WO2012156519A1 - Beleuchtungseinrichtung, sowie beleuchtungsvorrichtung, optischer projektor und scheinwerfer jeweils mit zumindest einer derartigen beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung, sowie beleuchtungsvorrichtung, optischer projektor und scheinwerfer jeweils mit zumindest einer derartigen beleuchtungseinrichtung Download PDF

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WO2012156519A1 PCT/EP2012/059302 EP2012059302W WO2012156519A1 WO 2012156519 A1 WO2012156519 A1 WO 2012156519A1 EP 2012059302 W EP2012059302 W EP 2012059302W WO 2012156519 A1 WO2012156519 A1 WO 2012156519A1
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light
lighting device
optical
lamps
bundling
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PCT/EP2012/059302
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Daniel VOGL
Frederic JAEGER-BOOTH
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Lumatec Gesellschaft für medizinisch-technische Geräte mbH
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    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers

Definitions

  • Lighting device and lighting device, optical projector and headlamp each with at least one such illumination device
  • the present invention relates to a lighting unit or lighting device with high illuminance and high irradiance or power density, in particular for lighting devices optical projectors, headlights or Fotomaskensysteme for photolithography in the semiconductor industry.
  • Optical projectors contain as essential optical elements at least a very bright light source and a projection lens, with the aid of which on an appropriately spaced projection screen an enlarged image of a real, d. H. physically existing smaller image or original is generated.
  • An example of an optical projector is a transmitted light projector (diascope), such as a projector. a slide projector or an overhead projector.
  • a transmitted light projector e.g. a transparency or a printed or described plastic film radiates through.
  • a collimator is present.
  • the light bundle provided with the image information is then projected onto a screen through a projection lens.
  • Analog film projectors motion picture projectors
  • LCDs Liquid crystal displays
  • LCDs work in principle like slide projectors, but instead of a slide they have small, transparent liquid crystal elements.
  • LCD elements have an LCD element for each primary color.
  • the projection of the LCD elements is assembled into a picture via a specially arranged projection system with dichroic mirrors, whereby each color can be produced in each pixel.
  • the three primary colors are displayed side by side, resulting in a coarser image impression.
  • DLP Digital Light Processing
  • DMD Digital Mirror Device
  • the light of the light source is reflected toward the imaging lens or guided past it. The more frequently a mirror is in the on position during a frame (1/24 s), the brighter the pixel.
  • 3-chip technology each of the three basic colors red, green and blue has its own chip.
  • the division of the light into the individual primary colors and the joining of the images of the individual chips to form the finished image takes place via a prism arrangement.
  • the prisms of the prism arrangement partially have a dichroic coating at their interfaces.
  • the color representation occurs alternately with a single chip and a color wheel.
  • LCoS Liquid Crystal on Silicon
  • LCD Liquid Crystal Display
  • LED projectors have LEDs (Light Emitting Diodes) as the light source and a DLP element. If the colors are formed by sequentially lighting up the LEDs, the 1-chip technology also works without a color wheel.
  • Laser projectors cast the image onto the screen with three diode-pumped solid-state lasers (628 nm, 532 nm and 446 nm). These projectors usually have no optics. This allows arched screens to be used without loss of sharpness. In laser display technology (LDT), the image is written line by line on the screen.
  • LDT laser display technology
  • DLP projectors and LCoS projectors are currently being used as cinema projectors in digital cinema.
  • Xenon gas discharge lamps are predominantly used as light sources, since they have a uniform spectrum in the visible light range with a color temperature of approximately 6500 K, which corresponds to the color of daylight.
  • a digital DLP projector which has two or more light sources, which are switched on and off alternately and thus alternately illuminate the DMD chip.
  • the light of the first light source is reflected at a first angular position of a single mirror of the DMD chip to the projection lens and the light of the second light source is reflected at a second angular position of a single mirror of the DMD chip to the projection lens, and so on.
  • the light sources are, for example, in each case a xenon gas discharge lamp, a metal halide lamp, a UHP mercury gas discharge lamp or another broadband light source.
  • it is an arrangement of a plurality of LEDs, which in particular generate light with different wavelengths.
  • the light provided by the three light modulation devices is coupled in each case via a lens into an optical waveguide and projected from the optical waveguide through a lens and an integrator onto a respective DMD chip.
  • the three light modulation devices each have two light sources which have mutually adjacent spectra.
  • the three light modulation devices each have a beam get up. For 3-D projections, alternating between the two adjacent spectra to produce images for the right and left eyes.
  • the light sources can consist of several laser lamps.
  • WO 2010/1 10667 A1 discloses a projection device with at least two housings, wherein the light is transmitted from one to the other housing by means of a liquid light guide.
  • the first housing at least the light source and a cooling are arranged and in the other housing is e.g. arranged the image forming optical unit.
  • Cinema projectors for digital cinema have to meet much higher requirements than a conventional video projector. In addition to higher resolution and color depth, above all, a significantly higher illuminance is necessary to adequately illuminate the large cinema screen. Another problem is the uniform illumination of the square screen. When using a xenon gas discharge lamp as a light source, the center of the screen is more illuminated (hotspot) than the edge. Another disadvantage is the low life of the xenon gas discharge lamp, which must also be changed significantly before the maximum specified life, to avoid failure of the xenon gas discharge lamp during the film screening. Xenon gas discharge lamps are also relatively expensive and generate much energy loss in the form of heat.
  • Object of the present invention is to provide a lighting device with high illuminance and high power density in the visible spectral range and with a long life, which ensures high reliability.
  • a further object of the present invention is to provide a lighting device with a plurality of high-illumination lighting devices. Brightness and high power density in the visible spectral range and with a long service life, which ensures high reliability.
  • Another object is to provide an optical projector, in particular a projector, preferably a cinema projector, with at least one such light source and a headlamp with at least one such lighting unit.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a part of the projector according to the invention according to a first embodiment with three lighting units according to the invention (only one example with a light guide and a lamp)
  • Figure 2 Schematically a perspective view of the projector according to
  • Figure 3 Schematically a plan view of the projector of FIG. 2
  • Figure 4 A lamp-side plan view of a bundling device of the illumination device according to the invention
  • FIG. 5 shows a section through the bundling device along the line A-A in FIG. 4 with a part of a light guide, a part of a light integrator and two light guide rods
  • FIG. 6 Schematically a perspective view of a lighting device according to the invention without light guides and lamps
  • FIG. 7 a plan view of the illumination device according to FIG. 6
  • the illumination device or illumination unit 1 (FIG. 1 -3) according to the invention has several, in particular 2 to 60, light sources in the form of bulbs or lamps 2, a plurality of light guides 3, a bundling device 4 and a light integrator 5. It is also conceivable up to 300 lamps 2 and more.
  • the lamps 2 are preferably gas discharge lamps or arc lamps, in particular metal halide lamps or metal arc lamps, preferably mercury vapor lamps, and / or noble gas vapor lamps, preferably xenon gas discharge lamps, and / or metal halide lamps.
  • the metal arc lamps E-mArc® from USHIO, UHP lamps from Philips, or P-VIP lamps from OSRAM are preferred.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the lamps 2 may be DC or AC powered lamps 2. In particular, these are also reflector lamps.
  • the lamps 2 in a conventional manner each have a gas discharge vessel 6 with two electrodes and a reflector 7, for example in the form of a concave mirror.
  • the concave, spherical reflector 7 focuses the light of the arc formed between the two electrodes in a focus 8.
  • the lamps 2 are preferably high-pressure or high-pressure lamps.
  • the lamps 2 have an operating pressure> 200 bar, preferably> 250 bar. The higher the operating pressure, the higher the light intensity and the smoother the spectrum.
  • the spectrum is also determined mainly by the filling of the gas discharge lamps. The filling is chosen in such a way when using the lighting device 1 for projectors that the lamps 2 have a spectrum similar to sunlight.
  • each lamp 2 is adjoined by an optical waveguide 3, into which the light generated by the respective lamp 2, in particular directly, is coupled in and transmitted or guided to the bundling device 4.
  • the light guides 3 each have a light entry end 9 facing the respective lamp 2 with a light entry surface 10 (FIG. 1) and a light exit end 1 1 facing the bundling device 4 with a light exit surface 12 (FIG. 5).
  • the lamp 2 is in each case optically coupled to the light entry end 9 of a single optical waveguide 3.
  • the light entry end 9 is arranged in the focus area of the reflector 7 such that the light from the respective lamp 2 is focused into the light entry end 9 of the respective light guide 3.
  • the light emitted by the lamp 2 is focused on the light entry surface 10 of the light guide 3.
  • Focusing for light coupling does not necessarily have to take place via a reflector 7.
  • one or more lenses (not shown) between a lamp 2 and a light guide 3 may be present.
  • the beam cone of the incident light preferably has an angle of incidence or opening angle 2oc ⁇ 70 °, in particular 2a ⁇ 55 °.
  • an appropriate filter between the respective lamp 2 and the light guide 3 is present or there are LED's, laser diodes or lasers are used.
  • the filter is preferably arranged upstream of these, that is to say arranged directly downstream of the lamp 2.
  • the coupling of light into the light guide 3 is preferably directly without a reflector or a lens arrangement. That is SST, the LED's, laser diodes or lasers are optically coupled directly to the light inlet ends. 9 A direct coupling is used in optics when the beam path at the transition from one of the other optical element is not changed, eg deflected or curved.
  • the optical waveguides 3 are preferably flexible, flexible optical waveguides, in particular liquid light waveguides 1 3.
  • the liquid optical waveguides 13 have a cylindrical tubular jacket 14, as a rule made of plastic, which is filled with a light-conducting liquid 15 (FIG. 5). At its two ends 9, 1 1, the liquid light guide 13 is closed in each case with a cylindrical stopper 16 made of glass, in particular made of quartz glass.
  • the plugs 16 are connected, for example, by a mechanical seal with the jacket 14 (not shown).
  • the plugs 16 are preferably also encased, e.g. with a metal sheath 18 as mechanical protection.
  • the stoppers 16 serve as connecting pieces of the liquid light guide 13.
  • the sheath 14 of the liquid light guide 13 also has a refractive index which is lower than that of FIG Refractive index of the liquid 15. As a result, light is directed by total reflection through the liquid light guide 13.
  • the photoconductive diameter or the diameter of the active core of the liquid light guide 13 is preferably 1 to 20 mm, preferably 2 to 10 mm.
  • the flexible light guides 3 can also be glass fiber bundle light guides with suitable connection pieces, for example of quartz glass. Because of their better transmission capacity, liquid light guides 1 3 are preferred. If it does not depend on the flexibility of the light guides 3, it can also be light guide rods, in particular other quartz glass rods, act. These also have excellent transmission capacity.
  • the length of the light guides 3 is preferably 0.2 to 50 m, preferably 0.2 to 10 m.
  • the bundling device 4 (FIGS. 1 to 5) of the illumination device 1 according to the invention serves for bundling the light transmitted by the light guides 3 inter alia by bundling the light guides 3, in particular the light exit ends 11.
  • the bundling device 4 has a housing 19 for receiving and fixing the light exit ends 11 of the individual light guides 3 and a plurality of light-conducting coupling rods or adapter rods or light guide rods 20 for coupling and transmitting the light in each case of a light guide 3 to the light integrator 5.
  • the number of light guide rods 20 corresponds to the number of light guides 3 and the lamps 2.
  • the light guide rods 20 are preferably quartz glass rods. However, they may also be transparent plastic rods, e.g. made of Plexiglas.
  • the housing 19 has a housing light entry side 55 and a housing light exit side 56 lying opposite this housing.
  • the housing 19 is preferably made of metal, in particular aluminum or stainless steel and / or plastic. Furthermore, the housing 19 is designed in particular as a hollow chamber and has an inner cavity 21. For putting in, the housing 19 is preferably formed in two parts and has a cup-shaped housing part 22 and a lid 23 which terminates the cup-shaped housing part 22, in particular a plate-shaped one. The cover 23 closes off the housing 19 toward the housing light exit side 56.
  • the pot-shaped housing part 22 has a bottom wall 24 and a peripheral wall 25 adjoining the bottom wall 24. At its end facing away from the bottom wall 24, the circumferential wall 25 has a peripheral peripheral edge 28.
