DE10103100A1 - Lichtmischstab mit einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche und Verwendung eines solchen Lichtmischstabes bei einer Optikvorrichtung mit einer zu beleuchtenden Fläche - Google Patents

Abstract

Bei einem Lichtmischstab (2) mit einer Eintrittsfläche (7) und einer Austrittsfläche (8), der über die Eintrittsfläche (7) eingekoppeltes Licht entlang einer Lichtführungsrichtung zur Austrittsfläche (8) führt, sind zwei in Lichtführungsrichtung hintereinander angeordnete und optisch miteinander gekoppelte Mischstababschnitte (9, 10) vorgesehen, von denen ein erster als Hohlabschnitt (10) ausgebildet ist, in den der zweite Mischstababschnitt (9) zumindest teilweise hineinsteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtmischstab mit einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche, der über die Eintrittsfläche eingekoppeltes Licht entlang einer Lichtführungsrichtung zur Austrittsfläche führt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung eines solchen Lichtmischstabes bei einer Optikvorrichtung mit einer zu beleuchtenden Fläche und einer Beleuchtungsoptik, die die Austrittsfläche auf die zu beleuchtende Fläche abbildet.

Ein solcher Lichtmischstab wird beispielsweise zum gleichmäßigen Ausleuchten eines bilderzeugenden Elementes in einem sogenannten digitalen Projektor eingesetzt. Dazu wird über die Eintrittsfläche Licht einer Lichtquelle in den Lichtmischstab eingekoppelt, wodurch an der Austrittsfläche ein möglichst gleichmäßig leuchtendes Feld erzeugt wird, das mittels einer Beleuchtungsoptik auf das bilderzeugende Element abgebildet wird. Das durch das bilderzeugende Element erzeugte Bild wird dann mittels einer Projektionsoptik auf eine Projektionsfläche projiziert.

Ein wichtiger Punkt für eine hohe Bildqualität bei solchen digitalen Projektoren ist ein definiertes Einkoppeln des Lichts in den Lichtmischstab. Als Lichtquelle wird herkömmlicherweise ein sogenannter Brenner mit einem Reflektor, der einen primären und sekundären Fokus aufweist, eingesetzt, wobei die Brennerposition idealerweise mit dem primären Fokus des Reflektors zusammenfällt, so daß die Lichtleistung im sekundären Fokus möglichst hoch ist. Um nun eine gute Einkopplung des Lichts zu gewährleisten, werden die Lichtquelle und der Lichtmischstab so angeordnet, daß der sekundäre Fokus des Reflektors in der Eintrittsfläche liegt. Es hat sich gezeigt, daß sowohl die Brennweite des Reflektors und somit sein sekundärer Fokus als auch die Brennerposition im Reflektor herstellungsbedingt stark schwanken, so daß die Lichtquelle aufwendig justiert werden muß, um den sekundären Fokus in die Eintrittsfläche zu legen.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Lichtmischstab der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die oben beschriebenen Schwierigkeiten so gut wie vollständig überwunden werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Lichtmischstab der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Lichtmischstab zwei in Lichtführungsrichtung hintereinander angeordnete und optisch miteinander gekoppelte Mischstababschnitte umfaßt, von denen ein erster als Hohlabschnitt ausgebildet ist, in den der zweite Mischstababschnitt zumindest teilweise hineinsteht, wodurch die Länge des Lichtmischstabes in einfacher Art und Weise einstellbar ist. Es kann nämlich zum Einstellen der Länge des gesamten Lichtmischstabes der Hohlabschnitt so weit über den zweiten Mischstababschnitt geschoben werden, bis die gewünschte Länge des Lichtmischstabes erreicht ist. In dieser Stellung können dann die beiden Mischstababschnitte so miteinander verbunden werden, daß die Länge des Lichtmischstabes fixiert ist. Ferner ist es möglich, eine Vielzahl der beiden Mischstababschnitte mit jeweils konstanter Länge herzustellen, wodurch die Herstellungskosten für den Lichtmischstab gesenkt werden können. Die Länge der einzelnen Lichtmischstäbe kann dann jeweils individuell durch Hineinschieben des zweiten Mischstababschnitts in den Hohlabschnitt eingestellt werden.

Alternativ können die beiden Mischstababschnitte auch in Lichtführungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sein, wodurch die Länge des Lichtmischstabs nicht nur einmal einstellbar, sondern veränderbar ist. Somit kann der zweite Mischstababschnitt teleskopartig in den Hohlabschnitt, der verspiegelte Innenseiten umfaßt, eingeführt oder aus diesem herausgezogen werden, wobei dadurch auch die Position der Eintrittsfläche veränderbar ist, so daß in einfacher Art und Weise die Eintrittsfläche in die gewünschte Position gebracht werden kann. Diese Veränderbarkeit der Länge des Lichtmischstabes ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn ein solcher Lichtmischstab in einem digitalen Projektor eingebaut ist und die Lichtquelle des digitalen Projektors aufgrund eines Defektes ausgetauscht werden muß. Dann kann aufgrund der Veränderbarkeit der Länge des Lichtmischstabes der Lichtmischstab an die neue Lichtquelle optimal angepaßt werden.

