ferner ist der Bre¬ chungsindex des Materials vorteilhafterweise groß, z.B. > 1,4, und auch homogen über das Volumen, damit keine Schlieren ent- stehen. Die Dichteinrichtung kann z.B. als einstückige Dichtung mit rundem, ovalem oder auch rechteckigem Querschnitt ausgebil¬ det sein. Eine solche Dichtung kann auf den Platten einen Kreis oder auch ein Mehreck wie ein Rechteck beschreiben.It may be expedient if a sealing device is arranged between the plates in order to define a space between the plates, which can be used for the defined and adjustable refraction of imaging beams. Advantageously, the sealing device abuts both plates via a respective closed curve. The resulting space between the plates can be made liquid-tight and filled with a transparent material having a refractive index greater than 1, in particular with an optical fluid or an optical gel. The degree of absorption of the transparent medium between the plates is advantageously low and homogeneous over the volume. Furthermore, the refractive index of the material is advantageously large, for example> 1.4, and also homogeneous over the volume, so that no streaks are formed. The sealing device can eg as a one-piece seal be ausgebil¬ det with round, oval or rectangular cross-section. Such a seal can describe on the plates a circle or even a polygon like a rectangle.
Um die Brechungseigenschaften der erfindungsgemäßen optischen Korrektureinrichtung variabel und einstellbar zu gestalten, kann es zweckmäßig sein, eine Verstelleinrichtung vorzusehen, mit welcher an zumindest zwei beabstandeten Orten der Abstand der beiden Platten einstellbar ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Dichteinrichtung ein elastisches Medium umfasst, wel- che eine ortsabhängige Veränderung des Abstandes der Platten dadurch ermöglicht, dass es zusammenpressbar ist oder sich ausdehnt, wenn der Abstand zwischen den Platten vergrößert wird. Insofern kann es zweckmäßig sein, wenn das elastische Dichtmaterial mit einer Vorspannung zwischen den Platten ange- ordnet ist, derartig, dass es einerseits an einer Stelle weiter zusammengepresst werden kann, sich jedoch an einer anderen Stelle auch einer Vergrößerung des Abstandes der Platten durch Ausdehnung anpassen kann. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Verstelleinrichtung so ausgebildet ist, dass an möglichst vielen Orten der Abstand zwischen den Platten und damit auch die Brechungseigenschaften der erfindungsgemäßen Korrekturein¬ richtung verändert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Einstelleinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Abstand an einem Ort im Wesentlichen unabhängig von dem Abstand an einem anderen Ort zwischen den Platten einge¬ stellt werden kann.In order to make the refractive properties of the optical correction device according to the invention variable and adjustable, it may be expedient to provide an adjusting device, with which the distance of the two plates is adjustable at at least two spaced locations. In this case, it is expedient for the sealing device to comprise an elastic medium which permits a location-dependent change in the spacing of the plates in that it can be compressed or expands when the distance between the plates is increased. In this respect, it may be expedient if the elastic sealing material is arranged with a bias between the plates, such that it can be further compressed on the one hand at one point, but at an other point also an increase in the distance of the plates by expansion adapt can. It may be expedient if the adjusting device is designed so that the distance between the plates and thus also the refractive properties of the correction device according to the invention can be changed at as many locations as possible. In this case, it is particularly advantageous if the setting device is designed such that the distance at one location can be set substantially independently of the distance at another location between the plates.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zumindest eine der Platten biegeelastisch ist, d.h. wenn diese Platte durch das Aufbringen von äußeren Kräften elastisch verbogen werden kann, um die Brechungseigenschaften der erfindungsgemäßen optischen Korrektureinrichtung definiert zu verändern. Dabei besteht die Platte vorzugsweise aus einem Material, das durch die auftre¬ tenden mechanischen Spannungen keine Anisotropie bzw. Inhomoge¬ nität bezüglich bestimmter optischer Parameter wie Brechungsin- dex, Polarisationsverhalten und Absorption erleidet. Beispiel- haft sei eine Glasplatte oder ein geeigneter transparenter Kunststoff als Material für eine solche biegeelastische trans¬ parente Platte genannt. Eine derartige, mit zumindest einer biegeelastischen Platte ausgestattete erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung, bei welcher sich eine optische Flüssig¬ keit wie ein Immersionsöl zwischen den Platten befindet, kann die Funktion eines optischen Bauelements übernehmen, welches die einstellbare Eigenschaft einer justierbaren optischen Linse bereitstellt. Die Brechungseigenschaften der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung hängen dabei von dem eingestellten Abstand bzw. der Krümmung der Platte bzw. der Platten über deren op¬ tisch wirksame Fläche ab.It may be particularly advantageous if at least one of the plates is flexurally elastic, ie if this plate can be bent elastically by the application of external forces in order to change the refractive properties of the optical correction device according to the invention defined. In this case, the plate preferably consists of a material which, due to the auftre¬ border mechanical stresses no anisotropy or inhomogeneity with respect to certain optical parameters such as refractive index, polarization behavior and absorption suffers. Example- a glass plate or a suitable transparent plastic is mentioned as the material for such a flexurally elastic trans¬ parent plate. Such an optical correction device according to the invention, equipped with at least one flexurally elastic plate, in which an optical liquid such as an immersion oil is located between the plates, can perform the function of an optical component which provides the adjustable property of an adjustable optical lens. The refractive properties of the correction device according to the invention depend on the set distance or the curvature of the plate or the plates on their op¬ table effective surface.
