DE102017123522A1 - Switchable beam splitter device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine schaltbare Strahlteilervorrichtung (100) zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel zur Verfügung gestellt. Sie umfasst einen ersten optischen Eingang (101), zumindest einen ersten optischen Ausgang (102), einen ersten Strahlleitabschnitt (103), einen zweiten Strahlleitabschnitt (104), und eine teilreflektierende Schicht (105). Diese ist dazu ausgelegt, ein einfallendes Strahlenbündel (106) zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel (107), das durch die teilreflektierende Schicht (105) hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel (108), das an der teilreflektierenden Schicht (105) reflektiert wird. Zudem weist die Strahlteilervorrichtung (100) einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt (103) und dem zweiten Strahlleitabschnitt (104) vorhandenen Hohlraum (109) auf. Der Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) sind derart angeordnet, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (101) zu dem ersten optischen Ausgang (102) durch den Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) verläuft, wenn der Hohlraum (109) mit einer Flüssigkeit (110) gefüllt ist.
Zudem werden eine schaltbare optische Filtervorrichtung und ein optisches Beobachtungsgerät bereitgestellt.
A switchable beam splitter device (100) for splitting beams into sub-beams is provided. It comprises a first optical input (101), at least a first optical output (102), a first beam guide section (103), a second beam guide section (104), and a partially reflecting layer (105). This is designed to divide an incident beam (106) into at least one associated transmitted partial beam (107) which is passed through the partially reflecting layer (105) and an associated reflected partial beam (108) which is applied to the partially reflecting layer (105 ) is reflected. In addition, the beam splitter device (100) has a cavity (109) present at least in sections between the first beam guide section (103) and the second beam guide section (104). The cavity (109) and the partially reflecting layer (105) are arranged such that a beam path from the first optical input (101) to the first optical output (102) passes through the cavity (109) and the partially reflecting layer (105), when the cavity (109) is filled with a liquid (110).
In addition, a switchable optical filter device and an optical observation device are provided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel und außerdem eine schaltbare optische Filtervorrichtung. Daneben betrifft die Erfindung ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Mikroskop.The present invention relates to a switchable beam splitter device for splitting a beam into sub-beams and also to a switchable optical filter device. In addition, the invention relates to an optical observation device, in particular a microscope.
Strahlteiler bzw. optische Teiler sind optische Bauelemente, mit denen ein Lichtstrahl bzw. ein Strahlenbündel in zwei Teilstrahlen bzw. zwei Teilstrahlenbündel aufgeteilt werden kann. Strahlteiler kommen beispielsweise in optischen Beobachtungsgeräten, z.B. bei Verwendung von Doppelokularen, aber beispielsweise auch in Interferometern zum Einsatz. Ebenso verwenden optische Beobachtungsgeräte häufig optische Filter, um beispielsweise bestimmte Spektralanteile des einfallenden Lichts herauszufiltern.Beam splitters or optical splitters are optical components with which a light beam or a beam can be divided into two partial beams or two partial beams. Beam splitters are used, for example, in optical observation equipment, e.g. when using double eyepieces, but also for example in interferometers for use. Likewise, optical observers often use optical filters to filter out, for example, certain spectral components of the incident light.
Um derartige großaperturige optische Elemente schaltbar ausführen zu können, können diese mit mechanisch bewegbaren Komponenten realisiert sein, bei denen Elemente mit unterschiedlicher Wirkung in den Strahlengang, d.h. den Weg, den ein Strahlenbündel, bzw. nach Teilung zumindest ein Teilstrahlenbündel davon, durch die Strahlteilervorrichtung nimmt, gebracht werden. Um z.B. einen Strahlteiler an- und aus- bzw. zwischen verschiedenen Betriebszuständen hin- und herschalten zu können, können schaltbare optische Teiler, beispielsweise in Form von geometrischen, bewegbaren Teilerblöcken, verwendet werden.In order to be able to switchably realize such large-aperture optical elements, these can be realized with mechanically movable components in which elements with different effects in the beam path, i. the path that a beam or, after division, at least one sub-beam thereof, takes through the beam splitter device. For example, Switching a beam splitter on and off or switching between different operating states, switchable optical splitters, for example in the form of geometric, movable splitter blocks, can be used.
Auch elektronisch schaltbare optische Elemente sind bekannt. In der
Mechanisch bewegbare Elemente erhöhen durch den Platzbedarf für die Bewegung und die für den Antrieb ggf. verwendeten Motoren die notwendige Größe der Vorrichtung. Zudem sind die Anforderungen an die korrekte Justierung bzw. Positionierung der optischen Elemente beispielsweise eines Strahlteilers mit mechanisch bewegbaren Elementen sehr hoch. Elektronisch schaltbare optische Elemente weisen spektral eingeschränkte Transmissionsbereiche und Reflexionsbereiche mit ausgeprägter spektraler Charakteristik auf und können anfällig für Streulicht und ggf. Doppelbrechungseffekte sein.Mechanically movable elements increase the necessary size of the device due to the space required for the movement and the motors possibly used for the drive. In addition, the requirements for the correct adjustment or positioning of the optical elements, for example, a beam splitter with mechanically movable elements are very high. Electronically switchable optical elements have spectrally restricted transmission ranges and reflection ranges with a pronounced spectral characteristic and can be susceptible to scattered light and possibly birefringence effects.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte, schaltbare Strahlteilervorrichtung mit verbesserter Genauigkeit zur Verfügung zu stellen, die zwischen Schaltvorgängen keine wiederholte Justierung erfordert und sich für breite Spektralbereiche eignet. Entsprechend ist es ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine schaltbare optische Filtervorrichtung bereitzustellen, die in kompakter Bauweise realisierbar ist und die zwischen Schaltvorgängen keine wiederholte Justierung erfordert und sich für breite Spektralbereiche eignet.It is an object of the present invention to provide a compact, switchable beam splitter device with improved accuracy, which does not require repeated adjustment between switching operations and is suitable for wide spectral ranges. Accordingly, it is also an object of the invention to provide a switchable optical filter device which can be realized in a compact design and which does not require repeated adjustment between switching operations and is suitable for wide spectral ranges.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel gemäß Anspruch 1 sowie einer optischen Filtervorrichtung gemäß Anspruch 17 und einem optischen Beobachtungsgerät gemäß Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with a beam splitter device for splitting a beam into partial beams according to claim 1 and an optical filter device according to claim 17 and an optical observation device according to claim 21. Preferred embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel einen ersten optischen Eingang, zumindest einen ersten optischen Ausgang, einen ersten Strahlleitabschnitt, einen zweiten Strahlleitabschnitt und eine teilreflektierende Schicht, d.h. eine optische Teilerschicht, die dazu ausgelegt ist, ein auftreffendes bzw. einfallendes Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt und dem zweiten Strahlleitabschnitt vorhandenen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum und die teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch den Hohlraum und die teilreflektierende Schicht verläuft, wenn der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.According to one aspect of the invention, a beam splitter device for splitting beams into sub-beams comprises a first optical input, at least a first optical output, a first beam-guiding section, a second beam-guiding section and a partially reflecting layer, i. an optical splitter layer configured to split an incident beam into at least one associated transmitted partial beam passed through the partially reflecting layer and an associated reflected partial beam reflected at the partially reflective layer, the beam splitter device also a cavity present at least in sections between the first beam guiding section and the second beam guiding section, wherein the cavity and the partially reflecting layer are arranged so that a beam path from the first optical input to the first optical output passes through the cavity and the partially reflecting layer, if the Cavity is filled with a liquid.
