WO2006072263A1 - Vorrichtung zur homogenisierung von licht - Google Patents

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WO2006072263A1
WO2006072263A1 PCT/EP2005/000103 EP2005000103W WO2006072263A1 WO 2006072263 A1 WO2006072263 A1 WO 2006072263A1 EP 2005000103 W EP2005000103 W EP 2005000103W WO 2006072263 A1 WO2006072263 A1 WO 2006072263A1
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Wieland Hill
Mikhail Petrov
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Abstract

Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht, umfassend mindestens zwei, in Ausbreitungsrichtung (Z) des zu homogenisierenden Lichts (25) hintereinander angeordnete Zylinderlinsenarrays (17, 20) mit jeweils abwechselnd nebeneinander angeordneten konvexen und konkaven Zylinderlinsen (18, 19, 21, 22), deren Zylinderachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. In der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (18, 19, 21, 22) nebeneinander angeordnet sind, weisen die konkaven Zylinderlinsen (19) des ersten Zylinderlinsenarrays (17) eine andere Gestaltung, insbesondere eine andere Ausdehnung oder Krümmung auf als die konkaven Zylinderlinsen (22) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20).

Description

"Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht, umfassend ein erstes Zylinderlinsenarray, durch das zu homogenisierende Licht hindurchtreten kann, wobei das erste Zylinderlinsenarray konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, sowie weiterhin umfassend ein zweites Zylinderlinsenarray, durch das das durch das erste Zylinderlinsenarray hindurchgetretene Licht hindurchtreten kann, wobei das zweite Zylinderlinsenarray konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, und wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays parallel zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays ausgerichtet sind. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Von der vorgenannten Vorrichtung sollen auch Zylinderlinsenarrays mit konkaven Zylinderlinsen umfasst sein, die deutlich kleiner sind als die zu ihnen benachbarten konvexen Zylinderlinsen. Beispielsweise können die konkaven Zylinderlinsen lediglich Vertiefungen oder annähernd flache Bereiche in dem Zwischenraum zwischen zwei konvexen Zylinderlinsen sein. Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise dazu verwendet, vergleichsweise inhomogenes Licht wie es beispielsweise von einenvExcimer-Laser oder von einem Laserdiodenbarren ausgeht, zu homogenisieren. Fig. 1 zeigt schematisch das Arbeitsprinzip derartiger Homogenisiervorrichtungen. Bei der darin abgebildeten Vorrichtung ist das erste Zylinderlinsenarray 1 auf einem ersten Substrat 2 und das zweite Zylinderlinsenarray 3 auf einem zweiten Substrat 4 angeordnet, wobei die Substrate 2, 4 voneinander beabstandet sind. Auf die Vorrichtung auftreffendes inhomogenes Licht 5 wird von der Vorrichtung dadurch homogenisiert, dass von den einzelnen Zylinderlinsen der Zylinderlinsenarrays 1 , 3 das Licht homogen über einen Winkelbereich des aus der Vorrichtung austretenden Lichtfeldes 6 verteilt wird. Durch eine hinter dem zweiten Substrat 4 angeordnete Feldlinse kann die homogene Winkelverteilung in dem austretenden Lichtfeld 6 in eine entsprechend homogene Ortsverteilung in einer Arbeitsebene umgewandelt werden.
Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art wird in der Regel die Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays 3 etwa dem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinderlinsenarray entsprechen. Auf diese Weise werden die konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays eine Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des einfallenden inhomogenen Lichtes 5 im Bereich des ersten Zylinderlinsenarrays in eine Arbeitsebene abbilden.
