WO2018113814A2 - Device and method for increasing the energy density of radiation - Google Patents

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WO2018113814A2
WO2018113814A2 PCT/DE2017/000440 DE2017000440W WO2018113814A2 WO 2018113814 A2 WO2018113814 A2 WO 2018113814A2 DE 2017000440 W DE2017000440 W DE 2017000440W WO 2018113814 A2 WO2018113814 A2 WO 2018113814A2
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light
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refraction
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Juri Koulechoff
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Juri Koulechoff
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    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0972—Prisms

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for spatial and temporal superimposition of light or other radiation by an optical arrangement.
  • light is represented as a set of rays of light propagating away from a light source in a particular direction.
  • the light rays are in a defined spatial and temporal
  • the propagation of light may be parallel, divergent or convergent due to the individual propagation directions of the light rays.
  • lens systems can be used to make a bundle of parallel beams of light convergent to a bundle focused on the focal point of the lens and diverging behind the focus.
  • mirrors can determine the propagation direction of
  • Such optical arrangements are particularly interesting when light beams from a plurality of light sources, for example a plurality of lamps or from a larger area, for example a
  • Another way to focus rays of light is to use a converging lens that focuses light incident on the entrance surface in parallel
  • Focused focus and thus increases the energy density and the irradiance.
  • Beam space angle is to its beam cross section, so that the radiation space as such is always a constant
  • Concentrating apparatus for use in optical communication is described in US 2006/0233492 Al.
  • the device comprises a non-planar support structure with a beam inlet and an energy outlet.
  • the inner surface of the support structure comprises a diffusing and reflecting medium, e.g. B. a bandgap structure to improve the collection and concentration efficiency.
  • the device according to US 2006/0191566 AI is constructed, in which case the calculation means has the form of a prism-shaped wedge.
  • the inner structure is tubular, so that the rays emerging from the tube collimated more strongly and substantially parallel to the
  • Tube axis are focused or directed by the
  • Energy can be collected by a detector, an optical fiber or other collection device.
  • a solar cell is at the top of a V-shape
  • Light beam space overlay is representative of any type of radiation and is therefore also applicable to non-optical radiation, such as heat radiation.
  • non-optical radiation such as heat radiation.
  • light radiation is used below. Furthermore, it is assumed that the
  • Radiation is to be understood as a spatial energy quantity which occupies a space in a corresponding time.
  • Rooms of different periods can not be in one place at the same time. Rooms of different periods, on the other hand, can overlap.
  • the invention is based on the idea that with a bundle of light beams, the beam cross section with the associated solid angle in an optical arrangement can be changed in terms of its divergence and motion, that this original beam cross section temporally and spatially shifts and due to this
  • An optical arrangement refers to a set of optical components arranged such that the
  • Properties can be, for example, the
  • Cross-sectional size or the spatial and temporal relationship to another beam of light are known.
  • An optical refraction device is an optical one
  • an optical element or a mirror may be such a refraction device.
  • a concentrator means an optical
  • Optimized exit surface and spatially superimposed in a beam flow may be one
  • Concentrator device be.
  • the light beam space represents a quantity of light of radiation which is in a room size.
  • the room size is defined by its solid angle and room cross section.
  • a beam room reduction takes place when a
  • a Lichtstrahlenraumenedlagerung takes place when several light beam spaces are each combined with a separate room in a common beam room, so that spaces with a defined amount of light, which each have a
  • a focusing means denotes an optical element which receives a plurality of light beams to a focal point or a focal plane in an optical image Way focused.
  • a converging lens may be such a focusing device.
  • a lighting control system allows the transport of
  • a ray exit area is the beam cross section that meets the optical arrangement.
  • the entrance surface refers to the area through which light enters an optical arrangement.
  • a prism-shaped wedge or double wedge is an optical refraction device that has largely the shape of a wedge.
  • the wedge may have a plane of symmetry and be partially mirrored. It is different in its execution, its task being the spatial and temporal splitting or superposition of a
  • Radiation output surface is.
  • the exit surface is the area through which light exits an optical assembly.
  • An interface represents the interface of two
  • optical elements which have different optical densities, whereby light rays at this surface of the total reflection or penetrate.
  • a decoupling device makes it possible to select light beams with different angular sizes to an optical axis, these being totally reflected or transmitted at an interface of two different optically denser media.
  • Beams of light room reduction by
  • this includes an optical refraction device for divergence adjustment, as well as the spatial and temporal repositioning of
  • Refraction device in the form of a prism-shaped
  • Concentrator device has a parabolic wedge shape, so that the refraction device light, which may be an already focused focus by a
  • Jet space reduction arises.
  • the light beams which have penetrated the concentrator device can now be transported via a light guide system to a further optical arrangement for light beam space superposition, where the beam radiation in their space
  • the newly formed cross-section represents a radiation exit surface from which the exiting light rays, which originate from a plurality of optical arrangements, on the Meeting entrance surface of a refraction device, which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, followed by means of a
  • Concentrator device reflects the emerging from the refraction spatially split light, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that after passing through the concentrator means the light over the exit surface in the form of a
  • Light beam space overlay in combination with a
  • Steps include:
  • a prismatic wedge or partially mirrored double wedge which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, after which by means of a concentrator means, which is a parabolic mirror or optical wedge, from the
  • Concentrator device the light with a reduced beam space through a light guide system in the form of
  • Hollow bodies or of optical fibers to another optical arrangements are transported to the light beam space overlay, where in their beam room
  • Beams of light are performed together and the newly created cross section represents a beam output surface from which the exiting light rays, which comes from a variety of optical arrangements, meet the entrance surface of a refraction device, which adjusts the divergence of the incident radiation and components of the light spatially and temporally to each other, followed by means of a
  • Concentrator device reflects the spatially split light emerging from the refraction device, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that after passing through the concentrator the light on the exit surface in the form of a Lichtstrahlenraumüberlagerung in combination with a Lichtstrahlenraumverkleintation this leaves again.
  • the advantage of the invention lies in the fact that the optical arrangement allows a light beam space to be changed individually, ie the beam cross section or beam space angle individually or in combination, without affecting other parameters. As a result, additional radiation power can be added to a beam without changing physical output variables such as cross section or angle. Thus, the irradiance of a beam angle or
  • Beam cross section can be increased.
  • the decisive factor is that the additionally irradiated light rays after
  • a particularly advantageous embodiment of the beam space reduction or beam space superposition provides for reducing a beam cross section without changing its beam space angle.
  • Radiation output surface in comparison to the exit surface of the concentrator device has a larger area, wherein the refraction device adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, so that subsequently by means of a concentrator from the
  • Concentrator means the light over the reduced exit area with an equal or similar
  • the optical refraction means is an optical element which forms the shape of a curved partially mirrored prismatic double wedge in which a longitudinal side of the wedge as an entrance surface for the
  • Reduction of the beam space or radiation space overlay provides for reducing a beam space angle without changing its beam cross section. This includes the following steps:
  • Radiation output surface for comparison of the exit surface of the concentrator has an equal cross section, which adjusts the divergence of the irradiated radiation and components of the light spatially and temporally relative to each other, so that subsequently reflected by means of a concentrator the emerging from the refraction spatially split light, concentrated, spatial and temporally superimposed, wherein after passing through the concentrator means the light on the exit surface with a smaller solid angle as in the initial situation leaves this again, so that this exit radiation can be individually focused or transported by means of reflective hollow bodies or optical light guides, wherein the optical
  • Refraction device represents an optical element, giving the shape of a curved partially mirrored forms a prismatic double wedge, in which a
  • Refraction represents, in a second
  • Refraction device the form of a simple
  • Concentrator device is a parabolic mirror.
  • the concentrator device is so in this embodiment
  • the light beam cross section of the light beams changed only insignificantly in this embodiment, so that these can be selectively focused or controlled transported.
  • Steps include:
  • Radiation can be transported by a light guide system to the original entrance surface and re-irradiated in the optical arrangement to re-run the process with the newly supplied radiation. On reason whose has the remaining light radiation in the
  • Doping system now a predetermined beam angle to the optical axis, which can not be exceeded, so that this radiation leaves the exit surface again with a very small solid angle.
  • the beam output surface of the refraction device is larger than the exit surface of the concentrator device (at constant beam space angle), coupled together via a light guide system.
  • the light which originates from an exit surface of an optical arrangement is coupled into an optical waveguide.
  • This light guide which can also be part of the concentrator device,
  • the here-mentioned optical arrangements preferably have a uniform size. It is crucial that the cross section of the light guide is smaller than the cross section of the beam output surface of the other optical arrangements. Due to these differences in area conditions are created that several optical fibers from different optical arrangements can be coupled into an optical arrangement. Since the
  • Beam space angle remains constant at reduced cross-section, so many optical fibers can be combined in a cross section in this embodiment, until the original radiation output surface is reached.
  • multiple optical arrays yield a new beam output area which is identical to one of the original ones
  • Beam output surfaces As part of the physical
  • Laws can thus by irradiating several optical arrangements of the invention, the irradiance the exit surface of a subsequent optical arrangement are further increased without changing the beam space angle.
  • Example character and can also be performed in combination.
  • a series of optical arrangements, 8 shows a schematic representation of an optical arrangement with integrated
  • Fig. 9a / b is a schematic representation for the better
  • FIG. 10 is a schematic flow diagram of
  • Fig. 1 shows the schematic operation of the
  • Refraction device 3 in the form of a simple
  • the running speed of the light radiation is changed in an optical medium.
  • the optical refraction, the changed running speed and the total reflection ensure that light rays 17 which one
  • Beam cross-section in the form of a radiation output surface 14 have obtained in the prism-shaped wedge 13, a spatial and temporal splitting 15, so that the
  • the wedge shape has a direct influence on the cross-sectional or solid angle size, which can be changed individually.
  • the refraction device 3 thus serves, on the one hand, for the conversion of a radiation output surface 14 into a spatial and temporal splitting 15 and, on the other hand, for an angle or cross-sectional change of the radiation.
  • a typical embodiment of the optical arrangement 1 is shown. It comprises a refraction device 3 in the form of a prism-shaped wedge 13 and a
  • Concentrator device 4 in the form of a parabolic
  • the concentrator device 4 Since the radiation output quantity is not a single radiation output surface 14, but rather a single radiation output surface 14 continuous concentric flux, the concentrator device 4 has the task of temporally and spatially superimposing an energy flow, in other words different beam output surfaces 14, which in this embodiment leads to an angular reduction at an approximately constant beam output surface 14.
  • a typical embodiment of the optical arrangement 1 is shown. It comprises a refraction device 3 in the form of a prism-shaped wedge 13, a
  • Concentrator device 4 in the form of a parabolic
  • Exit surface 8 reproducing propagating radiation again in a Figure 18.
  • This reproduced image 18 now has the same diameter as the cross-section of the radiation output surface 14.
  • the solid angle 10 of the reproduced image 18 in this embodiment is still smaller than the solid angle 9 of the original ray output surface 14th
  • the reduced solid angle 10 thus provides a space over which further radiation 9 can be projected onto the image 18. This is shown in FIG.
  • Fig. 4 is a schematic representation of
  • Output radiation 9 with constant cross section, 17 additional light beams 12 are focused on the image 18 in addition to the light rays, so that both the light rays 17 and the additional light rays 12 in the
  • Entry surface 2 focused.
  • FIGS. 5a / b show further typical embodiments of the optical arrangement 1/11. They include one
  • Refraction device 3 in the form of a partially mirrored double wedge 13 and a concentrator device 4 in the form of a prismatic wedge 19 with a higher optical density than 3/13, wherein incident light rays 17 through the optical arrangement 1 from left to right.
  • Light rays 17 enter through the entrance surface 2 into the prism-shaped wedge 13 and enter the
  • Spatial extension 15 represents, so that these spatially offset energy points now have the ability to temporally successive or to classify themselves. Since the radiation output quantity is not a single radiation output surface 14 but a continuous radiation flow, the concentrator device 4 has the task of determining an energy flow, that is to say a different one
  • Radiation output surfaces 14 spatially superimpose in itself, which depending on the design to an angular reduction
  • FIG. 5a leads at a constant beam output surface 14 and / or to a beam output area reduction (Fig.5b) without spatial angle change from the
  • FIG. 6 shows a typical embodiment of the optical arrangement 1. It comprises a refraction device 3 in the form of a partially mirrored double wedge 13, a concentrator device 4 in the form of a prismatic wedge 19 with a higher optical density than 3 and a LichtleitSystem 21, wherein the incident light rays 17 which traverse the optical arrangement 1 from left to right are fed directly from the concentrator device 4 in a LichtleitSystem 21, so that the light radiation contained in this system can be transported to any location. It would be advantageous here that the concentrator device 4 and the light guide 21 have a form a common unity.
