CN1715997A - 用于预处理初级照明光的光学装置 - Google Patents

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Abstract

提出了用于预处理初级照明光的光学装置，其中所提供的光谱处理段(P)包括多重棱镜组件(10)，该多重棱镜组件(10)包括多个依次/连续连接的棱镜(21、22)。相邻的连接棱镜(21、22)的棱镜对(20)形成各个光谱分隔表面(20c)。该光谱分隔表面(20c)被调整以执行对所述初级照明光(L1)的光谱分隔/分裂处理。

Description

用于预处理初级照明光的光学装置
技术领域
本发明涉及用于预处理初级照明光的光学装置，尤其涉及由多重二向色棱镜构成的组件或者为多重二向色棱镜组件(MDP)的光学装置，或者包括由多重二向色棱镜构成的组件或者多重二向色棱镜组件作为光谱处理段(section)，从而特别地实现波长特定的偏振管理的光学装置。
背景技术
在许多光学系统中，特别是在LCD投影仪中，需要光学装置预处理所提供的初级照明光。该预处理可包括将所接收的初级照明光分裂成光谱和/或偏振性能上互补部分的子处理。
然而，例如已知彩色选择滤光片单元在彩色选择性方面具有良好的性能，但其在光线输出和/或工作时的稳定性方面是不适合的，因为在绝大部分情况下这些投影系统的工作会引起特定的温度上升。
发明内容
本发明的目标是提供这样的光学装置：其具有优良的彩色偏振选择性能且光损耗低，并具有高的温度稳定性和温度坚固性。
通过根据独立权利要求1的特征的光学装置实现了该目标。本发明光学装置的优选实施例落在从属权利要求的范围内。
本发明的用于预处理初级照明光的光学装置包括光线进入段、光线输出段、以及光谱处理段。光线进入段被调整和/或排列成接收从入射方向透射进来并被接收的初级照明光。光线输出段被排列和/或调整成沿辐射方向将输出光线作为次级照明光输出。所提供的光谱处理段被调整和/或排列在所述光线进入段和所述光线输出段之间，其目的在于光谱处理所述初级照明光并产生所述次级照明光。
光谱处理段包括含有多个依次和/或连续连接棱镜的多重棱镜组件。相邻的连接棱镜的棱镜对在其间形成连接界面的表面处，特别是对角线或者斜边处形成各个光谱分隔表面或界面。调整和/或排列所述光谱分隔表面，其目的为执行对所述初级照明光或其衍生物的光谱分隔和/或分裂处理，产生所述次级照明或其雏形，特别是为了由此产生所述次级照明光或其雏形的第一和第二部分或类型，这些部分或类型被光谱分隔且具有或者属于基本上不同的和/或基本上互补的光谱波段或光谱分量，且这些部分或类型同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
换而言之，特别地，本发明的重点在于由初级照明光L1产生次级照明光L2的两种类型L2-1和L2-2。次级照明光L2的两种类型L2-1和L2-2之间的差异包括其不同的光谱波段，并且还进一步包括其不同的偏振状态。
首先，L2-1和L2-2具有光的互补光谱波段，例如红色-青色、蓝色-黄色、绿色-红紫色。本发明的多二向色棱镜组件的首要任务是将这些不同的波段互相分隔。
另一方面，两个互补的波段被赋予互相垂直的线性偏振状态。例如，蓝光成为s偏振光，黄光成为p偏振光。
根据沿光学路径和装置的照明系统的配置，改变这些颜色之间的偏置状态是可能的。
该系统的有利之处在于，无需提高装置的尺寸或系统元件的数目，即可使波段的一部分具有特定的偏置状态。在现有的照明系统中，在各个透镜阵列2和偏振转换器之后，只有处于一种线性偏振态的白光，即处于p偏振或者s偏振的偏振态。
图5和6中示出了减小元件数量和照明系统尺寸的区别。根据发明的配置，可获得两种状态的线性偏振光，其中每个偏振态具有各自的光谱波段或颜色。
对于使用诸如LCD投影仪的偏振敏感成像器的投影系统，主要的益处为获得光线的尺寸和复杂度，该光线在照明部分处已经相对于其偏振态和颜色被分隔，但是该光线未在空间上分隔。在相同的照明光束内沿平行于z方向存在两种偏振态。
取决于系统构造的偏振或者彩色敏感部件可随后在空间上分隔该光线。这种情况也可为投影引擎的光学设计提供更大的自由度。
根据本发明光学装置的优选实施例，所述多个棱镜或其一部分形成接收面，该接收面基本上朝向上述的入射方向。附加地或备选地，所述多个棱镜或其一部分形成辐射面，该辐射面基本上沿所述辐射方向。