Fig. 2 zeigt detailliert, wie einfallendes inhomogenes Licht 5 durch konvexe und konkave Zylinderlinsen 7, 8 des ersten Zylinderlinsenarrays 1 und konvexe und konkave Zylinderlinsen 9, 10 des zweiten Zylinderlinsenarrays 2 hindurchverläuft. In Fig. 2 sind insbesondere ein im linken Bildbereich und ein im rechten Bildbereich verlaufender Teilstrahl 1 1 , 12 abgebildet. Diese Teilstrahlen 1 1 , 12 des zu homogenisierenden Lichtes 5 treten durch zwei konkave Zylinderlinsen 8 des ersten Zylinderlinsenarrays hindurch. Es ist ersichtlich, dass die Teilstrahlen 1 1 , 12 durch die konkaven Zylinderlinsen 8 zu einem großen Teil auf eine konvexe Zylinderlinse 9 des zweiten Zylinderlinsenarrays 2 abgelenkt werden. Von dieser konvexen Zylinderlinse 9 werden die abgebildeten Teilstrahlen 1 1 , 12 unter einem derartigen Winkel abgelenkt, dass sie bei Überlagerung mit einer Feldlinse in die äußeren seitlichen Bereiche eines ausgeleuchteten Bereiches in einer Arbeitsebene gelangen.
Diese Situation ist in Fig. 3 schematisch verdeutlicht. In Fig. 3 ist die Intensität in einer Arbeitsebene gegen eine Ortskoordinate oder auch gegen eine Winkelkoordinate aufgetragen. Die in Fig. 3 abgebildete Lichtverteilung weist einen mittleren im Wesentlichen homogenen Bereich 13 sowie zwei endseitige Überhöhungen 14 auf, die im Wesentlichen durch die vorgenannten Teilstrahlen 1 1 , 12 beziehungsweise durch weitere entsprechende Teilstrahlen hervorgerufen werden, die durch die konkaven Zylinderlinsen 8 des ersten Zylinderlinsenarrays 1 hindurchgetreten sind. Eine Erklärung für diesen Beitrag ist darin zu sehen, dass die konkaven Zylinderlinsen 8 des ersten Zylinderlinsenarrays 1 einen sehr kleinen Radius und damit eine Brennweite aufweisen, die ebenfalls sehr klein ist. Dadurch liegen die virtuellen Brennpunkte der konkaven Zylinderlinsen 8 etwa in der Ebene des ersten Zylinderlinsenarrays 1 und werden von den konvexen Zylinderlinsen 9 des zweiten Zylinderlinsenarrays 2 in die Arbeitsebene abgebildet.
Die aus Fig. 3 ersichtlichen und für den Stand der Technik typischen Überhöhungen 14 sind für eine ganze Reihe von Anwendungen störend.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine homogenere Lichtverteilung in einer Arbeitsebene erzeugen kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 16 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. -A-
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind, eine andere Gestaltung aufweisen als die konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise durch die gezielte Veränderung der Ausdehnung und/oder der Krümmung der konkaven Zylinderlinsen des ersten und/oder des zweiten Zylinderlinsenarrays können die aus Fig. 3 ersichtlichen Überhöhungen vermieden werden.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind, größer, vorzugsweise wesentlich größer als die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays sind. Beispielsweise können die konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in dieser Richtung mindestens etwa doppelt so groß wie die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays sein. Durch eine Vergrößerung der konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays kann zumindest teilweise vermieden werden, dass die durch die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays hindurchgetretenen Teilstrahlen auf konvexe Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays auftreffen. Damit können aber diese durch die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarray hindurchgetretenen Teilstrahlen nicht mehr von den konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in die seitlichen Bereiche des Lichtfeldes in der Arbeitsebene abgelenkt beziehungsweise abgebildet werden. Dadurch fallen die Überhöhungen weg. Dadurch wird der aus Fig. 3 ersichtliche homogene Bereich 13 vergrößert. Insbesondere wird aufgrund der Tatsache, dass die durch die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays hindurchgetretenen Teilstrahlen durch die konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays hindurchtreten, erreicht, dass diese Teilstrahlen im Wesentlichen über die gesamte Breite des homogenisierten Lichtfeldes in der Arbeitsebene verteilt werden. Auf diese Weise wird die Effizienz der Vorrichtung (die Lichtmenge im homogenen Bereich beziehungsweise die Lichtmenge insgesamt) vergrößert.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die konvexen Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays, in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind, größer, insbesondere um ein mehrfaches größer als die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays sind. Insbesondere können die konkaven Zylinderlinsen lediglich Vertiefungen oder beinahe flache Bereiche zwischen den konvexen Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays darstellen.