  • Fig. 7 is a schematic representation of
  • the starting point is that, in an optical arrangement, the ratio of the reduction in area from the radiation exit surface 14 to the exit surface 8 is 1: 5.
  • the output radiation each represents a focused
  • Focal point e.g., sunbeams having a light concentration of 1: 600.
  • FIG. 8 is a schematic representation of an optical arrangement 1 with integrated extraction system 23
  • Concentrator 4 located light beams 17 are now in the connection by means of total reflection or mirrored surfaces in a decoupling system 23rd
  • This extraction system consists of an optical medium, which corresponds to the concentrator device 4 or similar. At this extraction system 23 is located in a section a
  • Outcoupling device 24 represents an optical medium, which has a lower optical density than the outcoupling system 23 itself.
  • the outcoupling device 24 is to be understood in its further course as a LichtIeitsystem, which undertakes the task of transporting light rays 17. Meeting from the extraction system 23
  • Outcoupling device 24 they are totally reflected or let through, depending on their angular position at this interface 22.
  • the goal is to light rays 17 with too large an angle to the optical axis 5 from the
  • the aim is to produce light rays from a diffused large
  • Fig. 9a / b is a simple optical wedge as
  • Refraction device 3 is shown, which is intended to clarify the procedure and the relationship of the beam space reduction by the temporal and spatial displacement of the light beams 17 again.
  • Refraction device 3 on a large entrance surface 2 light rays 17 supplied.
  • the goal is that the
  • Entrance surface 2 penetrate into the wedge as a refraction device 3, but leave the wedge again on the entrance surface. 2
  • Fig. 9b is in the simple optical wedge as
  • Refraction device 3 a further optical element having a higher optical density than the wedge with introduced.
  • This concentrator device 4 now changes specifically the temporal and spatial radiation of the light beams 25 and 26 in the optical arrangement, so that they are temporally offset from each other. Due to this temporal
  • Fig. 10 is the schematic sequence of the individual
  • a radiation beam which can also be a focused focal point, is irradiated onto an entrance surface of an optical arrangement 1.
  • the divergence of the irradiated radiation is adjusted in a refraction device 102 and components of the light are spatially and temporally displaced relative to one another.
  • the spatially split light emerging from the refraction device is then in a concentrator device 103
  • a light guide system (104) in the form of focusing devices, mirrored
  • the narrowed in their beam space light beams can then be merged with other light beam spaces together (105) wherein the resulting cross-section represents a new radiation exit surface, from which the
  • a refraction device (107), which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other.
  • the spatially split from the refraction device Light is then connected by means of a

Abstract

The invention relates to a device for increasing the energy density of light or other radiation, designed as an optical arrangement (1) that comprises at least one optical refractive device (3) and one concentrator device (4), wherein the optical refractive device (3) in said optical arrangement (1) is in the form of a prism-shaped wedge (13) for adapting divergence and for the spatial and temporal repositioning (15) of components of the incident light (17), or other radiation, having a solid angle (9) and a radiation output face (14), and said concentrator device (4) is arranged such that, by means of said concentrator device (4), the spatially split light or the radiation exiting the refractive device (3) can be reflected, concentrated, and spatially and temporally superimposed such that the light/radiation exits the concentrator device (4) with a reduced ray space.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Energiedichte von Strahlung Apparatus and method for increasing the energy density of radiation
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum räumlichen und zeitlichen Überlagern von Licht oder anderer Strahlung durch eine optische Anordnung. The invention relates to an apparatus and a method for spatial and temporal superimposition of light or other radiation by an optical arrangement.
In der geometrischen Optik wird Licht dargestellt als eine Menge von Lichtstrahlen, welche sich von einer Lichtquelle weg in eine bestimmte Richtung ausbreiten. Die Lichtstrahlen stehen in einer definierten räumlichen und zeitlichen In geometric optics, light is represented as a set of rays of light propagating away from a light source in a particular direction. The light rays are in a defined spatial and temporal
Beziehung zueinander, welche sich aus ihren individuellen Ausbreitungsrichtungen ergibt. So kann die Ausbreitung von Licht auf Grund der einzelnen Ausbreitungsrichtungen der Lichtstrahlen parallel, divergent oder konvergent sein. Relationship to each other, which results from their individual directions of propagation. Thus, the propagation of light may be parallel, divergent or convergent due to the individual propagation directions of the light rays.
Optische Anordnungen dienen einer Anpassung oder Veränderung der geometrischen und physikalischen Eigenschaften von Optical arrangements serve to adapt or change the geometric and physical properties of
Licht. Beispielsweise können Linsensysteme dazu dienen, aus einem Bündel paralleler Lichtstrahlen ein konvergentes Strahlenbündel zu machen, das auf den Brennpunkt der Linse gebündelt wird und hinter dem Brennpunkt wieder divergiert. Ferner können Spiegel die Ausbreitungsrichtung von Light. For example, lens systems can be used to make a bundle of parallel beams of light convergent to a bundle focused on the focal point of the lens and diverging behind the focus. Furthermore, mirrors can determine the propagation direction of
Lichtstrahlen verändern und je nach Form, beispielsweise wenn sie als Hohlspiegel ausgebildet sind, auch die Change light rays and depending on the shape, for example, if they are designed as a concave mirror, and the
Divergenz des Lichts verändern. Besonders interessant sind solche optischen Anordnungen, wenn man Lichtstrahlen aus mehreren Lichtquellen, beispielsweise mehreren Lampen oder von einer größeren Fläche, beispielsweise einem Change the divergence of the light. Such optical arrangements are particularly interesting when light beams from a plurality of light sources, for example a plurality of lamps or from a larger area, for example a
Sonnenkollektor, auf eine einzige kleinere Fläche Solar panel, on a single smaller area
konzentrieren will. wants to concentrate.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Möglichkeiten bekannt, wie eine Konzentration von Lichtstrahlen realisiert werden kann. Zum Beispiel können Hohlspiegelsysteme so angeordnet werden, dass sie Lichtstrahlen, die auf die From the prior art, several ways are known how a concentration of light rays can be realized. For example, concave mirror systems can do so be arranged that they have beams of light on the
Spiegeloberfläche treffen, in einem einzigen Brennpunkt bündeln und somit die Energiedichte bzw. die Mirror surface meet, focus in a single focus and thus the energy density or the
Bestrahlungsstärke erhöhen. Das Anwendungsgebiet solcher sogenannten nichtabbildenden Konzentratoren liegt Increase irradiance. The field of application of such so-called non-imaging concentrators is
üblicherweise bei Solarkraftwerken oder Photovoltaikanlagen . usually in solar power plants or photovoltaic systems.
Eine weitere Möglichkeit, Lichtstrahlen zu konzentrieren, ist die Verwendung einer Sammellinse, welche Licht, das parallel auf die Eintrittsfläche trifft, auf einen Another way to focus rays of light is to use a converging lens that focuses light incident on the entrance surface in parallel
Brennpunkt fokussiert und somit die Energiedichte bzw. die Bestrahlungsstärke erhöht. Focused focus and thus increases the energy density and the irradiance.
Ein Nachteil der vorgenannten Konzentratoren ist, dass ein Strahlenbündel hier immer in Abhängigkeit von seinem A disadvantage of the aforementioned concentrators is that a ray bundle always depends on its
Strahlenraumwinkel zu seinem Strahlenquerschnitt steht, so das der Strahlenraum als solcher immer eine konstante Beam space angle is to its beam cross section, so that the radiation space as such is always a constant
Energiegröße darstellt. Verändert man in den hier Represents energy quantity. Do you change that in here?
beschriebenen Verfahrensweisen einen Strahlenraumwinkel so verändert sich zwangsläufig auch sein Querschnitt und umgekehrt . described procedures a beam space angle so inevitably changes its cross-section and vice versa.
Eine nicht-abbildende optische Sammel- und A non-imaging optical collection and
Konzentrationsvorrichtung zur Verwendung in der optischen Kommunikation wird in der US 2006/0233492 AI beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine nicht-ebene Trägerstruktur mit einem Strahleneinlass und einem Energieauslass . Die innere Oberfläche der Trägerstruktur umfasst ein streuendes und reflektierendes Medium, z. B. eine Bandlückenstruktur, um die Sammel- und Konzentrationseffizienz zu verbessern. Concentrating apparatus for use in optical communication is described in US 2006/0233492 Al. The device comprises a non-planar support structure with a beam inlet and an energy outlet. The inner surface of the support structure comprises a diffusing and reflecting medium, e.g. B. a bandgap structure to improve the collection and concentration efficiency.
Dadurch besteht eine gewisse Unabhängigkeit vom This gives a certain independence from
Einfallswinkel der Strahlung und eine Nachführung zur Angle of incidence of the radiation and a tracking to the
Sonnenbewegung ist nicht notwendig. Ähnlich ist auch die Vorrichtung gemäß der US 2006/0191566 AI aufgebaut, wobei hier die Berechnungseinrichtung die Form eines prismenförmigen Keils aufweist. Sun movement is not necessary. Similarly, the device according to US 2006/0191566 AI is constructed, in which case the calculation means has the form of a prism-shaped wedge.
Bei der ebenfalls ähnlich aufgebauten Vorrichtung nach der US 2007/0246040 AI ist die innere Struktur röhrenförmig ausgebildet, so dass die aus der Röhre austretenden Strahlen stärker kollimiert und im Wesentlichen parallel zur In the likewise similarly constructed device according to the US 2007/0246040 Al, the inner structure is tubular, so that the rays emerging from the tube collimated more strongly and substantially parallel to the
Röhrenachse fokussiert oder gerichtet sind, indem die Tube axis are focused or directed by the
Energie durch einen Detektor, eine optische Faser oder eine andere Sammelvorrichtung gesammelt werden kann. Energy can be collected by a detector, an optical fiber or other collection device.
Aus der DE 197 54 047 AI ist ein Solarmodul bekannt, bei dem mittels eines Konzentrators eine hohe Büdelungsgüte der Lichtstrahlen erreicht wird. From DE 197 54 047 AI a solar module is known, in which by means of a concentrator high Büdelungsgüte the light beams is achieved.
Eine Solarzelle ist dabei an der Spitze einer V-Form A solar cell is at the top of a V-shape
angeordnet, die von einem Paar Prismen gebildet wird, deren Brechungsindex größer als der der Luft ist. Das einfallende Licht wird mehrfach reflektiert einschließlich einer inneren Totalreflektion unterzogen. Es kommt zu einer arranged, which is formed by a pair of prisms whose refractive index is greater than that of the air. The incident light is reflected several times including a total internal reflection. It comes to a
Strahlenrückführung, ohne Erhöhung der Strahlung im Radiation feedback, without increasing the radiation in the
Strahlungsraum . Radiation room.
Bei der US 6 123 436 A erfolgt eine Strahlungsbündelung, ohne dass diese einer räumlichen Überlagerung unterzogen wird . In US Pat. No. 6,123,436 A, radiation bundling takes place without this being subjected to a spatial superimposition.
Mit diesem bekannten Verfahren der Strahlenbündelung ist Grundsätzlich keine Energieerhöhung des Strahlenflusses durch Strahlenzugabe möglich. Das ist Aufgabe der Erfindung. With this known method of beam bundling is basically no increase in energy of the beam flux by adding radiation possible. That is the object of the invention.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des This task is solved with the characteristics of the
Vorrichtungsanspruches 1. Ein Verfahren benennt Anspruch 14 Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche . Device Claim 1. A method identifies claim 14 Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Mit der Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welche es ermöglichen, den With the invention, an apparatus and a method are provided, which enable the
Strahlenraumwinkel von seinem Strahlenquerschnitt Beam space angle from its beam cross section
abzukoppeln, d. h. zum Einen eine grundsätzliche Trennung des Strahlenraumwinkels vom dazugehörigen Strahlenraum- querschnitt und zum Anderen das Einbringen von zusätzlicher Strahlung in einen „konstanten" Strahlenraum, ohne das sich dieser in seiner Größe verändert. disconnect, d. H. On the one hand, a fundamental separation of the ray space angle from the associated ray space cross section and, on the other hand, the introduction of additional radiation into a "constant" ray space, without this changing its size.
