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DE19733369A1 - Image generation method for imaging system - Google Patents

Image generation method for imaging system

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Publication number
DE19733369A1
DE19733369A1 DE19733369A DE19733369A DE19733369A1 DE 19733369 A1 DE19733369 A1 DE 19733369A1 DE 19733369 A DE19733369 A DE 19733369A DE 19733369 A DE19733369 A DE 19733369A DE 19733369 A1 DE19733369 A1 DE 19733369A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
distortion
imaging system
image data
dmd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19733369A
Other languages
German (de)
Inventor
Friedrich Jacob
Markus Fuessel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agfa Gevaert AG
Original Assignee
Agfa Gevaert AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agfa Gevaert AG filed Critical Agfa Gevaert AG
Priority to DE19733369A priority Critical patent/DE19733369A1/en
Publication of DE19733369A1 publication Critical patent/DE19733369A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The method involves changing electronic image data for generating distorted image. The image error is compensated by the aberration of the optical unit via which a digital image is imaged. Preferably, the electronic image data are so changed that the edge distortion of the objective and the distortion of a diagonal projection are compensated. The digital image generates an arrangement from rows and columns and is shifted line by line in the arrangement.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff von An­ spruch 1 und einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 6.The invention is based on a method according to the preamble of An saying 1 and a device according to the preamble of claim 6.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 19545 625 ist eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von Bildern mittels elektroni­ scher Bildsignale beschrieben, die ein sogenanntes Digital Micromirror Device (DMD) verwendet, um ein digitales Bild zu generieren. Ein solches DMD besteht aus einer großen Anzahl von zeilen- und spaltenförmig angeordneten Spiegelflä­ chen, die einzeln verkippt werden können. Von einer Lichtquelle emittiertes Licht kann somit - entsprechend der Stellung jedes einzelnen Spiegels - entweder in ein Objektiv oder an diesem vorbei reflektiert werden.In the unpublished German application with the file number 19545 625 is a device for recording images by means of electronics described image signals using a so-called digital micromirror device (DMD) used to generate a digital image. Such a DMD exists from a large number of mirror surfaces arranged in rows and columns that can be tilted individually. Light emitted by a light source can - depending on the position of each individual mirror - either in a lens or reflected past it.

Bei einem in der oben genannten Anmeldung beschriebenen Ausführungsbei­ spiel wird das Aufzeichnungsmaterial relativ zu dem DMD parallel zu den Spalten bewegt. Dabei wird jeder Punkt des Aufzeichnungsmaterials mehrmals von den verschiedenen Spiegeln einer Spalte belichtet. Auf diese Weise kann eine Viel­ zahl von Graustufen erzeugt werden. Voraussetzung für dieses Verfahren ist ein sehr exakter Transport des Aufzeichnungsmaterials.In an embodiment described in the above application the recording material becomes relative to the DMD parallel to the columns  emotional. Each point of the recording material is repeatedly removed from the different mirrors of a column exposed. This way, a lot number of gray levels. A prerequisite for this procedure is very precise transport of the recording material.

Übliche Objektive, die beispielsweise in fotografischen Kopiergeräten verwendet werden, sind mit Abbildungsfehlern behaftet, die eine Verzeichnung der fotogra­ fischen Abzüge im Randbereich bewirken. Dies bedeutet, daß an sich gerade Linien im Randbereich der Bilder eine leichte, zu den Ecken der Bilder hinausge­ zogene Krümmung aufweisen. Objektive, die bei siebenfacher Vergrößerung bis zu 0,5% verzeichnen, gelten bereits als anspruchsvoll.Common lenses used, for example, in photographic copiers are subject to aberrations that distort the fotogra cause fish deductions in the edge area. This means that in itself straight Lines in the edge area of the pictures a slight, towards the corners of the pictures have drawn curvature. Lenses up to seven times 0.5% are already considered demanding.