Wie im Stand der Technik besteht auch bei der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, dass die Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays etwa so groß ist wie der Abstand zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray und dem zweiten Zylinderlinsenarray. Auf diese Weise wird durch die konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays eine Abbildung der Ebene des ersten Zylinderlinsenarrays in die Arbeitsebene erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, dass die Brennweite der konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays wesentlich größer ist als die Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die virtuellen Brennpunkte der konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays vergleichsweise weit von der Brennebene des zweiten Zylinderlinsenarrays entfernt sind, so dass diese Brennpunkte nicht scharf von den konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in die Arbeitsebene abgebildet werden. Auf diese Weise kann somit selbst bei vergleichsweise kleinen konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays und somit selbst bei durch die konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays hindurchtretenden Teilstrahlen, die vorher durch die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays hindurchgetreten sind, erreicht werden, dass keine Überhöhungen in den seitlichen Bereichen der Lichtverteilung in der Arbeitsebene hervorgerufen werden.
Es besteht insbesondere die Möglichkeit, dass die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind, etwa die gleiche Ausdehnung aufweisen wie die konvexen Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung können die Brennpunkte der konkaven Zylinderlinsen deutlich von der Ebene des ersten Zylinderlinsenarrays entfernt sein.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung ein Substrat umfasst, auf dem das erste Zylinderlinsenarray und das zweite Zylinderlinsenarray auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Dieses Substrat kann dann eine entsprechende Dicke aufweisen, so dass das erste Zylinderlinsenarray im Abstand der Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays von diesem entfernt ist.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung ein erstes Substrat und ein zweites, von dem ersten unterschiedliches, insbesondere von dem ersten Substrat beabstandetes Substrat umfasst, wobei das erste Zylinderlinsenarray auf dem ersten Substrat und das zweite Zylinderlinsenarray auf dem zweiten Substrat angeordnet sind. Bei einer derartigen Vorrichtung kann dann der Abstand zwischen den Substraten angepasst werden, so dass der Abstand zwischen erstem und zweitem Zylinderlinsenarray der Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays entspricht.
Bei einer derartigen Vorrichtung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die Vorrichtung ein drittes Zylinderlinsenarray umfasst, dass auf der dem ersten Zylinderlinsenarray gegenüberliegenden Seite des ersten Substrats angeordnet ist und konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen des dritten Zylinderlinsenarrays angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung weiterhin ein viertes Zylinderlinsenarray umfasst, das auf der dem zweiten Zylinderlinsenarray gegenüberliegenden Seite des zweiten Substrats angeordnet ist und konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen des vierten Zylinderlinsenarrays angeordnet sind. Durch die dritten und gegebenenfalls vierten Zylinderlinsenarrays kann eine Homogenisierung des zu homogenisierenden Lichtes in einer Richtung erfolgen, die senkrecht zu der Richtung ist, in der die ersten und zweiten Zylinderlinsenarrays zu einer Homogenisierung beitragen. Dazu können die dritten und vierten Zylinderlinsenarrays entsprechend den ersten und zweiten Zylinderlinsenarrays ausgebildet sein, insbesondere hinsichtlich der Breiten der konkaven Zylinderlinsen des dritten und vierten Zylinderlinsenarrays. Weiterhin kann auch der Abstand des dritten von dem vierten Zylinderlinsenarray im Wesentlichen der Brennweite der konvexen Zylinderlinsen des dritten Zylinderlinsenarrays entsprechen.