Der Lichtmischstab kann bevorzugt geradlinig oder geknickt sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs ist der zweite Mischstababschnitt ein Vollmischstab-Abschnitt. Ein solcher Vollmischstab-Abschnitt ist leicht herstellbar und weist den Vorteil auf, daß das Licht, das nicht direkt durch ihn hindurchgeht, mittels Totalreflexion an den Grenzflächen des Vollmischstab-Abschnitts zur Luft geführt wird.

Da bei der Totalreflexion das Licht ohne Verlust reflektiert wird, sind bei diesem Vollmischstab- Abschnitt lediglich die sehr geringen Verluste der Materialabsorption vorhanden, so daß fast das gesamte eingekoppelte Licht weitergeleitet wird.

Ferner kann der erfindungsgemäße Lichtmischstab insbesondere dadurch weitergebildet werden, daß das dem zweiten Mischstababschnitt abgewandte Ende des Hohlabschnitts die Eintritts- oder Austrittsfläche bildet. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß die Eintritts- bzw. Austrittsfläche nicht durch eine Materialgrenzfläche sondern durch die Querschnittsfläche am Ende des Hohlabschnitts gebildet ist. Somit können sich auf dieser Eintritts- bzw. Austrittsfläche keine Beschläge und/oder Verschmutzungen bilden, die die optischen Eigenschaften des Lichtmischstabs nachteilig beeinflussen würden.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs besteht darin, daß der Lichtmischstab einen zweiten Hohlabschnitt umfaßt, der an einem dem ersten Hohlabschnitt abgewandten Ende des zweiten Mischstababschnitts mit dem optisch gekoppelt ist. Dadurch wird erreicht, daß sowohl die Eintrittsfläche (das dem zweiten Mischstababschnitt abgewandte Ende des zweiten Hohlabschnitts) als auch die Austrittsfläche (das dem zweiten Mischstababschnitt abgewandte Ende des ersten Hohlabschnitts) nicht als Materialgrenzflächen gebildet sind, so daß sich weder auf der Eintrittsfläche noch auf der Austrittsfläche Verschmutzungen und/oder Beschläge bilden können.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs umfaßt dieser einen weiteren Mischstababschnitt, der an dem dem zweiten Mischstababschnitt abgewandten Ende des ersten Hohlabschnitts mit diesem optisch gekoppelt ist. Bevorzugt ist dieser weitere Mischstababschnitt ein Vollmischstab-Abschnitt. Damit wird ein Lichtmischstab bereitgestellt, bei dem der erste Hohlabschnitt ein optisches Kopplungselement ist, das den zweiten und den weiteren Mischstababschnitt miteinander koppelt. Wenn der zweite Mischstababschnitt und der erste Hohlabschnitt in Lichtführungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, ist auch die Länge des Lichtmischstabs veränderbar. Falls der weitere Mischstababschnitt ein Vollmischstab-Abschnitt ist, wird vorteilhaft erreicht, daß in diesem Vollmischstab-Abschnitt die Übertragungsverluste äußerst gering sind.

Bevorzugt kann bei dem Lichtmischstab noch ein Endabschnitt mit Hohlquerschnitt und/oder ein Anfangsabschnitt mit Hohlquerschnitt vorgesehen sein, wobei ein Ende des Endabschnitts die Austrittsfläche bildet und ein Ende des Anfangsabschnitts die Eintrittsfläche bildet. Damit wird wiederum ein Lichtmischstab bereitgestellt, bei dem sich aufgrund des Hohlquerschnitts des Endabschnitts und des Anfangsabschnitts keine Verschmutzungen und/oder Beschläge auf der Eintritts- und Austrittsfläche bilden können, die die optischen Eigenschaften des Lichtmischstabs nachteilig beeinflussen könnten.

Ferner kann der erfindungsgemäße Lichtmischstab insbesondere dadurch weitergebildet werden, daß zwischen den beiden zueinander verschiebbaren Mischstababschnitten in ihrem Überlappungsbereich ein Gleitmittel, wie z. B. eine Folienbeilage definierter Dicke, vorgesehen ist. Dadurch wird die Verschiebbarkeit gewährleistet und es kann auch ein Verkratzen der verspiegelten Innenseiten des Hohlabschnitts und der Seitenflächen des zweiten Mischstababschnitts, wenn dieser ein Vollmischstab-Abschnitt ist, vorteilhaft verhindert werden. Das Gleitmittel muß nicht im gesamten Überlappungsbereich, sondern kann auch nur in einem Abschnitt von diesem angeordnet sein.