Wird ein solches Objektiv für das oben erwähnte Ausführungsbeispiel aus der deutschen Anmeldung 195 45 625 verwendet, so bewirkt es jedoch nicht eine Verzeichnung der kopierten Bilder, sondern eine Verringerung der Auflösung, die mit einer Verunschärfung in bestimmten Bereichen verbunden ist. Wird ein Punkt des Aufzeichnungsmaterials durch verschiedene Spiegel der selben Spalte be­ lichtet, so werden diese Punkte - bedingt durch die Randverzeichnung des Ob­ jektivs - nicht mehr auf einen Punkt, sondern auf einen Fleck des Aufzeich­ nungsmaterials projiziert, dessen Ausdehnung insbesondere von der Zeilenzahl des DMDs abhängt. Um diesen Effekt so weit zu eliminieren, daß er sich für das menschliche Auge nicht mehr störend auswirkt, wären Objektive notwendig, de­ ren Verzeichnung weniger als 0,03% beträgt. Solche Objektive wären, wenn überhaupt, nur zu sehr hohen Kosten herzustellen.Such a lens for the above-mentioned embodiment from the German application 195 45 625 used, but it does not cause one Distortion of copied images, but a reduction in resolution that is associated with blurring in certain areas. Become a point of the recording material through different mirrors of the same column clears, then these points - due to the edge distortion of the Ob jective - no longer at one point, but at a spot on the record projected material, the extent of which depends in particular on the number of lines depends on the DMD. To eliminate this effect so far that it is in favor of lenses would no longer be disturbing, lenses would be necessary, de distortion is less than 0.03%. Such lenses would be if at all, only to manufacture at very high costs.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Abbildes so auszugestalten, daß Fehler in der Abbildung vermieden werden können, ohne hierbei auf besondere Objektive zurückgreifen zu müssen. It was therefore the object of the invention, a method and an apparatus to create an image so that errors in the image can be avoided without using special lenses to have to.  

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6. Es können damit Ab­ bildungsfehler, die ansonsten in Kauf genommen oder in anderer aufwendiger Weise korrigiert werden müßten, bereits bei der Generierung des digitalen Bildes berücksichtigt werden. So bietet sich z. B. die Möglichkeit, die Randverzeichnung eines Objektivs durch eine entsprechende Gestaltung des digitalen Bildes aus­ zugleichen. Hierbei handelt es sich im Idealfall um einen rotationssymmetrischen Abbildungsfehler, der durch eine entsprechende Bildbearbeitung leicht ausgegli­ chen werden kann. Hierzu muß das Bild invers zu der Veränderung, die es durch die Abbildung erfährt, bearbeitet werden. Diese Bearbeitung und die Objektivver­ zeichnung bei der Abbildung gleichen sich dann gegenseitig aus.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device with the features of claim 6. It can Ab educational errors that are otherwise accepted or otherwise more complex Way would have to be corrected already when generating the digital image be taken into account. So z. B. the possibility of edge distortion a lens by designing the digital image accordingly equalize. Ideally, this is a rotationally symmetrical one Image errors that are easily compensated for by appropriate image processing can be. To do this, the image must be inverse to the change it is going through the image is experienced, edited. This editing and the lens ver Drawing in the illustration then mutually compensate.

Ein anderes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Ausgleich von Verzerrun­ gen in einem Abbildungssystem. Bei der Generierung von Bildern mit reflektie­ renden Bauteilen besteht grundsätzlich die Schwierigkeit, daß für eine unverzerr­ te Abbildung die optische Achse senkrecht zu der durch das reflektierende Bau­ teil gebildeten Objektebene und der beispielsweise durch zu belichtendes Foto­ papier gebildeten Bildebene stehen muß. Da nun das reflektierende Bauteil von seiner Vorderseite mit Licht bestrahlt werden muß, muß das Objektiv seitlich im ausfallenden Strahlenbündel angeordnet sein. Das bedeutet aber, daß immer nur ein kleiner Teil des Objektivs tatsächlich für die Abbildung genutzt werden kann. Es werden folglich sehr teure, lichtstarke Objektive benötigt. Billigere, licht­ schwächere Objektive könnten eingesetzt werden, wenn die optische Achse parallel zu dem ausfallenden Strahlenbündel eingestellt werden könnte, so daß die Mitte des reflektierenden Bauteils in etwa von der optischen Achse des Ob­ jektivs geschnitten würde. Die Bildebene könnte dann so ausgerichtet werden, daß sie den Scheimpflug-Bedingungen entspricht und somit in der Schärfeebene des Objektivs verläuft. Da die optische Achse des Objektivs jedoch nicht senk­ recht auf der Bild- und der Objektebene steht, weist die Abbildung eine Verzer­ rung gegenüber dem generierten Bild auf. Auch hier läßt sich erfindungsgemäß in das generierte Bild eine inverse Vorverzerrung einarbeiten, so daß sich beide Verzerrungen entsprechend ausgleichen und eine gute, verzerrungsfreie Abbil­ dung mit einem preiswerten Objektiv erzielt werden kann.Another area of application of the invention is the compensation of distortion conditions in an imaging system. When generating images with reflection components there is basically the difficulty that for an undistorted te image the optical axis perpendicular to that through the reflective structure partially formed object level and the photo to be exposed, for example paper-formed image plane must stand. Now that the reflective component from the front must be irradiated with light, the lens must be on the side emerging rays of radiation. But that means that always a small part of the lens can actually be used for imaging. Consequently, very expensive, fast lenses are required. Cheaper, light weaker lenses could be used if the optical axis could be set parallel to the emerging beam, so that the center of the reflective component approximately from the optical axis of the ob would cut jective. The image plane could then be aligned that it corresponds to the Scheimpflug conditions and thus in the focus plane of the lens. However, since the optical axis of the lens is not lower right on the image and the object level, the image shows a verzer compared to the generated image. Here too, according to the invention  Work an inverse predistortion into the generated image so that both Compensate for distortions accordingly and a good, distortion-free image can be achieved with an inexpensive lens.