Gemäß Anspruch 16 kann vorgesehen sein, dass die konkaven Zylinderspiegel des ersten Zylinderspiegelarrays in der Richtung, in der die Zylinderspiegel nebeneinander angeordnet sind, eine andere Gestaltung, insbesondere eine andere Ausdehnung und/oder eine andere Krümmung aufweisen als die konkaven Zylinderspiegel des zweiten Zylinderspiegelarrays in der Richtung, in der die Zylinderspiegel nebeneinander angeordnet sind. Durch diese Übertragung der Eigenschaften der Zylinderlinsenarrays gemäß den Ansprüchen 1 bis 15 auf Zylinderspiegelarrays werden letztlich die gleichen Vorteile erzielt.
Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass die Vorrichtung gemäß Anspruch 16 durch entsprechende Merkmale weitergebildet wird, die in den Ansprüchen 2 bis 15 für die Zylinderlinsenarrays dargelegt wurden. Insbesondere können somit die Brennpunkte der konkaven Zylinderspiegel des ersten Zylinderspiegelarrays vergleichsweise weit von der Ebene des ersten Zylinderspiegelarrays entfernt sein. Weiterhin können auch die konkaven Zylinderspiegel des zweiten Zylinderspiegelarrays größer, insbesondere deutlich größer als die konkaven Zylinderspiegel des ersten Zylinderspiegelarrays sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der Abstand des ersten Zylinderspiegelarrays von dem zweiten Zylinderspiegelarray etwa der Brennweite der konvexen Zylinderspiegel des zweiten Zylinderspiegelarrays entspricht. Weiterhin können auch dritte und/oder vierte Zylinderspiegelarrays vorhanden sein, die Zylinderspiegel mit Zylinderachsen aufweisen, die senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderspiegel des ersten und des zweiten Zylinderspiegelarrays ausgerichtet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 schematisch das Arbeitsprinzip einer Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Homogenisierung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Lichtverteilung in einer Arbeitsebene, die durch eine Vorrichtung zur Homogenisierung gemäß Fig. 2 erzeugt wird;
Fig. 4 schematisch einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 schematisch einen Ausschnitt aus einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 4 und in Fig. 5 sind zur Verdeutlichung kartesische Koordinatensysteme eingezeichnet.
Die aus Fig. 4 ersichtliche erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein erstes Substrat 15 und ein zweites Substrat 16. Das erste Substrat 15 weist auf seiner Eintrittsfläche ein erstes Zylinderlinsenarray 17 auf, wohingegen die Austrittsfläche plan gestaltet ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, die Austrittsfläche ebenfalls mit einem Zylinderlinsenarray zu versehen, das beispielsweise gekreuzt zu dem ersten Zylinderlinsenarray 17 ausgerichtet ist. Das erste Zylinderlinsenarray 17 weist konvexe Zylinderlinsen 18 und konkave Zylinderlinsen 19 auf, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. In dem in Fig. 4 abgebildeten Ausführungsbeispiel sind nur zwei konkave Zylinderlinsen 19 und eine konvexe Zylinderlinse 18 angedeutet. Es können beziehungsweise sollen jedoch in X-Richtung nebeneinander eine Vielzahl von konvexen und konkaven Zylinderlinsen 18, 19 nebeneinander angeordnet sein. Die konkaven Zylinderlinsen 19 sind in X-Richtung, das heißt in der Richtung, in der die Zylinderlinsen 18, 19 nebeneinander angeordnet sind, deutlich weniger ausgedehnt als die konvexen Zylinderlinsen 18.
