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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
in einer optischen Vorrichtung mit einer zu beleuchtenden Fläche und
einer Beleuchtungsoptik, die die Austrittsfläche des Lichtmischstabes auf
die zu beleuchtende Fläche
abbildet.
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Ein
solcher Lichtmischstab wird wie in der WO 98/37448 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.
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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.
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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
sowie eine Verwendung für
den Lichtmischstab in eine optischen Vorrichtung vorzusechen.
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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.
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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.
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Der
Lichtmischstab kann bevorzugt geradlinig oder geknickt sein.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber
noch näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs;
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2 eine
Seitenansicht des in 1 gezeigten Lichtmischstabs;
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3 eine
Vorderansicht des in 1 gezeigten Lichtmischstabs;
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4 eine
prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung mit dem
in 1 bis 3 gezeigten erfindungsgemäßen Lichtmischstab;
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5 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs;
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6 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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7 eine
Seitenansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs
von 6;
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8 eine
Seitenansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs
von 7;
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9 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmischstabs gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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10 eine
Vorderansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs
von 1 bis 3;
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11 eine
Vorderansicht eines Hohlabschnitts für einen erfindungsgemäßen Lichtmischstab,
und
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12 eine
Vorderansicht eines weiteren Hohlabschnitts für einen erfindungsgemäßen Lichtmischstab.
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In 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 4 eine Projektionsvorrichtung
gezeigt, mit der die mittels des bilderzeugenden Elements erzeugten
Bilder auf die Projektionsfläche 6 projiziert
werden können.
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Der
Lichtmischstab 2 weist eine der Lichtquelle 1 zugewandte
Eintrittsfläche 7 und
eine der Lichtquelle 1 abgewandte Austrittsfläche 8 auf.
Wie insbesondere aus 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.
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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 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 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.
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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.
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Der
Hohlabschnitt 10 ist, wie durch den Doppelpfeil A in 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.
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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.
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Wie
aus 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.
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Bei
der in 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 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.
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Der
Lichtmischstab 2 ist bei der in 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.
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Der
Lichtmischstab 2 ist bevorzugt so ausgelegt, daß bei dem
in 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.
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Bei
dem in 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.
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In
einer weiteren in 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 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 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 1 ein Gleitmittel, wie z. B. eine Folienbeilage
mit definierter Dicke, zwischengeschaltet sein.
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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 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.
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Eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lichtmischstabs 2 ist
in 6 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 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 4 gezeigten
Vorrichtung die Position der Eintrittsfläche 7 verstellt werden
kann.
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In 7 ist
eine Weiterbildung des in 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 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.
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Eine
Weiterbildung des Lichtmischstabs 2 von 7 ist
in 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.
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Einen
solchen Anfangsabschnitt 37 kann man natürlich auch
bei der in 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsform
des Lichtmischstabs 2 vorsehen, wie in 9 dargestellt
ist. Dadurch werden die gleichen Vorteile wie bei der in 8 gezeigten
Ausführungsform
erreicht.
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Alternativ
könnte
man die in 1, 5 und 7 gezeigten
Ausführungsformen
des Lichtmischstabs 2 jeweils so in der in 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.
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Bei
den in 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.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Lichtmischstabs 2 ist
in 10 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 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 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.
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Auch
der Endabschnitt 36 bei den in 7 und 8 gezeigten
Ausführungsformen
kann entsprechend der in 10 gezeigten
Ausführungsform ausgebildet
sein.
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In 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 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.
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Bei
der in 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.
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Bei
den in 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen
können
die Platten entweder miteinander verklebt bzw. verkittet sein oder
es kann statt dessen bei dem in 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.
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Der
erfindungsgemäße Lichtmischstab
kann nicht nur eine rechteckige Querschnittsform sondern auch eine
quadratische, eine viereckige oder jede andere Querschnittsform
aufweisen.