Das im Anschluss beschriebene optische Verfahren der The optical method described in the following
Lichtstrahlenraumverkleinerung in Kombination mit der Light beam space reduction in combination with the
Lichtstrahlenraumüberlagerung steht stellvertretend für jede Art von Strahlung und ist damit auch auf nicht optische Strahlung übertragbar, wie beispielsweise Wärmestrahlung. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend von Lichtstrahlung gesprochen. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die Light beam space overlay is representative of any type of radiation and is therefore also applicable to non-optical radiation, such as heat radiation. For better understanding, light radiation is used below. Furthermore, it is assumed that the
Strahlung als eine räumliche Energiegröße zu verstehen ist, welche einen Raum in einer dazugehörigen Zeit einnimmt. Radiation is to be understood as a spatial energy quantity which occupies a space in a corresponding time.
Verschiedene Räume eines Zeitraumes können hierbei nicht zur gleichen Zeit an einem Ort sein. Räume unterschiedlicher Zeiträume können sich hingegen überlagern. Different rooms of a period can not be in one place at the same time. Rooms of different periods, on the other hand, can overlap.
Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zu Grunde, dass bei einem Bündel von Lichtstrahlen der Strahlenquerschnitt mit dem dazugehörigen Raumwinkel in einer optischen Anordnung so hinsichtlich seiner Divergenz und Bewegung verändert werden kann, das dieser ursprüngliche Strahlenquerschnitt sich zeitlich und räumlich verlagert und auf Grund dieser The invention is based on the idea that with a bundle of light beams, the beam cross section with the associated solid angle in an optical arrangement can be changed in terms of its divergence and motion, that this original beam cross section temporally and spatially shifts and due to this
Verlagerung die einzelnen Energieteilchen sich nun räumlich untereinander überlagern lassen, wodurch sich der Shift the individual energy particles can now be spatially superimposed with each other, causing the
Lichtstrahlenraum in seinem Strahlenquerschnitt und/oder Raumwinkel verkleinert. Light beam space in its beam cross section and / or Solid angle reduced.
Durch diese Strahlenraumquerschnitts- oder Through this jet space cross-section or
Raumwinkelverkleinerung in einem Strahlenfluss , welcher eine Strahlenraumverkleinerung darstellt, ist es nun wiederum möglich, zusätzliche Strahlung dem verkleinerten  Solid angle reduction in a beam flux, which is a beam space reduction, it is now possible again, the additional reduced radiation
Strahlenquerschnitt oder Raumwinkel hinzuzufügen. Somit erreicht der Strahlenraumquerschnitt bzw. Raumwinkel durch diese zusätzliche Strahlung, was in diesem Fall eine Add beam cross-section or solid angle. Thus, the beam space cross-section or solid angle achieved by this additional radiation, which in this case a
Strahlenraumüberlagerung darstellt, wieder seine Ray space overlay represents, again its
ursprüngliche Ausgangsgröße. Dadurch lässt sich die original output. This allows the
Strahlenmenge schrittweise und wiederholt steigern, ohne den Strahlenraum zu vergrößern. Increase the amount of radiation gradually and repeatedly without increasing the radiation space.
Definitionen : Definitions:
Eine optische Anordnung bezeichnet eine Menge von optischen Bauelementen, die so angeordnet sind, dass sich die An optical arrangement refers to a set of optical components arranged such that the
physikalischen Eigenschaften eines Lichtstrahles verändern. Eigenschaften können beispielsweise die change the physical properties of a light beam. Properties can be, for example, the
Ausbreitungsrichtung, RaumwinkelVeränderung, Propagation direction, solid angle change,
Querschnittgröße oder die räumliche und zeitliche Beziehung zu einem anderen Lichtstrahl sein. Cross-sectional size or the spatial and temporal relationship to another beam of light.
Eine optische Brechungseinrichtung ist ein optisches An optical refraction device is an optical one
Element, das auf Grund seines Brechungsindexes, seiner Reflexionseigenschaften und seiner geometrischen Form die physikalischen Eigenschaften von Strahlung verändert oder umlenkt. Es hat die Aufgabe, einen Strahlenraumquerschnitt und deren Strahlenraumwinkel zeitlich und räumlich Element that changes or redirects the physical properties of radiation due to its refractive index, reflection properties and geometric shape. It has the task, a ray space cross-section and its beam space angle temporally and spatially
aufzusplitten und zu verkleinern oder zu überlagern. split up and downsize or overlay.
Beispielsweise kann ein optisches Element oder ein Spiegel solch eine Brechungseinrichtung sein. Eine Konzentratoreinrichtung bezeichnet ein optisches For example, an optical element or a mirror may be such a refraction device. A concentrator means an optical
Element, das zeitlich und räumlich aufgesplittete Strahlung in ihrer Winkelfunktion und Winkelausrichtung zur Element, the temporally and spatially split radiation in their angular function and angular orientation to
Austrittsfläche optimiert und diese in einem Strahlenfluss räumlich überlagert. Beispielsweise kann ein Hohlspiegel oder ein optisches Element, was einen höheren Brechungsindex als die optische Brechungseinrichtung hat, eine solche Optimized exit surface and spatially superimposed in a beam flow. For example, a concave mirror or an optical element having a higher refractive index than the optical refraction device may be one
Konzentratoreinrichtung sein. Concentrator device be.
Der Lichtstrahlenraum stellt eine Lichtmenge an Strahlung dar, welche sich in einer Raumgröße befindet. Dabei The light beam space represents a quantity of light of radiation which is in a room size. there
definiert sich die Raumgröße über seinen Raumwinkel und Raumquerschnitt . the room size is defined by its solid angle and room cross section.
Eine Lichtstrahlenraumverkleinerung erfolgt, wenn ein A beam room reduction takes place when a
Raumquerschnitt sich ohne Veränderung des dazugehörigen Raumwinkels verkleinert, wenn ein Raumwinkel sich ohne Room cross-section decreases without changing the associated solid angle, if a solid angle without
Veränderung des dazugehörigen Raumquerschnitts verkleinert oder in Kombination beider Varianten, bei jeweils Change in the associated room cross-section reduced or in combination of both variants, in each case
gleichbleibender Strahlenmenge. constant amount of radiation.
Eine Lichtstrahlenraumüberlagerung erfolgt, wenn mehrere Lichtstrahlenräume mit jeweils einem eigenständigen Raum in einem gemeinsamen Strahlenraum vereint werden, so dass Räume mit einer definierten Lichtmenge, welche jeweils einen A Lichtstrahlenraumüberlagerung takes place when several light beam spaces are each combined with a separate room in a common beam room, so that spaces with a defined amount of light, which each have a
Raumwinkel mit dem dazugehörigen Raumquerschnitt besitzen, nach einer Strahlenraumüberlagerung nur noch in einem Raum existieren, wobei sich aber die gesamte Lichtmenge aller Räume in diesem verkleinertem Raum überlagert. Nach solch einer Überlagerung stellt diese Lichtmenge nun wiederum einen eigenen Lichtstrahlenraum dar. Have solid angles with the corresponding spatial cross-section, after a ray space overlay only exist in one room, but superimposed on the total amount of light of all rooms in this reduced space. After such an overlay, this amount of light now represents its own light beam space again.
Eine Fokussierungseinrichtung bezeichnet ein optisches Element, das mehrere Lichtstrahlen auf einen Brennpunkt oder eine Brennebene in einer optischen Abbildung erhaltenden Weise fokussiert. Beispielsweise kann eine Sammellinse eine solche Fokussierungseinrichtung sein. A focusing means denotes an optical element which receives a plurality of light beams to a focal point or a focal plane in an optical image Way focused. For example, a converging lens may be such a focusing device.
Ein Lichtleitsystem ermöglicht den Transport von A lighting control system allows the transport of
Lichtstrahlen über eine gewünschte Distanz, beispielsweise durch Zuhilfenahme von Fokussierungseinrichtungen, Light rays over a desired distance, for example by means of focusing devices,
verspiegelten Hohlkörpern oder Lichtleitern. mirrored hollow bodies or light guides.
Eine Strahlenausgangsfläche ist der Strahlenquerschnitt, der auf die optische Anordnung trifft. A ray exit area is the beam cross section that meets the optical arrangement.
Die Eintrittsfläche bezeichnet die Fläche, durch die Licht in eine optische Anordnung eintritt. The entrance surface refers to the area through which light enters an optical arrangement.
Ein prismenförmiger Keil oder Doppelkeil ist eine optische Brechungseinrichtung, die weitestgehend die Form eines Keils hat. Der Keil kann dabei eine Symmetrieebene besitzen und teilweise verspiegelt sein. Er ist in seiner Ausführung unterschiedlich, wobei seine Aufgabe die räumlich und zeitliche Aufsplittung oder Überlagerung einer A prism-shaped wedge or double wedge is an optical refraction device that has largely the shape of a wedge. The wedge may have a plane of symmetry and be partially mirrored. It is different in its execution, its task being the spatial and temporal splitting or superposition of a
Strahlenausgangsfläche ist. Radiation output surface is.
Die Austrittsfläche bezeichnet die Fläche, durch die Licht eine optische Anordnung verlässt. The exit surface is the area through which light exits an optical assembly.
Eine Grenzfläche stellt die Verbindungsfläche zweier An interface represents the interface of two
optischer Elemente dar, welche unterschiedliche optische Dichten besitzen, wodurch Lichtstrahlen an dieser Fläche der Totalreflexion unterliegen oder diese durchdringen. optical elements, which have different optical densities, whereby light rays at this surface of the total reflection or penetrate.
Eine Auskopplungseinrichtung ermöglicht ein Selektieren von Lichtstrahlen mit verschiedenen Winkelgrößen zu einer optischen Achse, wobei diese an einer Grenzfläche von zwei unterschiedlichen optisch dichteren Medien total reflektiert oder durchgelassen werden. Bevorzugte Ausführungsformen : A decoupling device makes it possible to select light beams with different angular sizes to an optical axis, these being totally reflected or transmitted at an interface of two different optically denser media. Preferred embodiments:
Insbesondere wird somit eine Vorrichtung zur In particular, therefore, a device for
Lichtstrahlen:raumverkleinerung durch Beams of light: room reduction by
Strahlenraumüberlagerung eines LichtStrahlenbündels und zur Lichtstrahlenraumüberlagerung durch Strahlenraumüberlagerung mehrerer Lichtstrahlenbündel geschaffen.  Radiation space superposition of a light beam bundle and created for Lichtstrahlenraumüberlagerung by ray space superposition of multiple light beams.
Ausgebildet als eine optische Anordnung, umfasst diese eine optische Brechungseinrichtung zur Divergenzanpassung, sowie dem räumlichen und zeitlichen Repositionieren von  Formed as an optical arrangement, this includes an optical refraction device for divergence adjustment, as well as the spatial and temporal repositioning of
Bestandteilen des Lichts, eine Konzentratoreinrichtung und ein optisches Lichtleitersystem, wobei die optische Components of the light, a concentrator device and an optical fiber system, wherein the optical
Brechungseinrichtung die Form eines prismenförmigen Refraction device in the form of a prism-shaped
teilweise verspiegelten Doppelkeils ausbildet und die partially mirrored double wedge trains and the
Konzentratoreinrichtung eine parabolische Keilform besitzt, so dass die Brechungseinrichtung Licht, welches ein bereits fokussierter Brennpunkt sein kann, durch eine Concentrator device has a parabolic wedge shape, so that the refraction device light, which may be an already focused focus by a
Strahlenausgangsfläche über die Eintrittsfläche aufnimmt und diese räumlich und zeitlich verlagert. Hierdurch erhält die ursprüngliche Strahlenausgangsfläche eine räumliche Receive radiation output surface over the entrance surface and these spatially and temporally shifted. This gives the original radiation output surface a spatial
Dimension, die diese als neu entstandener Raumwinkel wieder verlässt, welche von der Konzentratoreinrichtung aufgenommen und in einem weiteren Raumwinkelbereich räumlich und zeitlich überlagert wird, wodurch eine Dimension, which leaves this newly emergent solid angle, which is taken up by the concentrator and spatially and temporally superimposed in a further solid angle range, creating a
Strahlenraumverkleinerung entsteht. Die Lichtstrahlen, welche die Konzentratoreinrichtung durchdrungen haben, können nunmehr über ein Lichtleitersystem zu einer weiteren optischen Anordnung zur Lichtstrahlenraumüberlagerung transportiert werden, wo die in ihrem Strahlenraum  Jet space reduction arises. The light beams which have penetrated the concentrator device can now be transported via a light guide system to a further optical arrangement for light beam space superposition, where the beam radiation in their space
verkleinerten Lichtstrahlen mit weiteren verkleinerten Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden und der damit neu entstandene Querschnitt eine Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die austretenden Lichtstrahlen, welche von einer Vielzahl optischer Anordnungen stammt, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wobei im Anschluss mittels einer reduced light beams are merged with further reduced light beam spaces together and thus the newly formed cross-section represents a radiation exit surface from which the exiting light rays, which originate from a plurality of optical arrangements, on the Meeting entrance surface of a refraction device, which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, followed by means of a
Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, so dass nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche in Form einer Concentrator device reflects the emerging from the refraction spatially split light, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that after passing through the concentrator means the light over the exit surface in the form of a
Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer  Light beam space overlay in combination with a
Lichtstrahlenraumverkleinerung diese wieder verlässt. Light beam space reduction leaves these again.