  • the bottom wall 24 has a bottom wall outer surface 24a and a cavity 21 facing, in particular planar, Bodenwandungsin- surface 24b.
  • the housing 19 is substantially formed as a hollow cuboid.
  • the peripheral wall 25 has two opposite and parallel first side walls 26 and two opposing and mutually parallel second sowandun- conditions 27 which are perpendicular to the first side walls 26 in pairs.
  • the housing 19 has a plurality of continuous insertion openings or light entry openings 29 for receiving the light exit end 1 1 each of a light guide 3.
  • the light entry openings 29 are arranged on the housing light entry side 55.
  • the light entry openings 29 are present in the bottom wall 24 and extend from the Bodenwandungsau z Structure 24 a to the bottom wall inner surface 24 b through the bottom wall 24 therethrough.
  • the light entry openings 29 are arranged in a matrix-like manner in a plurality, preferably three, rows 30a, b, c.
  • the rows 30a, b, c each have a plurality of light inlet openings 29 arranged one behind the other in a longitudinal direction 31 of the housing 19.
  • the individual rows 30a, b, c are arranged adjacent to each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction 31 width direction 32 of the housing 1 9. For putting in the light entry openings 29 of the mutually adjacent rows 30 a, b, c are seen in the longitudinal direction 31 offset from each other.
  • the light entry openings 29 each have opening axes 33.
  • the opening axes 33 of the light entry openings 29 of the middle row 30b preferably extend parallel to a height direction 34 of the housing 19, which is perpendicular to the width direction 32 and to the longitudinal direction 31.
  • the opening axes 33 of the light entry openings 29 of the two outer rows 30a, c preferably extend obliquely to the height direction 34.
  • the opening axes 33 of the light entry openings 29 of the two outer rows 30a, c run from the bottom wall surface 24a to the bottom wall inner surface 24b to the opening axes 33 of the light entry openings 29 of the middle row 30b.
  • the bottom wall outer surface 24a preferably has a multiply folded connection. run, so that it is perpendicular to the respective opening axes 33 in the region of the light inlet openings 29.
  • the lid 23 has a Deckelau touch Assembly 23 a and the cavity 21 facing the inner lid surface 23 b.
  • the lid 23 has a plurality of continuous light exit openings 35.
  • the light exit openings 35 extend continuously from the lid inner surface 23b to the lid outer surface 23a through the lid 23. Opening axes 36 of the light exit openings 35 are preferably all parallel to each other and in particular parallel to the height direction 34.
  • the number of light exit openings 35 also corresponds to the number of light entry openings 29.
  • the light exit openings 35 are arranged analogously to the light entry openings 29 preferably in a plurality, preferably three, in the width direction 32 adjacent rows, in turn, the light exit openings 35 of mutually adjacent rows to each other in the longitudinal direction 31st are offset. This serves for a densely packed arrangement of the light exit openings 35.
  • a plurality of cylindrical light guide rods 20 are arranged in the housing 19. These each have a light entry rod end 37 with a light entry end face 38 and a light exit rod end 39 with a light exit end face 40. Furthermore, the light guide rods 20 have an outer lateral surface 41 and in each case a rod axis 20a. In cross section, ie a section perpendicular to the rod axis 20a, the Lichtleitstäbe 20 are preferably circular.
  • the light-conducting rods 20 may also have a thin-walled (maximum wall thickness of 0.5 mm) sheath 58 of a material, in particular of highly transparent plastic, with a lower refractive index than the refractive index of the core material of the light-conducting rods 20.
  • the plastic is preferably resistant to high temperatures (continuous use temperature> 200 ° C).
  • the plastic of the sheath 58 is a fluoroplastic, eg PTFE, FEP or MFA.
  • the ratio of the refractive indices of quartz glass and fluoroplastic allows the conduction of light by means of total reflection with an opening angle 2oc ⁇ 70 °, in particular 2oc ⁇ 55 °.
  • quartz glass and fluoroplastic are high temperature resistant and can be acted upon by high light outputs.
  • light powers of up to 1 00W and more per light guide rod 20 made of quartz glass should be possible.
  • the sheath 58 may also be omitted entirely or be present only in the areas in which the Lichtleitstäbe 20 with the housing 19 in contact. With sufficient roughness of the surfaces of the housing 19, with which the Lichtleitstäbe 20 are in contact, preferably no sheath is present.
  • the light-conducting diameter of the light-conducting rods 20 also corresponds to the light-conducting diameter of the light guides 3.
  • the light-conducting rods 20 are each arranged with their light entry rod end 37, in particular form-fitting, in a light entry opening 29.
  • the Lichtleitstäbe 20 are arranged such that the light entrance end faces 38 are each offset inwardly, that are arranged in the light entry openings 29.
  • the light guide rods 20 thus extend, viewed from the inner wall surface 24a, into a partial area of the respective light entry opening 29.
  • the Lichtaustrittsstabenden 39 of the individual Lichtleitstäbe 20 are each, in particular form-fitting, arranged in one of the light exit openings 35. In this case, close the light exit end faces 40 each flush with the Deckelau z Chemistry 23 a from or are coplanar to this.
  • the light-conducting rods 20 are preferably arranged analogously to the light inlet and light outlet openings 29, 35 in a plurality of mutually adjacent rows in the width direction 32, the light-conducting rods 20 of the mutually adjacent rows being offset from one another in the longitudinal direction 31.
  • the light guide rods 20 of the middle row are in each case received in a light entry opening 29 and in a light exit opening 35 of the respective middle row 30b.
  • the opening axes 33, 36 of the light entry opening 29 and the light exit opening 35 are preferably coaxial.
  • the light guide rods 20 of the middle row are straight and in particular have a longitudinal extent parallel to the longitudinal direction 31 (FIG. 5).
  • the Lichtleitstäbe 20 of the two externa ßeren rows are respectively in a light inlet opening 29 and in a light exit opening 35 of the respective externa ßeren row 30a, c recorded. Due to the oblique course of the opening axes 33 of the light entry openings 29, the externa ßeren Lichtleitstäbe 20 each have a corresponding curvature (Fig. 5). That is, their rod axes 20a have a curved shape. As a result, the light exit rod ends 39 are arranged closer to one another than the light entry rod ends 37, and the light of the individual light guides 3 is further bundled. The individual light exit end faces 40, in contrast to the individual light entry end faces 38, are all arranged coplanar with one another.
  • the rod axes 20a of all light guide rods 20 are parallel to each other at the Lichtaustnttsstabenden 39.
  • the rod axes 20a of all the light guide rods 20 on the light guide rods 37 are not all parallel to one another.
  • the rod axes 20a of all the light guide rods 20 thus run toward one another from the housing light entry side 55 toward the housing light exit side 56, or converge towards one another or approach each other.
  • the thin-walled jacket of the light-conducting rods 20 made of the highly transparent plastic, in particular the fluorine, low refractive index allows a high packing density of the Lichtleitstäbe 20, in particular the light exit rod ends 39 in the bundling device 4.
  • an arrangement is conceivable in which the sheathed Lichtleitstäbe 20 with their light exit rod ends 39 are directly adjacent to each other. As a result, the coupling of the light into the integrator 5 takes place with a very high power density and, in particular, directly.
  • the assembly of the Lichtleitstäbe 20 takes place, for example, by inserting the Lichtleitstäbe 20 in the light inlet openings 29 and then attaching the lid 23, wherein the lid 23, for example, subsequently screwed or glued to the bottom wall 24.
  • the light exit end 1 1 of a light guide 3 is arranged in each of the light entry openings 29, the light exit end 1 1 of a light guide 3 is arranged.
  • the light guides 3 are in each case arranged such that the light exit surface 12 is opposite the light entry end face 38 of the respective light guide rod 20 and the surfaces 12, 38 are optically coupled to one another. In particular, the surfaces 12, 38 lie positively against each other directly.
  • the outer diameter of the light entrance rod 37 preferably corresponds to the outside diameter of the light exit end 11 to ensure lossless coupling of the light from the light guide 3 into the light guide rod 20.
  • a contact emulsion with the same or a similar refractive index as quartz glass can be provided between the two surfaces 12, 38. The contact emulsion ensures optimum optical coupling of the light guide 3, in particular its light exit end 1 1, with the respective Lichtleitstab 20, in particular with its Lichteinendetstabende 37.
  • the light transmitted from the light guide 3 is thus almost lossless, in particular directly, coupled into the Lichtleitstab 20 ,
  • a light guide rod 20 thus follows in the direction of the optical path or beam path in each case to a light guide 3 at.
  • the attachment of the light exit ends 1 1 on the housing 19 is made e.g. by means of a screw connection.
  • the light inlet openings 29 each have an internal thread and the metal shell 1 8 a corresponding Au texgewinde.
  • the screwing is easily possible, especially for relatively short optical fibers 3.
  • the metal shell 18 ends slightly in front of the light exit end 11 of the light guide 3 (FIG. 5).
  • the light guides 3 are thus fixed, ie immovable and non-rotatable, but releasably connected to the bundling device 4, in particular the housing 19.
  • the stoppers 16 at the light-emitting ends 11 of the light guides 3 are merely brought together in the bundling device 4.
  • the light integrator 5 adjoins the bundling device 4, in particular the light guide rods 20, in the direction of the optical path.
  • the light integrator 5 is thus, in particular directly, optically coupled to the light exit rod ends 39.
  • Light integrators integrating rods or light rods
  • Light integrators have a polygonal, usually a rectangular cross-section, and a plurality of reflective surfaces, on which the light is mirrored back and forth several times by total reflection.
  • the light integrator 5 is preferably a rectangular integrator 42 in the form of a quartz glass rod.
  • the rectangular integrator 42 has an integrator entry end 43 with an end integrator entry surface 44 and an integrator exit end 45 with an end integrator exit surface 46.
  • the rectangular integrator 42 has an integrator surface 58.
  • the rectangular integrator 42 may comprise a jacket of e.g. have a fluoroplastic.
  • the rectangular integrator 42 is arranged in such a way that the light exit end faces 40 of the entire light guide rods 20 face the integrator entry face 44 and the faces 40, 44 are optically coupled to one another.
  • the surfaces 40, 44 lie flush against each other in a form-fitting manner.
  • the ratio of integrator entry surface 44 to the sum of the total light exit end faces 40 is dimensioned as small as possible in order to obtain the power density.
  • a contact emulsion having the same or a similar refractive index as quartz glass may be provided between the two surfaces 40, 44.
  • the contact emulsion ensures optimal optical coupling of the light-conducting rods 20, in particular their light-emitting rod ends 39, with the rectangular integrator 42, in particular with its integrator inlet end 43.
  • the mounting plate 48 has a central recess in which the integrator entry end 43 is received positively.
  • the rectangular integrator 42 is glued into the mounting plate 48.
  • the integrator exit end 45 is preferably received in another mounting plate 48.
  • a metal tube (not shown) around the rectangular integrator 42 is preferably arranged for protection against mechanical damage of the rectangular integrator 42 and as dust protection. This is also attached to the mounting plates 48.
  • the light integrator 5 may have e.g. also act to a concave mirror assembly or the like.
  • the light transmitted by the rectangular integrator 42 is emitted at the integrator exit end 45 with a full-angle divergence corresponding to the angle.
  • the optical projector 49 according to the invention is preferably a DLP (digital light processing) projector.
  • the projector 49 has three illumination devices 1 according to the invention and a projection optics for coupling and processing the light of the individual illumination devices 1 to form an image.
  • the projection optics has three light modulators each having a collimator 51, a first prism arrangement with three prisms each 52a, b, c and a DMD chip 53.
  • a light modulator serves for the spatial modulation of the light of a lighting unit 1.
  • a respective light modulator connects in the direction of the optical path of a lighting device 1 to the light integrator 5 of a lighting device 1.
  • the projection optics has a second prism arrangement with three further prisms 54a, b, c.
  • the second prism arrangement adjoins the three light modulators.
  • the lighting devices 1 are also preferably designed such that they only emit light of a specific color, ie in particular a specific spectral range or a specific wavelength (monochromatic light).
  • the first illumination device 1 emits red light
  • the second illumination device 1 emits green light
  • the third illumination device 1 emits blue light.
  • the lighting devices 1 have, for example, corresponding filters which filter out the desired spectrum from the light generated by the lamps 2.