Die Vorrichtung kann dabei die Flüssigkeit umfassen, insbesondere beispielsweise wenn vorgesehen ist, diese wiederzuverwenden, oder es kann vorgesehen sein, die Vorrichtung mit dieser zu versorgen.The device may comprise the liquid, in particular, for example, if it is intended to reuse it, or it may be provided to supply the device with this.
Ein Strahlleitabschnitt ist ein optisches Element bzw. zur Strahlleitung geeignetes Substrat, durch das ein Strahlenbündel geleitet werden kann. Ein erster und zweiter Strahlleitabschnitt sind entweder zwei optische Elemente oder bezeichnen einen ersten Bereich eines optischen Elements und einen zweiten Bereich desselben optischen Elements, durch die ein Strahlengang eines Strahlenbündels nacheinander verläuft. Der Strahlengang verläuft von einem ersten optischen Eingang, wo das Strahlenbündel in einen der Strahlleitabschnitte eintritt, zu mindestens einem ersten optischen Ausgang, wo das Strahlenbündel bzw. nach beim Auftreffen bzw. Einfallen auf die teilreflektierende Schicht erfolgter Strahlteilung zumindest ein Teilstrahlenbündel aus der Strahlteilervorrichtung austritt. Eine teilreflektierende Schicht reflektiert einen ersten Anteil des auftreffenden Strahlenbündels und leitet einen zweiten Anteil durch die Schicht hindurch. Zusätzlich kann, je nach Beschaffenheit der gewählten teilreflektierenden Schicht, ein dritter Anteil des Strahlenbündels von der teilreflektierenden Schicht auch absorbiert werden.A Strahlleitabschnitt is an optical element or suitable for beam line substrate through which a beam can be passed. First and second beam-guiding sections are either two optical elements or denote a first region of an optical element and a second region of the same optical element, through which a beam path of a radiation beam passes in succession. The beam path extends from a first optical input, where the beam enters one of the Strahlleitabschnitte, at least a first optical output, where the beam or after striking or If at least one partial beam emerges from the beam splitter device when the beam splitting is carried out on the partially reflecting layer. A partially reflecting layer reflects a first portion of the incident beam and passes a second portion through the layer. In addition, depending on the nature of the selected partially reflective layer, a third portion of the radiation beam may also be absorbed by the partially reflecting layer.
Ein optischer Ausgang ist ein Ort, wo ein Strahlenbündel aus der Strahlteilervorrichtung austreten kann. Ist der Strahlengang, d.h. der Verlauf eines Strahlenbündels durch die Strahlteilervorrichtung, durch eine Schalteinrichtung wie dem mit der Flüssigkeit befüllbaren und entleerbaren Hohlraum veränderbar, kann an dem optischen Ausgang bei mindestens einem der Schaltzustände ein Strahlenbündel austreten.An optical output is a location where a beam can exit the beam splitter device. If the beam path, i. the course of a beam through the beam splitter device, changeable by a switching device such as the fillable and emptied with the liquid cavity can exit at the optical output in at least one of the switching states, a beam.
Wie der Hohlraum und die teilreflektierende Schicht anzuordnen sind, damit der Strahlengang vom ersten optischen Eingang zum ersten optischen Ausgang durch den mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum und die teilreflektierende Schicht verläuft, hängt von der in der jeweiligen Ausführungsform gewählten Form der Strahlleitabschnitte und der Position von optischem Eingang und Ausgang am ersten und zweiten Strahlleitabschnitt ab. In zumindest einem der Betriebszustände des Hohlraums befinden sich der optische Ausgang und der optische Eingang nicht an demselben Strahlleitabschnitt.How to arrange the cavity and the partially reflecting layer so that the optical path from the first optical input to the first optical output passes through the liquid-filled cavity and the partially reflecting layer depends on the shape of the beam guiding sections selected in the respective embodiment and the position of the optical input and output at the first and second Strahlleitabschnitt from. In at least one of the operating states of the cavity, the optical output and the optical input are not at the same beam guide section.
Eine Strahlteilervorrichtung kann beispielsweise ein Strahlteiler-Würfel sein, der ein erstes und ein zweites Halbwürfelprisma als ersten und zweiten Strahlleitabschnitt aufweist, zwischen denen die teilreflektierende Schicht angeordnet ist, beispielsweise als auf eine optische Grenzfläche, d.h. eine Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Strahlleitabschnitts aufgebrachte Beschichtung, wobei sich zumindest abschnittsweise außerdem der Hohlraum z.B. in Form eines Spalts zwischen den beiden Strahlleitabschnitten befindet. Dieser ist mit der Flüssigkeit befüllbar. Ist er nicht in einem ersten Betriebszustand, in dem er mit der Flüssigkeit gefüllt ist, ist er in einem zweiten Betriebszustand, abhängig von der gewählten Ausführungsform, mit einer anderen Flüssigkeit, Luft oder einem anderen Gas gefüllt oder weist ein Vakuum auf. Für diesen zweiten Betriebszustand wird der Spalt im Folgenden als „entleert“ oder „leer“ bezeichnet, auch wenn sich kein Vakuum, sondern eine andere Flüssigkeit, Luft oder ein anderes Gas darin befindet. Vorzugsweise erfährt das Strahlenbündel im zweiten Betriebszustand, d.h. am leeren, nicht mit der Flüssigkeit gefüllten Hohlraum eine Totalreflexion. Ebenfalls ist vorzugsweise vorgesehen, eine Flüssigkeit zu verwenden, die eine positive Oberflächenspannung aufweist, so dass sich ihr Meniskus nach außen wölbt. Dies verbessert das Aufheben des Zustands der Totalreflexion, und die Strahlteilervorrichtung wird in einen Transmissions- bzw. Teilerzustand geschaltet.For example, a beam splitting device may be a beam splitter cube having first and second half-cube prisms as first and second beam guiding portions between which the partially reflecting layer is disposed, for example, as an optical interface, i. a coating applied to a surface of the first and / or the second beam guiding section, the cavity also being formed, at least in sections, e.g. in the form of a gap between the two Strahlleitabschnitten. This can be filled with the liquid. If it is not in a first operating state in which it is filled with the liquid, it is in a second operating state, depending on the selected embodiment, filled with a different liquid, air or other gas or has a vacuum. For this second mode of operation, the gap will hereinafter be referred to as "deflated" or "empty" even though there is no vacuum, but another liquid, air or other gas therein. Preferably, the beam experiences in the second operating state, i. at the empty, not filled with the liquid cavity a total reflection. It is also preferably provided to use a liquid which has a positive surface tension so that its meniscus bulges outwards. This improves the cancellation of the state of total reflection, and the beam splitter device is switched to a transmission state.
