WO2001014923A1 - Method of production for a light integrator, a light integrator and utilization thereof - Google Patents

Method of production for a light integrator, a light integrator and utilization thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2001014923A1
WO2001014923A1 PCT/EP2000/008090 EP0008090W WO0114923A1 WO 2001014923 A1 WO2001014923 A1 WO 2001014923A1 EP 0008090 W EP0008090 W EP 0008090W WO 0114923 A1 WO0114923 A1 WO 0114923A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
integrator
parts
light integrator
cavity
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/008090
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Dannenberg
Bernhard Wagner
Original Assignee
Carl Zeiss Jena Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena Gmbh filed Critical Carl Zeiss Jena Gmbh
Priority to EP00960491A priority Critical patent/EP1121620A1/en
Publication of WO2001014923A1 publication Critical patent/WO2001014923A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/0994Fibers, light pipes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems

Definitions

  • the invention relates to a production method for a light integrator and a light integrator for homogenizing a light bundle incident in an input surface and emerging from an output surface.
  • the invention further relates to the use of the same.
  • Light integrators are known. In principle, they consist of a body that is evenly coated with reflective material into which the light is introduced, which then reflects back and forth several times on the reflective surfaces. Due to the multiple reflection, the origin of the light is largely lost for the light bundles emerging at the exit. A homogenized lighting surface is thus achieved.
  • Integrators are used wherever particularly uniform lighting is required, for example in imaging technology, where each part of the image to be imaged should receive an equal amount of light.
  • EP 0 734 183 A2 proposes a light tunnel which is inserted between an illumination optics and an LCD matrix to be illuminated.
  • This so-called light tunnel is, for example, an elongated cuboid, the opposite surfaces of which are used on both sides of a longitudinal axis determining the main direction of the light as light entry and exit surfaces. The other surfaces perpendicular to the main direction of propagation of the light serve as mirror surfaces.
  • the principle of image generation is based on the fact that the light rays parallelized again after the light tunnel are directed onto at least one LCD matrix.
  • the LCD matrix is activated, for example, with a control device for the display of video images.
  • This large picture technology is considered to be future-oriented, since the electronic picture tube technology can no longer be used with very large pictures.
  • a mirror matrix can also be provided for image generation instead of the LCD matrix.
  • a matrix is e.g. available as a circuit from Texas Instruments.
  • Texas Instruments In this circuit, several tilting mirrors arranged in a matrix are digitally controlled, one for each pixel. In one of the digital states, each tilting mirror reflects the full light intensity; in the other state, the mirror receives and reflects the light at an angle at which it can no longer be thrown onto the screen, ie the corresponding image point is open except for a small amount of scattered light the screen dark.
  • the different light brightness for representing a gray or color value of a pixel can be brought about by applying pulses to the mirrors, whereby only an intermediate value between full light intensity and darkness is detected in the eye of an observer for each pixel on average.
  • the object of the invention is to provide an integrator which is optimized with regard to the amount of light transmitted, but does not have the disadvantages of a totally reflecting rod.
  • the object is achieved by a production method for a light integrator, which has the following steps for forming an internally mirrored cavity of the integrator:
  • Cavity provided surfaces of the parts.
  • the Light pipe has an internally mirrored cavity
  • the Light integrator is composed of at least two parts, the surfaces of which are exposed before assembly and which face inward after assembly are provided with a mirror layer.
  • the interior mirrored cavity is therefore selected from the alternatives discussed above. As previously explained in detail, this alternative would not have been sensible at all and the expert would not have considered it at all, since mirroring inside with tolerable small losses would not have been possible at all. Prior to the invention, one would have had to rely on, for example, vapor deposition of a silver layer in the interior, which, however, easily oxidizes if it is not provided with a protective layer. This protective layer would also cause absorption.
  • an essentially dielectric mirror can be applied, with a thin metal layer possibly underneath as a backing layer, and thus the losses can be reduced even further.
  • the light propagates essentially in air in a cavity integrator, so that the losses are determined solely by the mirror layers and, through corresponding efforts, any tolerable losses in the integrator which are as small as possible can be achieved.
  • the assembly of the parts for example by glue at the gluing points, could cause further losses.
  • the fastening step is carried out by the following substeps:
  • a light integrator according to a further development is characterized in that the parts are held together by at least one shrink tube.
  • the process of providing parts with a shrink tube is known from electrical engineering.
  • a hose that is larger than the point to be insulated, for example a soldering point, is placed over it for quick insulation.
  • thermal treatment for example by hot air, the hose shrinks and completely surrounds the solder joint mentioned as an example.
  • this method has only been used for insulation and has proven itself for a fast working method. It is used here for the first time for an attachment.
  • This type of attachment is not only characterized by easy and quick handling. Due to the elasticity of the shrink tube, the pressure is automatically distributed to the assembled parts, which are preferably made of glass, and breakage or other damage to the parts is avoided.
  • the shrink tube ensures that the parts to be fastened are pressed very close together.
  • degrees of polishing as are common in optics, this means that the parts can practically be light-tight.
  • degrees of polishing as are common in optics, this means that the parts can practically be light-tight.
  • a nose is provided on one part, which engages in a recess of the other part after assembly.
  • Light integrators are flat, the light integrator has the shape of a geometric prism with rectangular base and cover surfaces provided as exit and entry surfaces, and the nose and the recess are rectangular, in particular square.
  • the nose in the recess not only ensures a reproducible assembly, but also reduces a possible gap in which light could be lost, the remaining gap being able to be kept very small by means of pressing, for example using the shrink tube mentioned above.
  • the use of such integrators for homogenizing the light originating from a light source, which is provided for illuminating an electronically controllable matrix for displaying picture elements, is particularly advantageous. While the lighting of LCD If matrixes are known, the invention also provides for the matrix to be a tilting mirror matrix when used in this way.
  • Figure 1 is a schematic representation of the operation of a light integrator using the example of the projection with a matrix, in particular a tilting mirror matrix.
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of an integrator according to the invention
  • FIG. 3 front view of the integrator of Fig. 2;
  • Fig. 4 shows another embodiment of an integrator according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows the use of an integrator 2 for illuminating an LCD matrix or DMD matrix, which is also referred to here as a tilting mirror matrix.
  • the application is not limited to such matrices for electronic image display, but it is extremely expedient to use such an integrator when illuminating such matrices, since in particular a tilting mirror matrix 4 has very small dimensions below 1 mm * 1 mm, an area which, when focused with high luminance alone cannot be illuminated uniformly, since the light spot usually has the same dimensions when focusing the light of a lamp with high luminance.
  • FIG. 1 The entire arrangement shown in FIG. 1 is arranged on a single optical axis 6. This is also not restrictive. Such an arrangement can be put together, for example, optics whose optical axes are offset from one another.
  • the integrator 2 which is mirrored on the inside of the side parts 14 or if the integrator 2 consists of a medium of a suitable refractive index for total reflection, the light beam 8 is reflected back and forth several times. This results in a pseudostochastic distribution of the incoming light beams 8 in the light exit surface 16.
  • the light beam 8 is highly homogenized at the output of the integrator. It can be parallelized again by a decoupling optic 18, as can be seen schematically in FIG. 1.
  • the light beam thus homogenized is then directed onto the tilting mirror matrix 4, from where it is then passed into a projection optical system which throws the image electronically generated by the tilting mirror of the tilting mirror matrix 4 onto a screen and thereby makes it visible to an observer.
  • FIG. 2 An integrator 2 according to the invention is shown in FIG. 2, which is particularly advantageous for use with a tilting mirror matrix 4.
  • the integrator 2 is a cavity integrator, which is mirrored on the inside of the side parts 14, 14 '.
  • a cavity integrator is characterized above all by the fact that the inlet surface 12 and the outlet surface 16 remain unloaded thermally, so that no discoloration occurs at high light output or dust particles can settle there.
  • An integrator 2, which is designed as a cavity integrator, is particularly advantageous when using small tilting mirror arrays, since high luminance levels are used in particular there.
  • the cavity integrator is composed of four parts, two T-shaped 14 'and two I-shaped 14.
  • the arrangement and shape of the parts can also be seen in particular from FIG. 3.
  • the T- and I-shaped parts are shaped and fitted together so that they do not allow any shear movement against each other. You could also choose a different shape of the parts and this in the manner of tongue and groove with a Fit the recess to ensure the exact right-angled geometry. Due to the illustrated I-shaped parts 14 and the T-shaped parts 14 ', in which a corner 20 of the I-shaped part fits exactly in a recess 22 of the T-shaped part, a particularly good hold is always guaranteed, whereby a Tilting but not breaking the material.
  • the entire integrator 2 is held together by a shrink tube 24.
  • a manufacturing method for an integrator shown in FIGS. 2 and 3 is accordingly relatively simple.
  • the individual parts 14 and 14 ' are, for example, made of plastic by injection molding from glass or the like. manufactured and mirrored rimless on the inside.
  • Silver is particularly suitable for mirroring because of the high degree of reflection. At degrees of reflection, which should be significantly higher than 96%, it is advisable to provide a dielectric mirror layer, which can also serve as a protective layer.
  • the mirroring takes place essentially without a rim, so that when fitting into one another according to FIG. 3, all surfaces of the parts 14 and 14 'which are open to the inside are mirrored with a high degree of reflection.
  • a shrink tube 24 is placed over it. This hose shrinks due to thermal treatment and also holds the parts 14 and 14 'together with the greatest possible stability due to the corner 20 which fits into the recess 22.
  • the elasticity of the shrink tube allows simple assembly, in particular also with a view to reducing the risk of breakage when fastening, if the parts 14, 14 'are, as usual, made of fragile material, in particular glass.
  • FIG. 4 shows an integrator similar to that shown in FIG. 2, but with two slight changes.
  • two shrink tubes 24 ′ and 24 ′′ are provided, which in particular on the Give ends a better grip.
  • a cutout 26 is kept free in the area of the input surface 12 in order to increase the compactness of a practically implemented device according to FIG. 1.
  • an otherwise disturbing screw head was accommodated in the recess 26. The loss of light such.
  • the cutout is correspondingly small if the angles achieved by the coupling optics 10 are large enough for this cutout 26 to lie outside the first reflection.
  • FIGS. 2 to 4 are particularly preferred, among other things also because, for example, a tongue and groove connection, for example if inserted incorrectly, the risk of breakage at the edges of the groove or the corners of the tongue would increase.
  • the examples shown are also particularly optimized for simple and quick assembly of the parts 14 and 14 'when manufacturing the integrator 2.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