  • the filters are preferably each arranged between a lamp 2 and the light entry end 9 of the respective light guide 3 (see above).
  • the filters can also be arranged elsewhere in the optical path, for example directly in front of the collimators 58 or after them. In any case, the filters must be arranged in front of the prism 61 a, 61 b, 61 c.
  • the lamps emit already monochromatic light of the desired wavelengths (for example, LED's or lasers). It is therefore particularly advantageous to use lamps 2 which already emit or produce a spectral range or a wavelength of a specific color. These are especially LEDs or laser diodes or lasers.
  • the spectrum or the wavelength which is or which is irradiated into the individual optical waveguides 3 of a lighting device 1 is identical in each case.
  • the collimators 51 are preferably converging lenses and serve to generate a parallel radiation pattern.
  • the collimators 51 connect in the direction of the optical path to a light integrator 5, wherein the light emerging from the light integrator 5 light is coupled into the respective collimator 51 and is parallelized by this.
  • the first prism arrangements adjoin the collimators 51 in the direction of the optical path, wherein the light emerging from the collimators 51 is in each case coupled into the first prism 52a.
  • the light is reflected through the second and third prisms 52b, c directed toward one of the interfaces 50 of the third prism 52c.
  • the DMD chip 53 is arranged in each case.
  • the individual mirrors of the respective DMD chip 53 can be controlled individually by means of a control device of the projector 49 in such a way that the light striking the individual mirror is either conducted in the direction of the imaging objective or past it.
  • FIG. 1 schematically shows the optical path 55 of the radiation of the first illumination device 1 when the radiation is conducted to the imaging objective.
  • FIG. 3 schematically shows the optical paths 55, 56, 57 of all three illumination devices when the radiation is conducted from the respective DMD chip 53 to the imaging objective.
  • the radiation is correspondingly reflected in the prisms 54a, b, c of the second prism arrangement.
  • the prisms 52a, b, c; 54a, b, c have a dichroic coating.
  • an illumination device 1 is responsible for one of the three primary colors red, green and blue.
  • only one lighting device 1 according to the invention may be present.
  • the division of the light into the individual primary colors and the joining of the images of the individual DMD chips 53 to the finished image is then carried out in a manner known per se via a color splitter prism arrangement. Or it is only a single DMD chip 53 available and the color distribution via a color wheel.
  • the color modulation can be done by suitably driving the lamps instead of the color wheel or the color splitting prism.
  • the illumination device 1 for optical projectors other than DLP projectors, e.g. for analog film projectors or other digital projectors, e.g. Liquid crystal projectors or projectors using LCoS technology.
  • the lighting device 1 is also ideal for headlights.
  • a headlamp with a lighting system according to the invention Device 1 has, for example, a reflector which is irradiated with the light emerging from the light integrator 5.
  • a reflector which is irradiated with the light emerging from the light integrator 5.
  • suitable color filter in front of the lamps 2 and targeted dimming and / or switching on and off of individual lamps 2 the color temperature of the headlamp is varied widely.
  • Such headlamps can be used excellently, for example, during film shoots or at events.
  • the illumination device according to the invention has on the one hand a high illuminance E [lux] and a high irradiance or power density [W / cm 2 ].
  • E [lux] a high illuminance
  • W / cm 2 a high irradiance or power density
  • a homogeneous illumination of the screen is achieved when using the illumination device according to the invention in projectors. There is thus no longer a hotspot, as is the case with the use of a single gas discharge lamp.
  • the picture is quieter, since with smaller lamps, the arc flickers less than large lamps. And when using multiple lamps 2, the flickering is compensated.
  • the high illuminance E [lux] and the high irradiance or power density [W / cm 2 ] at the light exit end of the light integrator are achieved in the illumination device according to the invention without arranging a lens or other focusing device in the optical path between the light entry surfaces of the light guide and the integrator exit surface ,
  • the bundling of the light takes place, on the one hand, by spatially merging the light exit ends of the individual light guides and, on the other hand, by the closest possible spatial integration of the light exit rod ends in the bundling device.
  • the light is therefore not optically focused in the bundling device 4, but spatially bundled or brought together.
  • the lighting device For putting in the lighting device according to the invention has a long life and high reliability. Because it is usually not a problem if one of the lamps fails during operation. When using a Xenon gas discharge lamp in projectors, however, their failure leads to the fact that the demonstration or event must be canceled. Also, changing the smaller lamps is easier and safer than changing a xenon gas discharge lamp. In addition, the smaller lamps have a longer life.
  • the individual lamps can be arranged anywhere. This in turn is advantageous when used in projectors when the light sources that produce a lot of heat can be decoupled from the imaging unit.
  • the lamps may be arranged in a different space than the imaging unit. This also allows the production of much smaller projectors.
  • the lighting device is ideally suited due to the high illuminance.
  • the light guide rods it is also necessary to use flexible light guides, in particular liquid light guides, with corresponding light entry and exit surfaces and other light guide adapter elements or light coupling elements in the bundling device.
  • the Lichtleitadapteremia each have an extension in the direction of their element axes.
  • the Lichtleitadapteremia generally each at least partially a curved or arcuate course along their respective element axis, so that the element axes seen from the GeHouselichteintritsseite to Gehaeu- light-emitting exit side toward each converge or converge.
  • the light-conducting diameter of the light guide adapter elements corresponds to the light-conducting diameter of the light guides.
  • the light emerging from the bundling device 4 is transmitted directly, ie in particular without interposition of an integrator 5 or another optical element which changes the beam path a collimator 58 irradiated or coupled. That is, the bundling device 4 communicates with the collimator 58 directly, optically coupled.
  • the collimator 58 is in turn preferably a converging lens and serves to parallelize the light emerging from the bundling device. This is especially possible because the optical fibers 3 and the light guide rods 20 already serve to homogenize the light. Otherwise, the simplified lighting device 1a corresponds to the lighting device 1 of the first embodiment. When lasers are used as lamps 2, moreover, the collimator 58 can be omitted since lasers already emit parallel light.
  • a lighting device 59 which has three of the simplified lighting devices 1 a, in addition, the lighting device 59, a prism arrangement 60 for beam combination with three prisms 61 a, 61 b, 61 c.
  • a lighting device 1 a is optically coupled to one of the prisms 61 a, 61 b, 61 c.
  • the light emerging from the collimator 58 of a simplified illumination device 1 a is thus radiated or coupled directly into the respective prism 61 a, 61 b, 61 c. That is, the prisms 61 a, 61 b, 61 c join in the direction of the optical path, in particular directly, to the respective collimator 58.
  • the optical paths 62, 63, 64 of the light emerging from the collimators 58 are shown in FIG.
  • the prisms 61 a, 61 b, 61 c are arranged so that due to the reflection on the surfaces of the prisms 61 a, 61 b, 61 c and optionally a corresponding dichroic coating of the surfaces, a superposition or superposition of the light of the individual lighting devices 1 a takes place. That is, at a prism exit surface 65 of the prism array 60, parallel light emerges whose spectrum is the sum of the individual spectra emitted by the individual illumination devices 1a.
  • the resulting optical path 66 of the light exiting the prism exit surface is also shown in FIG.
  • the prism arrangement 60 another means or another device for steel combination or superimposition or superposition or addition of the individual spectra can also be used.
  • it may be an arrangement of dichroic filters.
  • the lighting devices 1 a each emit light of a different color, in particular red, green and blue.
  • the lighting device 59 emits white light, in particular daylight.
  • the lighting device 59 can be excellently used in a conventional projector as described above as the prior art instead of the known xenon lamp as a light source or lighting device.
  • the prism exit surface 65 of the prism arrangement 60 is adjoined, for example, by a light integrator, which in turn is optically coupled to a corresponding known light modulation device.
  • the light modulation device comprises a color wheel in combination with a DMD chip or a color splitting prism in combination with three DMD chips and suitable control means for generating an image.
  • the modulation is carried out by targeted control of the individual differently colored lamps 2.
  • the DMD chips also LCD chips or LCoS chips can be used.
  • the illumination device 59 according to the invention is concerned with the provision of homogeneous, directed light of high power density and adaptable color temperature, so that this arrangement can be used or retrofitted to projectors with very high demands on light quality and light output.
  • the lighting device 59 has the lighting devices 1 according to the first embodiment or both as well as the simplified lighting devices 1a. That is, there is the integrator 5 is present, followed by the collimator 52, followed by the respective prism 61 a, 61 b, 61 c connected.
  • the lighting device 59 has several, in particular three lighting devices 1, 1 a.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1, 1a), eine Beleuchtungsvorrichtung (59) mit mehreren derartigen Beleuchtungseinrichtungen (1, 1a), einen optischen Projektor (49) und einen Scheinwerfer mit zumindest einer derartigen Beleuchtungseinrichtung (1) oder mit einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung (59).

Description

Beleuchtungseinrichtung, sowie Beleuchtungsvorrichtung, optischer Projektor und Scheinwerfer jeweils mit zumindest einer derartigen Beleuchtungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit bzw. Beleuchtungseinrichtung mit hoher Beleuchtungsstärke und hoher Bestrahlungsstärke bzw. Leistungsdichte, insbesondere für Beleuchtungsvorrichtungen optische Projektoren, Scheinwerfer oder Fotomaskensysteme für Fotolithographie in der Halbleiterindustrie.
Optische Projektoren enthalten als wesentliche optische Elemente zumindest eine sehr helle Lichtquelle und ein Projektionsobjektiv, mit dessen Hilfe auf einer in geeigneter Entfernung stehenden Projektionsfläche ein vergrößertes Abbild eines realen, d. h. physisch vorhandenen kleineren Bildes bzw. Originales erzeugt wird. Ein Beispiel eines optischen Projektors ist ein Durchlichtpro- jektor (Diaskop), wie z.B. ein Diaprojektor oder ein Tageslichtprojektor. Zur Bilderzeugung wird bei Durchlichtprojektoren ein Medium, z.B. ein Diapositiv oder eine bedruckte oder beschriebene Kunststofffolie durchstrahlt. Um die vom Leuchtmittel ausgehenden ungerichteten Lichtstrahlen parallel auszurichten, ist ein Kollimator vorhanden. Das mit der Bildinformation versehene Lichtbündel wird dann durch ein Projektionsobjektiv auf einen Schirm projiziert. Analoge Filmprojektoren (Laufbildprojektoren) funktionieren grundsätzlich ähnlich. Bei diesen wird ein mit einer Filmkamera aufgezeichneter Bildstreifen durchstrahlt und dadurch auf eine Bildwand projiziert.
Insbesondere bei Videoprojektoren (Beamer) und Kinoprojektoren handelt es sich neuerdings um digitale Projektoren. Bei diesen Projektoren liegt das zu projizierende Material, insbesondere das Filmmaterial, in digitaler Form vor. Es existieren dabei unterschiedliche Projektionsverfahren: Flüssigkristallprojektoren (LCD = Liquid Crystal Display) funktionieren im Prinzip wie Diaprojektoren, anstelle eines Dias haben sie jedoch kleine, transparente Flüssigkristallelemente. Üblicherweise weisen Flüssigkristallprojektoren für jede Grundfarbe ein LCD-Element auf. Die Projektion der LCD-Elemente wird über ein speziell angeordnetes Projektionssystem mit dichroitischen Spiegeln zu einem Bild zusammengefügt, wodurch in jedem Bildpunkt jede Farbe erzeugt werden kann. Bei Geräten mit nur einem Flüssigkristallelement werden die drei Grundfarben nebeneinander dargestellt, was zu einem gröberen Bildeindruck führt. DLP (Digital-Light-Processing)-Projektoren, weisen DMD (Digital-Mirror- Device)- Chips auf, die aus Millionen kleiner matrixförmig angeordneter Einzelspiegel bestehen, die auf Wippen gelagert sind (Mikrospiegelarrays). Je nach Kippposition eines Spiegels wird das Licht der Lichtquelle zum abbildenden Objektiv reflektiert oder daran vorbeigeleitet. Je häufiger ein Spiegel wäh- rend eines Frames (1 /24 s) in der On-Stellung ist, desto heller ist das Pixel. Man unterscheidet dabei zwischen der 1 -Chip und der 3-Chip-Technologie. Bei der 3-Chip-Technologie ist für jede der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau ein eigener Chip zuständig. Die Aufteilung des Lichts in die einzelnen Grundfarben und das Zusammenfügen der Bilder der einzelnen Chips zum fertigen Bild erfolgt über eine Prismenanordnung. Die Prismen der Prismenanordnung weisen dazu teilweise eine dichroitische Beschichtung an ihren Grenzflächen auf. Bei der 1 -Chip-Technologie erfolgt die Farbdarstellung alternierend mit einem einzigen Chip und einem Farbrad.
