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DE102011051818A1 - A method of mixing light rays of different colors, light beam combining device and their use - Google Patents

A method of mixing light rays of different colors, light beam combining device and their use Download PDF

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DE102011051818A1
DE102011051818A1 DE201110051818 DE102011051818A DE102011051818A1 DE 102011051818 A1 DE102011051818 A1 DE 102011051818A1 DE 201110051818 DE201110051818 DE 201110051818 DE 102011051818 A DE102011051818 A DE 102011051818A DE 102011051818 A1 DE102011051818 A1 DE 102011051818A1
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DE
Germany
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light
linear polarization
beam splitter
partial
color
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Withdrawn
Application number
DE201110051818
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German (de)
Inventor
Bastian Blase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Berlin
Original Assignee
Technische Universitaet Berlin
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben mittels einer Strahlkombinier-Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren Lichtstrahlen unterschiedlicher zu mischender Farben mit zugeordneten Lichtquellen erzeugt und als zirkular polarisierte Lichtstrahlen über zugeordnete Lichteintrittsflächen in einem polarisierenden Strahlteiler der Strahlkombiniervorrichtung eingestrahlt werden, die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben in dem polarisierenden Strahlteiler jeweils in einen Teilstrahl mit einer ersten Linearpolarisation und einen Teilstrahl mit einer zweiten Linearpolarisation, die senkrecht zur ersten Linearpolarisation gebildet ist, aufgeteilt werden, und die Lichtstrahlen zum Ausbilden von Mischfarblicht in dem Strahlteiler gemischt werden, derart, dass das den Strahlteiler durch eine Mischlichtaustrittsfläche verlassende Mischfarblicht für die gemischten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe jeweils den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung, ein Medizinisches Instrument sowie die Verwendung der Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung. (1)The invention relates to a method for mixing light beams of different colors by means of a beam combining device, wherein in the method light beams of different colors to be mixed with associated light sources generated and irradiated as circularly polarized light beams via associated light entry surfaces in a polarizing beam splitter of the beam combining, the light beams different Colors in the polarizing beam splitter are each split into a sub-beam having a first linear polarization and a sub-beam having a second linear polarization formed perpendicular to the first linear polarization, and the light beams are mixed to form mixed color light in the beam splitter such that the Beam splitter through a mixed light exit surface leaving mixed color light for the mixed light beams of different colors each sub-beam with the first linear pole Arisierung and the sub-beam with the second linear polarization comprises. The invention further relates to a light beam combining device, a medical instrument and the use of the light beam combining device. (1)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe, eine Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung sowie deren Verwendung.The invention relates to a method for mixing light beams of different colors, a Lichtstrahlkombinier device and their use.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Mittels Farbaddition ist es möglich, Licht mit nahezu jeder Farbe zu erzeugen. Ob LC-Displays mit RGB-Farbpixeln oder Lumineszenzkonversion, in allen Fällen wird mittels Mischen einzelner Primärfarben ein überlagerter Eindruck erzeugt. Hierbei besteht sowohl das Bestreben, eine möglichst authentische Farbwiedergabe zu erreichen, als auch eine gewünschte Farbtemperatur einzustellen. Zu diesem Zweck ist es nötig, die drei Grundfarben, nämlich rot, grün und blau, unabhängig voneinander regulieren zu können. Während Temperaturstrahler wie beispielsweise Glühlampen ihre Farbtemperatur ändern können (unter Inkaufnahme der Variation der Intensität), sind Lumineszenzstrahler aufgrund fester Energiebandabstände in der Frequenz meist fixiert. Temperaturstrahler emittieren nur wenige Prozent nutzbares Licht im sichtbaren Bereich. Der überwiegende Anteil ist infrarote Strahlung, die für die Anwendung nicht nur ungeeignet ist, sondern häufig auch schädlich ist und mit Aufwand und weiterem Energiebedarf abgeführt oder bei Absorption durch Kühlung verringert werden muss.By means of color addition, it is possible to produce light of almost any color. Whether LC displays with RGB color pixels or luminescence conversion, in all cases a superimposed impression is created by mixing individual primary colors. Here, there is both the desire to achieve the most authentic color reproduction, as well as to set a desired color temperature. For this purpose, it is necessary to be able to regulate the three basic colors, namely red, green and blue, independently of each other. While temperature radiators such as incandescent lamps can change their color temperature (at the cost of varying the intensity), luminescence radiators are usually fixed in frequency due to fixed energy band gaps. Thermal radiators emit only a few percent of usable light in the visible range. The vast majority is infrared radiation, which is not only unsuitable for the application, but is often harmful and must be dissipated with effort and further energy requirements or reduced by absorption by cooling.

Lichtquellen mit diskreten Spektren, also LEDs oder Laser, emittieren nur im gewünschten Wellenlängenbereich, so dass sie sich sehr viel effizienter für die Farbaddition einsetzen lassen. Halbleiterlichtquellen besitzen inzwischen höchste Wirkungsgrade und zeichnen sich zudem durch eine vergleichsweise kompakte Bauform aus. Außerdem wandeln Halbleiterlaser anders als Gas- oder Festkörperlaser die zugeführte Energie direkt in elektromagnetische Strahlung um.Light sources with discrete spectra, ie LEDs or lasers, emit only in the desired wavelength range, so that they can be used much more efficiently for color addition. Semiconductor light sources now have the highest efficiency and are also characterized by a comparatively compact design. In addition, unlike gas or solid-state lasers, semiconductor lasers directly convert the input energy into electromagnetic radiation.

Weißlichtquellen, die aus Temperaturstrahlern bestehen, erfordern auch einen deutlich größeren konstruktiven Aufwand und Bauraum, um adäquate Kühl- und Filterelemente unterzubringen. Das führt beim Einsatz in der Medizintechnik dazu, dass derartige Lichtquellen in klinischen OP-Räumen als stationäre Apparate mit zusätzlichen Versorgungsleitungen neben dem Operationstisch stehen und dass die Lichtleitung geführt werden muss, zum Beispiel zu einem Endoskop. Neben dem Zustellen von wichtigem Raum im Arbeitsbereich des Operateurs stellt das Lichtleitkabel aber eine erhöhte Haltebelastung des Endoskops für den Assistenten dar und schränkt seine Beweglichkeit und die des Instruments ein.White light sources, which consist of thermal radiators, also require a significantly greater design effort and space to accommodate adequate cooling and filtering elements. When used in medical technology, this leads to the fact that such light sources are in stationary operating rooms with additional supply lines next to the operating table and that the light pipe must be guided, for example to an endoscope. In addition to delivering important space in the surgeon's workspace, however, the fiber optic cable presents an increased holding load on the endoscope for the assistant and restricts its mobility and that of the instrument.

Es besteht deshalb Bedarf für eine raumsparende und effiziente Lichtquelle, insbesondere für eine direkte Anordnung im Endoskop. Die proximale Platzierung einer Lichtquelle im Handgriff erlaubt die Verwendung sowohl für starre als auch für flexible Endoskope, da in beiden Fällen das Licht mittels Lichtleitfasern zur Spitze transportiert wird. Da im Instrument die Kühlmöglichkeiten beschränkt sind, ist eine solche Lösung nur mit effizienten Lichtquellen realisierbar. Die proximale Platzierung lässt hierbei mehr Freiraum zur optimalen Anpassung des Spektrums und erlaubt höhere Grenzwerte der maximal zulässigen Temperatur. Da allerdings geeignete Werkstoffe und Elemente von Lumineszenzstrahlern nur ganz bestimmte diskrete Wellenlängen emittieren, ist die Kombinationsmöglichkeit von verfügbaren Lichtquellen beschränkt. Insbesondere bei der Beleuchtung organischer Oberflächen im Bauchraum kommt es beim Einsatz bekannter Kalt- und LED-Lichtquellen zu einer verfälschten Farbwiedergabe der betrachteten Areale, was vom Anwender als nicht hinnehmbar angesehen wird.There is therefore a need for a space-saving and efficient light source, in particular for a direct arrangement in the endoscope. The proximal placement of a light source in the handle allows use for both rigid and flexible endoscopes since in both cases the light is transported to the tip by optical fibers. Since the cooling options are limited in the instrument, such a solution can only be achieved with efficient light sources. The proximal placement leaves more room for optimal adjustment of the spectrum and allows higher limits for the maximum permissible temperature. However, since suitable materials and elements of luminescent emitters emit only certain discrete wavelengths, the possibility of combining available light sources is limited. In particular, in the illumination of organic surfaces in the abdomen when using known cold and LED light sources to a distorted color rendering of the considered areas, which is considered by the user to be unacceptable.