The invention relates to a production method for a light integrator (2) in which an inwardly reflecting hollow space of the integrator (2) is created and is characterized by the following steps: fabrication of at least two components (14, 14') from which the light integrator can be assembled and exposure of the surfaces of said integrator provided as inner sides of the hollow space; edgeless reflective layer application on at least the surfaces of the components (14, 14') which provided as inner sides of the hollow space; assembling and securing the components (14, 14').

Description

Herstellungsverfahren für einen Lichtintegrator, ein Lichtinteqrator sowie eine Verwendung desselben Manufacturing method for a light integrator, a light integrator and a use thereof
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Lichtintegrator sowie einen Lichtintegrator zum Homogenisieren eines in eine Eingangsfläche einfallenden und aus einer Ausgangsfläche ausfallenden Lichtbündels. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung desselben.The invention relates to a production method for a light integrator and a light integrator for homogenizing a light bundle incident in an input surface and emerging from an output surface. The invention further relates to the use of the same.
Lichtintegratoren sind bekannt. Im Prinzip bestehen sie aus einem Körper, der gleichmäßig mit reflektierendem Material beschichtet ist, in den das Licht eingebracht wird, das dann an den reflektierenden Flächen mehrfach hin- und herreflektiert. Aufgrund der Mehrfachreflexion geht der Ursprung des Lichtes für die am Ausgang austretenden Lichtbündeln weitgehend verloren. Man erreicht damit eine homogenisierte Beleuchtungsfläche.Light integrators are known. In principle, they consist of a body that is evenly coated with reflective material into which the light is introduced, which then reflects back and forth several times on the reflective surfaces. Due to the multiple reflection, the origin of the light is largely lost for the light bundles emerging at the exit. A homogenized lighting surface is thus achieved.
Man setzt Integratoren überall dort ein, wo besonders gleichmäßige Beleuchtungen erwünscht sind, beispielsweise in der Abbildetechnik, wo jeder abzubildende Bildanteil eine gleiche Menge Licht erhalten soll. So wird in der EP 0 734 183 A2 ein Lichttunnel vorgeschlagen, der zwischen einer Beleuchtungsoptik und einer zu beleuchtenden LCD-Matrix eingefügt ist. Dieser sogenannte Lichttunnel ist beispielsweise ein lang gestreckter Quader, dessen gegenüberliegende Flächen beidseitig einer die Haupfortsetzungsrichtung des Lichtes bestimmende Längsachse als Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen genutzt werden. Die anderen Flächen senkrecht zu der Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes dienen als Spiegelflächen.Integrators are used wherever particularly uniform lighting is required, for example in imaging technology, where each part of the image to be imaged should receive an equal amount of light. For example, EP 0 734 183 A2 proposes a light tunnel which is inserted between an illumination optics and an LCD matrix to be illuminated. This so-called light tunnel is, for example, an elongated cuboid, the opposite surfaces of which are used on both sides of a longitudinal axis determining the main direction of the light as light entry and exit surfaces. The other surfaces perpendicular to the main direction of propagation of the light serve as mirror surfaces.
Weiter ist in dieser Druckschrift angegeben, daß man auch die Totalreflexion ausnutzen kann, indem dieser Quader einfach aus einem Stück glatt polierten Glases hergestellt wird und die Winkel zum Einkoppeln so gewählt werden, daß die Reflexion an den Seiten über Totalreflexion erfolgt.It is also stated in this publication that total reflection can also be exploited by simply producing this cuboid from a piece of smoothly polished glass and selecting the angles for coupling in such that the reflection on the sides takes place via total reflection.
Die Totalreflexion ist für diese Zwecke äußerst vorteilhaft, da dabei mit wenig Verlusten gerechnet werden muß. Die einzigen Verluste, die theoretisch bei derartigen Lichtintegratoren auftreten, werden durch Absorption des Materials verursacht, die man aber sehr weit unterdrücken kann, wenn man entsprechendes reines Glas zur Herstellung eines derartigen Integrators nimmt.The total reflection is extremely advantageous for these purposes, since little loss can be expected. The only losses that occur theoretically with such light integrators are caused by absorption of the material, which can be suppressed very much if one takes appropriate pure glass for the manufacture of such an integrator.
Schwierigkeiten bietet aber die Halterung eines derartigen Lichttunnels oder Mischstabes. Jede Berührung mit der Außenfläche verringert und stört die Totalreflexion, so daß durch Ausstreuen entsprechende Verluste zu befürchten sind.However, there are difficulties in mounting such a light tunnel or mixing rod. Any contact with the outer surface reduces and interferes with the total reflection, so that corresponding losses are to be feared due to spreading.
Das Prinzip der Bilderzeugung, wie es beispielhaft in der Europäischen Patentschrift dargestellt ist, beruht darauf, daß die nach dem Lichttunnel wieder parallelisierten Lichtstrahlen auf mindestens eine LCD-Matrix gerichtet werden. Zur Bilderzeugung wird die LCD-Matrix beispielsweise mit einer Steuereinrichtung für die Darstellung von Videobildern angesteuert. Im Prinzip könnte man nun ein Videobild mit der von der Dia-Projektion bekannten Technik als Großbild auf einem Schirm abbilden oder ähnlich wie beim Episkop, bei rückwärtsverspiegelten LCD-Matrixen, das reflektierte Licht projizieren.The principle of image generation, as exemplified in the European patent specification, is based on the fact that the light rays parallelized again after the light tunnel are directed onto at least one LCD matrix. For the image generation, the LCD matrix is activated, for example, with a control device for the display of video images. In principle, you could now display a video image using the technology known from slide projection as a large image on a screen or similar to that of the Episcope, for back-mirrored LCD matrixes, project the reflected light.
Diese Großbildtechnik wird als zukunftsweisend angesehen, da die elektronische Bildröhrentechnik bei sehr großen Bildern nicht mehr einsetzbar ist.This large picture technology is considered to be future-oriented, since the electronic picture tube technology can no longer be used with very large pictures.
Bei Einsatz des Auflichtprojektionsverfahrens kann man statt der LCD-Matrix auch eine Spiegelmatrix zur Bilderzeugung vorsehen. Eine derartige Matrix ist z.B. als Schaltkreis von der Firma Texas Instruments erhältlich. Bei diesem Schaltkreis werden mehrere matrixartig angeordnete Kippspiegel einer für jeden Bildpunkt, digital gesteuert. In einen der digitalen Zustände reflektiert jeder Kippspiegel die volle Lichtstärke, in dem anderen Zustand empfängt und reflektiert der Spiegel das Licht unter einem Winkel, bei dem es nicht mehr auf den Schirm geworfen werden kann, d.h., bis auf geringe Streuelichtanteile ist der korrespondierende Bildpunkt auf dem Schirm dunkel.When using the incident light projection method, a mirror matrix can also be provided for image generation instead of the LCD matrix. Such a matrix is e.g. available as a circuit from Texas Instruments. In this circuit, several tilting mirrors arranged in a matrix are digitally controlled, one for each pixel. In one of the digital states, each tilting mirror reflects the full light intensity; in the other state, the mirror receives and reflects the light at an angle at which it can no longer be thrown onto the screen, ie the corresponding image point is open except for a small amount of scattered light the screen dark.
