WO2019072637A2 - Schaltbare strahlteilervorrichtung - Google Patents

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WO2019072637A2
WO2019072637A2 PCT/EP2018/076770 EP2018076770W WO2019072637A2 WO 2019072637 A2 WO2019072637 A2 WO 2019072637A2 EP 2018076770 W EP2018076770 W EP 2018076770W WO 2019072637 A2 WO2019072637 A2 WO 2019072637A2
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cavity
optical
liquid
beam splitter
splitter device
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PCT/EP2018/076770
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Martin Peschka
Christian Beder
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Carl Zeiss Meditec Ag
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/126—The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3538—Optical coupling means having switching means based on displacement or deformation of a liquid

Definitions

  • the present invention relates to a switchable beam splitter device for splitting a beam into sub-beams and also to a switchable optical filter device.
  • the invention relates to an optical observation device, in particular a microscope.
  • Beam splitters or optical splitters are optical components with which a light beam or a beam can be divided into two partial beams or two partial beams. Beam splitters are used, for example, in optical observation equipment, e.g. when using double eyepieces, but also for example in interferometers for use. Likewise, optical observers often use optical filters to filter out, for example, certain spectral components of the incident light.
  • switchable optical splitters for example in the form of geometric, movable splitter blocks, can be used.
  • electronically switchable optical elements are known.
  • DE102009057985A1 for example, an electronically switchable dichroic beam splitter is described, in which a liquid crystal device whose crystals are provided with a reflective coating, by applying a voltage between light reflection and transmission is switchable.
  • Mechanically movable elements increase the necessary size of the device due to the space required for the movement and the motors possibly used for the drive.
  • the requirements for the correct adjustment or positioning of the optical elements for example, a beam splitter with mechanically movable elements are very high.
  • Electronically switchable optical elements have spectrally restricted transmission ranges and reflection ranges with a pronounced spectral characteristic and can be susceptible to scattered light and possibly birefringence effects. It is an object of the present invention to provide a compact, switchable beam splitter device with improved accuracy, which does not require repeated adjustment between switching operations and is suitable for wide spectral ranges. Accordingly, it is also an object of the invention to provide a switchable optical filter device which can be realized in a compact design and which does not require repeated adjustment between switching operations and is suitable for wide spectral ranges.
  • a beam splitter device for splitting bundles of rays into partial beams comprises a first optical input, at least a first optical output, a first beam guide section, a second beam guide section and a partially reflecting layer, ie an optical splitter layer designed for this purpose
  • the incident beam is divided into at least one associated transmitted partial beam which is passed through the partially reflecting layer, and an associated reflected partial beam which is reflected at the partially reflecting layer
  • the beam splitter device also at least partially between the first Strahlleitabrough and the second Beam portion existing cavity, wherein the cavity and the partially reflecting layer are arranged such that a beam path from the first optical input to the first optical output through the cavity and the partially reflecting layer, when the cavity is filled with a liquid.
  • the device may comprise the liquid, in particular, for example, if it is intended to reuse it, or it may be provided to supply the device with this.
  • a Strahlleitabites is an optical element or suitable for beam line substrate through which a beam can be passed.
  • First and second beam-guiding sections are either two optical elements or denote a first region of an optical element and a second region of the same optical element, through which a beam path of a radiation beam passes in succession.
  • the beam path extends from a first optical input, where the beam enters one of the beam guide sections, to at least one first optical output, where at least one partial beam emerges from the beam splitter device after beam splitting has occurred on the partially reflecting layer.
  • a partially reflecting layer reflects a first portion of the incident beam and passes a second portion through the layer.
  • a third portion of the radiation beam may also be absorbed by the partially reflecting layer.
  • An optical output is a location where a beam can exit the beam splitter device. Is the beam path, ie the course a radiation beam through the beam splitter device, by a switching device such as the fillable and emptied with the liquid cavity, a radiation beam can emerge at the optical output in at least one of the switching states. How to arrange the cavity and the partially reflecting layer so that the optical path from the first optical input to the first optical output passes through the liquid-filled cavity and the partially reflecting layer depends on the shape of the beam guiding sections selected in the respective embodiment and the position of the optical input and output at the first and second Strahlleitabites from. In at least one of the operating states of the cavity, the optical output and the optical input are not at the same beam guide section.
  • a beam splitter device may be a beam splitter cube having first and second half-cube prisms as first and second beam directing portions between which the partially reflecting layer is disposed, for example, as an optical interface, ie, a surface of the first and / or second beam guide portions applied coating, which is at least partially also the cavity, for example in the form of a gap between the two Strahlleitabitesen.
  • This can be filled with the liquid. If it is not in a first operating state in which it is filled with the liquid, it is in a second operating state, depending on the selected embodiment, filled with a different liquid, air or other gas or has a vacuum.
  • the gap will hereinafter be referred to as "deflated” or “empty” even though there is no vacuum, but another liquid, air or other gas therein.
  • the beam experiences in the second operating state, ie at the empty, not filled with the liquid cavity a total reflection. It is preferably provided to use a liquid which has a positive surface tension so that its meniscus bulges outwards. This improves the cancellation of the state of total reflection, and the Beam splitter device is switched to a transmission or splitter state.
  • the described beam splitter device for splitting a beam into sub-beams is particularly suitable for the beam splitting of beams with high Lichtleit tone and offers the advantage that the beam splitter device by simply filling and emptying the intended cavity between two operating states, total reflection and beam splitting, switched back and forth can be without having to move mechanically movable components in and out of the beam path or to have to lead an electrical power supply directly to the beam splitter.
  • no adjustment after switching to one or the other operating state is required, and with a suitable choice of the liquid, the spectral range of the transmitted light is not or only to a desired extent changed, so that the switchable beam splitter device is also suitable for wide spectral ranges.
  • the first beam guide section, the second beam guide section and the liquid have the same or substantially equal refractive indices.
  • the liquid when filled with the cavity or gap between the first and the second Strahlleitabites causes no or only negligible refraction, the total reflection at the empty gap is terminated and the beam can be passed unchanged through the liquid to the partially reflecting layer, to bring about the desired division into partial beams.
  • at least one cavity-defining surface comprises a liquid-repellent material. This may be a coating of at least the surface of the respective beam guide section facing the cavity.
  • the cavity-defining surface associated with the first beam-guiding section or the second beam-guiding section, or both can have a material which repels the liquid.
  • a cavity limiting surface may also be formed directly by the partially reflecting layer, if this is applied directly to the second or first Strahlleitabites.
  • the choice of the coating of the cavity bounding surface depends on the liquid used. The coating is chosen to suit the liquid used, for example, either hydrophobic, hydrophilic, oleophobic or oleophilic.
  • a hydrophobic surface coating is provided, eg, a lotus coating.
  • an oleophobic or hydrophilic surface coating is provided.
  • liquid-repellent material has the advantage that wetting of the surface is avoided and the filled cavity can be emptied as quickly as possible residue-free in a simple manner, so that the switchable beam splitter device changes into the operating state of total reflection. This also supports eg rapid switching operations between the two operating states of the beam splitter device.
  • At least one surface defining the cavity has a structuring or nanostructuring which repels the liquid.
  • the hydrophilic, -phobic, oleophilic or -phobic surface property for example, is not generated by a coating, but by the structuring of the surface itself, so that, for example, the provision of the liquid-repellent material and the coating operation are eliminated during production can.
  • the filling of the cavity with the liquid can be carried out in various ways. For example, it may be provided to fill the cavity manually. In a preferred embodiment, however, the beam splitter device has a filling device which is at least adapted to fill the cavity with the liquid in a first operating state. This has the advantage that, for example, inaccuracies or delays that would be possible with manual filling are avoided.
  • the filling device comprises a reservoir with the liquid or connects to another external fluid source. In one exemplary embodiment, the switching of the filling device can take place mechanically if the reservoir or the liquid source is connected to the cavity of the beam splitter device with a mechanical switch.
  • the switching operation can also be done differently, for example by supplying heat, or exerting mechanical pressure on the reservoir or by using gravity by changing position, in particular turning the entire device by an intended angle.
  • a reservoir or even a liquid source can be a container which at least temporarily contains the liquid. It can be provided in particular that when emptying the cavity of the beam splitting device, the liquid is returned to the reservoir, so that it can be used again during the next switching operation of the switchable beam splitter device. This has the advantage that the liquid always remains the same, with consistent properties, eg exactly matched refractive index.
  • An external source of liquid may have the property of always supplying new liquid, while the old one, after being used in the cavity, is drained without later reusing it.
  • the filling device may be provided to manually drain the liquid from the cavity.
  • the filling device is also configured to remove the liquid from the cavity in a second operating state. This offers the advantage that the entire switching of the beam splitter device between the operating states can be automated, which avoids, in particular when used in sensitive optical devices, that the user impairs the achievable quality of the result due to improper operation.
  • the filling device may pump or suck the liquid back into the reservoir.
  • the filling device comprises a another reservoir, for example, at another end of the cavity or gap, so that the liquid can pass alternately into one or the other reservoir, for example by a small rotational movement of the device or by suitable positive and negative pressures at the reservoirs.
  • the beam splitter device has a second optical input, and the first optical input and the second optical input are arranged such that when the cavity is filled with the liquid, the beam, when incident through the first optical input, of the partially reflective layer is split such that the associated transmitted partial beam is directed to the first optical output and, when incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated reflected partial beam is directed to the first optical output ,
  • This offers the advantage that, if the properties of the partially reflecting layer are not symmetrical, different results are achieved at the first optical output, ie partial beams of different intensity are output, depending on which direction the incident beam impinges on the partially reflecting layer.
  • a beam is 70% transmitted, 25% reflected, and 5% absorbed when hitting the partially reflecting layer
  • a partial beam is output at either 70% or 25% of the intensity of the original beam.
  • both optical inputs can be acted on simultaneously with two different beam bundles, so that at the first optical output, a mixed beam is output. This may be advantageous, for example, for overlaying a data reflection image over a visual image.
  • the beam splitter device has a second optical output, wherein the second optical output is arranged such that when the cavity is filled with the liquid, the beam, as it enters through the first optical input, of the partially reflecting layer so is divided, that the associated reflected partial beam is passed to the second optical output and, if it is incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated transmitted partial beam is conducted to the second optical output.
  • the first optical output of the transmitted portion of the first beam combined with the reflected portion of the second beam can be output combined, while at the second optical output of the reflected portion of the first beam combined with the transmitted portion of the second beam can be outputted.
  • a first polarizing layer is disposed at least at one of the first optical input and the second optical input.
  • the polarizing layer may be disposed at a different position as long as it polarizes the beam before it strikes the partially reflecting layer. The use of a polarizing layer allows one of the beams to act only in one of the channels or at one of the optical outputs but not in the other.
  • a second polarizing layer is disposed on one of the at least one optical output.
  • the beam path can be blocked at one of the optical outputs, without blocking the beam path at the other output.
  • the second polarizing layer is polarizing perpendicular to the first polarizing layer.
  • the second polarizing layer is covered by a polarization filter element which is movable relative to the first polarizing layer.
  • the polarizing layer or polarizing layer is movable.
  • the polarization filter element can be introduced into and out of the beam path of the partial beam emerging from the optical output removable, eg swinging in and out.
  • the polarization filter element is changeable in its orientation, preferably rotatable in a plane perpendicular to the beam path, in particular by 90 °, so that the passage of the partial beam can be switched on and off by the rotation.
  • the movable polarization filter element is a birefringent polarization element with which the partial beam emerging from the optical output can be separated into two sub-beams polarized perpendicular to one another.
  • the beam splitter device further comprises a third beam guide section, a fourth beam guide section and a further partially reflecting layer, wherein the further partially reflecting layer is adapted to divide the incident / incident beam into at least one further transmitted partial beam passing through the further partially reflecting layer is passed, and another reflected partial beam, which is reflected at the further partially reflecting layer, and wherein the beam splitter device further comprises at least partially present between the third Strahlleitabites and the fourth Strahlleitabrough further cavity, wherein the further cavity and the further partially reflecting layer arranged are that the beam path from the first optical input to the first optical output through the partially reflecting layer and through the cavity v runs when the further cavity is not filled with a liquid, and the beam path from the first optical input to the first optical output through the further partially reflecting layer and through the further
  • the beam splitter device has more degrees of freedom to produce different output signals.
  • the partially reflecting layers each have different properties, for example, in each case a different ratio of passage to Reflection, so that, depending on how the impinging beam guided by the respective filling states of the cavity and the further cavity on the partially reflecting layer or the further partially reflecting layer are passed, beams of different intensities at the optical output or with other spectral distributions due to other properties of the It is preferably provided that the partial beams of rays, which are respectively not guided onto the (first) optical output, are directed to a second optical output by the two partial beams respectively generated by the beam splitting. In further embodiments, even more partially reflecting layers and beam guiding sections can be provided.