Selbstverständlich lassen sich auch beide Möglichkeiten kombinieren, so daß eine Verzerrung und eine Verzeichnung ausgeglichen werden können.Of course, both options can also be combined, so that distortion and distortion can be compensated for.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines reflektierenden Bauteils be­ schränkt, sondern bezieht sich auch auf Lichtventil-Anordnungen oder Katho­ denstrahlröhren.The invention is not based on the use of a reflective component limits, but also refers to light valve arrangements or Katho ray tubes.

Um bei der Bearbeitung der elektronischen Bilddaten den Informationsverlust möglichst gering zu halten, hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die Bild­ daten mit einer höheren Auflösung als diejenige der Bildgeneriereinrichtung vor­ liegen. Dies bedeutet, daß ein Bild entweder mit einer sehr hochauflösenden, digitalen Kamera aufgenommen werden sollte, oder aber, daß ein mit einer her­ kömmlichen Kamera belichteter Film möglichst hochauflösend gescannt werden sollte.To prevent the loss of information when processing the electronic image data To keep it as low as possible, it turned out to be favorable if the picture data with a higher resolution than that of the image generator lie. This means that an image with either a very high resolution, digital camera should be recorded, or that one with a forth conventional camera exposed film can be scanned with high resolution should.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im fol­ genden anhand der Zeichnung eingehend erläutert werden.Further details and advantages result from the subclaims in Connection with the description of exemplary embodiments, which in the fol be explained in detail with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 die Korrektur einer Objektivverzeichnung, Fig. 1, the lens distortion correction of,

Fig. 2 die Korrektur einer verzerrten Abbildung und Fig. 2, the correction of a distorted image and

Fig. 3 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen fotografischen Kopiergerätes. Fig. 3 is a schematic representation of a photographic copier according to the invention.

Das in Fig. 1a gezeigte Quadrat soll über ein Objektiv beispielsweise auf Foto­ papier abgebildet werden. Eine von herkömmlichen Objektiven bekannte Ver­ zeichnung, die zur besseren Kenntlichmachung übertrieben dargestellt ist, zeigt Fig. 1b. Um diese Verzeichnung zu eliminieren, wird das in Fig. 1a dargestellte Quadrat so modifiziert, daß durch die Bildgeneriereinrichtung das Quadrat wie in Fig. 1c erzeugt wird. Wird nun dieses Bild durch das gleiche Objektiv abgebildet, so entsteht in der Abbildungsebene ein Quadrat entsprechend Fig. 1a ohne Ver­ zeichnung. Als Beispiel ist hier eine kissenförmige Verzeichnung gezeigt; es sind jedoch ebenso Objektive mit tonnenförmigen Verzeichnungen gebräuchlich.The square shown in Fig. 1a is to be imaged on a lens, for example on photo paper. A known from conventional lenses Ver, which is shown exaggerated for better identification, shows Fig. 1b. To eliminate this distortion, the square shown in Fig. 1a is modified so that the square is generated by the image generator as in Fig. 1c. If this image is now imaged through the same lens, a square corresponding to FIG. 1a is created in the imaging plane without distortion. A pincushion distortion is shown here as an example; however, lenses with barrel distortions are also common.

Soll Fotopapier belichtet werden, indem es relativ zu der Bildgeneriereinrichtung bewegt wird, so muß das erzeugte Bild auf der Generiereinrichtung gewisserma­ ßen mitlaufen. Dadurch wird die Belichtung eines Punktes in mehrere Belich­ tungsschritte unterteilt, wodurch bei einem fotografischen Kopiergerät eine höhe­ re Kopierleistung erreicht wird. Die Objektivverzeichnung wirkt sich bei diesen Belichtungsverfahren jedoch so aus, daß bestimmte Bereiche des Bildes sehr stark verunschärft werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung kann dieser Effekt vermieden werden.Photo paper is to be exposed by being relative to the image generating device is moved, the generated image must to a certain extent on the generating device eat along. This will expose a point to multiple exposures steps divided, whereby a height with a photographic copier re copying performance is achieved. The lens distortion affects these Exposure procedures, however, are such that certain areas of the image are very be greatly blurred. With the inventive method and the invented This device can be avoided according to the invention.