Der erfindungsgemäße Lichtmischstab kann insbesondere bei einer Optikvorrichtung mit einer zu beleuchtenden Fläche und einer Beleuchtungsoptik, die die Austrittsfläche auf die zu beleuchtende Fläche abbildet, verwendet werden. Bevorzugt umfaßt die Optikvorrichtung noch eine Projektionsoptik zum Projizieren der zu beleuchtenden Fläche auf eine Projektionsfläche. Somit wird eine Optikvorrichtung bereitgestellt, bei der aufgrund des Aufbaus des Lichtmischstabs mittels Änderung seiner Länge die Eintrittsfläche leicht an die gewünschte Position in der Optikvorrichtung, z. B. in Bezug zu einer Lichtquelle, gebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs;

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Lichtmischstabs;

Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 1 gezeigten Lichtmischstabs;

Fig. 4 eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung mit dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten erfindungsgemäßen Lichtmischstab;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs von Fig. 6;

Fig. 8 eine Seitenansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs von Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 10 eine Vorderansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs von Fig. 1 bis 3;

Fig. 11 eine Vorderansicht eines Hohlabschnitts für einen erfindungsgemäßen Lichtmischstab, und

Fig. 12 eine Vorderansicht eines weiteren Hohlabschnitts für einen erfindungsgemäßen Lichtmischstab.

In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung schematisch in Draufsicht gezeigt, wobei beispielhaft ein Strahlengang eingezeichnet ist. Die Optikvorrichtung enthält eine Lichtquelle 1, einen Lichtmischstab 2 und eine dem Lichtmischstab 2 nachgeschaltete Beleuchtungsoptik 3, mit der aus dem Lichtmischstab 2 austretendes Licht auf eine zu beleuchtende Fläche 4 abgebildet werden kann. Die zu beleuchtende Fläche 4 ist bevorzugt ein bilderzeugendes Element und kann beispielsweise eine Kippspiegelmatrix oder eine LCD-Matrix sein, wobei die zu beleuchtende Fläche bevorzugt viereckig, insbesondere rechteckig oder quadratisch ist. Die Optikvorrichtung enthält ferner eine Projektionsoptik 5, mit der die zu beleuchtende Fläche 4 auf eine Projektionsfläche 6 projiziert werden kann. Somit ist in Fig. 4 eine Projektionsvorrichtung gezeigt, mit der die mittels des bilderzeugenden Elements erzeugten Bilder auf die Projektionsfläche 6 projiziert werden können.

Der Lichtmischstab 2 weist eine der Lichtquelle 1 zugewandte Eintrittsfläche 7 und eine der Lichtquelle 1 abgewandte Austrittsfläche 8 auf. Wie insbesondere aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfaßt der Lichtmischstab 2 einen quaderförmigen Vollmischstab-Abschnitt 9, der aus einem für das Licht der Lichtquelle 1 transparenten Material, wie zum Beispiel Glas, besteht und dessen eine Endfläche die Eintrittsfläche 7 bildet, und einen an dem der Eintrittsfläche 7 abgewandten Ende des Vollmischstab-Abschnitts 9 vorgesehenen Hohlabschnitt 10, der mit dem Vollmischstab-Abschnitt 9 optisch gekoppelt ist.

Der Vollmischstab-Abschnitt 9 wird durch eine Halterung 11 gehaltert, die an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 12, 14 des Vollmischstab-Abschnitts 9 angreift. Die Halterung 11 umfaßt eine Grundplatte 16 mit vier sich von der Grundplatte in Fig. 1 und 2 gesehen nach oben erstreckenden Stützen 17, 18, 19, 20, wobei jeweils zwei dieser Stützen 17 bis 20 mit einer der Seitenflächen 12, 14 verbunden sind. Die beiden Stützen 17, 18 bzw. 19, 20 für die jeweilige Seitenfläche 12, 14 sind in Längsrichtung von der Eintrittsfläche 7 zur Austrittsfläche 8 des Lichtmischstabs 2 voneinander beabstandet und in einem vorbestimmten Kontaktierungsbereich 21, 22 auf den Seitenflächen 12, 14 an dem Vollmischstab-Abschnitt 9 fixiert. Die Fixierung kann bevorzugt durch Kleben oder Kitten verwirklicht werden. Da der Vollmischstab-Abschnitt 9 das über die Eintrittsfläche 7 eingekoppelte Licht, das nicht direkt bis zu einer in Längsrichtung zur Eintrittsfläche 7 entgegengesetzten Endfläche 23 des Vollmischstab-Abschnitts 9 gelangt, durch Totalreflexion an den Seitenflächen 12 bis 15 führt, wird in dem Bereich, in dem die Stützen 17 bis 20 an den Seitenflächen 12, 14 fixiert sind, die Totalreflexion aufgehoben, wodurch es zu Verlusten in dem Vollmischstab-Abschnitt kommt. Deswegen sind die Kontaktierungsbereiche 21, 22 bevorzugt verspiegelt, wodurch in diesen Bereichen die Totalreflexion durch die Reflexion an der Verspiegelung ersetzt wird. Als Verspiegelung können Metallschichten, wie zum Beispiel Silberschichten, verwendet werden, die noch zusätzlich auf ihrer der entsprechenden Seitenfläche 12, 14 abgewandten Rückseite mit einer Schutzschicht versehen sein können. Alternativ kann man auch zwischen den Stützen 17 bis 20 und den Seitenflächen 12 und 14 separate Spiegel einfügen oder auch die bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand in Kontakt stehenden Innenflächen der Stützen 17 bis 20 vor dem Inkontaktbringen verspiegeln, wobei dann der Vollmischstab-Abschnitt 9 bevorzugt zwischen den Stützen 17 bis 20 eingeklemmt wird.

