Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtleitelement, ein Verfahren
zur Herstellung eines Lichtleitelements, sowie die Verwendung des
Lichtleitelements und eine Abbildungsvorrichtung mit dem Lichtleitelement.The
The present invention relates to a light guide, a method
for producing a light-guiding element, and the use of the
Light guide element and an imaging device with the light guide.
In
der WO2009/015845A1 ist
ein Beleuchtungssystem für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
beschrieben. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen
dienen zur Massenproduktion von Mikro- und/oder nanostrukturierten
Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelementen. Dabei wird eine
maskentragende Struktur auf ein zu belichtendes Objekt (Wafer) mittels
optischer Abbildung abgebildet. Die zur Abbildung verwendete Wellenlänge
ist üblicherweise kleiner als 200 nm. Um kleinstmögliche
Strukturen abzubilden, ist es erforderlich, dass die mikrolithographische
Projektionsbelichtungsanlage an ihrer Auflösungsgrenze betrieben
wird. Dabei spielt die Art der Beleuchtung der Maske eine wesentliche
Rolle. Um das Beleuchtungslicht, mit welchem die Maske beleuchtet
wird, vorzugeben, wird mittels eines Beleuchtungssystems die Winkelverteilung
der auf die Maske treffenden Lichtbündel, deren Polarisationsverteilung,
sowie deren Orts- und Intensitätsverteilung mittels des
Beleuchtungssystems eingestellt. Hierzu bedienen sich moderne Beleuchtungssysteme
einer Anordnung von Mikrospiegeln, welche je nach Erfordernissen
in ihren Winkeln in wenigstens einer Raumrichtung, üblicherweise
in zwei Richtungen einstellbar sind. In der auf die Anmelderin zurückgehende WO2009/01548A1 sind
mehrer Verfahren und Anordnungen beschrieben, mittels denen sich
die Winkeleinstellung der genannten Mikrospiegel durchführen
lässt.In the WO2009 / 015845A1 An illumination system for a microlithographic projection exposure apparatus is described. Microlithographic projection exposure systems are used for the mass production of micro- and / or nanostructured components, in particular semiconductor components. In this case, a mask-carrying structure is imaged onto an object to be exposed (wafer) by means of optical imaging. The wavelength used for imaging is usually less than 200 nm. In order to image the smallest possible structures, it is necessary that the microlithographic projection exposure apparatus is operated at its resolution limit. The type of illumination of the mask plays an essential role. In order to specify the illumination light with which the mask is illuminated, the angular distribution of the light bundles striking the mask, their polarization distribution, and their location and intensity distribution by means of the illumination system are adjusted by means of an illumination system. For this purpose, use modern lighting systems of an array of micromirrors, which are adjustable depending on the requirements in their angles in at least one spatial direction, usually in two directions. In the case of the applicant WO2009 / 01548A1 Several methods and arrangements are described by means of which the angular adjustment of the said micromirrors can be carried out.
1 zeigt
eine Anzahl von Mikrospiegeln, die in Form eines Mikrospiegel-Felds(-Arrays)
angeordnet sind, wie sie in einem Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage
der oben beschriebenen Art Anwendung finden. Dabei sind eine Anzahl von
Mikrospiegel 1 matrixförmig, üblicherweise
in einer Ebene angeordnet, wobei die einzelnen Mikrospiegel von
einem Substrat der Mikrospiegelanordnung 2 derart getragen
bzw. gehalten werden, dass sie um wenigstens eine Achse kippbar
sind. Vorzugsweise lassen sich die Mikrospiegel 1 um zwei
Achsen derart verkippen, so dass innerhalb eines Winkelbereichs
jeder Winkel bezogen auf die Substratebene der Mikrospiegelanordnung 2 einstellbar
ist. In 1 ist beispielsweise ein gegenüber
den andern Spiegeln verkippter Mikrospiegel 1a schematisch
dargestellt. Typische Mikrospiegel-Arrays, wie sie z. B. in modernen
Beleuchtungssystemen von Projektionsbelichtungsanlagen zum Einsatz
kommen, umfassen zwischen 100 und 10 000 üblicherweise
in einer ebenen Matrixstruktur angeordnete Mikrospiegel 1. 1 zeigt
schematisch zur Verdeutlichung lediglich eine Anordnung von 16 Mikrospiegel 1 auf
einem ebenen Substrat der Mikrospiegelanordnung 2. Ferner
zeigt 1 wie von einer Optik ein Beleuchtungsstrahlenbündel 4 über
die Mikrospiegelanordnung 2 in eine beleuchtete Ebene 5 übergeführt
wird. Nach Durchlaufen weiterer optischer Komponenten beleuchtet
das Beleuchtungsstrahlenbündel 4 eine auf ein
Substrat (Wafer) abzubildende Maske unter bestimmten vorgegebenen
Winkel-, Polarisations-, Positions- und Intensitätsverteilungen.
Optional kann über ein schaltbares Filter 6 Licht
aus dem Beleuchtungsstrahlenbündel 4 ausgeblendet
werden. Dies ist beispielhaft für 2 rechteckförmige
Bereiche 6a und 6b im schaltbaren Filter 6 dargestellt.
Diese Bereiche werden z. B. durch in ihrer Transmission regelbare (oder
steuerbare) Bereiche abgeblendet. Durch das Abblenden oder Ausblenden
der Bereiche 6a und 6b treten auch in der beleuchteten
Ebene 5 abgeblendete oder ausgeblendete Bereiche 5a und 5b auf. 1 Figure 4 shows a number of micromirrors arranged in the form of a micromirror array (arrays) used in an illumination system of a projection exposure apparatus of the type described above. There are a number of micromirrors 1 matrix-shaped, usually arranged in a plane, wherein the individual micromirrors from a substrate of the micromirror arrangement 2 be carried or held so that they are tiltable about at least one axis. Preferably, the micromirrors can be 1 about two axes such tilt, so that within an angular range of each angle with respect to the substrate plane of the micromirror array 2 is adjustable. In 1 is, for example, a micromirror tilted with respect to the other mirrors 1a shown schematically. Typical micromirror arrays, such as. Example, in modern lighting systems of projection exposure systems are used, comprise between 100 and 10 000 usually arranged in a planar matrix structure micromirrors 1 , 1 schematically shows for clarity only an array of 16 micromirrors 1 on a planar substrate of the micromirror array 2 , Further shows 1 as from an optic a lighting beam 4 via the micromirror arrangement 2 in an illuminated plane 5 is transferred. After passing through further optical components illuminates the illumination beam 4 a mask to be imaged on a substrate (wafer) under certain predetermined angular, polarization, position and intensity distributions. Optionally, via a switchable filter 6 Light from the illumination beam 4 be hidden. This is exemplary for 2 rectangular areas 6a and 6b in the switchable filter 6 shown. These areas are z. B. dimmed by controllable in their transmission (or controllable) areas. By fading out or hiding the areas 6a and 6b also occur in the illuminated plane 5 dimmed or hidden areas 5a and 5b on.
Zur
Messung, Steuerung (bzw. Regelung) und zur Kontrolle der Winkeleinstellungen
der einzelnen Mikrospiegel 1, 1a der Mikrospiegelanordnung 2 dient
eine an eine Kontrolleinheit 10 angeschlossene Messvorrichtung,
welche eine Meßlichtquelle 12 und wenigstens einen
positionssensitiven Sensor 13 umfasst. Der positionssensitiven
Sensor 13 umfasst vorzugsweise mehrere matrixförmig
angeordnete positionssensitive Sensorelemente (nicht dargestellt),
so dass die Winkeleinstellung eines jeden einzelnen Mikrospiegels 1, 1a durch
ein entsprechendes positionssensitives Sensorelement der Sensoranordnung 13 erfasst
wird. Die Meßlichtquelle 12 liefert hierzu für
jeden einzelnen Mikrospiegel ein Meßstrahlenbündel 14a, 15a,
welches auf die einzelnen Mikrospiegel trifft. Abhängig
von der Winkeleinstellung der einzelnen Mikrospiegel 1, 1a werden
die Meßstrahlenbündel 14a, 15a der
Messlichtquelle 12 auf ein entsprechendes positionssensitives
Sensorelement der Sensoranordnung 13 gelenkt wird. Damit
lassen sich die Winkeleinstellungen jedes Mikrospiegels 1, 1a erfassen,
da abhängig von der Winkeleinstellung der einzelnen Mirkospiegel 1, 1a die
an diesen reflektierten Messstrahlenbündel 14b, 15b in
unterschiedlicher Art und Weise auf ein positionssensitives Sensorelement
des positionssensitiven Sensors 13 gelangen. Üblicherweise
ist die Meßlichtquelle 12 derart angeordnet, dass
die auf die jeweiligen Mikrospiegel 1, 1a fallende
Meßstrahlenbündel 14a, 15a etwa unter
90° zum Beleuchtungsstrahlenbündel 4 auf
die Mikrospiegel trifft. Aufgrund der großen Zahl von Mikrospiegel
(ca. 100 bis 10 000), welche auf einem Substrat der Mikrospiegelanordnung 2 von
etwa 5 cm × 5 cm angeordnet sind, ist es erforderlich,
ebenso so viele Meßstrahlenbündel 14a, 15a der
Meßlichtquelle 12 wie Mikrospiegel zu erzeugen,
um jeden Mikrospiegel 1, 1a mit einem Meßlichtbündel 14a, 15a zu dessen
Winkelvermessung zu versorgen. Nur so ist eine schnelle Winkeleinstellung
oder Winkeländerung der Mikrospiegel 1, 1a möglich.
Hierzu wird als Meßlichtquelle beispielsweise ein Diodenarray
verwendet. Dabei umfasst das Diodenarray etwa die gleiche Anzahl
von Dioden, wie Mikrospiegel der Mikrospiegelanordnung 2.