Ferner wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Furthermore, advantageously a method for
Lichtstrahlenraumverkleinerung durch Strahlenraumüberlagerung eines Lichtstrahlenbündels und zur Light beam space reduction by radiation space superposition of a light beam and the
Lichtstrahlenraumüberlagerung durch Strahlenraumüberlagerung mehrerer Lichtstrahlenbündel geschaffen, die folgende Lichtstrahlenraumüberlagerung created by radiation space superposition of multiple light beams, the following
Schritte umfassen: Steps include:
Einstrahlen eines Lichtbündels, was ein bereits fokussierter Brennpunkt sein kann, durch eine Strahlenausgangsfläche auf eine optische Brechungseinrichtung, welche einen  Radiating a light beam, which may be an already focused focal point, through a beam exit surface onto an optical refraction device, which has a
prismenförmigen Keil oder teilweise verspiegelten Doppelkeil darstellt, der die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wonach im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung, was einen parabolischen Spiegel oder optischen Keil darstellt, das aus der represents a prismatic wedge or partially mirrored double wedge, which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, after which by means of a concentrator means, which is a parabolic mirror or optical wedge, from the
Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, so das nach Durchlaufen der Refraction emerging spatially split light reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed, so after passing through the
Konzentratoreinrichtung das Licht mit einem verkleinerten Strahlenraum durch ein Lichtleitsystem in Form von Concentrator device, the light with a reduced beam space through a light guide system in the form of
Fokussierungseinrichtungen oder von verspiegelten Focusing devices or mirrored
Hohlkörpern oder von Lichtleitern zu einer weiteren optischen Anordnungen zur Lichtstrahlenraumüberlagerung transportiert wird, wo die in ihrem Strahlenraum Hollow bodies or of optical fibers to another optical arrangements are transported to the light beam space overlay, where in their beam room
verkleinerten Lichtstrahlen mit weiteren reduced light rays with more
Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden und der damit neu entstandene Querschnitt eine Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die austretenden Lichtstrahlen, welche von einer Vielzahl von optischen Anordnungen stammt, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wobei im Anschluss mittels einer  Beams of light are performed together and the newly created cross section represents a beam output surface from which the exiting light rays, which comes from a variety of optical arrangements, meet the entrance surface of a refraction device, which adjusts the divergence of the incident radiation and components of the light spatially and temporally to each other, followed by means of a
Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert, so das nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche in Form einer Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Lichtstrahlenraumverkleinerung diese wieder verlässt. Concentrator device reflects the spatially split light emerging from the refraction device, concentrated, spatially and temporally superimposed, so that after passing through the concentrator the light on the exit surface in the form of a Lichtstrahlenraumüberlagerung in combination with a Lichtstrahlenraumverkleinerung this leaves again.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die optische Anordnung es erlaubt, einen Lichtstrahlenraum individuell, also den Strahlenquerschnitt oder Strahlenraumwinkel einzeln oder in Kombination zu verändern, ohne dass andere Parameter mit betroffen sind. Dadurch kann einem Strahlenbündel zusätzliche Strahlungsleistung hinzugefügt werden, ohne das sich physikalische Ausgangsgrößen wie Querschnitt oder Winkel verändern. Somit kann schrittweise und wiederholt die Bestrahlungsstärke eines Strahlenwinkels oder The advantage of the invention lies in the fact that the optical arrangement allows a light beam space to be changed individually, ie the beam cross section or beam space angle individually or in combination, without affecting other parameters. As a result, additional radiation power can be added to a beam without changing physical output variables such as cross section or angle. Thus, the irradiance of a beam angle or
Strahlenquerschnitts erhöht werden. Entscheidend dabei ist, dass die zusätzlich eingestrahlten Lichtstrahlen nach Beam cross section can be increased. The decisive factor is that the additionally irradiated light rays after
Durchlaufen der optischen Anordnung in einer gemeinsamen Raumgröße überlagert werden. Somit ist eine fortwährende und wiederholte Überlagerung von Lichtstrahlen möglich. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung sieht vor, einen Strahlenquerschnitt zu verkleinern ohne dessen Strahlenraumwinkel zu verändern. Passing through the optical arrangement are superimposed in a common room size. Thus, a continuous and repeated superposition of light rays is possible. A particularly advantageous embodiment of the beam space reduction or beam space superposition provides for reducing a beam cross section without changing its beam space angle.
Diese umfassen folgende Schritte: These include the following steps:
Einstrahlen von Licht durch eine Strahlenausgangsfläche auf eine optische Brechungseinrichtung, wobei diese Radiating light through a radiation exit surface onto an optical refraction device, wherein said
Strahlenausgangsfläche im Vergleich zur Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung eine größere Fläche besitzt, wobei die Brechungseinrichtung die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so dass im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Radiation output surface in comparison to the exit surface of the concentrator device has a larger area, wherein the refraction device adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, so that subsequently by means of a concentrator from the
Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, wobei nach Durchlaufen der Refraction emerging spatially split light reflected, concentrated, spatially and temporally superimposed, wherein after passing through the
Konzentratoreinrichtung das Licht über die verkleinerte Austrittsfläche mit einem gleich großen oder ähnlichen Concentrator means the light over the reduced exit area with an equal or similar
Raumwinkel wie in der Ausgangssituation diese wieder Solid angle as in the initial situation this again
verlässt, so dass diese Austrittsstrahlung individuell fokussiert oder mit Hilfe von reflektierenden Hohlkörpern oder optischen Lichtleitern transportiert werden kann, wobei die optische Brechungseinrichtung ein optisches Element darstellt, welches die Form eines geschwungenen teilweise verspiegelten prismenförmigen Doppelkeils ausbildet bei der eine Längsseite des Keils als Eintrittsfläche für die leaves so that this discharge radiation can be individually focused or transported by means of reflective hollow bodies or optical light guides, wherein the optical refraction means is an optical element which forms the shape of a curved partially mirrored prismatic double wedge in which a longitudinal side of the wedge as an entrance surface for the
Lichtaufnahme dient und über die zweite Längsseite die Light absorption serves and on the second longitudinal side of the
Lichtstrahlen den Keil räumlich und zeitlich als neuen Beams of light the wedge spatially and temporally as new
Raumwinkel wieder verlassen, so dass diese direkt von der Konzentratoreinrichtung, welche ein optisches keilförmiges Element mit einer höheren optischen Dichte als die Leave solid angles again, so that these directly from the concentrator device, which is an optical wedge-shaped element with a higher optical density than the
Brechungseinrichtung darstellt, in einem zweiten Raumwinkelbereich überlagert wird, wobei die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung im Querschnitt kleiner ist als die der Strahlenausgangsfläche, mit dem Ergebnis, dass die Strahlung, die aus der Konzentratoreinrichtung austritt, im Strahlenquerschnitt verkleinert wurde, sich aber der Represents refraction device, in a second Solid angle region is superimposed, wherein the exit surface of the concentrator device in cross section is smaller than that of the beam output surface, with the result that the radiation emerging from the concentrator device was reduced in beam cross-section, but the
Strahlenraumwinkel gegenüber der Ausgangssituation nicht oder kaum verändert hat, so dass diese Strahlung im Beam space angle with respect to the initial situation has not or hardly changed, so that this radiation in
Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert Connection either focused or controlled
transportiert werden kann. can be transported.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der A particularly advantageous embodiment of the
Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung sieht vor, einen Strahlenraumwinkel zu verkleinern ohne dessen Strahlenquerschnitt zu verändern. Dieses umfasst folgende Schritte: Reduction of the beam space or radiation space overlay provides for reducing a beam space angle without changing its beam cross section. This includes the following steps:
Einstrahlen von Licht mit einem großen Strahlenraumwinkel auf eine optische Brechungseinrichtung, wobei die Irradiating light having a large beam space angle on an optical refraction device, wherein the
Strahlenausgangsfläche zum Vergleich der Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung einen gleichgroßen Querschnitt besitzt, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so das im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht reflektiert, konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird, wobei nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht über die Austrittsfläche mit einem kleineren Raumwinkel wie in der Ausgangssituation diese wieder verlässt, so dass diese Austrittsstrahlung individuell fokussiert oder mit Hilfe von reflektierenden Hohlkörpern oder optischen Lichtleitern transportiert werden kann, wobei die optische Radiation output surface for comparison of the exit surface of the concentrator has an equal cross section, which adjusts the divergence of the irradiated radiation and components of the light spatially and temporally relative to each other, so that subsequently reflected by means of a concentrator the emerging from the refraction spatially split light, concentrated, spatial and temporally superimposed, wherein after passing through the concentrator means the light on the exit surface with a smaller solid angle as in the initial situation leaves this again, so that this exit radiation can be individually focused or transported by means of reflective hollow bodies or optical light guides, wherein the optical
Brechungseinrichtung ein optisches Element darstellt, was die Form eines geschwungenen teilweise verspiegelten prismenförmigen Doppelkeils ausbildet, bei der eine Refraction device represents an optical element, giving the shape of a curved partially mirrored forms a prismatic double wedge, in which a
Längsseite des Keils als Eintrittsfläche für die Long side of the wedge as an entrance surface for the
Lichtaufnahme dient und über die zweite Längsseite die Light absorption serves and on the second longitudinal side of the
Lichtstrahlen den Keil räumlich und zeitlich als neuen Beams of light the wedge spatially and temporally as new
Raumwinkel wieder verlässt, so dass diese direkt von der Konzentratoreinrichtung, welches ein optisches keilförmiges Element mit einer höheren optischen Dichte als die Solid angle leaves again, so this directly from the concentrator device, which is an optical wedge-shaped element with a higher optical density than the
Brechungseinrichtung darstellt, in einen zweiten Refraction represents, in a second
Raumwinkelbereich überlagert wird, wobei die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung im Querschnitt gleichgroß ist wie die der Strahlenausgangsfläche, mit dem Ergebnis, dass die Strahlung, die aus der Konzentratoreinrichtung austritt, im Strahlenquerschnitt konstant geblieben ist, sich aber der Strahlenraumwinkel gegenüber der Ausgangssituation Solid angle range is superimposed, wherein the exit surface of the concentrator device in cross-section is the same size as that of the beam output surface, with the result that the radiation exiting the Konzentratoreinrichtung, has remained constant in the beam cross-section, but the beam space angle with respect to the initial situation
verkleinert hat, so dass diese Strahlung im Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert transportiert werden kann . has reduced so that this radiation can be selectively focused or controlled transported.
Eine besonders einfache Form der Strahlenraumverkleinerung bzw. Strahlenraumüberlagerung von Licht umfasst folgende Ausführung : A particularly simple form of beam space reduction or radiation space superposition of light comprises the following embodiment:
Einstrahlen von Licht auf eine optische Brechungseinrichtung zur räumlichen und zeitlichen Aufsplittung von Lichtstrahlen mit anschließender Raumüberlagerung in einer Irradiation of light on an optical refraction device for the spatial and temporal splitting of light beams with subsequent space superposition in one
Konzentratoreinrichtung, bei der die optische Concentrator device in which the optical
Brechungseinrichtung die Form eines einfachen Refraction device the form of a simple
prismenförmigen Keils ausbildet und die forms prism-shaped wedge and the
Konzentratoreinrichtung ein parabolischer Spiegel ist. Die Konzentratoreinrichtung ist in dieser Ausführung so  Concentrator device is a parabolic mirror. The concentrator device is so in this embodiment
angeordnet, dass durch die Eintrittsfläche des arranged that through the entrance surface of the
prismenförmigen Keils eintretendes Licht, was auch prism-shaped wedge entering light, too
gleichzeitig die Strahlenausgangsfläche darstellt, dieses an den Längsseiten des prismenförmigen Keils mit einem verkleinerten aber räumlich und zeitlich aufgesplitteten, verlagerten Raumwinkel wieder austritt, wo bei die at the same time represents the radiation output surface, this on the long sides of the prism-shaped wedge with a reduced but spatially and temporally split, shifted solid angle again emerges, where in the
Konzentratoreinrichtung diese räumlich und zeitlich Concentrator this spatially and temporally
aufgesplitteten Raumwinkel, welche insgesamt einen großen Raumquerschnitt ergeben würden, in einen kleinen split solid angle, which would give a total of a large area cross-section, in a small
Raumquerschnitt überlagert, so dass dieser neu entstandene Raumwinkelbereich kleiner ist als der ursprüngliche Superimposed on the space cross section, so that this newly created solid angle range is smaller than the original one
Raumwinkelbereich der Ausgangssituation. Solid angle range of the initial situation.