根据另一个附加的或备选的实施例，所述相邻的连接棱镜的棱镜对形成立方结构或方形结构，即指长方体或正平行六面体结构。
优选地，二向色反射镜可置于棱镜对的棱镜之间。由此形成上述的光谱分隔面。所述二向色反射镜可调整成反射第一光谱波段之内的光线。附加地，所述二向色反射镜可调整成透射第二光谱波段之内的光线。此外，所述第二光谱波段和所述第一光谱波段基本上是互补和/或不重叠。
这种情况下，根据本发明的另一个优选实施例的所述光学装置包括半波长或λ/2的延迟器，其呈45°取向，并调整成使所述反射光和/或所述透射光具有某一偏振态，特别是为了由此准备所述次级照明光或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型相对于其偏振态被附加地分隔，且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
根据本发明的另一个优选实施例，光学装置可以为正三角形和/或所述光谱分隔面可以由一个棱镜对的两个相邻和连接棱镜的斜面形成。
这种情况下，在所述棱镜的正割面上或与该正割面相邻地排列所述λ/2延迟器具有另外的优点。附加地，所述正割面可以定向成平行于所述入射方向和/或所述辐射方向。所述λ/2延迟器被特别地调整和/或排列，其目的为由此准备所述次级照明光或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型相对于其偏振态被附加地分隔，且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
作为一个备选，棱镜对的所述棱镜可以为长斜方形，其中所述棱镜的第一对平行表面和所述入射方向成45°角，且其中所述棱镜的第二对平行表面排列成垂直于所述入射方向的方向。附加地，一个二向色反射镜可置于所述相邻的连接棱镜的第一棱镜对的表面之间，从而由此实现光谱分裂界面。
这种情况下，朝向所述第二对平行表面的光线输出段的表面可涂敷一具有45°取向的λ/2延迟器，所述λ/2延迟器被特别地调整和/或排列，其目的为由此准备所述次级照明光或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型相对于其偏振态被附加地分隔，且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
根据另一个备选实施例，本发明的光学装置可包括作为所述光谱处理段的一部分的偏振化或偏振转换系统。
该偏振化或偏振转换系统可排列和/或设在所述光线进入段和所述光谱处理段之间。
备选地，所述偏振化或偏振转换系统可排列和/或置于所述第二处理段和所述光线输出段之间。
根据本发明的光学装置的另一个优选实施例，所述多重棱镜组件的所述多个棱镜和/或所述多个棱镜对或者所述多重棱镜组件本身可包括或者形成基本上沿一个方向扩展的装置，该方向基本上垂直于所述入射方向。附加地，可以以条的形式形成多个组件的每一个或该组件本身。
备选地，所述多重棱镜组件的所述多个棱镜和/或所述多个棱镜对或者所述多重棱镜组件本身可包括或者形成基本上沿两个方向扩展的装置，该两个方向在每种情况下基本上垂直于所述入射方向，且在每种情况下基本上互相垂直。附加地，可以以二维的片或平面的形式排列和形成多个组件的每一个或该组件本身。
根据本发明的优选实施例，在所述棱镜对内设有第一棱镜，该棱镜被排列和/或调整以接收所述初级照明光或其衍生物。
为了实现该功能，所述第一棱镜可包括第一表面，该表面被排列和/或调整以接收所述初级照明光或其衍生物，且其特别地被定向成基本上垂直于所述光入射方向。
根据本发明的另一个备选的或附加的实施例，所述第一棱镜可包括第二表面，该表面被调整和/或排列以使在所述第一光谱波段范围之内的光线离开所述第一棱镜，并使该光线特别地朝向相邻的棱镜对，进一步特别地朝向所述棱镜对的第二棱镜，且进一步特别地穿过所述相邻棱镜对的所述第二棱镜的第一表面进入第二棱镜。
根据本发明的光学装置的另一个优选实施例，所述第一棱镜包括第三表面，该表面被排列和/或调整以接收所述第一光谱波段或其衍生物的光线，并且将所述第二波段或其衍生物的所述接收光线特别地从所述第一棱镜的所述第一表面反射到所述第一棱镜的所述第二表面。