Vorzugsweise werden als Dioden VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting
Laser) verwendet. Dies bedeutet, dass das Licht von den einzelnen
Dioden (Leuchtdioden, Laserdioden) auf die jeweiligen Mikrospiegel 1, 1a in
einer eindeutigen Art und Weise gelenkt werden muss, so dass jeder
Mikrospiegel genau durch eine Diode beleuchtet wird. Damit ist es
möglich durch gezieltes Ansteuern einzelner Dioden gezielt
einzelne Mikrospiegel 1, 1a der Mikrospiegelanordnung 2 hinsichtlich
ihrer Winkelposition einzustellen bzw. zu vermessen. Durch sequentielles
oder paralleles Ansteuern der einzelnen Dioden des Dioden-Arrays
ist es damit möglich die einzelnen Winkel des Mikrospiegel
sequentiell oder parallel hinsichtlich zu ermitteln. Im Allgemeinen kann
statt des Diodenarrays auch eine andere Lichtquelle matrixförmig
angeordneter Einzellichtquellen verwendet werden. Als Beispiel seinen
optische Fasern genannt, welche einzeln hinsichtlich ihrer Intensität
schaltbar sind.For measuring, controlling or controlling the angle settings of the individual micromirrors 1 . 1a the micromirror arrangement 2 serves one to a control unit 10 connected measuring device, which is a measuring light source 12 and at least one position sensitive sensor 13 includes. The position-sensitive sensor 13 preferably comprises a plurality of position-sensitive sensor elements (not shown) arranged in matrix form, so that the angle adjustment of each individual micromirror 1 . 1a by a corresponding position-sensitive sensor element of the sensor arrangement 13 is detected. The measuring light source 12 provides for this purpose for each individual micromirror a Meßstrahlenbündel 14a . 15a which hits the individual micromirrors. Depending on the angle setting of the individual micromirrors 1 . 1a become the Meßstrahlenbündel 14a . 15a the measuring light source 12 to a corresponding position-sensitive sensor element of the sensor arrangement 13 is steered. This can be the angle settings of each micromirror 1 . 1a capture, depending on the angle setting of the individual micro-mirrors 1 . 1a the reflected at this measurement beam 14b . 15b in different ways to a position-sensitive sensor element of the position-sensitive sensor 13 reach. Usually, the measuring light source 12 arranged such that on the respective micromirrors 1 . 1a falling measuring beams 14a . 15a at about 90 ° to the illumination beam 4 meets the micromirrors. Due to the large number of micromirrors (about 100 to 10,000), which on a substrate of the micromirror arrangement 2 are arranged of about 5 cm × 5 cm, it is necessary as well as many Meßstrahlenbündel 14a . 15a the measuring light source 12 how to generate micromirror to every micromirror 1 . 1a with a Meßlichtbündel 14a . 15a to provide for its angular measurement. Only then is a quick angle adjustment or angle tion of micromirrors 1 . 1a possible. For this purpose, a diode array is used as the measuring light source, for example. In this case, the diode array comprises approximately the same number of diodes as micromirrors of the micromirror arrangement 2 , Preferably used as diodes VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). This means that the light from the individual diodes (light-emitting diodes, laser diodes) to the respective micromirrors 1 . 1a must be steered in a unique way, so that each micromirror is accurately illuminated by a diode. This makes it possible by targeted driving individual diodes targeted individual micromirrors 1 . 1a the micromirror arrangement 2 adjust or measure with respect to their angular position. By sequential or parallel driving the individual diodes of the diode array, it is thus possible to determine the individual angles of the micromirror sequentially or in parallel terms. In general, instead of the diode array, another light source of matrix-like individual light sources can also be used. As an example, called its optical fibers, which are individually switchable in terms of their intensity.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, jedem Mikrospiegel einer Mikrospiegelanordnung
in einer eindeutigen Art und Weise ein von einer Diode eines Diodenarrays
einer Meßlichtquelle, bzw. ein von einer Einzellichtquelle
einer eine Vielzahl von Einzellichtquellen umfassenden Meßlichtquelle
kommendes Meßlichtbündel zuzuordnen.task
It is the object of the present invention to provide each micromirror of a micromirror array
in a unique manner, from a diode of a diode array
a measuring light source, or one of a single light source
a measuring light source comprising a plurality of individual light sources
Assign incoming measuring light bundle.
Diese
Aufgabe wird durch ein Lichtleitelement gelöst, welches
wenigstens zwei Kanäle zur Transmission von Licht umfasst
mit einem ersten Element welches wenigstens eine kanalformende Nut umfasst.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Lichtleitelement
wenigstens ein die kanalformende Nut bedeckendes, wenigstens ein
Kanal mit einem Kanalquerschnitt und einer Kanallänge bildendes zweites
Element.These
Task is solved by a light guide, which
comprises at least two channels for transmission of light
with a first element which comprises at least one channel-forming groove.
Furthermore, the light-guiding element according to the invention comprises
at least one channel-forming groove covering, at least one
Channel with a channel cross section and a channel length forming second
Element.
Durch
das erfindungsgemäße Lichtleitelement kann vorteilhaft
ein Meßlichtbündel 14a, 15a (siehe 1)
einer Diode eines Dioden-Arrays (VCSEL-Arrays) einer Meßlichtquelle 12 einem
Mikrospiegel 1, 1a einer Mikrospiegelanordnung
derart zugeordnet werden, dass wenigstens zwei Dioden der dichtgepackten
Dioden zur Vermessung von jeweils genau einem Mikrospiegels 1, 1a der
Mikrospiegelanordnung 2 verwendet werden kann. Dabei sind
die Kanäle des Lichtleitelements etwa so dicht gepackt, wie
die Dioden des Dioden-Arrays. Übliche Werte sind etwa 0,3–10
mm Abstand zwischen den einzelnen Dioden des Dioden-Arrays. Da das
erfindungsgemäße Lichtleitelement aus wenigstens
zwei Einzelelementen besteht, wobei ein erstes Element wenigstens
eine kanalförmige Nut umfasst, und wobei ein zweites Element
die kanalförmige Nut so bedeckt, dass wenigstens ein Kanal
mit einem Querschnitt und einer Kanallange ausgebildet wird, können
vorteilhaft im Falle von mehreren Kanälen, diese sehr dicht
nebeneinander angeordnet werden. Denn Nuten in einem ersten Element
lassen sich durch materialabtragende Verfahren, wie beispielweise
fräsen oder erodieren, sehr dicht nebeneinander anordnen. Damit
lässt sich eine Kanaldichte erzielen, welche der Dioden-Dichte
des Dioden-Arrays der Meßlichtquelle 12 entspricht.By the light guide according to the invention can advantageously a Meßlichtbündel 14a . 15a (please refer 1 ) of a diode of a diode array (VCSEL array) of a measuring light source 12 a micromirror 1 . 1a be associated with a micromirror arrangement such that at least two diodes of densely packed diodes for measuring each exactly one micromirror 1 . 1a the micromirror arrangement 2 can be used. In this case, the channels of the light-guiding element are packed approximately as densely as the diodes of the diode array. Typical values are about 0.3-10 mm distance between the individual diodes of the diode array. Since the light guide according to the invention consists of at least two individual elements, wherein a first element comprises at least one channel-shaped groove, and wherein a second element covers the channel-shaped groove so that at least one channel is formed with a cross section and a channel length, can advantageously in the case of several Canals, these are arranged very close together. For grooves in a first element can be arranged very close to each other by material-removing processes, such as milling or eroding. This makes it possible to achieve a channel density which is the diode density of the diode array of the measuring light source 12 equivalent.
In
einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Lichtleitelement
eine erste und eine zweite Platte, wobei die Platten das erste und
das zweite Element des Lichtleitelements bilden, und wobei wenigstens
eine Platte wenigstens eine kanalförmige Nut umfasst, so
dass durch Bedecken dieser Platte mit der zweiten Platte wenigstens
ein Kanal mit einem Kanalquerschnitt und einer Kanallänge
ausgebildet wird.In
An embodiment of the invention comprises the light-guiding element
a first and a second plate, the plates being the first and second plates
form the second element of the light guide, and wherein at least
a plate comprises at least one channel-shaped groove, so
by covering this plate with the second plate at least
a channel with a channel cross-section and a channel length
is trained.
In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen das
erste und das zweite Element des Lichtleitelements etwa den gleichen
Querschnitt auf. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Lichtleitelement mit
großer Kanaldichte preisgünstig herstellbar ist,
da aufgrund des gleichen Querschnitts die Fertigungsschritte wiederholt
ausgeführt werden können.In
a further embodiment of the invention have that
first and the second element of the light guide approximately the same
Cross-section on. This makes it possible that a light guide with
large channel density is inexpensive to produce,
because due to the same cross section, the manufacturing steps repeated
can be executed.
In
einer Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnseiten
des Lichtleitelements parallel angeordnet. Dies ermöglicht
eine Montage mit reduziertem Montageaufwand, insbesondere hinsichtlich
der Ankopplung eines Diodenarrays einer Meßlichtquelle.In
An embodiment of the invention are the end faces
of the light-guiding element arranged in parallel. this makes possible
an assembly with reduced installation costs, in particular with regard
the coupling of a diode array of a measuring light source.
In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die
Stirnseiten des Lichtleitelements in Bezug auf die Kanalrichtung
der Kanäle in wenigstens einer Raumrichtung einen Winkel
von ungleich 90° auf. Dabei können die Stirnseiten
parallel zueinander ausgerichtet sein, oder sie können
gegeneinander in wenigstens einer Raumrichtung gegeneinander verkippt
sein, wodurch sich bei in Kanalrichtung etwa gegenüberliegenden
Stirnseiten der Elemente des Lichtleitelements in wenigstens einer Raumrichtung
ein Winkel der Stirnseiten von ungleich 0°, bzw. von ungleich
190° ergibt. Derartige Lichtleitelemente können
vorteilhaft in optischen Abbildungsvorrichtungen eingesetzt werden,
welche der Scheimpflug-Bedingung genügen sollen.In
a further embodiment of the invention, the
End sides of the light guide with respect to the channel direction
the channels in at least one spatial direction an angle
not equal to 90 °. This can be the front sides
be aligned parallel to each other, or they can
tilted against each other in at least one spatial direction against each other
be, which is approximately opposite in channel direction
End faces of the elements of the light-guiding element in at least one spatial direction
an angle of the front sides of unequal 0 °, or unequal
190 ° results. Such light-guiding elements can
advantageously used in optical imaging devices,
which should satisfy the Scheimpflug condition.
Aufgrund
der hohen Kanaldichte des Lichtleitelements beim Einsatz von Diodenarrays
in einer Meßlichtquelle 12 weist das erfindungsgemäße Lichtleitelement
ein Verhältnis von der größten Querschnittsdimension
eines Kanals zur Länge des Kanals von mehr als 10 auf.
Durch dieses große Aspektverhältnis ist es möglich,
Licht von einer Diode des Diodenarrays einer Meßlichtquelle
gezielt auf genau einen Mikrospiegel der Mikrospiegelanordnung zu lenken,
bzw. abzubilden, ohne dass dieses Licht einen zweiten Mikrospiegel
der Mikrospiegelanordnung bestrahlt. Dabei kann vorteilhaft die
Mikrospiegelanordnung im Verhältnis zum Diodenabstand der Meßlichtquelle
in größerer Entfernung von den Dioden des Diodenarrays
angeordnet werden. Dabei beträgt die Entfernung wenigstens
der Diodenabstand multipliziert mit dem Aspektverhältnis.
Dies ist wichtig, um Bauraum für die Mikrospiegelanordnung
so bereit zu stellen, dass ein Beleuchtungsstrahlenbündel
einer Projektionsbelichtungsanlage auf die Mikrospiegelanordnung
gelenkt werden kann.Due to the high channel density of the light guide element when using diode arrays in a measuring light source 12 the light guide according to the invention has a ratio of the largest cross-sectional dimension of a channel to the length of the channel of more than 10. This high aspect ratio makes it possible to target light from a diode of the diode array of a measuring light source precisely to direct or image a micromirror of the micromirror arrangement, without this light irradiating a second micromirror of the micromirror arrangement. In this case, advantageously, the micromirror arrangement can be arranged in relation to the diode spacing of the measuring light source at a greater distance from the diodes of the diode array. The distance is at least the diode spacing multiplied by the aspect ratio. This is important in order to provide installation space for the micromirror arrangement in such a way that an illumination beam of a projection exposure apparatus can be directed onto the micromirror arrangement.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements verlaufen die Kanäle entlang ihrer Längsrichtung
parallel, oder weisen die gleiche Kurvenform auf. Eine derartige
Kanalgestaltung vereinfacht wesentlich den Herstellungsprozess,
und ermöglicht eine Maximierung der Kanaldichte.In
a further preferred embodiment of the invention
Lichtleitelements run the channels along their longitudinal direction
parallel, or have the same waveform. Such
Channel design significantly simplifies the manufacturing process,
and allows for maximizing channel density.