Die beschriebene Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel eignet sich insbesondere auch für die Strahlteilung von Strahlenbündeln mit großen Lichtleitwerten und bietet dabei den Vorteil, dass die Strahlteilervorrichtung durch einfaches Befüllen und Entleeren des vorgesehenen Hohlraums zwischen zwei Betriebszuständen, Totalreflexion und Strahlteilung, hin- und hergeschaltet werden kann, ohne dafür mechanisch bewegbare Komponenten in den und aus dem Strahlengang bewegen zu müssen oder eine elektrische Stromversorgung direkt an den Strahlteiler führen zu müssen. Zudem ist kein Justieren nach Schalten in den einen oder anderen Betriebszustand erforderlich, und bei geeigneter Wahl der Flüssigkeit wird der Spektralbereich des durchgelassenen Lichts auch nicht oder nur in einem gewünschten Maße geändert, so dass sich die schaltbare Strahlteilervorrichtung auch für breite Spektralbereiche eignet.The described beam splitter device for splitting a beam into sub-beams is particularly suitable for the beam splitting of beams with high Lichtleitwerten and offers the advantage that the beam splitter device by simply filling and emptying the intended cavity between two operating states, total reflection and beam splitting, switched back and forth can be without having to move mechanically movable components in and out of the beam path or to have to lead an electrical power supply directly to the beam splitter. In addition, no adjustment after switching to one or the other operating state is required, and with a suitable choice of the liquid, the spectral range of the transmitted light is not or only to a desired extent changed, so that the switchable beam splitter device is also suitable for wide spectral ranges.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der erste Strahlleitabschnitt, der zweite Strahlleitabschnitt und die Flüssigkeit gleiche oder im Wesentlichen gleiche Brechzahlen auf. So verursacht die Flüssigkeit, wenn mit ihr der Hohlraum bzw. Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlleitabschnitt gefüllt ist, keine oder nur vernachlässigbare Strahlbrechung, die Totalreflexion am leeren Spalt wird beendet und das Strahlenbündel kann unverändert durch die Flüssigkeit zur teilreflektierenden Schicht geleitet werden, um die gewünschte Teilung in Teilstrahlenbündel herbeizuführen.In a preferred embodiment, the first beam-guiding section, the second beam-guiding section and the liquid have the same or substantially equal refractive indices. Thus, the liquid, when filled with the cavity or gap between the first and the second Strahlleitabschnitt causes no or only negligible refraction, the total reflection at the empty gap is terminated and the beam can be passed unchanged through the liquid to the partially reflecting layer, to bring about the desired division into partial beams.
In einer Ausführungsform weist zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche ein die Flüssigkeit abweisendes Material auf. Dabei kann es sich um eine Beschichtung zumindest der dem Hohlraum zugewandten Oberfläche des jeweiligen Strahlleitabschnitts handeln. Beispielsweise können die dem ersten Strahlleitabschnitt oder die dem zweiten Strahlleitabschnitt zugehörige, den Hohlraum begrenzende Oberfläche oder beide ein die Flüssigkeit abweisendes Material aufweisen. Eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche kann auch direkt durch die teilreflektierende Schicht gebildet sein, wenn diese direkt auf den zweiten oder ersten Strahlleitabschnitt aufgebracht ist. Die Wahl der Beschichtung der den Hohlraum begrenzenden Oberfläche hängt dabei von der verwendeten Flüssigkeit ab. Die Beschichtung wird passend zur verwendeten Flüssigkeit beispielsweise entweder hydrophob, hydrophil, oleophob oder oleophil gewählt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird bei der Verwendung von Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung vorgesehen, z.B. eine Lotos-Beschichtung. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird bei der Verwendung einer anderen, beispielsweise einer öligen Flüssigkeit eine oleophobe oder hydrophile Oberflächenbeschichtung vorgesehen. Die Verwendung eines die Flüssigkeit abweisenden Materials bietet den Vorteil, dass eine Benetzung der Oberfläche vermieden wird und der gefüllte Hohlraum so auf einfache Weise schnell möglichst rückstandsfrei entleert werden kann, so dass die schaltbare Strahlteilervorrichtung in den Betriebszustand der Totalreflexion wechselt. Dies unterstützt z.B. auch zügige Schaltvorgänge zwischen den beiden Betriebszuständen der Strahlteilervorrichtung.In one embodiment, at least one cavity-defining surface comprises a liquid-repellent material. This may be a coating of at least the surface of the respective beam guide section facing the cavity. By way of example, the cavity-defining surface associated with the first beam-guiding section or the second beam-guiding section, or both, can have a material which repels the liquid. A surface delimiting the cavity can also be formed directly by the partially reflecting layer, if it is applied directly to the second or first beam guiding section. The choice of the coating of the cavity bounding surface depends on the liquid used. The coating is chosen to suit the liquid used, for example, either hydrophobic, hydrophilic, oleophobic or oleophilic. In an exemplary embodiment, when using water or an aqueous liquid, a hydrophobic surface coating is provided, eg a lotus coating. In another exemplary embodiment, when using another, for example, an oily liquid, an oleophobic or hydrophilic surface coating is provided. The use of a liquid-repellent material has the advantage that wetting of the surface is avoided and the filled cavity can be emptied as quickly as possible residue-free in a simple manner, so that the switchable beam splitter device changes into the operating state of total reflection. This also supports eg rapid switching operations between the two operating states of the beam splitter device.