Um eine besonders kostengünstig herzustellende erfindungsgemäße Korrektureinrichtung bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass die Verstelleinrichtung eine Mehrzahl von beispielsweise auf einer geschlossenen Kurve auf einer Platte und in der Plat¬ tenebene beabstandet angeordnete Verstellelemente aufweist, welche sich jeweils durch beide Platten erstrecken, wobei die Länge der sich zwischen den Platten und im wesentlichen senk- recht zu diesen erstreckenden Bolzenabschnitten von zumindest zwei Verstellelementen unabhängig voneinander einstellbar sind. Diese Verstellelemente können beispielsweise als Schrauben ausgebildet sein, sodass diese Schrauben zusammen mit der Dichteinrichtung, welche beispielsweise die Form einer einfa- chen O-Dichtung einnimmt, sowohl die Abstandshaltung als auch die Verstellung der Platten zueinander ermöglichen. Dabei über¬ greift jeweils ein Flanschabschnitt des Verstellelements eine der Platten, sodass diese zueinander gehalten werden. Erstre¬ cken sich Schrauben durch beide Platten, wird bei der einen Platte dieser Flanschabschnitt durch den Schraubenkopf und der andere Flanschabschnitt an der anderen Platte durch die Schrau¬ benmutter bereitgestellt.In order to provide a correction device according to the invention which can be produced in a particularly cost-effective manner, provision can be made for the adjusting device to have a plurality of adjusting elements spaced apart, for example, on a closed curve on a plate and in the plane of the plate, which extend in each case through both plates, the length of the be independently adjustable between the plates and substantially perpendicular to these extending bolt portions of at least two adjusting elements. These adjusting elements can be designed, for example, as screws, so that these screws, together with the sealing device, which for example takes the form of a simple O-seal, enable both the spacing and the adjustment of the plates relative to each other. In each case, a flange section of the adjusting element engages one of the plates so that they are held relative to one another. If screws extend through both plates, in the case of one plate this flange section is provided by the screw head and the other flange section on the other plate by the screw nut.
Um zu vermeiden, dass sich die Verstellelemente durch die Plat¬ ten hindurch erstrecken, was einen erhöhten Herstellungsaufwand mit sich zieht, kann auch vorgesehen sein, dass die Sandwich- struktur, bestehend aus den beiden Platten mit der dazwischen angeordneten Dichtung in einer Halteeinrichtung gelagert ist. Diese Halteeinrichtung kann die Platten jeweils an deren äuße¬ ren Hauptfläche abstützen, wobei eine Kraft in normaler Rieh- tung der Hauptflächen der Platten erzeugt wird, sodass die Sandwichstruktur zusammengehalten wird. Dabei kann es zweckmä¬ ßig sein, dass die Halteeinrichtung ein die Sandwichstruktur an deren Rand umgreifendes U-Profil aufweist, derartig, dass sich die Sandwichstruktur an ihrem Rand zwischen den Schenkeln des U-Profils erstreckt und auf diese Weise umfänglich gehaltert ist. Vorzugsweise ist das haltende U-Profil um den gesamten Rand der Sandwichstruktur angeordnet, d.h. das U-Profil ist um die Peripherie der Sandwichstruktur geschlossen. Um nun den Abstand der Platten wenigstens an zwei beabstandeten Stellen unterschiedlich einstellen zu können, kann vorgesehen sein, dass sich zumindest durch einen der beiden Schenkel des Halte¬ profils zueinander beabstandet Stellelemente wie Schrauben erstrecken, welche einstellbar gegen eine Hauptfläche einer der beiden Platten drücken. Dabei kann beispielsweise in dem Schen- kel des Halteprofils ein Gewinde gearbeitet sein, in welchem das Verstellelement, d.h. die Schraube justierbar gehalten ist.In order to avoid that the adjusting elements extend through the plates, which entails an increased manufacturing outlay, it can also be provided that the sandwich structure, consisting of the two plates is mounted with the seal arranged therebetween in a holding device. This holding device can support the plates in each case on their outer main surface, wherein a force is generated in normal Rieh- direction of the main surfaces of the plates, so that the sandwich structure is held together. It may be expedient for the holding device to have a U-profile embracing the sandwich structure at the edge thereof, such that the sandwich structure extends at its edge between the legs of the U-profile and is thus held circumferentially. Preferably, the retaining U-profile is arranged around the entire edge of the sandwich structure, ie the U-profile is closed around the periphery of the sandwich structure. In order to be able to set the spacing of the plates differently at least at two spaced locations, it can be provided that at least one of the two legs of the Halte¬ profile spaced control elements such as screws extend, which press adjustable against a major surface of one of the two plates. In this case, for example, a thread can be worked in the limb of the holding profile, in which the adjusting element, ie the screw is held adjustable.
Die Erfindung betrifft auch ein Projektionssystem mit einer Projektionseinrichtung, welche zumindest einen Projektor auf¬ weist, wobei die Projektionseinrichtung Bilder auf eine Projek- tionsflache projiziert und jeweils zumindest zwei Projektionen auf die Projektionsfläche in vorgegebener Weise geometrisch relativ zueinander angeordnet sind, wobei zumindest eine erfin¬ dungsgemäße optische Korrektureinrichtung umfasst ist.The invention also relates to a projection system having a projection device which has at least one projector, wherein the projection device projects images onto a projection surface and in each case at least two projections are geometrically arranged relative to one another on the projection surface in a predefined manner, at least one being inventively The optical correcting device according to the invention is included.
Diese optische Korrektureinrichtung kann je nach spezifischer Ausführung innerhalb des Projektors selbst, oder außerhalb des Projektors angeordnet sein. Im Falle der letzten Ausführungs¬ form wird die Korrektureinrichtung als Vorsatz für den Projek¬ tor verwendet, d.h. die Korrektureinrichtung ist in der opti¬ schen Projektion dem Projektor nachgeschaltet. In allen Fällen befindet sich die Korrektureinrichtung im Abbildungsstrahlen- gang der Projektion.Depending on the specific design, this optical correction device can be arranged inside the projector itself or outside the projector. In the case of the last embodiment, the correction device is used as an attachment for the projector, ie the correction device is connected downstream of the projector in the optical projection. In all cases, the correction device is located in the imaging beams. the projection.
Um einen höheren Freiheitsgrad in Bezug auf die Justiermöglich¬ keiten zu erhalten, kann es auch vorgesehen sein, dass im Strahlengang der zumindest zwei Projektionen jeweils eine sol- che Korrektureinrichtung angeordnet ist, wobei diese Korrektur¬ einrichtungen unabgängig voneinander eingestellt werden können.In order to obtain a higher degree of freedom with regard to the adjustment possibilities, it can also be provided that in each case such a correction device is arranged in the beam path of the at least two projections, wherein these correction devices can be adjusted independently of one another.