In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements sind die Kanäle innerhalb einer oder
mehrere paralleler Ebenen angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform
sind die Kanäle innerhalb parallel verschobener Flächen
angeordnet. Dabei sind die Kanäle innerhalb eines Querschnitts
des Lichtleitelements vorteilhaft matrixförmig angeordnet,
die etwa der Matrixanordnung des verwendeten Diodenarrays der Meßlichtquelle entspricht,
wodurch sich eine Kanalzuordnung der Kanäle des Lichtleitelements
zu den Dioden des Diodenarrays vorteilhaft vereinfacht. Vorzugsweise
sind dabei die Kanäle so ausgebildet, dass sie den gleichen
Querschnitt aufweisen. Dies vereinfacht ebenfalls vorteilhaft die
Fertigung des erfindungsgemäßen Lichtleitelements. Üblicherweise
beträgt der Kanalquerschnitt eines Kanals des erfindungsgemäßen Lichtleitelements
weniger als 2 mm2.In a further embodiment of the light-guiding element according to the invention, the channels are arranged within one or more parallel planes. In a further embodiment, the channels are arranged within parallel shifted surfaces. In this case, the channels within a cross section of the light-guiding element are advantageously arranged in the form of a matrix, which corresponds approximately to the matrix arrangement of the diode array used of the measuring light source, thereby advantageously simplifying a channel assignment of the channels of the light-guiding element to the diodes of the diode array. Preferably, the channels are formed so that they have the same cross-section. This likewise advantageously simplifies the manufacture of the light-guiding element according to the invention. Usually, the channel cross-section of a channel of the light-guiding element according to the invention is less than 2 mm 2 .
Die
Kanäle des erfindungsgemäßen Lichtleitelements
können ferner derart ausgestaltet sein, dass in wenigstens
einer Nut eines Kanals ein Ende einer optischen Faser wenigstens
teilweise eingebracht ist. Damit wird ermöglicht, dass
eine optische Faser (z. B. eine Glasfaser) präzise relativ
zu den anderen Kanälen des Lichtleitelements positioniert
werden kann. Für den Fall, dass jeder Kanal des Lichtleitelements
eine optische Faser umfasst, kann das Licht, welches durch die Kanäle
des Lichtleitelements transportiert wird, über die optische
Fasern von einer Lichtquelle eingekoppelt werden. Dabei kann die
Lichtquelle wiederum ein Diodenarray sein.The
Channels of the light-guiding element according to the invention
may further be configured such that in at least
a groove of a channel one end of an optical fiber at least
partially incorporated. This will allow that
an optical fiber (eg, a glass fiber) precisely relative
positioned to the other channels of the light guide
can be. In the event that each channel of the light guide
An optical fiber may include the light passing through the channels
the light guiding element is transported, via the optical
Fibers from a light source can be coupled. It can the
Light source turn be a diode array.
Die
vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Herstellungsverfahren für
ein Lichtleitelement mit den Verfahrensschritten:
- a)
Bereitstellen wenigstens eines ersten und eines zweiten Elements
mit jeweils wenigstens einer in zwei Dimensionen die gleiche Krümmungen aufweisenden
Fläche,
- b) Einbringen wenigstens einer Nut in wenigstens eine der Flächen,
- c) Verbinden des ersten und des zweiten Elements so, dass die
die gleichen Krümmungen aufweisenden Flächen wenigstens
teilweise direkt oder indirekt zur Anlage aneinander gebracht werden.
The present invention further includes a manufacturing method for a light-guiding element with the method steps: - a) providing at least one first and one second element each having at least one surface having the same curvature in two dimensions,
- b) introducing at least one groove into at least one of the surfaces,
- c) connecting the first and the second element so that the surfaces having the same curvatures are at least partially brought directly or indirectly into contact with each other.
In
einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden in das erste und/oder in das zweite Element mehrere
parallele und/oder gleiche kurvenformende Nuten eingebracht. Durch
das Einbringen von parallelen Nuten, bzw. von Nuten mit gleicher
Kurvenform reduzieren sich vorteilhaft die Herstellungskosten des
erfindungsgemäßen Lichtleitelements.In
a further embodiment of the invention
The method will be more in the first and / or in the second element
parallel and / or same curved grooves introduced. By
the introduction of parallel grooves, or grooves with the same
Curve shape reduce the cost of manufacturing advantageous
light-guiding element according to the invention.
In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens werden die wenigstens zwei Elemente nach
Einbringung der wenigstens einen Nut, oder der Nuten, derart bearbeitet, dass
diese jeweils wenigstens eine ebene Fläche aufweisen. Dies
reduziert vorteilhaft den Montageaufwand im Falle der Ankopplung
von Diodenarrays (oder anderen Lichtquellen-Arrays) einer Meßlichtquelle
an das Lichtleitelement.In
a further embodiment of the invention
Manufacturing process, the at least two elements after
Insertion of the at least one groove, or grooves, machined such that
these each have at least one flat surface. This
advantageously reduces the installation effort in the case of coupling
of diode arrays (or other light source arrays) of a measuring light source
to the light guide.
Ferner
kann das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet
werden, dass in wenigstens zwei Elementen vor und/oder nach dem
Einbringen der Nut, oder der Nuten, die Elemente derart bearbeitet,
dass diese einen gleichen Querschnitt aufweisen. Dies reduziert
ebenfalls den Herstellungsaufwand, da z. B. die Elemente des Lichtleitelements
in gleicher Art und Weise bearbeitet werden können.Further
the process according to the invention can be developed in this way
be that in at least two elements before and / or after the
Inserting the groove, or grooves, the elements processed in such a way
that they have a same cross-section. This reduces
also the production cost, since z. B. the elements of the light guide
can be processed in the same way.
Um
ein Lichtleitelement herzustellen, welches vorzugsweise in Verbindung
mit einer optischen Anordnung einsetzbar ist, wobei die optische
Anordnung der Scheinpflug-Bedingung genügen soll, werden
vor oder nach dem Verbinden der Elemente des Lichtleitelements die
Stirnflächen des Lichtleitelements auf den in Kanalrichtung
etwa gegenüberliegenden Seiten derart bearbeitet, dass
diese einen Winkel ungleich von ungleich 0°, bzw. von ungleich 180° zueinander
aufweisen.Around
to produce a light guide, which preferably in conjunction
can be used with an optical arrangement, wherein the optical
Arrangement of the pseudo-plow condition should be sufficient
before or after connecting the elements of the light guide the
End faces of the light guide on the channel direction
edited about opposite sides so that
this one angle unequal to unequal 0 °, or unequal 180 ° to each other
exhibit.
In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren eines Lichtleitelements werden die Nuten derart
in das erste und/oder in das zweite Element eingebracht, dass diese
ein Verhältnis zwischen der größten Querschnittsdimension
einer Nut und der zugehöriger Kanallänge von größer
als 10 aufweisen. Mit einem Lichtleitelement nach diesem Verfahren
ist es möglich, in eindeutiger Art und Weise Licht eines
Diodenarrays einer Meßlichtquelle z. B. auf wenigstens
genau einen Mikrospiegel einer vom Diodenarray beabstandeten Mikrospiegelanordnung
zu lenken.In a further refinement of the method for producing a light-guiding element according to the invention, the grooves are introduced into the first and / or the second element such that they have a ratio between the largest cross-sectional dimension of a groove and the associated channel length greater than 10. With a light guide according to this method, it is possible in a unique manner light of a diode array of a measuring light source z. B. at least exactly one micromirror one from the diode array beab stood to direct micromirror arrangement.
Für
die Herstellung komplexerer Lichtleitelemente entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird das Verfahren durch die folgenden Verfahrensschritte
ergänzt:
- d) Bereitstellen wenigstens
einer weiteren Fläche an dem Lichtleitelement, die in zwei
Dimensionen die gleichen Krümmungen aufweist, wie die gleichen
Krümmungen des ersten und des zweiten Elements;
- e) Bereitstellen eines weiteren Elements, welche eine Fläche
umfasst, die in zwei Dimensionen die gleichen Krümmungen
aufweist, wie die gleichen Krümmungen des ersten und des
zweiten Elements, wobei
- f) diese Flächen wenigstens teilweise direkt oder indirekt
zur Anlage an der weiteren Fläche des Lichtleitelemente
gebracht wird.
For the production of more complex light-guiding elements according to the present invention, the method is supplemented by the following method steps: - d) providing at least one further surface on the light guide member having the same curvatures in two dimensions as the same curvatures of the first and second members;
- e) providing a further element comprising a surface having the same curvatures in two dimensions as the same curvatures of the first and second elements, wherein
- f) these surfaces is brought at least partially directly or indirectly to rest on the other surface of the light guide elements.
Durch
die Verfahrensschritte d) bis f) lässt sich vorteilhaft
das aus zwei Elementen bestehende Lichtleitelement um ein weiteres
Element derart erweitern, dass das weitere Element an die beiden
ersten Elemente des erfindungsgemäßen Lichtleitelements
angeformt werden kann. Dabei kann dieses weitere Element direkt
oder indirekt zur Anlage kommen. Eine direkte Anlage ist gegeben,
wenn das weitere Element direkt eine Fläche der beiden
ersten Elemente des Lichtleitelements berührt. Eine Verbindung
der Elemente könnte dabei beispielsweise über Pass-Stifte,
bzw. über Schrauben oder über ein Verlöten
oder ein Verschweißen an den Elementrändern erfolgen.
Bei einer indirekten Anlage kommt das weitere Element des Lichtleitelements
beispielsweise über eine Kleberschicht mit der weiteren
Fläche der ersten beiden Elemente des Lichtleitelements
in Berührung, so dass z. B. eine unlösbare Verbindung
der Elemente durch eine Verklebung entsteht.By
the method steps d) to f) can be advantageous
the two-element light guide to another
Expand the element so that the other element to the two
first elements of the light-guiding element according to the invention
can be formed. In this case, this further element directly
or indirectly come to the plant. A direct investment is given
if the other element is directly an area of the two
touched first elements of the light guide. A connection
the elements could, for example, pass pins,
or via screws or soldering
or welding to the edges of the element.
In an indirect system, the further element of the light guide comes
for example, via an adhesive layer with the other
Surface of the first two elements of the light guide
in contact, so that z. B. an insoluble compound
the elements created by a bond.
Durch
(n-2)-fache Wiederholung der Verfahrensschritte d)–f) lässt
sich ein Lichtleitelement ausbilden, welches N-Elemente umfasst.
Dabei kann jedes Element eine Vielzahl von Kanälen aufweisen. Vorzugsweise
weisen (n-1)-Elemente wenigstens eine Nut auf, so dass in diesen
Elementen wenigstens ein Kanal zur Lichtleitung ausgebildet wird.By
(n-2) -fold repetition of process steps d) -f)
Form a light guide, which includes N-elements.
In this case, each element may have a plurality of channels. Preferably
have (n-1) elements at least one groove, so that in this
Elements is formed at least one channel for light conduction.
Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Lichtleitelements kann in einer
Ausführungsform so modifiziert werden, dass in wenigstens
einer Nut wenigstens teilweise eine optische Faser, bzw. eine Glasfaser
eingebracht wird.The
inventive method for producing the
Lichtleitelements invention can in a
Embodiment be modified so that in at least
a groove at least partially an optical fiber, or a glass fiber
is introduced.