Der Hohlabschnitt 10 weist einen durch vier Platten 24, 25, 26, 27 begrenzten Hohlquerschnitt auf, dessen Querschnittsfläche in dieser Ausführungsform gleich zur Querschnittsfläche des Vollmischstab-Abschnitts 9 ist. Die Innenseiten 28, 29, 30, 31 der Platten 24 bis 27 sind verspiegelt, so daß auf die Innenseiten 28 bis 31 treffendes Licht reflektiert wird. Die Austrittsfläche 8 des Lichtmischstabs 2 ist durch das der Eintrittsfläche 7 abgewandte Ende des Hohlabschnitts 10 gebildet.

Der Hohlabschnitt 10 ist, wie durch den Doppelpfeil A in Fig. 2 angedeutet ist, in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2, in der auch das über die Eintrittsfläche 7 eingekoppelte Licht geführt wird (Lichtführungsrichtung), relativ zum Vollmischstab-Abschnitt 9 verschiebbar, wodurch die Gesamtlänge in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 variierbar ist. Der Vollmischstab-Abschnitt 9 kann somit teleskopartig in den Hohlabschnitt 10 hineingeschoben oder aus diesem herausgezogen werden. Alternativ kann man natürlich auch den Vollmischstab-Abschnitt 9 festhalten und den Hohlabschnitt verschieben.

Der Vollmischstab-Abschnitt 9 steht teilweise in den Hohlabschnitt 10 hinein und die entsprechenden Bereiche der Innenseiten 28 bis 31 liegen auf den Seitenflächen 12 bis 15 des Vollmischstab-Abschnitts 9 so auf, daß ein Verschieben möglich ist. Alternativ kann zwischen den Innenseiten 28 bis 31 und den Seitenflächen 12 bis 15 ein Gleitmittel vorgesehen sein, das entweder für das im Lichtmischstab 2 geführte Licht transparent oder reflektierend ist. Ein solches Gleitmittel kann beispielsweise eine Folienbeilage mit definierter Dicke sein. Diese Folienbeilage kann aus Aluminium oder Teflon bestehen. Wenn das Gleitmittel reflektierend ist, sollte die reflektierende Fläche bevorzugt möglichst eben sein. Falls das Gleitmittel transparent ist, sollten die Kontaktflächen des Kontaktmittels, die an den Innenseite 28 bis 31 und den Seitenflächen 12 bis 15 anliegen, möglichst eben sein und das Gleitmittel sollte eine konstante Dicke aufweisen. Ein solches Gleitmittel kann auch durch ein viskoses Material mit bestimmter Brechzahl verwirklicht sein, wobei die Viskosität des Materials so gewählt wird, daß es auch bei Verwendung des Lichtmischstabes ein Verschieben des Vollmischstab-Abschnitts 9 relativ zum Hohlabschnitt 10 dauerhaft ermöglicht.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, laufen die Innenseiten 28 bis 31 im Querschnitt gesehen jeweils unter einem rechten Winkel zusammen. Dies wird bei den Platten 24 und 27 dadurch erreicht, daß die auf der Innenseite 31 der Platte 27 aufliegenden Seitenfläche der Platte 24 senkrecht zu ihrer Innenseite 28 verläuft. In gleicher Weise sind die rechten Winkel zwischen den Innenseiten 28, 29; 29, 30 und 30, 31 verwirklicht. Bei diesem Aufbau müssen lediglich die aufliegenden Seitenflächen der Platten 24 bis 27 und die Innenseiten 28 bis 31 (bzw. die die Austrittsfläche 8 begrenzenden Kanten der Innenseiten 28 bis 31) möglichst exakt hergestellt sein. Alle anderen Kanten und Flächen der Platten 24 bis 27 können grob gestaltet und grob bemaßt sein, wodurch die Herstellung des Hohlabschnitts 10 vereinfacht ist. Die aufliegenden Seitenflächen der Platten 24 bis 27 sind mit den entsprechenden Innenseiten 28 bis 31 beispielsweise verkittet oder verklebt. Ferner sind die Platten 24 bis 27 so angeordnet, daß sich die Innenseiten 28 bis 31 senkrecht zur Endfläche 23 des Vollmischstab-Abschnitts 9 erstrecken, wodurch sich auch der gesamte Lichtmischstab 2 geradlinig erstreckt.