Ein konstruktives Hindernis ist häufig die räumlich getrennte Platzierung und Ausrichtung der Lichtquellen, da deren emittierte Lichtleistung meist zu bündeln und gleichzurichten ist. Strahlkombinierer oder -mischer sind dafür erhältlich, weisen allerdings meist den Nachteil auf, dass sie polarisierend wirken und nur eine der beiden Polarisationsrichtungen des Lichts wie gewünscht übertragen. Hierdurch sinkt deren Wirkungsgrad auf 50% ab. Hinzu kommt, dass der ungenutzte Strahlanteil entweder als Wärme abgeführt werden muss oder gar als ungewollte Nebenstrahlung schädlich für die Mischvorrichtung ist. Daher sind die meisten Strahlkombinierer nur mit polarisiertem Licht verwendbar, was beispielsweise in den Dokumenten WO 85/01590 oder US 5,067,799 dargestellt ist.A constructive obstacle is often the spatially separated placement and orientation of the light sources, since their emitted light power is usually to bundle and rectify. Beam combiners or mixers are available, but usually have the disadvantage that they have a polarizing effect and transmit only one of the two polarization directions of the light as desired. As a result, their efficiency drops to 50%. In addition, the unused beam portion must either be dissipated as heat or even unwanted secondary radiation is harmful to the mixing device. Therefore, most beam combiners are usable only with polarized light, which is for example in the documents WO 85/01590 or US 5,067,799 is shown.

In den Dokumenten WO 85/01590 , US 5,067,799 , WO 01/02884 , US 2006/033837 und WO 2008/095609 ist die Nutzung von Verzögerungsplatten bei der Lichtstrahlausbreitung beschrieben. Eine Möglichkeit, die Polarisationsrichtung von Licht zu wandeln, ist die Nutzung sogenannter Verzögerungsplatten. λ/2-Halbwellen-Verzögerungsplatten drehen die lineare Polarisationsrichtung von Licht um einen einstellbaren Winkel. λ/4-Viertelwellen-Verzögerungsplatten wandeln linear polarisiertes in zirkulär polarisiertes Licht und umgekehrt. Der wesentliche Vorteil der hier vorliegenden Erfindung liegt darin, beide linear polarisierten Anteile nutzen zu können. Um die Polarisationsrichtung von reflektierter Strahlung zu wandeln, wird auf die Eigenschaften von optischen Isolatoren zurückgegriffen. Linear polarisiertes Licht wird beim Durchlauf einer λ/4-Platte beispielsweise rechtsdrehend zirkulär polarisiert. Bei Reflexion an einem dahinter liegenden Spiegel wird daraus linksdrehende Polarisation. Nach einem weiteren Durchlauf der λ/4-Platte entsteht wieder linear polarisiertes Licht, dessen Feldvektor nun senkrecht zum ursprünglich einfallenden Licht steht. Diese Anordnung hat demnach den gleichen Effekt wie eine λ/2-Platte. Allerdings ist die Phasendrehung Δφ reziprok von der Wellenlänge λ des transmittierten Lichts abhängig: Δφ = 2·π / λ ·d·Δn.In the documents WO 85/01590 . US 5,067,799 . WO 01/02884 . US 2006/033837 and WO 2008/095609 describes the use of retardation plates in light beam propagation. One way to change the polarization direction of light is to use so-called retardation plates. λ / 2 half-wave retardation plates rotate the linear polarization direction of light by an adjustable angle. λ / 4 quarter-wave retardation plates convert linearly polarized into circularly polarized light and vice versa. The essential advantage of the present invention is to be able to use both linearly polarized portions. In order to convert the polarization direction of reflected radiation, the properties of optical isolators are used. For example, linearly polarized light is circularly polarized clockwise as it passes through a λ / 4 plate. When reflected on a mirror behind, it becomes left-handed polarization. After another pass of the λ / 4 plate again linearly polarized light, the field vector is now perpendicular to originally incident light stands. This arrangement therefore has the same effect as a λ / 2 plate. However, the phase rotation Δφ is reciprocally dependent on the wavelength λ of the transmitted light: Δφ = 2 · π / λ · D · .DELTA.n.

Daher sind normale Verzögerungsplatten nur für eine bestimmte Wellenlänge geeignet. Darstellungen wie in US 5,067,799 , wo zwei unterschiedliche Wellenlängen die gleiche Phasendrehung erfahren sollen, sind daher irreführend.Therefore, normal retardation plates are only suitable for a certain wavelength. Depictions like in US 5,067,799 where two different wavelengths should experience the same phase rotation are therefore misleading.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien zum Mischen oder zum Mischlicht bildenden Kombinieren von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe anzugeben.The object of the invention is to provide improved technologies for mixing or blending light beams combining different colors of light.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie eine Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Weiterhin ist ein medizinisches Instrument gemäß Anspruch 13 geschaffen. Schließlich ist nach dem unabhängigen Anspruch 14 die Verwendung der Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung zum spektralen Lichtzerlegen vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method for mixing light beams of different colors according to independent claim 1 and a Lichtstrahlkombinier device according to independent claim 11. Furthermore, a medical instrument according to claim 13 is provided. Finally, according to independent claim 14, the use of the Lichtstrahlkombinier device for spectral light decomposition is provided. Advantageous embodiments are the subject of dependent subclaims.

Die Erfindung umfasst den Gedanken eines Verfahrens zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben mittels einer Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren

  • – Lichtstrahlen unterschiedlicher zu mischender Farben mit zugeordneten Lichtquellen erzeugt und als zirkular polarisierte Lichtstrahlen über zugeordnete Lichteintrittsflächen in einem polarisierenden Strahlteiler der Strahlkombiniervorrichtung eingestrahlt werden,
  • – die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben in dem polarisierenden Strahlteiler jeweils in einen Teilstrahl mit einer ersten Linearpolarisation und einen Teilstrahl mit einer zweiten Linearpolarisation, die senkrecht zur ersten Linearpolarisation gebildet ist, aufgeteilt werden, und
  • – die Lichtstrahlen zum Ausbilden von Mischfarblicht in dem Strahlteiler gemischt werden, derart, dass das den Strahlteiler durch eine Mischlichtaustrittsfläche verlassende Mischfarblicht für die gemischten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe jeweils den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation umfasst.
The invention includes the idea of a method for mixing light beams of different colors by means of a Lichtstrahlkombinier device, wherein the method
  • Light beams of different colors to be mixed are generated with associated light sources and are irradiated as circularly polarized light beams via assigned light entry surfaces in a polarizing beam splitter of the beam combiner,
  • - The light beams of different colors in the polarizing beam splitter are each divided into a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization, which is formed perpendicular to the first linear polarization, and
  • - The light beams are mixed to form Mischfarblicht in the beam splitter, such that the beam splitter through a mixed light exit surface leaving mixed color light for the mixed light beams of different colors each comprise the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization.