Projektoren mit LCoS (Liquid Crystal on Silicon)-Techn\k funktionieren ähnlich wie die DLP-Projektoren. Allerdings weisen sie anstelle eines DMD-Chips mit Einzelspiegeln ein LCD (Liquid Crystal Display) auf. Das LCD reflektiert das Licht der Lichtquelle auf eine Leinwand.
LED-Projektoren weisen LEDs (Light Emitting Diodes) als Lichtquelle und ein DLP-Element auf. Wenn die Farben durch sequenzielles Aufleuchten der LEDs gebildet werden, kommt die 1 -Chip-Technologie auch ohne Farbrad aus. Laser-Projektoren werfen das Bild mit drei diodengepumpten Festkörperlasern (628 nm, 532 nm und 446 nm) auf die Leinwand. Diese Projektoren weisen in der Regel keine Optik auf. Dadurch können gewölbte Leinwände ohne Schärfeverluste genutzt werden. Bei der Laser-Display-Technologie (LDT) wird das Bild zeilenweise auf die Projektionsfläche geschrieben.
Als Kinoprojektoren im Rahmen des digitalen Kinos kommen momentan vor allem DLP- Projektoren und LCoS- Projektoren zum Einsatz. Als Lichtquellen werden dabei überwiegend Xenon-Gasentladungslampen verwendet, da diese im Bereich des sichtbaren Lichts ein gleichmäßiges Spektrum mit einer Farb- temperatur von etwa 6500 K aufweisen, was der Farbe von Tageslicht entspricht.
Aus der US 2006/0044952 A1 ist ein digitaler DLP-Projektor bekannt, der zwei oder mehr Lichtquellen aufweist, die abwechselnd an- und ausgeschaltet werden und somit abwechselnd den DMD-Chip beleuchten. Dabei wird das Licht der ersten Lichtquelle bei einer ersten Winkelstellung eines Einzelspiegels des DMD-Chips zur Projektionslinse reflektiert und das Licht der zweiten Lichtquelle wird bei einer zweiten Winkelstellung eines Einzelspiegels des DMD-Chips zur Projektionslinse reflektiert und so weiter. Bei den Lichtquellen handelt es sich beispielsweise jeweils um eine Xenon-Gasentladungslampe, eine Halogenmetalldampflampe, eine UHP-Quecksilbergasentladungslampe oder eine andere Breitband-Lichtquelle. Bevorzugt handelt es sich um eine Anordnung mehrerer LEDs, die insbesondere Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen.
Aus der US 2009/01 53752 A1 ist es zudem bekannt, drei Lichtmodulationsein- richtungen zu verwenden. Das von den drei Lichtmodulationseinrichtungen bereit gestellte Licht wird jeweils über eine Linse in einen Lichtleiter eingekoppelt und von dem Lichtleiter durch eine Linse und einen Integrator auf jeweils einen DMD-Chip projiziert. Die drei Lichtmodulationseinrichtungen weisen jeweils zwei Lichtquellen auf, die zueinander benachbarte Spektren aufweisen. Zudem weisen die drei Lichtmodulationseinrichtungen jeweils einen Strahltei- ler auf. Für 3-D-Projektionen wird zwischen den beiden benachbarten Spektren abgewechselt, um Bilder für das rechte und linke Auge zu erzeugen. Die Lichtquellen können dabei aus mehreren Laserlampen bestehen.
Die WO 2010/1 10667 A1 offenbart eine Projektionseinrichtung mit zumindest zwei Gehäusen, wobei das Licht von dem einen zum anderen Gehäuse mittels eines Flüssigkeitslichtleiters übertragen wird. In dem ersten Gehäuse sind zumindest die Lichtquelle und eine Kühlung angeordnet und in dem anderen Gehäuse ist z.B. die das Bild formende, optische Einheit angeordnet.
Kinoprojektoren für digitales Kino müssen viel höhere Anforderungen erfüllen, als ein herkömmlicher Videobeamer. Neben höherer Auflösung und Farbtiefe ist vor allem eine deutlich höhere Beleuchtungsstärke notwendig, um die große Kinoleinwand ausreichend zu beleuchten. Problematisch ist auch die gleichmäßige Ausleuchtung der quadratischen Leinwand. Bei der Verwendung einer Xenon-Gasentladungslampe als Lichtquelle ist die Mitte der Leinwand stärker ausgeleuchtet (Hotspot) als der Rand. Nachteilig ist zudem die geringe Lebensdauer der Xenon-Gasentladungslampe, die zudem deutlich vor der maximal angegebenen Lebensdauer gewechselt werden muss, um einen Ausfall der Xenon-Gasentladungslampe während der Filmvorführung zu vermeiden. Xenon-Gasentladungslampen sind zudem relativ teuer und erzeugen viel Verlustenergie in Form von Wärme. Au ßerdem stehen sie unter sehr hohem Druck, weshalb die Lampen gekühlt werden und in einem explosionssicheren Gehäuse untergebracht werden müssen. Ferner kann bei Xenon- Gasentladungslampen lediglich ca. 30 % des Spektrums verwendet werden, die restlichen 70 % liegen nicht im sichtbaren Bereich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Beleuchtungseinrichtung mit hoher Beleuchtungsstärke und hoher Leistungsdichte im sichtbaren Spektralbereich und mit einer hohen Lebensdauer, die eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Be- leuchtungsvorrichtung mit mehreren Beleuchtungseinrichtungen mit hoher Be- leuchtungsstärke und hoher Leistungsdichte im sichtbaren Spektralbereich und mit einer hohen Lebensdauer, die eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines optischen Projektors, insbesonde- re eines Beamers, bevorzugt eines Kinoprojektors, mit zumindest einer derartigen Lichtquelle sowie eines Scheinwerfers mit zumindest einer derartigen Beleuchtungseinheit.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 2,3, 16, 18,20 und 23 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich je- weils anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Schematisch eine Seitenansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Projektors nach einer ersten Ausführungsform mit drei erfin- dungsgemäßen Beleuchtungseinheiten (nur eine exemplarisch mit einem Lichtleiter und einer Lampe)
Figur 2: Schematisch eine perspektivische Ansicht des Projektors gemäß
Fig.1 ohne Lichtleiter und Lampen
Figur 3: Schematisch eine Draufsicht auf den Projektor gemäß Fig. 2 Figur 4: Eine lampenseitige Draufsicht auf eine Bündelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
Figur 5: Einen Schnitt durch die Bündelungseinrichtung entlang der Linie A- A in Fig. 4 mit einem Teil eines Lichtleiters, einem Teil eines Lichtintegrators und zwei Lichtleitstäben Figur 6: Schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ohne Lichtleiter und Lampen Figur 7: Eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 6
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bzw. Beleuchtungseinheit 1 (Fig. 1 -3) weist mehrere, insbesondere 2 bis 60, Lichtquellen in Form von Leuchtmitteln bzw. Lampen 2, mehrere Lichtleiter 3, eine Bündelungseinrich- tung 4 sowie einen Lichtintegrator 5 auf. Denkbar sind aber auch bis zu 300 Lampen 2 und mehr.
Bei den Lampen 2 handelt es sich vorzugsweise um Gasentladungslampen bzw. Bogenlampen, insbesondere um Metalldampflampen bzw. Metall- Bogenlampen, bevorzugt Quecksilberdampflampen, und/oder um Edelgas- dampflampen, bevorzugt Xenon-Gasentladungslampen, und/oder Halogenmetalldampflampen. Bevorzugt handelt es sich um die Metall-Bogenlampen E- mArc® der Firma USHIO, UHP-Lampen der Firma Philips, oder P-VIP- Lampen der Firma OSRAM. Alternativ dazu können auch hervorragend Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden, Laser oder Glühlampen verwendet wer- den. Die Lampen 2 können mit Gleichstrom oder Wechselstrom betreibbare Lampen 2 sein. Insbesondere handelt es sich zudem um Reflektor-Lampen.
Im Fall von Gasentladungslampen weisen die Lampen 2 in an sich bekannter Weise jeweils ein Gasentladungsgefäß 6 mit zwei Elektroden und einen Reflektor 7 z.B. in Form eines Hohlspiegels auf. Der konkave, sphärische Reflek- tor 7 fokussiert das Licht des zwischen den beiden Elektroden gebildeten Lichtbogens in einem Fokus 8. Des Weiteren handelt es sich bei den Lampen 2 vorzugsweise um Hochdruck- oder Höchstdrucklampen. Insbesondere weisen die Lampen 2 einen Betriebdruck > 200 bar, bevorzugt > 250 bar auf. Je höher der Betriebsdruck ist, desto höher ist die Lichtintensität und desto gleichmäßiger ist das Spektrum. Das Spektrum wird zudem hauptsächlich von der Füllung der Gasentladungslampen bestimmt. Die Füllung wird bei Verwendung der Beleuchtungseinrichtung 1 für Projektoren infolgedessen derart gewählt, dass die Lampen 2 ein dem Sonnenlicht ähnliches Spektrum aufweisen. Au ßerdem beträgt der Elektrodenabstand der Lampen 2 vorzugsweise < 1 ,2 mm, bevorzugt < 1 mm. An jede Lampe 2 schließt sich erfindungsgemäß ein Lichtleiter 3 an, in den das von der jeweiligen Lampe 2 erzeugte Licht, insbesondere direkt, eingekoppelt wird und zur Bündelungseinrichtung 4 übertragen bzw. geleitet wird. Die Lichtleiter 3 weisen dazu jeweils ein der jeweiligen Lampe 2 zugewandtes Lichteintrittsende 9 mit einer Lichteintrittsfläche 10 (Fig. 1 ) und ein der Bündelungseinrichtung 4 zugewandtes Lichtaustrittsende 1 1 mit einer Lichtaustrittsfläche 12 auf (Fig.5). Die Lampe 2 ist jeweils optisch mit dem Lichteintrittsende 9 eines einzigen Lichtleiters 3 gekoppelt. Dazu ist das Lichteintrittsende 9 derart im Fokusbereich des Reflektors 7 angeordnet, dass das Licht von der je- weiligen Lampe 2 in das Lichteintrittsende 9 des jeweiligen Lichtleiters 3 fokussiert wird. Insbesondere wird das von der Lampe 2 ausgestrahlte Licht auf die Lichteintrittsfläche 10 des Lichtleiters 3 fokussiert. Die Fokussierung zur Lichteinkopplung muss dabei nicht zwangsweise über einen Reflektor 7 erfolgen. Beispielsweise können als Mittel zur Einkopplung des Lichtes von einer Lampe 2 in den Lichtleiter 3 auch eine oder mehrere Linsen (nicht dargestellt) zwischen einer Lampe 2 und einem Lichtleiter 3 vorhanden sein. Bevorzugt weist der Strahlkegel des einstrahlenden Lichts in einem Schnitt entlang der optischen Achse 17 einen Einstrahlwinkel bzw. Öffnungswinkel 2oc < 70°, insbesondere 2a < 55° auf. Soll lediglich Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Spektralbereichs eingestrahlt werden, ist ein entsprechender Filter zwischen der jeweiligen Lampe 2 und dem Lichtleiter 3 vorhanden oder es werden LED's, Laserdioden oder Laser eingesetzt. Beim Vorhandensein von Linsen ist der Filter vorzugsweise diesen vorgeordnet, also direkt der Lampe 2 nach- geordnet.
Bei LED's, Laserdioden oder Lasern erfolgt die Lichteinkopplung in den Lichtleiter 3 bevorzugt direkt, ohne einen Reflektor oder eine Linsenanordnung. Das hei ßt, die LED's, Laserdioden oder Laser sind direkt an die Lichteintrittsenden 9 optisch gekoppelt. Von einer direkten Kopplung spricht man in der Optik dann, wenn der Strahlengang bei dem Übergang von dem einen von dem anderen optischen Element nicht geändert, also z.B. abgelenkt oder gekrümmt wird.