In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche eine die Flüssigkeit abweisende Strukturierung bzw. Nanostrukturierung auf. Das heißt, dass die beispielsweise hydrophile, - phobe, oleophile oder -phobe Oberflächeneigenschaft nicht durch eine Beschichtung, sondern durch die Strukturierung der Oberfläche selbst erzeugt wird, so dass beispielsweise das Bereitstellen des die Flüssigkeit abweisenden Materials und der Arbeitsschritt der Beschichtung bei der Herstellung entfallen kann.In a further embodiment, at least one surface defining the cavity has a structuring or nanostructuring which repels the liquid. This means that the hydrophilic, -phobic, oleophilic or -phobic surface property, for example, is not generated by a coating, but by the structuring of the surface itself, so that, for example, the provision of the liquid-repellent material and the coating operation are eliminated during production can.
Das Befüllen des Hohlraums mit der Flüssigkeit kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Hohlraum manuell zu befüllen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung aber eine Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum mit der Flüssigkeit zu befüllen. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden. Die Befüllungseinrichtung umfasst ein Reservoir mit der Flüssigkeit oder stellt eine Verbindung zu einer anderen, externen Flüssigkeitsquelle her. Das Schalten der Befüllungseinrichtung kann in einer beispielhaften Ausführungsform mechanisch erfolgen, wenn das Reservoir bzw. die Flüssigkeitsquelle mit einem mechanischen Schalter mit dem Hohlraum der Strahlteilervorrichtung verbunden wird. In anderen Ausführungsformen kann der Schaltvorgang auch anders erfolgen, z.B. durch Zuführung von Hitze, oder Ausübung von mechanischem Druck auf das Reservoir oder unter Einsatz der Schwerkraft durch Lageänderung, insbesondere Drehen der gesamten Vorrichtung um einen vorgesehenen Winkel.The filling of the cavity with the liquid can be carried out in various ways. For example, it may be provided to fill the cavity manually. In a preferred embodiment, however, the beam splitter device has a filling device which is at least adapted to fill the cavity with the liquid in a first operating state. This has the advantage that e.g. Inaccuracies or delays that would be possible with manual filling, be avoided. The filling device comprises a reservoir with the liquid or connects to another, external liquid source. In one exemplary embodiment, the switching of the filling device can take place mechanically if the reservoir or the liquid source is connected to the cavity of the beam splitter device with a mechanical switch. In other embodiments, the switching operation may also be different, e.g. by applying heat or by applying mechanical pressure to the reservoir or by using gravity by changing the position, in particular by turning the entire device by an intended angle.
Ein Reservoir oder auch eine Flüssigkeitsquelle kann ein Container sein, der zumindest zeitweise die Flüssigkeit enthält. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass beim Entleeren des Hohlraums der Strahlteilvorrichtung die Flüssigkeit wieder in das Reservoir zurückgeführt wird, damit sie beim nächsten Schaltvorgang der schaltbaren Strahlteilervorrichtung wieder verwendet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit immer dieselbe bleibt, mit gleichbleibenden Eigenschaften, z.B. genau angepasster Brechzahl. Eine externe Flüssigkeitsquelle kann die Eigenschaft aufweisen, dass sie ggf. immer neue Flüssigkeit liefert, während die alte, nachdem sie im Hohlraum verwendet wurde, abgelassen wird, ohne sie später erneut zu verwenden.A reservoir or even a liquid source can be a container which at least temporarily contains the liquid. It can be provided in particular that when emptying the cavity of the beam splitting device, the liquid is returned to the reservoir, so that it can be used again during the next switching operation of the switchable beam splitter device. This has the advantage that the liquid always remains the same, with consistent properties, e.g. exactly adapted refractive index. An external source of liquid may have the property of always supplying new liquid, while the old one, after being used in the cavity, is drained without later reusing it.
Es kann vorgesehen sein, die Flüssigkeit manuell aus dem Hohlraum abzulassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Befüllungseinrichtung aber außerdem dazu eingerichtet, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zu entfernen. Dies bietet den Vorteil, dass das gesamte Schalten der Strahlteilervorrichtung zwischen den Betriebszuständen automatisiert werden kann, was insbesondere bei einem Einsatz in empfindlichen optischen Geräten vermeidet, dass der Benutzer durch unsachgemäße Bedienung die erzielbare Qualität des Ergebnisses beeinträchtigt.It may be provided to manually drain the liquid from the cavity. In a preferred embodiment, however, the filling device is also configured to remove the liquid from the cavity in a second operating state. This offers the advantage that the entire switching of the beam splitter device between the operating states can be automated, which avoids, in particular when used in sensitive optical devices, that the user impairs the achievable quality of the result due to improper operation.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Befüllungseinrichtung die Flüssigkeit zurück in das Reservoir pumpen oder saugen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst die Befüllungseinrichtung ein weiteres Reservoir, z.B. an einem anderen Ende des Hohlraums bzw. Spalts, so dass die Flüssigkeit abwechselnd in das eine oder das weitere Reservoir gelangen kann, beispielsweise durch eine geringe Drehbewegung der Vorrichtung oder durch geeignete Über- und Unterdrücke an den Reservoirs.In an exemplary embodiment, the filling device may pump or suck the liquid back into the reservoir. In another exemplary embodiment, the filling device comprises a further reservoir, e.g. at another end of the cavity or gap, so that the liquid can pass alternately into one or the other reservoir, for example by a small rotational movement of the device or by suitable positive and negative pressures at the reservoirs.