Die unterschiedliche Lichthelligkeit zur Darstellung eines Grau- oder Farbwertes eines Bildpunktes kann dadurch bewirkt werden, daß die Spiegel mit Pulszügen beaufschlagt werden, wodurch bei jedem Bildpunkt im Zeitmittel nur ein Zwischenwert zwischen voller Lichtintensität und Dunkel im Auge eines Beobachters erfaßt wird.The different light brightness for representing a gray or color value of a pixel can be brought about by applying pulses to the mirrors, whereby only an intermediate value between full light intensity and darkness is detected in the eye of an observer for each pixel on average.
Die genannten Großprojektionsverfahren stellen aber sehr hohe Anforderungen an den Lichtintegrator. Bei der Großprojektion kann man sich nämlich keine großen Lichtverluste erlauben, damit eine ausreichende Lichtmenge für ein auf einen Schirm projiziert.es Bild vorhanden ist. Wie vorstehend schon deutlich geworden ist, eignet sich dafür im Prinzip nur die Totalreflexion, wobei aber die Lagerung eines Mischstabs Schwierigkeiten bereitet, da sie zu großen Lichtverlusten führen kann. Weiter ist die Lichtein- und Austrittsfläche einem hohen Energiestrom von Licht ausgesetzt, und kann sich dadurch verfärben. Weiter verringert Staub auf Ein- und/oder Austrittsfläche den Lichtstrom unvermeidbar und unkontrollierbar. Wegen dieser Nachteile, wäre es äußerst wünschenswert, andere Lichtintegratoren einzusetzen.However, the large projection methods mentioned place very high demands on the light integrator. With large-scale projection, you cannot allow yourself large losses of light, so that there is sufficient light for an image projected onto a screen. As has already become clear above, in principle only total reflection is suitable for this, but the storage of a mixing stick is difficult because it can lead to large light losses. Furthermore, the light entry and exit surface is exposed to a high energy flow of light, and can become discolored. Dust on the entrance and / or exit surface further reduces the luminous flux unavoidable and uncontrollable. Because of these disadvantages, it would be highly desirable to use other light integrators.
Damit die Reflexion nicht gestört wird, wie bei der Totalreflexion, könnte man daran denken, im oben genannten quaderförmigen Stab alle Außenflächen zu verspiegeln. Dann tritt aber ein weiterer Nachteil auf, die Lichtverluste durch das Material und den Spiegel addieren sich.So that the reflection is not disturbed, as with total reflection, one could think of mirroring all the outer surfaces in the above-mentioned cuboid rod. Then there is another disadvantage, the light losses through the material and the mirror add up.
Um wenigstens Verluste durch das Material auszuschalten, könnte man daran denken, das Licht innerhalb eines innenverspiegelten Hohlraums zu führen. Diese Idee ist jedoch praktisch kaum optimal zu realisieren, denn jeder Fachmann weiß, daß eine gleichmäßige Innenverspiegelung mit ausreichender Spiegelqualität, um Verluste gering zu halten, praktisch nicht realisierbar ist.In order to at least eliminate losses through the material, one could think of guiding the light inside an internally mirrored cavity. However, this idea can hardly be realized optimally in practice, because every specialist knows that uniform internal mirroring with sufficient mirror quality to keep losses low is practically impossible to achieve.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Integrator zu schaffen, der bezüglich der durchgelassenen Lichtmenge optimiert ist, jedoch nicht die Nachteile eines totalreflektierenden Stabes aufweist.The object of the invention is to provide an integrator which is optimized with regard to the amount of light transmitted, but does not have the disadvantages of a totally reflecting rod.
Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren für einen Lichtintegrator gelöst, das folgende Schritte zur Bildung eines innenverspiegelten Hohlraums des Integrators aufweist:The object is achieved by a production method for a light integrator, which has the following steps for forming an internally mirrored cavity of the integrator:
Fertigen von mindestens zwei Teilen, aus denen der Lichtintegrator zusammensetzbar ist und deren als Innenseiten des Hohlraums vorgesehene Flächen freiliegen.Manufacture of at least two parts from which the light integrator can be assembled and the surfaces of which are provided as the inside of the cavity are exposed.
randloses Verspiegeln mindestens der als Innenseiten desrimless mirroring of at least the inside of the
Hohlraums vorgesehenen Flächen der Teile.Cavity provided surfaces of the parts.
Zusammensetzen und Befestigen der Teile.Assemble and fasten the parts.
Dadurch entsteht ein erfind ungsgemäßer Lichtintegrator zum Homogenisieren eines in einer Eingangsfläche einfallenden und aus einer Ausgangsfläche ausfallenden Lichtbündels, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er zurThis creates a light integrator according to the invention for homogenizing an incident in an input surface and emerging from an output surface light beam, which is characterized in that it for
Lichtleitung einen innenverspiegelten Hohlraum aufweist, wobei der Lichtintegrator aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt ist, deren vor Zusammensetzen freiliegende und nach Zusammensetzen nach innen weisende Flächen mit einer Spiegelschicht versehen sind.Light pipe has an internally mirrored cavity, the Light integrator is composed of at least two parts, the surfaces of which are exposed before assembly and which face inward after assembly are provided with a mirror layer.
Von den vorhergehend diskutierten Alternativen wird also der innenverspiegelte Hohlraum ausgesucht. Wie vorher schon eingehend erläutert wurde, wäre diese Alternative überhaupt nicht vernünftig gewesen und der Fachmann hätte sie gar nicht in Betracht gezogen, da das Innenverspiegeln mit tolerierbaren geringen Verlusten überhaupt nicht möglich gewesen wäre. Vor der Erfindung wäre man einzig darauf angewiesen gewesen, beispielsweise eine Silberschicht im Innenraum aufzudampfen, die aber leicht oxidiert, wenn sie nicht mit einer Schutzschicht versehen wird. Diese Schutzschicht würde auch wieder Absorption verursachen.The interior mirrored cavity is therefore selected from the alternatives discussed above. As previously explained in detail, this alternative would not have been sensible at all and the expert would not have considered it at all, since mirroring inside with tolerable small losses would not have been possible at all. Prior to the invention, one would have had to rely on, for example, vapor deposition of a silver layer in the interior, which, however, easily oxidizes if it is not provided with a protective layer. This protective layer would also cause absorption.
Insbesondere läßt sich leicht ausrechnen, daß bei 96% Reflexionsgrad und 5 Reflexionen schon 20% des Lichtes im Integrator verlorengingen, wobei es fraglich ist, ob derartiger hoher Reflexionsgrad überhaupt erreichbar ist. Erst durch das erfindungsgemäße Auseinandernehmenden des Hohlraums, also die Unterteilung in mindestens zwei Teile des Integrators, wobei die Innenseiten des Hohlraums bei der Verspiegelung frei liegen, wird es möglich, hochverspielgelte Schichten mit 98% Reflexionsgrad, beispielsweise durch Aufbringen dielektrischer Schichten auf die Metallschicht herzustellen. Bei einem Reflexionsgrad von 98%, wie er dabei durchaus erreichbar ist, erhält man bei 5 Reflexionen über 90% Transmission, muß also nur mit einem Verlust von 10% rechnen.In particular, it can easily be calculated that at 96% reflectance and 5 reflections, 20% of the light was already lost in the integrator, it being questionable whether such a high reflectance can be achieved at all. Only when the cavity is disassembled according to the invention, i.e. divided into at least two parts of the integrator, the inside of the cavity being exposed when it is mirrored, is it possible to produce highly playful layers with 98% reflectance, for example by applying dielectric layers to the metal layer. With a degree of reflection of 98%, which is quite achievable, 5 reflections give more than 90% transmission, so you only have to reckon with a loss of 10%.