Bei der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform kann die Halterung 11 alternativ auch so ausgebildet sein, daß die Stützen 18 und 19 nicht am Vollmischstab-Abschnitt 9, sondern am Hohlabschnitt 10 außen angreifen. Dadurch werden die Verluste vermieden, die bei der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform in den Kontaktierungsbereichen der Stützen 18 und 19 auf den Seitenflächen 12 und 14 auftreten. Wenn der Teil des Hohlabschnitts 10, der sich über den Vollmischstab-Abschnitt 9 erstreckt, groß genug ist, kann in einer weiteren Alternative die Halterung 11 so ausgebildet sein, daß sie nur am Hohlabschnitt 10 angreift. Dann werden jegliche, durch die Halterung bedingten Verluste vermieden.

Der Lichtmischstab 2 ist bei der in Fig. 4 gezeigten Optikvorrichtung so eingebaut, daß die Position des Hohlabschnitts 10 fixiert ist und nicht verändert werden kann. Dies ist für gute optische Eigenschaften der Optikvorrichtung vorteilhaft, da dadurch sichergestellt wird, daß die Austrittsfläche 8 immer an der optimalen Position in der Optikvorrichtung liegt. Die Halterung 11 des Vollmischstab-Abschnitts 9 ist hingegen so ausgebildet, daß sie und somit auch der gehalterte Vollmischstab-Abschnitt 9 in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 verschiebbar sind. Dazu kann beispielsweise in der Grundplatte 16 ein sich in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 erstreckendes Langloch (nicht gezeigt) vorgesehen sein, in das ein ortsfester Stift der Optikvorrichtung hineinragt. Somit kann der Vollmischstab-Abschnitt 9 relativ zum Hohlabschnitt 10 in Längsrichtung verschoben werden, wodurch die Länge des Lichtmischstabs 2 und damit auch gleichzeitig die Position der Eintrittsfläche 7 verändert werden kann. In anderen Worten, mit diesem Lichtmischstab 2 ist es möglich, die Position der Eintrittsfläche 7 in einfacher Art und Weise optimal einzustellen, so daß beispielsweise immer der sekundäre Fokus der Lichtquelle 1 in der Eintrittsfläche 7 liegt.

Der Lichtmischstab 2 ist bevorzugt so ausgelegt, daß bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand die Länge des in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 über den Vollmischstab-Abschnitt 9 überstehenden Teils des Hohlabschnitts 10 (also der überstehende Hohlabschnitt) größer ist als die Schärfentiefe der Beleuchtungsoptik 3 plus der Länge des vorgesehenen Verschiebebereichs. Der Beitrag bezüglich der Schärfentiefe wird bevorzugt so gewählt, daß er zumindest eine Größenordnung größer als die Schärfentiefe ist. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Verschmutzung oder ein Beschlag auf der Endfläche 23 des Vollmischstab-Abschnitts 9 zu keiner wesentlichen Verschlechterung der Ausleuchtung der zu beleuchtenden Fläche 4 führt, selbst wenn die Länge des Lichtmischstabs 2 durch Verschieben des Vollmischstab- Abschnitts 9 verändert wird.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Lichtmischstab 2 findet die Lichtmischung des eingekoppelten Lichts im wesentlichen im Vollmischstab-Abschnitt 9 statt, so daß der Vorteil der sehr geringen Übertragungsverluste eines Vollmischstabes ausgenutzt wird. Ferner ist die Austrittsfläche 8 durch das Ende des Hohlabschnitts 10 festgelegt, so daß die Austrittsfläche 8 immer frei von Beschlägen und Verschmutzungen ist. Es wird somit ein optimierter Lichtmischstab bereitgestellt, dessen Länge auch noch anpaßbar ist.