Der Lichtstrahlenquerschnitt der Lichtstrahlen verändert sich bei dieser Ausführungsform nur unwesentlich, so dass diese im Anschluss wahlweise fokussiert oder kontrolliert transportiert werden können.  The light beam cross section of the light beams changed only insignificantly in this embodiment, so that these can be selectively focused or controlled transported.
Ferner wird vorteilhafterweise ein Verfahren zur Furthermore, advantageously a method for
Strahlenraumwinkelausrichtung dargelegt, die folgende  Beam space angle alignment set forth below
Schritte umfassen:  Steps include:
Einstrahlen von Licht auf eine optische Radiating light onto an optical
Brechungseinrichtung, welche die Divergenz der Refraction device which detects the divergence of
eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, so das im adapted to radiated radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other, so in the
Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung das aus der Brechungseinrichtung austretende Licht reflektiert, Connection by means of a concentrator device which reflects the light emerging from the refraction device,
konzentriert, räumlich und zeitlich überlagert wird. Nach dieser hier mehrfach beschriebenen Strahlenraumverkleinerung werden die Lichtstrahlen in ein Auskopplungssystem concentrated, spatially and temporally superimposed. After this radiation space reduction, described here several times, the light beams become a decoupling system
überführt, was die Aufgabe hat, Lichtstrahlen, welche einen vorgegebenen Winkel von der optischen Achse weg übersteigt über eine Auskopplungseinrichtung auszukoppeln und in ein Lichtleitsystem wiederum einzukoppeln, so dass diese transferred, which has the task of coupling light beams, which exceeds a predetermined angle away from the optical axis via a coupling device and in turn coupled into a light control system, so that they
Strahlung durch ein Lichtleitsystem zu der ursprünglichen Eintrittsfläche transportiert und erneut in die optische Anordnung eingestrahlt werden kann, um den Prozess mit der neu zugeführten Strahlung nochmals zu durchlaufen. Auf Grund dessen hat die verbleibende Lichtstrahlung im Radiation can be transported by a light guide system to the original entrance surface and re-irradiated in the optical arrangement to re-run the process with the newly supplied radiation. On reason whose has the remaining light radiation in the
Auskopplungsystem nun einen vorgegebenen Strahlenwinkel zur optischen Achse, welcher nicht überschritten werden kann, so dass diese Strahlung mit einem sehr kleinen Raumwinkel die Austrittsfläche wieder verlässt. Doping system now a predetermined beam angle to the optical axis, which can not be exceeded, so that this radiation leaves the exit surface again with a very small solid angle.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden mehrere der optischen Anordnungen der Erfindung, bei denen die Strahlenausgangsfläche der Brechungseinrichtung größer ist als die Austrittsfläche der Konzentratoreinrichtung (bei konstantem Strahlenraumwinkel) , über ein Lichtleitsystem miteinander verkoppelt. Dabei wird das Licht, welches aus einer Austrittsfläche einer optischen Anordnung stammt, in einen Lichtleiter eingekoppelt. Dieser Lichtleiter, der auch Teil der Konzentratoreinrichtung sein kann, In a particularly advantageous embodiment, several of the optical arrangements of the invention, in which the beam output surface of the refraction device is larger than the exit surface of the concentrator device (at constant beam space angle), coupled together via a light guide system. In this case, the light which originates from an exit surface of an optical arrangement is coupled into an optical waveguide. This light guide, which can also be part of the concentrator device,
transportiert nun dieses zu einer weiteren optischen now transports this to another optical
Anordnung, wobei die hier benannten optischen Anordnungen bevorzugt eine einheitliche Größe besitzen. Entscheidend dabei ist, dass der Querschnitt des Lichtleiters kleiner ist als der Querschnitt der Strahlenausgangsfläche der weiteren optischen Anordnungen. Auf Grund dieser Flächenunterschiede sind Voraussetzungen geschaffen, das mehrere Lichtleiter aus unterschiedlichen optischen Anordnungen in eine optische Anordnung eingekoppelt werden können. Da der Arrangement, wherein the here-mentioned optical arrangements preferably have a uniform size. It is crucial that the cross section of the light guide is smaller than the cross section of the beam output surface of the other optical arrangements. Due to these differences in area conditions are created that several optical fibers from different optical arrangements can be coupled into an optical arrangement. Since the
Strahlenraumwinkel bei verkleinertem Querschnitt konstant bleibt, können in dieser Ausführung so viele Lichtleiter in einem Querschnitt vereint werden, bis die ursprüngliche Strahlenausgangsfläche erreicht wird. Damit ergeben mehrere optische Anordnungen eine neue Strahlenausgangsfläche, welche identisch ist mit einer der ursprünglichen Beam space angle remains constant at reduced cross-section, so many optical fibers can be combined in a cross section in this embodiment, until the original radiation output surface is reached. Thus, multiple optical arrays yield a new beam output area which is identical to one of the original ones
Strahlenausgangsflächen. Im Rahmen der physikalischen Beam output surfaces. As part of the physical
Gesetze kann somit durch Hintereinanderschalten mehrerer optischer Anordnungen der Erfindung die Bestrahlungsstärke der Austrittsfläche einer nachfolgenden optischen Anordnung immer weiter erhöht werden, ohne den Strahlenraumwinkel zu verändern . Laws can thus by irradiating several optical arrangements of the invention, the irradiance the exit surface of a subsequent optical arrangement are further increased without changing the beam space angle.
Die beschriebenen Ausführungsformen haben lediglich The described embodiments have only
Beispielcharakter und können auch kombiniert ausgeführt werden . Example character and can also be performed in combination.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter The invention will be described below with reference to preferred
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen: Embodiments explained in more detail with reference to the figures. Hereby show:
eine schematische Darstellung des a schematic representation of the
prismenförmigen Keils, eine schematische Darstellung einer prism-shaped wedge, a schematic representation of a
Ausführungsform der Erfindung, Embodiment of the invention,
eine schematische Darstellung einer a schematic representation of a
Ausführungsform der optischen Anordnung derEmbodiment of the optical arrangement of
Erfindung mit einer Linse als Invention with a lens as
Fokussierungseinrichtung,  Focusing device,
eine schematische Darstellung einer a schematic representation of a
Ausführungsform der Erfindung, bei der Embodiment of the invention, in which
mehrere optische Anordnungen hintereinander positioniert sind,  several optical arrangements are positioned behind one another,
weitere typische Ausführungsform der optischen Anordnung,  another typical embodiment of the optical arrangement,
eine typische Ausführungsform der optischen Anordnung in Verbindung mit einem  a typical embodiment of the optical arrangement in conjunction with a
Lichtleiter ,  Optical fiber,
eine schematische Darstellung der  a schematic representation of
Hintereinanderreihung einer Vielzahl von optischen Anordnungen, Fig.8 eine schematische Darstellung einer optische Anordnung mit integriertemA series of optical arrangements, 8 shows a schematic representation of an optical arrangement with integrated
Aus kopplungssystem, From coupling system,
Fig. 9a/b eine schematische Darstellung zum besseren Fig. 9a / b is a schematic representation for the better
Verständnis der Raumüberlagerung und Fig. 10 ein schematisches Flussdiagramm der  Understanding the space overlay and Fig. 10 is a schematic flow diagram of
einzelnen Schritte eines Verfahrens zur  individual steps of a procedure for
Strahlenraumüberlagerung .  Jet space overlay.
Fig. 1 zeigt die schematische Funktionsweise der Fig. 1 shows the schematic operation of the
Brechungseinrichtung 3 in Form eines einfachen Refraction device 3 in the form of a simple
prismenförmigen Keils 13. Im Einfallswinkelbereich 9 durchlaufen Lichtstrahlen eine Strahlenausgangsfläche 14 und treffen auf die Eintrittsfläche 2 des prismenförmigen Keils 13. Die Lichtstrahlen 17 breiten sich nun entsprechend des Snelliusschen Brechungsgesetzes in dem prismenförmigen Keil 13 aus. Eine wesentliche Eigenschaft der Lichtstrahlen ist die optische Brechung durch Totalreflexion, die bei In the incident angle region 9, light rays pass through a radiation exit surface 14 and strike the entrance surface 2 of the prismatic wedge 13. The light rays 17 now propagate in accordance with Snell's law in the prismatic wedge 13. An essential property of the light rays is the optical refraction by total reflection, which at
Lichtstrahlen stattfindet, die unterhalb eines bestimmten Winkels auf eine Grenzfläche eines optisch dichteren Mediums mit einem optisch weniger dichteren Medium auftreffen, hier also an den Innenflächen des prismenförmigen Keils 13. Light rays takes place, which impinge below a certain angle on an interface of an optically denser medium with a less dense optical medium, here so on the inner surfaces of the prism-shaped wedge 13th
Zusätzlich wird die Laufgeschwindigkeit der Lichtstrahlung in einem optischen Medium verändert. Die optische Brechung, die veränderte Laufgeschwindigkeit und die Totalreflexion sorgen dafür, dass Lichtstrahlen 17 welche einen In addition, the running speed of the light radiation is changed in an optical medium. The optical refraction, the changed running speed and the total reflection ensure that light rays 17 which one
Strahlenquerschnitt in Form einer Strahlenausgangsfläche 14 besitzen in dem prismenförmigen Keil 13 eine räumliche und zeitliche Aufsplittung 15 erhalten, so dass die Beam cross-section in the form of a radiation output surface 14 have obtained in the prism-shaped wedge 13, a spatial and temporal splitting 15, so that the
Lichtstrahlen 17 aus dem prismenförmigen Keil 13 in Form von räumlich versetzten Lichtstrahlen 17 mit einem kleineren Winkel als dem Einfallswinkel 9 wieder austreten. Dabei nimmt die Keilform direkten Einfluss auf die Querschnitts- oder Raumwinkelgröße, welche individuell verändert werden kann. Die Brechungseinrichtung 3 dient also zum einen der Umwandlung einer Strahlenausgangsfläche 14 in eine räumliche und zeitlichen Aufsplittung 15 und zum anderen einer Winkel¬ bzw. Querschnittveränderung der Strahlung. Light rays 17 from the prism-shaped wedge 13 in the form of spatially offset light rays 17 at a smaller angle than the angle of incidence 9 again emerge. The wedge shape has a direct influence on the cross-sectional or solid angle size, which can be changed individually. The refraction device 3 thus serves, on the one hand, for the conversion of a radiation output surface 14 into a spatial and temporal splitting 15 and, on the other hand, for an angle or cross-sectional change of the radiation.
In Fig. 2 wird eine typische Ausführungsform der optischen Anordnung 1 gezeigt. Sie umfasst eine Brechungseinrichtung 3 in Form eines prismenförmigen Keils 13 und eine In Fig. 2, a typical embodiment of the optical arrangement 1 is shown. It comprises a refraction device 3 in the form of a prism-shaped wedge 13 and a
Konzentratoreinrichtung 4 in Form eines parabolischen Concentrator device 4 in the form of a parabolic
Spiegels 20, wobei die einfallenden Lichtstrahlen 17 die optische Anordnung 1 von links nach rechts durchlaufen. Die aus einem Einfallswinkelbereich 9 als Strahlenausgangsfläche 14 auftreffenden konvergenten Lichtstrahlen 17 treten durch die Eintrittsfläche 2 hindurch in den prismenförmigen Keil 13 ein, so dass diese im Anschluss an den Längsseiten des prismenförmigen Keils 13, in einen verkleinerten Mirror 20, wherein the incident light rays 17 through the optical arrangement 1 from left to right. The convergent light beams 17 impinging on an incident angle range 9 as the beam output surface 14 enter the prismatic wedge 13 through the entry surface 2, so that they are reduced in size after the longitudinal sides of the prismatic wedge 13
Raumwinkelbereich 6, räumlich und zeitlich versetzt wieder austreten. Die Konzentratoreinrichtung 4 ist nun so Solid angle range 6, spatially and temporally offset emerge again. The concentrator 4 is now so
angeordnet, dass die aus dem prismenförmigen Keil 13 arranged that from the prism-shaped wedge 13
austretenden Lichtstrahlen 17 in einen Raumwinkelbereich 7 übertragen werden. In diesem Bereich 7/15 werden die emerging light rays 17 are transmitted in a solid angle range 7. In this area 7/15 will be the
Lichtstrahlen durch Reflexion ineinander auf eine Light rays by reflection into one another
verkleinerte Austrittsfläche 8 überlagert. Dies ist möglich, da der ursprüngliche Querschnitt der Strahlenausgangsfläche 14, welche als Fläche verstanden werden muss, so nicht mehr existiert. Vielmehr hat diese Fläche nun eine räumliche Ausdehnung 15 angenommen, so dass diese räumlich versetzten Lichtstrahlen 17, welche als eigenständige Räume zu reduced exit surface 8 superimposed. This is possible since the original cross-section of the beam exit surface 14, which must be understood as a surface, no longer exists. Rather, this area has now assumed a spatial extent 15, so that these spatially offset light rays 17, which as independent spaces to
verstehen sind, sich nun hintereinander bzw. untereinander einordnen können. understand, can now arrange themselves in a row or with each other.