  • the beam splitter device has a further filling device, which is at least adapted to fill the further cavity with the further liquid in a further first operating state, so that, for example, inaccuracies or delays which would be possible with manual filling are avoided.
  • Draining the additional liquid could be done manually.
  • the further filling device is also configured to remove the further liquid from the further cavity in a further second operating state so that the filling and emptying of the further cavity can also be automated.
  • an optical filter device comprises a first optical input, at least a first optical output, a first beam guide section and at least a second beam guide section, wherein the optical filter device further comprises an optical filter element and at least partially between the first beam guide section and the second beam guide section Having the existing cavity, wherein the cavity is arranged such that a beam path from the first optical input to the first optical output through the cavity and not through the optical filter element extends when the cavity is filled with a liquid, and the optical path through the optical Filter element and does not pass through the cavity when the cavity is not filled with a liquid.
  • the optical filter device thus provides that the beam path from the first optical input to the first optical output is changed in such a way that it is in one of the operating states from the optical input by an optical one, depending on whether the intended cavity is filled with the liquid or not Filter element is guided to the optical output and is guided in the other operating state to the optical output without passing through the optical filter element, in both cases, the optical output stationary and the emission direction of the output at the optical output beam remain unchanged, but still its beam characteristics between the Filtered by the optical filter element and the unfiltered state back and forth can be switched.
  • the optical filter device can be realized switchable in a simple manner, wherein only in the operating state in which the optical filter element is traversed, for example, certain spectral components of the incident light beam are filtered out by the filter element.
  • the effect of total reflection is exploited to redirect the beam at the empty cavity or gap, while the filled cavity, especially when the refractive index or the refractive index of the liquid matches those of Strahlleitabitese, the total reflection is suppressed and the beam the cavity can go through.
  • the beam path comprises at least two total reflections on the cavity when the cavity is not filled with the liquid.
  • the switchable optical filter device can be realized with only one cavity and one liquid. This offers the advantage that the switchable optical filter device can be switched with a single filling or emptying process, that is, the simultaneous or sequential filling or emptying must not be possible, with no mechanical or electrically driven component to be introduced into the beam path for switching got to.
  • the optical filter element may in one embodiment be realized as one or more filter coatings on the surface of one or more of the beam guide sections in the beam path of the beam to be filtered, but in another embodiment also as a mechanically movable optical filter element, for example in the form of a filter wheel or a filter slide ,
  • This embodiment has the advantage that the filter effect can be varied depending on the setting of the filter wheel or the filter slide.
  • the optical filter device has a filling device which is at least adapted to fill the cavity with the liquid in a first operating state. This has the advantage that e.g. Inaccuracies or delays that would be possible with manual filling, be avoided.
  • an optical observation device for example a microscope, comprises a beam splitter device and / or an optical filter device according to one of the embodiments described above.
  • the advantages and particularities of the beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays into partial beams or the optical filter device are also implemented in the context of an optical observation device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first exemplary
  • Embodiment of a beam splitter device for splitting bundles of rays into partial beams in a first operating state
  • Fig. 2 is a schematic representation of the first exemplary
  • Fig. 3 is a schematic representation of a second exemplary
  • Embodiment of a beam splitter device for splitting bundles of rays into partial beams in a first operating state
  • Fig. 4 is a schematic representation of the second exemplary
  • Fig. 5 is a schematic representation of a third exemplary
  • the beam splitter device 100 comprises a first optical input 101, a first optical output 102, a first beam guide section 103 in the form of a first cube prism, a second beam guide section 104 in the form of a second half cube prism and a partially reflecting layer 105, with which an incident beam 106 in at least one associated transmitted partial beam 107, which is passed through the partially reflecting layer 105, and an associated partial reflected beam 108, which is reflected at the partially reflecting layer 105, is divided.
  • the beam splitter device 100 also has a cavity 109 between the first beam guide section 103 and the second beam guide section 104 in the form of a gap between the first and second half-cube prisms.
  • the cavity 109 and the partially reflecting layer 105 are arranged so that a beam path in the illustrated first operating state, in which the cavity 109 is filled with a liquid 1 10, from the first optical input 101 extends to the first optical output 102 through the partially reflecting layer 105 and through the cavity 109.
  • the first beam-guiding section 103, the second beam-guiding section 104 and the liquid 110 all have a refractive index that is as similar as possible to the refractive index, ie. preferably the same refractive index (n1).
  • the cavity defining surface 1 1 1, i. the cavity 109 facing the surface of the first Strahlleitabiteses 103 and the cavity 109 facing side of the splitter layer 105 a liquid-repellent material to allow as residue-free emptying of the cavity 109 of the liquid 1 10.
  • the material may be a coating, or the material may correspond to that of the respective beam-guiding section, and e.g. be made liquid-repellent by nanostructuring.
  • the material again has as far as possible the same refractive index (n1) as the liquid and the beam guide sections, so that refraction of the beam is avoided.
  • n1 refractive index
  • it is chosen to be either hydrophobic, hydrophilic, oleophobic or oleophilic.
  • the beam splitter device 100 shown has a filling device 1 12, which is connected directly or via a medium-carrying connection with the cavity 109.
  • the filling device 1 12 which has a reservoir for the liquid 1 10, the cavity 109 filled with the liquid 1 10, so that the reservoir is completely or partially emptied or filled with another medium or contains a vacuum.
  • the same or further exemplary embodiments of a beam splitter device according to the invention are each shown in a first or a second operating state, in which the cavity is either filled with the liquid or emptied.
  • certain features differ from those of the embodiment shown in FIG. 1 in the first operating state while others agree. To avoid repetition, the description of the following embodiments and operating conditions is on which are limited by the distinguishing features shown in Fig. 1, wherein like reference numerals refer to the same or similar components.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the first exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state.
  • the cavity 109 of the beam splitter device 100 is emptied of the filling device 1 12 of the liquid 1 10. This is located in the reservoir of the filling device 1 12.
  • the incident through the first optical input 101 beam is not directed to the partially reflecting layer 105, but learns at the emptied cavity 109 limiting surface total reflection, so that the beam path not to the first optical output 102 runs.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting beam bundles into partial beams in a first operating state.
  • the illustrated embodiment of a beam splitter device 300 essentially corresponds to the beam splitter device 100 shown in FIG. 1.
  • the beam splitter device 300 shown in FIG. 3 has a second optical input 301.
  • the first optical input 101 and the second optical input 301 are arranged so that in the first operating state shown, in which the cavity 109 is filled with the liquid 1 10, the beam, as it passes through the first optical input 101, of the partially reflecting Layer 105 is divided so that the associated transmitted partial beam 107 is directed to the first optical output 102 and in this embodiment, in addition, when it is incident through the second optical input 301, shared by the partially reflecting layer 105 so that the associated reflected partial beam 302 is directed to the first optical output 102, so that when the properties of the partially reflecting layer are not symmetrical, different results are achieved at the first optical output, ie partial beams of different intensity are output, depending on which direction the incident beam bundle on the partially reflecting Layer meets.
  • the beam splitter device 300 also has a second optical output 303 arranged so that when the cavity 109 is filled with the liquid 110, the beam, as it is incident through the first optical input 101, is separated from the first partially reflective layer 105 is split so that the associated reflected partial beam 108 is directed to the second optical output 303 and, when it is incident through the second optical input 301, it is shared by the partially reflecting layer 105 so that the associated transmitted partial beam 304 to the second optical output 303, so that when different beams are irradiated through the first and the second optical input 101, 301 to the partially reflecting layer 105, at the first optical output 102 of the transmitted portion of the first beam with the reflected portion of the second Strah may be combined output, while at the second optical output 303, the reflected portion of the first beam combined with the transmitted portion of the second beam could be output.
  • the beam splitter device 300 shown in FIG. 3 has a first polarizing layer 305 at the second optical input 301 and a second polarizing layer 306 at the second optical output 303 which polarizes perpendicular to the polarization through the first polarizing layer 305.
  • the polarizing layers are designed here as coatings of the beam guiding elements. The mutually perpendicular polarization causes the exit of the transmitted portion of the incident through the second optical input 301 beam is blocked at the second optical output 303, while the reflected portion is output at the first optical output 102, optionally together with the transmitted portion of the first optical input 101 incident beam.
  • 4 shows a schematic representation of the second exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state.
  • the cavity 109 of the beam splitter device 300 is emptied of the filling device 1 12 of the liquid 1 10. This is located in the reservoir of the filling device 1 12.
  • the incident through the first optical input 101 beam is not directed to the partially reflecting layer 105, but learns at the emptied cavity 109 limiting surface total reflection, so that the beam path not to the first optical output 102, but to the second optical output 303, where the beam from the second polarizing layer 306 is polarized.
  • the radiation beam incident through the second optical input 301 undergoes a polarization at the first polarizing layer 305 and then also a total reflection, so that the beam path extends to the first optical output 102.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays into partial beams in a first operating state.
  • the illustrated embodiment of a beam splitter device 500 substantially corresponds to the beam splitter device 300 shown in FIG. 3.
  • the second polarizing layer is not coated on the second optical output 303 on the first beam guide section 103 but is comprised of a movable polarizing filter element 501 incorporated in FIG a position perpendicular to the first polarizing layer 305 has a polarizing effect, but in addition is either rotatably mounted or provided in and out of the beam path is provided, so that its effect on the beam path can be changed.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the third exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state.
  • the cavity 109 of the beam splitter device 500 is emptied of the filling device 1 12 of the liquid 1 10. This is located in the reservoir of the filling device 1 12.
  • the polarization filter element 501 from the beam path swung out and therefore not shown.
  • the radiation beam incident through the first optical input 101 undergoes total reflection at the surface delimiting the emptied cavity 109, so that the beam path extends to the second optical output 303.
  • the radiation beam incident through the second optical input 301 undergoes a polarization at the first polarizing layer 305 and then also a total reflection, so that the beam path extends to the first optical output 102.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention for splitting bundles of rays into partial beams in a first operating state.
  • the beam splitting device 700 shown permits switching between different division ratios, spectral, polarization, or intensity-or any combination of these characteristics.
  • the beam splitting device 700 is shown in a first operating state in which the cavity 709 is filled with a (first) liquid 710.
  • the beam splitting device 700 comprises a first optical input 701, a first optical output 702, a first beam guiding portion 703 in the form of a first cube prism, a second beam guiding portion 704 in the form of a second half-cube prism and a (first) partially reflecting layer 705 with which an impinging or incident beam 706 is split into at least one associated transmitted sub-beam 707 passed through the partially reflecting layer 705 and an associated reflected sub-beam 708 reflected at the partially reflecting layer 705.
  • the beam splitting device 700 further includes between the first beam guiding portion 703 and the second beam guiding portion 704 the cavity 709 in the form of a gap between the first and second half-cube prisms.
  • the cavity 709 and the partially reflecting layer 705 are arranged so that a beam path in the illustrated first operating state, in which the cavity 709 is filled with the liquid 710, from the first optical input 701 to the first optical output 702 through the partially reflecting layer 705 and passes through the cavity 709.
  • the second beam-guiding section 704 is shaped, for example by using a further half-cube prism as a further beam-guiding section 713, that the partial beam 707 passed through the (first) partially reflecting layer 705 is deflected by total reflection onto a third beam-guiding section 714.
  • the beam splitter device 700 has a fourth beam guide section 715 and a further partially reflecting layer 716 and a further cavity 717 present between the third beam guide section 714 and the fourth beam guide section 715.
  • the (first) cavity 709 is connected to the (first first) liquid 710 filled, while the further cavity 717 contains no liquid, so that the beam path does not extend to the further partially reflecting layer 716, but the partial beam 700 passed through the first partially reflecting layer 705 experiences total reflection at the further cavity 717 and to the first optical output 702 is directed.
  • the partial beam 708 reflected at the (first) partially reflecting layer 705 is guided to a second optical output 721 via a fifth beam guiding section 718 and a sixth beam guiding section 719 in the form of semi-cube prisms and intervening third cavity 720, filled with liquid in the first operating state.
  • the beam path is deflected via the further semi-prism beam guide section 722 and the seventh beam guide section 723 at a deflated fourth cavity 725 between the seventh beam guide section 723 and an eighth beam guide section 724 by total reflection to the second optical output 721, which, like the first optical Output 702 remains stationary in the first and in the second operating state described in connection with FIG. 9 and radiates outgoing radiation bundles in each case at the same beam angle.
  • the (first) cavity 709 and the further cavity 717 are here by a common gap with a realized first dividing element 726 for dividing into two partial cavities, which can be filled by a first filling device 727 and another filling device, ie second filling device 728 separated with a liquid.