Weiter kann man einen im wesentlichen dielektrischen Spiegel, mit einer eventuell darunterliegenden dünnen Metallschicht als Rückschicht aufbringen, und so die Verluste noch weiter verringern.Furthermore, an essentially dielectric mirror can be applied, with a thin metal layer possibly underneath as a backing layer, and thus the losses can be reduced even further.
Das Licht breitet sich in einem Hohlraumintegrator im wesentlichen in Luft aus, so daß die Verluste allein von den Spiegelschichten bestimmt sind und durch entsprechenden Aufwand beliebig geringe tolerierbare Verluste im Integrator erreicht werden können. Allerdings könnte das Zusammensetzen der Teile, beispielsweise durch Kleber an den Klebestellen weitere Verluste verursachen. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, daß nicht zufälligerweise Kleber auf die Spiegelschichten gerät, da dann der Ausschuß entsprechend groß würde. Eine Befestigung der Teile aneinander mit einem Kleber oder durch eine Schraubverbindung würde auch zeitaufwendig sein, was den Aufwand zur Herstellung eines derartigen Integrators unnötig erhöhen würde, wenn nicht eine andere Möglichkeit gefunden würde.The light propagates essentially in air in a cavity integrator, so that the losses are determined solely by the mirror layers and, through corresponding efforts, any tolerable losses in the integrator which are as small as possible can be achieved. However, the assembly of the parts, for example by glue at the gluing points, could cause further losses. In particular, care should be taken to ensure that glue does not accidentally get on the mirror layers, since the reject would then be correspondingly large. Attaching the parts to one another with an adhesive or by means of a screw connection would also be time-consuming, which would unnecessarily increase the effort for producing such an integrator if no other possibility was found.
Gemäß einer diesbezüglich bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schritt zum Befestigen durch folgende Unterschritte erfolgt:According to a preferred development of the invention in this regard, it is provided that the fastening step is carried out by the following substeps:
Überziehen der zusammengesetzten Teile mit einem Schrumpfschlauch;Covering the assembled parts with a shrink tube;
Schrumpfen des Schlauches, bis zum Erreichen einer geeigneten Festigkeit des Hohlraumintegrators.Shrink the tubing until the cavity integrator reaches a suitable strength.
Auf diese Weise ist ein Lichtintegrator gemäß Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die Teile durch mindestens einen Schrumpfschlauch zusammengehalten sind.In this way, a light integrator according to a further development is characterized in that the parts are held together by at least one shrink tube.
Das Verfahren, Teile mit einem Schrumpfschlauch zu versehen, ist aus der Elektrotechnik bekannt. Dort wird zum schnellen Isolieren ein Schlauch, der größer als die zu isolierende Stelle, beispielsweise eine Lötstelle, ist, über diese gestülpt. Mit thermischer Behandlung, beispielsweise durch Heißluft, schrumpft der Schlauch und umgibt die beispielhaft genannte Lötstelle vollständig.The process of providing parts with a shrink tube is known from electrical engineering. There, a hose that is larger than the point to be insulated, for example a soldering point, is placed over it for quick insulation. With thermal treatment, for example by hot air, the hose shrinks and completely surrounds the solder joint mentioned as an example.
Dieses Verfahren wurde bisher ausschließlich zur Isolierung vorgesehen und hat sich dabei für eine schnelle Arbeitsweise bewährt. Es wird hier erstmals für eine Befestigung eingesetzt. Dabei zeichnet sich diese Art der Befestigung nicht nur durch leichte und schnelle Handhabung aus. Aufgrund der Elastizität des Schrumpfschlauches verteilt sich automatisch auch der Druck auf die zusammengefügten Teile, die ja vorzugsweise aus Glas hergestellt sind, und es wird somit ein Brechen oder eine andere Beschädigung der Teile vermieden.So far, this method has only been used for insulation and has proven itself for a fast working method. It is used here for the first time for an attachment. This type of attachment is not only characterized by easy and quick handling. Due to the elasticity of the shrink tube, the pressure is automatically distributed to the assembled parts, which are preferably made of glass, and breakage or other damage to the parts is avoided.
Weiter sorgt der Schrumpfschlauch aufgrund seiner elastischen Spannung dafür, daß die zu befestigenden Teile ganz eng aneinander gepreßt werden. Das bedeutet bei Poliergraden, wie sie in der Optik üblich sind, daß praktisch ein lichtdichtes Anliegen der Teile möglich wird. Für Licht innerhalb des Hohlraums besteht dadurch also nur eine geringe Wahrscheinlichkeit in den Bereich zwischen anliegenden Flächen der Teile, aus denen der Lichtintegrator zusammengesetzt ist, zu fallen, wo es zur Beleuchtung dann nicht mehr zur Verfügung stände. Mit einem Kleber ließe sich dieses Ergebnis nur in geringem Maße erreichen und wäre auch nicht reproduzierbar, da der Abstand der Teile dann im wesentlichen durch die Menge des Klebers bestimmt würde.Furthermore, due to its elastic tension, the shrink tube ensures that the parts to be fastened are pressed very close together. With degrees of polishing, as are common in optics, this means that the parts can practically be light-tight. For light within the cavity, there is therefore only a low probability of falling into the area between adjacent surfaces of the parts from which the light integrator is composed, where it would then no longer be available for illumination. This result could only be achieved to a small extent with an adhesive and would also not be reproducible, since the distance between the parts would then essentially be determined by the amount of adhesive.
Bei Herstellung aus Glas mit Kleben ließen sich beispielsweise nur Lagetoleranzen der Öffnung von +0,2 mm, bei Befestigen mit Kunststoff dagegen von kleiner 0,05 mm verwirklichen.When manufacturing from glass with glue, for example, only positional tolerances of the opening of +0.2 mm could be realized, when fastening with plastic, however, less than 0.05 mm.
Für eine Befestigung des Schrumpfschlauches werden vor allem zwei Alternativen bevorzugt:Above all, two alternatives are preferred for attaching the shrink tube:
1. Befestigung durch Zusammenhalten der Teile mittels einem mittig zwischen Eingangsfläche und Ausgangsfläche aufgebrachten Schrumpfschlauch.1. Fastening by holding the parts together using a shrink tube attached centrally between the entrance surface and the exit surface.
2. Befestigung durch Zusammenhalten der Teile in der Nähe seiner Ein- und Ausgangsfläche durch zwei den Integrator umfassende2. Fastening by holding the parts together in the vicinity of its input and output surface by two enclosing the integrator
Schrumpfschläuche.Heat Shrink.
Die folgenden Weiterbildungen befassen sich im wesentlichen mit der Formgebung der Teile, um einen möglichst günstigen Integrator bezüglich Fertigung, Aufwand und Reproduzierbarkeit zu schaffen. Derartige bevorzugte Weiterbildungen sind dadurch gekennzeichnet:The following further developments essentially deal with the shaping of the parts in order to obtain the cheapest possible integrator To create manufacturing, effort and reproducibility. Such preferred further developments are characterized by:
daß an einem Teil eine Nase vorgesehen ist, die in eine Aussparung des anderen Teils nach Zusammensetzen eingreift.that a nose is provided on one part, which engages in a recess of the other part after assembly.
- daß die den Hohlraum bildenden Innenseiten und Außenseiten des- That the inside and outside of the cavity forming the