In Fig. 2 ist gezeigt wie entsprechend eine verzerrte Abbildung korrigiert werden kann. Eine solche verzerrte Abbildung entsteht, wenn die optische Achse des Objektivs nicht senkrecht auf der Objekt- und der Bildebene eines Abbildungs­ strahlenganges steht.In Fig. 2 is shown as a distorted image can be corrected accordingly. Such a distorted image occurs when the optical axis of the lens is not perpendicular to the object and image plane of an imaging beam.

Bei dem in Fig. 3 schematisch dargestellten, fotografischen Kopiergerät bildet die optische Achse 1 des Objektivs 2 sowohl mit dem Fotopapier 3 als auch mit dem DMD 4 einen Winkel ungleich 90°. Die Hauptebenen von Papier, Objektiv und DMD erfüllen jedoch die Scheimpflug-Bedingung und die Linien A, B und C, die die Lage der Hauptebenen andeuten, treffen sich in einem hier nicht dargestell­ ten Punkt.In the photographic copier shown schematically in FIG. 3, the optical axis 1 of the objective 2 forms an angle unequal to 90 ° both with the photo paper 3 and with the DMD 4 . However, the main planes of paper, lens and DMD meet the Scheimpflug condition and lines A, B and C, which indicate the position of the main planes, meet at a point not shown here.

Das DMD 4, welches aus einer Vielzahl einzeln ansteuerbarer, in Zeilen und Spalten angeordneter Einzelspiegel besteht, wird durch die Beleuchtungsein­ heit 5 und den Kondensor 6 mit Licht bestrahlt. Die Beleuchtungseinheit 5 kann entweder aus einer Vielzahl verschiedenfarbiger LEDs zusammengesetzt sein oder sie besteht aus einer Halogenlampe und weist einen hier nicht dargestellten Filtersatz auf, so daß Licht unterschiedlicher Farbe erzeugt werden kann. Die in ihrer aktiven Stellung befindlichen Einzelspiegel sind um etwa 10° gegenüber dem DMD 4 verkippt, so daß der Einfallswinkel α zwischen dem einfallenden Mittelstrahl 7 und dem Lot 8 auf das DMD etwa 15° beträgt, während der Aus­ fallwinkel β zwischen dem Lot auf das DMD und dem ausfallenden Mittelstrahl, der in dem dargestellten Beispiel identisch mit der optischen Achse 1 des Objek­ tivs 2 ist, nur etwa 5° beträgt.The DMD 4 , which consists of a plurality of individually controllable, arranged in rows and columns of individual mirrors, is irradiated with light by the illuminating unit 5 and the condenser 6 . The lighting unit 5 can either be composed of a plurality of differently colored LEDs or it consists of a halogen lamp and has a filter set, not shown here, so that light of different colors can be generated. The individual mirrors in their active position are tilted by approximately 10 ° with respect to the DMD 4 , so that the angle of incidence α between the incident center beam 7 and the solder 8 on the DMD is approximately 15 °, while the angle of fall β between the solder on the DMD and the falling center beam, which in the example shown is identical to the optical axis 1 of the objective 2, is only about 5 °.

Wird auf dem DMD 4 das Quadrat der Fig. 2a generiert, so entsteht auf dem Papier 3 ein vergrößertes und verzerrtes Abbild, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. Das Quadrat erscheint zu einem Trapez verzerrt.If the square of FIG. 2a is generated on the DMD 4 , an enlarged and distorted image is produced on the paper 3 , as shown in FIG. 2b. The square appears distorted into a trapezoid.