附加地或备选地，第一棱镜的第三表面可以被排列和/或调整以接收所述第二光谱波段或其衍生物的光线，并且将所述第二波段或其衍生物的所述接收光线特别地从所述第一棱镜的所述第一表面透射到所述棱镜对的所述第二棱镜的所述第三表面，且进一步特别地穿过所述第二棱镜的所述第三表面进入所述棱镜对的所述第二棱镜。
根据本发明的一个优选实施例可以实现第一棱镜的尤其简单的形式，根据该实施例，所述第一棱镜的所述第一表面定向成基本上垂直于所述入射方向和/或特别是正割面。附加地或备选地，所述第一棱镜的所述第二表面可以定向成沿基本上平行于所述入射方向且特别是正割面的方向。另外，附加地或备选地，所述第一棱镜的第三表面可以是连接所述第一棱镜的所述第一表面和第二表面的对角面，特别地该对角面为斜面。
所述棱镜对还可包括第二棱镜，该棱镜被调整和/或排列以接收在所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线，特别地，该光线来自相邻棱镜对且进一步特别地来自所述相邻棱镜对的第一棱镜的第二表面。
附加地或备选地，所述第二棱镜可以被调整和/或排列以接收在所述第二光谱波段或其衍生物范围之内的光线，特别地，该光线来自所述棱镜对的所述第一棱镜且进一步特别地来自所述棱镜对的所述第一棱镜的所述第三表面。
下述设置具有特别的优点：所述棱镜对的所述第二棱镜的一部分具有第一表面，该表面被调整和/或排列以接收并使所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线进入，特别地该光线来自相邻棱镜对且进一步特别地来自所述相邻棱镜对的第一棱镜的第二表面。附加地或备选地，所述棱镜对的所述第二棱镜的所述第一表面可定向成基本上平行于所述入射方向和/或所述辐射方向。
根据本发明光学装置的另一个优选实施侧，所述第二棱镜可包括第二表面，该表面被调整和/或排列以使特别是基本上沿辐射方向和/或特别是在所述第二波段之内的光线离开所述第二棱镜。
根据本发明的另一个优选实施例，第二棱镜包括第三表面，该表面被调整和/或排列以接收所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线，并将特别是来自所述第二棱镜的所述第一表面的p偏振的偏振态的光反射到所述第二棱镜的所述第二表面。附加地或备选地，所述第二棱镜的所述第三表面被调整和/或排列以透射s偏振的偏振态的光线。
另外附加或备选地，所述第二棱镜的所述第三表面可以被调整和/或排列以接收所述第二光谱波段或其衍生物范围之内的光线，并将同一光线透射到第二棱镜的第二表面。
通过下述注释将详述本发明的这些和另外的方面：
本发明为或者包括例如下文的部分优选实施例所示的90°棱镜组件。该90°棱镜组件可以用于LCD投影仪的投影系统。调整该组件以将入射光分裂为两个部分，即相互互补和/或基本上不重叠的第一和第二光谱部分。第一光谱部分例如将其偏振态变成与第二部分互补。
出射光被划分为两个光谱波段，这两个波段的偏振态被分隔成s或p线性偏振光。
例如，入射的白色线性偏振光被分裂为蓝色和黄色部分。其中蓝光的偏振态被改变，使得相对于黄色来讲蓝色具有180°相位偏移的线性偏振光。
在第一个现有技术解决方案中，通过使用多个例如20至30个叠层延迟器箔片(例如为聚合物)的系统可以实现类似的功能。Colorlink公司正生产这些类型的滤光片，其商标为Color select filterTM。
该滤光片工作于线性偏振光。缺点在于其相对低的温度稳定性、相对低的对紫外辐射和/或深蓝色光线的抵抗性、以及相对低的透射效率。
第二个现有技术解决方案为或包括，在系统的照明部分具有45°二向色反射镜和半波长延迟器的结构。例如图4中示出该方案。与本发明的解决方案相比，该结构中的照明系统需要更多的空间，且光线的光学路径变长。
本发明的一个优点在于对温度不敏感，且与Color select filter相比具有更高的透射。
上述Color select filterTM(第一个现有技术解决方案)性能良好，但是不适用于投影系统中普遍存在的高温。此外，叠层的数量降低了光线的透射，这就是其效率有限的原因。
具有45°二向色反射镜结构的上述系统，即第二个现有技术解决方案，其空间尺寸太大并且由于照明系统的光学路径变长故也要求过多的空间。