Lichtintegrators eben sind, der Lichtintegrator die Form eines geometrischen Prismas mit als Aus- und Eintittsflächen vorgesehenen rechteckigen Grund- und Deckflächen hat und die Nase sowie die Aussparung rechteckig, insbesondere quadratisch sind.Light integrators are flat, the light integrator has the shape of a geometric prism with rectangular base and cover surfaces provided as exit and entry surfaces, and the nose and the recess are rectangular, in particular square.
- daß der Lichtintegrator aus zwei T-förmigen und zwei I-förmigen- That the light integrator from two T-shaped and two I-shaped
Seitenteilen zusammengesetzt ist.Side parts is composed.
Vor allem die Nase in der Aussparung sorgt nicht nur für ein reprodizierbares Zusammenfügen sondern vermindert auch einen möglichen Spalt, in dem Licht verlorengehen könnte, wobei der restliche Spalt mittels einer Pressung, beispielsweise mit dem vorher genannten Schrumpfschlauch, sehr gering gehalten werden kann.Above all, the nose in the recess not only ensures a reproducible assembly, but also reduces a possible gap in which light could be lost, the remaining gap being able to be kept very small by means of pressing, for example using the shrink tube mentioned above.
Die genannte Formgebung mit rechteckiger Nase bzw. Aussparung vereinfacht vor allem die Fertigung. Insbesondere das Zusammensetzen aus zwei T- förmigen und zwei I-förmigen Seitenteilen vereinfacht das Aufbringen der Spiegelschichten. Ferner gibt es nur zwei Sorten von Teilen, nämlich die T- förmigen und die I-förmigen, die dann in Massenproduktion einfach gefertigt werden können. Die später gezeigten Ausführungsbeispiele erläutern die günstigste Formgebung der Einzelteile noch einmal detaillierter.The above-mentioned shape with a rectangular nose or recess above all simplifies production. In particular, the assembly of two T-shaped and two I-shaped side parts simplifies the application of the mirror layers. Furthermore, there are only two types of parts, namely the T-shaped and the I-shaped, which can then be easily mass-produced. The exemplary embodiments shown later explain the most favorable shape of the individual parts once again in more detail.
Aufgrund des geringen Lichtverlustes ist insbesondere eine Verwendung derartiger Integratoren zur Homogenisierung des aus einer Lichtquelle stammenden Lichts, das zur Beleuchtung einer elektronisch ansteuerbaren Matrix zur Darstellung von Bildelementen vorgesehen ist, äußerst vorteilhaft. Während aus dem Stand der Technik schon die Beleuchtung von LCD- Matrixen bekannt ist, ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, daß die Matrix bei einer derartigen Verwendung eine Kippspiegelmatrix ist.Due to the low loss of light, the use of such integrators for homogenizing the light originating from a light source, which is provided for illuminating an electronically controllable matrix for displaying picture elements, is particularly advantageous. While the lighting of LCD If matrixes are known, the invention also provides for the matrix to be a tilting mirror matrix when used in this way.
Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:Further special features of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines Lichtintegrators anhand des Beispiels der Projektion mit einer Matrix, insbesondere einer Kippspiegelmatrix;Figure 1 is a schematic representation of the operation of a light integrator using the example of the projection with a matrix, in particular a tilting mirror matrix.
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Integrators;2 shows a perspective illustration of an integrator according to the invention;
Fig. 3 Vorderansicht des Integrators von Fig. 2;Fig. 3 front view of the integrator of Fig. 2;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Integrator.Fig. 4 shows another embodiment of an integrator according to the invention.
In Fig. 1 ist schematisch der Einsatz eines Integrators 2 zum Beleuchten einer LCD-Matrix oder DMD-Matrix gezeigt, die hier weiterhin als Kippspiegelmatrix bezeichnet wird. Die Anwendung ist nicht auf derartigen Matrixen zur elektronischen Bilddarstellung beschränkt, jedoch ist es bei der Beleuchtung derartiger Matrixen äußerst zweckmäßig, einen derartigen Integrator einzusetzen, da insbesondere eine Kippspiegelmatrix 4 sehr kleine Abmessungen unter 1mm*1mm hat, eine Fläche die bei Fokussierung mit hoher Leuchtdichte allein nicht gleichmäßig ausleuchtbar ist, da der Lichtfleck bei Fokussieren des Lichts einer Lampe hoher Leuchtdichte üblicherweise die gleichen Abmessungen aufweist.1 schematically shows the use of an integrator 2 for illuminating an LCD matrix or DMD matrix, which is also referred to here as a tilting mirror matrix. The application is not limited to such matrices for electronic image display, but it is extremely expedient to use such an integrator when illuminating such matrices, since in particular a tilting mirror matrix 4 has very small dimensions below 1 mm * 1 mm, an area which, when focused with high luminance alone cannot be illuminated uniformly, since the light spot usually has the same dimensions when focusing the light of a lamp with high luminance.
Die gesamte in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist auf einer einzigen optischen Achse 6 angeordnet. Auch dies ist nicht beschränkend. Man kann eine derartige Anordnung z.B. Optiken zusammensetzen, deren optische Achsen gegeneinander versetzt sind. Ein beispielhaft gezeigter Lichtstrahl 8, der mit Hilfe einer mit einem Parabolspiegel versehenen Lampe erzeugt werden kann, wird durch eine Einkoppeloptik 10 in die Eingangsfläche 12 des Integrators 2 eingeleitet. Innerhalb des Integrators 2, der an der Innenseite der Seitenteile 14 verspiegelt ist oder wenn der Integrator 2 aus einem Medium geeigneten Brechungsindexes für Totalreflexion besteht, wird der Lichtstrahl 8 mehrfach hin- und herreflektiert. Dadurch ergibt sich eine pseudostochastische Verteilung der eintretenden Lichtstrahlen 8 in der Lichtaustrittsfläche 16.The entire arrangement shown in FIG. 1 is arranged on a single optical axis 6. This is also not restrictive. Such an arrangement can be put together, for example, optics whose optical axes are offset from one another. A light beam 8 shown by way of example, which can be generated with the aid of a lamp provided with a parabolic mirror, is introduced into the input surface 12 of the integrator 2 through a coupling optic 10. Within the integrator 2, which is mirrored on the inside of the side parts 14 or if the integrator 2 consists of a medium of a suitable refractive index for total reflection, the light beam 8 is reflected back and forth several times. This results in a pseudostochastic distribution of the incoming light beams 8 in the light exit surface 16.
Aufgrund der pseudostochastischen Verteilung ist der Lichtstrahl 8 am Ausgang des Integrators stark homogenisiert. Durch eine Auskoppeloptik 18 kann er wieder parallelisiert werden, wie schematisch aus Fig. 1 erkennbar ist. Das so homogenisierte Lichtbündel wird dann auf die Kippspiegelmatrix 4 gerichtet, von wo aus es dann in eine Projektionsoptik geleitet wird, die das durch die Kippspiegel der Kippspiegelmatrix 4 elektronisch erzeugte Bild auf einen Schirm wirft und dadurch einem Beobachter sichtbar macht.Because of the pseudostochastic distribution, the light beam 8 is highly homogenized at the output of the integrator. It can be parallelized again by a decoupling optic 18, as can be seen schematically in FIG. 1. The light beam thus homogenized is then directed onto the tilting mirror matrix 4, from where it is then passed into a projection optical system which throws the image electronically generated by the tilting mirror of the tilting mirror matrix 4 onto a screen and thereby makes it visible to an observer.