Weiterhin ist eine Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung geschaffen mit

  • – einem polarisierenden Strahlteiler, der konfiguriert ist, über zugeordnete Lichteintrittsflächen des Strahlteilers in diesen einfallende und zu mischende Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben, die zirkular polarisiert sind, jeweils in einen Teilstrahl mit einer ersten Linearpolarisation und einen Teilstrahl mit einer zweiten Linearpolarisation, die senkrecht zur ersten Linearpolarisation gebildet ist, aufzuteilen und aus den aufgeteilten Teilstrahlen Mischfarblicht zu bilden, und
  • – mehreren polarisierenden Reflexionselementen, die dem Strahlteiler gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass beim Lichtmischen aus dem Strahlteiler austretende Teilstrahlen in den Strahlteiler zurück reflektiert werden und hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation oder umgekehrt gewandelt wird,
wobei der Strahlteiler eine Mischlichtaustrittsfläche aufweist, durch die das gebildete Mischfarblicht austritt, welches für die gemischten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe jeweils den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation umfasst.Furthermore, a Lichtstrahlkombinier device is provided with
  • - A polarizing beam splitter, which is configured, via associated light entry surfaces of the beam splitter in these incident and to be mixed light beams of different colors, which are circularly polarized, each into a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization perpendicular to the first linear polarization is made to divide and form mixed color light from the split part rays, and
  • A plurality of polarizing reflection elements, which are arranged opposite the beam splitter, such that partial beams emerging from the beam splitter during light mixing are reflected back into the beam splitter and in this case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization or vice versa,
wherein the beam splitter has a mixed light exit surface, through which emerges the mixed color light formed, which comprises for the mixed light beams of different color in each case the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization.

Mit Hilfe der Erfindung wird es ermöglicht, das zum Lichtmischen oder Licht mischenden Kombinieren bereitgestellte Licht nahezu vollständig in die additive Farbmischung bei dem Misch- oder Kombinierprozess einzubeziehen, so dass die eingestrahlten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe nahezu vollständig in das Mischfarblicht eingehen. Für die vor dem Einfallen in den polarisierenden Strahlteiler zirkular polarisierten Lichtstrahlen umfasst das erzeugte Mischlicht jeweils den Anteil mit den beiden linear polarisierten Komponenten, die ihrerseits im polarisierenden Strahlteiler erzeugt werden. Mittels Steuerung der Lichtintensität für die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben können die Anteile der Farbkomponenten in dem Mischlicht individuell eingestellt werden, so dass je nach Anwendung eine gewünschte Mischlichtfarbe erzeugt werden kann.With the aid of the invention, it is possible to include the light provided for combining by light mixing or light almost completely in the additive color mixing in the mixing or combining process, so that the irradiated light rays of different color almost completely enter the mixed color light. For the light beams which are circularly polarized before collapsing in the polarizing beam splitter, the mixed light generated comprises in each case the portion with the two linearly polarized components, which in turn are generated in the polarizing beam splitter. By controlling the light intensity for the light beams of different colors, the proportions of the color components in the mixed light can be set individually, so that depending on the application, a desired mixed light color can be generated.

In einer Ausgestaltung verlaufen die in dem polarisierenden Strahlteiler geführten Strahl alle im Wesentlichen räumlich überlappend.In one embodiment, the beam guided in the polarizing beam splitter are all substantially spatially overlapping.

Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe, die mit einer oder mehreren Lichtquellen erzeugt werden, durch eine zugeordnete Kollimationsoptik geführt werden. Auch andere Strahlformungsmaßnahmen können alternativ oder ergänzend vorgesehen sein.It can be provided that the light beams of different color, which are generated with one or more light sources, are guided through an associated collimation optics. Other beam shaping measures may be provided alternatively or additionally.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Lichtstrahlen mit wenigstens drei unterschiedlichen Farben in dem Strahlteiler eingestrahlt und gemischt/kombiniert werden. In einer Ausgestaltung werden die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe zu Weißlicht gemischt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, Licht roter, grüner und blauer Farbe zu mischen. Mittels Variation der farblichen Anteile an der Mischung können unterschiedliche Weißlichtausprägungen erzeugt werden.A preferred embodiment of the invention provides that light beams having at least three different colors are irradiated in the beam splitter and mixed / combined. In one embodiment, the light beams of different color are mixed to white light. For example, can be provided to mix light red, green and blue color. By varying the color components of the mixture, different white light characteristics can be generated.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben über räumlich getrennte Oberflächenabschnitte des Strahlteilers in dem polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt werden. Beispielsweise können die Lichtstrahlen über unterschiedliche Seitenflächen eingestrahlt werden.In an expedient embodiment of the invention it can be provided that the light beams of different colors are irradiated via spatially separated surface sections of the beam splitter in the polarizing beam splitter. For example, the light beams can be irradiated via different side surfaces.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass von den Lichtquellen erzeugte und zunächst nicht zirkular polarisierte Lichtstrahlen vor dem Einstrahlen in den Strahlteiler beim Durchgang durch ein optisches Funktionselement in einer Durchgangsrichtung zum Strahlteiler hin zirkular polarisiert werden. Mit dem Funktionselement ist funktionsmäßig zumindest ein zirkular polarisierendes Funktionselement gebildet, was auch als Zirkularpolarisator bezeichnet werden kann. Den einfallenden Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe können Zirkularpolarisatoren einzeln oder gemeinsam zugeordnet werden. In einer Ausgestaltung sind die optischen Funktionselemente verschiedenen Oberflächenbereichen des polarisierenden Strahlteilers gegenüberliegend angeordnet.An advantageous embodiment of the invention provides that generated by the light sources and initially not circularly polarized light beams are polarized circularly before being irradiated in the beam splitter when passing through an optical functional element in a direction of passage to the beam splitter. With the functional element is functionally formed at least one circularly polarizing functional element, which can also be referred to as a circular polarizer. The incident light beams of different colors can be assigned individually or jointly to circular polarizers. In one embodiment, the optical functional elements are arranged opposite different surface regions of the polarizing beam splitter.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass beim Mischen der Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben an dem optischen Funktionselement Teilstrahlen, die in einer Richtung entgegen der Durchgangsrichtung von dem Strahlteiler weg auf das optische Funktionselement einfallen, an dem optischen Funktionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert werden, wobei hierbei die erste Linearpolarisation des auf das optische Funktionselement einfallenden Teilstrahls in die zweite Linearpolarisation oder umgekehrt gewandelt wird. Bei dieser Ausgestaltung dienen die optischen Funktionselemente nicht nur der Ausbildung von zirkular polarisierten Lichtstrahlen, die dann auf den polarisierenden Strahlteiler einfallen, sondern darüber hinaus der Reflexion von Teilstrahlen, die im Prozess der Lichtmischung oder -kombination aus dem Strahlteiler austreten. Diese Strahlen werden von dem Funktionselement in den Strahlteiler zurückreflektiert, wobei hierbei noch die Linearpolarisation der reflektierten Strahlen gewandelt wird. Es kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, die Zirkularpolarisation der einfallenden Strahlen einerseits und die Reflexion der aus dem Strahlteiler bei der Lichtmischung austretenden Teilstrahlen andererseits mit getrennten optischen Funktionselementen durchzuführen. Bei dieser alternativen Ausgestaltung sind dann zirkular polarisierende optische Funktionselemente und lichtreflektierende optische Funktionselemente vorgesehen.Preferably, a further development of the invention provides that when mixing the light beams of different colors on the optical functional element partial beams which are incident in a direction opposite to the passage direction of the beam splitter on the optical functional element, are reflected back to the optical functional element in the beam splitter, Here, the first linear polarization of the incident on the optical functional element sub-beam is converted into the second linear polarization or vice versa. In this embodiment, the optical functional elements serve not only the formation of circularly polarized light beams, which then come to the polarizing beam splitter, but also the reflection of partial beams that emerge from the beam splitter in the process of light mixing or combination. These beams are reflected back by the functional element in the beam splitter, in which case the linear polarization of the reflected beams is still converted. It may be provided in one embodiment to carry out the circular polarization of the incident rays on the one hand and the reflection of emerging from the beam splitter in the light mixture partial beams on the other hand with separate optical functional elements. In this alternative embodiment, circularly polarizing optical functional elements and light-reflecting optical functional elements are then provided.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die von den Lichtquellen erzeugte Lichtstrahlen in dem optischen Funktionselement in Durchgangsrichtung eine äußere λ/4-Platte, eine Reflexionsschicht zum Reflektieren der vom Strahlteiler ausgehend auf das optische Funktionselement einfallenden Teilstrahlen und eine innere λ/4-Platte durchlaufen. Bei der λ/4-Platte handelt es sich um eine optische Verzögerungsplatte, die die Polarisationsrichtung des durchgehenden Lichtes dreht. Bei der inneren λ/4-Platte handelt es sich vorzugsweise um eine achromatische λ/4-Platte, so dass der die Polarisationsrichtung drehende Effekt bei Licht unterschiedlicher Wellenlängen auftritt. Die Reflexionsschicht kann ein- oder mehrschichtig ausgeführt sein. Vorzugsweise ist sie dichroitisch ausgebildet, was einer spektralen Selektivität entspricht, dahingehend, dass ein Teil des Lichtspektrums reflektiert und ein anderer Teil des Lichtspektrums durchgelassen wird. Die Reflexion hängt insoweit von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes ab. Das optische Funktionselement in der Ausbildung als Schichtanordnung oder in anderen Ausgestaltungen kann direkt auf zugeordneten Oberflächen des polarisierenden Strahlteilers angeordnet sein. Alternativ kann zwischen dem optischen Funktionselement und einer zugeordneten Oberfläche des Strahlteilers ein Zwischenraum gebildet sein, beispielsweise ein Luftspalt. Die äußere λ/4-Platte ist hinsichtlich des von ihr auf einfallende Lichtstrahlen bewirkten optischen Effekte entweder schmalbandig, d. h. der optische Effekt tritt nur in einem schmalen Wellenlängenbereich auf, oder breitbandig.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the light beams generated by the light sources in the optical functional element in the passage direction an outer λ / 4 plate, a reflection layer for reflecting the incident from the beam splitter on the optical functional element partial beams and an inner λ / Go through 4-plate. The λ / 4 plate is an optical retardation plate which rotates the polarization direction of the transmitted light. The inner λ / 4 plate is preferably an achromatic λ / 4 plate, so that the effect rotating the polarization direction occurs at light of different wavelengths. The reflection layer can be configured as one or more layers. Preferably, it is dichroic, which corresponds to spectral selectivity, in that one part of the light spectrum is reflected and another part of the light spectrum is transmitted. The reflection depends on the wavelength of the incident light. The optical functional element in the embodiment as a layer arrangement or in other embodiments can be arranged directly on associated surfaces of the polarizing beam splitter. Alternatively, a gap may be formed between the optical functional element and an associated surface of the beam splitter, for example an air gap. The outer λ / 4 plate is either narrowband with respect to the optical effects caused by it on incident light beams, i. H. the optical effect occurs only in a narrow wavelength range, or broadband.