Das
Lichtleitelement entsprechend der vorliegenden Erfindung kann verwendet
werden, um die Vielzahl von Austrittsöffnungen der Kanäle
des Lichtleitelements mittels einer abbildenden optischen Anordnung
und mittels durch die Kanäle geführten Lichts,
sowie einer abbildenden Optik der optischen Anordnung jeweils in
ein Bild abzubilden. Vorzugsweise werden dabei die Austrittsöffnungen
der Kanäle des Lichtleitelements, die abbildende Optik der
optischen Anordnung und die zu den Austrittsöffnungen gehörenden
Bilder die Scheimpflug-Bedingung erfüllen.The
Light guide according to the present invention may be used
Be to the variety of outlet openings of the channels
the light-guiding element by means of an imaging optical arrangement
and by means of the light guided through the channels,
and an imaging optics of the optical arrangement in each case
to picture a picture. Preferably, the outlet openings
the channels of the light guide, the imaging optics of
optical arrangement and belonging to the outlet openings
Images meet the Scheimpflug condition.
Die
Erfindung umfasst ferner eine optische Abbildungsvorrichtung mit
einem Lichtleitelement nach den oben aufgeführten Ausführungen
mit einer Vielzahl von Kanälen mit Kanalaustrittsöffnungen,
einer abbildenden Optik zur Abbildung der Kanalaustrittsöffnungen
mittels durch die Kanäle geführtem Licht in einen
Bildbereich, wobei jeder Kanalaustrittsöffnung genau ein
Bild zugeordnet ist, und wobei die Kanalaustrittsöffnungen,
die abbildende Optik und die Bilder der Kanalaustrittsöffnungen,
welche einen Bildbereich festlegen, die Scheimpflug-Bedingung erfüllen.The
The invention further comprises an optical imaging device with
a light guide according to the above-mentioned embodiments
with a multiplicity of channels with channel outlet openings,
an imaging optics for imaging the channel outlet openings
by guided through the channels light in one
Image area, each channel outlet opening exactly one
Image is assigned, and wherein the channel outlet openings,
the imaging optics and the images of the channel outlet openings,
which define an image area that meet Scheimpflug condition.
Die
optische Abbildungsvorrichtung umfasst in einer Ausführungsform
ferner im Bildbereich an den jeweiligen Orten der zu den Kanalaustrittsöffnungen
gehörenden Bilder angeordnete, um wenigstens eine Achse
drehbare, reflektierende oder transmittierende optische Elemente.
Vorzugsweise sind derartige reflektierte Elemente Mikrospiegel einer
Mikrospiegelanordnung (eines Mikrospiegelarrays). Transmittierende
optische Elemente können dabei justierbare Mikrolinsenanordnungen
(Mikrolinsenarrays) sein. In einer weiteren Ausgestaltung der optischen Abbildungsvorrichtung
sind den im Bildbereich angeordneten optischen Elementen in Abbildungsrichtung nach
diesen Sensoren derart angeordnet, dass bei Abbildung der Kanalaustrittsöffnungen
jedem im Bildbereich angeordneten reflektierenden oder transmittierenden
optischen Elementen wenigstens ein Sensor zur Bestimmung einer Drehung
um die wenigstens eine Achse zugeordnet.The
Optical imaging device comprises in one embodiment
Furthermore, in the image area at the respective locations to the channel outlet openings
associated images arranged around at least one axis
rotatable, reflective or transmissive optical elements.
Preferably, such reflected elements are micromirrors
Micro-mirror arrangement (of a micromirror array). transmitting
optical elements can thereby adjustable microlens arrays
(Microlens arrays). In a further embodiment of the optical imaging device
are the arranged in the image area optical elements in the imaging direction
arranged such sensors that when mapping the channel outlet openings
each reflective or transmitting in the image area arranged
optical elements at least one sensor for determining a rotation
associated with the at least one axis.
Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne Einschränkung
der Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren beschrieben.Further
Features and advantages of the present invention are given without limitation
the invention with reference to the following embodiments
described with reference to the following figures.
1 zeigt
schematisch eine Mikrospiegelanordnung in einem Beleuchtungsstrahlenbündel
einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Meßlichtquelle
zur Winkelbestimmung einzelne Mikrospiegel der Mikrospiegelanordnung. 1 schematically shows a micromirror arrangement in an illumination beam of a projection exposure apparatus with a measuring light source for angle determination individual micromirrors of the micromirror arrangement.
2a–2d zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Lichtleitelements in ihrer
Querschnittsform. 2a - 2d schematically show various embodiments of the light guide according to the invention in its cross-sectional shape.
3 zeigt schematische Schnittdarstellungen
eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements in einer
Draufsicht (3a) entlang einer senkrecht
zu einer Seitenansicht verlaufenden Schnittebene B–B, sowie
in einer Seitenansicht (3b) entlang
einer senkrecht zu einer Stirnfläche verlaufenden Schnittebenen
A–A. 3 shows schematic sectional views of a light-guiding element according to the invention in a plan view ( 3a ) along a perpendicular to a side view extending cutting plane B-B, and in a side view ( 3b ) along a plane perpendicular to an end face cutting planes A-A.
4 zeigt
die Verwendung eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements
in einer eine Mikrospiegelanordnung umfassenden Abbildungsvorrichtung,
welche der Scheimpflug-Bedingung genügen kann. 4 shows the use of a light guiding element according to the invention in an imaging device comprising a micromirror arrangement which can satisfy the Scheimpflug condition.
In 2a umfasst
das erfindungsgemäße Lichtleitelement ein erstes
Element 20, welches wenigstens eine kanalformende Nut 21 aufweist. 2a zeigt
dabei einen schematischen Querschnitt des Lichtleitelements. Weist
das erste Element 20 mehrere kanalformende Nuten 21, 22, 23 auf,
so können die Nuten gleich, d. h. mit gleichem Querschnitt, oder
mit unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet sein. In 2a weisen
die Nuten 23 und 22 jeweils gleichen Querschnitt
auf, während sich die Nut 21 im Querschnitt z.
B. hinsichtlich des Flächeninhalts unterscheidet. Ferner
können sich die Nuten auch hinsichtlich der Querschnittsform
unterscheiden. Die Ausführungsform nach 2a umfasst
ferner ein zweites Element 25, welches einen etwa rechteckigen
Querschnitt aufweist. Das zweite Element bedeckt wenigstens eine
kanalformende Nut 21, 22, 23, so dass
wenigstens ein Kanal 21a, 22a mit einem Kanalquerschnitt
und einer Kanallange gebildet wird. Dies ist in 2a rechts
schematisch dargestellt. Im Falle mehrerer kanalformenden Nuten
werden durch das zweite Element 25 Kanäle ausgebildet,
welche sich hinsichtlich ihrer Querschnittsfläche, bzw.
ihrer Querschnittsform unterscheiden können, wie dies in 2a für
die Nuten 21 und 22 dargestellt ist, welche die
Kanäle 21a und 21b bilden. Um die Kanäle
zu formen wird das erste Element 20 und das zweite Element 25 wenigstens
teilweise direkt oder indirekt zur Anlage aneinander gebracht. Eine
direkte Anlage ist in der rechten Figur zur 2a dargestellt.
Dabei berühren sich die Oberflächen des ersten
und des zweiten Elements 20, 25 direkt. Zur Fixierung
der beiden Elemente können lösbare Verbindungsmittel
wie beispielsweise Schrauben, Pass-Stifte, Klammern oder ähnliche
Mittel eingesetzt werden. Im Falle der indirekten Anlage des ersten
und des zweiten Elements 20, 25, erfolgt die Anlage
z. B. über eine (nicht dargestellte) Kleberschicht, so
dass sich eine nichtlösbare Verbindung des ersten und des
zweiten Elements 20, 25 ergibt.In 2a The light-guiding element according to the invention comprises a first element 20 which has at least one channel-forming groove 21 having. 2a shows a schematic cross section of the light-guiding element. Indicates the first element 20 several channel-forming grooves 21 . 22 . 23 on, so the grooves can be the same, ie formed with the same cross-section, or with different cross-section. In 2a have the grooves 23 and 22 each same cross-section, while the groove 21 in cross section z. B. differs in terms of area. Furthermore, the grooves may also differ in cross-sectional shape. The embodiment according to 2a further comprises a second element 25 which has an approximately rectangular cross-section. The second element covers at least one channel-forming groove 21 . 22 . 23 so that at least one channel 21a . 22a is formed with a channel cross-section and a channel length. This is in 2a shown schematically on the right. In the case of several channel-forming grooves are by the second element 25 Channels formed, which may differ with respect to their cross-sectional area, or their cross-sectional shape, as in 2a for the grooves 21 and 22 is shown which the channels 21a and 21b form. To form the channels becomes the first element 20 and the second element 25 at least partially brought directly or indirectly to the plant together. A direct attachment is in the right figure to 2a shown. The surfaces of the first and second elements touch each other 20 . 25 directly. For fixing the two elements releasable connection means such as screws, dowel pins, staples or similar means can be used. In the case of indirect installation of the first and second elements 20 . 25 , the plant z. B. via a (not shown) adhesive layer, so that a non-detachable connection of the first and the second element 20 . 25 results.
Das
Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen
Lichtleitelements umfasst zunächst die nachfolgenden Verfahrensschritte
a) bis c). Im ersten Schritt a) erfolgt ein Bereitstellen wenigstens
eines ersten 20 und wenigstens eines zweiten 25 Elements mit jeweils
wenigstens einer in zwei Dimensionen die gleiche Krümmung
aufweisende Fläche. In der Ausführungsform nach 2a weisen
die Flächenkrümmungen einen unendlichen Radius
auf, wodurch sich die ersten und die zweiten Elemente 20 und 25 entlang
einer Ebene erstrecken. Im Allgemeinen können jedoch die
Flächen 20a des ersten Elements 20 und 25a des
zweiten Elements 25 in wenigstens einer Raumrichtung, vorzugsweise
in zwei Raumrichtungen, die gleiche Krümmung aufweisen.
Damit wird ermöglicht, dass ein in sich gekrümmtes
Lichtleitelement herstellbar ist. Im Falle von jeweils in wenigstens
zwei Dimensionen gleich gekrümmten Flächen, werden
die Flächen mit gleicher Krümmung im Verfahrensschritt
c) direkt oder indirekt zur Anlage aneinander gebracht. Dabei wird
vor Anlage der Flächen in einem Verfahrensschritt b) in
das erste Element 20 und/oder in das zweite Element 25 (siehe 2c und 2d)
wenigstens eine Nut in eine Fläche der Elemente eingebracht.The production method of a light-conducting element according to the invention initially comprises the following method steps a) to c). In the first step a), at least one first and at least one second element is provided, each having at least one surface having the same curvature in two dimensions. In the embodiment according to 2a The surface curvatures have an infinite radius, which causes the first and second elements 20 and 25 extend along a plane. In general, however, the surfaces can 20a of the first element 20 and 25a of the second element 25 in at least one spatial direction, preferably in two spatial directions, have the same curvature. This makes it possible that a curved in itself Lichtleitelement can be produced. In the case of surfaces which are curved in the same way in at least two dimensions, the surfaces of the same curvature in method step c) are brought directly or indirectly into contact with each other. In this case, before planting the surfaces in a process step b) in the first element 20 and / or in the second element 25 (please refer 2c and 2d ) at least one groove in an area of the elements introduced.