  • the third cavity 720 and the fourth cavity 725 are realized by a common gap with a second separating element 729 for division into two partial cavities, which can be filled with a liquid separated from a third filling device 730 and a fourth filling device 731.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in a second operating state, in which the (first) cavity 709 is not filled with the liquid and the further cavity 717 is filled with the liquid.
  • the third cavity 720 is not filled with the liquid, while the fourth cavity 725 is filled with the liquid.
  • the beam 706 is divided not by the (first) partially reflecting layer 705 but by the further partially reflecting layer 716 which is designed to divide an incident / incident beam into at least one further transmitted partial beam through the further partially reflecting beam Layer 716 and passed through the third Strahlleitabites to the first optical output, and another reflected partial beam which reflects at the other partially reflecting layer 716 and through the eighth Strahlleitabites 724, with a liquid with the refractive index of the eighth and seventh Strahlleitabitess 723th matched refractive index filled fourth cavity 725 and the seventh Strahlleitabites 723 to the second optical output 721 is performed.
  • the beam 706, depending on the operating state of the beam splitter 700 can be divided into transmitted and reflected partial beams with different division ratios if the (first) partially reflecting layer 705 and the further partially reflecting layer 716 have different dividing properties.
  • FIG. 7 and FIG. 9 enable the first and second operating states shown arrangement of Strahlleitabroughen, enclosed cavities and partially reflecting layers that a switchable beam splitter device with a fixed (first) optical input 701 and two also stationary optical outputs 702, 721 is realized.
  • the beam splitting device 700 shown makes it possible, with only one input beam at two optical outputs 702, 721 corresponding to the selected properties of the two optical partially reflecting layers 705, 716, to switch between the first operating state according to FIG. 7 and the second operating state according to FIG.
  • the first and the second optical output 702, 721 still remain unchanged in position and emission direction of the output partial beams, even if between radiated partial beams with different beam properties, for example with respect to intensity, spectrum and / or polarization, can be switched back and forth at the two outputs depending on the current operating state. For example, it would be possible to toggle between an intensity ratio of 50:50 and an intensity ratio of 80:20 of the intensities at the first and second optical outputs 702, 721. Switching between other intensity ratios can also be provided.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of the fourth exemplary embodiment of a beam splitter device according to the invention in the second operating state in a compact design.
  • the (first) cavity 709 and the third cavity 720 are not filled with the liquid while the second, i.e. the further cavity 717 and the fourth cavity 725 are filled with the liquid.
  • the optical filter device 1 100 comprises a first optical input 1 101, a first optical output 1 102, a first beam guide section 1 103 and at least a second beam guide section 1 104.
  • the optical filter device 1 100 comprises In addition, an optical filter element 1 105, 1 106, which is designed here as a coating, and at least partially between the first Strahlleitabites 1 103 and the second Strahlleitabrough 1 104 existing cavity 1 107, wherein the cavity 1 107 is arranged such that a beam path from the first optical input 1 101 to the first optical output 1 102 passes through the cavity 1 107 and not through the optical filter element 1 105, 1 106, when the cavity 1 107 is filled with a liquid 1 108, and the beam path through the optical filter element 1 105, 1 106 and does not pass through the cavity 1 107, when the cavity 1 107 is not filled with a liquid 1 108.
  • a filling device 1109 is provided, in the reservoir of which the liquid 1 108 is located in the reservoir in the first operating state of the optical filter device 1100 shown. Taking advantage of the total reflection, the beam 1 1 10 is guided through the optical filter element.
  • an optical filter device according to the invention are each shown in a first or a second operating state, in which the cavity is either emptied or filled with the liquid.
  • certain features differ from those of the embodiment shown in FIG. 11 in the first operating state, while others agree.
  • the description of the following embodiments and operating conditions is limited to the distinguishing features shown in FIG. 11, wherein like reference numerals refer to the same or similar components.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of the first exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a second operating state.
  • the cavity 1 107 of the filling device 1 109 filled with the liquid 1 108, so that the beam 1 1 10 through the cavity 1 107 and another Strahlleitabrough 1 1 1 1 is passed and the first optical output 1 achieved without being passed through the optical filter element 1 105, 1 106.
  • the optical filter element 1 105, 1 106 are switched into the beam path or be removed from this.
  • the further Strahlleitabrough 1 1 1 1 additionally a further optical filter element 1 1 12, 1 1 13, for example in the form of coatings of its cavity 1 107 facing surface.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a first operating state.
  • the shown embodiment of an optical filter device 1300 corresponds in essential parts to the optical filter device 1 100 shown in FIG. 11.
  • the optical filter element is not realized here as a coating but as a movable optical filter element 1301. This can be realized, for example, as a filter slide or filter wheel and can be pivoted into the cavity 1 107 in the beam path in the first operating state.
  • FIG. 14 shows a schematic representation of the second exemplary embodiment of an optical filter device according to the invention in a second operating state.
  • the cavity 1 107 of the filling device 1 109 filled with the liquid 1 108, so that the beam 1 1 10 through the cavity 1 107 and another Strahlleitabrough 1 1 1 1 is passed and the first optical output 1 achieved without being passed through the movable optical filter element 1301.
  • the movable optical filter element 1301 can be switched into the beam path or be removed therefrom.
  • optical observation device 1500 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an optical observation device according to the invention.
  • This may be, for example, a microscope.
  • the optical observation device 1500 here comprises at least one beam splitter device 100 and / or an optical filter device 1 100, as described above.
  • terms such as “first” and “second” or “further” or the like have been used (eg, first and second beam-guide sections, first and second optical inputs, cavities, and other cavities, etc.) to pass between the respective elements The use of terms therefore does not necessarily imply a functional or other prioritization of one or the other element.
  • composition A when used in a series of two or more elements means that each of the listed elements may be used alone, or any combination of two or more of the listed elements may be used.
  • composition A when describing a composition containing components A, B and / or C, composition A may be alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C are included in combination.
  • Beam splitter device for splitting beam bundles into partial beams, comprising
  • a second beam guiding section a second beam guiding section; and a partially reflecting layer adapted to divide an incident beam into at least one associated transmitted partial beam which is passed through the partially reflecting layer and an associated reflected partial beam reflected at the partially reflecting layer, characterized in that the beam splitter device also
  • the cavity and the partially reflecting layer being arranged such that a beam path extends from the first optical input to the first optical output through the cavity and the partially reflecting layer the cavity is filled with a liquid.
  • Clause 2 Beam splitter device according to clause 1, wherein the first beam guide section, the second beam guide section and the liquid have the same refractive indices.
  • Clause 3 Beam splitting device according to clause 1 or clause 2, wherein at least one surface bounding the cavity has a material repelling the liquid.
  • Clause 4 Beam splitter device according to clause 1 or clause 2, wherein at least one surface bounding the cavity has a structure which repels the liquid.
  • Beam splitter device according to one of the preceding clauses, wherein the beam splitter device has a filling device which is at least adapted to fill the cavity with the liquid in a first operating state.
  • Clause 6 Beam splitting device according to clause 5, wherein the filling device is also adapted to remove the liquid from the cavity in a second operating state.
  • Clause 7 A beam splitter device according to any one of the preceding clauses, wherein the beam splitter device has a second optical input, and wherein the first optical input and the second optical input are arranged so that when the cavity is filled with the liquid, the beam, when is incident through the first optical input, shared by the partially reflecting layer so that the associated transmitted partial beam is directed to the first optical output and, when incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated reflected one Partial beam is passed to the first optical output.
  • Clause 8 A beam splitter device according to clause 7, wherein the beam splitter device has a second optical output, and wherein the second optical output is arranged such that when the cavity is filled with the liquid, the beam, when incident through the first optical input, is divided by the partially reflecting layer so that the associated reflected partial beam is directed to the second optical output and, when it is incident through the second optical input, is shared by the partially reflecting layer so that the associated transmitted partial beam is directed to the second optical output becomes.
  • Clause 9 Beam splitting device according to clause 7 or clause 8, wherein at least at one of the first optical input and the second optical input, a first polarizing layer is arranged.
  • Clause 10 Beam splitter device according to clause 9, wherein a second polarizing layer is arranged on one of the at least one optical output.
  • Clause 1 1 beam splitter device according to clause 10, wherein the second polarizing layer acts polarizing perpendicular to the first polarizing layer.
  • Clause 12 A beam splitter device according to clause 10, wherein the second polarizing layer is comprised of a polarizing filter element movable with respect to the first polarizing layer.
  • Clause 13 A beam splitting device according to clause 12, wherein the movable polarizing filter element is a birefringent polarizing element.
  • a fourth beam guide section configured to guide the incident beam into at least one further transmitted partial beam which is passed through the further partially reflecting layer and another reflected partial beam reflected at the further partially reflecting layer Beam splitter device as well
  • a further cavity present at least in sections between the third beam guiding section and the fourth beam guiding section, wherein the further cavity and the further partially reflecting layer are arranged such that the beam path from the first optical input to the first optical output through the partially reflecting layer and through the Cavity extends when the further cavity is not filled with a liquid, and the beam path from the first optical input to the first optical output through the further partially reflecting layer and through the further cavity extends when the further cavity is filled with a further liquid and the cavity is not filled with the liquid.
  • Clause 15 Beam splitter device according to clause 14, wherein the beam splitter device has a further filling device, which is at least adapted to fill the further cavity with the further liquid in a further first operating state.
  • Clause 16 Beam splitter device according to Clause 15, wherein the further filling device is also configured to remove the further liquid from the further cavity in a further second operating state.
  • Clause 17 An optical observation apparatus comprising a beam splitter device according to any one of clauses 1 to 16.
  • second optical output 722 further Strahlleitabrough
  • first beam guide section 1 first beam guide section 1 104 second beam guide section

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Abstract

Es wird eine schaltbare Strahlteilervorrichtung (100) zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel zur Verfügung gestellt. Sie umfasst einen ersten optischen Eingang (101), zumindest einen ersten optischen Ausgang (102), einen ersten Strahlleitabschnitt (103), einen zweiten Strahlleitabschnitt (104), und eine teilreflektierende Schicht (105). Diese ist dazu ausgelegt, ein einfallendes Strahlenbündel (106) zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel (107), das durch die teilreflektierende Schicht (105) hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel (108), das an der teilreflektierenden Schicht (105) reflektiert wird. Zudem weist die Strahlteilervorrichtung (100) einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt (103) und dem zweiten Strahlleitabschnitt (104) vorhandenen Hohlraum (109) auf. Der Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) sind derart angeordnet, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (101) zu dem ersten optischen Ausgang (102) durch den Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) verläuft, wenn der Hohlraum (109) mit einer Flüssigkeit (110) gefüllt ist und das einfallende Strahlenbündel (106) am Hohlraum (109) eine Totalreflexion erfährt, wenn der Hohlraum (109) nicht mit der Flüssigkeit (110) gefüllt ist, wobei der erste Strahlleitabschnitt (103), der zweite Strahlleitabschnitt (104) und die Flüssigkeit (110) gleiche Brechzahlen aufweisen. Zudem werden eine schaltbare optische Filtervorrichtung und ein optisches Beobachtungsgerät bereitgestellt.

Description

Schaltbare Strahlteilervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel und außerdem eine schaltbare optische Filtervorrichtung. Daneben betrifft die Erfindung ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Mikroskop.
Strahlteiler bzw. optische Teiler sind optische Bauelemente, mit denen ein Lichtstrahl bzw. ein Strahlenbündel in zwei Teilstrahlen bzw. zwei Teilstrahlenbündel aufgeteilt werden kann. Strahlteiler kommen beispielsweise in optischen Beobachtungsgeräten, z.B. bei Verwendung von Doppelokularen, aber beispielsweise auch in Interferometern zum Einsatz. Ebenso verwenden optische Beobachtungsgeräte häufig optische Filter, um beispielsweise bestimmte Spektralanteile des einfallenden Lichts herauszufiltern.
Um derartige großaperturige optische Elemente schaltbar ausführen zu können, können diese mit mechanisch bewegbaren Komponenten realisiert sein, bei denen Elemente mit unterschiedlicher Wirkung in den Strahlengang, d.h. den Weg, den ein Strahlenbündel, bzw. nach Teilung zumindest ein Teilstrahlenbündel davon, durch die Strahlteilervorrichtung nimmt, gebracht werden. Um z.B. einen Strahlteiler an- und aus- bzw. zwischen verschiedenen Betriebszuständen hin- und herschalten zu können, können schaltbare optische Teiler, beispielsweise in Form von geometrischen, bewegbaren Teilerblöcken, verwendet werden. Auch elektronisch schaltbare optische Elemente sind bekannt. In der DE102009057985A1 wird z.B. ein elektronisch schaltbarer dichroitischer Strahlteiler beschrieben, bei dem eine Flüssigkristallanordnung, deren Kristalle mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sind, durch Anlegen einer Spannung zwischen Lichtreflexion und -transmission umschaltbar ist.