Achromatische Verzögerungsplatten, die vorzugsweise zum Einsatz kommen können, bilden eine Möglichkeit, die Abhängigkeit der von ihnen implizierten optischen Effekte von der Wellenlänge zu überwinden, da die über einen sehr breiten Frequenzbereich eine konstante Phasenverschiebung erlauben. Kombinationen verschiedener doppelbrechender Materialien wie beispielsweise Quarz mit Magnesium-Fluorid, bieten Lösungen dieses Problems. Die vorgeschlagene Vorrichtung nutzt achromatische Verzögerungsplatten – im Gegensatz zum Stand der Technik –, um die Polarisation zu drehen, was nicht mit normalen Verzögerungsplatten möglich ist. In Kombination mit einem polarisierenden Strahlteiler ist es dadurch möglich, beide linear polarisierten Anteile des Lichts zu nutzen und so eine doppelt so hohe Effizienz verglichen mit anderen Vorrichtungen zu erzielen, sowie auch Lichtquellen nutzen zu können, die von Natur aus nicht oder nur teilweise polarisiert sind. Dies eröffnet ein neues Spektrum der Einsatzgebiete für die additive Farbmischung.Achromatic retardation plates, which can preferably be used, form a possibility of overcoming the dependence of the optical effects they imply on the wavelength, since they permit a constant phase shift over a very broad frequency range. Combinations of different birefringent materials such as quartz with magnesium fluoride offer solutions to this problem. The proposed device uses achromatic retardation plates - in contrast to the prior art - to rotate the polarization, which is not possible with normal retarder plates. Combined with a polarizing beam splitter, this makes it possible to use both linearly polarized portions of the light to achieve twice the efficiency of other devices, as well as to use light sources that are not or only partially polarized by nature , This opens up a new spectrum of applications for additive color mixing.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben in dem Strahlteiler an einer polarisierenden Grenzschicht jeweils in den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation aufgeteilt werden. In einer Ausgestaltung ist die polarisierende Grenzschicht im Bereich von aufeinanderliegenden Flächen von zwei Prismen gebildet. Während ein Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation an der Grenzfläche total reflektiert wird, gelangt der Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation hindurch.A development of the invention can provide that the light beams of different colors in the beam splitter at a polarizing boundary layer in each case in the sub-beam with the first Linear polarization and split the partial beam with the second linear polarization. In one embodiment, the polarizing boundary layer is formed in the region of superposed surfaces of two prisms. While a partial beam with the first linear polarization is totally reflected at the interface, the partial beam passes with the second linear polarization.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass

  • – ein Lichtstrahl erster Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine erste Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,
  • – der Lichtstrahl erster Farbe an einer polarisierenden Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, das ein reflektierter Teilstrahl erster Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf einer Rückseite der Teilreflexionsfläche zu einem zweiten polarisierenden Reflexionselement reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl erster Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt,
  • – der reflektierte Teilstrahl erster Farbe von dem zweiten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche durch diese hindurch zu einem dritten polarisierenden Reflexionselement gelangt und
  • – der durchgelassene Teilstrahl erster Farbe dann von dem dritten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und der durchgelassene Teilstrahl erster Farbe auf der Vorderseite der Reflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche reflektiert wird.
A preferred development of the invention provides that
  • A light beam of first color, which is circularly polarized, is irradiated through a first light entry surface in the beam splitter,
  • - The light beam of the first color is divided at a polarizing partial reflection surface of the beam splitter, such that a reflected partial beam of first color with the first linear polarization on a back of the partial reflection surface is reflected to a second polarizing reflection element and a transmitted partial beam of first color with the second linear polarization through the Partial reflection surface passes through to the mixed light exit surface,
  • - The reflected partial beam of the first color of the second reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and passes from the back of the partial reflection surface therethrough to a third polarizing reflection element and
  • - The transmitted partial beam of the first color is then reflected by the third reflection element back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and the transmitted partial beam of first color on the front of the reflection surface is reflected to the mixed light exit surface.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass

  • – ein Lichtstrahl zweiter Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine zweite Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,
  • – der Lichtstrahl zweiter Farbe an der Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, das ein reflektierter Teilstrahl zweiter Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf der Rückseite der Teilreflexionsfläche zu einem ersten polarisierenden Reflexionselement reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl zweiter Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu dem dritten Reflexionselement gelangt,
  • – der reflektierte Teilstrahl zweiter Farbe von dem ersten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche durch diese hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt und
  • – der durchgelassene Teilstrahl zweiter Farbe von dem dritten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und der durchgelassene Teilstrahl zweiter Farbe dann auf der Vorderseite der Reflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche reflektiert wird.
In an expedient embodiment of the invention can be provided that
  • A second color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a second light entry surface in the beam splitter,
  • - The light beam of the second color is divided at the partial reflection surface of the beam splitter, such that a reflected partial beam of the second color is reflected with the first linear polarization on the back of the partial reflection surface to a first polarizing reflection element and a transmitted partial beam of the second color with the second linear polarization through the partial reflection surface passes through to the third reflection element,
  • - The reflected partial beam of the second color of the first reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and passes from the back of the partial reflection surface through the latter to the mixed light exit surface and
  • - The transmitted partial beam of the second color of the third reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and the transmitted partial beam of second color is then reflected on the front of the reflection surface to the mixed light exit surface.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass

  • – ein Lichtstrahl dritter Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine dritte Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,
  • – der Lichtstrahl dritter Farbe an der Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, dass ein reflektierter Teilstrahl dritter Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf der Vorderseite der Teilreflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche hin reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl dritter Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu dem zweiten Reflexionselement gelangt,
  • – der reflektierte Teilstrahl dritter Farbe von dem zweiten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche zu dem ersten Reflexionselement reflektiert wird und
  • – der reflektierte Teilstrahl dritter Farbe von dem ersten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und dann von der Rückseite durch die Reflexionsfläche hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt.
An advantageous embodiment of the invention provides that
  • A third color light beam, which is circularly polarized, is radiated through a third light entry surface in the beam splitter,
  • - The light beam of the third color is divided at the partial reflection surface of the beam splitter, such that a reflected partial beam of the third color is reflected with the first linear polarization on the front of the partial reflection surface to the mixed light exit surface and a transmitted partial beam of third color with the second linear polarization through the partial reflection surface gets to the second reflection element,
  • - The reflected partial beam of the third color of the second reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and is reflected from the back of the partial reflection surface to the first reflection element and
  • - The reflected partial beam of the third color of the first reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and then passes from the back through the reflection surface to the mixed light exit surface.