Das zweite Substrat 16 weist auf seiner Eintrittsfläche, das heißt auf seiner dem ersten Substrat 15 zugewandten Seite ein zweites Zylinderlinsenarray 20 mit konvexen Zylinderlinsen 21 und konkaven Zylinderlinsen 22 auf. Die konvexen und konkaven Zylinderlinsen 21 , 22 sind in X-Richtung abwechselnd nebeneinander angeordnet, wobei hier ebenfalls eine Vielzahl von konvexen und konkaven Zylinderlinsen 21 , 22 auf der Eintrittsfläche des Substrates 16 vorgesehen sein können. Aus Fig. 4 ist weiterhin ersichtlich, dass sowohl die Zylinderachsen der Zylinderlinsen 18, 19 des ersten Zylinderlinsenarrays 17 als auch die Zylinderachsen der konvexen und konkaven Zylinderlinsen 21 , 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 in Y-Richtung, das heißt in einer Richtung senkrecht zu der Richtung X, in der die Zylinderlinsen 18, 19, 21 , 22 nebeneinander angeordnet sind, ausgerichtet sind. Die Austrittsfläche des zweiten Substrates 16 ist ebenfalls plan gestaltet. Alternativ könnte auch die Austrittsfläche des zweiten Substrates 16 ebenfalls mit einem weiteren Zylinderlinsenarray versehen sein, bei dem die Zylinderachsen der Zylinderlinsen senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen 21 , 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 ausgerichtet sein könnten. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die konkaven Zylinderlinsen 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 in X-Richtung, das heißt in der Richtung, in der die Zylinderlinsen 18, 19, 21 , 22 nebeneinander angeordnet sind, deutlich größer sind als die konkaven Zylinderlinsen 19 des ersten Zylinderlinsenarrays 17. Insbesondere sind die konkaven Zylinderlinsen 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 in diesem Ausführungsbeispiel etwa doppelt so breit wie die konkaven Zylinderlinsen 19 des ersten Zylinderlinsenarrays 17.
In Fig. 4 sind weiterhin Teilstrahlen 23, 24 des zu homogenisierenden Lichtes 25 eingezeichnet, die durch die konkaven Zylinderlinsen 19 des ersten Zylinderlinsenarrays 17 hindurchtreten. Im Gegensatz zu den Teilstrahlen 1 1 , 12 gemäß dem Stand der Technik (siehe Fig. 2) treten die Teilstrahlen 23, 24 nicht oder nur zu einem unwesentlichen Anteil durch die konvexen Zylinderlinsen 21 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 hindurch, sondern durch die verbreiterten konkaven Zylinderlinsen 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays. Auf diese Weise werden die Teilstrahlen 23, 24 von den konkaven Zylinderlinsen 22 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20 derart abgelenkt, dass sie in der Arbeitsebene über einen breiten Bereich, insbesondere über die gesamte Breite des homogenisierten Lichtfeldes verteilt werden. Auf diese Weise werden die aus Fig. 3 ersichtlichen seitlichen Überhöhungen 14 gemäß dem Stand der Technik vermieden.
Auch die aus Fig. 5 ersichtliche zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein erstes Substrat 26 und ein zweites Substrat 27. Das erste Substrat 26 weist auf seiner Eintrittsfläche ein erstes Zylinderlinsenarray 28 mit konvexen Zylinderlinsen 29 und konkaven Zylinderlinsen 30 auf. Das zweite Substrat 27 weist auf seiner Eintrittsfläche, das heißt auf seiner dem ersten Substrat 26 zugewandten Seite ein zweites Zylinderlinsenarray 31 mit konvexen Zylinderlinsen 32 und konkaven Zylinderlinsen 33 auf. Bei beiden Substraten 26, 27 können nicht nur die abgebildeten Anzahlen von Zylinderlinsen 29, 30, 32, 33 sondern eine Vielzahl von Zylinderlinsen 29, 30, 32, 33 abwechselnd nebeneinander angeordnet sein.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 die konkaven Zylinderlinsen 30 des ersten Zylinderlinsenarrays 28 in X-Richtung, das heißt in der Richtung, in der die Zylinderlinsen 29, 30 abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, etwa gleich breit oder gleich ausgedehnt wie die konvexen Zylinderlinsen 29 des ersten Zylinderlinsenarrays 28. Im Gegensatz dazu sind die konkaven Zylinderlinsen 33 des zweiten Zylinderlinsenarrays 31 deutlich kleiner als die konvexen Zylinderlinsen 32 des zweiten Zylinderlinsenarrays 31 .