Bei den Lichtleitern 3 handelt es sich vorzugsweise um flexible, biegsame Lichtleiter, insbesondere um Flüssigkeitslichtleiter 1 3. Die Flüssigkeitslichtleiter 13 weisen einen zylindrischen schlauchförmigen Mantel 14 in der Regel aus Kunststoff auf, der mit einer lichtleitenden Flüssigkeit 15 gefüllt ist (Fig. 5). An seinen beiden Enden 9;1 1 ist der Flüssigkeitslichtleiter 13 jeweils mit einem zylindrischen Stöpsel 16 aus Glas, insbesondere aus Quarzglas, verschlossen. Die Stöpsel 16 sind beispielsweise durch eine mechanische Dichtung mit dem Mantel 14 verbunden (nicht dargestellt). Bevorzugt sind die Stöpsel 1 6 zudem ebenfalls ummantelt, z.B. mit einem Metallmantel 18 als mechanischem Schutz. Um die Lichtleitung in den Stöpseln 16 zu gewährleisten, ist zwischen dem Metallmantel 1 8 und der Au ßenfläche des Stöpsels 1 6 eine dünne Kunststoff Schicht vorhanden mit niedrigerem Brechungsindex als der Brechungsindex der Stöpsel 16 (nicht dargestellt). Au ßerdem bilden die äu ßeren Stirnflächen der Stöpsel 16 jeweils Lichteintritts- bzw. -austrittsfläche des jeweiligen Flüssigkeitslichtleiters 13. Demnach dienen die Stöpsel 16 als Anschlussstücke des Flüssigkeitslichtleiters 13. Der Mantel 14 der Flüssigkeitslichtleiter 13 weist zudem einen Brechungsindex auf, der niedriger ist als der Brechungsindex der Flüssigkeit 15. Dadurch wird Licht mittels Totalreflexion durch den Flüssigkeitslichtleiter 13 geleitet.
Der lichtleitende Durchmesser bzw. der Durchmesser des aktiven Kerns des Flüssigkeitslichtleiters 13 beträgt vorzugsweise 1 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 10 mm. Als Alternative zu den Flüssigkeitslichtleitern 13 kann es sich bei den flexiblen Lichtleitern 3 auch um Glasfaserbündel-Lichtleiter mit geeigneten Anschlusstücken, z.B. aus Quarzglas, handeln. Wegen ihrer besseren Übertragungskapazität sind Flüssigkeitslichtleiter 1 3 jedoch bevorzugt. Kommt es nicht auf die Flexibilität der Lichtleiter 3 an, kann es sich auch um Lichtleitstäbe, insbeson- dere Quarzglasstäbe, handeln. Diese weisen ebenfalls eine hervorragende Übertragungskapazität auf.
Die Länge der Lichtleiter 3 beträgt vorzugsweise 0,2 bis 50 m, bevorzugt 0,2 bis 10 m. Die Bündelungseinrichtung 4 (Fig. 1 -5) der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 dient zur Bündelung des von den Lichtleitern 3 übertragenen Lichtes unter anderem durch Bündelung der Lichtleiter 3, insbesondere der Lichtaustrittsenden 1 1 . Dazu weist die Bündelungseinrichtung 4 ein Gehäuse 19 zur Aufnahme und Fixierung der Lichtaustrittsenden 1 1 der einzel- nen Lichtleiter 3 sowie mehrere lichtleitende Kopplungsstäbe bzw. Adapterstäbe bzw. Lichtleitstäbe 20 zur Einkopplung und Weiterleitung des Lichtes jeweils eines Lichtleiters 3 zum Lichtintegrator 5 auf. Die Anzahl der Lichtleitstäbe 20 entspricht der Anzahl der Lichtleiter 3 bzw. der Lampen 2. Bei den Lichtleitstäben 20 handelt es sich vorzugsweise um Quarzglasstäbe. Es kann sich aber auch um Stäbe aus transparentem Kunststoff, z.B. aus Plexiglas handeln. Das Gehäuse 19 weist eine Gehäuselichteintrittsseite 55 und eine dieser insbesondere gegenüberliegende Gehäuselichtaustrittsseite 56 auf.
Das Gehäuse 19 besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium oder Edelstahl und/oder aus Kunststoff. Des Weiteren ist das Gehäuse 19 insbesondere als Hohlkammer ausgebildet und weist einen inneren Hohlraum 21 auf. Au ßerdem ist das Gehäuse 19 vorzugsweise zweiteilig ausgebildet und weist ein topfförmiges Gehäuseteil 22 und einen das topfförmige Gehäuseteil 22 abschließenden, insbesondere plat- tenförmigen, Deckel 23 auf. Der Deckel 23 schließt das Gehäuse 19 zur Ge- häuselichtaustrittsseite 56 hin ab. Das topfförmige Gehäuseteil 22 weist eine Bodenwandung 24 und eine sich an die Bodenwandung 24 anschließende Umfangswandung 25 auf. An ihrem der Bodenwandung 24 abgewandtem Ende weist die Umfangswandung 25 eine umlaufende Umfangskante 28 auf. Die Bodenwandung 24 weist eine Bodenwandungsau ßenfläche 24a und eine dem Hohlraum 21 zugewandte, insbesondere ebenflächige, Bodenwandungsin- nenfläche 24b auf. Bevorzugt ist das Gehäuse 19 im Wesentlichen als Hohlquader ausgebildet. Infolgedessen weist die Umfangswandung 25 zwei sich gegenüberliegende und zueinander parallele erste Seitenwandungen 26 und zwei sich gegenüberliegende und zueinander parallele zweite Seitenwandun- gen 27 auf, die paarweise zu den ersten Seitenwandungen 26 senkrecht sind.
Au ßerdem weist das Gehäuse 19 mehrere, durchgehende Einstecköffnungen bzw. Lichteintrittsöffnungen 29 zur Aufnahme des Lichtaustrittsendes 1 1 jeweils eines Lichtleiters 3 auf. Die Lichteintrittsöffnungen 29 sind an der Ge- häuselichteintrittsseite 55 angeordnet. Die Lichteintrittsöffnungen 29 sind in der Bodenwandung 24 vorhanden und erstrecken sich von der Bodenwandungsau ßenfläche 24a zur Bodenwandungsinnenfläche 24b durch die Bodenwandung 24 hindurch. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichteintrittsöffnungen 29 matrixartig in mehreren, bevorzugt drei, Reihen 30a, b,c angeordnet. Die Reihen 30a, b,c weisen dabei jeweils mehrere in eine Längsrichtung 31 des Gehäuses 19 hintereinander angeordnete Lichteintrittsöffnungen 29 auf. Zudem sind die einzelnen Reihen 30a, b,c in eine zur Längsrichtung 31 senkrechte Breitenrichtung 32 des Gehäuses 1 9 zueinander benachbart angeordnet. Au ßerdem sind die Lichteintrittsöffnungen 29 der zueinander benachbarten Reihen 30a, b,c in Längsrichtung 31 gesehen zueinander versetzt.
Die Lichteintrittsöffnungen 29 weisen jeweils Öffnungsachsen 33 auf. Dabei erstrecken sich die die Öffnungsachsen 33 der Lichteintrittsöffnungen 29 der mittleren Reihe 30b bevorzugt parallel zu einer Höhenrichtung 34 des Gehäuses 1 9, die senkrecht zur Breitenrichtung 32 und zur Längsrichtung 31 ist. Die Öffnungsachsen 33 der Lichteintrittsöffnungen 29 der beiden äu ßeren Reihen 30a, c erstrecken sich dagegen bevorzugt schräg zur Höhenrichtung 34. Insbesondere laufen die Öffnungsachsen 33 der Lichteintrittsöffnungen 29 der beiden äu ßeren Reihen 30a, c von der Bodenwandungsau ßenfläche 24a aus zur Bodenwandungsinnenfläche 24b hin gesehen auf die Öffnungsachsen 33 der Lichteintrittsöffnungen 29 der mittleren Reihe 30b zu. Dabei weist die Bodenwandungsau ßenfläche 24a vorzugsweise einen mehrfach geknickten Ver- lauf auf, so dass sie im Bereich der Lichteintrittsöffnungen 29 jeweils senkrecht zu den jeweiligen Öffnungsachsen 33 ist.
Der Deckel 23 weist eine Deckelau ßenfläche 23a und eine dem Hohlraum 21 zugewandte Deckelinnenfläche 23b auf. Zudem weist der Deckel 23 mehrere, durchgehende Lichtaustrittsöffnungen 35 auf. Die Lichtaustrittsöffnungen 35 erstrecken sich durchgehend von der Deckelinnenfläche 23b zur Deckelaußenfläche 23a durch den Deckel 23 durch. Öffnungsachsen 36 der Lichtaustrittsöffnungen 35 sind dabei bevorzugt alle zueinander parallel und insbesondere zur Höhenrichtung 34 parallel. Die Anzahl der Lichtaustrittsöffnungen 35 entspricht zudem der Anzahl der Lichteintrittsöffnungen 29. Die Lichtaustrittsöffnungen 35 sind analog zu den Lichteintrittsöffnungen 29 bevorzugt in mehreren, bevorzugt drei, in Breitenrichtung 32 zueinander benachbarten Reihen angeordnet, wobei wiederum die Lichtaustrittsöffnungen 35 der zueinander benachbarten Reihen zueinander in Längsrichtung 31 versetzt sind. Dies dient zu einer möglichst dicht gepackten Anordnung der Lichtaustrittsöffnungen 35.
Wie bereits erläutert, sind in dem Gehäuse 19 mehrere zylindrische Lichtleitstäbe 20 angeordnet. Diese weisen jeweils ein Lichteintrittsstabende 37 mit einer Lichteintrittsstirnfläche 38 und ein Lichtaustrittsstabende 39 mit einer Lichtaustrittsstirnfläche 40 auf. Des Weiteren weisen die Lichtleitstäbe 20 eine äu ßere Mantelfläche 41 und jeweils eine Stabachse 20a auf. Im Querschnitt, also einem Schnitt senkrecht zur Stabachse 20a, sind die Lichtleitstäbe 20 bevorzugt kreisrund ausgebildet. Die Lichtleitstäbe 20 können au ßerdem eine dünnwandige (Wandstärke max. 0,5 mm) Ummantelung 58 aus einem Material, insbesondere aus hochtransparentem Kunststoff, mit niedrigerem Bre- chungsindex als der Brechungsindex des Kernmaterials der Lichtleitstäbe 20 aufweisen. Der Kunststoff ist bevorzugt hochtemperaturbeständig (Dauereinsatztemperatur > 200 °C). Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoff der Ummantelung 58 um einen Fluorkunststoff, z.B. PTFE, FEP oder MFA. Das Verhältnis der Brechzahlen von Quarzglas und Fluorkunststoff er- möglicht die Leitung von Licht mittels Totalreflektion mit einem Öffnungswinkel 2oc < 70 °, insbesondere 2oc < 55°. Zudem sind Quarzglas und Fluorkunststoff hochtemperaturbeständig und können dadurch mit hohen Lichtleistungen beaufschlagt werden. Insbesondere sollten Lichtleistungen von bis zu 1 00W und mehr je Lichtleitstab 20 aus Quarzglas möglich sein. Die Ummantelung 58 kann aber auch ganz entfallen oder lediglich in den Bereichen vorhanden sein, in denen die Lichtleitstäbe 20 mit dem Gehäuse 19 in Berührung sind. Bei ausreichender Rauigkeit der Flächen des Gehäuses 19, mit denen die Lichtleitstäbe 20 in Berührung sind, ist vorzugsweise keine Ummantelung vorhanden.
Der lichtleitende Durchmesser der Lichtleitstäbe 20 entspricht zudem dem lichtleitenden Durchmesser der Lichtleiter 3. Die Lichtleitstäbe 20 sind jeweils mit ihren Lichteintrittsstabende 37, insbesondere formschlüssig, in einer Lichteintrittsöffnung 29 angeordnet. Die Lichtleitstäbe 20 sind dabei derart angeordnet, dass die Lichteintrittsstirnflächen 38 jeweils nach innen versetzt sind, also in den Lichteintrittsöffnungen 29 angeordnet sind. Die Lichtleitstäbe 20 erstrecken sich somit von der Bodenwan- dungsinnenfläche 24a gesehen jeweils in einen Teilbereich der jeweiligen Lichteintrittsöffnung 29 hinein.