In einer weiteren in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs 2 ist anstatt des Vollmischstab-Abschnitts 9 ein Hohlmischstababschnitt 32 vorgesehen, der wiederum teleskopartig in den Hohlabschnitt 10 in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 einschiebbar und aus diesem herausziehbar ist, um die Länge des Lichtmischstabs 2 zu verändern. Der Hohlmischstababschnitt 32 ist in gleicher Weise wie der Hohlabschnitt 10 aus vier Platten (von denen in der Seitenansicht von Fig. 5 nur die Platten 33, 34 sichtbar sind) aufgebaut, deren Innenseiten verspiegelt sind. Da bei dem Hohlmischstababschnitt 32 die Lichtführung an den verspiegelten Innenseiten der Platten 33, 34 stattfindet, ist der Aufbau einer Halterung für den Hohlmischstababschnitt 32 unproblematisch, da diese an den Plattenaußenseiten der Platten 33, 34 angreifen kann, die nicht zur Lichtführung im Hohlmischstababschnitt 32 beitragen. Die Halterung kann beispielsweise wie die in Fig. 1 gezeigte Halterung 11 aufgebaut sein, wobei es dann aber nicht notwendig ist, daß die Kontaktierungsbereiche, in denen die Stützen an den Hohlmischstababschnitt 31 befestigt sind, verspiegelt sind. Zur Unterstützung der teleskopartigen Verschiebung kann zwischen dem Hohlabschnitt 10 und dem Hohlmischstababschnitt 32 in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 ein Gleitmittel, wie z. B. eine Folienbeilage mit definierter Dicke, zwischengeschaltet sein.

Bei diesem Lichtmischstab 2 ist es auch noch vorteilhaft, daß die Eintrittsfläche 7 durch ein dem Hohlabschnitt 10 abgewandtes Ende des Hohlmischstababschnitts 32 gebildet ist, so daß sich auch auf der Eintrittsfläche 7 keine Beschläge oder Verschmutzungen niederschlagen können, wodurch die Optikeigenschaften des Lichtmischstabs 2 verbessert sind. Ferner ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Lichtmischstab noch die Querschnittsfläche des Hohlabschnitts 10 größer als die des Hohlmischstababschnitts 32, so daß dieser Lichtmischstab 2 auch noch in einfacher Art und Weise die Möglichkeit bereitstellt, die Querschnittsfläche des Lichtmischstabs 2 zu verändern.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs 2 ist in Fig. 6 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3 gezeigten darin, daß in den Hohlabschnitt 10 von der dem Vollmischstab-Abschnitt 9 abgewandten Seite ein weiterer Vollmischstab-Abschnitt 35 teilweise hineinragt. Dieser weitere Vollmischstab-Abschnitt 35 kann in gleicher Weise wie der Vollmischstab-Abschnitt 9 in Längsrichtung verschiebbar gelagert sein. Bevorzugt ist jedoch dieser Vollmischstab-Abschnitt 35 nicht verschiebbar und seine Position ist relativ zum Hohlabschnitt 10 fixiert. Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlabschnitt 10 ein optisches Kopplungselement, das eine optische Kopplung zwischen den beiden Vollmischstab-Abschnitten 9 und 35 bereitstellt. Gleichzeitig ist aufgrund des Hohlabschnitts 10 die Gesamtlänge des Lichtmischstabs 2 variierbar, wodurch bei einer Verwendung dieses Lichtmischstabs in der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung die Position der Eintrittsfläche 7 verstellt werden kann.

In Fig. 7 ist eine Weiterbildung des in Fig. 6 gezeigten Lichtmischstabs 2 gezeigt. Bei dieser Weiterbildung wird die Austrittsfläche 8 durch ein in Längsrichtung des Lichtmischstabs 2 gesehen der Eintrittsfläche 7 abgewandtes Ende eines Endabschnitts 36 gebildet, der optisch mit dem Vollmischstab-Abschnitt 35 gekoppelt ist. Der Endabschnitt 36 weist einen Hohlquerschnitt auf, so daß wieder der Vorteil gegeben ist, daß die Austrittsfläche 8 nicht durch eine Materialgrenzfläche gebildet ist, wodurch sich Verschmutzungen und Beschläge nicht auf der Austrittsfläche 8 bilden können, die die optischen Eigenschaften des Lichtmischstabs nachteilig beeinflussen würden. Der Endabschnitt 36 ist in gleicher Weise wie der Hohlabschnitt 10 aus vier Platten gebildet und übergreift den Vollmischstab-Abschnitt 35 teilweise. Bevorzugt kann der Endabschnitt 36 mit dem Vollmischstab-Abschnitt verklebt oder verkittet sein. Zur Fixierung kann jedoch auch ein Schrumpfschlauch verwendet werden, der bei dem in Fig. 7 gezeigten Zustand über den Endabschnitt 36 übergestülpt und erwärmt wird, so daß er sich zusammenzieht und die Platten des Endabschnitts 36 unter elastischer Vorspannung gegeneinander und gegen den Vollmischstab-Abschnitt 35 drückt und damit den Endabschnitt am Vollmischstab-Abschnitt 35 fixiert.