Mechanisch bewegbare Elemente erhöhen durch den Platzbedarf für die Bewegung und die für den Antrieb ggf. verwendeten Motoren die notwendige Größe der Vorrichtung. Zudem sind die Anforderungen an die korrekte Justierung bzw. Positionierung der optischen Elemente beispielsweise eines Strahlteilers mit mechanisch bewegbaren Elementen sehr hoch. Elektronisch schaltbare optische Elemente weisen spektral eingeschränkte Transmissionsbereiche und Reflexionsbereiche mit ausgeprägter spektraler Charakteristik auf und können anfällig für Streulicht und ggf. Doppelbrechungseffekte sein. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte, schaltbare Strahlteilervorrichtung mit verbesserter Genauigkeit zur Verfügung zu stellen, die zwischen Schaltvorgängen keine wiederholte Justierung erfordert und sich für breite Spektralbereiche eignet. Entsprechend ist es ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine schaltbare optische Filtervorrichtung bereitzustellen, die in kompakter Bauweise realisierbar ist und die zwischen Schaltvorgängen keine wiederholte Justierung erfordert und sich für breite Spektralbereiche eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel gemäß Anspruch 1 sowie einer optischen Filtervorrichtung gemäß Anspruch 16 und einem optischen Beobachtungsgerät gemäß Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel einen ersten optischen Eingang, zumindest einen ersten optischen Ausgang, einen ersten Strahlleitabschnitt, einen zweiten Strahlleitabschnitt und eine teilreflektierende Schicht, d.h. eine optische Teilerschicht, die dazu ausgelegt ist, ein auftreffendes bzw. einfallendes Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt und dem zweiten Strahlleitabschnitt vorhandenen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum und die teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch den Hohlraum und die teilreflektierende Schicht verläuft, wenn der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
Die Vorrichtung kann dabei die Flüssigkeit umfassen, insbesondere beispielsweise wenn vorgesehen ist, diese wiederzuverwenden, oder es kann vorgesehen sein, die Vorrichtung mit dieser zu versorgen. Ein Strahlleitabschnitt ist ein optisches Element bzw. zur Strahlleitung geeignetes Substrat, durch das ein Strahlenbündel geleitet werden kann. Ein erster und zweiter Strahlleitabschnitt sind entweder zwei optische Elemente oder bezeichnen einen ersten Bereich eines optischen Elements und einen zweiten Bereich desselben optischen Elements, durch die ein Strahlengang eines Strahlenbündels nacheinander verläuft. Der Strahlengang verläuft von einem ersten optischen Eingang, wo das Strahlenbündel in einen der Strahlleitabschnitte eintritt, zu mindestens einem ersten optischen Ausgang, wo das Strahlenbündel bzw. nach beim Auftreffen bzw. Einfallen auf die teilreflektierende Schicht erfolgter Strahlteilung zumindest ein Teilstrahlenbündel aus der Strahlteilervorrichtung austritt. Eine teilreflektierende Schicht reflektiert einen ersten Anteil des auftreffenden Strahlenbündels und leitet einen zweiten Anteil durch die Schicht hindurch. Zusätzlich kann, je nach Beschaffenheit der gewählten teilreflektierenden Schicht, ein dritter Anteil des Strahlenbündels von der teilreflektierenden Schicht auch absorbiert werden.
Ein optischer Ausgang ist ein Ort, wo ein Strahlenbündel aus der Strahlteilervorrichtung austreten kann. Ist der Strahlengang, d.h. der Verlauf eines Strahlenbündels durch die Strahlteilervorrichtung, durch eine Schalteinrichtung wie dem mit der Flüssigkeit befüllbaren und entleerbaren Hohlraum veränderbar, kann an dem optischen Ausgang bei mindestens einem der Schaltzustände ein Strahlenbündel austreten. Wie der Hohlraum und die teilreflektierende Schicht anzuordnen sind, damit der Strahlengang vom ersten optischen Eingang zum ersten optischen Ausgang durch den mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum und die teilreflektierende Schicht verläuft, hängt von der in der jeweiligen Ausführungsform gewählten Form der Strahlleitabschnitte und der Position von optischem Eingang und Ausgang am ersten und zweiten Strahlleitabschnitt ab. In zumindest einem der Betriebszustände des Hohlraums befinden sich der optische Ausgang und der optische Eingang nicht an demselben Strahlleitabschnitt.
Eine Strahlteilervorrichtung kann beispielsweise ein Strahlteiler-Würfel sein, der ein erstes und ein zweites Halbwürfelprisma als ersten und zweiten Strahlleitabschnitt aufweist, zwischen denen die teilreflektierende Schicht angeordnet ist, beispielsweise als auf eine optische Grenzfläche, d.h. eine Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Strahlleitabschnitts aufgebrachte Beschichtung, wobei sich zumindest abschnittsweise außerdem der Hohlraum z.B. in Form eines Spalts zwischen den beiden Strahlleitabschnitten befindet. Dieser ist mit der Flüssigkeit befüllbar. Ist er nicht in einem ersten Betriebszustand, in dem er mit der Flüssigkeit gefüllt ist, ist er in einem zweiten Betriebszustand, abhängig von der gewählten Ausführungsform, mit einer anderen Flüssigkeit, Luft oder einem anderen Gas gefüllt oder weist ein Vakuum auf. Für diesen zweiten Betriebszustand wird der Spalt im Folgenden als„entleert" oder„leer" bezeichnet, auch wenn sich kein Vakuum, sondern eine andere Flüssigkeit, Luft oder ein anderes Gas darin befindet. Das Strahlenbündel erfährt im zweiten Betriebszustand, d.h. am leeren, nicht mit der Flüssigkeit gefüllten Hohlraum eine Totalreflexion. Es ist vorzugsweise vorgesehen, eine Flüssigkeit zu verwenden, die eine positive Oberflächenspannung aufweist, so dass sich ihr Meniskus nach außen wölbt. Dies verbessert das Aufheben des Zustands der Totalreflexion, und die Strahlteilervornchtung wird in einen Transmissions- bzw. Teilerzustand geschaltet.
Die beschriebene Strahlteilervorrichtung zum Teilen eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel eignet sich insbesondere auch für die Strahlteilung von Strahlenbündeln mit großen Lichtleitwerten und bietet dabei den Vorteil, dass die Strahlteilervorrichtung durch einfaches Befüllen und Entleeren des vorgesehenen Hohlraums zwischen zwei Betriebszuständen, Totalreflexion und Strahlteilung, hin- und hergeschaltet werden kann, ohne dafür mechanisch bewegbare Komponenten in den und aus dem Strahlengang bewegen zu müssen oder eine elektrische Stromversorgung direkt an den Strahlteiler führen zu müssen. Zudem ist kein Justieren nach Schalten in den einen oder anderen Betriebszustand erforderlich, und bei geeigneter Wahl der Flüssigkeit wird der Spektralbereich des durchgelassenen Lichts auch nicht oder nur in einem gewünschten Maße geändert, so dass sich die schaltbare Strahlteilervorrichtung auch für breite Spektralbereiche eignet.
Es ist vorgesehen, dass der erste Strahlleitabschnitt, der zweite Strahlleitabschnitt und die Flüssigkeit gleiche oder im Wesentlichen gleiche Brechzahlen aufweisen. So verursacht die Flüssigkeit, wenn mit ihr der Hohlraum bzw. Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlleitabschnitt gefüllt ist, keine oder nur vernachlässigbare Strahlbrechung, die Totalreflexion am leeren Spalt wird beendet und das Strahlenbündel kann unverändert durch die Flüssigkeit zur teilreflektierenden Schicht geleitet werden, um die gewünschte Teilung in Teilstrahlenbündel herbeizuführen. In einer Ausführungsform weist zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche ein die Flüssigkeit abweisendes Material auf. Dabei kann es sich um eine Beschichtung zumindest der dem Hohlraum zugewandten Oberfläche des jeweiligen Strahlleitabschnitts handeln. Beispielsweise können die dem ersten Strahlleitabschnitt oder die dem zweiten Strahlleitabschnitt zugehörige, den Hohlraum begrenzende Oberfläche oder beide ein die Flüssigkeit abweisendes Material aufweisen. Eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche kann auch direkt durch die teilreflektierende Schicht gebildet sein, wenn diese direkt auf den zweiten oder ersten Strahlleitabschnitt aufgebracht ist. Die Wahl der Beschichtung der den Hohlraum begrenzenden Oberfläche hängt dabei von der verwendeten Flüssigkeit ab. Die Beschichtung wird passend zur verwendeten Flüssigkeit beispielsweise entweder hydrophob, hydrophil, oleophob oder oleophil gewählt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird bei der Verwendung von Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung vorgesehen, z.B. eine Lotos-Beschichtung. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird bei der Verwendung einer anderen, beispielsweise einer öligen Flüssigkeit eine oleophobe oder hydrophile Oberflächenbeschichtung vorgesehen. Die Verwendung eines die Flüssigkeit abweisenden Materials bietet den Vorteil, dass eine Benetzung der Oberfläche vermieden wird und der gefüllte Hohlraum so auf einfache Weise schnell möglichst rückstandsfrei entleert werden kann, so dass die schaltbare Strahlteilervorrichtung in den Betriebszustand der Totalreflexion wechselt. Dies unterstützt z.B. auch zügige Schaltvorgänge zwischen den beiden Betriebszuständen der Strahlteilervorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche eine die Flüssigkeit abweisende Strukturierung bzw. Nanostrukturierung auf. Das heißt, dass die beispielsweise hydrophile, - phobe, oleophile oder -phobe Oberflächeneigenschaft nicht durch eine Beschichtung, sondern durch die Strukturierung der Oberfläche selbst erzeugt wird, so dass beispielsweise das Bereitstellen des die Flüssigkeit abweisenden Materials und der Arbeitsschritt der Beschichtung bei der Herstellung entfallen kann.
Das Befüllen des Hohlraums mit der Flüssigkeit kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Hohlraum manuell zu befüllen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung aber eine Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum mit der Flüssigkeit zu befüllen. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden. Die Befüllungseinrichtung umfasst ein Reservoir mit der Flüssigkeit oder stellt eine Verbindung zu einer anderen, externen Flüssigkeitsquelle her. Das Schalten der Befüllungseinrichtung kann in einer beispielhaften Ausführungsform mechanisch erfolgen, wenn das Reservoir bzw. die Flüssigkeitsquelle mit einem mechanischen Schalter mit dem Hohlraum der Strahlteilervorrichtung verbunden wird. In anderen Ausführungsformen kann der Schaltvorgang auch anders erfolgen, z.B. durch Zuführung von Hitze, oder Ausübung von mechanischem Druck auf das Reservoir oder unter Einsatz der Schwerkraft durch Lageänderung, insbesondere Drehen der gesamten Vorrichtung um einen vorgesehenen Winkel. Ein Reservoir oder auch eine Flüssigkeitsquelle kann ein Container sein, der zumindest zeitweise die Flüssigkeit enthält. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass beim Entleeren des Hohlraums der Strahlteilvorrichtung die Flüssigkeit wieder in das Reservoir zurückgeführt wird, damit sie beim nächsten Schaltvorgang der schaltbaren Strahlteilervorrichtung wieder verwendet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit immer dieselbe bleibt, mit gleichbleibenden Eigenschaften, z.B. genau angepasster Brechzahl. Eine externe Flüssigkeitsquelle kann die Eigenschaft aufweisen, dass sie ggf. immer neue Flüssigkeit liefert, während die alte, nachdem sie im Hohlraum verwendet wurde, abgelassen wird, ohne sie später erneut zu verwenden.