In Fig. 2 ist nun ein erfindungsgemäßer Integrator 2 gezeigt, der insbesondere für die Anwendung mit einer Kippspiegelmatrix 4 vorteilhaft ist. Der Integrator 2 ist ein Hohlraumintegrator, der auf den Innenseiten der Seitenteile 14,14' verspiegelt ist. Ein Hohlraumintegrator zeichnet sich vor allen Dingen dadurch aus, daß die Eintrittsfläche 12 und die Austrittsfläche 16 thermisch unbelastet bleiben, so daß dort keine Verfärbungen bei hoher Lichtleistung auftreten oder sich Staubkörner absetzen können. Ein Integrator 2, der als Hohlraumintegrator ausgeführt ist, ist bei der Verwendung kleiner Kippspiegelmatrixen besonders vorteilhaft, da dort insbesondere hohe Leuchtdichten zur Anwendung kommen.An integrator 2 according to the invention is shown in FIG. 2, which is particularly advantageous for use with a tilting mirror matrix 4. The integrator 2 is a cavity integrator, which is mirrored on the inside of the side parts 14, 14 '. A cavity integrator is characterized above all by the fact that the inlet surface 12 and the outlet surface 16 remain unloaded thermally, so that no discoloration occurs at high light output or dust particles can settle there. An integrator 2, which is designed as a cavity integrator, is particularly advantageous when using small tilting mirror arrays, since high luminance levels are used in particular there.
Um ihn einfach innenverspiegeln zu können, ist der Hohlraumintegrator aus vier Teilen zusammengesetzt, zwei T-förmigen 14' und 2 I-förmigen 14. Die Anordnung und Form der Teile ist insbesondere auch aus Fig. 3 erkennbar. Die T- und I-förmigen Teile sind so geformt und zusammengepaßt, daß sie keine Scherbewegung gegeneinander zulassen. Man könnte auch eine andere Formgebung der Teile wählen und diese in Art von Nut/Feder mit einer Aussparung zusammenpassen, um immer die exakte rechtwinkelige Geometrie zu gewährleisten. Aufgrund der dargestellten I-förmigen Teile 14 und der T- förmigen Teile 14', bei der eine Ecke 20 des I-förmigen Teils exakt in einer Aussparung 22 der T-förmigen Teils paßt, ist jedoch immer ein besonders guter Halt gewährleistet, wobei ein Verkanten aber nicht zum Brechen des Materials führen kann.In order to be able to simply mirror it inside, the cavity integrator is composed of four parts, two T-shaped 14 'and two I-shaped 14. The arrangement and shape of the parts can also be seen in particular from FIG. 3. The T- and I-shaped parts are shaped and fitted together so that they do not allow any shear movement against each other. You could also choose a different shape of the parts and this in the manner of tongue and groove with a Fit the recess to ensure the exact right-angled geometry. Due to the illustrated I-shaped parts 14 and the T-shaped parts 14 ', in which a corner 20 of the I-shaped part fits exactly in a recess 22 of the T-shaped part, a particularly good hold is always guaranteed, whereby a Tilting but not breaking the material.
Der gesamte Integrator 2 wird durch einen Schrumpfschlauch 24 zusammengehalten.The entire integrator 2 is held together by a shrink tube 24.
Ein Herstellungsverfahren für einen in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Integrator ist dementsprechend relativ einfach. Die Einzelteile 14 und 14' werden beispielsweise aus Kunststoff im Spritzgußverfahren aus Glas o.a. gefertigt und an den Innenseiten randlos verspiegelt. Zum Verspiegeln eignet sich Silber wegen des hohen Reflexionsgrades besonders. Bei Reflexionsgraden, die wesentlich höher als 96% sein sollten, ist aber zweckmäßig noch eine dielektrische Spiegelschicht vorzusehen, die gleichzeitig als Schutzschicht dienen kann.A manufacturing method for an integrator shown in FIGS. 2 and 3 is accordingly relatively simple. The individual parts 14 and 14 'are, for example, made of plastic by injection molding from glass or the like. manufactured and mirrored rimless on the inside. Silver is particularly suitable for mirroring because of the high degree of reflection. At degrees of reflection, which should be significantly higher than 96%, it is advisable to provide a dielectric mirror layer, which can also serve as a protective layer.
Das Verspiegeln erfolgt im wesentlichen randlos, so daß beim Ineinanderpassen gemäß Fig. 3 alle zur Innenseite offen liegenden Flächen der Teile 14 und 14' mit hohem Reflexionsgrad verspiegelt sind. Nach Zusammenfügen wird ein Schrumpfschiauch 24 darübergestülpt. Durch thermische Behandlung schrumpft dieser Schlauch und hält die Teile 14 und 14' auch aufgrund der Ecke 20, die in die Aussparung 22 paßt, mit größter möglicher Stabilität zusammen. Die Elastizität des Schrumpfschlauches erlaubt ein einfaches Zusammenfügen, insbesondere auch im Hinblick auf das Verringern einer Brechgefahr beim Befestigen, wenn die Teile 14, 14' wie üblich aus zerbrechlichem Material, insbesondere Glas, hergestellt sind.The mirroring takes place essentially without a rim, so that when fitting into one another according to FIG. 3, all surfaces of the parts 14 and 14 'which are open to the inside are mirrored with a high degree of reflection. After assembly, a shrink tube 24 is placed over it. This hose shrinks due to thermal treatment and also holds the parts 14 and 14 'together with the greatest possible stability due to the corner 20 which fits into the recess 22. The elasticity of the shrink tube allows simple assembly, in particular also with a view to reducing the risk of breakage when fastening, if the parts 14, 14 'are, as usual, made of fragile material, in particular glass.
In Fig. 4 ist ein ähnlicher Integrator wie in Fig. 2 gezeigt, jedoch mit zwei leichten Änderungen. Erstens sind statt eines einzigen Schrumpfschlauches 24 zwei Schrumpfschläuche 24' und 24" vorgesehen, die insbesondere an den Enden einen verbesserten Halt gewähren. Zweitens ist im Bereich der Eingangsfläche 12 eine Aussparung 26 freigehalten, um die Kompaktheit einer praktisch ausgeführten Vorrichtung gemäß Fig. 1 zu steigern. In der Aussparung 26 fand im Ausführungsbeispiel ein sonst störenden Schraubenkopf Platz. Der Lichtverlust einer derartiger. Aussparung ist entsprechend gering, wenn die durch die Einkoppeloptik 10 erzielten Winkel groß genug sind, damit diese Aussparung 26 außerhalb der ersten Reflexion liegt.4 shows an integrator similar to that shown in FIG. 2, but with two slight changes. First, instead of a single shrink tube 24, two shrink tubes 24 ′ and 24 ″ are provided, which in particular on the Give ends a better grip. Secondly, a cutout 26 is kept free in the area of the input surface 12 in order to increase the compactness of a practically implemented device according to FIG. 1. In the exemplary embodiment, an otherwise disturbing screw head was accommodated in the recess 26. The loss of light such. The cutout is correspondingly small if the angles achieved by the coupling optics 10 are large enough for this cutout 26 to lie outside the first reflection.
Außerdem ist aus Fig. 4 zu ersehen, daß auch andere Formen als zwei T- förmige und zwei I-förmige Teile 14,14' möglich sind.It can also be seen from FIG. 4 that shapes other than two T-shaped and two I-shaped parts 14, 14 'are also possible.
Dazu ist auszuführen, daß sich die Erfindung sogar auch verwirklichen läßt, wenn nur zwei rechtwinkelige Teile mit entsprechenden Aussparungen zusammengefügt werden. Insbesondere bei der Fertigung aus Glas ist jedoch die Ausgestaltung aus vier Teilen wesentlich günstiger, da immer ebene Flächen vorliegen, die entsprechend genau geschliffen und poliert werden können.For this purpose it must be stated that the invention can even be implemented if only two right-angled parts are joined together with corresponding cutouts. In the case of glass production in particular, however, the configuration of four parts is much cheaper, since there are always flat surfaces that can be ground and polished accordingly.
Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele veranschaulichten vor allen Dingen die Einfachheit des Aufbaus und damit ein wenig aufwendiges Herstellungsverfahrens für einen derartigen Integrator 2. Weiter wird der Fachmann sofort einige Änderungsmöglichkeiten erkennen, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen. Beispielsweise kann man statt einem einzigen Schrumpfschlauch 24 auch zwei oder drei Schrumpfschläuche verwenden. Außerdem kann die Formgebung der Teile 14 und 14' entsprechend abgewandelt werden, indem beispielsweise eine Nut/Federverbindung zwischen den Teilen vorgesehen wird.Above all, the preceding exemplary embodiments illustrated the simplicity of the design and thus a less complex manufacturing process for such an integrator 2. Furthermore, the person skilled in the art will immediately recognize some possible changes that are within the scope of the invention. For example, instead of a single shrink tube 24, two or three shrink tubes can also be used. In addition, the shape of the parts 14 and 14 'can be modified accordingly, for example by providing a tongue and groove connection between the parts.
Derartige Änderungen sind möglich. Die Ausführungsbeispiele von Fig. 2 bis Fig. 4 werden jedoch besonders bevorzugt, u.a. auch deswegen, weil beispielsweise eine Nut/Federverbindung beispielsweise bei falschem Einsetzen die Bruchgefahr an den Rändern der Nut bzw. den Ecken der Feder erhöhen würden. Die dargestellten Beispiele sind auch für ein einfaches und schnelles Zusammensetzen der Teile 14 und 14' beim Fertigen des Integrators 2 besonders optimiert. Such changes are possible. However, the exemplary embodiments of FIGS. 2 to 4 are particularly preferred, among other things also because, for example, a tongue and groove connection, for example if inserted incorrectly, the risk of breakage at the edges of the groove or the corners of the tongue would increase. The examples shown are also particularly optimized for simple and quick assembly of the parts 14 and 14 'when manufacturing the integrator 2.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Herstellungsverfahren für einen Lichtintegrator (2), gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Bildung eines innenverspiegelten Hohlraums des Integrators (2):1. Manufacturing method for a light integrator (2), characterized by the following steps for forming an internally mirrored cavity of the integrator (2):
Fertigen von mindestens zwei Teilen (14,14'), aus denen der Lichtintegrator (2) zusammensetzbar ist und deren als Innenseiten des Hohlraums vorgesehene Flächen freiliegen;Manufacture of at least two parts (14, 14 ') from which the light integrator (2) can be assembled and the surfaces of which are provided as the inside of the cavity are exposed;
randloses Verspiegeln mindestens der als Innenseiten des Hohlraums vorgesehenen Flächen der Teile (14,14');rimless mirroring of at least the surfaces of the parts (14, 14 ') provided as the inside of the cavity;
Zusammensetzen und Befestigen der Teile (14,14')Assembling and fastening the parts (14, 14 ')
2. Herstellungsverfahren für einen Lichtintegrator (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen durch folgende Schritte erfolgt:2. Manufacturing method for a light integrator (2) according to claim 1, characterized in that the attachment is carried out by the following steps:
Überziehen der zusammengesetzten Teile (14, 14') mit einem Schrumpfschlauch (24,24',24");Covering the assembled parts (14, 14 ') with a shrink tube (24, 24', 24 ");
Schrumpfen des Schlauches bis zum Erreichen einer geeigneten Festigkeit des Hohiraumintegrators. Shrink the tubing until the cavity integrator has reached a suitable strength.
3. Lichtintegrator (2) zum Homogenisieren eines in eine Eingangsfläche (12) einfallenden und aus einer Ausgangsfläche (16) ausfallenden Lichtbündels, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Lichtleitung einen innenverspiegelten Hohlraum aufweist, wobei der Lichtintegrator (2) aus mindestens zwei Teilen (14,14') zusammengesetzt -ist, deren vor3. Light integrator (2) for homogenizing a light bundle incident in an input surface (12) and emerging from an output surface (16), characterized in that it has an internally mirrored cavity for light conduction, the light integrator (2) comprising at least two parts (14 , 14 ') is composed - whose before
Zusammensetzen freiliegende und nach Zusammensetzen nach innen weisende Flächen mit einer Spiegelschicht versehen sind.Assembling exposed and after assembling inward-facing surfaces are provided with a mirror layer.
4. Lichtintegrator (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Teile eine Nase (20) vorgesehen ist, die eine Aussparung (22) der anderen Teile nach Zusammensetzen eingreift.4. Light integrator (2) according to claim 3, characterized in that on one of the parts a nose (20) is provided which engages a recess (22) of the other parts after assembly.
5. Lichtintegrator (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlraum bildenden Innenseiten und Außenseiten des Lichtintegrators eben sind, der Lichtintegrator (2) die Form eines geometrischen Prismas mit als Aus- und Eintrittsflächen (16,12) vorgesehenen rechteckigen Grund- und Deckflächen hat und die Nase sowie die Aussparung (22) rechteckig, insbesondere quadratisch sind.5. Light integrator (2) according to claim 4, characterized in that the inner and outer sides of the light integrator forming the cavity are flat, the light integrator (2) has the shape of a geometric prism with a rectangular base provided as exit and entry surfaces (16, 12) - Has and top surfaces and the nose and the recess (22) are rectangular, in particular square.
6. Lichtintegrator (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtintegrator aus zwei T-förmigen (14') und zwei I-förmigen (14) Seitenteilen zusammengesetzt ist.6. Light integrator (2) according to claim 5, characterized in that the light integrator is composed of two T-shaped (14 ') and two I-shaped (14) side parts.
7. Lichtintegrator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (14,14') durch zumindestens einen Schrumpfschlauch (24) zusammengehalten sind.7. Light integrator (2) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the parts (14, 14 ') are held together by at least one shrink tube (24).
8. Lichtintegrator (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Zusammenhalten der Teile (14,14') einen mittig zwischen Eingangsfläche (12) und Ausgangsfläche (16) aufgebrachten8. Light integrator (2) according to claim 7, characterized in that it is applied to hold the parts (14, 14 ') in the middle between the input surface (12) and the output surface (16)
Schrumpfschlauch (24) aufweist.Has shrink tube (24).
9. Lichtintegrator (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zum Zusammenhalten der Teile (14,14') in der Nähe seiner Ein- und Ausgangsfläche (12,16) zwei den Lichtintegrator umfassende Schrumpfschläuche (24',24") aufweist.9. Light integrator (2) according to claim 7, characterized in that it holds the parts (14, 14 ') together in the vicinity of its inputs and Output surface (12, 16) has two shrink sleeves (24 ', 24 ") comprising the light integrator.
10. Verwendung des Lichtintegrators (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 9 zur Homogenisierung des aus einer Lichtquelle stammenden Lichts, das zur Beleuchtung einer elektronisch ansteuerbaren Matrix (4) zur Darstellung von Bildelementen vorgesehen ist.10. Use of the light integrator (2) according to one of claims 3 to 9 for homogenizing the light originating from a light source, which is provided for illuminating an electronically controllable matrix (4) for displaying picture elements.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (4) eine Kippspiegelmatrix ist. 11. Use according to claim 10, characterized in that the matrix (4) is a tilting mirror matrix.
PCT/EP2000/008090 1999-08-25 2000-08-18 Method of production for a light integrator, a light integrator and utilization thereof WO2001014923A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00960491A EP1121620A1 (en) 1999-08-25 2000-08-18 Method of production for a light integrator, a light integrator and utilization thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19940305.8 1999-08-25
DE1999140305 DE19940305C2 (en) 1999-08-25 1999-08-25 Manufacturing process for a light integrator, a light integrator and a use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001014923A1 true WO2001014923A1 (en) 2001-03-01