Eine Weiterbildung des Lichtmischstabs 2 von Fig. 7 ist in Fig. 8 gezeigt. Dieser Lichtmischstab 2 umfaßt an seinem eingangsseitigen Ende noch einen Anfangsabschnitt 37, der optisch mit einem dem Hohlabschnitt 10 abgewandten Ende des Vollmischstab-Abschnitts 9 gekoppelt ist. Der Anfangsabschnitt 37 ist ein Hohlabschnitt und weist somit einen Hohlquerschnitt auf, wobei der Anfangsabschnitt 37 bevorzugt in der gleichen Weise wie der Endabschnitt 36 aufgebaut und vergleichbar am Vollmischstab-Abschnitt 9 befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Eintrittsfläche 7 durch ein dem Vollmischstab-Abschnitt 9 angewandtes Ende des Anfangsabschnitts 37 gebildet, wodurch auch die Eintrittsfläche 7 nicht durch eine Materialgrenzfläche festgelegt ist. Somit können sich auch keine Beschläge oder Verschmutzungen auf der Eintrittsfläche 7 bilden, die nachteilig die optischen Eigenschaften des Lichtmischstabs 2 beeinflussen würden. Ferner wird auch noch die thermische Materialbelastung des Lichtmischstabs 2 verringert, da der sekundäre Fokus der Lichtquelle 1 in der Ebene der Eintrittsfläche 7 liegt, die aufgrund des Hohlquerschnitts des Anfangabschnitts 37 keine Materialendfläche des Lichtmischstabs 2 ist.

Einen solchen Anfangsabschnitt 37 kann man natürlich auch bei der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform des Lichtmischstabs 2 vorsehen, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform erreicht.

Alternativ könnte man die in Fig. 1, 5 und 7 gezeigten Ausführungsformen des Lichtmischstabs 2 jeweils so in der in Fig. 4 gezeigten Optikvorrichtung anordnen, daß der Hohlabschnitt 10 bzw. der Endabschnitt 36 zur Lichtquelle 1 hin gewandt ist. In diesem Fall würde dann das der Lichtquelle 1 zugewandte Ende des Hohlabschnitts 10 bzw. des Endabschnitts 36 die Eintrittsfläche 7 bilden. Dies führt zu den beschriebenen Vorteilen der verringerten Materialbelastung und der Eintrittsfläche 7, die frei von Verschmutzungen und Beschlägen ist. In diesem Fall wird bevorzugt die Position des Vollmischstab-Abschnitts 9 bzw. des Hohlmischstab-Abschnitts 32 in der Optikvorrichtung nicht verschiebbar festgelegt und der Hohlabschnitt 10 bzw. der Endabschnitt 36 wird verschoben, um die Lage der Eintrittsfläche 7 optimal einzustellen. Bei diesem Vorgehen bleibt die Lage der Austrittsfläche 8 erhalten, so daß die Beleuchtungs- und Projektionsoptik 3, 5 optimal ausgelegt werden können.

Bei den in Fig. 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen kann die Halterung für den Lichtmischstab jeweils wiederum auch so ausgebildet sein, daß sie teilweise oder komplett an den entsprechenden Hohlabschnitten 10, 36 und 37 angreift, wodurch wiederum Verluste im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Halterung an dem Vollmischstab-Abschnitt 9 angreift, vermieden werden können.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs 2 ist in Fig. 10 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3 gezeigten dadurch, daß die Querschnittsfläche des Hohlabschnitts 10 größer ist als die Querschnittsfläche des Vollmischstab-Abschnitts 9. Der Vollmischstab-Abschnitt 9 und der Hohlabschnitt 10 sind dabei so angeordnet, daß die Mittelpunkte ihre Querschnittsflächen auf einer Längsmittelachse des Lichtmischstabs 2 liegen, so daß in dem Bereich, in dem der Hohlabschnitt 10 den Vollmischstab-Abschnitt 9 überlappt, ein Spalt 38 zwischen dem Vollmischstab-Abschnitt 9 und dem Hohlabschnitt 10 im Überlappungsbereich vorhanden ist. Dadurch wird das Licht im Lichtmischstab 2 bis zur Endfläche 23 des Vollmischstab-Abschnitts 9 mittels Totalreflexion geführt und erst im überstehenden Teil des Hohlabschnitts 10 wird das Licht mittels Reflexion an den Platten 24 bis 27 geführt. Damit sind die durch die Reflexionen an den Platten 24 bis 27 bedingten Verluste im Vergleich zu dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Lichtmischstab 2 verringert. Bei dieser Ausführungsform ist für den Hohlabschnitt 10 natürlich eine eigenen Halterung (nicht gezeigt) vorgesehen, mit der die relative Lage des Vollmischstab-Abschnitts 9 und des Hohlabschnitts 10 in der Querschnittsebene beibehalten wird.