Es kann vorgesehen sein, die Flüssigkeit manuell aus dem Hohlraum abzulassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Befüllungseinrichtung aber außerdem dazu eingerichtet, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zu entfernen. Dies bietet den Vorteil, dass das gesamte Schalten der Strahlteilervorrichtung zwischen den Betriebszuständen automatisiert werden kann, was insbesondere bei einem Einsatz in empfindlichen optischen Geräten vermeidet, dass der Benutzer durch unsachgemäße Bedienung die erzielbare Qualität des Ergebnisses beeinträchtigt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Befüllungseinrichtung die Flüssigkeit zurück in das Reservoir pumpen oder saugen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst die Befüllungseinrichtung ein weiteres Reservoir, z.B. an einem anderen Ende des Hohlraums bzw. Spalts, so dass die Flüssigkeit abwechselnd in das eine oder das weitere Reservoir gelangen kann, beispielsweise durch eine geringe Drehbewegung der Vorrichtung oder durch geeignete Über- und Unterdrücke an den Reservoirs. In einer Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Eingang auf, und der erste optische Eingang und der zweite optische Eingang sind derart angeordnet, dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird. Dies bietet den Vorteil, dass, wenn die Eigenschaften der teilreflektierenden Schicht nicht symmetrisch sind, am ersten optischen Ausgang unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden, also Teilstrahlenbündel z.B. unterschiedlicher Intensität ausgegeben werden, je nachdem, aus welcher Richtung das einfallende Strahlenbündel auf die teilreflektierende Schicht trifft. Wird beispielsweise ein Strahlenbündel beim Auftreffen auf die teilreflektierende Schicht zu 70% durchgelassen, zu 25% reflektiert und zu 5% absorbiert, dann wird am ersten optischen Ausgang ein Teilstrahlenbündel entweder mit 70% oder mit 25% der Intensität des ursprünglichen Strahlenbündels ausgegeben. Zudem können auch beide optische Eingänge gleichzeitig mit zwei verschiedenen Strahlenbündeln beaufschlagt werden, so dass am ersten optischen Ausgang ein gemischtes Strahlenbündel ausgegeben wird. Dies kann z.B. vorteilhaft für das Überlagern eines Dateneinspiegelungsbildes über ein visuelles Bild sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Ausgang auf, wobei der zweite optische Ausgang derart angeordnet ist, dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird. So können, wenn unterschiedliche Strahlenbündel durch den ersten und den zweiten optischen Eingang auf die teilreflektierende Schicht eingestrahlt werden, am ersten optischen Ausgang der durchgeleitete Anteil des ersten Strahlenbündels mit dem reflektierten Anteil des zweiten Strahlenbündels kombiniert ausgegeben werden, während am zweiten optischen Ausgang der reflektierte Anteil des ersten Strahlenbündels kombiniert mit dem durchgeleiteten Anteil des zweiten Strahlenbündels ausgegeben werden kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist zumindest an einem von dem ersten optischer Eingang und dem zweiten optischen Eingang eine erste polarisierende Schicht angeordnet. Alternativ kann die polarisierende Schicht auch an einer anderen Position angeordnet sein, solange sie das Strahlenbündel polarisiert, bevor es auf die teilreflektierende Schicht trifft. Der Einsatz einer polarisierenden Schicht ermöglicht es, dass eines der Strahlenbündel nur in einem der Kanäle bzw. an einem der optischen Ausgänge wirkt, an dem anderen jedoch nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem von dem zumindest einem optischen Ausgang eine zweite polarisierende Schicht angeordnet. Bei geeigneter Wahl der Polarisation, z.B. durch Ausrichtung der Polarisationsschicht, kann der Strahlengang an einem der optischen Ausgänge blockiert werden, ohne den Strahlengang am anderen Ausgang zu blockieren. In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt die zweite polarisierende Schicht daher senkrecht zu der ersten polarisierenden Schicht polarisierend.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite polarisierende Schicht von einem gegenüber der ersten polarisierenden Schicht bewegbaren Polarisationsfilterelement umfasst. Somit ist hier die polarisierende Schicht oder Polarisationsschicht bewegbar. In einer Ausführungsform ist das Polarisationsfilterelement hierzu in den Strahlengang des aus optischen Ausgang austretenden Teilstrahlenbündels einbringbar und aus diesem entfernbar, z.B. ein- und ausschwenkbar. In einer weiteren Ausführungsform ist das Polarisationsfilterelement in seiner Orientierung änderbar, vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zum Strahlengang rotierbar, insbesondere um 90°, so dass durch die Drehung der Durchlass des Teilstrahlenbündels an- und abgeschaltet werden kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das bewegbare Polarisationsfilterelement ein doppelbrechendes Polarisationselement, mit dem das aus dem optischen Ausgang austretende Teilstrahlenbündel in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel trennbar ist. In einer Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung außerdem einen dritten Strahlleitabschnitt, einen vierten Strahlleitabschnitt und eine weitere teilreflektierende Schicht auf, wobei die weitere teilreflektierende Schicht dazu ausgelegt ist, das auftreffende/einfallende Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein weiteres durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die weitere teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein weiteres reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der weiteren teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, und wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem einen zumindest abschnittsweise zwischen dem dritten Strahlleitabschnitt und dem vierten Strahlleitabschnitt vorhandenen weiteren Hohlraum aufweist, wobei der weitere Hohlraum und die weitere teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die teilreflektierende Schicht und durch den Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die weitere teilreflektierende Schicht und durch den weiteren Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum mit einer weiteren Flüssigkeit gefüllt ist und der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit, d.h. der ersten Flüssigkeit, gefüllt ist.
Auf diese Weise stehen der Strahlteilervorrichtung mehr Freiheitsgrade zur Verfügung, um unterschiedliche Ausgangssignale zu erzeugen. So kann vorgesehen sein, dass die teilreflektierenden Schichten jeweils andere Eigenschaften haben, z.B. jeweils ein anderes Verhältnis von Durchlass zu Reflexion, so dass, je nachdem, wie das auftreffende Strahlenbündel gesteuert durch die jeweiligen Befüllungszustände des Hohlraums und des weiteren Hohlraums auf die teilreflektierende Schicht oder die weitere teilreflektierende Schicht geleitet werden, Strahlenbündel unterschiedlicher Intensitäten am optischen Ausgang oder mit anderen spektralen Verteilungen aufgrund anderer Eigenschaften der jeweiligen teilreflektierenden Schichten erzeugt werden können, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, von den jeweils durch die Strahlteilung erzeugten zwei Teilstrahlenbündeln das jeweils nicht auf den (ersten) optischen Ausgang geführte Teilstrahlenbündel auf einen zweiten optischen Ausgang zu lenken. In weiteren Ausführungsformen können auch noch mehr teilreflektierende Schichten und Strahlleitabschnitte vorgesehen sein. Ebenso können weitere Strahlleitabschnitte bzw. Lichtleitelemente notwendig sein, um durch Totalreflexion den Strahlengang eines Teilstrahlenbündels korrekt auf den optischen Ausgang zu lenken bzw. auch den zu dem entstehenden zweiten Teilstrahlenbündel zugehörigen Strahlengang korrekt auf einen zweiten optischen Ausgang zu lenken. Vorzugsweise ist, wenn der eine Hohlraum gefüllt ist, der jeweils andere Hohlraum entleert. So steht er als Mittel zum Umlenken des Strahlengangs durch Totalreflexion zur Verfügung. In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Strahlteilervorrichtung eine weitere Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem weiteren ersten Betriebszustand den weiteren Hohlraum mit der weiteren Flüssigkeit zu befüllen, so dass beispielsweise Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden.
Das Ablassen der weiteren Flüssigkeit könnte manuell durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist des Weiteren aber vorgesehen, dass die weitere Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem weiteren zweiten Betriebszustand die weitere Flüssigkeit aus dem weiteren Hohlraum zu entfernen, so dass (auch) das Befüllen und Entleeren des weiteren Hohlraums automatisiert erfolgen kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine optische Filtervorrichtung einen ersten optischen Eingang, zumindest einen ersten optischen Ausgang, einen ersten Strahlleitabschnitt und zumindest einen zweiten Strahlleitabschnitt, wobei die optische Filtervorrichtung außerdem ein optisches Filterelement und einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt und dem zweiten Strahlleitabschnitt vorhandenen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum derart angeordnet ist, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch den Hohlraum und nicht durch das optische Filterelement verläuft, wenn der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang durch das optische Filterelement und nicht durch den Hohlraum verläuft, wenn der Hohlraum nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
Die optische Filtervorrichtung sieht also vor, dass der Strahlengang vom ersten optischen Eingang zum ersten optischen Ausgang in Abhängigkeit davon, ob der vorgesehene Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist oder nicht, derart verändert wird, dass er in einem der Betriebszustände vom optischen Eingang durch ein optisches Filterelement zum optischen Ausgang geführt wird und in dem anderen Betriebszustand zum optischen Ausgang geführt wird, ohne das optische Filterelement zu durchlaufen, wobei in beiden Fällen der optische Ausgang ortsfest und die Abstrahlrichtung des am optischen Ausgang ausgegebenen Strahlenbündels unverändert bleiben, aber dennoch dessen Strahleigenschaften zwischen dem durch das optische Filterelement gefilterten und dem ungefilterten Zustand hin- und hergeschaltet werden können. So kann auf einfache Weise die optische Filtervorrichtung schaltbar realisiert werden, wobei nur in dem Betriebszustand, in dem das optische Filterelement durchlaufen wird, durch das Filterelement beispielsweise bestimmte Spektralanteile des einfallenden Lichtstrahlenbündels herausgefiltert werden. Auch hier wird der Effekt der Totalreflexion ausgenutzt, um am leeren Hohlraum bzw. Spalt das Strahlenbündel umzulenken, während am gefüllten Hohlraum, insbesondere wenn die Brechzahl bzw. der Brechungsindex der Flüssigkeit mit denen der Strahlleitabschnitte übereinstimmt, die Totalreflexion unterbunden wird und das Strahlenbündel den Hohlraum durchlaufen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Strahlengang zumindest zwei Totalreflexionen an dem Hohlraum, wenn der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Werden der Hohlraum und die Strahlleitabschnitte entsprechend geformt, dass das Strahlenbündel mehrmals, mindestens zweimal am selben Hohlraum total reflektiert werden kann, wenn der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist, kann die schaltbare optische Filtervorrichtung mit nur einem Hohlraum und einer Flüssigkeit realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die schaltbare optische Filtervorrichtung mit einem einzigen Befüllungs- bzw. Entleerungsvorgang geschaltet werden kann, also nicht die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Befüllung bzw. Entleerung ermöglicht sein muss, wobei zum Schalten kein mechanisches oder elektrisch anzusteuerndes Bauelement in den Strahlengang eingebracht werden muss.
Allerdings kann das optische Filterelement in einer Ausführungsform als eine oder mehrere Filterbeschichtungen auf der Oberfläche eines oder mehrerer der Strahlleitabschnitte im Strahlengang des zu filternden Strahlenbündels realisiert sein, in einer anderen Ausführungsform aber auch als mechanisch bewegbares optisches Filterelement, beispielsweise in Form eines Filterrades oder eines Filterschiebers. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Filterwirkung je nach Einstellung des Filterrades oder des Filterschiebers variiert werden kann.
Das Befüllen kann beispielsweise manuell erfolgen. In einer Ausführungsform weist die optische Filtervorrichtung aber eine Befüllungseinrichtung auf, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum mit der Flüssigkeit zu befüllen. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Ungenauigkeiten oder Verzögerungen, die bei manuellem Befüllen möglich wären, vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der optische Filtervorrichtung ist die Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zu entfernen, so dass alle Schaltvorgänge automatisiert werden können. Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein optisches Beobachtungsgerät, beispielsweise ein Mikroskop, eine Strahlteilervorrichtung und/oder eine optische Filtervorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel bzw. der optischen Filtervorrichtung auch im Rahmen eines optischen Beobachtungsgeräts umgesetzt.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; eine schematische Darstellung der dritten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemaßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; eine schematische Darstellung einer vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand; eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem ersten Betriebszustand in kompakter Bauweise; eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem zweiten Betriebszustand in kompakter Bauweise; eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand; eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand; eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand; und Fig. 15 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts.
In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand. Die Strahlteilervorrichtung 100 umfasst einen ersten optischen Eingang 101 , einen ersten optischen Ausgang 102, einen ersten Strahlleitabschnitt 103 in Form eines ersten Habwürfelprismas, einen zweiten Strahlleitabschnitt 104 in Form eines zweiten Halbwürfelprismas und eine teilreflektierende Schicht 105, mit der ein auftreffendes bzw. einfallendes Strahlenbündel 106 in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel 107, das durch die teilreflektierende Schicht 105 hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel 108, das an der teilreflektierenden Schicht 105 reflektiert wird, geteilt wird. Die Strahlteilervorrichtung 100 weist außerdem einen zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt 103 und dem zweiten Strahlleitabschnitt 104 vorhandenen Hohlraum 109 in Form eines Spalts zwischen dem ersten und dem zweiten Halbwürfelprisma auf. Der Hohlraum 109 und die teilreflektierende Schicht 105 sind so angeordnet, dass ein Strahlengang in dem gezeigten ersten Betriebszustand, in dem der Hohlraum 109 mit einer Flüssigkeit 1 10 gefüllt ist., von dem ersten optischen Eingang 101 zu dem ersten optischen Ausgang 102 durch die teilreflektierende Schicht 105 und durch den Hohlraum 109 verläuft.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen der erste Strahlleitabschnitt 103, der zweite Strahlleitabschnitt 104 und die Flüssigkeit 1 10 alle einen möglichst gleichen Brechungsindex, d.h. möglichst dieselbe Brechzahl (n1 ) auf. Zudem weist die den Hohlraum begrenzende Oberfläche 1 1 1 , d.h. die dem Hohlraum 109 zugewandte Oberfläche des ersten Strahlleitabschnittes 103 sowie die dem Hohlraum 109 zugewandte Seite der Teilerschicht 105 ein die Flüssigkeit abweisendes Material auf, um ein möglichst rückstandsfreies Entleeren des Hohlraums 109 von der Flüssigkeit 1 10 zu ermöglichen. Bei dem Material kann es sich um eine Beschichtung handeln, oder das Material kann dem des jeweiligen Strahlleitabschnitts entsprechen und z.B. durch Nanostrukturierung flüssigkeitsabweisend ausgeführt sein. Das Material weist wieder möglichst dieselbe Brechzahl (n1 ) wie die Flüssigkeit und die Strahlleitabschnitte auf, so dass eine Brechung des Strahlenbündels vermieden wird. Passend zur verwendeten Flüssigkeit wird es entweder hydrophob, hydrophil, oleophob oder oleophil gewählt.