Family

ID=7919556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/008090 WO2001014923A1 (en) 1999-08-25 2000-08-18 Method of production for a light integrator, a light integrator and utilization thereof

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1121620A1 (en)
DE (1) DE19940305C2 (en)
WO (1) WO2001014923A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7169252B2 (en) 2003-07-11 2007-01-30 Oc Oerlikon Balzers Ag Method for the assembly of light integrators

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10109591A1 (en) * 2001-02-28 2002-09-19 Zeiss Carl Jena Gmbh Manufacturing process for a hollow mixing rod and hollow mixing rod
DE10242550A1 (en) * 2002-09-13 2004-03-25 Carl Zeiss Jena Gmbh Hollow integrator for homogenizing light beams in projector comprises one-piece, hollow molding made from heavy-duty ceramic and silvered on its internal surface
DE102004049964A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Carl Zeiss Jena Gmbh Production of a plastic hollow integrator for light projection, involves simultaneous injection moulding of plastic elements, simultaneous metallisation by vapour deposition and then fitting the elements together
DE102016109441A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-23 Leica Microsystems Cms Gmbh Optical component and method of making the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224200A (en) * 1991-11-27 1993-06-29 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Coherence delay augmented laser beam homogenizer
EP0562873A1 (en) * 1992-03-27 1993-09-29 General Electric Company Polygonal-shaped optical coupling member for use with a high brightness light source
US5367590A (en) * 1992-03-27 1994-11-22 General Electric Company Optical coupling assembly for use with a high brightness light source
EP0734183A2 (en) * 1995-03-23 1996-09-25 International Business Machines Corporation Efficient optical system for a high resolution projection display employing reflection light valves
US5828505A (en) * 1996-05-10 1998-10-27 Anvik Corporation Optical beam-shaper-uniformizer construction
US5902033A (en) * 1997-02-18 1999-05-11 Torch Technologies Llc Projector system with hollow light pipe optics

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5303084A (en) * 1991-08-27 1994-04-12 Kaman Aerospace Corporation Laser light beam homogenizer and imaging lidar system incorporating same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224200A (en) * 1991-11-27 1993-06-29 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Coherence delay augmented laser beam homogenizer
EP0562873A1 (en) * 1992-03-27 1993-09-29 General Electric Company Polygonal-shaped optical coupling member for use with a high brightness light source
US5367590A (en) * 1992-03-27 1994-11-22 General Electric Company Optical coupling assembly for use with a high brightness light source
EP0734183A2 (en) * 1995-03-23 1996-09-25 International Business Machines Corporation Efficient optical system for a high resolution projection display employing reflection light valves
US5828505A (en) * 1996-05-10 1998-10-27 Anvik Corporation Optical beam-shaper-uniformizer construction
US5902033A (en) * 1997-02-18 1999-05-11 Torch Technologies Llc Projector system with hollow light pipe optics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7169252B2 (en) 2003-07-11 2007-01-30 Oc Oerlikon Balzers Ag Method for the assembly of light integrators

Also Published As

Publication number Publication date
DE19940305C2 (en) 2003-06-18
DE19940305A1 (en) 2001-03-22
EP1121620A1 (en) 2001-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69637426T2 (en) Polarized display with high efficiency
DE4324848C1 (en) Video projection system
DE60122746T2 (en) POLARIZATION RECOVERY SYSTEM FOR PROJECTION INDICATORS
EP0238977B1 (en) Emission-reception module for a bidirectional communication network, particularly a broadband ISDN
DE69818576T2 (en) Backlight for display device
DE69632521T2 (en) LIGHTING SYSTEM FOR A FLAT PANEL IMAGE DISPLAY DEVICE
DE60101310T2 (en) REFLECTIVE LCD PROJECTION SYSTEM WITH WIDE-ANGLE CARTESIC POLARIZATION BEAM SPLITTER AND COLOR-DIVIDING AND UNIFORMING PRISMS
DE3624188C2 (en)
DE112009001681T9 (en) Surface projection system for imaging a video signal on a surface
EP1378771A1 (en) Interior lighting
DE60124412T2 (en) Optical channel plates
DE102005045225A1 (en) Optical device and image projector with the optical device
DE60032903T2 (en) CONDENSING AND COLLECTING OPTICAL SYSTEM USING PARABOLIC REFLECTORS OR A CORRESPONDING ELLIPTIC-HYPERBOLOID-SHAPED REFLECTIVE PAIR
DE10329316A1 (en) Lighting systems with multiple lamps
DD245502B1 (en) PROJECTOR FOR FIXSTERN PROJECTION
DE112004000868T5 (en) System and method for providing a uniform light source
DE202004018920U1 (en) PROJECTOR
DE10327256B4 (en) beam combiner
DE10109591A1 (en) Manufacturing process for a hollow mixing rod and hollow mixing rod
DE19752416A1 (en) Method and device for combining the radiation power of a linear arrangement of radiation sources
DE3804732A1 (en) Device for focusing electromagnetic radiation
DE19940305C2 (en) Manufacturing process for a light integrator, a light integrator and a use thereof
EP0065343A2 (en) Device for coupling light in a row of magneto-optical light switches, in particular for optical printers
DE102017209787A1 (en) Head-Up Display
DE3151108A1 (en) Optical illumination system

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000960491

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09830379

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000960491

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000960491

Country of ref document: EP