Auch der Endabschnitt 36 bei den in Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen kann entsprechend der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ausgebildet sein.

In Fig. 11 und 12 sind weitere Möglichkeiten zum Aufbau eines Hohlabschnitts aus vier plattenförmigen Elementen gezeigt. Diese Aufbauvarianten können bei den vorher beschriebenen Mischstababschnitten mit einem Hohlquerschnitt angewendet werden. Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform ist jede Platte 39, 40, 41, 42 gleich ausgebildet und weist jeweils an einer Innenseite eine in Längsrichtung verlaufenden Ausfräsung 43, 44, 45, 46 auf, an der die entsprechende Platte 40, 41, 42, 39 anliegt.

Bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform sind jeweils die beiden gegenüberliegenden Platten 47 und 49 sowie 48 und 50 gleich ausgebildet. Die Platten 47 und 49 weisen an ihrer Innenseite an beiden Enden jeweils eine sich in Längsrichtung erstreckende Ausfräsung 51, 52, 53, 54 auf, in denen die beiden anderen Platten 48, 50 mit rechteckigem Querschnitt geführt sind.

Bei den in Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen können die Platten entweder miteinander verklebt bzw. verkittet sein oder es kann statt dessen bei dem in Fig. 11 und 12 gezeigten Zustand ein oder mehrere Schrumpfschläuche (nicht gezeigt) über die Platten übergestülpt werden, die danach erwärmt werden und sich dadurch so zusammenziehen, daß die Platten unter elastischer Vorspannung aneinandergedrückt werden.

Der erfindungsgemäße Lichtmischstab kann nicht nur eine rechteckige Querschnittsform sondern auch eine quadratische, eine viereckige oder jede andere Querschnittsform aufweisen.

Claims (12)

1. Lichtmischstab mit einer Eintrittsfläche (7) und einer Austrittsfläche (8), der über die Eintrittsfläche (7) eingekoppeltes Licht entlang einer Lichtführungsrichtung zur Austrittsfläche (8) führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischstab (2) zwei in Lichtführungsrichtung hintereinander angeordnete und optisch miteinander gekoppelte Mischstababschnitte (9, 10) umfaßt, von denen ein erster als Hohlabschnitt (10) ausgebildet ist, in den der zweite Mischstababschnitt (9) zumindest teilweise hineinsteht.

2. Lichtmischstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mischstababschnitte (9, 10) in Lichtführungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind und dadurch die Länge des Lichtmischstabes (2) veränderbar ist.

3. Lichtmischstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Mischstababschnitt (9) ein Vollmischstab-Abschnitt ist.

4. Lichtmischstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dem zweiten Mischstababschnitt (9) abgewandte Ende des Hohlabschnitts (10) die Eintritts- oder Austrittsfläche (7, 8) bildet.

5. Lichtmischstab nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischstab (2) einen zweiten Hohlabschnitt (36) umfaßt, der an dem dem ersten Hohlabschnitt (10) abgewandten Ende des zweiten Mischstababschnitts (9) mit diesem optisch gekoppelt ist.

6. Lichtmischstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischstab (2) einen weiteren Mischstababschnitt (35) aufweist, der an dem dem zweiten Mischstababschnitt (9) abgewandten Ende des Hohlabschnitts (10) mit diesem optisch gekoppelt ist.

7. Lichtmischstab nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Mischstababschnitt (34) ein Vollmischstab-Abschnitt ist.

8. Lichtmischstab nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischstab einen einen Hohlquerschnitt aufweisenden Endabschnitt (35) umfaßt, der mit dem weiteren Mischstababschnitt (34) optisch gekoppelt ist und dessen dem weiteren Mischstababschnitt (34) abgewandtes Ende die Austrittsfläche (8) bildet.

9. Lichtmischstab nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmischstab (2) einen einen Hohlquerschnitt aufweisenden Anfangsabschnitt (36) umfaßt, der mit dem zweiten Mischstababschnitt (9) optisch gekoppelt ist und dessen dem zweiten Mischstababschnitt abgewandtes Ende die Eintrittsfläche (7) bildet.

10. Lichtmischstab nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden zueinander verschiebbaren Mischstababschnitten (9, 10) in ihrem Überlappungsbereich ein Gleitmittel vorgesehen ist.

11. Verwendung eines Lichtmischstabes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei einer Optikvorrichtung mit einer zu beleuchtenden Fläche (4) und einer Beleuchtungsoptik (3), die die Austrittsfläche (8) auf die zu beleuchtende Fläche (4) abbildet.

12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Optikvorrichtung eine Projektionsoptik (5) zum Projizieren der zu beleuchtenden Fläche (4) auf eine Projektionsfläche (6) umfaßt.