In
der Ausführungsform nach 2b werden wenigstens
zwei gleiche erste Elemente 20.1 und 20.2 direkt
oder indirekt aneinander so zur Anlage gebracht, dass eines der
beiden ersten Elemente am anderen ersten Element wenigstens eine
kanalformende Nut 21.1 derart bedeckt, dass wenigstens
ein Kanal 21.1a mit einem Kanalquerschnitt und einer Kanallänge
ausgebildet wird. Ferner wird ein zweites Element 25 an
dem ersten Element 20.2 angebracht, um die verbleibenden
kanalformenden Nuten zu Kanälen 21.2a auszubilden.In the embodiment according to 2 B become at least two equal first elements 20.1 and 20.2 directly or indirectly brought into abutment with each other so that one of the two first elements on the other first element at least one channel-forming groove 21.1 covered so that at least one channel 21.1a is formed with a channel cross-section and a channel length. Furthermore, a second element 25 on the first element 20.2 attached to channels the remaining channel-forming grooves 21.2a train.
In
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können
sowohl das erste, als auch das zweite Element aus einer Platte gebildet
sein. Dabei wird dann in wenigstens eine Platte 20, 20.1, 20.2 wenigstens
eine kanalformende Nut 21, 22, 21.1 und 21.2 eingebracht.
Die Nuten können dabei durch fräsen oder andern
materialabtragenden Verfahren, wie beispielsweise erodieren, eingebracht
werden. Ferner können die Nuten auch durch plastisches
Deformieren des ersten und/oder des zweiten Elements 20, 20.1, 20.2, 25 eingebracht
werden. Dies kann beispielsweise durch ein Stanzwerkzeug geschehen.In one embodiment of the present invention, both the first and second members may be formed from a plate. It is then in at least one plate 20 . 20.1 . 20.2 at least one channel-forming groove 21 . 22 . 21.1 and 21.2 brought in. The grooves can be introduced by milling or other material-removing methods, such as eroding. Furthermore, the grooves can also be obtained by plastically deforming the first and / or the second element 20 . 20.1 . 20.2 . 25 be introduced. This can be done for example by a punching tool.
Wie
in 2b ausgeführt, können
die Elemente 20.1, 20.2 einen gleichen Querschnitt
aufweisen.As in 2 B executed, the elements can 20.1 . 20.2 have a same cross-section.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements zeigt 2c. Dabei
umfasst das erste Element wenigstens eine kanalformende Nut 21,
die von einer zweiten kanalformenden Nut 21.2 durch eine
Steg 21.1 getrennt ist. Dabei können Nuten 21 und
Stege 21.1 n-fach nebeneinander (periodisch) angeordnet
sein. Hierbei ist n eine ganze Zahl, die in der Praxis zwischen
1 und 200 liegen kann. Das zweite Element 24 des Lichtleitelements
ist bezüglich Nut und Steg (Nuten und Stege) dem ersten
Element 20 etwa spiegelbildlich ausgebildet. Somit umfasst
das zweie Element ebenfalls Nuten 24.1, welche mittels
Stege 24.2 voneinander getrennt sind. Dabei sind die Nuten
des zweiten Elements 24.1 etwas breiter ausgebildet als die
Stege 21.1 des ersten Elements. Die Stege des zweiten Elements 24.2 dagegen
können etwas schmaler ausgebildet sein als die Nuten 21 des
ersten Elements 20. Werden nun erstes und zweites Element
so aneinander zur Anlage gebracht, dass die Stege 21.1 des
ersten Elements 20 in die Nuten 24.1. des zweiten
Elements 24 zum Eingriff kommen, so bildet sich ein Lichtleitelement
aus, welches Kanäle 21.3 umfasst, die in ihrer
Kanalbreite sich aus der Differenz der Kanalbreite 21 des
ersten Elements 20 und der Stegbreite 24.2 des
zweiten Elements 24 ergeben. Sind die Steghöhen,
bzw. die Nuttiefen im ersten und im zweiten Element gleich, wie
dies in 2c schematisch dargestellt,
so liegt die äußerste Fläche des Steges
jeweils an der innersten Fläche der Nut an, wodurch zwischen
Steg und Nut in Richtung der Nuttiefe kein Spalt verbleibt. Der
verbleibende Spalt 21.3 in Richtung der Nutbreite kann
zur Lichtleitung verwendet werden. Die Ausführungsform nach 2c weist den Vorteil auf, dass sehr kleine Kanäle
herstellbar sind, in dem die Stegbreite des einen Elements (des
zweiten Elements) und Nutbreite des anderen Elements (des ersten
Elements) so variieren, dass in Richtung der Nutbreite ein Kanal 21.3 ausgebildet
wird, der eine Kanalhöhe aufweist, die der Nuttiefe bzw.
der Steghöhe entspricht. Die mit diesem Verfahren erzielbaren
Kanalbreiten in Richtung der Nutbreite sind vorteilhaft wesentlich
kleiner, als die fertigungstechnisch herstellbaren Nutbreiten.A further advantageous embodiment of the light-guiding element according to the invention shows 2c , In this case, the first element comprises at least one channel-forming groove 21 coming from a second channel-forming groove 21.2 through a footbridge 21.1 is disconnected. This can grooves 21 and footbridges 21.1 n-fold be arranged side by side (periodically). Here, n is an integer, which in practice may be between 1 and 200. The second element 24 of the light guide is with respect to groove and web (grooves and lands) the first element 20 formed approximately mirror image. Thus, the two element also includes grooves 24.1 , which by means of webs 24.2 from are separated from each other. Here are the grooves of the second element 24.1 slightly wider than the bars 21.1 of the first element. The webs of the second element 24.2 on the other hand, something can be made narrower than the grooves 21 of the first element 20 , Are now brought first and second element to each other to the plant, that the webs 21.1 of the first element 20 into the grooves 24.1 , of the second element 24 come to engage, so forms a light guide, which channels 21.3 includes, in their channel width, the difference of the channel width 21 of the first element 20 and the bridge width 24.2 of the second element 24 result. Are the ridge heights, or the groove depths in the first and in the second element the same, as in 2c shown schematically, the outermost surface of the web is in each case on the innermost surface of the groove, whereby no gap remains between the web and groove in the direction of the groove depth. The remaining gap 21.3 in the direction of the groove width can be used for light transmission. The embodiment according to 2c has the advantage that very small channels can be produced, in which the web width of one element (of the second element) and groove width of the other element (of the first element) vary such that in the direction of the groove width a channel 21.3 is formed, which has a channel height corresponding to the groove depth and the web height. The achievable with this method channel widths in the direction of the groove width are advantageously much smaller than the manufacturing technology manufacturable groove widths.
2d zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Lichtleitelements. Dabei umfasst
das erste Element 20 wenigstens eine Nut 21, in
welcher ein Steg 24.2 des zweiten Elements 24 derart
eingreift, so dass nach Anlage des ersten und des zweiten Elements
aneinander sich links und rechts des Stegs 24.2 des zweiten
Elements 24 jeweils ein Kanal 21.3 und 21.4 ausbildet.
Hierfür ist es erforderlich, dass die Breite der Nut 21 des
ersten Elements, in welcher der Steg 24.2 des zweiten Elements 24 eingreift,
breiter ausgebildet ist als die Stegbreite. Ferner muss der Steg 24.2 relativ
zur Nut 21 so positioniert sein, dass links und rechts
des Steges 24.2 des zweiten Elements 24 ein Abstand
zu den sich links und rechts zur Nut 21 des ersten Elements 20 anschließenden
Stegen 21.4 und 21.5 verbleibt. Auch in diesem
Ausführungsbeispiel sind die Nuttiefen bzw. Steghöhen
des ersten, bzw. zweiten Elements gleich ausgebildet, so dass sich
die äußeren Stegflächen des zweiten Elements 24 direkt
an die inneren Nutflächen des ersten Elements 20 innerhalb
der Nut 21 anlegen. 2d shows a further embodiment of the light-guiding element according to the invention. In this case, the first element comprises 20 at least one groove 21 in which a footbridge 24.2 of the second element 24 intervenes so that after contact of the first and the second element to each other left and right of the web 24.2 of the second element 24 one channel each 21.3 and 21.4 formed. For this it is necessary that the width of the groove 21 of the first element in which the bridge 24.2 of the second element 24 engages, is wider than the web width. Furthermore, the bridge must 24.2 relative to the groove 21 be positioned so that left and right of the bridge 24.2 of the second element 24 a distance to the left and right of the groove 21 of the first element 20 subsequent jetties 21.4 and 21.5 remains. Also in this embodiment, the groove depths or ridge heights of the first or second element are the same, so that the outer web surfaces of the second element 24 directly to the inner groove surfaces of the first element 20 inside the groove 21 invest.
Ferner
kann ein lichtleitender Kanal des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements auch dadurch gebildet werden, dass zwei kanalformende
Nuten 21.6 des ersten Elements und 24.1 des zweiten
Elements nach Anlage des ersten und des zweiten Elements aneinander
sich etwa gegenüber liegen, wie dies ebenfalls im Ausführungsbeispiel
nach 2d gezeigt ist.Furthermore, a light-conducting channel of the light-guiding element according to the invention can also be formed in that two channel-forming grooves 21.6 of the first element and 24.1 of the second element after contact of the first and the second element to each other are approximately opposite, as also in the embodiment according to 2d is shown.
Werden
in den in 2b bis 2d dargestellten
Ausführungsbeispiele die Nuten und Stege der ersten und
zweiten Elemente 20, 24 so ausgebildet, dass die
Nuttiefen des einen Elements größer sind als die
Steghöhen des anderen Elements, so ergeben sich nach Anlage
der Elemente aneinander Kanäle zwischen der äußersten
Fläche der Stege und der innersten Fläche der
Nuten. Auch umgekehrt können solche Kanäle ausgebildet
werden, indem die Stege des einen Elements größer
(hoher) ausgebildet sind als die Nuttiefen des anderen Elements. Ferner
sind auch innerhalb eines Lichtleitelements Kanalausbildungen möglich,
die sich durch Kombination der oben beschriebenen Nut- und Stegausbildungen
ergeben.Become in the in 2 B to 2d illustrated embodiments, the grooves and lands of the first and second elements 20 . 24 formed so that the groove depths of one element are greater than the ridge heights of the other element, so arise after contact of the elements together channels between the outermost surface of the webs and the innermost surface of the grooves. Conversely, such channels can be formed by the webs of the one element are formed larger (higher) than the groove depths of the other element. Furthermore, channel configurations are also possible within a light-guiding element, which result from a combination of the groove and web configurations described above.
3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 300 in
den Schnittdarstellungen. Dabei ist in 3a eine
Draufsicht im Schnitt entlang der Ebene B-B, welche senkrecht zu
einer Seitenfläche des Lichtleitelements 300 verläuft,
dargestellt. In 3b ist eine schematische Schnittdarstellung
entlang der Ebene A-A gezeigt, die senkrecht zu einer Stirnfläche des
Lichtleitelements 300 verläuft. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst das Lichtleitelement drei erste Elemente 20.1, 20.2 und 20.3,
welche jeweils vier kanalformende Nuten 21 umfassen. Die ersten
Elemente 20.1, 20.2 und 20.3 sind jeweils
in Form einer ebenen Platte ausgebildet, wobei die Nuten jeweils
von einer Seite in die Platte so eingeformt sind, dass in jedem
der ersten Elemente eine Wandstärke d zwischen Nut und
nutfreier Plattenfläche verbleibt. Die Nuten sind dabei
im Wesentlichen rechteckig mit einer Breite w geformt, einer Nuttiefe
h und einem gegenseitigen Abstand a, der gleich der Stegbreite ist.