In einer Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Eingang auf, und der erste optische Eingang und der zweite optische Eingang sind derart angeordnet, dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird. Dies bietet den Vorteil, dass, wenn die Eigenschaften der teilreflektierenden Schicht nicht symmetrisch sind, am ersten optischen Ausgang unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden, also Teilstrahlenbündel z.B. unterschiedlicher Intensität ausgegeben werden, je nachdem, aus welcher Richtung das einfallende Strahlenbündel auf die teilreflektierende Schicht trifft. Wird beispielsweise ein Strahlenbündel beim Auftreffen auf die teilreflektierende Schicht zu 70% durchgelassen, zu 25% reflektiert und zu 5% absorbiert, dann wird am ersten optischen Ausgang ein Teilstrahlenbündel entweder mit 70% oder mit 25% der Intensität des ursprünglichen Strahlenbündels ausgegeben. Zudem können auch beide optische Eingänge gleichzeitig mit zwei verschiedenen Strahlenbündeln beaufschlagt werden, so dass am ersten optischen Ausgang ein gemischtes Strahlenbündel ausgegeben wird. Dies kann z.B. vorteilhaft für das Überlagern eines Dateneinspiegelungsbildes über ein visuelles Bild sein.In one embodiment, the beam splitter device has a second optical input, and the first optical input and the second optical input are arranged such that when the cavity is filled with the liquid, the beam, when incident through the first optical input, of the partially reflective layer is split such that the associated transmitted partial beam is directed to the first optical output and, when incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated reflected partial beam is directed to the first optical output , This offers the advantage that, if the properties of the partially reflecting layer are not symmetrical, different results are achieved at the first optical output, ie partial beams of different intensity are output, depending on which direction the incident beam impinges on the partially reflecting layer. For example, if a beam is 70% transmitted, 25% reflected, and 5% absorbed when it strikes the partially reflecting layer, then at the first optical output a partial beam will be at either 70% or 25% of the original intensity Beam output. In addition, both optical inputs can be acted on simultaneously with two different beam bundles, so that at the first optical output, a mixed beam is output. This may be advantageous, for example, for overlaying a data reflection image over a visual image.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Ausgang auf, wobei der zweite optische Ausgang derart angeordnet ist, dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird. So können, wenn unterschiedliche Strahlenbündel durch den ersten und den zweiten optischen Eingang auf die teilreflektierende Schicht eingestrahlt werden, am ersten optischen Ausgang der durchgeleitete Anteil des ersten Strahlenbündels mit dem reflektierten Anteil des zweiten Strahlenbündels kombiniert ausgegeben werden, während am zweiten optischen Ausgang der reflektierte Anteil des ersten Strahlenbündels kombiniert mit dem durchgeleiteten Anteil des zweiten Strahlenbündels ausgegeben werden kann.In an exemplary embodiment, the beam splitter device has a second optical output, wherein the second optical output is arranged such that when the cavity is filled with the liquid, the beam, as it enters through the first optical input, of the partially reflecting layer so dividing the associated reflected sub-beam is directed to the second optical output and, when incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated transmitted sub-beam is directed to the second optical output. Thus, when different beams are irradiated through the first and the second optical input to the partially reflecting layer, at the first optical output of the transmitted portion of the first beam combined with the reflected portion of the second beam can be output combined, while at the second optical output of the reflected portion of the first beam combined with the transmitted portion of the second beam can be outputted.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist zumindest an einem von dem ersten optischer Eingang und dem zweiten optischen Eingang eine erste polarisierende Schicht angeordnet. Alternativ kann die polarisierende Schicht auch an einer anderen Position angeordnet sein, solange sie das Strahlenbündel polarisiert, bevor es auf die teilreflektierende Schicht trifft. Der Einsatz einer polarisierenden Schicht ermöglicht es, dass eines der Strahlenbündel nur in einem der Kanäle bzw. an einem der optischen Ausgänge wirkt, an dem anderen jedoch nicht.In an exemplary embodiment, a first polarizing layer is disposed at least at one of the first optical input and the second optical input. Alternatively, the polarizing layer may be disposed at a different position as long as it polarizes the beam before it strikes the partially reflecting layer. The use of a polarizing layer allows one of the beams to act only in one of the channels or at one of the optical outputs but not in the other.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem von dem zumindest einem optischen Ausgang eine zweite polarisierende Schicht angeordnet. Bei geeigneter Wahl der Polarisation, z.B. durch Ausrichtung der Polarisationsschicht, kann der Strahlengang an einem der optischen Ausgänge blockiert werden, ohne den Strahlengang am anderen Ausgang zu blockieren.In a preferred embodiment, a second polarizing layer is disposed on one of the at least one optical output. With a suitable choice of polarization, e.g. by aligning the polarization layer, the beam path can be blocked at one of the optical outputs, without blocking the beam path at the other output.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt die zweite polarisierende Schicht daher senkrecht zu der ersten polarisierenden Schicht polarisierend.In a preferred embodiment, therefore, the second polarizing layer is polarizing perpendicular to the first polarizing layer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite polarisierende Schicht von einem gegenüber der ersten polarisierenden Schicht bewegbaren Polarisationsfilterelement umfasst. Somit ist hier die polarisierende Schicht oder Polarisationsschicht bewegbar. In einer Ausführungsform ist das Polarisationsfilterelement hierzu in den Strahlengang des aus optischen Ausgang austretenden Teilstrahlenbündels einbringbar und aus diesem entfernbar, z.B. ein- und ausschwenkbar. In einer weiteren Ausführungsform ist das Polarisationsfilterelement in seiner Orientierung änderbar, vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zum Strahlengang rotierbar, insbesondere um 90°, so dass durch die Drehung der Durchlass des Teilstrahlenbündels an- und abgeschaltet werden kann.In a further preferred embodiment, the second polarizing layer is covered by a polarization filter element which is movable relative to the first polarizing layer. Thus, here the polarizing layer or polarizing layer is movable. In one embodiment, for this purpose, the polarization filter element can be introduced into the beam path of the partial beam emerging from the optical output and can be removed therefrom, e.g. swung in and out. In another embodiment, the polarization filter element is changeable in its orientation, preferably rotatable in a plane perpendicular to the beam path, in particular by 90 °, so that the passage of the partial beam can be switched on and off by the rotation.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das bewegbare Polarisationsfilterelement ein doppelbrechendes Polarisationselement, mit dem das aus dem optischen Ausgang austretende Teilstrahlenbündel in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel trennbar ist.In an exemplary embodiment, the movable polarization filter element is a birefringent polarization element with which the partial beam emerging from the optical output can be separated into two sub-beams polarized perpendicular to one another.
In einer Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung außerdem einen dritten Strahlleitabschnitt, einen vierten Strahlleitabschnitt und eine weitere teilreflektierende Schicht auf, wobei die weitere teilreflektierende Schicht dazu ausgelegt ist, das auftreffende/einfallende Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein weiteres durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die weitere teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein weiteres reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der weiteren teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, und wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem einen zumindest abschnittsweise zwischen dem dritten Strahlleitabschnitt und dem vierten Strahlleitabschnitt vorhandenen weiteren Hohlraum aufweist, wobei der weitere Hohlraum und die weitere teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die teilreflektierende Schicht und durch den Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die weitere teilreflektierende Schicht und durch den weiteren Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum mit einer weiteren Flüssigkeit gefüllt ist und der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit, d.h. der ersten Flüssigkeit, gefüllt ist.In one embodiment, the beam splitter device further comprises a third beam guide section, a fourth beam guide section and a further partially reflecting layer, wherein the further partially reflecting layer is adapted to divide the incident / incident beam into at least one further transmitted partial beam passing through the further partially reflecting layer is passed, and another reflected partial beam, which is reflected at the further partially reflecting layer, and wherein the beam splitter device further comprises at least partially present between the third Strahlleitabschnitt and the fourth Strahlleitabschnitt further cavity, wherein the further cavity and the further partially reflecting layer arranged are that the beam path from the first optical input to the first optical output through the partially reflecting layer and through the cavity v runs when the further cavity is not filled with a liquid, and the beam path from the first optical input to the first optical output through the further partially reflecting layer and through the further cavity extends when the further cavity is filled with a further liquid and the Cavity not with the liquid, ie the first fluid is filled.