Die gezeigte Strahlteilervorrichtung 100 verfügt über eine Befüllungseinrichtung 1 12, die direkt oder über eine mediumführende Verbindung mit dem Hohlraum 109 verbunden ist. In dem gezeigten ersten Betriebszustand hat die Befüllungseinrichtung 1 12, die über ein Reservoir für die Flüssigkeit 1 10 verfügt, den Hohlraum 109 mit der Flüssigkeit 1 10 befüllt, so dass das Reservoir ganz oder teilweise geleert ist bzw. mit einem anderen Medium gefüllt ist oder ein Vakuum enthält. Im Folgenden werden dieselbe oder weitere beispielhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung jeweils in einem ersten oder einem zweiten Betriebszustand gezeigt, in dem der Hohlraum entweder mit der Flüssigkeit gefüllt oder entleert ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich bestimmte Merkmale von denen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform im ersten Betriebszustand, während andere übereinstimmen. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen und Betriebszustände auf die sich von den in Fig. 1 gezeigten unterscheidenden Merkmale beschränkt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten verweisen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand. Der Hohlraum 109 der Strahlteilervorrichtung 100 ist von der Befüllungseinrichtung 1 12 von der Flüssigkeit 1 10 entleert. Diese befindet sich im Reservoir der Befüllungseinrichtung 1 12. In diesem zweiten Betriebszustand wird das durch den ersten optischen Eingang 101 einfallende Strahlenbündel nicht auf die teilreflektierende Schicht 105 geleitet, sondern erfährt an der den entleerten Hohlraum 109 begrenzenden Oberfläche eine Totalreflexion, so dass der Strahlengang nicht zum ersten optischen Ausgang 102 verläuft.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand. Die gezeigte Ausführungsform einer Strahlteilervorrichtung 300 entspricht in wesentlichen Teilen der in Fig. 1 gezeigten Strahlteilervorrichtung 100. Die in Fig. 3 gezeigte Strahlteilervorrichtung 300 verfügt über einen zweiten optischen Eingang 301 . Der erste optische Eingang 101 und der zweite optische Eingang 301 sind so angeordnet, dass im gezeigten ersten Betriebszustand, in dem der Hohlraum 109 mit der Flüssigkeit 1 10 gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang 101 einfällt, von der teilreflektierenden Schicht 105 so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel 107 zu dem ersten optischen Ausgang 102 geleitet wird und in dieser Ausführungsform zusätzlich, wenn es durch den zweiten optischen Eingang 301 einfällt, von der teilreflektierenden Schicht 105 so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel 302 zu dem ersten optischen Ausgang 102 geleitet wird, so dass, wenn die Eigenschaften der teilreflektierenden Schicht nicht symmetrisch sind, am ersten optischen Ausgang unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden, also Teilstrahlenbündel z.B. unterschiedlicher Intensität ausgegeben werden, je nachdem, aus welcher Richtung das einfallende Strahlenbündel auf die teilreflektierende Schicht trifft. Außerdem können auch beide optische Eingänge gleichzeitig mit zwei verschiedenen Strahlenbündeln beaufschlagt werden, so dass am ersten optischen Ausgang 102 ein gemischtes Strahlenbündel ausgegeben werden würde. In der gezeigten Ausführungsform verfügt die Strahlteilervorrichtung 300 außerdem über einen zweiten optischen Ausgang 303, der so angeordnet ist, dass, wenn der Hohlraum 109 mit der Flüssigkeit 1 10 gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang 101 einfällt, von der teilreflektierenden Schicht 105 so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel 108 zu dem zweiten optischen Ausgang 303 geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang 301 einfällt, es von der teilreflektierenden Schicht 105 so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel 304 zu dem zweiten optischen Ausgang 303 geleitet wird, so dass, wenn unterschiedliche Strahlenbündel durch den ersten und den zweiten optischen Eingang 101 , 301 auf die teilreflektierende Schicht 105 eingestrahlt werden, am ersten optischen Ausgang 102 der durchgeleitete Anteil des ersten Strahlenbündels mit dem reflektierten Anteil des zweiten Strahlenbündels kombiniert ausgegeben werden, während am zweiten optischen Ausgang 303 der reflektierte Anteil des ersten Strahlenbündels kombiniert mit dem durchgeleiteten Anteil des zweiten Strahlenbündels ausgegeben werden könnte.
Allerdings verfügt die in Fig. 3 gezeigte Strahlteilervorrichtung 300 am zweiten optischen Eingang 301 über eine erste polarisierende Schicht 305 und am zweiten optischen Ausgang 303 über eine zweite polarisierende Schicht 306, die senkrecht zu der Polarisierung durch die erste polarisierende Schicht 305 polarisierend wirkt. Die polarisierenden Schichten sind hier als Beschichtungen der Strahlleitelemente ausgeführt. Die zueinander senkrechte Polarisierung bewirkt, dass der Austritt des durchgeleiteten Anteils des über den zweiten optischen Eingang 301 einfallenden Strahlenbündels am zweiten optischen Ausgang 303 blockiert wird, während der reflektierte Anteil am ersten optischen Ausgang 102 ausgegeben wird, ggf. zusammen mit dem durchgeleiteten Anteil des durch den ersten optischen Eingang 101 einfallenden Strahlenbündels. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand. Der Hohlraum 109 der Strahlteilervorrichtung 300 ist von der Befüllungseinrichtung 1 12 von der Flüssigkeit 1 10 entleert. Diese befindet sich im Reservoir der Befüllungseinrichtung 1 12. In diesem zweiten Betriebszustand wird das durch den ersten optischen Eingang 101 einfallende Strahlenbündel nicht auf die teilreflektierende Schicht 105 geleitet, sondern erfährt an der den entleerten Hohlraum 109 begrenzenden Oberfläche eine Totalreflexion, so dass der Strahlengang nicht zum ersten optischen Ausgang 102 verläuft, sondern zum 2. optischen Ausgang 303, wo das Strahlenbündel von der zweiten polarisierenden Schicht 306 polarisiert wird. Das durch den zweiten optischen Eingang 301 einfallende Strahlenbündel erfährt eine Polarisation an der ersten polarisierenden Schicht 305 und dann ebenfalls eine Totalreflexion, so dass der Strahlengang zum ersten optischen Ausgang 102 verläuft.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand. Die gezeigte Ausführungsform einer Strahlteilervorrichtung 500 entspricht in wesentlichen Teilen der in Fig. 3 gezeigten Strahlteilervorrichtung 300. Allerdings ist die zweite polarisierende Schicht nicht als Beschichtung am zweiten optischen Ausgang 303 auf den ersten Strahlleitabschnitt 103 aufgebracht, sondern von einem bewegbaren Polarisationsfilterelement 501 umfasst, das in einer Position senkrecht zu der ersten polarisierenden Schicht 305 polarisierend wirkt, aber zusätzlich entweder drehbar gelagert ist oder aus dem Strahlengang ein- und ausschwenkbar vorgesehen ist, so dass seine Wirkung auf den Strahlengang geändert werden kann.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der dritten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand. Der Hohlraum 109 der Strahlteilervorrichtung 500 ist von der Befüllungseinrichtung 1 12 von der Flüssigkeit 1 10 entleert. Diese befindet sich im Reservoir der Befüllungseinrichtung 1 12. In diesem zweiten Betriebszustand ist das Polarisationsfilterelement 501 aus dem Strahlengang ausgeschwenkt und daher nicht gezeigt. Das durch den ersten optischen Eingang 101 einfallende Strahlenbündel erfährt an der den entleerten Hohlraum 109 begrenzenden Oberfläche eine Totalreflexion, so dass der Strahlengang zum zweiten optischen Ausgang 303 verläuft. Das durch den zweiten optischen Eingang 301 einfallende Strahlenbündel erfährt eine Polarisation an der ersten polarisierenden Schicht 305 und dann ebenfalls eine Totalreflexion, so dass der Strahlengang zum ersten optischen Ausgang 102 verläuft.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel in einem ersten Betriebszustand. Die gezeigte Strahlteilervorrichtung 700 erlaubt die Umschaltung zwischen verschiedenen Teilungsverhältnissen, spektral, in der Polarisation oder in der Intensität - oder in einer beliebigen Kombination dieser Eigenschaften. Die Strahlteilervorrichtung 700 ist in einem ersten Betriebszustand gezeigt, in dem der Hohlraum 709 mit einer (ersten) Flüssigkeit 710 gefüllt ist. Die Strahlteilervorrichtung 700 umfasst einen ersten optischen Eingang 701 , einen ersten optischen Ausgang 702, einen ersten Strahlleitabschnitt 703 in Form eines ersten Habwürfelprismas, einen zweiten Strahlleitabschnitt 704 in Form eines zweiten Halbwürfelprismas und eine (erste) teilreflektierende Schicht 705, mit der ein auftreffendes bzw. einfallendes Strahlenbündel 706 in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel 707, das durch die teilreflektierende Schicht 705 hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel 708, das an der teilreflektierenden Schicht 705 reflektiert wird, geteilt wird. Die Strahlteilervorrichtung 700 weist außerdem zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt 703 und dem zweiten Strahlleitabschnitt 704 den Hohlraum 709 in Form eines Spalts zwischen dem ersten und dem zweiten Halbwürfelprisma auf. Der Hohlraum 709 und die teilreflektierende Schicht 705 sind so angeordnet, dass ein Strahlengang in dem gezeigten ersten Betriebszustand, in dem der Hohlraum 709 mit der Flüssigkeit 710 gefüllt ist, von dem ersten optischen Eingang 701 zu dem ersten optischen Ausgang 702 durch die teilreflektierende Schicht 705 und durch den Hohlraum 709 verläuft. Der zweite Strahlleitabschnitt 704 ist so geformt, beispielsweise durch Verwendung eines weiteren Halbwürfelprismas als weiteren Strahlleitabschnitt 713, dass durch Totalreflexion das durch die (erste) teilreflektierende Schicht 705 durchgeleitetes Teilstrahlenbündel 707 auf einen dritten Strahlleitabschnitt 714 umgelenkt wird. Zudem verfügt die Strahlteilervorrichtung 700 über einen vierten Strahlleitabschnitt 715 und eine weitere teilreflektierende Schicht 716 und einen zwischen dem dritten Strahlleitabschnitt 714 und dem vierten Strahlleitabschnitt 715 vorhandenen weiteren Hohlraum 717. In dem gezeigten ersten Betriebszustand ist jedoch nur der (erste) Hohlraum 709 mit der (ersten) Flüssigkeit 710 gefüllt, während der weitere Hohlraum 717 keine Flüssigkeit enthält, so dass der Strahlengang nicht zu der weiteren teilreflektierenden Schicht 716 verläuft, sondern das durch die erste teilreflektierende Schicht 705 hindurchgeleitete Teilstrahlenbündel 707 an dem weiteren Hohlraum 717 eine Totalreflexion erfährt und zum ersten optischen Ausgang 702 gelenkt wird.