Die Nuten eines ersten Elements 20.1 werden von der Fläche
eines zweiten ersten Elements 20.2 bedeckt, welche den
Nuten dieses zweiten ersten Elements etwa gegenüberliegt
und als ebene Fläche ausgebildet ist. Dabei wird das zweite
erste Element relativ zum ersten Element so angeordnet, dass die
Nuten 21 des ersten Elements und die Nuten des zweiten
ersten Elements jeweils parallel zueinander liegen, wobei diese
jeweils in einer Ebene innerhalb eines Elements in Richtung senkrecht
zur kanalformenden Nut jeweils in derselben Position angeordnet sind.
Dem zweiten ersten Element 20.2 folgt in gleicher Weise
ein drittes erstes Element 20.3, welches entsprechend relativ
zum zweiten ersten Element 20.2 gleich angeordnet ist,
wie das zweite erste Element 20.2 relativ zum ersten Element 20.1.
Ferner folgt dem dritten ersten Element 20.3 ein die kanalformenden
Nuten 21 dieses Elements bedeckendes zweites Element 25,
so dass insgesamt mit dieser Anordnung mittels vier Elemente 20.1, 20.2, 20.3 und 25 ein
Lichtleitelement mit zwölf in ihrem Kanalquerschnitt etwa
gleichen ausgebildeten Kanälen entsteht. Wie in den 3a und 3b schematisch
im Schnitt zeigt, werden die vier Elemente mittels Bohrungen 31, 32, 33 und 34 angeordneten
Schrauben bzw. Pass-Stifte fixiert. 3 schematically shows a further embodiment of the light-guiding element according to the invention 300 in the sectional views. It is in 3a a plan view in section along the plane BB, which is perpendicular to a side surface of the light guide 300 runs, shown. In 3b is a schematic sectional view along the plane AA shown, which is perpendicular to an end face of the light guide 300 runs. In the illustrated embodiment, the light guide comprises three first elements 20.1 . 20.2 and 20.3 , which each have four channel-forming grooves 21 include. The first elements 20.1 . 20.2 and 20.3 are each formed in the form of a flat plate, wherein the grooves are each formed from one side into the plate so that in each of the first elements a wall thickness d between groove and groove-free plate surface remains. The grooves are substantially rectangular shaped with a width w, a groove depth h and a mutual distance a, which is equal to the web width. The grooves of a first element 20.1 be from the surface of a second first element 20.2 covered, which approximately opposite the grooves of this second first element and is formed as a flat surface. In this case, the second first element is arranged relative to the first element so that the grooves 21 of the first element and the grooves of the second first element are each parallel to each other, wherein these are each arranged in a plane within an element in the direction perpendicular to the channel-forming groove in each case in the same position. The second first element 20.2 follows in the same way a third first element 20.3 correspondingly relative to the second first element 20.2 is arranged the same as the second first element 20.2 relative to the first element 20.1 , Further, the third first element follows 20.3 one the channel-forming grooves 21 this element covering the second element 25 , so in total with this arrangement by means of four elements 20.1 . 20.2 . 20.3 and 25 a light guide with twelve in its channel cross-section approximately the same trained channels formed. As in the 3a and 3b schematically shows in section, the four elements by means of holes 31 . 32 . 33 and 34 arranged screws or passport pins fixed.
3b zeigt
das Lichtleitelement aus 3a in einer
Seitenansicht im Schnitt entlang der Ebene A–A. Dabei ist
die erste Stirnseite 35 etwa senkrecht zur Kanalerstreckung
angeordnet, während die zweite Stirnseite 36 relativ
zur Kanalerstreckung einen Winkel ungleich 90° bildet,
d. h., dass die Kanalöffnungen umfassenden Stirnseiten
einen Winkel von ungleich 0° bzw. von ungleich 180° zueinander
bilden. 3b shows the light guide 3a in a side view in section along the plane A-A. Here is the first front page 35 arranged approximately perpendicular to the channel extension, while the second end face 36 relative to the channel extension forms an angle not equal to 90 °, ie, that the channel openings comprehensive end sides form an angle of not equal to 0 ° or equal to 180 ° to each other.
In 3 ist lediglich schematisch angedeutet,
dass das Verhältnis der Kanalbreite w zur Kanallänge 1 größer
als 10 ist. Dabei wird als Kanallänge 1 die kürzeste
Kanallänge der möglichen Kanäle des Lichtleitelements
gewählt. Ferner sind die Kanäle des in 3 dargestellten Lichtleitelements 300 im Wesentlichen
(d. h. im Rahmen der Fertigungsgenauigkeit) parallel zu einander
ausgerichtet. Dies trifft sowohl für die kanalformenden
Nuten innerhalb eines Elements, als auch für die kanalformenden
Nuten zwischen zwei Elemente zu. Alternativ oder zusätzlich
kann ein erfindungsgemäßes lichtleitendes Element
aber auch Kanäle aufweisen, welche entlang ihrer Längsrichtung
etwa (d. h. im Rahmen der Fertigungs- und Messgenauigkeit) gleiche
Kurvenformen aufweisen. Dabei erstrecken Sie die Kanäle
wie in 3a, 3b gezeigt
vorzugsweise entlang einer oder mehrerer paralleler Ebenen. Alternativ
oder zusätzlich können sich die Kanäle
auch entlang von Flächen erstrecken, welche in wenigstens
einer Richtung eine Krümmung aufweisen, und welche parallel zueinander
verschoben sind. Das in 3 gezeigte Lichtleitelement 300 weist
bezüglich der Kanalanordnung in einer Ebene senkrecht zur
Kanalerstreckungsrichtung eine Matrixstruktur von 3 × 4
Kanälen auf. Ferner haben die in Form der genannten Matrixstruktur
angeordneten Kanäle im Rahmen der Fertigungs- und Messgenauigkeit
gleichen Querschnitt. Dabei ist der Querschnitt vorzugsweise quadratisch oder
rechteckförmig. Üblicherweise ist der Kanalquerschnitt
senkrecht zur Kanallängserstreckung kleiner als 2 mm2.In 3 is only schematically indicated that the ratio of the channel width w to the channel length 1 is greater than 10. It is called channel length 1 the shortest channel length of the possible channels of the light guide selected. Furthermore, the channels of in 3 illustrated light-guiding element 300 essentially (ie in the context of manufacturing accuracy) aligned parallel to each other. This is true for both the channel-forming grooves within an element and the channel-forming grooves between two elements. Alternatively or additionally, however, a light-conducting element according to the invention may also have channels which have the same curve shapes along their longitudinal direction approximately (ie in the context of manufacturing and measuring accuracy). You extend the channels as in 3a . 3b shown preferably along one or more parallel planes. Alternatively or additionally, the channels may also extend along surfaces which have a curvature in at least one direction and which are displaced parallel to one another. This in 3 shown light guide 300 With respect to the channel arrangement in a plane perpendicular to the channel extension direction has a matrix structure of 3 × 4 channels. Furthermore, the channels arranged in the form of said matrix structure have the same cross-section within the scope of manufacturing and measuring accuracy. In this case, the cross section is preferably square or rectangular. Usually, the channel cross section perpendicular to the channel longitudinal extension is less than 2 mm 2 .
Wird
das Lichtleitelement aus 3 mit einem
Diodenarray (VCSEL-Array) verwendet, so dass jeder Kanal von genau
einer Diode ausgeleuchtet wird, so beträgt die Kanalweite
w üblicherweise zwischen 0,3 mm und 2 mm. Ebenso beträgt
die Nuttiefe h, d. h. die Kanaltiefe h zwischen 0,3 mm und 2 mm. Die
Abstände b der Kanalzentren beträgt üblicherweise
zwischen 0,5 mm und 10 mm. Nach Ausnehmung der Nuten 21 verbleibt
im Bereich der Nut typischerweise eine Restdicke d von 0,1 mm oder
mehr. Dabei ergibt sich die Restdicke d aus der der Differenz der
Elementdicke D und der Nuttiefe h.Will the light guide off 3 With a diode array (VCSEL array) used so that each channel is illuminated by exactly one diode, the channel width w is usually between 0.3 mm and 2 mm. Likewise, the groove depth h, ie the channel depth h between 0.3 mm and 2 mm. The distances b of the channel centers is usually between 0.5 mm and 10 mm. After recess of the grooves 21 In the region of the groove, a residual thickness d of 0.1 mm or more typically remains. In this case, the residual thickness d results from the difference between the element thickness D and the groove depth h.
Der
Abstand zweier Kanalzentren auf benachbarte Elementen b2 beträgt üblicherweise
etwa dem Abstand b zweier Kanalzentren auf einem Element. In der
Praxis beträgt dieser Abstand ca. 0,5 mm und 10 mm. Werden
die kanalformenden Nuten mittels fräsen hergestellt, so
sind Toleranzen von etwa 0,01 mm möglich. Mit andern Fertigungsverfahren,
wie beispielsweise dem Erodieren, lassen sich ähnliche
Toleranzen erreichen.Of the
Distance of two channel centers to adjacent elements b2 is usually
about the distance b of two channel centers on an element. In the
In practice, this distance is about 0.5 mm and 10 mm. Become
the channel-forming grooves produced by milling, so
tolerances of about 0.01 mm are possible. With other manufacturing processes,
such as eroding, can be similar
Reach tolerances.
Alternativ
oder zusätzlich zu den Dioden eines Diodenarrays (VCSEL-Array)
lässt sich Licht auch mittels optischer Fasern in die Kanäle
des Lichtleitelements 300 einkoppeln. Hierzu wird ein Ende
einer optischen Faser wenigstens teilweise in einen Kanal des Lichtleitelements
eingeführt. Das durch die Faser austretende Licht wird
dann entlang des Kanals im Lichtleitelement transportiert und verlässt
das Lichtleitelement am anderen Ende des Kanals. Damit ist das Lichtleitelement
auch geeignet, Faserbüschel optischer Fasern räumlich
definiert anzuordnen, so dass das Licht jeder Faser definiert entlang
eines Kanals des Lichtleitelements transportiert wird.Alternatively or in addition to the diodes of a diode array (VCSEL array), light can also be introduced into the channels of the light-conducting element by means of optical fibers 300 inject. For this purpose, one end of an optical fiber is at least partially inserted into a channel of the light-guiding element. The light emerging through the fiber is then transported along the channel in the light guide and exits the light guide at the other end of the channel. Thus, the light guide is also suitable to arrange fiber tufts of optical fibers spatially defined, so that the light of each fiber is transported defined along a channel of the light guide.
Das
in 3 dargestellte Lichtleitelement wird
vorzugsweise derart hergestellt, dass zunächst ein erstes
und ein zweites Element 20.1 und 20.2 bereitgestellt
wird, wobei diese Elemente in wenigstens zwei Dimensionen eine gleiche
Krümmung aufweisende Fläche umfassen. Anschließend
wird in wenigstens eine der Flächen wenigstens eine Nut 21 eingeformt.
Dies kann z. B. mittels Fräsen oder Stanzen geschehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden in das erste
Element 20.1 und in das zweite erste Element 20.2 jeweils
vier gleiche Nuten mit der Breite w und der Tiefe h eingefräst.