In Verbindung mit der Lichtmischvorrichtung können vorteilhafte Ausgestaltungen den vorangehenden Erläuterungen entsprechend vorgesehen sein.In conjunction with the light mixing device advantageous embodiments may be provided according to the foregoing explanations.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben über räumlich getrennte Oberflächenabschnitte des Strahlteilers in dem polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt werden.In one embodiment, the light beams of different colors are irradiated via spatially separated surface sections of the beam splitter in the polarizing beam splitter.

Bei dem medizinischen Instrument kann vorgesehen sein, die Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung in einem Griffabschnitt anzuordnen, zum Beispiel im Griff eines Endoskops.In the medical instrument can be provided to arrange the Lichtstrahlkombinier device in a handle portion, for example in the grip of an endoscope.

Die vorangehende Beschreibung erläutert den Prozess der spektralen Lichtmischung. Mittels Umkehr der physikalischen Prozesse in der Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung kann diese zur spektralen Lichtzerlegung genutzt werden. Hierbei wird Mischfarblicht in den polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt, welches dort dann unter Einbeziehung der externen Polarisations-/Reflexionselemente in getrennte einfarbige Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben zerlegt wird, die ihrerseits einer Verwendung zugeführt werden können. Hierdurch ist dann ein Verfahren zum spektralen Zerlegen von Mischfarblicht in getrennte einfarbige Lichtstrahlen geschaffen, wobei der Strahlenverlauf der einzelnen Strahlen/Teilstrahlen gerade umgekehrt zum Prozess der Lichtmischung ist. Beispielsweise wird so über die Mischfarblichtaustrittsfläche eingestrahltes Weißlicht in die Bestandteile roter, grüner und blauer Lichtstrahl zerlegt, die an den unterschiedlichen Eintrittsflächen des polarisierenden Strahlteilers austreten.The foregoing description explains the process of spectral light mixing. By reversing the physical processes in the Lichtstrahlkombinier device, this can for spectral light decomposition can be used. In this case, mixed color light is irradiated into the polarizing beam splitter, which is there then decomposed, including the external polarization / reflection elements into separate monochromatic light beams of different colors, which in turn can be supplied for use. As a result, a method for the spectral decomposition of mixed color light is then created in separate monochromatic light beams, the beam path of the individual beams / partial beams is just inverse to the process of light mixing. For example, white light irradiated via the mixed color light exit surface is split into the components red, green and blue light beam that emerge at the different entrance surfaces of the polarizing beam splitter.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to figures of a drawing. Hereby show:

1 eine schematische Darstellung einer Lichtmisch- oder Lichtkombinier-Vorrichtung, 1 a schematic representation of a light mixing or Lichtkombinier device,

2 eine grafische Darstellung für die spektrale Verzögerungsgenauigkeit von achromatischen Viertelwellen-Verzögerungsplatten (aQWP), 2 a graph for the spectral delay accuracy of achromatic quarter-wave retardation plates (aQWP),

3 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Beschichtung mit Transmission im langwelligen, roten Bereich, 3 a graphic representation of the reflectivity of a dichroic coating with transmission in the long-wave, red region,

4 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Beschichtung mit Transmission im kurzwelligen, blauen Bereich, 4 a graph of the reflectivity of a dichroic coating with transmission in the short-wave, blue region,

5 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Beschichtung mit Bandpasseigenschaften im grünen Bereich, 5 a graphic representation of the reflectivity of a dichroic coating with bandpass properties in the green range,

6 eine schematische Darstellung eines Endoskops mit distaler Kameraeinheit (Chip-on-the-tip) mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung, 6 a schematic representation of an endoscope with a distal camera unit (chip-on-the-tip) with a device for light mixing,

7 eine schematische Anordnung eines Endoskops mit griffseitiger Kamera und Stablinsensystem für die optische Darstellung mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung, 7 a schematic arrangement of an endoscope with handle-side camera and rod lens system for optical representation with a device for mixing light,

8 eine schematische Anordnung eines Endoskops mit griffseitiger Kamera und Fasern zur Bildleitung für die optische Abbildung mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung. 8th a schematic arrangement of an endoscope with griffseitiger camera and fibers for image guidance for optical imaging with a device for light mixing.

Polarisierende Strahlteiler zerlegen elektromagnetische Strahlung in zwei Teilstrahlen, deren elektrischer Feldvektor senkrecht (s-polarisiert) und parallel (p-polarisiert) zur Brechungsebene linear polarisiert schwingt. Während der parallel polarisierte Teilstrahl ohne Brechung die Grenzfläche des Strahlteilers durchdringt und transmittiert wird, erfährt der senkrecht polarisierte Teilstrahl eine Totalreflexion an der Grenzfläche des Strahlteilers, vergleichbar der Strahlwege in einem Glan-Taylor-Prisma.Polarizing beam splitters divide electromagnetic radiation into two partial beams whose electric field vector oscillates vertically (s-polarized) and parallel (p-polarized) linearly polarized to the refraction plane. While the parallel polarized partial beam without refraction penetrates and transmits the boundary surface of the beam splitter, the perpendicularly polarized partial beam experiences a total reflection at the interface of the beam splitter, comparable to the beam paths in a Glan-Taylor prism.

Auf diese Weise lassen sich aus unpolarisiertem Licht zwei räumlich getrennte Teilstrahlen mit p- und s-polarisierten E-Feld-Vektoren erzeugen, die für weitere Anwendungen nutzbar sind. Für die Verwendung als Lichtquelle stellt diese Aufteilung in der Regel jedoch einen wesentlichen Nachteil dar, da meist nur einer der beiden Teilstrahlen genutzt wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Anwendung der Polarisation, der spektralselektiven Reflexion und der Eigenschaft optischer Isolatoren den Einsatz beider Teilstrahlen für mehrere räumlich getrennte Lichtquellen, um so annähernd 100% des verwendeten Lichts zur additiven Farbmischung der einzelnen Strahlen aller Lichtquellen zu erreichen.In this way, two spatially separated sub-beams with p- and s-polarized E-field vectors can be generated from unpolarized light, which can be used for further applications. For use as a light source, however, this division usually represents a significant disadvantage, since usually only one of the two partial beams is used. The present invention, through the use of polarization, spectrally selective reflection and the property of optical isolators, allows the use of both partial beams for a plurality of spatially separated light sources so as to achieve approximately 100% of the light used for additive color mixing of the individual beams of all light sources.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem Teiler oder Kombinator von Licht, der aus zwei Teilprismen 1 und 2 aufgebaut ist, die mit einer polarisierenden Grenzschicht oder -fläche 3 an ihrer Kontaktfläche versehen sind. Die zwei Prismen 1, 2 bilden einen polarisierenden Strahlteiler (PBS). An drei der vier Eintritts-/Austrittsflächen des PBS befindet sich eine achromatische Viertelwellen-Verzögerungsplatte (aQWP) 4a, 4b, 4c, die linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht und umgekehrt transformiert. Der wesentliche Vorteil gegenüber normalen Viertelwellen-Verzögerungsplatten (QWP) liegt darin, dass die Verzögerung von aQWP wellenlängenunabhängig für einen breiten Wellenlängenbereich ist. 1 shows a schematic representation of a device with a divider or combinator of light, consisting of two partial prisms 1 and 2 constructed with a polarizing boundary layer or surface 3 are provided at their contact surface. The two prisms 1 . 2 form a polarizing beam splitter (PBS). At three of the four entrance / exit surfaces of the PBS is an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4a . 4b . 4c which transforms linearly polarized light into circularly polarized light and vice versa. The main advantage over normal quarter wave retardation plates (QWP) is that the delay of aQWP is wavelength independent for a wide range of wavelengths.