Aufgrund der im Wesentlichen gleichen Breite der konkaven und konvexen Zylinderlinsen 30, 29 des ersten Zylinderlinsenarrays 28 ist die Brennweite f1 k der konkaven Zylinderlinsen 30 des ersten Zylinderlinsenarrays 28 vergleichsweise groß, das heißt insbesondere etwa doppelt so groß wie die Höhe oder die Ausdehnung der konvexen Zylinderlinsen 29 in Ausbreitungsrichtung Z des zu homogenisierenden Lichtes. In Fig. 5 ist weiterhin zur Verdeutlichung die Brennweite hv der konvexen Zylinderlinsen 32 des zweiten Zylinderlinsenarrays 31 eingezeichnet. Fig. 5 lässt sich entnehmen, dass diese Brennweite f2v der konvexen Zylinderlinsen 32 etwa dem Abstand zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray 28 und dem zweiten Zylinderlinsenarray 31 entspricht. Aufgrund der vergleichsweise großen Brennweite f1 k der konkaven Zylinderlinsen 30 des ersten Zylinderlinsenarrays 28 wird der in Fig. 5 sehematisch angedeutete virtuelle Brennpunkt 34 der konkaven Zylinderlinsen 30 von den konvexen Zylinderlinsen 32 des zweiten Zylinderlinsenarrays 31 nicht in die Arbeitsebene abgebildet. Dies wird in Fig. 5 durch beispielhaft eingezeichnete Teilstrahlen 35, 36, 37 verdeutlicht.
Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 als auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 fluchten in Ausbreitungsrichtung des zu homogenisierenden Lichtes die Scheitellinien der konvexen Zylinderlinsen 18, 29 des ersten Zylinderlinsenarrays 17, 28 mit den Scheitellinien der konvexen Zylinderlinsen 21 , 32 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20, 31 . Weiterhin fluchten auch die Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen 19, 30 des ersten Zylinderlinsenarrays 17, 28 mit den Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen 22, 33 des zweiten Zylinderlinsenarrays 20, 31 .

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht, umfassend
ein erstes Zylinderlinsenarray (17, 28), durch das das zu homogenisierende Licht (25) hindurch treten kann, wobei das erste Zylinderlinsenarray (17, 28) konvexe und konkave Zylinderlinsen (18, 19, 29, 30) mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind;
ein zweites Zylinderlinsenarray (20, 31 ), durch das das durch das erste Zylinderlinsenarray (17, 28) hindurch getretene Licht hindurch treten kann, wobei das zweite Zylinderlinsenarray (20, 31 ) konvexe und konkave Zylinderlinsen (21 , 22, 32, 33) mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, und wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen (21 , 22, 32, 33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) parallel zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen (18, 19, 29, 39) des ersten Zylinderlinsenarrays (17, 28) ausgerichtet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Zylinderlinsen (19, 30) des ersten Zylinderlinsenarrays (17, 28) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (18, 19, 29, 30) nebeneinander angeordnet sind, eine andere Gestaltung aufweisen als die konkaven Zylinderlinsen (22, 33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (21 , 22, 32, 33) nebeneinander angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Zylinderlinsen (19, 30) des ersten Zylinderlinsenarrays (17, 28) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (18, 19, 29, 39) nebeneinander angeordnet sind, eine andere Ausdehnung und/oder eine andere Krümmung aufweisen als die konkaven Zylinderlinsen (22, 33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (21 , 22, 32, 33) nebeneinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen (19, 30) des ersten Zylinderlinsenarrays (17, 28) in Ausbreitungsrichtung (Z) des zu homogenisierenden Lichtes (25) im Wesentlichen mit den Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen (22, 33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) fluchten.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderachsen der Zylinderlinsen (18, 19, 21 , 22, 29, 30, 32, 33) des ersten und/oder des zweiten Zylinderlinsenarrays (17, 20, 28, 31 ) senkrecht zu der Richtung (X) ausgerichtet sind, in der die Zylinderlinsen (18, 19, 21 , 22, 29, 30, 32, 33) nebeneinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Zylinderlinsen (22) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (18, 19, 21 , 22) nebeneinander angeordnet sind, größer, vorzugsweise wesentlich größer als die konkaven Zylinderlinsen (19) des ersten Zylinderlinsenarrays (17) sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexen Zylinderlinsen (18) des ersten Zylinderlinsenarrays (17) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (18, 19, 21 , 22) nebeneinander angeordnet sind, größer, insbesondere um ein Mehrfaches größer, als die konkaven Zylinderlinsen (19) des ersten Zylinderlinsenarrays (17) sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (f2v) der konvexen Zylinderlinsen (21 , 32) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) etwa so groß ist wie der Abstand zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray (17, 28) und dem zweiten Zylinderlinsenarray (20, 31 ).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (f1 k) der konkaven Zylinderlinsen (30) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) größer ist als die Ausdehnung der konvexen Zylinderlinsen (29) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) in der Ausbreitungsrichtung (Z) des zu homogenisierenden Lichts (25).