Auf diese Weise stehen der Strahlteilervorrichtung mehr Freiheitsgrade zur Verfügung, um unterschiedliche Ausgangssignale zu erzeugen. So kann vorgesehen sein, dass die teilreflektierenden Schichten jeweils andere Eigenschaften haben, z.B. jeweils ein anderes Verhältnis von Durchlass zu Reflexion, so dass, je nachdem, wie das auftreffende Strahlenbündel gesteuert durch die jeweiligen Befüllungszustände des Hohlraums und des weiteren Hohlraums auf die teilreflektierende Schicht oder die weitere teilreflektierende Schicht geleitet werden, Strahlenbündel unterschiedlicher Intensitäten am optischen Ausgang oder mit anderen spektralen Verteilungen aufgrund anderer Eigenschaften der jeweiligen teilreflektierenden Schichten erzeugt werden können, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, von den jeweils durch die Strahlteilung erzeugten zwei Teilstrahlenbündeln das jeweils nicht auf den (ersten) optischen Ausgang geführte Teilstrahlenbündel auf einen zweiten optischen Ausgang zu lenken. In weiteren Ausführungsformen können auch noch mehr teilreflektierende Schichten und Strahlleitabschnitte vorgesehen sein. Ebenso können weitere Strahlleitabschnitte bzw. Lichtleitelemente notwendig sein, um durch Totalreflexion den Strahlengang eines Teilstrahlenbündels korrekt auf den optischen Ausgang zu lenken bzw. auch den zu dem entstehenden zweiten Teilstrahlenbündel zugehörigen Strahlengang korrekt auf einen zweiten optischen Ausgang zu lenken. Vorzugsweise ist, wenn der eine Hohlraum gefüllt ist, der jeweils andere Hohlraum entleert. So steht er als Mittel zum Umlenken des Strahlengangs durch Totalreflexion zur Verfügung.In this way, the beam splitter device has more degrees of freedom to produce different output signals. Thus, it can be provided that the partially reflecting layers each have different properties, for example a different ratio of transmission to reflection, so that, depending on how the impinging beam controlled by the respective filling states of the cavity and the further cavity on the partially reflecting layer or the further partially reflecting layer are guided, beams of different intensities can be generated at the optical output or other spectral distributions due to other properties of the respective partially reflecting layers, wherein it is preferably provided by the respective partial beams generated by the beam splitting to direct the partial beams not guided respectively to the (first) optical output to a second optical output. In further embodiments, even more partially reflecting layers and beam guiding sections can be provided. Likewise, further Strahlleitabschnitte or light guide elements may be necessary to direct the beam path of a partial beam correctly to total total reflection on the optical output or to direct the associated to the resulting second partial beam bundle beam path correctly to a second optical output. Preferably, when one cavity is filled, the other cavity is emptied. So it is available as a means for deflecting the beam path by total reflection available.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung eine weitere Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem weiteren ersten Betriebszustand den weiteren Hohlraum mit der weiteren Flüssigkeit zu befüllen, so dass beispielsweise Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden.In an exemplary embodiment, the beam splitter device has a further filling device, which is at least adapted to fill the further cavity with the further liquid in a further first operating state, so that, for example, inaccuracies or delays which would be possible with manual filling are avoided.
Das Ablassen der weiteren Flüssigkeit könnte manuell durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist des Weiteren aber vorgesehen, dass die weitere Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem weiteren zweiten Betriebszustand die weitere Flüssigkeit aus dem weiteren Hohlraum zu entfernen, so dass (auch) das Befüllen und Entleeren des weiteren Hohlraums automatisiert erfolgen kann.Draining the additional liquid could be done manually. In a preferred embodiment, however, it is further provided that the further filling device is also configured to remove the further liquid from the further cavity in a further second operating state so that the filling and emptying of the further cavity can also be automated.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine optische Filtervorrichtung einen ersten optischen Eingang, zumindest einen ersten optischen Ausgang, einen ersten Strahlleitabschnitt und zumindest einen zweiten Strahlleitabschnitt, wobei die optische Filtervorrichtung außerdem ein optisches Filterelement und einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt und dem zweiten Strahlleitabschnitt vorhandenen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum derart angeordnet ist, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch den Hohlraum und nicht durch das optische Filterelement verläuft, wenn der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang durch das optische Filterelement und nicht durch den Hohlraum verläuft, wenn der Hohlraum nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.According to a further aspect of the invention, an optical filter device comprises a first optical input, at least a first optical output, a first beam guide section and at least a second beam guide section, wherein the optical filter device further comprises an optical filter element and at least partially between the first beam guide section and the second beam guide section Having the existing cavity, wherein the cavity is arranged such that a beam path from the first optical input to the first optical output through the cavity and not through the optical filter element extends when the cavity is filled with a liquid, and the optical path through the optical Filter element and does not pass through the cavity when the cavity is not filled with a liquid.