Danach werden die Nuten des ersten Elements mit der nutenfreien
Seite des weiteren (ersten) Elements 20.2 so verbunden,
dass diese direkt oder indirekt zur Anlage aneinander gebracht werden.
Dabei weisen die zur Anlage gebrachten Flächen gleiche
Krümmungsradien auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
der 3 betragen diese unendlich, da
es sich um aneinander gefügte ebene Platten handelt. Anschließend
wird an dem so geformten Lichtleitelement eine weitere Fläche
bereitgestellt, die ebenfalls in zwei Dimensionen die gleiche Krümmung
aufweist, wie die die gleichen Krümmungen aufweisenden
ersten beiden aneinander gefügten Elemente 20.1, 20.2.
Ein weiteres Element 20.3 wird bereitgestellt, wobei auch
dieses Element wenigstens eine die gleichen Krümmungen
aufweisende Fläche umfasst, wie die zuvor aneinander gefügten
Elemente. Dabei sind in dieses weitere Element 20.3 ebenfalls
Nuten 21 eingearbeitet. Vorzugsweise entsprechen diese
Nuten bezüglich ihrer Querschnittsform und ihrer Querschnittsabmessungen den
Nuten der bisher aneinander gefügten Elemente. Danach wird
das weitere Element 20.3 mit seiner nutfreien Fläche
zur Anlage an die nutenumfassende Fläche des vorhergehenden
Elements 20.2 gebracht. Abschließend wird das
weitere Element 20.3 mit einem zweiten Element 25 so
abgedeckt, dass die Nuten des weiteren Elements 20.3 zu
Kanälen ausgebildet werden. Durch Wiederholung der genannten
Verfahrensschritte lassen sich so Lichtleitelemente aufbauen, die
aus n Elementen bestehen, und deren Kanalanordnung in einer Ebene
senkrecht zur Kanalerstreckungsrichtung matrixförmig aus
n × m-Kanälen besteht. Dabei bezeichnet n die
Zahl der Kanäle innerhalb eines Elements des Lichtleitelements 20 und m
gibt die Zahl der Elemente des Lichtleitelements mit Nuten an.This in 3 illustrated light-guiding element is preferably prepared such that first a first and a second element 20.1 and 20.2 are provided, wherein these elements in at least two dimensions comprise an equal curvature having surface. Subsequently, in at least one of the surfaces at least one groove 21 formed. This can be z. B. done by milling or punching. In the present embodiment, in the first element 20.1 and in the second first element 20.2 milled four equal grooves with the width w and the depth h. Thereafter, the grooves of the first element with the groove-free side of the other (first) element 20.2 connected so that they are brought together directly or indirectly to the plant. In this case, the surfaces brought to bear the same radii of curvature. In the illustrated embodiment of the 3 These are infinite, since they are joined flat plates. Subsequently, a further surface is provided on the light guide element thus formed, which also has the same curvature in two dimensions, as the first two joined elements having the same curvatures 20.1 . 20.2 , Another element 20.3 is provided, wherein this element also comprises at least one surface having the same curvatures, as the previously joined elements. There are in this more element 20.3 also grooves 21 incorporated. Preferably, these grooves correspond with respect to their cross-sectional shape and their cross-sectional dimensions of the grooves of the previously joined elements. After that, the other element 20.3 with its groove-free surface for engagement with the grooved surface of the preceding element 20.2 brought. Finally, the other element 20.3 with a second element 25 covered so that the grooves of the further element 20.3 be formed to channels. By repeating the above-mentioned method steps, it is thus possible to construct light guide elements which consist of n elements and whose channel arrangement in a plane perpendicular to the channel extension direction consists of n × m channels in matrix form. In this case, n denotes the number of channels within an element of the light-guiding element 20 and m indicates the number of elements of the light guide member with grooves.
4 zeigt
eine Verwendung des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 300 mit
einer Vielzahl von Kanälen 321–324 und
zugehörigen Austrittöffnungen 321a–324a in
einer abbildenden optischen Anordnung. Dabei werden die Austrittöffnungen 321a–324a durch
durch diese Kanäle geführtes Licht 441–444 mittels
einer abbildenden Optik L1, L2 jeweils in ein Bild auf Mikrospiegel 41.1–41.4 einer
Mikrospielanordnung (eines Mikrospiegel-Arrays) 42 abgebildet.
Die optische Anordnung erfüllt dabei durch die Lage der
Austrittsöffnungen 421a–423a des
erfindungsgemäßen Lichtleitelements 300 und die
zu diesen Austrittsöffnungen gehörenden Bildern auf
den Mikrospiegeln 41.1–41.4, sowie der
abbildende Optik L1, L2 die Scheimpflug-Bedingung. Diese besagt,
dass bei einer photographischen Abbildung die Bild-, Objektiv- und
Gegenstandsebene B, O, G entweder parallel zueinander liegen, oder
aber sich in einer gemeinsamen Schnittgeraden S schneiden. Da in
der Ausführungsform nach 4 die Kanalaustrittsöffnungen
die Gegenstände, also die Gegenstandsebene G der Abbildung
bilden, und die ebenfalls unter einem Winkel zur optischen Achse angeordneten
Mikrospiegel 44.1–41.4 der Mikrospiegelanordnung 42,
welche die Bildebene B bilden, nicht parallel zueinander sind, ist
es erforderlich, dass die Gegenstandsebene G und die Bildebene B, sowie
die Objektivebene O sich in einer Schnittgerade S schneiden. Dabei
sind die genannten Ebenen alle senkrecht zur Zeichenebene, welche
die optische Achse OA umfasst, angeordnet. Bei hineichend guter
Erfüllung dieser Bedingung, bilden sich die Kanalaustrittsöffnungen 321a–324a jeweils
scharf auf die Mikrospiegel des Mikrospiegel-Arrays 42 so
ab, dass jeder Knanalaustrittsöffnung genau ein Mikrospiegel
zugeordnet ist. Als Lichtquellen zur Abbildung dienen die Dioden 44.1–44.4 eines
Dioden-Arrays 44, welches ein VCSEL-Array sein kann. Dabei bestrahlt
jede einzelne Diode das erfindungsgemäße Lichtleitelement
so, dass die Lichtbündel 441–444 der
einzelnen Dioden 44.1–44.4 jeweils in
einen Kanal 321–324 des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements 300 gelangen. An den Kanalaustrittsöffnungen verlassen
die eingestrahlten Lichtbündel (oder wenigstens ein Teil
des eingestrahlten Lichts) die Kanäle des Lichtleitelements
unter Winkeln γ. Dieser Austrittswinkel γ ist
für den Lichtleitkanal 321 schematisch in 4 dargestellt.
Das unter dem Winkel γ die Kanalaustrittsöffnung 321a verlassende
Licht wird mittels den Linsen L1 und L2 auf den Mikrospiegel 41.1 abgebildet.
Selbiges gilt für die anderen Kanalaustrittsöffnungen
entsprechend. Dabei repräsentieren die Strahlen 401–404 die
jeweiligen Hauptstrahlen der die Kanalaustrittsöffnungen
verlassenden Lichtbündel. Diese Hauptstrahlen verlassen
das Mikrospiegel-Array 42 in Abhängigkeit davon,
welche Winkel an den Mikrospiegeln 41.1–41.4 eingestellt sind.
Danach treffen diese Lichtbündel auf eine Sensoranordnung 413,
die positionsaufgelöst die Lichtbündel 441–444 der
einzelnen Dioden 44.1–44.4 hinsichtlich
ihrer räumlichen Position vermisst. Dabei werden die Lichtbündel 441–444 in
eindeutiger Art und Weise über das Lichtleitelement 300 und über die
entsprechenden Mikrospiegel 41.1–41.4 auf
die Sensoranordnung 413 geführt. Aus den Daten
der Sensoranordnung 413 lassen sich dann die Winkeleinstellungen
der individuellen Mikrospiegel 41.1–41.4 der
Mikrospiegelanordnung 42 bestimmen. Dabei ist es wichtig,
dass jedem einzelnen Mikrospiegel 41.1–41.4 genau
Licht einer Diode des Dioden-Arrays 44 so zugeordnet ist,
dass das jeweilige Diodenlicht genau nur einen Mirkospiegel erfasst. Dies
wird durch das erfindungsgemäße Lichtleitelement 300 sichergestellt.
Die in 4 dargestellten Elemente aus Dioden-Array 44,
Lichtleitelement 300, erstes Linsenelement L1 (erste abbildende
Optik L1), Blende 43 und zweites Linsenelement L2 (zweite
abbildende Optik L2) bilden eine in 1 dargestellte Meßlichtquelle 12,
welche in 4 mit 412 bezeichnet
ist. Ebenso entspricht das Sensorelement 413 in 4 der
Sensoranordnung 13 aus 1. 4 shows a use of the light-guiding element according to the invention 300 with a variety of channels 321 - 324 and associated exit openings 321a - 324a in an imaging optical arrangement. This will be the outlet openings 321a - 324a through guided by these channels light 441 - 444 by means of an imaging optical system L1, L2 in each case in an image on micromirrors 41.1 - 41.4 a microplay array (a micromirror array) 42 displayed. The optical arrangement fulfills by the position of the outlet openings 421a - 423a the light guide element according to the invention 300 and the images associated with these exit apertures on the micromirrors 41.1 - 41.4 , as well as the imaging optics L1, L2 the Scheimpflug condition. This means that in a photographic image, the image, lens and object plane B, O, G are either parallel to each other, or intersect in a common intersection line S. As in the embodiment of 4 the channel outlet openings form the objects, ie the object plane G of the figure, and the micromirrors likewise arranged at an angle to the optical axis 44.1 - 41.4 the micromirror arrangement 42 which form the image plane B are not parallel to each other, it is necessary that the object plane G and the image plane B, as well as the objective plane O intersect in a line S of intersection. In this case, the said planes are all arranged perpendicular to the plane of the drawing, which comprises the optical axis OA. If this condition is fulfilled satisfactorily, the channel outlet openings are formed 321a - 324a in each case sharp on the micromirrors of the micromirror array 42 so from that each Knanalaustrittsöffnung is assigned exactly one micromirror. The diodes serve as light sources for imaging 44.1 - 44.4 of a diode array 44 which may be a VCSEL array. In this case, each individual diode irradiates the light-guiding element according to the invention so that the light bundles 441 - 444 of the individual diodes 44.1 - 44.4 each in a channel 321 - 324 the light guide element according to the invention 300 reach. At the channel outlet openings, the incident light beams (or at least part of the incident light) leave the channels of the light guide element at angles γ. This exit angle γ is for the Lichtleitkanal 321 schematically in 4 shown. The at the angle γ the channel exit opening 321a leaving light is transmitted through the lenses L1 and L2 on the micromirror 41.1 displayed. The same applies to the other channel outlet openings accordingly. The rays represent 401 - 404 the respective main rays of the channel exit openings leaving light bundles. These main rays leave the micromirror array 42 depending on which angles at the micromirrors 41.1 - 41.4 are set. Thereafter, these light beams hit a sensor array 413 , the position-resolved light bundles 441 - 444 of the individual diodes 44.1 - 44.4 Missing in terms of their spatial position. At the same time the light bundles become 441 - 444 in a clear manner via the light guide 300 and about the corresponding micromirrors 41.1 - 41.4 on the sensor arrangement 413 guided. From the data of the sensor arrangement 413 can then be the angle settings of the individual micromirrors 41.1 - 41.4 the micromirror arrangement 42 determine. It is important that every single micromirror 41.1 - 41.4 exactly light of a diode of the diode array 44 is assigned so that the respective diode light detected exactly only a micro-mirror. This is achieved by the light-guiding element according to the invention 300 ensured. In the 4 illustrated elements of diode array 44 , Light guide 300 , first lens element L1 (first imaging lens L1), aperture 43 and second lens element L2 (second imaging optics L2) form an in 1 illustrated measuring light source 12 , what a 4 With 412 is designated. Likewise, the sensor element corresponds 413 in 4 the sensor arrangement 13 out 1 ,
Die
Winkel α und β der Gegenstands- bzw. Bild-Ebene
gemessen senkrecht zu einer Ebene zur optischen Achse sind üblicherweise
(jedoch nicht notwendigerweise) gleich groß und weisen
z. B. einen Winkel von jeweils 45° auf.The
Angle α and β of the object or image plane
measured perpendicular to a plane to the optical axis are common
(but not necessarily) the same size and wise
z. B. at an angle of 45 °.