Das an der (ersten) teilreflektierenden Schicht 705 reflektierte Teilstrahlenbündel 708 wird über ein einen fünften Strahlleitabschnitt 718 und einen sechsten Strahlleitabschnitt 719 in Form von Halbwürfelprismen und dazwischen liegendem dritten Hohlraum 720, im ersten Betriebszustand gefüllt mit Flüssigkeit, zu einem zweiten optischen Ausgang 721 geführt. In der gezeigten Ausführungsform wird der Strahlengang über den weiteren halbprismenförmige Strahlleitabschnitt 722 und den siebenten Strahlleitabschnitt 723 an einem entleerten vierten Hohlraum 725 zwischen dem siebenten Strahlleitabschnitt 723 und einem achten Strahlleitabschnitt 724 durch Totalreflexion auf den zweiten optischen Ausgang 721 umgelenkt, der, wie der erste optische Ausgang 702, im ersten und im im Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebenen zweiten Betriebszustand ortsfest bleibt und austretende Strahlenbündel jeweils unter unverändertem Strahlwinkel abstrahlt. Fig. 8 zeigt hierzu eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem ersten Betriebszustand in kompakter Bauweise. Der (erste) Hohlraum 709 und der weitere Hohlraum 717 sind hier durch einen gemeinsamen Spalt mit einem ersten Trennelement 726 zur Aufteilung in zwei Teil-Hohlräume realisiert, die von einer ersten Befüllungseinrichtung 727 und einer weiteren Befüllungseinrichtung, d.h. zweiten Befüllungseinrichtung 728 getrennt mit einer Flüssigkeit befüllt werden können. Ebenso sind der dritte Hohlraum 720 und der vierte Hohlraum 725 durch einen gemeinsamen Spalt mit einem zweiten Trennelement 729 zur Aufteilung in zwei Teil-Hohlräume realisiert, die von einer dritten Befüllungseinrichtung 730 und einer vierten Befüllungseinrichtung 731 getrennt mit einer Flüssigkeit befüllt werden können. Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand, in dem der (erste) Hohlraum 709 nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist und der weitere Hohlraum 717 mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Zudem ist der dritte Hohlraum 720 nicht mit der Flüssigkeit gefüllt, während der vierte Hohlraum 725 mit der Flüssigkeit gefüllt ist. In diesem Betriebszustand wird das Strahlenbündel 706 nicht von der (ersten) teilreflektierenden Schicht 705, sondern von der weiteren teilreflektierenden Schicht 716 geteilt, die dazu ausgelegt ist, ein auftreffendes/einfallendes Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein weiteres durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die weitere teilreflektierende Schicht 716 hindurchgeleitet und durch den dritten Strahlleitabschnitt zum ersten optischen Ausgang geführt wird, und ein weiteres reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der weiteren teilreflektierenden Schicht 716 reflektiert und durch den achten Strahlleitabschnitt 724, den mit einer Flüssigkeit mit an die Brechzahl des achten und siebenten Strahlleitabschnitts 723 angepasster Brechzahl gefüllten vierten Hohlraum 725 und den siebenten Strahlleitabschnitt 723 zum zweiten optischen Ausgang 721 geführt wird.
Auf diese Weise kann das Strahlenbündel 706, je nach Betriebszustand der Strahlteilervorrichtung 700, mit unterschiedlichen Teilungsverhältnissen in durchgelassenes und reflektiertes Teilstrahlenbündel geteilt werden, wenn die (erste) teilreflektierende Schicht 705 und die weitere teilreflektierende Schicht 716 unterschiedliche Teilungseigenschaften aufweisen. Insbesondere ermöglicht die in Fig. 7 und Fig. 9 im ersten und zweiten Betriebszustand gezeigte Anordnung von Strahlleitabschnitten, umschlossenen Hohlräumen und teilreflektierenden Schichten, dass eine schaltbare Strahlteilervorrichtung mit einem ortfesten (ersten) optischen Eingang 701 und zwei ebenfalls ortsfesten optischen Ausgängen 702, 721 realisiert wird. Die gezeigte Strahlteilervorrichtung 700 erlaubt es, dass bei nur einem Eingangsstrahlenbündel an zwei optischen Ausgängen 702, 721 entsprechend den gewählten Eigenschaften der beiden optischen teilreflektierenden Schichten 705, 716 durch Umschalten zwischen dem ersten Betriebszustand gemäß Fig. 7 und dem zweiten Betriebszustand gemäß Fig. 9 Teilstrahlenbündel mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund unterschiedlicher Strahlteilungen und -filterungen abgestrahlt werden können, wobei der erste und der zweite optische Ausgang 702, 721 dennoch in Position und Abstrahlrichtung der ausgegebenen Teilstrahlenbündel unverändert bleiben, auch wenn zwischen abgestrahlten Teilstrahlenbündeln mit verschiedenen Strahleigenschaften, beispielsweise bezüglich Intensität, Spektrum und/oder Polarisation, an den beiden Ausgängen je nach aktuellem Betriebszustand hin- und hergeschaltet werden kann. Beispielsweise könnte so zwischen einem Intensitätsverhältnis von 50:50 und einem Intensitätsverhältnis von 80:20 der Intensitäten am ersten und zweiten optischen Ausgang 702, 721 hin- und hergeschaltet werden. Auch das Schalten zwischen anderen Intensitätsverhältnissen kann vorgesehen sein.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der vierten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Strahlteilervorrichtung in dem zweiten Betriebszustand in kompakter Bauweise. Im zweiten Betriebszustand sind der (erste) Hohlraum 709 und der dritte Hohlraum 720 nicht mit der Flüssigkeit gefüllt, während der zweite, d.h. der weitere Hohlraum 717 und der vierte Hohlraum 725 mit der Flüssigkeit gefüllt sind.
Fig. 1 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand. Die optische Filtervorrichtung 1 100 umfasst einen ersten optischen Eingang 1 101 , einen ersten optischen Ausgang 1 102, einen ersten Strahlleitabschnitt 1 103 und zumindest einen zweiten Strahlleitabschnitt 1 104. Die optische Filtervorrichtung 1 100 umfasst außerdem ein optisches Filterelement 1 105, 1 106, das hier als Beschichtung ausgeführt ist, und einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt 1 103 und dem zweiten Strahlleitabschnitt 1 104 vorhandenen Hohlraum 1 107, wobei der Hohlraum 1 107 derart angeordnet ist, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang 1 101 zu dem ersten optischen Ausgang 1 102 durch den Hohlraum 1 107 und nicht durch das optische Filterelement 1 105, 1 106 verläuft, wenn der Hohlraum 1 107 mit einer Flüssigkeit 1 108 gefüllt ist, und der Strahlengang durch das optische Filterelement 1 105, 1 106 und nicht durch den Hohlraum 1 107 verläuft, wenn der Hohlraum 1 107 nicht mit einer Flüssigkeit 1 108 gefüllt ist. Um die Befüllung und Entleerung des Hohlraums 1 107 zu steuern, ist eine Befüllungseinrichtung 1 109 vorgesehen, in deren Reservoir sich im ersten Betriebszustand der gezeigten optischen Filtervorrichtung 1 100 die Flüssigkeit 1 108 befindet. Unter Ausnutzung der Totalreflexion wird das Strahlenbündel 1 1 10 durch das optische Filterelement geführt.
Im Folgenden werden dieselbe oder weitere beispielhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung jeweils in einem ersten oder einem zweiten Betriebszustand gezeigt, in dem der Hohlraum entweder entleert oder mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheiden sich bestimmte Merkmale von denen der in Fig. 1 1 gezeigten Ausführungsform im ersten Betriebszustand, während andere übereinstimmen. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen und Betriebszustände auf die sich von den in Fig. 1 1 gezeigten unterscheidenden Merkmale beschränkt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten verweisen.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung der ersten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand. In dem zweiten Betriebszustand wird der Hohlraum 1 107 von der Befüllungseinrichtung 1 109 mit der Flüssigkeit 1 108 gefüllt, so dass das Strahlenbündel 1 1 10 durch den Hohlraum 1 107 und einen weiteren Strahlleitabschnitt 1 1 1 1 geleitet wird und den ersten optischen Ausgang 1 102 erreicht, ohne durch das optische Filterelement 1 105, 1 106 geleitet zu werden. So kann durch Befüllen und Entleeren des Hohlraums 1 107 das optische Filterelement 1 105, 1 106 in den Strahlengang geschaltet werden bzw. aus diesem entfernt werden. In einer weiteren Ausführungsform weist der weitere Strahlleitabschnitt 1 1 1 1 zusätzlich ein weiteres optisches Filterelement 1 1 12, 1 1 13 z.B. in Form von Beschichtungen seiner dem Hohlraum 1 107 zugewandten Oberfläche auf.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem ersten Betriebszustand. Die gezeigte Ausführungsform einer optischen Filtervorrichtung 1300 entspricht in wesentlichen Teilen der in Fig. 1 1 gezeigten optischen Filtervorrichtung 1 100. Allerdings ist das optische Filterelement hier nicht als Beschichtung, sondern als bewegbares optisches Filterelement 1301 realisiert. Dieses kann beispielsweise als Filterschieber oder Filterrad realisiert sein und in den Strahlengang im ersten Betriebszustand in den Hohlraum 1 107 einschwenkbar sein.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung der zweiten beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen optischen Filtervorrichtung in einem zweiten Betriebszustand. In dem zweiten Betriebszustand wird der Hohlraum 1 107 von der Befüllungseinrichtung 1 109 mit der Flüssigkeit 1 108 gefüllt, so dass das Strahlenbündel 1 1 10 durch den Hohlraum 1 107 und einen weiteren Strahlleitabschnitt 1 1 1 1 geleitet wird und den ersten optischen Ausgang 1 102 erreicht, ohne durch das bewegbare optische Filterelement 1301 geleitet zu werden. So kann durch Befüllen und Entleeren des Hohlraums 1 107 das bewegbare optische Filterelement 1301 in den Strahlengang geschaltet werden bzw. aus diesem entfernt werden.
Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Mikroskop handeln. Das optische Beobachtungsgerät 1500 umfasst dabei zumindest eine Strahlteilervorrichtung 100 und/oder eine optische Filtervorrichtung 1 100, wie oben beschrieben. Sofern nicht anders angegeben, wurden Begriffe wie "erstes" und "zweites" oder „weiterer" o.ä. verwendet (beispielsweise erster und zweiter Strahlleitabschnitt, erster und zweiter optischer Eingang, Hohlraum und weiterer Hohlraum etc.), um zwischen den jeweiligen Elementen zu unterscheiden. Die Verwendung der Begriffe impliziert daher nicht zwingend eine funktionale oder anderweitige Priorisierung des einen oder anderen Elements.
Der hier verwendete Ausdruck„und/oder", wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elementen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass mit Bezug auf eine Ausführungsform beschriebene Details auch in anderen Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsformen beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
Weitere Aspekte der Erfindung werden in den folgenden Klauseln beschrieben:
Klausel 1 : Strahlteilervorrichtung zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel, umfassend
- einen ersten optischen Eingang;
- zumindest einen ersten optischen Ausgang;
- einen ersten Strahlleitabschnitt;
- einen zweiten Strahlleitabschnitt; und - eine teilreflektierende Schicht, die dazu ausgelegt ist, ein einfallendes Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilervorrichtung außerdem
- einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt und dem zweiten Strahlleitabschnitt vorhandenen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum und die teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch den Hohlraum und die teilreflektierende Schicht verläuft, wenn der Hohlraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
Klausel 2: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 1 , wobei der erste Strahlleitabschnitt, der zweite Strahlleitabschnitt und die Flüssigkeit gleiche Brechzahlen aufweisen.
Klausel 3: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 1 oder Klausel 2, wobei zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche ein die Flüssigkeit abweisendes Material aufweist.
Klausel 4: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 1 oder Klausel 2, wobei zumindest eine den Hohlraum begrenzende Oberfläche eine die Flüssigkeit abweisende Strukturierung aufweist.
Klausel 5: Strahlteilervorrichtung nach einer der vorhergehenden Klauseln, wobei die Strahlteilervorrichtung eine Befüllungseinrichtung aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum mit der Flüssigkeit zu befüllen.
Klausel 6: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 5, wobei die Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit aus dem Hohlraum zu entfernen. Klausel 7: Strahlteilervorrichtung nach einer der vorhergehenden Klauseln, wobei die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Eingang aufweist, und wobei der erste optische Eingang und der zweite optische Eingang derart angeordnet sind , dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem ersten optischen Ausgang geleitet wird.
Klausel 8: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 7, wobei die Strahlteilervorrichtung einen zweiten optischen Ausgang aufweist, und wobei der zweite optische Ausgang derart angeordnet ist , dass, wenn der Hohlraum mit der Flüssigkeit gefüllt ist, das Strahlenbündel, wenn es durch den ersten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang einfällt, von der teilreflektierenden Schicht so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel zu dem zweiten optischen Ausgang geleitet wird.
Klausel 9: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 7 oder Klausel 8, wobei zumindest an einem von dem ersten optischer Eingang und dem zweiten optischen Eingang eine erste polarisierende Schicht angeordnet ist.
Klausel 10: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 9, wobei an einem von dem zumindest einem optischen Ausgang eine zweite polarisierende Schicht angeordnet ist.
Klausel 1 1 : Strahlteilervorrichtung nach Klausel 10, wobei die zweite polarisierende Schicht senkrecht zu der ersten polarisierenden Schicht polarisierend wirkt. Klausel 12: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 10, wobei die zweite polarisierende Schicht von einem gegenüber der ersten polarisierenden Schicht bewegbaren Polarisationsfilterelement umfasst ist.
Klausel 13: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 12, wobei das bewegbare Polarisationsfilterelement ein doppelbrechendes Polarisationselement ist.