Verfahrensseitig wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Projizieren von Bildern auf eine Projektions¬ fläche mit einer Projektionseinrichtung, welche zumindest einen Projektor aufweist, wobei jeweils zumindest zwei Projektionen auf der Projektionsfläche geometrisch in vorgegebener Weise relativ zueinander angeordnet sind. Diese relative Zueinander- anordnung der zumindest zwei Projektionen umfasst beispielswei¬ se eine deckungsgleiche Überlagerung oder auch eine Nebeneinan- deranordnung mit direktem Anschluss auf der Projektionsfläche oder auch eine Anordnung mit vorgegebener Überlappung der Pro¬ jektionen (Überblendung) . Das erfindungsgemäße Verfahren zeich¬ net sich dadurch aus, dass eine durch Brechung von Licht wir¬ kende optische Korrektureinrichtung bereitgestellt wird mit Einstellmitteln zum ortsabhängigen Einstellen der optischen Brechung an der Korrektureinrichtung über deren optisch wirksa¬ me Eintritts- und/oder Austrittsfläche für Abbildungsstrahlen des Projektionssystems, durch das Einfügen der zumindest einen Korrektureinrichtung in den Strahlengang einer Projektion der Projektionseinrichtung und durch das Einstellen der optischen Brechung an der Korrektureinrichtung derart, dass die zumindest beiden Projektionen auf der Projektionsfläche in vorgegebener Weise geometrisch relativ zueinander angeordnet sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn das Einstellen der Brechung der Abbildungsstrahlen an der Korrektureinrichtung über deren Ein¬ trittsfläche durch ein ortsabhängiges Verbiegen eines abbilden¬ den Elements, insbesondere durch Verbiegen einer transparenten Platte durchgeführt wird.In terms of the method, the object according to the invention is achieved by a method for projecting images onto a projection surface having a projection device which has at least one projector, wherein in each case at least two projections on the projection surface are arranged geometrically in a predetermined manner relative to one another. This relative arrangement of the at least two projections comprises, for example, a congruent superimposition or else a side-by-side arrangement with direct connection to the projection surface or else an arrangement with predetermined overlapping of the projections (cross-fading). The method according to the invention is characterized in that an optical correction device which acts by refraction of light is provided with setting means for location-dependent adjustment of the optical refraction at the correction device via its optically effective entrance and / or exit surface for imaging beams of the projection system , By inserting the at least one correction device in the beam path of a projection of the projection device and by adjusting the optical refraction on the correction device such that the at least two projections on the projection surface in a predetermined manner are arranged geometrically relative to each other. In this case, it may be expedient if the adjustment of the refraction of the imaging beams at the correction device via their entry surface is carried out by a location-dependent bending of an imaging element, in particular by bending a transparent plate.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich¬ nungen erläutert, wobeiThe invention will be described below by describing some Embodiments explained with reference to the accompanying Zeich¬ calculations, wherein
Fig. 1 die erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung in einer Vorderansicht,1 shows the optical correction device according to the invention in a front view,
Fig. 2 ein Projektionssystem unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung in einer Seitenansicht,2 shows a projection system using the correction device according to the invention shown in FIG. 1 in a side view,
Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Projektionssystem in einer Schrägansicht,3 shows the projection system shown in FIG. 2 in an oblique view,
Fig. 4 ein Projektionssystem zur Realisierung einer stereo¬ grafischen Projektion,4 shows a projection system for the realization of a stereo graphic projection,
Fig. 5 ein zweikanaliges Projektionssystem undFig. 5 shows a two-channel projection system and
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung ausschnittsweise im QuerschnittFig. 6 shows a further embodiment of a correction device according to the invention in sections in cross section
zeigt.shows.
Fig. 1 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen opti¬ schen Korrektureinrichtung 10 in einer Vorderansicht dar. Durch eine Glasplatte erstrecken sich an deren Peripherie Schrauben 14, mit welchen die Platte an eine zweite, zur ersten parallel verlaufenden Glasplatte befestigt ist, welche in der Darstel¬ lung verdeckt ist. Die Glasplatte 11 ist in der beschriebenen Ausführungsform eben gestaltet. Radial innen zu den Schrauben 14 ist auf der vom Betrachter entfernt gelegenen Oberfläche eine Dichtung 13 angeordnet, welche sich auf einer geschlosse- nen Kurve an der Rückseite der Platte erstreckt. Der Aufbau der optischen Korrektureinrichtung wird nun mit Bezug auf Fig. 2, welche in einer Prinzipskizze ein optisches Projektionssystem unter Verwendung der Korrektureinrichtung 10 darstellt, weiter beschrieben. In dem angegebenen Beispiel ist auch die zweite Platte 12 aus Glas hergestellt und wie die erste Platte 11 eben gestaltet. Zwischen den Glasplatten ist die Dichtung 13 ange- ordnet, welche zusammen mit den Innenseiten der Glasplatten 11, 12 ein geschlossenes Volumen zur Aufnahme einer optischen Flüs¬ sigkeit wie Immersionsöl bildet. Der Abstand zwischen den Plat¬ ten wird durch den inneren Bolzenabschnitt 16 der Schrauben 14 festgelegt und ist für jede Schraube im Rahmen des elastischen Verhaltens der Glasplatten getrennt von dem der anderen Schrau¬ ben einstellbar. Um den Abstand a, d.h. den inneren Bolzenab¬ schnitt 16 an einer vorgegebenen Stelle zwischen den Glasplat¬ ten 11, 12 zu verändern, wird die Mutter 17 der Schraube 14 verdreht. Vorliegend kann jede der Befestigungsschrauben gleichzeitig als Verstellschraube für den Abstand der beiden Glasplatten am Ort dieser Schraube verwendet werden. Insofern erlaubt der beschriebene Aufbau der in den Figuren 1 und 2 dargestellten optischen Korrektureinrichtung 10 ein Einstellen des Abstandes zwischen den Glasplatten in Abhängigkeit vom Ort an den Glasplatten 11, 12.FIG. 1 shows an embodiment of the optical correction device 10 according to the invention in a front view. Screws 14 extend at the periphery thereof through a glass plate, with which the plate is fastened to a second, parallel to the first glass plate, which in the illustration is covered. The glass plate 11 is flat in the described embodiment. Radially inwardly of the screws 14, a seal 13 is arranged on the surface remote from the observer, which extends on a closed curve on the rear side of the plate. The structure of the optical correction device will now be further described with reference to FIG. 2, which is a schematic diagram of a projection optical system using the correction device 10. In the example given, the second plate 12 is made of glass and designed as the first plate 11 flat. Between the glass plates the seal 13 is attached. which forms together with the inner sides of the glass plates 11, 12 a closed volume for receiving an optical fluid such as immersion oil. The distance between the plates is determined by the inner bolt section 16 of the screws 14 and can be set separately for each screw in the context of the elastic behavior of the glass plates from that of the other screws. In order to change the distance a, ie the inner Bolzenab¬ section 16 at a predetermined position between the Glasplat¬ th 11, 12, the nut 17 of the screw 14 is rotated. In the present case, each of the fastening screws can be used at the same time as an adjusting screw for the distance between the two glass plates at the location of this screw. In this respect, the described construction of the optical correction device 10 shown in FIGS. 1 and 2 permits adjustment of the distance between the glass plates as a function of the location on the glass plates 11, 12.