Da es sich bei der Strahlenausgangsmenge nicht um eine einzelne Strahlenausgangsfläche 14, sondern um einen kontinuierlichen Strahlenfluss handelt, hat die Konzentratoreinrichtung 4 die Aufgabe, einen Energiefluss , genaugenommen also unterschiedliche Strahlenausgangsflachen 14 zeitlich und räumlich in sich zu überlagern, was in dieser Ausführung zu einer Winkelverkleinerung bei etwa gleichbleibendem Strahlenausgangsfläche 14 führt. Since the radiation output quantity is not a single radiation output surface 14, but rather a single radiation output surface 14 continuous concentric flux, the concentrator device 4 has the task of temporally and spatially superimposing an energy flow, in other words different beam output surfaces 14, which in this embodiment leads to an angular reduction at an approximately constant beam output surface 14.
In Fig. 3 wird eine typische Ausführungsform der optischen Anordnung 1 gezeigt. Sie umfasst eine Brechungseinrichtung 3 in Form eines prismenförmigen Keils 13, eine In Fig. 3, a typical embodiment of the optical arrangement 1 is shown. It comprises a refraction device 3 in the form of a prism-shaped wedge 13, a
Konzentratoreinrichtung 4 in Form eines parabolischen Concentrator device 4 in the form of a parabolic
Spiegels 20 und einer Fokussierungseinrichtung 16 in Form einer Linse, wobei diese die sich divergent aus der Mirror 20 and a focusing device 16 in the form of a lens, which are divergent from the
Austrittsfläche 8 ausbreitende Strahlung wieder in einer Abbildung 18 reproduzier . Diese reproduzierte Abbildung 18 besitzt nun den gleichen Durchmesser wie der Querschnitt der Strahlenausgangsfläche 14. Dabei ist die Erhaltung der optischen Abbildung nicht relevant, sondern lediglich die Fokussierung der Strahlungsleistung. Der Raumwinkel 10 von der reproduzierten Abbildung 18 ist in dieser Ausführung immer noch kleiner als der Raumwinkel 9 der ursprünglichen Strahlenausgangsfläche 14. Exit surface 8 reproducing propagating radiation again in a Figure 18. This reproduced image 18 now has the same diameter as the cross-section of the radiation output surface 14. Here, the preservation of the optical image is not relevant, but only the focusing of the radiation power. The solid angle 10 of the reproduced image 18 in this embodiment is still smaller than the solid angle 9 of the original ray output surface 14th
Der verkleinerte Raumwinkel 10 stellt somit einen Raum zur Verfügung, über den weitere Strahlung 9 auf die Abbildung 18 proj izierbar ist. Das wird in Fig. 4 gezeigt. The reduced solid angle 10 thus provides a space over which further radiation 9 can be projected onto the image 18. This is shown in FIG.
In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der In Fig. 4 is a schematic representation of
Hintereinanderreihung einer optischen Anordnung 1 mit weiteren gleichartigen optischen Anordnungen 11 gezeigt. Dabei befindet sich die Position der Abbildung 18 der optischen Anordnung 1 an der Position der nächstfolgenden weiteren optischen Anordnung 11, so dass die Lichtstrahlen 17 auf eine Abbildung 18 gebündelt werden. Auf Grund der Raumwinkelverkleinerung der Abbildung 18 gegenüber der Concatenation of an optical arrangement 1 with further similar optical arrangements 11 is shown. In this case, the position of the image 18 of the optical arrangement 1 is at the position of the next further optical arrangement 11, so that the light beams 17 are focused onto an image 18. Due to the Solid angle reduction of Figure 18 versus the
Ausgangsstrahlung 9 bei gleichbleibendem Querschnitt, werden neben den Lichtstrahlen 17 zusätzliche Lichtstrahlen 12 auf die Abbildung 18 gebündelt, so dass sowohl die Lichtstrahlen 17 als auch die zusätzlichen Lichtstrahlen 12 in den Output radiation 9 with constant cross section, 17 additional light beams 12 are focused on the image 18 in addition to the light rays, so that both the light rays 17 and the additional light rays 12 in the
prismenförmigen Keil 13 der nächstfolgenden weiteren prism-shaped wedge 13 of the next following
optischen Anordnung 11 eintreten. Bei jeder weiteren optical arrangement 11 occur. At every other
optischen Anordnung 11 werden nun zusätzliche Lichtstrahlenoptical arrangement 11 will now be additional light beams
12 in gleicher Weise auf eine jeweils nächstfolgende 12 in the same way to a respective next
Eintrittsfläche 2 fokussiert. Entry surface 2 focused.
Im Rahmen der physikalischen Gesetze kann somit durch In the context of physical laws can thus by
Hintereinanderschalten mehrerer optischer Anordnungen 1/11 der Erfindung die Bestrahlungsstärke der Austrittsfläche einer nächstfolgenden optischen Anordnung immer weiter erhöht werden, ohne den Raumwinkel oder den Connecting multiple optical arrangements 1/11 of the invention in series, the irradiance of the exit surface of a next optical arrangement can be increased further without the solid angle or
Strahlenquerschnitt zu verändern. Beam cross section to change.
In Fig. 5a/b sind weitere typische Ausführungsformen der optischen Anordnung 1/11 gezeigt. Sie umfassen eine FIGS. 5a / b show further typical embodiments of the optical arrangement 1/11. They include one
Brechungseinrichtung 3 in Form eines teilweise verspiegelten Doppelkeils 13 und eine Konzentratoreinrichtung 4 in Form eines prismenförmigen Keils 19 mit einer höheren optischen Dichte als 3/13, wobei einfallende Lichtstrahlen 17 die optische Anordnung 1 von links nach rechts durchlaufen. Die aus einem Einfallswinkelbereich 9 auf die Refraction device 3 in the form of a partially mirrored double wedge 13 and a concentrator device 4 in the form of a prismatic wedge 19 with a higher optical density than 3/13, wherein incident light rays 17 through the optical arrangement 1 from left to right. The from an incident angle range 9 on the
Strahlenausgangsfläche 14 auftreffenden konvergenten Radiation output surface 14 incident convergent
Lichtstrahlen 17 treten durch die Eintrittsfläche 2 hindurch in den prismenförmigen Keil 13 ein und treten an den Light rays 17 enter through the entrance surface 2 into the prism-shaped wedge 13 and enter the
Längsseiten des prismenförmigen Keils 13 wieder aus. Die Konzentratoreinrichtung 4 ist nun so angeordnet, dass die in einem ersten Raumwinkelbereich aus dem prismenförmigen KeilLongitudinal sides of the prism-shaped wedge 13 again. The concentrator device 4 is now arranged so that in a first solid angle range of the prismatic wedge
13 austretenden räumlich und zeitlich versetzten 13 exiting spatially and temporally staggered
Lichtstrahlen auf einen zweiten Raumwinkelbereich 7 übertragen werden, wobei der zweite Raumwinkelbereich 7/15 diese Strahlung durch optische Brechung, veränderte Light rays on a second solid angle area. 7 be transmitted, wherein the second solid angle range 7/15 this radiation by optical refraction, changed
Laufgeschwindigkeit und der Totalreflexion ineinander überlagert. Dies ist möglich, da der ursprüngliche Running speed and total reflection superimposed. This is possible since the original one
Ausgangsquerschnitt der Strahlenausgangsfläche 14, welcher eine zeitliche Linie für diese Energie darstellt nicht mehr als zeitliche Linie existiert, sondern sich als eine Output cross section of the beam output surface 14, which represents a temporal line for this energy no longer exists as a time line, but as a
räumliche Ausdehnung 15 darstellt, so dass diese räumlich versetzten Energiepunkte nun die Möglichkeit haben sich zeitlich hintereinander bzw. untereinander einzuordnen. Da es sich bei der Strahlenausgangsmenge nicht um eine einzelne Strahlenausgangsfläche 14, sondern um einen kontinuierlichen Strahlenfluss handelt, hat die Konzentratoreinrichtung 4 die Aufgabe, einen Energiefluss , also unterschiedliche Spatial extension 15 represents, so that these spatially offset energy points now have the ability to temporally successive or to classify themselves. Since the radiation output quantity is not a single radiation output surface 14 but a continuous radiation flow, the concentrator device 4 has the task of determining an energy flow, that is to say a different one
Strahlenausgangsflächen 14 räumlich in sich zu überlagern, was je nach Ausführung zu einer Winkelverkleinerung Radiation output surfaces 14 spatially superimpose in itself, which depending on the design to an angular reduction
(Fig. 5a) bei gleichbleibender Strahlenausgangsfläche 14 führt und/oder zu einer Strahlenausgangsflächenverkleinerung (Fig.5b) ohne Raumwinkelveränderung gegenüber der (Fig. 5a) leads at a constant beam output surface 14 and / or to a beam output area reduction (Fig.5b) without spatial angle change from the
Ausgangsstrahlung 9 kommt. Output radiation 9 comes.
In Fig. 6 ist eine typische Ausführungsform der optischen Anordnung 1 gezeigt. Sie umfasst eine Brechungseinrichtung 3 in Form eines teilweise verspiegelten Doppelkeils 13, eine Konzentratoreinrichtung 4 in Form eines prismenförmigen Keils 19 mit einer höheren optischen Dichte als 3 und ein LichtleitSystem 21, wobei die einfallenden Lichtstrahlen 17, welche die optische Anordnung 1 von links nach rechts durchlaufen, direkt von der Konzentratoreinrichtung 4 in ein LichtleitSystem 21 eingespeist werden, so dass die in diesem System befindliche Lichtstrahlung an jeden beliebigen Ort transportiert werden kann. Vorteilhaft wäre hier, dass die Konzentratoreinrichtung 4 und der Lichtleiter 21 eine gemeinsame Einheit bilden. FIG. 6 shows a typical embodiment of the optical arrangement 1. It comprises a refraction device 3 in the form of a partially mirrored double wedge 13, a concentrator device 4 in the form of a prismatic wedge 19 with a higher optical density than 3 and a LichtleitSystem 21, wherein the incident light rays 17 which traverse the optical arrangement 1 from left to right are fed directly from the concentrator device 4 in a LichtleitSystem 21, so that the light radiation contained in this system can be transported to any location. It would be advantageous here that the concentrator device 4 and the light guide 21 have a form a common unity.
In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der In Fig. 7 is a schematic representation of
Hintereinanderreihung einer optischen Anordnung 1 mit weiteren gleichartigen optischen Anordnungen 11 gezeigt. Dabei werden die Lichtstrahlen 17, welche aus einer Concatenation of an optical arrangement 1 with further similar optical arrangements 11 is shown. The light rays 17, which from a
Austrittsfläche 8 einer optischen Anordnung 1 stammt, mit Hilfe eines Lichtleiters 21 auf eine Strahlenausgangsfläche 14 transportiert. Erkennbar ist, das der Lichtleiter 21, welcher die Lichtstrahlen transportiert, einen wesentlich kleineren Querschnitt besitzt als der Strahlenquerschnitt der Strahlenausgangsfläche 14 auf die es trifft. Auf Grund dieser Querschnittunterschiede sind Voraussetzungen Exit surface 8 of an optical arrangement 1, transported by means of a light guide 21 to a radiation exit surface 14. It can be seen that the light guide 21, which transports the light beams, has a substantially smaller cross-section than the beam cross-section of the beam exit face 14 to which it is incident. Due to these cross-sectional differences are prerequisites
geschaffen, das mehrere Lichtleiter 21, welche aus created, the multiple light guide 21, which made
unterschiedlichen optischen Anordnungen 1 stammen, in eine optische Anordnung 11 eingekoppelt werden können. originate from different optical arrangements 1, can be coupled into an optical arrangement 11.