Jede der drei aQWP 4a, 4b, 4c ist mit einer oder mehreren dichroitischen Schichten 5a, 5b, 5c oder alternativ dichroitischen Spiegeln versehen, welche jedoch alle unterschiedliche Grenzfrequenzen bezüglich der Reflexion/Transmission aufweisen. Wesentlich ist ihre Eigenschaft, polarisationsunabhängig und spektralselektiv zu reflektieren und zu transmittieren. Hinter jeder der drei dichroitischen Schichten 5a, 5b, 5c, die als dichroitische Spiegel ausführbar sind, befindet sich eine weitere QWP 6a, 6b, 6c. Hinter diesen äußeren QWP 6a, 6b, 6c ist jeweils eine Lichtquelle 7, 8, 9 angeordnet, welcher zur besseren Übertragung eine jeweils geeignete parallelisierende Kollimationsoptik (nicht dargestellt) vorgeschaltet werden kann. Die äußeren QWP 6a, 6b, 6c sind entweder ebenfalls breitbandige aQWP oder bei Verwendung schmalbandiger Lichtquellen wie Laser an deren Wellenlänge angepasste normale QWP.Each of the three aQWP 4a . 4b . 4c is with one or more dichroic layers 5a . 5b . 5c or alternatively dichroic mirrors, which, however, all have different reflection / transmission marginal frequencies. What is essential is their ability to reflect and transmit polarization-independent and spectrally selective. Behind each of the three dichroic layers 5a . 5b . 5c , which are executable as dichroic mirrors, is another QWP 6a . 6b . 6c , Behind this outer QWP 6a . 6b . 6c is each a light source 7 . 8th . 9 arranged, which for better transmission, a respective suitable parallelizing collimating optics (not shown) can be connected upstream. The outer QWP 6a . 6b . 6c are either also broadband aQWP or, when using narrowband light sources such as lasers, matched to their wavelength normal QWP.

Die geschilderte Funktion weist nur dann eine derart hohe Transmission von annähernd 100% auf, wenn die verwendeten, möglicherweise aber nicht zwingend baugleichen aQWP 4a, 4b, 4c eine sehr gute Verzögerungsgenauigkeit besitzen. 2 zeigt einen bevorzugten spektralen Verlauf einer geeigneten aQWP, wie sie auch im Handel erhältlich ist. Bei sehr schmalbandigen Lichtquellen wie Lasern sind die äußeren QWP 6a, 6b, 6c vorzugsweise direkt auf diese angepasst, oder es können, sowohl für Laser als auch für breitbandige Lichtquellen, passende aQWP eingesetzt werden. The described function has such a high transmission of approximately 100% only if the used, but not necessarily identical aQWP 4a . 4b . 4c have a very good deceleration accuracy. 2 shows a preferred spectral course of a suitable aQWP, as it is also commercially available. For very narrowband light sources such as lasers, the outer QWPs are 6a . 6b . 6c preferably adapted directly to this, or it can, both for laser and for broadband light sources, suitable aQWP can be used.

Wichtig sind die spektralen Reflexions- und Transmissionseigenschaften der dichroitischen Beschichtungen/dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c. Abhängig von der Schmalbandigkeit der verwendeten Lichtquellen 7, 8, 9 auf den Seiten 10, 11, 12 des Strahlteilers sind sie an diese angepasst. Für eine rote Lichtquelle 7 ist inImportant are the spectral reflection and transmission properties of the dichroic coatings / dichroic mirrors 5a . 5b . 5c , Depending on the narrow band of the light sources used 7 . 8th . 9 on the pages 10 . 11 . 12 of the beam splitter, they are adapted to this. For a red light source 7 is in

3 ein geeigneter spektraler Reflexionsverlauf dargestellt. Sein Reflexionsverhalten gleicht einem spektralen Tiefpass. 4 zeigt einen passenden Verlauf für eine blaue Lichtquelle 9. Dieser gleicht einem spektralen Hochpass. In 5 schließlich ist ein optimaler spektraler Verlauf der Beschichtung für eine grüne Lichtquelle 8 zu erkennen. Der typische Verlauf eines Bandpasses kann entweder mit einem einzelnen dichroitischen Material oder durch Kombination eines Tief- und Hochpasses unterschiedlicher Grenzfrequenz wie in 3 und 4 erreicht werden. In den 3 bis 5 ist entlang der x-Achse jeweils die Wellenlänge λ aufgetragen. 3 a suitable spectral reflection curve is shown. Its reflection behavior is similar to a spectral lowpass. 4 shows a suitable gradient for a blue light source 9 , This is similar to a spectral high pass. In 5 Finally, an optimal spectral profile of the coating for a green light source 8th to recognize. The typical course of a bandpass can either with a single dichroic material or by combining a low and high pass of different cutoff frequency as in 3 and 4 be achieved. In the 3 to 5 along the x-axis in each case the wavelength λ is plotted.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Farbtemperatur und den subjektiven Farbeindruck variieren zu können. Da die drei Lichtquellen 7, 8, 9 einzeln angesteuert und ihre Intensitäten variabel eingestellt werden können, ist es dem Benutzer möglich, einen Weißabgleich auf sein eigenes Empfinden anzupassen. Diese Eigenschaft löst ein Problem, das bekannte Lichtquellen, insbesondere beim Einsatz im endoskopischen Bereich, aufwiesen: das emittierte Spektrum wurde von Anwendern häufig als „kalt” beschrieben, die abgebildeten Strukturen wirkten „unnatürlich”. Dank der individuellen Einstellmöglichkeit ist es mit der vorgeschlagenen Vorrichtung möglich, den bisher obligatorischen automatischen Weißabgleich zu vermeiden und durch direkte Einflussnahme auf die Lichtquellen die Farbwiedergabe zu steuern. Wird zum Beispiel bei gleichzeitiger Reduktion der Intensität der blauen Lichtquelle die Intensität der roten Lichtquelle erhöht, so kann bei konstanter Strahlungsleistung ein „wärmerer” Farbton eingestellt werden.An essential advantage of the present invention is that it can vary the color temperature and the subjective color impression. Because the three light sources 7 . 8th . 9 individually controlled and their intensities can be variably adjusted, it is possible for the user to adjust a white balance to his own senses. This property solves a problem that known light sources, especially when used in the endoscopic area, had: the emitted spectrum was often described by users as "cold", the imaged structures were "unnatural". Thanks to the individual adjustment, it is possible with the proposed device to avoid the previously mandatory automatic white balance and to control the color reproduction by directly influencing the light sources. If, for example, the intensity of the red light source is increased while reducing the intensity of the blue light source, a "warmer" hue can be set with constant radiation power.

Nachfolgend wird der Prozess der Lichtstrahlmischung oder -kombination unter Bezugnahme auf 1 im Detail erläutert.Hereinafter, the process of light beam mixing or combination will be described with reference to FIG 1 explained in detail.