Die
Spiegelanordnung 42 ist typischerweise 5 cm × 5
cm groß, wobei ein Mikrospiegel etwa 0,8 mm × 0,8
mm misst. Insgesamt umfasst die Spiegelanordnung 42 somit
etwa 2500–5000 Einzelspiegel 41.1, welche in wenigstens
einer Achse, üblicherweise in zwei Achsen, justierbar sind.
Mit Hilfe der Blende 43 lässt sich im optischen
Abbildungssystem etwaiges Streulicht einschränken. Insbesondere, wenn
die Winkel γ der die Kanalaustrittsöffnungen verlassenden
Lichtbündel zu groß ist, können mittels der
Blende 43 die die Kanalaustrittsöffnungen verlassende
Lichtbündel derart begrenzt werden, dass jede Kanalaustrittöffnung
sauber auf einen Mikrospiegel 42.1 abgebildet wird.The mirror arrangement 42 is typically 5 cm × 5 cm in size, with a micromirror measuring approximately 0.8 mm × 0.8 mm. Overall, the mirror assembly includes 42 thus about 2500-5000 individual mirrors 41.1 which are adjustable in at least one axis, usually in two axes. With the help of the aperture 43 can be in the optical imaging system limit any stray light. In particular, if the angle γ of the channel outlet openings leaving light bundle is too large, by means of the aperture 43 the light bundles leaving the channel exit openings are delimited such that each channel exit opening is clean on a micromirror 42.1 is shown.
4 zeigt
lediglich schematisch eine Abbildungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Lichtleitelement 300 und
einer Vielzahl von Kanälen 321–324,
wobei die Zahl der Kanäle nicht auf diejenige der in der
Figur dargestellten vier Kanäle 321–324 beschränkt
ist. Dabei liegt der Bildbereich der abbildenden Optik etwa auf
der Oberfläche des Mikrospiegel-Arrays 42, wobei
jeder Kanalaustrittsöffnung 321a–324a genau
in ein Bild auf einem zugeordneten Mikrospiegel 41,1–41.4 des
Mikrospiegel-Arrays 42 zugewiesen ist. Um diese Abbildung
möglichst optimal zu gestalten, erfüllt die abbildende
Optik zusammen mit dem erfindungsgemäßen Lichtleitelement 300 und
dem Mikrospiegel-Array 42 die Scheimpflug-Bedingung. Dabei
ist die abbildende Optik L1, L2 nicht auf Linsen eingeschränkt.
Vielmehr handelt es sich hierbei im Allgemeinen um komplexere Linsensysteme,
um die Abbildung möglichst gut durchzuführen. 4 shows only schematically a Abbil Dungsvorrichtung with a light guide according to the invention 300 and a variety of channels 321 - 324 where the number of channels is not that of the four channels shown in the figure 321 - 324 is limited. The image area of the imaging optics lies approximately on the surface of the micromirror array 42 , each channel outlet opening 321a - 324a exactly in a picture on an associated micromirror 41 . 1 - 41.4 of the micromirror array 42 is assigned. In order to make this image as optimal as possible, the imaging optics together with the light guide according to the invention 300 and the micromirror array 42 the Scheimpflug condition. The imaging optics L1, L2 is not limited to lenses. Rather, these are generally more complex lens systems to perform the mapping as well as possible.
Für
den Fall, dass die Mikrospiegel 41.1–41.4 des
Mikrospiegel-Arrays 42 nicht in einer Ebene, sondern auf
einer in wenigstens einer Dimension gekrümmten Fläche
angeordnet sind, so ist auch das erfindungsgemäße
Lichtleitelement hinsichtlich seiner Kanalaustrittsöffnungen
derart ausgeformt, dass die Kanalaustrittsöffnungen ebenfalls
auf einer gekrümmten Ebene liegen. Dabei hängt
die Krümmung dieser Ebene von der Krümmung der
Ebene des Mikrospiegel-Arrays ab. Ferner ist zu erwähnen, dass
der Abbildungsmaßstab in 4 etwa 1:1
ist. Im Allgemeinen kann jedoch ein beliebiger Abbildungsmaßstab
gewählt werden, je nach Größe der Kanalaustrittsöffnungen
und der Größe der einzelnen Mikrospiegel des Mikrospiegel-Arrays 42.In the event that the micromirrors 41.1 - 41.4 of the micromirror array 42 not in a plane, but are arranged on a curved surface in at least one dimension, so the light guide according to the invention is formed in terms of its channel outlet openings such that the channel outlet openings are also on a curved plane. The curvature of this plane depends on the curvature of the plane of the micromirror array. It should also be mentioned that the magnification in 4 is about 1: 1. In general, however, an arbitrary magnification can be selected, depending on the size of the channel outlet openings and the size of the individual micromirrors of the micromirror array 42 ,
Das
in 4 dargestellte erfindungsgemäße Lichtleitelement
hat gegenüber einer unter dem gleichen Winkel α angeordneten
Lochplatte, mit Öffnungen in Form und Anordnung entsprechend
der Kanalaustrittsöffnungen des erfindungsgemäßen
Lichtleitelements 300, den Vorteil, dass ein Kanalübersprechen
verschiedenerer Dioden durch die Lichtleitung in den entsprechenden
Kanälen des Lichtleitelements 300 verhindert wird.
Unter Kanalübersprechen wird verstanden, wenn ein Mikrospiegel 41.1 einer Mikrospiegelanordnung 42 mit
Licht von mehreren Dioden eines Diodenarrays bestrahlt wird, um
dessen Winkelausrichtung zu ermitteln. Da durch eine derartige Bestrahlung
des Mikrospiegels die von den einzelnen Dioden kommenden Lichtbündel
auf den Mikrospiegel mit unterschiedlichem Einfallswinkel einfallen,
gelangen diese Lichtbündel nach Reflexion am Mikrospiegel
auf verschiedene Bereiche des Sensorelements 413, wodurch
eine Winkelbestimmung des Mikrospiegels erschwert ist. Ohne die
Verwendung des erfindungsgemäßen Lichtleitelements 300 würden
durch eine Öffnung der genannten Lochplatte Lichtbündel
gelangen, die von unterschiedlichen Dioden her stammen und damit
eine Kanalübersprechen verursachen. Ferner hat dies zur
Folge, dass das Lichtbündel einer Diode 44.1 mehrere
Mikrospiegel 41.1–41.4 beleuchtet, wodurch
die eindeutige Zuordnung zwischen Diode des Dioden-Arrays 44 und
Mikrospiegel des Mirkospiegel-Arrays 42 verloren geht.
Dies erschwert die Bestimmung der Kippwinkel der einzelnen Mikrospiegel
ebenfalls erheblich.This in 4 illustrated light guide according to the invention has opposite to a perforated plate arranged at the same angle α, with openings in the form and arrangement corresponding to the channel outlet openings of the light-guiding element according to the invention 300 , The advantage that a channel crosstalk of different diodes through the light pipe in the corresponding channels of the light guide 300 is prevented. Under channel crosstalk is understood when a micromirror 41.1 a micromirror arrangement 42 is irradiated with light from multiple diodes of a diode array to determine its angular orientation. As a result of such an irradiation of the micromirror, the light bundles coming from the individual diodes are incident on the micromirrors with different angles of incidence, these light bundles, after reflection at the micromirror, reach different regions of the sensor element 413 , whereby an angle determination of the micromirror is difficult. Without the use of the light-guiding element according to the invention 300 would come through an opening of said perforated plate light bundles, which come from different diodes ago and thus cause a channel crosstalk. Furthermore, this has the consequence that the light beam of a diode 44.1 several micromirrors 41.1 - 41.4 illuminated, reducing the unique assignment between diode of the diode array 44 and micromirror of the micro-mirror array 42 get lost. This also makes the determination of the tilt angle of the individual micromirrors considerably more difficult.
Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtleitelements
ist, dass eine Verwendung des Lichtleitelements in optischen Anordnungen,
welche die Scheimpflug-Bedingung erfüllen, die Aspektverhältnisse
zwischen Kanalquerschnittsdimension und Kanallänge entsprechend
abstimmbar sind, so dass die Kanalaustrittsöffnungen in
einer die Scheimpflug-Bedingung erfüllenden Gegenstandsebene
liegen.One
further advantage of the light-guiding element according to the invention
is that use of the light guide in optical arrangements,
which fulfill the Scheimpflug condition, the aspect ratios
between channel cross section dimension and channel length accordingly
are tunable, so that the channel outlet openings in
an object level fulfilling the Scheimpflug condition
lie.
Die
Reflektivität innerhalb der Kanäle des Lichtleitelements
ist von untergeordneter Bedeutung und kann durchaus auch Streulicht
erzeugen. Dieses hängt vom verwendeten Herstellungsprozeß der
Nuten, vom verwendeten Material und von etwaiger Beschichtungen
der Nuteninnenseite ab. Im Falle von starkem Streulicht, kann (wie
bereits erwähnt) mittels der Blende 43 dieses
reduziert werden.The reflectivity within the channels of the light guide is of minor importance and can quite well produce stray light. This depends on the manufacturing process of the grooves used, the material used and any coatings of the groove inside. In case of strong stray light, can (as already mentioned) by means of the aperture 43 this can be reduced.
Die
vorliegende Erfindung wurde anhand der oben dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die
in den Ausführungsbeispielen explizit dargestellten Ausführungsformen
beschränkt. Die Erfindung umfasst auch jene Ausführungen,
die sich durch Kombinationen von Merkmalen aus den einzelnen Ausführungsbeispielen
ergeben. Ferner sind auch jene Ausführungsformen umfasst,
die sich durch Austausch einzelner Merkmale aus unterschiedlichen
Ausführungsformen oder Ausführungsbeispielen realisieren lassen.The
The present invention has been described with reference to the embodiments presented above
described in more detail. However, the invention is not limited to
Embodiments explicitly illustrated in the embodiments
limited. The invention also includes those embodiments
characterized by combinations of features from the individual embodiments
result. Furthermore, those embodiments are also included,
which are characterized by the exchange of individual characteristics of different
Let implement embodiments or embodiments.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- WO 2009/015845
A1 [0002] WO 2009/015845 A1 [0002]
-
- WO 2009/01548 A1 [0002] WO 2009/01548 A1 [0002]