Dadurch wird es möglich, zusätzliche Lichtstrahlen in die nachfolgende Eintrittsfläche 2 einstrahlen zu lassen. Im Rahmen der physikalischen Gesetze kann somit durch This makes it possible to irradiate additional light rays in the subsequent entrance surface 2. In the context of physical laws can thus by
Hintereinaderschalten mehrerer optischer Anordnungen 1/11 der Erfindung die Bestrahlungsstärke der Austrittsfläche 8 einer nächstfolgenden optischen Anordnung 11 immer weiter erhöht werden, ohne den Raumwinkel oder den Rear-switching several optical assemblies 1/11 of the invention, the irradiance of the exit surface 8 of a next optical assembly 11 are always increased without the solid angle or the
Strahlenquerschnitt zu verändern. Beam cross section to change.
Ein Beispiel soll das Potenzial verdeutlichen: Ausgegangen wird davon, das in einer optischen Anordnung das Verhältnis der Flächenverkleinerung von Strahlenausgangsfläche 14 zur Austrittsfläche 8 1 : 5 beträgt. An example is intended to illustrate the potential: The starting point is that, in an optical arrangement, the ratio of the reduction in area from the radiation exit surface 14 to the exit surface 8 is 1: 5.
Die Ausgangsstrahlung stellt jeweils ein fokussierter  The output radiation each represents a focused
Brennpunkt (z.B. Sonnenstrahlen) dar, wobei dieser eine Lichtkonzentration von 1 : 600 aufweist. Focal point (e.g., sunbeams) having a light concentration of 1: 600.
Bei einer Reihenschaltung, bei der die Lichtstrahlen nur fünf optische Anordnungen durchlaufen, entsteht bereits eine Lichtt konzentration von über 1 : 1,8 Millionen. In a series connection, in which the light beams only go through five optical arrangements, already produces a Lichtt concentration of about 1: 1.8 million.
Würde ein Brennpunkt doppelt so viele optische Anordnungen durchlaufen, erreicht die Lichtkonzentration mathematisch betrachtet eine unvorstellbare Größe von über 1 : 5,8 If a focal point were to undergo twice as many optical arrangements, the light concentration mathematically reaches an unimaginable size of more than 1: 5.8
Milliarden . Billions.
In Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung 1 mit integriertem Auskopplungssystem 23 FIG. 8 is a schematic representation of an optical arrangement 1 with integrated extraction system 23
dargestellt. Im Einfallswinkelbereich 9 durchlaufen shown. Go through in the angle of incidence range 9
Lichtstrahlen 17 eine Strahlenausgangsfläche 14 und treffen auf die Brechungseinrichtung 3, wobei diese Lichtstrahlen 17 im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung 4, welche eine höhere optische Dichte als 3 besitzt, räumlich und zeitlich überlagert werden. Die in der Light rays 17 a radiation output surface 14 and impinge on the refraction device 3, said light rays 17 are subsequently superimposed spatially and temporally by means of a concentrator 4, which has a higher optical density than 3. The in the
Konzentratoreinrichtung 4 befindlichen Lichtstrahlen 17 werden nun im Anschluss mittels der Totalreflexion oder verspiegelter Flächen in ein Auskopplungssystem 23  Concentrator 4 located light beams 17 are now in the connection by means of total reflection or mirrored surfaces in a decoupling system 23rd
weitertransportiert. Dieses Auskopplungssystem besteht aus einem optischen Medium, was der Konzentratoreinrichtung 4 entspricht oder ähnelt. An diesem Auskopplungssystem 23 befindet sich in einem Abschnitt eine transported. This extraction system consists of an optical medium, which corresponds to the concentrator device 4 or similar. At this extraction system 23 is located in a section a
Auskopplungseinrichtung 24, welche direkt mit dem Disengaging device 24, which directly with the
Auskopplungssystem 23 verbunden ist, wobei die Out coupling system 23 is connected, wherein the
Auskopplungseinrichtung 24 ein optisches Medium darstellt, welches eine geringere optische Dichte besitzt als das Auskopplungssystem 23 selbst. Die Auskopplungseinrichtung 24 ist in ihrem weiteren Verlauf als ein LichtIeitsystem zu verstehen, was die Aufgabe übernimmt, Lichtstrahlen 17 zu transportieren. Treffen aus dem Auskopplungssystem 23 Outcoupling device 24 represents an optical medium, which has a lower optical density than the outcoupling system 23 itself. The outcoupling device 24 is to be understood in its further course as a LichtIeitsystem, which undertakes the task of transporting light rays 17. Meeting from the extraction system 23
Lichtstrahlen 17 auf den Abschnitt der Light rays 17 on the section of
Auskopplungseinrichtung 24, so werden diese je nach ihrer Winkelstellung an dieser Grenzfläche 22 total reflektiert oder hindurch gelassen. Ziel ist es, Lichtstrahlen 17 mit einem zu großen Winkel zur optischen Achse 5 aus dem Outcoupling device 24, they are totally reflected or let through, depending on their angular position at this interface 22. The goal is to light rays 17 with too large an angle to the optical axis 5 from the
Auskopplungssystem 23 herauszufiltern, um diese im Anschluss über ein Lichtleitsystem 21 erneut in den Ausgangsprozess einzubinden. Die verbleibenden Lichtstrahlen 17 im To filter out coupling system 23, in order to incorporate these again in the output process via a light guide system 21. The remaining light rays 17 in
Auskopplungssystem 23 haben nun einen vorgegebenen Outcoupling system 23 now have a predetermined
Maximalwinkel zur optischen Achse 5, welcher nicht Maximum angle to the optical axis 5, which is not
überschritten werden kann, so dass diese im Anschluss mit einem kleineren Raumwinkel 10 das Auskopplungssystem 23 über die Austrittsfläche 8 wieder verlassen. can be exceeded, so that they leave the extraction system 23 via the exit surface 8 again with a smaller solid angle 10.
Natürlich sind auch hier unterschiedliche Verschmelzungen von optischen Anordnungen mit unterschiedlichen Ausführungen möglich .  Of course, different fusions of optical arrangements with different designs are also possible here.
Ziel ist es, Lichtstrahlen aus einem diffusen großen The aim is to produce light rays from a diffused large
Raumwinkelbereich in einen kleinen geordneten Solid angle area in a small orderly
Raumwinkelbereich umzuwandeln. To convert solid angle range.
In der Fig. 9a/b ist ein einfacher optischer Keil als In Fig. 9a / b is a simple optical wedge as
Brechungseinrichtung 3 dargestellt, der die Verfahrensweise und den Zusammenhang der Strahlenraumverkleinerung durch die zeitliche und räumliche Verschiebung der Lichtstrahlen 17 noch einmal verdeutlichen soll. Refraction device 3 is shown, which is intended to clarify the procedure and the relationship of the beam space reduction by the temporal and spatial displacement of the light beams 17 again.
Aus diesem Grund werden in Fig. 9a einem Keil als For this reason, in Fig. 9a a wedge as
Brechungseinrichtung 3 auf einer großen Eintrittsfläche 2 Lichtstrahlen 17 zugeführt. Das Ziel ist, dass die Refraction device 3 on a large entrance surface 2 light rays 17 supplied. The goal is that the
Lichtstrahlen 17 über die kleinere Austrittsfläche 8 den Keil als Brechungseinrichtung 3 wieder verlassen sollen. Light rays 17 on the smaller exit surface 8 to leave the wedge as a refraction device 3 again.
Dies ist mit dem vereinfacht dargestelltem Verfahren in Fig. 9a aber nur bedingt möglich, da hier aus physikalischen Gründen (Totalreflexion) , nur ein Teil der Strahlung die Austrittsfläche 8 passieren kann. However, this is only possible to a limited extent with the simplified illustrated method in FIG. 9a, because here, for physical reasons (total reflection), only part of the radiation can pass through the exit surface 8.
Es wird ersichtlich, dass der obere Teil der Lichtbündel 25 die Austrittsfläche 8 problemlos durchdringen kann, der untere Teil der Lichtbündel 26, welche über die It can be seen that the upper part of the light bundles 25 the exit surface 8 can penetrate easily, the lower part of the light beam 26, which over the
Eintrittsfläche 2 in den Keil als Brechungseinrichtung 3 eindringen, verlassen jedoch den Keil auch wieder über die Eintrittsfläche 2. Entrance surface 2 penetrate into the wedge as a refraction device 3, but leave the wedge again on the entrance surface. 2
Dies ist darin begründet, dass die Lichtbündel 25 und 26 auf Grund ihrer Größe die Austrittsfläche nicht gleichzeitig passieren können. This is due to the fact that the light bundles 25 and 26 can not pass through the exit surface simultaneously due to their size.
Nun besteht die Möglichkeit mit dem neuen Verfahren Einfluss auf die Strahlung in ihrer zeitlichen und räumlichen Now the possibility exists with the new procedure influence on the radiation in their temporal and spatial
Anordnung zu nehmen. To take arrangement.
In Fig. 9b wird in den einfachen optischen Keil als In Fig. 9b is in the simple optical wedge as
Brechungseinrichtung 3 ein weiteres optisches Element mit einer höheren optischen Dichte als der Keil mit eingebracht. Diese Konzentratoreinrichtung 4 verändert nun speziell die zeitliche und räumliche Strahlung von den Lichtbündeln 25 und 26 in der optischen Anordnung, so, dass diese zeitlich voneinander versetzt sind. Auf Grund dieser zeitlichen Refraction device 3, a further optical element having a higher optical density than the wedge with introduced. This concentrator device 4 now changes specifically the temporal and spatial radiation of the light beams 25 and 26 in the optical arrangement, so that they are temporally offset from each other. Due to this temporal
Verlagerung können nun die Lichtbündel 25 und 26 die Shifting can now be the light beams 25 and 26 the
Austrittsfläche 8 problemlos passieren. Würde man die Exit surface 8 easily pass. Would you be the
Ausgangsstrahlung als einzelne Energieteilchen in einer Zeitebene betrachten, dann würde man feststellen, dass in Fig. 9b diese einzelnen Lichtteilchen mit unterschiedlichen Zeiten durch die Austrittsfläche 8 strömen. Auf Grund dieser Zeitverschiebung ist es möglich, Strahlung räumlich so zu überlagern, dass bei einem kontinuierlichen Strahlenfluss diese Energie in einem vorgegebenen Raum oder Winkel Looking at output radiation as individual energy particles in a time plane, one would observe that in FIG. 9b these individual light particles flow through the exit surface 8 at different times. Due to this time shift, it is possible to spatially superimpose radiation so that in a continuous beam flux this energy in a given space or angle
überlagert existieren können. superimposed can exist.
In Fig. 10 ist der schematische Ablauf der einzelnen In Fig. 10 is the schematic sequence of the individual
Schritte eines Verfahrens zur Erhöhung der Energiedichte von Strahlung - hier Licht - mittels einer Lichtstrahlen- raumverkleinerung durch Strahlenraumüberlagerung eines Steps of a method to increase the energy density of Radiation - here light - by means of a light beam space reduction by radiation space superposition of a
Lichtstrahlenbündels und zur Lichtstrahlenraumüberlagerung mehrerer Lichtstrahlenbündel dargestellt, mit dem Ziel der grundsätzlichen Trennung des Strahlenraumwinkels vom Light beam and shown for Lichtstrahlenraumüberlagerung several light beams, with the aim of the fundamental separation of the beam space angle of
dazugehörigen Raumquerschnitt, so dass diese unabhängig voneinander in ihrer Größe variabel sind. associated chamber cross-section, so that they are independently variable in size.