Der grüne Lichtstrahl 8a, hier allgemein mit zwei willkürlichen Anteilen an linear p- und s-polarisiertem Licht dargestellt, durchläuft die äußere Viertelwellen-Verzögerungsplatte (QWP) 6b, was die beiden linear polarisierten Anteile zu links und rechts zirkular polarisiertem Licht wandelt. Beide Anteile durchlaufen dann eine dichroitische Beschichtung oder einen dichroitischen Spiegel 5b, die oder der für Licht der verwendeten Lichtquelle transparent, für längere oder kürzere Wellenlängen hingegen reflektierend wirkt. Darauf folgt eine achromatische Viertelwellen-Verzögerungsplatte (aQWP) 4b, die beide Anteile eine weitere Viertelwellen-Phasendrehung erfahren lässt, so dass der s-polarisierte Anteil des Strahls 8a jetzt linear p-polarisiert ist und umgekehrt. Der Lichtstrahl 8b nach den Komponenten 6b, 5b, 4b weist also die gleichen Eigenschaften wie 8a auf. Der Strahl 8b tritt durch die Grenzfläche 11 in das erste Prisma 1 des polarisierenden Strahlteilers ein und trifft auf die polarisierende Grenzschicht 3. An dieser wird der p-polarisierte Anteil in Prisma 2 transmittiert (Strahl 8c) und tritt durch die Grenzfläche 13 aus dem Prisma 2 aus. Der s-polarisierte Anteil 8d wird an der Grenzfläche 3 reflektiert und tritt nach Verlassen von Prisma 1 in die aQWP 4a ein, durchläuft diese, wird an der dichroitischen Beschichtung oder dem dichroitischen Spiegel 5a reflektiert und durchläuft aQWP 4a wieder in die entgegen gesetzte Richtung.The green ray of light 8a , shown here generally with two arbitrary proportions of linear p- and s-polarized light, passes through the quarter-wave outer retarder plate (QWP) 6b , which converts the two linearly polarized components to left and right circularly polarized light. Both parts then pass through a dichroic coating or a dichroic mirror 5b which is transparent to light of the light source used, but reflective for longer or shorter wavelengths. This is followed by an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4b , which causes both components to undergo another quarter-wave phase rotation, such that the s-polarized portion of the beam 8a now linear p-polarized and vice versa. The light beam 8b according to the components 6b . 5b . 4b has the same characteristics as 8a on. The beam 8b passes through the interface 11 in the first prism 1 of the polarizing beam splitter and strikes the polarizing boundary layer 3 , At this, the p-polarized portion in prism 2 transmitted (beam 8c ) and passes through the interface 13 from the prism 2 out. The s-polarized portion 8d will be at the interface 3 reflects and enters after leaving prism 1 into the aQWP 4a a, goes through this, becomes at the dichroic coating or the dichroic mirror 5a reflects and goes through aQWP 4a again in the opposite direction.

Nach Verlassen von aQWP 4a und Wiedereintritt in Prisma 1 hat Strahl 8d zweimal eine Phasendrehung von einer Viertelwellenlänge, also eine Phasendrehung von π/2 erfahren, wurde also erst von s-polarisiert zu links oder rechts zirkular polarisiert, erfuhr bei der Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkular zu p-polarisiert. Der nun p-polarisierte Strahl 8e durchläuft den Strahlteiler, geht durch aQWP 4c, wird an der dichroitischen Beschichtung oder dem dichroitischen Spiegel 5c reflektiert und zurück durch aQWP 4c geschickt. Nach doppeltem Durchgang von aQWP 4c und einer Phasendrehung von zweimal einer Viertelwellenlänge ist der p-polarisierte Strahl 8e zum s-polarisierten Strahl 8f gewandelt worden. Beim Wiedereintritt in Prisma 2 wird Strahl 8f an der Grenzschicht 3 reflektiert und tritt als Strahl 8g durch 13 wie Strahl 8c aus. Sowohl der p- als auch der s-polarisierte Strahlanteil von Strahl 8a sind also vollständig durchgeleitet worden.After leaving aQWP 4a and re-entry into Prisma 1 has beam 8d twice a phase rotation of a quarter wavelength, so experience a phase rotation of π / 2, was thus only polarized s-polarized to the left or right circularly, experienced in the reflection of a phase jump of π and was then from right or left circular to p-polarized , The now p-polarized beam 8e goes through the beam splitter, goes through aQWP 4c , is at the dichroic coating or the dichroic mirror 5c reflected and back through aQWP 4c cleverly. After a double pass of aQWP 4c and a phase rotation of twice a quarter wavelength is the p-polarized beam 8e to the s-polarized beam 8f been converted. Upon re-entry into Prisma 2 will beam 8f at the boundary layer 3 reflects and acts as a beam 8g by 13 like ray 8c out. Both the p- and the s-polarized beam component of beam 8a So they have been completely passed through.

Der rote Lichtstrahl 7a, ebenfalls mit zwei willkürlichen Anteilen an linear p- und s-polarisiertem Licht dargestellt, durchläuft die äußere Viertelwellen-Verzögerungsplatte (QWP) 6a, was die beiden linear polarisierten Anteile zu rechts und links zirkular polarisiertem Licht wandelt. Beide Anteile durchlaufen dann eine dichroitische Beschichtung oder einen dichroitischen Spiegel 5a, die oder der für Licht der verwendeten Lichtquelle transparent, für kürzere Wellenlängen hingegen reflektierend wirkt. Darauf folgt eine achromatische Viertelwellen-Verzögerungsplatte (aQWP) 4a, die beide Anteile eine weitere Viertelwellen-Phasendrehung erfahren lässt, so dass Strahl 7b die gleichen Eigenschaften wie Strahl 7a besitzt. Strahl 7b tritt durch die Grenzfläche 10 in das erste Prisma 1 des polarisierenden Strahlteilers ein und trifft auf die polarisierende Grenzschicht 3. An dieser wird der p-polarisierte Anteil 7d in Prisma 2 transmittiert und tritt durch die Grenzfläche 12 aus Prisma 2 aus. Strahl 7d läuft dann durch die aQWP 4c, wird an 5c reflektiert und durchläuft wieder 4c. Dabei erfährt der p-polarisierte Strahl 7d zwei Viertelwellen-Phasendrehungen und tritt als s-polarisierter Strahl 7f durch 12 wieder in 2 ein. An der Grenzfläche 3 wird er reflektiert und durchläuft vor Verlassen durch 13 das Prisma 2. Der s-polarisierte Anteil 7c wird an 3 reflektiert und tritt nach Verlassen von Prisma 1 durch die Grenzfläche 11 in die aQWP 4b ein, durchläuft diese, wird an der dichroitischen Beschichtung 5b reflektiert und durchläuft aQWP 4b wieder in die entgegen gerichtete Richtung. Nach Verlassen von aQWP 4b und Wiedereintritt in Prisma 1 hat Strahl 7c zweimal eine Phasendrehung von einer Viertelwellenlänge, also eine Phasendrehung von π/2 erfahren, wurde also erst von s-polarisiert zu links oder rechts zirkular polarisiert, erfuhr bei der Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkular zu p-polarisiert. Der nun p-polarisierte Strahl 7e durchläuft den Strahlteiler und tritt durch 13 aus. Sowohl der p- als auch der s-polarisierte Strahlanteil von Strahl 7a sind also vollständig durchgeleitet worden.The red ray of light 7a , also shown with two arbitrary proportions of linear p- and s-polarized light, passes through the outer quarter-wave retardation plate (QWP) 6a , which converts the two linearly polarized components to right and left circularly polarized light. Both parts then pass through a dichroic coating or a dichroic mirror 5a which is transparent to the light source used, but reflective to shorter wavelengths. This is followed by an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4a , which lets both shares undergo another quarter wave phase rotation, so that beam 7b the same properties as ray 7a has. beam 7b passes through the interface 10 in the first prism 1 of the polarizing beam splitter and strikes the polarizing boundary layer 3 , At this the p-polarized portion 7d in prism 2 transmits and passes through the interface 12 from prism 2 out. beam 7d then runs through the aQWP 4c , we then 5c reflects and goes through again 4c , The p-polarized beam experiences this 7d two quarter-wave phase rotations and occurs as s-polarized beam 7f by 12 in again 2 one. At the interface 3 it is reflected and goes through before leaving 13 the prism 2 , The s-polarized portion 7c we then 3 reflects and enters after leaving prism 1 through the interface 11 into the aQWP 4b a, goes through this, gets at the dichroic coating 5b reflects and goes through aQWP 4b again in the opposite direction. After leaving aQWP 4b and re-entry into Prisma 1 has beam 7c twice a phase rotation of a quarter wavelength, so experience a phase rotation of π / 2, was thus only polarized s-polarized to the left or right circularly, experienced in the reflection of a phase jump of π and was then from right or left circular to p-polarized , The now p-polarized beam 7e goes through the beam splitter and passes through 13 out. Both the p- and the s-polarized beam component of beam 7a So they have been completely passed through.