Klausel 14: Strahlteilervorrichtung nach einer der vorhergehenden Klauseln, wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem
- einen dritten Strahlleitabschnitt;
- einen vierten Strahlleitabschnitt; und - eine weitere teilreflektierende Schicht, die dazu ausgelegt ist, das einfallende Strahlenbündel zu teilen in zumindest ein weiteres durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die weitere teilreflektierende Schicht hindurchgeleitet wird, und ein weiteres reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der weiteren teilreflektierenden Schicht reflektiert wird, wobei die Strahlteilervorrichtung außerdem
- einen zumindest abschnittsweise zwischen dem dritten Strahlleitabschnitt und dem vierten Strahlleitabschnitt vorhandenen weiteren Hohlraum aufweist, wobei der weitere Hohlraum und die weitere teilreflektierende Schicht derart angeordnet sind, dass der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die teilreflektierende Schicht und durch den Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang zu dem ersten optischen Ausgang durch die weitere teilreflektierende Schicht und durch den weiteren Hohlraum verläuft, wenn der weitere Hohlraum mit einer weiteren Flüssigkeit gefüllt ist und der Hohlraum nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
Klausel 15: Strahlteilervorrichtung nach Klausel 14, wobei die Strahlteilervorrichtung eine weitere Befüllungseinrichtung aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem weiteren ersten Betriebszustand den weiteren Hohlraum mit der weiteren Flüssigkeit zu befüllen. Klausel 16: Strahlteilervornchtung nach Klausel 15, wobei die weitere Befüllungseinrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, in einem weiteren zweiten Betriebszustand die weitere Flüssigkeit aus dem weiteren Hohlraum zu entfernen. Klausel 17: Optisches Beobachtungsgerät, umfassend eine Strahlteilervorrichtung gemäß einer der Klauseln 1 bis 16.
Bezugszeichenliste
100 Strahlteilervorrichtung
101 erster optischer Eingang
102 erster optischer Ausgang
103 erster Strahlleitabschnitt
104 zweiter Strahlleitabschnitt
105 teilreflektierende Schicht
106 Strahlenbündel
107 durchgeleitetes Teilstrahlenbündel
108 reflektiertes Teilstrahlenbündel
109 Hohlraum
1 10 Flüssigkeit
1 1 1 den Hohlraum begrenzende Oberfläche 1 12 Befüllungseinrichtung
300 Strahlteilervorrichtung
301 zweiter optischer Eingang
302 reflektiertes Teilstrahlenbündel
303 zweiter optischer Ausgang
304 durchgeleitetes Teilstrahlenbündel
305 erste polarisierende Schicht
306 zweite polarisierende Schicht 500 Strahlteilervorrichtung
501 Polarisationsfilterelement
700 Strahlteilervorrichtung
701 erster optischer Eingang
702 erster optischer Ausgang
703 erster Strahlleitabschnitt
704 zweiter Strahlleitabschnitt
705 teilreflektierende Schicht
706 Strahlenbündel
707 durchgeleitetes Teilstrahlenbündel
708 reflektiertes Teilstrahlenbündel
709 Hohlraum
710 Flüssigkeit
713 weiterer Strahlleitabschnitt
714 dritter Strahlleitabschnitt
715 vierter Strahlleitabschnitt
716 weitere teilreflektierende Schicht
717 weiterer Hohlraum
718 fünfter Strahlleitabschnitt
719 sechster Strahlleitabschnitt
720 dritter Hohlraum
721 zweiter optischer Ausgang 722 weiterer Strahlleitabschnitt
723 siebenter Strahlleitabschnitt
724 achter Strahlleitabschnitt
725 vierter Hohlraum
726 erstes Trennelement
727 erste Befüllungseinrichtung
728 zweite Befüllungseinrichtung
729 zweites Trennelement
730 dritte Befüllungseinrichtung 731 vierte Befüllungseinrichtung
1 100 optische Filtervorrichtung
1 101 erster optischer Eingang
1 102 erster optischer Ausgang
1 103 erster Strahlleitabschnitt 1 104 zweiter Strahlleitabschnitt
1 105 optisches Filterelement
1 106 optisches Filterelement
1 107 Hohlraum
1 108 Flüssigkeit
1 109 Befüllungseinrichtung
1 1 10 Strahlenbündel
1 1 1 1 weiterer Strahlleitabschnitt 1 1 12 weiteres optisches Filterelement
1 1 13 weiteres optisches Filterelement
1300 optische Filtervorrichtung
1301 bewegbares optisches Filterelement 1500 optisches Beobachtungsgerät

Claims

Patentansprüche
1 . Strahlteilervorrichtung (100) zum Teilen von Strahlenbündeln in Teilstrahlenbündel, umfassend - einen ersten optischen Eingang (101 );
- zumindest einen ersten optischen Ausgang (102);
- einen ersten Strahlleitabschnitt (103);
- einen zweiten Strahlleitabschnitt (104); und
- eine teilreflektierende Schicht (105), die dazu ausgelegt ist, ein einfallendes Strahlenbündel (106) zu teilen in zumindest ein zugehöriges durchgeleitetes
Teilstrahlenbündel (107), das durch die teilreflektierende Schicht (105) hindurchgeleitet wird, und ein zugehöriges reflektiertes Teilstrahlenbündel
(108) , das an der teilreflektierenden Schicht (105) reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilervorrichtung (100) außerdem - einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt (103) und dem zweiten Strahlleitabschnitt (104) vorhandenen Hohlraum (109) aufweist, wobei der Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) derart angeordnet sind, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (101 ) zu dem ersten optischen Ausgang (102) durch den Hohlraum (109) und die teilreflektierende Schicht (105) verläuft, wenn der Hohlraum
(109) mit einer Flüssigkeit (1 10) gefüllt ist, und das einfallende Strahlenbündel (106) am Hohlraum (109) eine Totalreflexion erfährt, wenn der Hohlraum (109) nicht mit der Flüssigkeit (1 10) gefüllt ist, wobei der erste Strahlleitabschnitt (103), der zweite Strahlleitabschnitt (104) und die Flüssigkeit (1 10) gleiche Brechzahlen aufweisen.
2. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest eine den Hohlraum (109) begrenzende Oberfläche (1 1 1 ) ein die Flüssigkeit (1 10) abweisendes Material aufweist.
3. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest eine den Hohlraum (109) begrenzende Oberfläche (1 1 1 ) eine die Flüssigkeit (1 10) abweisende Strukturierung aufweist.
4. Strahlteilervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlteilervorrichtung (100) eine Befüllungseinrichtung (1 12) aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum (109) mit der Flüssigkeit (1 10) zu befüllen.
5. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Befüllungseinrichtung (1 12) außerdem dazu eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit (1 10) aus dem Hohlraum (109) zu entfernen.
6. Strahlteilervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlteilervorrichtung (100) einen zweiten optischen Eingang (301 ) aufweist, und wobei der erste optische Eingang (101 ) und der zweite optische Eingang (301 ) derart angeordnet sind , dass, wenn der Hohlraum (109) mit der Flüssigkeit (1 10) gefüllt ist, das Strahlenbündel (106), wenn es durch den ersten optischen Eingang (101 ) einfällt, von der teilreflektierenden Schicht (105) so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel (107) zu dem ersten optischen Ausgang (102) geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang (301 ) einfällt, von der teilreflektierenden Schicht (105) so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel (302) zu dem ersten optischen Ausgang (102) geleitet wird.
7. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Strahlteilervorrichtung (100) einen zweiten optischen Ausgang (303) aufweist, und wobei der zweite optische Ausgang (303) derart angeordnet ist , dass, wenn der Hohlraum (109) mit der Flüssigkeit (1 10) gefüllt ist, das Strahlenbündel (106), wenn es durch den ersten optischen Eingang (101 ) einfällt, von der teilreflektierenden Schicht (105) so geteilt wird, dass das zugehörige reflektierte Teilstrahlenbündel (108) zu dem zweiten optischen Ausgang (303) geleitet wird und, wenn es durch den zweiten optischen Eingang (301 ) einfällt, von der teilreflektierenden Schicht (105) so geteilt wird, dass das zugehörige durchgeleitete Teilstrahlenbündel (304) zu dem zweiten optischen Ausgang (303) geleitet wird.
8. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei zumindest an einem von dem ersten optischer Eingang (101 ) und dem zweiten optischen Eingang (301 ) eine erste polarisierende Schicht (305) angeordnet ist.
9. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 8, wobei an einem von dem zumindest einem optischen Ausgang (102, 103) eine zweite polarisierende Schicht (306) angeordnet ist.
10. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite polarisierende Schicht (306) senkrecht zu der ersten polarisierenden Schicht (305) polarisierend wirkt.
1 1 . Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite polarisierende Schicht (306) von einem gegenüber der ersten polarisierenden Schicht (305) bewegbaren Polarisationsfilterelement (501 ) umfasst ist.
12. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei das bewegbare Polarisationsfilterelement (501 ) ein doppelbrechendes Polarisationselement ist.
13. Strahlteilervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlteilervorrichtung (700) außerdem
- einen dritten Strahlleitabschnitt (714);
- einen vierten Strahlleitabschnitt (715); und - eine weitere teilreflektierende Schicht (716), die dazu ausgelegt ist, das einfallende Strahlenbündel (706) zu teilen in zumindest ein weiteres durchgeleitetes Teilstrahlenbündel, das durch die weitere teilreflektierende Schicht (716) hindurchgeleitet wird, und ein weiteres reflektiertes Teilstrahlenbündel, das an der weiteren teilreflektierenden Schicht (716) reflektiert wird, wobei die Strahlteilervorrichtung (700) außerdem
- einen zumindest abschnittsweise zwischen dem dritten Strahlleitabschnitt (714) und dem vierten Strahlleitabschnitt (715) vorhandenen weiteren Hohlraum (717) aufweist, wobei der weitere Hohlraum (717) und die weitere teilreflektierende Schicht (716) derart angeordnet sind, dass der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (701 ) zu dem ersten optischen Ausgang (702) durch die teilreflektierende Schicht (705) und durch den Hohlraum (709) verläuft, wenn der weitere Hohlraum (717) nicht mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und der Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (701 ) zu dem ersten optischen Ausgang (702) durch die weitere teilreflektierende Schicht (716) und durch den weiteren Hohlraum (717) verläuft, wenn der weitere Hohlraum (717) mit einer weiteren Flüssigkeit gefüllt ist und der Hohlraum (709) nicht mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
14. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Strahlteilervorrichtung (700) eine weitere Befüllungseinrichtung (728) aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem weiteren ersten Betriebszustand den weiteren Hohlraum (717) mit der weiteren Flüssigkeit zu befüllen.
15. Strahlteilervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die weitere Befüllungseinrichtung (728) außerdem dazu eingerichtet ist, in einem weiteren zweiten Betriebszustand die weitere Flüssigkeit aus dem weiteren Hohlraum zu entfernen.
16. Optische Filtervorrichtung (1 100), umfassend
- einen ersten optischen Eingang (1 101 ); - zumindest einen ersten optischen Ausgang (1 102);
- einen ersten Strahlleitabschnitt (1 103); und
- zumindest einen zweiten Strahlleitabschnitt (1 104), dadurch gekennzeichnet, dass die optische Filtervorrichtung (1 100) außerdem aufweist - ein optisches Filterelement (1 105, 1 106), und
- einen zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Strahlleitabschnitt (1 103) und dem zweiten Strahlleitabschnitt (1 104) vorhandenen Hohlraum (1 107), wobei der Hohlraum (1 107) derart angeordnet ist, dass ein Strahlengang von dem ersten optischen Eingang (1 101 ) zu dem ersten optischen Ausgang (1 102) durch den Hohlraum (1 107) und nicht durch das optische Filterelement (1 105, 1 106) verläuft, wenn der Hohlraum (1 107) mit einer Flüssigkeit (1 108) gefüllt ist, und der Strahlengang durch das optische Filterelement (1 105, 1 106) und nicht durch den Hohlraum (1 107) verläuft, wenn der Hohlraum (1 107) nicht mit der Flüssigkeit (1 108) gefüllt ist.
17. Optische Filtervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Strahlengang zumindest zwei Totalreflexionen an dem Hohlraum (1 107) umfasst, wenn der Hohlraum (1 107) nicht mit der Flüssigkeit (1 108) gefüllt ist.
18. Optische Filtervorrichtung nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die optische Filtervorrichtung (1 100) eine Befüllungseinrichtung (1 109) aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, in einem ersten Betriebszustand den Hohlraum (1 107) mit der Flüssigkeit (1 108) zu befüllen.
19. Optische Filtervorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Befüllungseinrichtung (1 109) außerdem dazu eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit (1 108) aus dem Hohlraum (1 107) zu entfernen.
20. Optisches Beobachtungsgerät (1500), umfassend eine Strahlteilervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 oder eine optische Filtervorrichtung (700) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19.
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