Im ersten Schritt wird ein Strahlenbündel, welches auch ein fokussierter Brennpunkt sein kann auf eine Eintrittsfläche einer optischen Anordnung 1 eingestrahlt 101. Anschließend wird in einer Brechungseinrichtung 102 die Divergenz der eingestrahlten Strahlung angepasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschoben. Das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht wird dann in einer Konzentratoreinrichtung 103 In the first step, a radiation beam, which can also be a focused focal point, is irradiated onto an entrance surface of an optical arrangement 1. Subsequently, the divergence of the irradiated radiation is adjusted in a refraction device 102 and components of the light are spatially and temporally displaced relative to one another. The spatially split light emerging from the refraction device is then in a concentrator device 103
räumlich und zeitlich überlagert, so das nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung das Licht mit einem spatially and temporally superimposed, so after passing through the concentrator the light with a
verkleinerten Strahlenraum durch ein LichtleitSystem (104) in Form von Fokussierungseinrichtungen, verspiegelten reduced beam space through a light guide system (104) in the form of focusing devices, mirrored
Hohlkörper oder Lichtleiter zu einer weiteren optischen Anordnungen (106) zur Lichtstrahlenraumüberlagerung Hollow body or optical fiber to another optical arrangements (106) for Lichtstrahlenraumüberlagerung
transportiert wird. is transported.
Die in ihrem Strahlenraum verkleinerten Lichtstrahlen können dann mit weiteren Lichtstrahlenräumen zusammen geführt werden (105) wobei der damit entstandene Querschnitt eine neue Strahlenausgangsfläche darstellt, aus der die The narrowed in their beam space light beams can then be merged with other light beam spaces together (105) wherein the resulting cross-section represents a new radiation exit surface, from which the
austretenden Lichtstrahlen, welche aus einer Vielzahl von optischen Anordnungen stammen, auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung (107) treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile des Lichts räumlich und zeitlich zueinander verschiebt. Das aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Licht wird im Anschluss mittels einer emerging light beams, which originate from a plurality of optical arrangements, meet the entrance surface of a refraction device (107), which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the light spatially and temporally to each other. The spatially split from the refraction device Light is then connected by means of a
Konzentratoreinrichtung (108) räumlich und zeitlich Concentrator (108) spatially and temporally
überlagert, so dass dieses über eine Austrittsfläche in Form einer Lichtstrahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Lichtstrahlenraumverkleinerung (109) wieder verlässt, so dass der Prozess der Strahlenraumverkleinerung und der superimposed so that it exits via an exit surface in the form of a light beam space superposition in combination with a light beam space reduction (109), so that the process of beam space reduction and the
Strahlenraumüberlagerung erneut beginnen kann. Ray space overlay can start again.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 optische Anordnung  1 optical arrangement
2 Eintrittsfläche  2 entrance area
3 Brechungseinrichtung  3 refraction device
4 Konzentratoreinrichtung  4 concentrator device
5 optische Achse  5 optical axis
6 neu entstandener Raumwinkelbereich  6 newly created solid angle range
7 überlagerter Raumwinkelbereich  7 superimposed solid angle range
8 Austrittsfläche  8 exit surface
9 Einfallswinkelbereich auf die Eintrittsfläche 9 angle of incidence on the entrance surface
10 reproduzierter Winkel 10 reproduced angles
11 weitere optische Anordnung  11 further optical arrangement
12 zusätzliche Lichtstrahlen  12 additional light beams
13 prismenförmiger Keil  13 prism-shaped wedge
14 Strahlenausgangsfläche  14 radiation output surface
15 räumliche und zeitliche Aufsplittung der  15 Spatial and temporal splitting of the
Lichtstrahlung  light radiation
16 Fokussiereinrichtung  16 focusing device
17 Lichtstrahlen  17 light beams
18 Abbildung als fokussierter Energiepunkt 18 Figure as a focused energy point
19 prismenförmiger Keil mit höherer optischen 19 prism-shaped wedge with higher optical
Dichte als 3  Density as 3
20 verspiegelte Flächen  20 mirrored surfaces
21 Strahlungsleitsystem, insbesondere  21 radiation control system, in particular
Lichtleitsystem  fiber optic system
22 Grenzfläche  22 interface
23 Auskopplungssystem  23 extraction system
24 Auskopplungseinrichtung  24 decoupling device
25 Lichtbündel  25 light bundles
26 Lichtbündel  26 light bundles
101-109 Verfahrensschritte 101-109 process steps

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Erhöhung der Energiedichte von Licht oder anderer Strahlung, ausgebildet als eine optische 1. A device for increasing the energy density of light or other radiation, designed as an optical
Anordnung (1), welche mindestens eine optische  Arrangement (1), which at least one optical
Brechungseinrichtung (3) und eine Konzentratoreinrichtung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Anordnung (1) die optische  Refraction device (3) and a concentrator device (4), characterized in that in the optical arrangement (1) the optical
Brechungseinrichtung (3) zur Divergenzanpassung, sowie dem räumlichen und zeitlichen Repositionieren (15) von Bestandteilen des mit einem Raumwinkel (9) und einer Strahlenausgangsfläche (14) einfallende Licht (17) oder anderen Strahlung die Form eines prismenförmigen Keils (13) aufweist und die Konzentratoreinrichtung (4) so angeordnet ist, dass durch die Konzentratoreinrichtung (4) das aus der Brechungseinrichtung (3) austretende räumlich aufgesplittete Licht oder die Strahlung  Refraction means (3) for divergence adjustment, as well as the spatial and temporal repositioning (15) of components of the spatial angle (9) and a beam exit surface (14) incident light (17) or other radiation in the form of a prism-shaped wedge (13) and the Concentrator (4) is arranged so that by the concentrator means (4) emerging from the refraction means (3) spatially split light or the radiation
reflektierbar, konzentrierbar, räumlich und zeitlich überlagerbar ist, so dass das Licht /Strahlung mit einem verkleinerten Strahlenraum aus der  is reflective, concentratable, spatially and temporally superimposable, so that the light / radiation with a reduced beam space from the
Konzentratoreinrichtung (4) austritt.  Concentrator (4) emerges.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verkleinerte Strahlenraum einen Raumwinkel (10) aufweist, der kleiner ist als der Raumwinkel (9) der ursprünglichen Strahlungsausgangsfläche (14), ohne dass sich der dazugehörige Raumquerschnitt verändert. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reduced beam space has a solid angle (10) which is smaller than the solid angle (9) of the original radiation output surface (14), without changing the associated space cross-section.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, der Raumwinkel (10) durch Zugabe weiterer Strahlen ( bis zu einem Raumwinkel (9) ergänzt ist. Device according to claim 2, characterized in that the solid angle (10) is supplemented by the addition of further beams (up to a solid angle (9).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verkleinerte Strahlenraum eine 4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reduced beam space a
Austrittsquerschnittsfläche (8) aufweist, die kleiner ist als der Querschnitt der ursprünglichen  Outlet cross-sectional area (8) which is smaller than the cross section of the original
Strahlenausgangsfläche (14), ohne dass sich der  Radiation output surface (14), without the
dazugehörige Raumwinkel verändert.  associated solid angle changed.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsquerschnittsfläche (8) durch Zugabe weiterer Strahlen (12) bis zum Querschnitt der ursprünglichen Strahlenausgangsfläche (14) ergänzt ist. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the outlet cross-sectional area (8) is supplemented by the addition of further beams (12) to the cross-section of the original beam exit surface (14).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized
gekennzeichnet, dass der um Strahlen (12) ergänzte Raumwinkel /Querschnitt (10/8) einer weiteren strahlungsoptischen Anordnung (11), welche mindestens eine Brechungseinrichtung (3) und eine Konzentratoreinrichtung (4) umfasst, zugeleitet wird. in that the solid angle / cross section (10/8) added around beams (12) is fed to a further radiation-optical arrangement (11), which comprises at least one refraction device (3) and one concentrator device (4).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentratoreinrichtung (4) eine parabolische Form hat oder ein optisch geschwungener prismenförmiger Keil mit einer höheren optischen Dichte als die 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the concentrator device (4) has a parabolic shape or an optically curved prism-shaped wedge with a higher optical density than the
Brechungseinrichtung (3) ist.  Refraction device (3).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized
gekennzeichnet, dass die Brechungseinrichtung (3) ein teilweise verspiegelter prismenförmiger Doppelkeil (13) ist.  in that the refraction device (3) is a partially mirrored prism-shaped double wedge (13).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized
gekennzeichnet, dass die Brechungseinrichtung (3) selbst eine Strahlungsquelle ist .  in that the refraction device (3) itself is a radiation source.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
Ausgangsstrahlung, welche in die Brechungseinrichtung (3) einstrahlt, ein fokussierter Brennpunkt ist. Output radiation which radiates into the refraction device (3) is a focused focal point.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussiereinrichtung (16) eine Linse oder ein 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the focusing device (16) is a lens or a
Linsensystem ist.  Lens system is.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenleitsystem (21) verspiegelte Hohlkörper aufweist oder ein Lichtleiter ist. 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the beam guidance system (21) has mirrored hollow body or is a light guide.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Lichtstrahlung, welcher ein vorgegebenen Winkel zur optischen Achse (5) überschreitet, in einem Auskopplungssystem (23) über eine Auskopplungseinrichtung (24) mit Hilfe eines Lichtleiters in die 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the part of the light radiation which exceeds a predetermined angle to the optical axis (5), in a decoupling system (23) via a coupling device (24) by means of a light guide in the
Eintrittsfläche (2 ) der optischen Anordnung ( 1 /II )  Entrance surface (2) of the optical arrangement (1 / II)
rückgekoppelt ist.  is fed back.
14. Verfahren zur Erhöhung der Energiedichte von Strahlung mittels einer Strahlenraumverkleinerung durch 14. A method for increasing the energy density of radiation by means of a beam space reduction by
Strahlenraumüberlagerung eines Strahlenbündels oder zur Strahlenraumüberlagerung mehrerer Strahlenbündel, die folgenden Schritte umfassen: Einstrahlen eines  Radiation space superposition of a beam or for beam space superposition of several beams, comprising the following steps: irradiation of a
Strahlenbündels durch eine Strahlenausgangsfläche auf eine optische Brechungseinrichtung (101), welche einen prismenförmigen Keil oder teilweise verspiegelten  Beam through a beam output surface on an optical refraction device (101), which a prism-shaped wedge or partially mirrored
Doppelkeil darstellt, die die Divergenz der  Double wedge representing the divergence of the
eingestrahlten Strahlung anpasst und die Bestandteile der Strahlung räumlich und zeitlich zueinander verschiebt (102), wonach im Anschluss mittels einer irradiated radiation adapts and the components of the Displacement of radiation spatially and temporally (102), after which by means of a
Konzentratoreinrichtung (103), die einen parabolischen Spiegel oder einen optischen Keil darstellt, die aus der Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Strahlung reflektiert, konzentriert, räumlich und Concentrator means (103) which constitutes a parabolic mirror or optical wedge which reflects, concentrates, spatially and spatially split radiation emerging from the refracting means
zeitlich überlagert, so das nach dem Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung die Strahlung diese mit einem verkleinerten Strahlenraum wieder verlässt. overlaid in time, so that after passing through the concentrator the radiation leaves this again with a reduced beam space.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der verkleinerte Strahlenraum durch ein Leitsystem (104) in Form von Fokussierungseinrichtungen, verspiegelten Hohlkörpern oder Lichtleitern zu einer weiteren optischen Anordnung (106) zur Strahlenraumüberlagerung A method according to claim 14, characterized in that the reduced beam space through a control system (104) in the form of focusing devices, mirrored hollow bodies or optical fibers to another optical arrangement (106) for beam space superposition
transportiert wird, der verkleinerte Strahlenraum mit weiteren Strahlenräumen zusammengeführt wird (105) und der so neu entstehende Strahlenraum eine neue is transported, the reduced beam space is merged with other radiation spaces (105) and the newly emerging beam room a new
Strahlenausgangsgröße darstellt, wobei diese auf die Eintrittsfläche einer Brechungseinrichtung (107) treffen, welche die Divergenz der eingestrahlten Strahlung anpasst und Bestandteile der Strahlung räumlich und zeitlich zueinander verschiebt, wobei im Anschluss mittels einer Konzentratoreinrichtung (108) die aus der Radiation output quantity, wherein these meet the entrance surface of a refraction device (107), which adjusts the divergence of the incident radiation and shifts components of the radiation spatially and temporally to each other, followed by means of a concentrator device (108) from the
Brechungseinrichtung austretende räumlich aufgesplittete Strahlung reflektiert, konzentriert, räumlich und Refraction emerging spatially split radiation reflected, concentrated, spatial and
zeitlich überlagert wird, so das nach Durchlaufen der Konzentratoreinrichtung die Strahlung über die superimposed over time, so that after passing through the concentrator means the radiation over the
Austrittsfläche in Form einer Strahlenraumüberlagerung in Kombination mit einer Strahlenraumverkleinerung (109) wieder verlässt. Exit surface in the form of a radiation space overlay in combination with a beam space reduction (109) leaves again.
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