本发明解决如下问题：
●照明系统的大尺寸
●温度稳定性
●抗深蓝光性能
●透射效率
●F/#数对波长选择偏振的关联性
图3和7示出了根据本发明第一实施例的90°三角形棱镜的上述组件。每隔一个棱镜在单个棱镜沿三角形或三角棱镜斜边的表面上涂敷了二向色反射镜涂层。这些棱镜呈耦合状地与形状相同但没有这种涂层的棱镜粘接在一起。现在我们得到正方形棱镜组件。下一步为在每个正方形棱镜的一侧上堆叠延迟器(见图7)。
这些棱镜被定位和/或调整成要求线性偏振光的传统照明系统。
具有透镜阵列光集成系统的传统设计是使用多二向色棱镜组件的基础。
图1示出了根据第一实施例的组件的示意图，该组件包括具有抛物面反射器的灯、第一透镜阵列、偏振转换系统(PCS)、第二透镜阵列和多重二向色棱镜。除了本发明的多重二向色棱镜组件之外，该照明系统为现有的技术水平并用于目前的投影仪中。
第一透镜阵列将来自灯的准直光束聚焦到第二透镜阵列。在到达第二透镜阵列之前，该光线被偏振束分裂棱镜(偏振转换系统)分隔成p和s偏振光。光学分裂之后，一个偏振态可以从s偏振光变为p偏振光或者由p偏振光变为s偏振光。总之，白光(lambda 1)经过PCS之后成为线性偏振。穿过透镜阵列2之后，线性偏振光lambda 1将被二向色棱镜分裂成两个波段lambda 2和lambda 3。其中lambda 3被透射，二向色反射镜反射lambda 2。被透射的波段lambda 3在未改变其偏振态的情况下而被引导。二向色反射镜反射lambda 2两次。在第一次反射之后，半波长延迟器被置于棱镜之间以改变lambda 2的偏振态。第二次反射将光线引向照明系统。
图2示出了具有相同功能的本发明的第二实施例。其部件的排列和子结构略微不同。
第二实施例包括抛物面反射器、第一透镜阵列、多个DC棱镜、第二透镜阵列、和偏振转换系统PCS。与第一个设置相比，改变了多个DC棱镜和偏振转换系统的位置。此外，除了涂层之外，多个DC棱镜组件的子结构和偏振转换系统PCS相同。多个DC棱镜组件前部的栅格避免光线进入错误的棱镜侧面。该工作原理反过来对于上述系统也是一样的。首先，光线被分裂成两个波段lambda 2和lambda 3。两个波段都未被偏振化。随后，穿过第二透镜阵列之后，PCS对于该两个波段产生线性偏振光，其中两个波段的偏振矢量互相垂直。
二向色棱镜将来自第一透镜阵列的光线分裂成两个波段。其中lambda 2被反射，lambda 3被二向色反射镜透射。穿过棱镜阵列之后，lambda 3将到达PCS的棱镜1，且lambda 2将到达PCS的棱镜2。Lambda2和lambda 3在这里将分裂为s和p偏振分量。通过随后的方案(见图2)，lambda 2的透射部分成为p偏振。同样地，lambda 3的透射部分成为p偏振。
Lambda 2和3的反射部分都是s偏振。由于棱镜配置，将在每个棱镜上得到具有不同偏振方向的两个波段，备选地，不同棱镜之间的偏振方向不同。在每个第二棱镜前部放置沿45°排列的半波长延迟器使偏振方向旋转90°，使得所有的lambda 2分量将具有相同的偏振态且其中所有的lambda 3分量将具有和lambda 2互补的相同偏振态。
无需使用太先进的制作技术就可以将彩色管理和偏振管理集成到一个系统中。无需先进的层压工艺，而该工艺对于由延迟器片制作彩色选择滤光片是必须的。另外的可能优点为：
●偏振及颜色选择效率不依赖于F/#数目(表示照明系统中角度陡峭度的量)
●透射效率高
●制作工艺简单
●对温度不敏感
●对430nm以下的深蓝色光更加稳定
下面将参照附图并基于优选实施例更加详细地描述本发明。
附图说明
图1为本发明第一实施例的示意图和截面侧视图。
图2为本发明另一个优选实施例的示意图和截面侧视图。
图3为用于阐述本发明工作原理的本发明优选实施例截面侧视图。
图4和5为阐述现有技术系统的示意图。
图6为使用本发明一个实施例的照明系统的截面侧视图。
图7A至7E为用于阐述本发明的组装过程的截面侧视图。
图8为进一步阐述本发明原理的示意图和截面侧视图。
图9A和9B为用于阐述本发明工作原理的截面侧视图。
具体实施方式
在下文中，用相同的附图标记表示结构或者功能等价或类似的元件。并未在其每次出现时详细解释其结构和功能。