Wie in Fig. 1 gezeigt, stellt die Korrektureinrichtung eine Eintrittsfläche E bereit, innerhalb der Lichtstrahlen in das optische Bauelement eintreten können. Aufgrund des symmetri- sehen Aufbaus der beschriebenen Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Korrektureinrichtung ist die Größe der Austrittsfläche auf der Rückseite der Korrektureinrichtung, d.h. an der nach außen gerichteten Oberfläche der Glasplatte 12 gleich zur Größe der Eintrittsfläche. Im vorliegenden Beispiel ist der Bre- chungsindex des Immersionsöls an den der beiden Glasplatten 11, 12 angepasst, insofern erfolgt innerhalb des Raums, welcher durch die beiden Glasplatten und die optische Flüssigkeit ge¬ bildet wird, keine Ablenkung der Lichtstrahlen, sondern nur an den Grenzflächen der beiden Glasplatten zur Luft. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können sich jedoch die Brechzahlen der transparenten Platten zu dem der optischen Flüssigkeit unterscheiden, sodass die Lichtstrahlen auch in dem durch die beiden Glasplatten und der Flüssigkeit gebildeten Sandwich abgelenkt werden und nicht dort geradlinig hindurch- laufen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die ebenen Glas¬ platten, wie in den Figuren dargestellt, rechteckig mit einer Größe von 20 x 30 cm und einer Dicke von 4 mm aufweisen. Die Dichtung in dem beschriebenen Bauelement beträgt 4 mm. Die Eintrittsfläche bzw. die Austrittsfläche weist in dieser Aus¬ führungsform eine Abmessung von 15-25 cm^ auf.As shown in FIG. 1, the correction means provides an entrance surface E within which light rays can enter the optical component. Due to the symmetrical construction of the described embodiment of the correction device according to the invention, the size of the exit surface on the rear side of the correction device, ie on the outwardly directed surface of the glass plate 12, is equal to the size of the entry surface. In the present example, the refractive index of the immersion oil is adapted to that of the two glass plates 11, 12, insofar as there is no deflection of the light rays within the space formed by the two glass plates and the optical fluid, but only at the interfaces the two glass plates to the air. However, in an embodiment which is not shown, the refractive indices of the transparent plates may differ from those of the optical fluid, so that the light rays are also deflected in the sandwich formed by the two glass plates and the liquid and do not pass straight therethrough. In an exemplary embodiment, the flat Glas¬ plates, as shown in the figures, rectangular with a size of 20 x 30 cm and a thickness of 4 mm. The seal in the described device is 4 mm. The entry surface or the exit surface in this embodiment has a dimension of 15-25 cm -1.
In dem in Fig. 2 gezeigten Projektionssystem ist die Korrektur¬ einrichtung 10 zwischen dem Projektionsschirm 3 und der Abbil¬ dungslinse des Projektors 2 angeordnet. Der Projektor wirft eine Projektion B auf den Schirm 3. Die Randstrahlen des Abbil¬ dungskegels ohne die Wirkung der Korrektureinrichtung 10 sind mit den Bezugszeichen S versehen. Die Randstrahlen S' begrenzen den Abbildungskegel, welcher vorliegt, wenn die Brechung des Lichtes durch die Korrektureinrichtung 10 berücksichtigt ist. In der beschriebenen Ausführungsform wird die Abbildung des Projektors 2 auf den Schirm 3 durch die zusätzliche Brechung der Abbildungsstrahlen in der Korrektureinrichtung 10 beein- flusst. Dadurch, dass abhängig vom Ort auf den Platten deren Abstand zueinander geändert werden kann, ist es möglich, sehr genau die Brechungseigenschaften des erfindungsgemäßen opti¬ schen Bauelementes einzustellen. Da die verwendeten Glasplatten in gewissem Maße elastisch verbiegbar sind, ist es mit der beschriebenen Korrektureinrichtung beispielsweise möglich, das Brechungsvermögen der Korrektureinrichtung so einzustellen, dass sich ein fokusierender Effekt, wie beispielsweise mit einer Sammellinse ergibt. Aufgrund der Mehrzahl der Einstell¬ elemente kann das Brechungsverhalten der Korrektureinrichtung 10 sehr genau eingestellt werden, derartig, dass beispielsweise Abbildungsfehler wie kissen- und tonnenförmige Verzeichnungen in der Projektion korrigiert werden können. Gleiches gilt z.B. auch für Abbildungsfehler, welche dadurch entstehen, dass die optische Achse der Projektion nicht senkrecht zum Schirm ver¬ läuft, sondern schräg. Dies kann z.B. bei einer stereographi¬ schen Projektion der Fall sein, bei welcher die Projektoren nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und die opti- sehen Achsen beider Projektoren in einem Winkel zueinander verlaufen.In the projection system shown in FIG. 2, the correction device 10 is arranged between the projection screen 3 and the imaging lens of the projector 2. The projector throws a projection B onto the screen 3. The marginal rays of the imaging cone without the action of the correction device 10 are provided with the reference symbol S. The marginal rays S 'limit the imaging cone, which is present when the refraction of the light is taken into account by the correction device 10. In the described embodiment, the image of the projector 2 on the screen 3 is influenced by the additional refraction of the imaging beams in the correction device 10. Due to the fact that, depending on the location on the plates, their distance from one another can be changed, it is possible to set very precisely the refraction properties of the optical component according to the invention. Since the glass plates used are elastically bendable to a certain extent, it is possible with the described correction device, for example, to adjust the refractive power of the correction device in such a way that a focusing effect results, for example with a condenser lens. Due to the majority of Einstell¬ elements, the refractive behavior of the correction device 10 can be set very accurately, such that, for example, aberrations such as pillow and barrel-shaped distortions can be corrected in the projection. The same applies, for example, to aberrations which arise because the optical axis of the projection does not run perpendicular to the screen, but obliquely. This may be the case, for example, in the case of a stereographic projection in which the projectors are arranged next to one another or one above the other and the optimum see axes of both projectors at an angle to each other.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die in Fig. 2 dargestellte Situation bezüglich der Brechung der Rand- strahlen einer Einstellung der optischen Korrektureinrichtung 10 entspricht, bei welcher beide ebenen Platten 11, 12 über die gesamte Eintritts- bzw. Austrittsfläche des Bauelements einen konstanten Abstand a aufweisen, d.h. das Bauelement wirkt als übliche planparallele Platte, welche die herkömlichen Abbil- dungsfehler bei der Projektion nicht kompensieren kann. Dies wird erst durch das Einstellen, insbesondere das ortsabhängige Einstellen des Abstandes zwischen den Platten bzw. durch das Einstellen einer Krümmung an den Grenzflächen der Platten er¬ reicht.For the sake of completeness, it should be pointed out that the situation with respect to the refraction of the edge rays shown in FIG. 2 corresponds to a setting of the optical correction device 10 in which both flat plates 11, 12 have a constant over the entire entrance or exit surface of the component Have a distance, ie The component acts as a conventional plane-parallel plate, which can not compensate for the conventional imaging errors in the projection. This is achieved only by setting, in particular the location-dependent adjustment of the distance between the plates or by setting a curvature at the boundary surfaces of the plates.