Die Lichtaustrittsstabenden 39 der einzelnen Lichtleitstäbe 20 sind jeweils, insbesondere formschlüssig, in einer der Lichtaustrittsöffnungen 35 angeordnet. Dabei schließen die Lichtaustrittsstirnflächen 40 jeweils bündig mit der Deckelau ßenfläche 23a ab bzw. sind zu dieser koplanar.
Infolgedessen sind die Lichtleitstäbe 20 bevorzugt analog zu den Lichteintrittsund Lichtaustrittsöffnungen 29;35 in mehreren in Breitenrichtung 32 zueinander benachbarten Reihen angeordnet, wobei die Lichtleitstäbe 20 der zueinander benachbarten Reihen zueinander in Längsrichtung 31 versetzt sind. Die Lichtleitstäbe 20 der mittleren Reihe sind dabei jeweils in einer Lichteintrittsöffnung 29 und in einer Lichtaustrittsöffnung 35 der jeweils mittleren Reihe 30b aufgenommen. Die Öffnungsachsen 33;36 der Lichteintrittsöffnung 29 und der Lichtaustrittsöffnung 35 sind dabei bevorzugt koaxial. Infolgedessen sind die Lichtleitstäbe 20 der mittleren Reihe gerade ausgebildet und weisen insbe- sondere eine Längserstreckung parallel zur Längsrichtung 31 auf (Fig. 5). Die Lichtleitstäbe 20 der beiden äu ßeren Reihen sind jeweils in einer Lichteintrittsöffnung 29 und in einer Lichtaustrittsöffnung 35 der jeweiligen äu ßeren Reihe 30a;c aufgenommen. Aufgrund des schrägen Verlaufs der Öffnungsachsen 33 der Lichteintrittsöffnungen 29 weisen die äu ßeren Lichtleitstäbe 20 jeweils eine entsprechende Krümmung auf (Fig. 5). Das hei ßt ihre Stabachsen 20a weisen einen gekrümmten bzw. bogenförmigen Verlauf auf. Dadurch sind die Licht- austrittsstabenden 39 dichter beieinander angeordnet als die Lichteintritts- stabenden 37 und das Licht der einzelnen Lichtleiter 3 ist weiter gebündelt. Die einzelnen Lichtaustrittsstirnflächen 40 sind im Gegensatz zu den einzelnen Lichteintrittsstirnflächen 38 alle koplanar zueinander angeordnet. Sie bilden somit zusammen eine Gehäuselichtaustrittsfläche. Zudem sind die Stabachsen 20a aller Lichtleitstäbe 20 an den Lichtaustnttsstabenden 39 zueinander parallel. Die Stabachsen 20a aller Lichtleitstäbe 20 an den Lichtei ntrittsstab- enden 37 sind nicht alle zueinander parallel. Die Stabachsen 20a aller Licht- leitstäbe 20 laufen also von der Gehäuselichteintrittsseite 55 zur Gehäuse- lichtaustrittsseite 56 hin gesehen aufeinander zu bzw. konvergieren bzw. nähern sich gegenseitig einander an.
Die dünnwandige Ummantelung der Lichtleitstäbe 20 aus dem hochtransparenten Kunststoff, insbesondere dem Fluorkunstoff, niedriger Brechzahl er- laubt eine hohe Packungsdichte der Lichtleitstäbe 20, insbesondere der Licht- austrittsstabenden 39 in der Bündelungseinrichtung 4. Im Extremfall ist eine Anordnung denkbar, in der die ummantelten Lichtleitstäbe 20 mit ihren Licht- austrittsstabenden 39 direkt aneinander liegen. Dadurch erfolgt die Einkoppe- lung des Lichts in den Integrator 5 mit sehr hoher Leistungsdichte und insbe- sondere direkt.
Die Montage der Lichtleitstäbe 20 erfolgt z.B. durch Einführen der Lichtleitstäbe 20 in die Lichteintrittsöffnungen 29 und anschließendes Aufstecken des Deckels 23, wobei der Deckel 23 z.B. anschließend mit der Bodenwandung 24 verschraubt oder verklebt wird. In jeder der Lichteintrittsöffnungen 29 ist zudem jeweils das Lichtaustrittsende 1 1 eines Lichtleiters 3 angeordnet. Die Lichtleiter 3 sind dabei jeweils derart angeordnet, dass die Lichtaustrittsfläche 12 der Lichteintrittsstirnfläche 38 des jeweiligen Lichtleitstabes 20 gegenüberliegt und die Flächen 12;38 miteinan- der optisch gekoppelt sind. Insbesondere liegen die Flächen 12;38 formschlüssig direkt aneinander an. Der Au ßendurchmesser des Lichtei ntrittssta- bendes 37 entspricht dabei vorzugsweise dem Au ßendurchmesser des Lichtaustrittsendes 1 1 , um eine verlustfreie Einkopplung des Lichtes vom Lichtleiter 3 in den Lichtleitstab 20 zu gewährleisten. Alternativ dazu kann eine Kon- taktemulsion mit dem gleichen oder einem ähnlichen Brechungsindex wie Quarzglas zwischen den beiden Flächen 12;38 vorgesehen sein. Die Kontaktemulsion sorgt für eine optimale optische Kopplung des Lichtleiters 3, insbesondere dessen Lichtaustrittsendes 1 1 , mit dem jeweiligen Lichtleitstab 20, insbesondere mit dessen Lichteintrittsstabende 37. Das von dem Lichtleiter 3 übertragene Licht wird somit nahezu verlustfrei, insbesondere direkt, in den Lichtleitstab 20 eingekoppelt. Ein Lichtleitstab 20 schließt sich somit in Richtung des optischen Weges bzw. Strahlengangs gesehen jeweils an einen Lichtleiter 3 an.
Die Befestigung der Lichtaustrittsenden 1 1 am Gehäuse 19 erfolgt z.B. mittels einer Schraubverbindung. Dazu weisen die Lichteintrittsöffnungen 29 jeweils ein Innengewinde und der Metallmantel 1 8 ein entsprechendes Au ßengewinde auf. Das Einschrauben ist insbesondere bei relativ kurzen Lichtleitern 3 problemlos möglich. Vorzugsweise endet der Metallmantel 18 etwas vor dem Lichtaustrittsende 1 1 des Lichtleiters 3 (Fig. 5). Die Lichtleiter 3 sind somit fest, also unverschieblich und unverdrehbar, aber lösbar mit der Bündelungseinrichtung 4, insbesondere dem Gehäuse 19 verbunden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) sind keine Lichtleitstäbe 20 vorhanden, sondern die Stöpsel 16 an den Lichtaustrittsenden 1 1 der Lichtleiter 3 werden in der Bündelungseinrichtung 4 lediglich zusammen- geführt. Wie bereits oben erläutert schließt sich in Richtung des optischen Weges an die Bündelungseinrichtung 4, insbesondere an die Lichtleitstäbe 20, der Lichtintegrator 5 an. Der Lichtintegrator 5 ist somit, insbesondere direkt, optisch mit den Lichtaustrittsstabenden 39 gekoppelt. Lichtintegratoren (integrating rods bzw. light rods) dienen in an sich bekannter Weise zur Homogenisierung der Strahlung, insbesondere zur gleichmäßigen flächenmäßigen Verteilung der Strahlung. Sie bewirken eine homogenisierte Beleuchtungsfläche. Lichtintegratoren weisen einen polygonen, in der Regel einen rechteckigen Querschnitt, und mehrere reflektierende Flächen auf, an denen das Licht mittels Totalreflexion mehrfach hin- und her gespiegelt wird.
Bei dem Lichtintegrator 5 handelt es sich vorzugsweise um einen Rechteckintegrator 42 in Form eines Quarzglasstabes. Der Rechteckintegrator 42 weist ein Integratoreintrittsende 43 mit einer stirnseitigen Integratoreintrittsfläche 44 und ein Integratoraustrittsende 45 mit einer stirnseitigen Integratoraustrittsfläche 46 auf. Zudem weist der Rechteckintegrator 42 eine Integratorau ßenfläche 47 auf. Au ßerdem kann der Rechteckintegrator 42 eine Ummantelung aus z.B. einem Fluorkunststoff aufweisen. Der Rechteckintegrator 42 ist derart angeordnet, dass die Lichtaustrittsstirnflächen 40 der gesamten Lichtleitstäbe 20 der Integratoreintrittfläche 44 gegenüberliegen und die Flächen 40;44 miteinander optisch gekoppelt sind.
Insbesondere liegen die Flächen 40;44 formschlüssig direkt aneinander an. Das Verhältnis von Integratoreintrittsfläche 44 zur Summe der gesamten Lichtaustrittsstirnflächen 40 ist dabei möglichst gering bemessen, um die Leistungsdichte zu erhalten. Alternativ dazu kann wiederum eine Kontaktemulsion mit dem gleichen oder einem ähnlichen Brechungsindex wie Quarzglas zwischen den beiden Flächen 40;44 vorgesehen sein. Die Kontaktemulsion sorgt für eine optimale optische Kopplung der Lichtleitstäbe 20, insbesondere deren Lichtaustrittsstabenden 39, mit dem Rechteckintegrator 42, insbesondere mit dessen Integratoreintrittsende 43. Die Befestigung des Rechteckintegrators 42 an dem Gehäuse 19 erfolgt z.B. über eine Montageplatte 48, die mit dem Deckel 23 fest verbunden, insbesondere verschraubt ist. Zudem weist die Montageplatte 48 eine mittige Aussparung auf, in der das Integratoreintrittsende 43 formschlüssig aufgenommen ist. Bevorzugt ist der Rechteckintegrator 42 in die Montageplatte 48 eingeklebt. Das Integratoraustrittsende 45 ist vorzugsweise in einer weiteren Montageplatte 48 aufgenommen. Um den Rechteckintegrator 42 herum ist zudem bevorzugt ein Metallrohr (nicht dargestellt) zum Schutz vor mechanischer Beschädigung des Rechteckintegrators 42 und als Staubschutz angeordnet. Dieses ist ebenfalls an den Montageplatten 48 befestigt.
Alternativ zum Quarzglasstab kann es sich bei dem Lichtintegrator 5 z.B. auch um eine Hohlspiegelanordnung oder dergleichen handeln.
Das von dem Rechteckintegrator 42 übertragene Licht, wird am Integratoraustrittsende 45 mit einer Vollwinkeldivergenz, die dem Winkel entspricht, emittiert.
Der erfindungsgemäße optische Projektor 49 ist vorzugsweise ein DLP (Digi- tal-Light-Processing)-Projektor. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Projektor 49 drei erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtungen 1 sowie eine Projektionsoptik zur Kopplung und Verarbeitung des Lichts der ein- zelnen Beleuchtungseinrichtungen 1 zu einem Bild auf. Die Projektionsoptik weist drei Lichtmodulatoren auf, die jeweils einen Kollimator 51 , eine erste Prismenanordnung mit jeweils drei Prismen 52a, b,c und einem DMD-Chip 53 aufweisen. Ein Lichtmodulator dient dabei zur räumlichen Modulation des Lichts einer Beleuchtungseinheit 1 . Infolgedessen schließt sich jeweils ein Lichtmodulator in Richtung des optischen Weges einer Beleuchtungseinrichtung 1 an den Lichtintegrator 5 einer Beleuchtungseinrichtung 1 an. Zudem weist die Projektionsoptik eine zweite Prismenanordnung mit drei weiteren Prismen 54a, b,c auf. Die zweite Prismenanordnung schließt sich an die drei Lichtmodulatoren an. Die Beleuchtungseinrichtungen 1 sind zudem vorzugsweise derart gestaltet, dass sie lediglich Licht einer bestimmten Farbe, also insbesondere einen bestimmten Spektralbereich oder eine bestimmte Wellenlänge (Monochromatisches Licht) emittieren. Insbesondere emittiert die erste Beleuchtungseinrich- tung 1 rotes Licht, die zweite Beleuchtungseinrichtung 1 grünes Licht und die dritte Beleuchtungseinrichtung 1 blaues Licht. Dazu weisen die Beleuchtungseinrichtungen 1 z.B. entsprechende Filter auf, die aus dem von den Lampen 2 erzeugten Licht das gewünschte Spektrum heraus filtern. Die Filter sind vorzugsweise jeweils zwischen einer Lampe 2 und dem Lichteintrittsende 9 des jeweiligen Lichtleiters 3 angeordnet (siehe oben). Die Filter können aber auch anderswo im optischen Weg, z.B. direkt vor den Kollimatoren 58 oder nach diesen angeordnet sein. In jedem Fall müssen die Filter vor dem Prisma 61 a,61 b,61 c angeordnet sein.