Die optische Filtervorrichtung sieht also vor, dass der Strahlengang vom ersten optischen Eingang zum ersten optischen Ausgang in Abhängigkeit davon, ob der vorgesehene Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist oder nicht, derart verändert wird, dass er in einem der Betriebszustände vom optischen Eingang durch ein optisches Filterelement zum optischen Ausgang geführt wird und in dem anderen Betriebszustand zum optischen Ausgang geführt wird, ohne das optische Filterelement zu durchlaufen, wobei in beiden Fällen der optische Ausgang ortsfest und die Abstrahlrichtung des am optischen Ausgang ausgegebenen Strahlenbündels unverändert bleiben, aber dennoch dessen Strahleigenschaften zwischen dem durch das optische Filterelement gefilterten und dem ungefilterten Zustand hin- und hergeschaltet werden können. So kann auf einfache Weise die optische Filtervorrichtung schaltbar realisiert werden, wobei nur in dem Betriebszustand, in dem das optische Filterelement durchlaufen wird, durch das Filterelement beispielsweise bestimmte Spektralanteile des einfallenden Lichtstrahlenbündels herausgefiltert werden. Auch hier wird der Effekt der Totalreflexion ausgenutzt, um am leeren Hohlraum bzw. Spalt das Strahlenbündel umzulenken, während am gefüllten Hohlraum, insbesondere wenn die Brechzahl bzw. der Brechungsindex der Flüssigkeit mit denen der Strahlleitabschnitte übereinstimmt, die Totalreflexion unterbunden wird und das Strahlenbündel den Hohlraum durchlaufen kann.The optical filter device thus provides that the beam path from the first optical input to the first optical output is changed in such a way that it is in one of the operating states from the optical input by an optical one, depending on whether the intended cavity is filled with the liquid or not Filter element is guided to the optical output and is guided in the other operating state to the optical output without passing through the optical filter element, in both cases, the optical output stationary and the emission direction of the output at the optical output beam remain unchanged, but still its beam characteristics between the Filtered by the optical filter element and the unfiltered state back and forth can be switched. Thus, the optical filter device can be realized switchable in a simple manner, wherein only in the operating state in which the optical filter element is traversed, for example, certain spectral components of the incident light beam are filtered out by the filter element. Again, the effect of total reflection is exploited to redirect the beam at the empty cavity or gap, while the filled cavity, especially when the refractive index or the refractive index of the liquid matches those of Strahlleitabschnitte, the total reflection is suppressed and the beam the cavity can go through.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Strahlengang zumindest zwei Totalreflexionen an dem Hohlraum, wenn der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Werden der Hohlraum und die Strahlleitabschnitte entsprechend geformt, dass das Strahlenbündel mehrmals, mindestens zweimal am selben Hohlraum total reflektiert werden kann, wenn der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist, kann die schaltbare optische Filtervorrichtung mit nur einem Hohlraum und einer Flüssigkeit realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die schaltbare optische Filtervorrichtung mit einem einzigen Befüllungs- bzw. Entleerungsvorgang geschaltet werden kann, also nicht die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Befüllung bzw. Entleerung ermöglicht sein muss, wobei zum Schalten kein mechanisches oder elektrisch anzusteuerndes Bauelement in den Strahlengang eingebracht werden muss.In a preferred embodiment, the beam path comprises at least two total reflections on the cavity when the cavity is not filled with the liquid. If the cavity and the beam guide sections are shaped accordingly so that the radiation beam can be totally reflected several times, at least twice on the same cavity, if the cavity is not filled with the liquid, the switchable optical filter device can be realized with only one cavity and one liquid. This offers the advantage that the switchable optical filter device can be switched with a single filling or emptying process, that is, the simultaneous or sequential filling or emptying must not be possible, with no mechanical or electrically driven component to be introduced into the beam path for switching got to.
Allerdings kann das optische Filterelement in einer Ausführungsform als eine oder mehrere Filterbeschichtungen auf der Oberfläche eines oder mehrerer der Strahlleitabschnitte im Strahlengang des zu filternden Strahlenbündels realisiert sein, in einer anderen Ausführungsform aber auch als mechanisch bewegbares optisches Filterelement, beispielsweise in Form eines Filterrades oder eines Filterschiebers. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Filterwirkung je nach Einstellung des Filterrades oder des Filterschiebers variiert werden kann.However, in one embodiment, the optical filter element can be realized as one or more filter coatings on the surface of one or more of the beam guide sections in the beam path of the beam to be filtered, in another embodiment, however, also as a mechanically movable optical filter element, for example in the form of a filter wheel or a filter slide. This embodiment has the advantage that the filter effect can be varied depending on the setting of the filter wheel or the filter slide.
Das Befüllen kann beispielsweise manuell erfolgen. In einer Ausführungsform weist die optische Filtervorrichtung aber eine Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum mit der Flüssigkeit zu befüllen. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden.The filling can be done manually, for example. In one embodiment, however, the optical filter device has a filling device which is at least adapted to fill the cavity with the liquid in a first operating state. This has the advantage that e.g. Inaccuracies or delays that would be possible with manual filling, be avoided.
In einer bevorzugten Ausführungsform der optische Filtervorrichtung ist die Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zu entfernen, so dass alle Schaltvorgänge automatisiert werden können.In a preferred embodiment of the optical filter device, the filling device is also configured to remove the liquid from the cavity in a second operating state, so that all switching operations can be automated.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein optisches Beobachtungsgerät, beispielsweise ein Mikroskop, eine Strahlteilervorrichtung und/oder eine optische Filtervorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel bzw. der optischen Filtervorrichtung auch im Rahmen eines optischen Beobachtungsgeräts umgesetzt.According to yet another aspect of the invention, an optical observation device, for example a microscope, comprises a beam splitter device and / or an optical filter device according to one of the embodiments described above. In this way, the advantages and particularities of the beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays into partial beams or the optical filter device are also implemented in the context of an optical observation device.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; -
2 eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; -
3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; -
4 eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; -
5 eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; -
6 eine schematische Darstellung der dritten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; -
7 eine schematische Darstellung einer vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; -
8 eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem ersten Betriebszustand in kompakter Bauweise; -
9 eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; -
10 eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem zweiten Betriebszustand in kompakter Bauweise; -
11 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand; -
12 eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; -
13 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand; -
14 eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; und -
15 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts.
-
1 a schematic representation of a first exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays in partial beams in a first operating state; -
2 a schematic representation of the first exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state; -
3 a schematic representation of a second exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays in partial beams in a first operating state; -
4 a schematic representation of the second exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state; -
5 a schematic representation of a third exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays in partial beams in a first operating state; -
6 a schematic representation of the third exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state; -
7 a schematic representation of a fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays in partial beams in a first operating state; -
8th a schematic representation of the fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in the first operating state in a compact design; -
9 a schematic representation of the fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state; -
10 a schematic representation of the fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in the second operating state in a compact design; -
11 a schematic representation of a first exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a first operating state; -
12 a schematic representation of the first exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a second operating state; -
13 a schematic representation of a second exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a first operating state; -
14 a schematic representation of the second exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a second operating state; and -
15 a schematic representation of an exemplary embodiment of an optical observation device according to the invention.