Das in Fig. 2 dargestellte Projektionssystem ist in einer schrägen Ansicht nochmals in Fig. 3 dargestellt. Die den Pro¬ jektor 2 über dessen Objektiv verlassenden Abbildungsstrahlen treten in die Eintrittsfläche E der Korrektureinrichtung 10 ein und verlassen diese über die nicht dargestellte, in der Figur rückwärtig angeordnete Austrittsfläche. Nur ein vorgegebener Abschnitt EB der Eintrittsfläche des Korrekturelementes befin¬ det sich im Abbildungsstrahlengang. Die Randstrahlen S' des Abbildungskegels begrenzen die Projektion B, d.h. das Bild auf dem Projektionsschirm. In der Figur ist im oberen Bereich der Projektion eine Verzeichnung als gekrümmte, im wesentlichen horizontal verlaufende Kurve angedeutet, welche durch die er¬ findungsgemäße Korrektureinrichtung kompensiert werden kann, was in der Zeichnung als horizontale Linie angegeben ist. Letztlich ist die erfindungsgemäße optische Korrektureinrich- tung in der beschriebenen Ausführungsform als Bauelement ausge¬ bildet, bei welchem die Brechungseigenschaften mit einem großen Freiheitsgrad einstellbar sind. Beispielsweise kann die Korrek¬ tureinrichtung als variable, einfache Linse mit einstellbaren Brechungseigenschaften verwendet werden. Fig. 4 zeigt in einer Prinzipskizze ein Projektionssystem mit zwei Projektoren zur Gestaltung eines stereoskopischen Effek¬ tes, bei welchem die Bilder für das linke und rechte Auge auf den Schirm 3 projiziert werden. Ein Projektor wirft das Bild für das linke Auge, der andere Projektor das Bild für das rech¬ te Auge auf den Schirm 3. In der angegebenen Ausführungsform ist in beiden Projektionen eine optische Korrektureinrichtung 10 gemäß der Erfindung vor dem jeweiligen Projektor angeordnet, wobei die Korrektureinrichtung beispielsweise die in den Figu- ren 1 und 2 angegebene Gestaltung aufweisen kann. Damit die Bilder für das linke und rechte Auge jeweils senkrecht auf den Schirm 3 geworfen werden, wird bei einer Projektion ein Spiegel 20 und ein Strahlteiler 30 verwendet.The projection system shown in Fig. 2 is shown in an oblique view again in Fig. 3. The imaging beams leaving the projector 2 via its objective enter the entrance surface E of the correction device 10 and leave it via the exit surface (not shown) arranged rearwardly in the FIGURE. Only a predetermined section EB of the entrance surface of the correction element is located in the imaging beam path. The marginal rays S 'of the imaging cone bound the projection B, ie the image on the projection screen. In the figure, a distortion in the upper region of the projection is indicated as a curved, substantially horizontally extending curve, which can be compensated by the correction device according to the invention, which is indicated in the drawing as a horizontal line. Finally, in the embodiment described, the optical correction device according to the invention is designed as a component in which the refractive properties can be set with a high degree of freedom. For example, the correction device can be used as a variable, simple lens with adjustable refractive properties. 4 shows a schematic diagram of a projection system with two projectors for designing a stereoscopic effect, in which the images for the left and right eyes are projected onto the screen 3. One projector throws the image for the left eye, the other projector the image for the right eye on the screen 3. In the specified embodiment, an optical correction device 10 according to the invention is arranged in front of the respective projector in both projections, wherein the correction device For example, the design shown in Figures 1 and 2 can have. So that the images for the left and right eye are each thrown perpendicular to the screen 3, a mirror 20 and a beam splitter 30 is used in a projection.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgese- hen sein, beide Projektoren beispielsweise direkt übereinander anzuordnen, wobei die beiden Projektionen durch eine Verkippung des Objektivs eines Projektors zur Überdeckung gebracht werden. Die genaue Überlagerung beider Projektionen auf dem Schirm zur Erzielung eines optimierten 3D-Effektes erfolgt dann durch die oben beschriebene Einstellung der Brechungseigenschaften zumin¬ dest einer der Korrektureinrichtung 10. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, nur in einem der Strahlengänge (Projekti¬ on) eine solche erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtung zu verwenden. Insofern lassen sich mit der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung auch Abbildungsfehler kompensieren, welche durch eine Verkippung von Projektionen zueinander entstehen, wie sie beispielsweise vorliegen, wenn die beiden Projektoren nebeneinander oder übereinander angeordnet sind.In one embodiment, not shown, it may also be provided to arrange both projectors, for example, directly above one another, with the two projections being made to overlap by tilting the objective of a projector. The exact superimposition of both projections on the screen to achieve an optimized 3D effect is then effected by the above-described adjustment of the refractive properties of at least one of the correction device 10. In principle, however, it is also possible to have only one of the beam paths (projection) to use such optical correction device according to the invention. Insofar, with the correction device according to the invention it is also possible to compensate aberrations which occur due to a tilting of projections relative to one another, as they are present, for example, when the two projectors are arranged next to or above one another.