图1为本发明的光学装置1的第一实施例的示意图和截面侧视图。该装置包括作为光谱处理段P的具有λ/2延迟器单元的多重二向色棱镜组件10。多重二向色棱镜组件10具有条状，即1维结构，或者片状结构，即由第一棱镜21和第二棱镜22的棱镜对20组成的2维结构。
经由第一透镜阵列31、偏振转换器50、和排列在多重二向色棱镜组件10的光线入射一侧的第二透镜阵列32，初级照明光L1从输入端或入射方向Z输入。由本发明的多重二向色棱镜组件10的所述光谱处理段P预处理入射的初级照明光L1之后，次级照明光L2沿辐射方向Z′(这种情况下基本上与入射方向Z相同)离开光谱处理段P，即多重二向色棱镜组件10。
图2所示的本发明的光学装置1的实施例类似于图1所示的光学装置，其具有如下特征。图2所示的实施例包括作为光谱处理段P的多重二向色棱镜组件，其中相邻和连接棱镜21和22的棱镜对20的棱镜21和22具有基于平行六面体和长斜方形的结构，而在图1的实施例中，棱镜21和22是基于三角形。此外，在每隔一个二向色棱镜后提供λ/2的延迟器单元40以转换各个偏振态。
图3为图1中所示的实施例的截面视图和侧视图，其中阐述了用于来偏振化、p偏振、和s偏振的初级照明光的光学路径。此外，在偏振转换器50的每隔一个棱镜后提供λ/2的延迟器单元40以转换各个偏振态。图9A和9B示出了多重二向色棱镜组件10内光学路径的更加详细的情形。
如前所述，图4描述了为了获得和本发明相比具有可比效果的现有技术光学装置的光学路径。
图5因此以示意性和截面侧视图描述了具有现有技术光谱处理段10′的现有技术光学装置1′，两者都被包括在具有比较大的光学扩展的现有技术投影系统中。
为了进行直接比较，图6也以示意性和截面侧视图描述了在新投影系统中具有光谱处理段P或10的本发明的光学装置1的实施例，与图5相比，新投影系统的光学扩展降低，因为光谱处理基本上是根据本发明的光学装置1以及特别地根据本发明的多重二向色棱镜组件10进行的。
图7A至7E演示了为了获得根据本发明的多重二向色棱镜组件10的组装过程。根据图7A，90°的三角形形状的第一棱镜21设有形成棱镜正割面的第一表面21-1和第二表面21-2，还设有对角面或斜面21d，该对角面或斜面21d形成用于接收和展示二向色反射镜涂层30以实现光谱和/或偏振选择光学界面22c的涂层侧面。提供的第二棱镜22还包括形成棱镜正割面的第一表面22-1和第二表面22-2。附加地，第二棱镜还包括对角面或斜面22d。
在图7B中，所述第一棱镜21和第二棱镜22被分别粘接在一起以分别形成所述第一棱镜21和第二棱镜22的棱镜对20。在图7C中，设有45°取向的λ/2延迟器40，其目的为排列和放置在第二棱镜22的第一表面22-1上。然后，根据图7D，提供了被粘接的第一棱镜21和第二棱镜22的另一个棱镜对20，并根据图7E将其固定到粘接在一起的第一和第二棱镜21和22的所述第一棱镜对20上。以这样的方式完成该步骤：使得所提供的λ/2延迟器40位于第一棱镜对20的第二棱镜的第一表面和第二棱镜对20的第一棱镜21的第二表面21-2之间。在本发明的光学装置1的工作中，所提供的λ/2延迟器40的作用为将入射光的偏振态由s偏振改变为p偏振或者由p偏振改变为s偏振。
图8为阐述本发明的光学装置1的整体结构的示意性方框图，该光学装置1含有具有光线入射面E′的光线入射段E、具有光线输出面O′的光线输出段O、以及位于光线入射段E和光线输出段O之间的本发明的光谱处理段P，该光谱处理段P用于接收来自光线入射方向Z的初级照明光L1并产生基本上沿辐射方向Z′(这种情况下辐射方向Z′基本上与所述光线入射方向Z相同)的被辐射和输出的次级照明光L2。
图9A更加详细地以截面和示意性侧视图解释了通过形成本发明光学装置1的光谱处理段P的多重二向色棱镜组10而组成的光学装置1的结构。这是基于具有第一和第二棱镜21和22的相邻棱镜对20的多重二向色棱镜组件10而完成的。棱镜21和22均为90°的三角形。所述第一棱镜21包括第一和第二正割面21-1和21-2以及任何对角面或斜面21d。对于所述第二棱镜22也是如此，该棱镜包括第一和第二正割面22-1和22-2以及对角面或斜面22d。分别在所述第一棱镜21和所述第二棱镜22的斜面或对角面21d和22d之间形成二向色涂层或者二向色反射镜30，从而实现分别位于棱镜21、22的各个棱镜对20的所述第一棱镜21和第二棱镜22之间的光谱选择界面20c。