Mit 9 ist der Eingangsspeicher bezeichnet, der die Daten für das zu generierende Bild enthält. Diese Daten werden nun in den Rechner 10 geladen und dort bear­ beitet. In dem Bildspeicher 11 werden die Bilddaten abgelegt, die einem vorver­ zerrten Bild entsprechen, wie es in Fig. 2c dargestellt ist. Diese Vorverzerrung ist invers zu der Verzerrung, die durch das Abbildungssystem bedingt ist. Mit den Daten aus dem Speicher 11 wird nun das DMD 4 angesteuert und auf diese Weise ein entsprechend vorverzerrtes Bild generiert. Über die Ansteuerung der Beleuchtungseinheit 5, die bei LEDs direkt oder bei einer Halogenlampe über einen Verschluß erfolgt, wird nun die Lichtmenge emittiert, die notwendig ist, um das generierte Bild auf das Fotopapier 3 aufzubelichten. Das aufbelichtete Bild entspricht dann wieder den im Speicher 9 abgelegten Daten. 9 designates the input memory which contains the data for the image to be generated. These data are now loaded into the computer 10 and processed there. In the image memory 11 , the image data are stored that correspond to a pre-distorted image, as shown in Fig. 2c. This predistortion is inverse to the distortion caused by the imaging system. The data from the memory 11 is now used to control the DMD 4 and in this way a correspondingly predistorted image is generated. The amount of light that is necessary to expose the generated image on the photo paper 3 is now emitted via the control of the lighting unit 5 , which takes place directly in the case of LEDs or via a shutter in the case of a halogen lamp. The exposed image then corresponds again to the data stored in the memory 9 .

Soll das Papier 3 während der Belichtung bewegt werden, ist es bei dieser Vor­ richtung auch sinnvoll, gleichzeitig die Objektivverzeichnung zu korrigieren. In diesem Fall werden durch den Rechner 10 Daten in den Bildspeicher 11 ge­ schrieben, die ein vorverzerrtes und vorverzeichnetes Bild darstellen.If the paper 3 is to be moved during the exposure, it is also useful with this device to correct the lens distortion at the same time. In this case, data are written into the image memory 11 by the computer 10 , which represent a pre-distorted and pre-distorted image.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Abbildes in einem Abbildungssystem, bei dem aus elektronischen Bilddaten ein digitales Bild generiert und über eine optische Einheit abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elek­ tronischen Bilddaten so verändert werden, daß das Bild so verzeichnet und/oder verzerrt generiert wird, daß Abbildungsfehler der optischen Ein­ heit selbst und/oder des Abbildungssystems ausgeglichen werden.1. A method for generating an image in an imaging system in which a digital image is generated from electronic image data and is imaged via an optical unit, characterized in that the electronic image data are changed so that the image is recorded and / or generated distorted is that aberrations of the optical unit itself and / or the imaging system are compensated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroni­ schen Bilddaten so verändert werden, daß die Randverzeichnung eines Objektivs ausgeglichen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the electronics image data are changed so that the edge distortion of a Lens is balanced. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroni­ schen Bilddaten so verändert werden, daß die Verzerrung bei einer schrä­ gen Projektion ausgeglichen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the electronics the image data are changed so that the distortion at a against the projection. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Bild in eine Anordnung aus Zeilen und Spalten generiert und zeilenweise in der Anordnung weitergeschoben wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the digital image generated in an arrangement of rows and columns and row by row in the Arrangement is pushed. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroni­ schen Bilddaten höher als das generierte digitale Bild aufgelöst sind. 6. Vorrichtung zum Erzeugen eines Abbildes in einem Abbildungssystem, welches eine Bildgeneriereinrichtung zum Generieren eines digitalen Bil­ des, einen Rechner zum Bearbeiten von elektronischen Bilddaten und zum Ansteuern der Bildgeneriereinrichtung und eine optische Einheit zum Ab­ bilden des digitalen Bildes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner Funktionseinheiten enthält, die die elektronischen Bilddaten derart modifizieren, daß das digitale Bild eine Verzeichnung und/oder Verzerrung aufweist, die so ausgelegt ist, daß sie eine Verzeichnung der optischen Einheit und/oder eine Verzerrung des Abbildungssystems ausgleicht.5. The method according to claim 1, characterized in that the electronics image data are higher than the generated digital image. 6. Device for generating an image in an imaging system, which an image generating device for generating a digital image des, a computer for processing electronic image data and Driving the image generation device and an optical unit for Ab form the digital image, characterized in that the  Computer contains functional units that the electronic image data in such a way modify the digital image to have distortion and / or distortion has, which is designed so that a distortion of the optical Compensation and / or distortion of the imaging system compensates. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildgene­ riereinrichtung ein DMD (Digital Micromirror Device) aufweist.7. The device according to claim 6, characterized in that the image genes has a DMD (Digital Micromirror Device). 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Abbildungssystems mit dem DMD und einer Projektionsebene jeweils einen Winkel ungleich 90° bildet.8. The device according to claim 6, characterized in that the optical Imaging system axis with the DMD and a projection plane forms an angle not equal to 90 °. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Abbildungssystems das DMD mittig schneidet.9. The device according to claim 8, characterized in that the optical Axis of the imaging system that cuts the DMD in the middle.
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