Fig. 5 zeigt ein zweikanaliges Projektionssystem unter Verwen- düng zumindest einer erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung 10.FIG. 5 shows a two-channel projection system using at least one correction device 10 according to the invention.
Das Projektionssystem umfasst wiederum zwei Projektoren, derenThe projection system again comprises two projectors whose
Projektionen B', B" sich auf dem Schirm 3 überlappen. DieserProjections B ', B "overlap on screen 3. This
Überlappungsbereich ist mit dem Bezugszeichen BL versehen. Ein solches Projektionssystem wird beispielsweise für die Darstel- lung eines großen Bildes mit hoher Auflösung verwendet. Wesent- lieh bei einer solchen Projektion ist, dass die bildidentischen Teile im Überlappungsbereich der einzelnen Projektionen pixel¬ genau übereinander liegen. Dies wird wiederum durch Justage an den Korrektureinrichtungen 10 erreicht, indem deren Brechungs- eigenschaften gerade so eingestellt werden, dass sich der ge¬ wünschte Effekt im Überlappungsbereich BL ergibt.Overlap area is provided with the reference BL. Such a projection system is used, for example, for the representation of a large, high-resolution image. essential lent in such a projection is that the image-identical parts in the overlapping region of the individual projections pixel¬ exactly superimposed. This is in turn achieved by adjustment to the correcting devices 10 by their refractive properties being adjusted so as to produce the desired effect in the overlapping area BL.
Fig. 6 zeigt im Ausschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung 10 in einer vereinfach¬ ten Querschnittsdarstellung. Die Sandwichstruktur, bestehend aus den beiden Platten 11, 12 und der dazwischen angeordneten Dichtung 13 sowie dem in den entstandenen Hohlraum eingebrach¬ ten Immersionsöl 18 ist zwischen den Schenkeln 41 eines U- Profils 40 umfänglich am Rand gehalten. Hierzu sind Schrauben 42, 43 vorgesehen, die sich in der beschriebenen Ausführungs- form durch einen der beiden Schenkel des U-Profils erstrecken und jeweils gegen eine Hauptfläche der beiden Glasplatten 11,FIG. 6 shows in section a further embodiment of the correction device 10 according to the invention in a simplified cross-sectional representation. The sandwich structure, consisting of the two plates 11, 12 and the seal 13 arranged therebetween, and the immersion oil 18 introduced into the cavity formed, is held peripherally at the edge between the legs 41 of a U-profile 40. For this purpose, screws 42, 43 are provided, which in the embodiment described extend through one of the two legs of the U-profile and in each case against a main surface of the two glass plates 11,
12 drücken, sodass die Sandwichstruktur im U-Profil festge¬ klemmt ist. Zur Klarheit der Darstellung sind nur die DichtungPress 12, so that the sandwich structure in the U-profile is festge¬ clamped. For clarity of illustration, only the seal
13 und die optische Flüssigkeit 18 gestrichelt dargestellt. In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform liegt die äußere Haupt¬ fläche der Platte 11 an dem einen Schenkel 41 des Profils an. Das U-Profil erstreckt sich im Wesentlichen um den gesamten Umfang der Sandwichstruktur herum und weist über seine Erstre¬ ckung eine Vielzahl von Verstellschrauben 42 sowie eine Viel- zahl von Halteschrauben 43 auf. Insofern kann sichergestellt werden, dass die Sandwichstruktur dicht ist und keine Immersi¬ onsflüssigkeit ausläuft. Um den Abstand zwischen den Platten 11, 12 an verschiedenen Orten einzustellen, werden die entspre¬ chenden Verstellschrauben 42 weiter in den Schenkel hinein- oder herausgedreht und auf diese Weise die Brechungseigenschaf¬ ten der Korrektureinrichtung eingestellt. Wie oben beschrieben, ist die Dichtung 13 in die Sandwichstruktur so eingefügt, dass sie zusammenpressbar ist, sich jedoch auch ausdehnen kann. Ist die Sandwichstruktur rechteckig ausgebildet, gilt dies entspre- chend auch für die Gestaltung des U-Profils um diese Struktur herum. Um eine möglichst flexible Einstellbarkeit der Bre¬ chungseigenschaften der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung bereitzustellen, sind auf jeder Seite dieses Rechtecks mehrere solcher Verstellschrauben 42 beabstandet zueinander angeordnet.13 and the optical fluid 18 shown in dashed lines. In the embodiment shown in FIG. 6, the outer main surface of the plate 11 bears against the one leg 41 of the profile. The U-profile extends essentially around the entire circumference of the sandwich structure and has over its Erstre¬ ckung a plurality of adjusting screws 42 and a plurality of retaining screws 43. In this respect it can be ensured that the sandwich structure is dense and no immersion liquid runs out. In order to set the distance between the plates 11, 12 at different locations, the corresponding adjusting screws 42 are further screwed in or out of the leg and in this way the refractive properties of the correcting device are adjusted. As described above, the gasket 13 is inserted in the sandwich structure so as to be compressible but also expandable. If the sandwich structure is rectangular, this also applies accordingly to the design of the U-profile around this structure around. In order to provide the most flexible possible adjustability of the refractive properties of the correction device according to the invention, a plurality of such adjusting screws 42 are arranged at a distance from one another on each side of this rectangle.
Bei Projektionssystemen, welche wie beschrieben eine oder zwei erfindungsgemäße optische Korrektureinrichtungen umfassen, insbesondere in der in Fig. 1 und 2 angegebenen Art, ist es vorteilhaft, wenn die Korrektureinrichtung 10 zuerst so in den jeweiligen Abbildungsstrahlengang eingefügt wird, dass sie als reine planparallele Platte bzw. parallele Plattenanordnung wirken. Für die beschriebene Funktion der Korrektureinrichtung ist es jedoch keine notwendige Bedingung, dass der Brechungsin¬ dex der Flüssigkeit identisch mit dem der Platten ist. In die¬ sem Fall wirkt die optische Korrektureinrichtung in ihrer Grundeinstellung wie drei hintereinander angeordnete planparal¬ lele Platten.In the case of projection systems which, as described, comprise one or two optical correction devices according to the invention, in particular in the manner indicated in FIGS. 1 and 2, it is advantageous if the correction device 10 is first inserted into the respective imaging beam path in such a way that it is a pure plane-parallel plate or plane parallel plate arrangement. For the described function of the correction device, however, it is not a necessary condition that the refractive index of the liquid is identical to that of the plates. In this case, the optical correction device acts in its basic setting as three successively arranged planparal¬ lel plates.