λ/2延迟器元件40可分别置于第一和第二棱镜20、21、22的相邻棱镜对20之间，以实现分别位于直接相邻的第一和第二棱镜20、21、22的棱镜对20之间的偏振选择或偏振转换界面40c。如图9A所示，第一棱镜21的第一表面21a定向成朝着光线入射方向Z。此外，第二棱镜22的第二表面22-2定向成沿光线输出方向Z′。
图9B与图9A相似，进一步阐述了本发明所实现的光谱分解，并特别地阐述了以与图3所示的类似方式将白光分解为红光和青光。
附图标记
1    根据本发明的光学装置
1′  现有技术的光学装置
10   本发明的多重二向色棱镜组件
10′ 现有技术的多重二向色棱镜组件
20   棱镜21、22的棱镜对
20c  界面、光谱分隔表面或界面
21   第一棱镜
21-1 第一表面、第一正割面
21-2 第二表面、第二正割面
21-d 第三表面、对角面、斜面
22   第二棱镜
22-1 第一表面、第一正割面
22-2 第二表面、第二正割面
22-d 第三表面、对角面、斜面
30   二向色反射元件、二向色反射镜
30c  光谱分隔界面
31   第一透镜阵列
32   第二透镜阵列
40   偏振变化元件、偏振选择元件、半波长延迟器、λ/2延迟器
40c  偏振变化表面或界面、偏振选择表面或界面
50   偏振转换系统
E    光线进入/入射/输入段
E′  光线进入/入射/输入面
L1   初级照明光
L2   次级照明光
L2-1 次级照明光的第一部分或类型
L2-2 次级照明光的第二部分或类型
O    光线输出/出射/辐射段
O′  光线输出/出射/辐射面
P    光谱处理段
SC1  第一光谱分量
SC2  第二光谱分量
X    扩展方向
Y    扩展方向
z    光线入射/输入方向
z′  光线输出/辐射方向

Claims (24)

1、用于预处理初级照明光的光学装置，包括：
光线进入段(E)，用于接收从入射方向(Z)透射进来并被接收的初级照明光(L1)；
光线输出段(O)，用于沿辐射方向(Z′)将输出光线输出作为次级照明光(L2)；
光谱处理段(P)，被排列在所述光线进入段(E)和所述光线输出段(O)之间，用于光谱处理所述初级照明光(L1)，其目的在于产生所述次级照明光(L2)；
其中所述光谱处理段(P)包括多重棱镜组件(10)，该组件包括多个依次和/或连续连接的棱镜(21、22)；
其中相邻的连接棱镜(21、22)的棱镜对(20)在其间形成连接界面(20c)的表面(21d、22d)处，特别是对角线或者斜边处形成各自的光谱分隔表面(20c)；以及
其中所述光谱分隔表面(20c)被调整和排列，
以执行对所述初级照明光(L1)或其衍生物的光谱分隔和/或分裂处理；
以产生所述次级照明光(L2)或其雏形；以及特别地
由此产生所述次级照明光(L2)或其雏形的第一和第二部分或类型(L2-1、L2-2)，这些部分或类型被光谱分隔且具有或者属于基本上不同的和/或基本上互补的光谱波段或光谱分量(SC1、SC2)，且这些部分或类型同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
2、根据权利要求1的光学装置，
其中所述多个棱镜(21、22)或其一部分形成接收面(E′)，该接收面朝向所述入射方向(Z)，和/或
其中所述多个棱镜或其一部分形成辐射面(O′)，该辐射面沿所述辐射方向(Z′)。
3、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述相邻的连接棱镜(21、22)的棱镜对(20)形成立方结构或方形结构。
4、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中二向色反射镜(30)置于棱镜(21、22)的棱镜对(20)的棱镜(21、22)之间，由此形成所述光谱分隔面(20c)；
其中所述二向色反射镜(30)被调整成反射具有第一光谱波段的光线；
其中所述二向色反射镜(30)被调整成透射具有第二光谱波段的光线；以及
其中所述第二光谱波段和所述第一光谱波段基本上互补和/或不重叠。
5、根据权利要求4的光学装置，
包括半波长或λ/2的延迟器(40)，其呈45°取向，用于调整所述反射光和/或所述透射光的偏振态；