Alternativ dazu emittieren die Lampen 2 bereits monochromatisches Licht der gewünschten Wellenlängen (z.B. LED's oder Laser). Besonders vorteilhaft ist es also Lampen 2 zu verwenden, die bereits einen Spektralbereich oder eine Wellenlänge einer bestimmten Farbe emittieren bzw. erzeugen. Dies sind insbesondere LED's oder Laserdioden oder Laser. Das Spektrum bzw. die Wellenlänge, welches bzw. welche in die einzelnen Lichtleiter 3 einer Beleuchtungseinrichtung 1 eingestrahlt wird, ist dabei jeweils identisch.
Die Kollimatoren 51 sind bevorzugt Sammellinsen und dienen zur Erzeugung eines parallelen Strahlungsverlaufs. Die Kollimatoren 51 schließen sich in Richtung des optischen Weges an jeweils einen Lichtintegrator 5 an, wobei das aus dem Lichtintegrator 5 austretende Licht in den jeweiligen Kollimator 51 eingekoppelt wird und von diesem parallelisiert wird.
An die Kollimatoren 51 schließen sich in Richtung des optischen Weges jeweils die ersten Prismenanordnungen an, wobei das aus den Kollimatoren 51 austretende Licht jeweils in das erste Prisma 52a eingekoppelt wird. In diesem wird das Licht reflektiert, durch das zweite und dritte Prisma 52b, c geleitet hin zu einer der Grenzflächen 50 des dritten Prismas 52c. Hinter dieser Grenzflä- che 50 des dritten Prismas 52c ist jeweils der DMD-Chip 53 angeordnet. Die Einzelspiegel des jeweiligen DMD-Chips 53 können mittels einer Steuerungseinrichtung des Projektors 49 einzeln derart angesteuert werden, dass das auf den Einzelspiegel auftreffende Licht entweder in Richtung zum abbildenden Objektiv geleitet wird oder daran vorbei. In Figur 1 ist schematisch der optische Weg 55 der Strahlung der ersten Beleuchtungseinrichtung 1 eingezeichnet, wenn die Strahlung zum abbildenden Objektiv geleitet wird. In Figur 3 sind schematisch die optischen Wege 55,56,57 aller drei Beleuchtungseinrichtungen eingezeichnet, wenn die Strahlung vom jeweiligen DMD-Chip 53 zum ab- bildenden Objektiv geleitet wird. Dazu wird die Strahlung entsprechend in den Prismen 54a, b,c der zweiten Prismenanordnung reflektiert. Falls notwendig weisen die Prismen 52a,b,c;54a,b,c eine dichroitische Beschichtung auf.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 1 für eine der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zuständig. Alternativ dazu kann auch lediglich eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 vorhanden sein. Die Aufteilung des Lichts in die einzelnen Grundfarben und das Zusammenfügen der Bilder der einzelnen DMD-Chips 53 zum fertigen Bild erfolgt dann in an sich bekannter Weise über eine Farbteilerprismenanord- nung. Oder es ist lediglich ein einziger DMD-Chip 53 vorhanden und die Farb- aufteilung erfolgt über ein Farbrad. Auch kann, wenn eine Beleuchtungseinrichtung 1 Lampen 2 unterschiedlicher Farben aufweist, zum Beispiel rote, grüne und blaue, die Farbmodulation durch geeignete Ansteuerung der Lampen erfolgen anstelle mit dem Farbrad oder dem Farbteilerprisma.
Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1 für andere optische Projektoren als DLP- Projektoren, z.B. für analoge Filmprojektoren oder andere digitale Projektoren, z.B. Flüssigkeitskristallprojektoren oder Projektoren mit LCoS-Technik zu verwenden.
Zudem ist die Beleuchtungseinrichtung 1 auch hervorragend geeignet für Scheinwerfer. Ein Scheinwerfer mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungs- einrichtung 1 weist z.B. einen Reflektor auf, der mit dem aus dem Lichtintegrator 5 austretenden Licht bestrahlt wird. Durch geeignete Farbfilter vor den Lampen 2 und gezieltes Dimmen und/oder Ein- und Ausschalten einzelner Lampen 2 ist die Farbtemperatur des Scheinwerfers vielfältig variierbar. Derar- tige Scheinwerfer sind beispielsweise beim Filmdreh oder bei Veranstaltungen hervorragend einsetzbar.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist zum einen eine hohe Beleuchtungsstärke E [lux] und eine hohe Bestrahlungsstärke bzw. Leistungsdichte [W/cm2] auf. Dies resultiert unter anderem daraus, dass anstelle einer großen Lampe, z.B. einer Xenon-Gasentladungslampe, mehrere kleinere Lampen, z.B. kleinere Gasentladungslampen, verwendet werden können. Diese weisen einen deutlich geringeren Spalt zwischen den Elektroden und dadurch eine höhere Leistungsdichte auf. Dies ist insbesondere bei Projektoren und Scheinwerfern vorteilhaft. Zudem wird bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Projektoren eine homogene Ausleuchtung der Leinwand erreicht. Es bildet sich somit kein Hotspot mehr, wie dies bei der Verwendung von einer einzigen Gasentladungslampe der Fall ist. Zudem wird das Bild ruhiger, da bei kleineren Lampen der Lichtbogen weniger flackert als bei großen Lampen. Und bei Verwendung mehrerer Lampen 2 wird das Flackern ausgeglichen.
Insbesondere werden die hohe Beleuchtungsstärke E [lux] und die hohe Bestrahlungsstärke bzw. Leistungsdichte [W/cm2] am Lichtaustrittsende des Lichtintegrators bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ohne Anordnung einer Linse oder einer anderen Fokussierungseinrichtung im optischen Weg zwischen den Lichteintrittsflächen der Lichtleiter und der Integratoraustrittsfläche erzielt. Die Bündelung des Lichts erfolgt einerseits durch räumliche Zusammenführung der Lichtaustrittsenden der einzelnen Lichtleiter und andererseits durch möglichst enge räumliche Zusammenführung der Lichtaus- trittsstabenden in der Bündelungseinrichtung. Das Licht wird also in der Bün- delungseinrichtung 4 nicht optisch fokussiert, sondern räumlich gebündelt bzw. zusammengeführt. Klassische Xenon-Gasentladungslampen müssen zudem, um Flackern zu vermeiden, mit Gleichstrom betrieben werden und brauchen dazu einen Gleichrichter. Kleinere Lampen können jedoch ohne Probleme mit Wechselstrom betrieben werden. Der Gleichrichter kann somit entfallen. Trotz Verwendung mehrerer Lichtquellen wird bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Divergenz allerdings nicht erhöht. Das hei ßt der Öffnungswinkel 2a bleibt erhalten.
Au ßerdem weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eine hohe Lebensdauer und eine hohe Betriebssicherheit auf. Denn es ist in der Regel unproblematisch, wenn eine der Lampen im Betrieb ausfällt. Bei der Verwendung einer Xenon-Gasentladungslampe in Projektoren führt deren Ausfall hingegen dazu, dass die Vorführung bzw. Veranstaltung abgebrochen werden muss. Auch ist das Wechseln der kleineren Lampen einfacher und ungefährlicher als das Wechseln einer Xenon-Gasentladungslampe. Zudem weisen die kleineren Lampen eine höhere Lebensdauer auf.
Des Weiteren können die einzelnen Lampen an beliebigen Stellen angeordnet werden. Dies ist wiederum beim Einsatz in Projektoren von Vorteil, wenn die Lichtquellen, die viel Wärme produzieren, von der bildgebenden Einheit entkoppelt werden können. Beispielsweise können die Lampen in einem anderen Raum als die bildgebende Einheit angeordnet werden. Dies ermöglicht auch die Herstellung deutlich kleinerer Projektoren.
Au ßerdem können durch Ein- und Ausschalten bzw. Dimmen der einzelnen Lampen problemlos unterschiedliche Bildformate (16:9, 4:3 etc.) an die Leinwand projiziert werden. Denn die Leistungsdichte und die Lichtleistung können jederzeit flexibel durch Ein- und Ausschalten bzw. Dimmen der einzelnen Lampen angepasst werden. Auch das Spektrum und der darstellbare Farbraum der Beleuchtungseinrichtung kann beliebig durch geeignete Zusammenstellung der Lampen, über gezieltes Ein- und Ausschalten einzelner Lampen und den Einsatz von Filtern variiert werden. Dabei können wie bereits oben erläutert jegliche Arten von Lampen, auch unterschiedliche Lampen in einer Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden. Dies ist insbesondere bei Projektoren von Vorteil. Denn in der Regel ist z.B. grünes Licht heller als rotes Licht. Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung kann dies ausgeglichen werden, indem z.B. die Beleuchtungseineinrichtung, die das rote Licht liefert, mehr Lampen aufweist als die Beleuchtungseinrichtung, die das grüne Licht bereit stellt.
Auch für das 3-D Kino ist die Beleuchtungseinrichtung aufgrund der hohen Beleuchtungsstärke hervorragend geeignet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt es zudem selbstverständlich auch anstelle der Lichtleitstäbe flexible Lichtleiter, insbesondere Flüssigkeitslichtleiter, mit entsprechenden Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen und -enden oder andere Lichtleitadapterelemente bzw. Lichtkopplungselemente in der Bündelungseinrichtung zu verwenden. Die Lichtleitadapterelemente weisen jeweils eine Erstreckung in Richtung ihrer Elementachsen auf. Zudem weisen die Lichtleitadapterelemente allgemein jeweils zumindest zum Teil einen gebogenen bzw. bogenförmigen Verlauf entlang ihrer jeweiligen Elementachse auf, so dass die Elementachsen von der Gehäuselichteintritsseite zur Gehäu- selichtaustrittsseite hin gesehen aufeinander zu laufen bzw. konvergieren. Zu- dem entspricht der lichtleitende Durchmesser der Lichtleitadapterelemente dem lichtleitenden Durchmesser der Lichtleiter.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften, besonders einfachen Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 1 a (Fig.6 und 7) wird das aus der Bündelungseinrichtung 4 austretende Licht direkt, also insbesondere ohne Zwischenschal- tung eines Integrators 5 oder eines anderen optischen Elements, welches den Strahlengang ändert, in einen Kollimator 58 eingestrahlt bzw. eingekoppelt. Das hei ßt die Bündelungseinrichtung 4 steht mit dem Kollimator 58 direkt, optisch gekoppelt in Verbindung. Der Kollimator 58 ist wiederum bevorzugt eine Sammellinse und dient zur Parallelisierung des aus der Bündelungseinrichtung austretenden Lichts. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil die Lichtleiter 3 und die Lichtleitstäbe 20 bereits zur Homogenisierung des Lichts dienen. Ansonsten entspricht die vereinfachte Beleuchtungseinrichtung 1 a der Beleuchtungseinrichtung 1 der ersten Ausführungsform. Bei Verwendung von Lasern als Lampen 2 kann zudem der Kollimator 58 entfallen, da Laser bereits paralleles Licht emittieren.