Ausgehend von dieser Grundeinstellung des Projektionssystems wird dann wie beschrieben die Brechungseigenschaft zumindest einer der Korrektureinrichtungen verändert, sodass sich der gewünschte Effekt, d.h. eine pixelgenaue Überlagerung von meh¬ reren Bildern bzw. ein pixelgenauer Anschluss von mehreren Bildern auf der Projektionsfläche ergibt. Starting from this basic setting of the projection system, the refractive property of at least one of the correction devices is then changed as described, so that the desired effect, ie a pixel-precise superimposition of several images or a pixel-accurate connection of several images on the projection surface results.
Optische KorrektureinrichtungOptical correction device
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Projektionssystem1 projection system
2 Projektor 3 Projektionsschirm2 projector 3 projection screen
10 Korrektureinrichtung10 correction device
11 Vordere Glasscheibe11 Front glass pane
12 Hintere Glasscheibe12 Rear glass pane
13 Dichtung 14 Schraube13 gasket 14 screw
15 Schraubenkopf15 screw head
16 Schraubenbolzenabschnitt16 bolt bolt section
17 Mutter17 mother
18 Immersionsöl 20 Spiegel18 immersion oil 20 mirrors
30 Strahlteiler30 beam splitter
40 U-Profil40 U-profile
41 Schenkel41 thighs
42 Verstellschraube 43 Halteschraube42 Adjusting screw 43 Retaining screw
S,S,
S' Randstrahl des Abbildungskegels a Abstand der Platten B,S 'edge beam of picture cone a distance of plates B
B' ,B ',
B" Projektion, Bild, BildteilB "projection, image, image part
BL ÜberblendungsbereichBL crossfade area
E EintrittsflächeE entrance area
EB Abschnitt der Eintrittsfläche im Abbildungskegel EB section of the entrance surface in the imaging cone

Claims

Optische KorrektureinrichtungPatentansprüche Optical correction device Patent claims
1. Korrektureinrichtung (10) für ein Projektionssystem (1), welches zumindest einen Projektor (2) aufweist, der BilderFirst correction device (10) for a projection system (1), which has at least one projector (2), the images
(B, B', B'') auf eine Projektionsfläche (3) projiziert, dadur ch g e ke nn z e i chne t , da s s die Korrek- tureinrichtung zumindest zwei beabstandete transparente Platten (11, 12) umfasst, deren Abstand (a) zueinander an wenigstens zwei Stellen unterschiedlich einstellbar ist, wobei die Korrektureinrichtung zur Anordnung im Strahlen¬ gang zumindest einer Projektion ausgebildet ist.(B, B ', B' ') projected onto a projection surface (3), since the correction device comprises at least two spaced-apart transparent plates (11, 12) whose spacing is (a) is adjustable differently in at least two places, wherein the correction device is designed for arrangement in the beam path of at least one projection.
2. Korrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet , dass zumindest eine der Platten (11, 12) eben und/oder mit konstanter Dicke ausgebildet ist.2. Correction device according to claim 1, characterized ge indicates that at least one of the plates (11, 12) is flat and / or formed with a constant thickness.
3. Korrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass zumindest eine der Platten3. Correction device according to claim 1, character- ized in that at least one of the plates
(11, 12) gekrümmt und/oder mit einer unterschiedlicher Di¬ cke über deren Erstreckung ausgebildet ist.(11, 12) is curved and / or formed with a different Di¬ bridge over the extent thereof.
4. Korrektureinrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, ge- kenn z e i chn e t du r ch eine Abstandshalteeinrich- tung, mit welcher die zumindest zwei Platten (11, 12) in einem vorgegebenen Abstand im Bereich ihrer Peripherie zu¬ einander gehalten sind, wobei die optisch wirksame Strah- leneintrittsflache (E) der Korrektureinrichtung innen zur Peripherie angeordnet ist.4. Correction device according to claim 1, 2, or 3, kenn ze chn et du r ch a Abstandhalteeinrich- device, with which the at least two plates (11, 12) are held at a predetermined distance in the region of its periphery zu¬ each other, wherein the optically effective Radin lenseintrittsflache (E) of the correction means inside is arranged to the periphery.
5. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge kennz ei chnet durch eine zwischen den Platten (11, 12) angeordnete Dichteinrichtung (13) .5. Correction device according to one of claims 1 to 4, ge kennz egg chnet by a between the plates (11, 12) arranged sealing means (13).
6. Korrektureinrichtung nach Anspruch 5, da dur ch g e ¬ ke nn z e i chn e t , da s s die Dichteinrichtung (13) über jeweils eine geschlossenen Kurve wie einem Kreis oder einem Rechteck an den beiden Platten anliegt.6. Correction device according to claim 5, characterized in that the sealing device (13) rests against the two plates via a respective closed curve such as a circle or a rectangle.
7. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6,. da- du r ch ge ke nn- z e i chne t , da s s die Dichtein¬ richtung ein elastisches Material umfasst.7. correction device according to one of claims 1 - 6,. That is, because the sealing device comprises an elastic material.
8. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, da¬ du r ch ge ke nn z e i chn e t , da s s zwischen den Platten (11, 12) ein transparentes Material mit einem Bre- chungsindex größer 1 angeordnet ist, insbesondere eine op¬ tische Flüssigkeit (18) oder ein optisches Gel.8. Correction device according to one of claims 1-7, characterized in that there is arranged between the plates (11, 12) a transparent material with a refractive index greater than 1, in particular an op table liquid (18) or an optical gel.
9. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ge kenn z e i c hn e t du r ch eine zumindest zwei Schrauben (14, 42) umfassende Verstelleinrichtung, mit welchen an zumindest zwei beabstandeten Orten der Abstand der beiden Platten unterschiedlich einstellbar ist.9. Correction device according to one of claims 1 to 8, ge kenn z e i c hn e du ch a at least two screws (14, 42) comprehensive adjustment, with which the distance of the two plates is at least two spaced locations differently adjustable.
10. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kenn z e i chnet , da s s zumindest ei¬ ne der Platten (11, 12) biegeelastisch ist.10. Correction device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is known that at least one of the plates (11, 12) is flexurally elastic.
11. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ge kenn z e i chnet dur ch eine Mehrzahl von in der Plattenebene beabstandet angeordnete, insbesondere als Schrauben (14) ausgebildete Verstellelemente, welche sich jeweils durch beide Platten (11, 12) erstrecken, wobei die Länge der sich zwischen den Platten und im wesentlichen senkrecht zu diesen erstreckenden Bolzenabschnitte von zu- mindest zwei Verstellelementen unabhängig voneinander ein¬ stellbar sind.11. correction device according to one of claims 1 to 10, GE kenn zei chnet dur ch a plurality of spaced apart in the plane of the plate, in particular as Screws (14) formed adjusting elements which each extend through both plates (11, 12), wherein the length of the between the plates and substantially perpendicular to these extending bolt portions of at least two adjustment elements are independently adjustable ein¬.
12. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge kenn z e i chnet , das s eine Sand¬ wichstruktur, bestehend aus den beiden Platten (11, 12) mit der dazwischen angeordneten Dichtung (13) in einer Halteeinrichtung gelagert ist, welche die Platten jeweils an deren nach außen gerichteten Hauptfläche abstützt, wo¬ bei ein Mittel zum Erzeugen einer Kraft in Normalenrich¬ tung der Hauptflächen der Platten umfasst ist zum Zusam- menhalten der Sandwichstruktur.12. Correction device according to one of claims 5 to 10, characterized ge ze ze ze chnet, the s a Sand¬ wichstruktur, consisting of the two plates (11, 12) with the interposed seal (13) is mounted in a holding device which the Each of the plates is supported on its outwardly directed main surface, wherein a means for generating a force in the normal direction of the main surfaces of the plates is included for holding the sandwich structure together.
13. Korrektureinrichtung nach Anspruch 12, da durch ge ¬ kennzeichnet , das s die Halteeinrichtung ein die Sandwichstruktur an deren Rand umgreifendes U-Profil (40) aufweist, sodass sich die Sandwichstruktur an ihrem Rand zwischen den Schenkeln (41) des Ü-Profils erstreckt.13. Correction device according to claim 12, characterized in that the holding device has a sandwich structure at its edge encompassing U-profile (40), so that the sandwich structure extends at its edge between the legs (41) of the Ü-profile ,
14. Korrektureinrichtung nach Anspruch 13, da durch ge¬ kenn z e ichnet , da s s sich zumindest durch einen der beiden Schenkel (41) des Halteprofils zueinander beabstandet Verstellelemente (42) erstrecken, welche ein- stellbar gegen eine Hauptfläche einer der beiden Platten drücken.14. Correction device according to claim 13, characterized in that, by means of a characteristic, at least one of the two legs (41) of the holding profile is spaced from each other by adjusting elements (42) which adjustably press against a main surface of one of the two plates.
15. Projektionssystem (1) mit einer Projektionseinrichtung, welche zumindest einen Projektor (2) aufweist, wobei die Projektionseinrichtung Bilder auf eine Projektionsfläche (3) projiziert,, gekennzeichnet durch eine Kor¬ rektureinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.15. Projection system (1) with a projection device which has at least one projector (2), wherein the projection device projects images onto a projection surface (3), characterized by a correction device (10) according to one of claims 1 to 14.
16. Projektionssystem nach Anspruch 15, dadurch ge ¬ kennz ei chnet , da s s die Korrektureinrichtung (10) im oder vor einem Projektor im Abbildungsstrahlengang an¬ geordnet ist.16. Projection system according to claim 15, characterized ge ¬ kennz egg chnet, as ss the correction device (10) is arranged in or in front of a projector in the imaging beam path an¬.
17. Projektionssystem nach Anspruch 15 oder 16 da durch ge kenn z e i chnet , da s s im Strahlengang der zu- mindest zwei Projektionen (B',B'') jeweils eine Korrektur¬ einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ange¬ ordnet ist.17. The projection system according to claim 15 or 16, characterized in that in the beam path of the at least two projections (B ', B' ') there is in each case one correction device (10) according to one of claims 1 to 12 is orders.
18. Verfahren zum Projizieren von Bildern auf eine Projekti¬ onsfläche (3) mit einer Projektionseinrichtung, welche zu- mindest einen Projektor (2) aufweist, wobei jeweils zumin¬ dest zwei Projektionen auf der Projektionsfläche in vorge¬ gebener Weise relativ zueinander angeordnet sind, ge ¬ kenn z e i chnet dur ch die Schritte:18. A method for projecting images onto a projection surface (3) with a projection device, which has at least one projector (2), wherein at least two projections are respectively arranged on the projection surface in a predetermined manner relative to one another, signify the steps:
- Bereitstellen zumindest einer durch Brechung von Licht wirkende optische Korrektureinrichtung (10) mit Ein¬ stellmitteln (14, 42) zum ortsabhängigen Einstellen der optischen Brechung an der Korrektureinrichtung über die optisch wirksame Eintritts- oder Austrittsfläche für Abbildungsstrahlen;- Providing at least one acting by refraction of light optical correction means (10) with Ein¬ adjusting means (14, 42) for location-dependent setting of the optical refraction on the correction means on the optically effective entrance or exit surface for imaging beams;
- Einfügen der zumindest einen Korrektureinrichtung in den Strahlengang einer Projektion der Projektionseinrich¬ tung;Inserting the at least one correction device into the beam path of a projection of the projection device;
- Ortsabhängiges Einstellen der optischen Brechung an der Korrektureinrichtung, derart, dass die zumindest beiden Projektionen auf der Projektionsfläche in vorgegebener Weise ortsbezogen relativ zueinander angeordnet sind.- Location-dependent adjustment of the optical refraction of the correction device, such that the at least two projections are arranged on the projection surface in a predetermined manner location relative to each other.
19. Verfahren nach Anspruch 18, da dur ch ge kenn¬ z e i chnet , da s s das Einstellen der Brechung von Abbildungsstrahlen an der Korrektureinrichtung (10) über deren Eintritts- oder Austrittsfläche durch ein ortsabhän¬ giges Verbiegen eines abbildenden Elementes, insbesondere durch Verbiegen einer transparenten Platte (11, 12) durch- geführt wird. 19. The method according to claim 18, characterized in that the setting of the refraction of imaging beams at the correction device (10) via its entrance or exit surface is determined by a position-dependent bending of an imaging element, in particular by bending a transparent plate (11, 12). to be led.
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