特别地以由此准备所述次级照明光(L2)或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型(L2-1、L2-2)相对于其偏振态被附加地分隔、且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
6、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述棱镜(21、22)为正三角形；和/或
其中所述光谱分隔面(20c)可以由棱镜(21、22)的棱镜对(20)的两个相邻和连接棱镜(21、22)的斜面(21d、22d)形成。
7、根据权利要求6的光学装置，
其中所述λ/2延迟器(40)被排列在所述棱镜(21、22)的正割面(21-2、22-1)上或与该正割面相邻；并且
其中所述正割面(21-1、22-1)被置成平行于所述入射方向(Z)和/或所述辐射方向(Z′)，以及
特别地以由此准备所述次级照明光(L2)或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型(L2-1、L2-2)相对于其偏振态被附加地分隔、且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
8、根据前述权利要求1至5中任一项所述的光学装置，
其中所述棱镜(21、22)为长斜方形；
其中所述棱镜(21、22)的第一对平行表面和所述入射方向(Z)成45°角；
其中所述棱镜(21、22)的第二对平行表面排列成与所述入射方向(Z)垂直的方向(X、Y)；以及
其中二向色反射镜(30)被置于所述相邻的连接棱镜(21、22)的第一棱镜对的表面之间。
9、根据权利要求8的光学装置，
其中朝向所述第二对平行表面的所述光线输出段(Z′)的表面涂敷一具有45°取向的λ/2延迟器；
特别地以由此准备所述次级照明光(L2)或其所述雏形的所述第一和第二部分或类型(L2-1、L2-2)相对于其偏振态被附加地分隔、且附加地具有或者属于基本上不同和/或基本上互补的偏振态，特别指第一或者s偏振的偏振态以及第二或者p偏振的偏振态，且同时保持或基本上被空间混合或基本上未被空间分隔。
10、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述光谱处理段(P)包括偏振转换系统(50)。
11、根据权利要求10的光学装置，
其中所述偏振转换系统(50)排列在所述光线进入段(E)和所述光谱处理段(P)之间。
12、根据权利要求10的光学装置，
其中所述偏振转换系统(50)排列在所述光谱处理段(P)和所述光线输出段(O)之间。
13、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述多重棱镜组件(10)的所述多个棱镜(21、22)和/或棱镜(21、22)的所述棱镜对(20)、或者所述多重棱镜组件(10)本身或者其一部分为包括或者形成基本上沿一个方向(X)扩展的装置，该方向(X)基本上垂直于所述入射方向(Z)，该棱镜组件(10)本身或者其一部分特别地为条形。
14、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述多重棱镜组件(10)的所述多个棱镜(21、22)和/或棱镜(21、22)的所述棱镜对(20)、或者所述多重棱镜组件(10)本身或者其一部分为包括或者形成基本上沿两个方向(X、Y)扩展的装置，该两个方向(X、Y)中的每个方向基本上垂直于所述入射方向(Z)且基本上互相垂直，该棱镜组件(10)本身或者其一部分为二维的片或平面的形式。
15、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中在所述棱镜(21、22)的棱镜对(20)内设有第一棱镜(21)，该第一棱镜(21)被调整和/或排列以接收所述初级照明光(L1)或其衍生物。
16、根据权利要求15的光学装置，
其中所述第一棱镜(21)包括第一表面(22-1)，该第一表面(22-1)被调整和/或排列以接收所述初级照明光(L1)或其衍生物，且其特别地被定向成基本上垂直于所述光入射方向(Z)。
17、根据前述权利要求15或16中任一项所述的光学装置，