In den Figuren 6 und 7 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 59 dargestellt, die drei der vereinfachten Beleuchtungseinrichtungen 1 a aufweist, zudem weist die Beleuchtungsvorrichtung 59 eine Prismaanordnung 60 zur Strahlkombinierung mit drei Prismen 61 a, 61 b, 61 c auf. Eine Beleuchtungsein- richtung 1 a steht dabei mit einem der Prismen 61 a, 61 b, 61 c optisch gekoppelt in Verbindung. Das aus dem Kollimator 58 austretende Licht einer vereinfachten Beleuchtungseinrichtung 1 a wird also direkt in das jeweilige Prisma 61 a, 61 b, 61 c eingestrahlt bzw. eingekoppelt. Das hei ßt die Prismen 61 a, 61 b, 61 c schließen sich in Richtung des optischen Weges, insbesondere direkt, an den jeweiligen Kollimator 58 an. Die optischen Wege 62,63,64 des aus den Kollimatoren 58 austretenden Lichts sind in Figur 7 eingezeichnet. Die Prismen 61 a, 61 b, 61 c sind dabei so angeordnet, dass aufgrund der Reflexion an den Flächen der Prismen 61 a, 61 b, 61 c und gegebenenfalls einer entsprechenden dichroitischen Beschichtung der Flächen eine Überlagerung bzw. Superposition des Lichts der einzelnen Beleuchtungseinrichtungen 1 a erfolgt. Das hei ßt, an einer Prismaaustrittsfläche 65 der Prismenanordnung 60 tritt paralleles Licht aus, dessen Spektrum die Summe der einzelnen, von den einzelnen Beleuchtungseinrichtungen 1 a emittierten Spektren ist. Der resultierende optische Weg 66 des aus der Prismaaustrittsfläche austretenden Lichts ist ebenfalls in Fig. 7 dargestellt.
Anstelle der beschriebenen Prismenanordnung 60 kann auch ein anderes Mittel bzw. eine andere Einrichtung zur Stahlkombinierung bzw. Überlagerung bzw. Superposition bzw. Addition der einzelnen Spektren dienen. Beispielsweise kann es sich um eine Anordnung dichroitischer Filter handeln. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beleuchtungseinrichtungen 1 a jeweils Licht einer anderen Farbe emittieren, insbesondere rot, grün und blau. Dadurch emittiert bzw. erzeugt die Beleuchtungsvorrichtung 59 wei ßes Licht, insbesondere Tageslicht. Infolgedessen kann die Beleuchtungsvorrichtung 59 hervorragend in einem herkömmlichen Projektor, wie eingangs als Stand der Technik beschrieben, anstelle der bekannten Xenon-Lampe als Lichtquelle bzw. Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden. Das hei ßt an die Prismaaustrittsfläche 65 der Prismenanordnung 60 schließt sich beispielsweise ein Lichtintegrator an, der wiederum mit einer entsprechenden, bekannten Licht- modulationseinrichtung optisch gekoppelt in Verbindung steht. Insbesondere weist die Lichtmodulationseinrichtung ein Farbrad in Kombination mit einem DMD-Chip oder ein Farbteilerprisma in Kombination mit drei DMD-Chips sowie geeignete Steuereinrichtungen zur Erzeugung eines Bildes auf. Oder die Mo- die Modulation erfolgt über gezielte Ansteuerung der einzelnen verschieden- farbenen Lampen 2. Anstelle der DMD-Chips können auch LCD-Chips oder LCoS-Chips verwendet werden.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 59 geht es um die Bereitstellung von homogenem, gerichtetem Licht hoher Leistungsdichte und anpassbarer Farbtemperatur, sodass diese Anordnung bei Projektoren mit sehr hohem Anspruch an Lichtqualität und Lichtleistung verwendet oder auch nachgerüstet werden kann.
Im Rahmen der Erfindung liegt es zudem auch, dass die Beleuchtungsvorrichtung 59 anstelle der vereinfachten Beleuchtungseinrichtungen 1 a die Beleuchtungseinrichtungen 1 gemäß der ersten Ausführungsform oder sowohl als auch aufweist. Das hei ßt, es ist der Integrator 5 vorhanden, an den sich der Kollimator 52 anschließt, an den sich dann das jeweilige Prisma 61 a, 61 b, 61 c anschließt. Die Beleuchtungsvorrichtung 59 weist dabei mehrere, insbesondere drei Beleuchtungseinrichtungen 1 , 1 a auf.

Claims

Ansprüche
1 . Beleuchtungseinrichtung (1 ), insbesondere für optische Projektoren (49) oder Scheinwerfer, mit a) mehreren Lampen (2), b) mehreren Lichtleitern (3), die jeweils ein Lichteintrittsende (9) und ein Lichtaustrittsende (1 1 ) aufweisen, wobei jede Lampe (2) jeweils mit einem Lichteintrittsende (9) eines Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht, c) einer Bündelungseinrichtung (4) zur Bündelung des von den Lichtleitern (3) übertragenen Lichtes durch Bündelung der Lichtaustrittsenden (1 1 ) der einzelnen Lichtleiter (3), wobei die Bündelungseinrichtung (4) mit den Lichtaustrittsenden (1 1 ) der Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht, und mit d) einem Lichtintegrator (5), der mit der Kopplungs- bzw. Bündelungseinrichtung (4) optisch gekoppelt in Verbindung steht, zur Homogenisierung des gebündelten Lichtes und e) vorzugsweise einem Kollimator (51 ), der mit dem Lichtintegrator (5) optisch gekoppelt in Verbindung steht, zur Parallelisierung des homogenisierten Lichtes.
2. Beleuchtungseinrichtung (1 a), insbesondere für optische Projektoren (49) oder Scheinwerfer, zur Erzeugung parallelen Lichts mit a) mehreren Lampen (2), b) mehreren Lichtleitern (3), die jeweils ein Lichteintrittsende (9) und ein Lichtaustrittsende (1 1 ) aufweisen, wobei jede Lampe (2) jeweils mit einem Lichteintrittsende (9) eines Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht, c) einer Bündelungseinrichtung (4) zur Bündelung des von den Lichtleitern (3) übertragenen Lichtes durch Bündelung der Lichtaustrittsenden (1 1 ) der einzelnen Lichtleiter (3), wobei die Bündelungseinrichtung (4) mit den Lichtaustrittsenden (1 1 ) der Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht, und mit d) einem Kollimator (58), der mit der Kopplungs- bzw. Bündelungseinrichtung (4) ohne Zwischenschaltung eines Lichtintegrators (5) optisch gekoppelt in Verbindung steht, zur Parallelisierung des gebündelten Lichtes.
Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für optische Projektoren (49) oder Scheinwerfer, zur Erzeugung parallelen Lichts mit a) mehreren Lampen (2), die paralleles Licht emittieren, b) mehreren Lichtleitern (3), die jeweils ein Lichteintrittsende (9) und ein Lichtaustrittsende (1 1 ) aufweisen, wobei jede Lampe (2) jeweils mit einem Lichteintrittsende (9) eines Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht, c) einer Bündelungseinrichtung (4) zur Bündelung des von den Lichtleitern (3) übertragenen Lichtes durch Bündelung der Lichtaustrittsenden (1 1 ) der einzelnen Lichtleiter (3), wobei die Bündelungseinrichtung (4) mit den Lichtaustrittsenden (1 1 ) der Lichtleiter (3) optisch gekoppelt in Verbindung steht.
Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lampen (2) Gasentladungslampen, insbesondere Metalldampflampen, bevorzugt Quecksilberdampflampen, und/oder Edelgasdampflampen, bevorzugt Xenon-Gasentladungslampen, und/oder Halogenmetalldampflampen, und/oder Leuchtdioden (LEDs) und/oder Laserdioden und/oder Laser sind.
5. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtleiter (3) jeweils flexibel oder starr sind, wobei es sich vorzugsweise um Flüssigkeitslichtleiter (13) oder Quarzglasstäbe handelt, wobei die Flüssigkeitslichtleiter (13) bevorzugt an ihren beiden Enden (9;1 1 ) mittels eines Stöpsels (16) aus Glas, insbesondere aus Quarzglas, verschlossen sind.
6. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bündelungseinrichtung ein Gehäuse (19) zur Aufnahme und Fixierung der Lichtaustrittsenden (1 1 ) der einzelnen Lichtleiter (3) sowie mehrere im Gehäuse (19) angeordnete Lichtleitadapterelemente zur Ein- kopplung und Weiterleitung des Lichtes jeweils eines Lichtleiters (3) aufweist.
7. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teil der Lichtleitadapterelemente einen bogenförmigen Verlauf entlang von Elementachsen aufweist.
8. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementachsen aller Lichtleitadapterelemente von einer Gehäuse- lichteintrittsseite (55) zu einer Gehäuselichtaustrittsseite (56) hin gesehen konvergieren.
9. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtleitadapterelemente jeweils ein Lichteintrittsende mit einer Lichteintrittsstirnfläche und ein Lichtaustrittsende mit einer Lichtaustrittsstirnfläche aufweisen.
10. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elementachsen aller Lichtleitadapterelemente an den Lichtaustrittsenden der Lichtleitadapterelemente zueinander parallel sind.
1 1 . Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (19) mehrere Einstecköffnungen bzw. Lichteintrittsöffnungen (29) aufweist, in denen jeweils das Lichtaustrittsende (1 1 ) eines Lichtleiters (3) und das Lichteintrittsende eines Lichtleitadapterelements angeordnet ist.
12. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (19) mehrere Lichtaustrittsöffnungen (35) aufweist, in denen jeweils das Lichtaustrittsende eines Lichtleitadapterelements angeordnet ist.
13. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils das Lichtaustrittsende (1 1 ) eines Lichtleiters (3) mit dem Lichteintrittsende eines Lichtleitadapterelements optisch gekoppelt ist.
14. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die einzelnen Lichtaustrittsstirnflächen koplanar zueinander angeordnet sind.
15. Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtleitadapterelemente Lichtleitstäbe (20), insbesondere aus Quarzglas, sind, wobei die Lichtleitstäbe (20) eine Ummantelung (58) aus einem hochtransparenten Material aufweisen, dessen Brechungsin- dex niedriger ist als der Brechungsindex des Materials der Lichtleitstäbe (20).
16. Beleuchtungsvorrichtung (59) insbesondere für optische Projektoren (49) oder Scheinwerfer, aufweisend:
a) mehrere, vorzugsweise drei, Beleuchtungseinrichtungen (1 ,1 a), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Beleuchtungseinrichtung (1 ,1 a) jeweils lediglich paralleles Licht einer bestimmten Farbe emittieren kann bzw. emittiert und die Farben der einzelnen Beleuchtungseinrichtungen (1 ,1 a) voneinander verschieden sind, und
b) eine Superpositionseinrichtung (60), die mit den Beleuchtungseinrichtungen (1 ,1 a) optisch gekoppelt in Verbindung steht, zur Su- perposition des von den einzelnen Beleuchtungseinrichtungen (1 , 1 a) emittierten Lichts.
17. Beleuchtungsvorrichtung (59) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
die Superpositionseinrichtung (60) eine Prismenanordnung (60) zur Strahlkombinierung mit, insbesondere drei Prismen (61 a, 61 b, 61 c) ist.
18. Optischer Projektor (49), insbesondere Beamer, mit zumindest einer Beleuchtungseinrichtung und optischen Elementen zur Modulation des von der Beleuchtungseinrichtung bereit gestellten Lichts zur Erzeugung eines Bildes und zur Projektion des Bildes auf eine Projektionsfläche, gekennzeichnet durch
zumindest eine Beleuchtungseinrichtung (1 ,1 a) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
19. Optischer Projektor (49) nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der Projektor drei Beleuchtungseinrichtungen (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und drei DMD-Chips (53) aufweist, wobei eine Beleuchtungseinrichtung (1 ) jeweils einen DMD-Chip (53) beleuchtet.
20. Optischer Projektor, insbesondere Beamer, mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung und optischen Elementen zur Modulation des von der Beleuchtungsvorrichtung bereit gestellten Lichts zur Erzeugung eines Bildes und zur Projektion des Bildes auf eine Projektionsfläche, gekennzeichnet durch
zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung (59) nach Anspruch 16 oder 17.
21 . Optischer Projektor nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Projektor einen Lichtintegrator aufweist, der optisch gekoppelt mit der Beleuchtungsvorrichtung (59) in Verbindung steht.
22. Optischer Projektor nach Anspruch 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Projektor eine dem Lichtintegrator nachgeordnete Lichtmodulationseinrichtung mit einem oder mehreren DMD-Chips zur Modulation des Lichts aufweist.
23. Scheinwerfer,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Beleuchtungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder durch eine Beleuchtungsvorrichtung (59) nach Anspruch 16 oder 17.
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