9. Vorrichtung nach Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (f-ik) der konkaven Zylinderlinsen (30) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) mindestens doppelt so groß ist wie die Ausdehnung der konvexen Zylinderlinsen (29) des ersten Zylinderlinsenarrays in der Ausbreitungsrichtung (Z) des zu homogenisierenden Lichts.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die konkaven Zylinderlinsen (30) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (29, 30) nebeneinander angeordnet sind, etwa die gleiche Ausdehnung aufweisen wie die konvexen Zylinderlinsen (29) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) in der Richtung (X), in der die Zylinderlinsen (29, 30) nebeneinander angeordnet sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite (f-ik) der konkaven Zylinderlinsen (30) des ersten Zylinderlinsenarrays (28) größer ist als die Brennweite der konkaven Zylinderlinsen (33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (31 ).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Substrat umfasst, auf dem das erste Zylinderlinsenarray und das zweite Zylinderlinsenarray auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein erstes Substrat (15, 26) und ein zweites, von dem ersten unterschiedliches, insbesondere von dem ersten Substrat (15, 26) beabstandetes, Substrat (16, 27) umfasst, wobei das erste Zylinderlinsenarray (17, 28) auf dem ersten Substrat (15, 26) und das zweite Zylinderlinsenarray (20, 31 ) auf dem zweiten Substrat (16, 27) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin ein drittes Zylinderlinsenarray umfasst, das auf der dem ersten Zylinderlinsenarray (17, 28) gegenüberliegenden Seite des ersten Substrats (15, 26) angeordnet ist und konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen (18, 19, 29, 30) des ersten Zylinderlinsenarrays (17, 28) senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen des dritten Zylinderlinsenarrays angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin ein viertes Zylinderlinsenarray umfasst, das auf der dem zweiten Zylinderlinsenarray (20, 31 ) gegenüberliegenden Seite des zweiten Substrats (16, 27) angeordnet ist und konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen (21 , 22, 32, 33) des zweiten Zylinderlinsenarrays (20, 31 ) senkrecht zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen des vierten Zylinderlinsenarrays angeordnet sind.
16. Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht, umfassend
ein erstes Zylinderspiegelarray, an dem das zu homogenisierende Licht reflektiert werden kann, wobei das erste Zylinderspiegelarray konvexe und konkave Zylinderspiegel mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind;
ein zweites Zylinderspiegelarray, von dem das von dem ersten Zylinderspiegelarray reflektierte Licht reflektiert werden kann, wobei das zweite Zylinderspiegelarray konvexe und konkave Zylinderspiegel mit zueinander parallelen Zylinderachsen aufweist, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, und wobei die Zylinderachsen der Zylinderspiegel des zweiten Zylinderspiegelarrays parallel zu den Zylinderachsen der Zylinderspiegel des ersten Zylinderspiegelarrays ausgerichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die konkaven Zylinderspiegel des ersten Zylinderspiegelarrays in der Richtung, in der die Zylinderspiegel nebeneinander angeordnet sind , eine andere Gestaltung, insbesondere eine andere Ausdehnung und/oder eine andere Krümmung, aufweisen als die konkaven Zylinderspiegel des zweiten Zylinderspiegelarrays in der Richtung, in der die Zylinderspiegel nebeneinander angeordnet sind.
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