其中所述第一棱镜(21)包括正割面(21-2)，该正割面(21-2)被调整和/或排列以使在所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线离开所述第一棱镜(21)，并使该光线特别地朝向相邻的棱镜(21、22)的棱镜对(20)，进一步特别地朝向所述相邻的棱镜(21、22)的棱镜对的第二棱镜(22)，且进一步特别地穿过所述相邻的棱镜(21、22)的棱镜对(20)的所述第二棱镜(22)的第一表面(22-1)而进入第二棱镜。
18、根据前述权利要求15至17中任一项所述的光学装置，其中所述第一棱镜(21)包括第三表面(21d)，该第三表面(21d)被排列和/或调整：
以接收所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线，并且将所述第一光谱波段或其衍生物的所述接收的光线特别地从所述第一表面(21-1)反射到所述第一棱镜(21)的所述正割面(21-1)；和/或
将所述第二光谱波段或其衍生物的光线反射，并且将所述第二光谱波段或其衍生物的所述接收光线特别地从所述第一表面(21-1)透射到所述第一棱镜(21)的所述第三表面(21d)，且进一步特别地穿过其第三表面(22d)进入棱镜(21、22)的所述棱镜对(20)的第二棱镜(22)。
19、根据前述权利要求15至18中任一项所述的光学装置，
其中所述第一棱镜(21)的所述第一表面(21-1)基本上垂直于所述入射方向(Z)，特别是正割面；和/或
其中所述第一棱镜(21)的所述正割面(21-2)基本上平行于所述入射方向(Z)，特别是正割面；和/或
其中所述第一棱镜(21)的所述第三表面(21d)为连接所述第一棱镜的所述第一表面和正割面(21-1、21-2)的对角面，特别地该对角面为斜面。
20、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中在所述棱镜(21、22)的棱镜对(20)内设有第二棱镜(22)，该第二棱镜(22)被调整和/或排列以接收在所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线。
21、根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，
其中所述第二棱镜(22)包括第一表面(22-1)，该第一表面(22-1)被调整和/或排列以接收并使所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线进入，特别地该光线来自相邻棱镜(21、22)的棱镜对(20)且进一步特别地来自所述相邻棱镜(21、22)的棱镜对(20)的第一棱镜(21)的正割面(21-2)，且第一表面(22-1)特别地定向成基本上平行于所述入射方向和/或所述辐射方向(C′)。
22、根据前述权利要求20或21中任一项所述的光学装置，
其中所述第二棱镜(22)包括正割面(22-2)，该正割面(22-2)被调整和/或排列以使光线特别是基本上沿辐射方向(Z′)离开所述第二棱镜。
23、根据前述权利要求20至22中任一项所述的光学装置，
其中所述第二棱镜(22)包括第三表面(22d)，该第三表面(22d)被调整和/或排列：
以接收所述第一光谱波段或其衍生物范围之内的光线，并将特别是来自所述第二棱镜(22)的所述第一表面(22-1)的p偏振的偏振态的光反射到所述第二棱镜(22)的所述正割面(22-2)；和/或
以透射s偏振的偏振态的光线；和/或
以接收所述第二光谱波段或其衍生物范围之内的光线，并将同一光线透射到所述第二棱镜(22)的正割面(22-2)。
24、根据前述权利要求20至23中任一项所述的光学装置，
其中所述第一棱镜(22)的所述第一表面(22-1)基本上平行于辐射方向(Z)，特别是正割面；和/或
其中所述第一棱镜(22)的所述正割面(22-2)基本上垂直于辐射方向(Z)，特别是正割面；和/或
其中所述第一棱镜(21)的所述第三表面(21d)为连接所述第一棱镜的所述第一表面和正割面(21-1、21-2)的对角面，该对角面特别是斜面。
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