In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described are combined together unless otherwise specified. The description is therefore not to be considered in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen der erste Strahlleitabschnitt
Die gezeigte Strahlteilervorrichtung
Im Folgenden werden dieselbe oder weitere beispielhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung jeweils in einem ersten oder einem zweiten Betriebszustand gezeigt, in dem der Hohlraum entweder mit der Flüssigkeit gefüllt oder entleert ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich bestimmte Merkmale von denen der in
In der gezeigten Ausführungsform verfügt die Strahlteilervorrichtung
Allerdings verfügt die in
Die Strahlteilervorrichtung
Der zweite Strahlleitabschnitt
Das an der (ersten) teilreflektierenden Schicht
Auf diese Weise kann das Strahlenbündel
Im Folgenden werden dieselbe oder weitere beispielhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung jeweils in einem ersten oder einem zweiten Betriebszustand gezeigt, in dem der Hohlraum entweder entleert oder mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich bestimmte Merkmale von denen der in
So kann durch Befüllen und Entleeren des Hohlraums
Sofern nicht anders angegeben, wurden Begriffe wie „erstes“ und „zweites“ oder „weiterer“ o.ä. verwendet (beispielsweise erster und zweiter Strahlleitabschnitt, erster und zweiter optischer Eingang, Hohlraum und weiterer Hohlraum etc.), um zwischen den jeweiligen Elementen zu unterscheiden. Die Verwendung der Begriffe impliziert daher nicht zwingend eine funktionale oder anderweitige Priorisierung des einen oder anderen Elements.Unless otherwise stated, terms such as "first" and "second" or "further" or the like have been used. used (for example, first and second beam guide section, first and second optical input, cavity and other cavity, etc.) to distinguish between the respective elements. The use of terms therefore does not necessarily imply a functional or other prioritization of one or the other element.
Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.As used herein, the term "and / or" when used in a series of two or more elements means that each of the listed elements may be used alone, or any combination of two or more of the listed elements may be used. For example, when describing a composition containing components A, B and / or C, composition A may be alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C are included in combination.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass mit Bezug auf eine Ausführungsform beschriebene Details auch in anderen Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsformen beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.The present invention has been described in detail by way of embodiments for explanatory purposes. Those skilled in the art will recognize that details described with respect to one embodiment may also be used in other embodiments. The invention is therefore not intended to be limited to individual embodiments, but only by the appended claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- StrahlteilervorrichtungBeam splitting device
- 101101
- erster optischer Eingangfirst optical input
- 102102
- erster optischer Ausgangfirst optical output
- 103103
- erster Strahlleitabschnittfirst beam guide section
- 104104
- zweiter Strahlleitabschnittsecond beam guide section
- 105105
- teilreflektierende Schichtpartially reflecting layer
- 106106
- Strahlenbündelray beam
- 107107
- durchgeleitetes Teilstrahlenbündelpassed partial beam
- 108108
- reflektiertes Teilstrahlenbündelreflected partial beam
- 109109
- Hohlraumcavity
- 110110
- Flüssigkeitliquid
- 111111
- den Hohlraum begrenzende Oberflächethe cavity limiting surface
- 112112
- Befüllungseinrichtungfilling device
- 300300
- StrahlteilervorrichtungBeam splitting device
- 301301
- zweiter optischer Eingangsecond optical input
- 302302
- reflektiertes Teilstrahlenbündelreflected partial beam
- 303303
- zweiter optischer Ausgangsecond optical output
- 304304
- durchgeleitetes Teilstrahlenbündelpassed partial beam
- 305305
- erste polarisierende Schichtfirst polarizing layer
- 306306
- zweite polarisierende Schichtsecond polarizing layer
- 500500
- StrahlteilervorrichtungBeam splitting device
- 501501
- PolarisationsfilterelementPolarization filter element
- 700700
- StrahlteilervorrichtungBeam splitting device
- 701701
- erster optischer Eingangfirst optical input
- 702702
- erster optischer Ausgangfirst optical output
- 703703
- erster Strahlleitabschnittfirst beam guide section
- 704 704
- zweiter Strahlleitabschnittsecond beam guide section
- 705705
- teilreflektierende Schichtpartially reflecting layer
- 706706
- Strahlenbündelray beam
- 707707
- durchgeleitetes Teilstrahlenbündelpassed partial beam
- 708708
- reflektiertes Teilstrahlenbündelreflected partial beam
- 709709
- Hohlraumcavity
- 710710
- Flüssigkeitliquid
- 713713
- weiterer Strahlleitabschnittanother beam guide section
- 714714
- dritter Strahlleitabschnittthird beam guide section
- 715715
- vierter Strahlleitabschnittfourth beam guide section
- 716716
- weitere teilreflektierende Schichtanother partially reflecting layer
- 717717
- weiterer Hohlraumanother cavity
- 718718
- fünfter Strahlleitabschnittfifth beam guide section
- 719719
- sechster Strahlleitabschnittsixth beam guide section
- 720720
- dritter Hohlraumthird cavity
- 721721
- zweiter optischer Ausgangsecond optical output
- 722722
- weiterer Strahlleitabschnittanother beam guide section
- 723723
- siebenter Strahlleitabschnittseventh beam guide section
- 724724
- achter StrahlleitabschnittEighth beam guide section
- 725725
- vierter Hohlraumfourth cavity
- 726726
- erstes Trennelementfirst separating element
- 727727
- erste Befüllungseinrichtungfirst filling device
- 728728
- zweite Befüllungseinrichtungsecond filling device
- 729729
- zweites Trennelementsecond separating element
- 730730
- dritte Befüllungseinrichtungthird filling device
- 731731
- vierte Befüllungseinrichtungfourth filling device
- 11001100
- optische Filtervorrichtungoptical filter device
- 11011101
- erster optischer Eingangfirst optical input
- 11021102
- erster optischer Ausgangfirst optical output
- 11031103
- erster Strahlleitabschnittfirst beam guide section
- 11041104
- zweiter Strahlleitabschnittsecond beam guide section
- 11051105
- optisches Filterelementoptical filter element
- 11061106
- optisches Filterelementoptical filter element
- 11071107
- Hohlraumcavity
- 11081108
- Flüssigkeitliquid
- 11091109
- Befüllungseinrichtungfilling device
- 11101110
- Strahlenbündelray beam
- 11111111
- weiterer Strahlleitabschnittanother beam guide section
- 11121112
- weiteres optisches Filterelementanother optical filter element
- 11131113
- weiteres optisches Filterelementanother optical filter element
- 13001300
- optische Filtervorrichtungoptical filter device
- 13011301
- bewegbares optisches Filterelementmovable optical filter element
- 15001500
- optisches Beobachtungsgerätoptical observation device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009057985 A1 [0004]DE 102009057985 A1 [0004]
Claims (21)
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- 2017-10-10 DE DE102017123522.1A patent/DE102017123522A1/en not_active Ceased
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- 2018-10-02 WO PCT/EP2018/076770 patent/WO2019072637A2/en active Application Filing
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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