Der blaue Lichtstrahl 9a, wieder mit zwei willkürlichen Anteilen an linear p- und s-polarisiertem Licht dargestellt, durchläuft die äußere Viertelwellen-Verzögerungsplatte (QWP) 6c, was die beiden linear polarisierten Anteile zu links und rechts zirkular polarisiertem Licht wandelt. Beide Anteile durchlaufen dann 5c, welches für Licht der verwendeten Lichtquelle transparent, für längere Wellenlängen hingegen reflektierend wirkt. Darauf folgt eine achromatische Viertelwellen-Verzögerungsplatte (aQWP) 4c, die beide Anteile eine weitere Viertelwellen-Phasendrehung erfahren lässt, so dass der s-polarisierte Anteil von Strahl 9a jetzt linear p-polarisiert ist und umgekehrt. Der Lichtstrahl 9b ist wieder identisch zu Strahl 9a und tritt durch die Grenzfläche 12 in das zweite Prisma 2 des polarisierenden Strahlteilers ein und trifft auf die polarisierende Grenzschicht 3. An dieser wird der s-polarisierte Anteil 9c reflektiert und tritt durch die Grenzfläche 13 aus Prisma 2 aus.The blue ray of light 9a represented again with two arbitrary proportions of linear p and s polarized light, the outer quarter wave retardation plate (QWP) passes through 6c , which converts the two linearly polarized components to left and right circularly polarized light. Both shares then go through 5c which is transparent to the light source used, but reflective for longer wavelengths. This is followed by an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4c , which causes both components to undergo another quarter-wave phase rotation so that the s-polarized portion of beam 9a now linear p-polarized and vice versa. The light beam 9b is again identical to ray 9a and passes through the interface 12 in the second prism 2 of the polarizing beam splitter and strikes the polarizing boundary layer 3 , At this the s-polarized portion 9c reflects and passes through the interface 13 from prism 2 out.

Der p-polarisierte Anteil 9d wird an der Grenzfläche 3 transmittiert, durchläuft Prisma 1 und tritt durch die Fläche 10 in die aQWP 4a ein, durchläuft diese, wird an der dichroitischen Beschichtung oder dem dichroitischen Spiegel 5a reflektiert und durchläuft aQWP 4a wieder in die entgegen gerichtete Richtung. Nach Verlassen von aQWP 4a und Wiedereintritt in Prisma 1 hat Strahl 9d zweimal eine Phasendrehung von einer Viertelwellenlänge, also eine Phasendrehung von einer halben Wellenlänge erfahren, wurde also erst von p-polarisiert zu links oder rechts zirkular polarisiert, erfuhr bei Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkular zu s-polarisiert. Der nun s-polarisierte Strahl 9e durchläuft 1, wird an der Grenzfläche 3 reflektiert, verlässt nun als Strahl 9f das Prisma 1 durch Fläche 11, geht durch aQWP 4b, wird an der dichroitischen Beschichtung 5b reflektiert und zurück durch aQWP 4b geschickt. Nach doppeltem Durchgang von aQWP 4c und einer Phasendrehung von zweimal einer Viertelwellenlänge ist der s-polarisierte Strahl 9f zum p-polarisierten Strahl 9g gewandelt worden. Beim Wiedereintritt in Prisma 1 durch Fläche 11 wird Strahl 9g an der Grenzfläche 3 transmittiert und tritt durch Fläche 13 wie Strahl 9c aus. Sowohl der p- als auch der s-polarisierte Strahlanteil von Strahl 9a sind also vollständig durchgeleitet worden.The p-polarized portion 9d will be at the interface 3 transmits, goes through prism 1 and enters the area 10 into the aQWP 4a a, goes through this, becomes at the dichroic coating or the dichroic mirror 5a reflects and goes through aQWP 4a again in the opposite direction. After leaving aQWP 4a and re-entry into Prisma 1 has beam 9d twice a phase rotation of a quarter wavelength, so experience a phase rotation of half a wavelength, so was only polarized from p-polarized to left or right circular polarized, experienced a phase shift of π in reflection and was then circularly s-polarized from right or left. The now s-polarized beam 9e goes through 1 , will be at the interface 3 reflected, now leaves as a beam 9f the prism 1 by area 11 , goes through aQWP 4b , is at the dichroic coating 5b reflected and back through aQWP 4b cleverly. After a double pass of aQWP 4c and a phase rotation of twice a quarter wavelength is the s-polarized beam 9f to the p-polarized beam 9g been converted. Upon re-entry into Prisma 1 by area 11 will beam 9g at the interface 3 transmits and passes through area 13 like ray 9c out. Both the p- and the s-polarized beam component of beam 9a So they have been completely passed through.

Nicht dargestellt aber genauso verwendbar sind Kollimieroptiken zwischen den Lichtquellen 7, 8, 9 und den äußeren QWP 6a, 6b, 6c, um das Licht vor Eintritt in die Vorrichtung zu parallelisieren. Ebenfalls nicht dargestellt, aber genauso möglich ist eine Fokussieroptik nach der Mischlichtaustrittsfläche 13, um das durchtretende Licht aller Lichtquellen beispielsweise in eine schmale Lichtleitfaser zu bündeln.Not shown but equally usable are collimating optics between the light sources 7 . 8th . 9 and the outer QWP 6a . 6b . 6c to parallelize the light before entering the device. Also not shown, but just as possible is a focusing optics after the mixed light exit surface 13 in order to bundle the passing light of all the light sources, for example, into a narrow optical fiber.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Endoskops 60 mit distaler Kameraeinheit (Chip-on-the-tip). Im Griffabschnitt 61 ist eine Vorrichtung zur Lichtmischung 62 angeordnet, wie sie vorangehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. 6 shows a schematic representation of an endoscope 60 with distal camera unit (chip-on-the-tip). In the grip section 61 is a device for light mixing 62 arranged as described above with reference to embodiments.

7 zeigt eine schematische Anordnung eines weiteren Endoskops 70 mit griffseitiger Kamera 71 und einem Stablinsensystem 72 für die optische Abbildung. Im Griffabschnitt 73 ist vergleichbar dem Endoskop 60 in 6 eine Vorrichtung zur Lichtmischung 62 gebildet. 7 shows a schematic arrangement of another endoscope 70 with grip-sided camera 71 and a rod lens system 72 for optical imaging. In the grip section 73 is similar to the endoscope 60 in 6 a device for light mixing 62 educated.

Schließlich zeigt 8 eine schematische Darstellung eines anderen Endoskops 80 mit griffseitiger Kamera 81 und Fasern 82 zur Bildleitung für die optische Abbildung. Die Vorrichtung zur Lichtmischung 62 ist wieder im Griffabschnitt 83 angeordnet, also distal zum Lichtaustritt des Endoskops 80.Finally shows 8th a schematic representation of another endoscope 80 with grip-sided camera 81 and fibers 82 to the image line for the optical image. The device for light mixing 62 is back in the grip section 83 arranged, ie distal to the light exit of the endoscope 80 ,

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the above description, the claims and the drawings may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 85/01590 [0006, 0007] WO 85/01590 [0006, 0007]
  • US 5067799 [0006, 0007, 0008] US 5067799 [0006, 0007, 0008]
  • WO 01/02884 [0007] WO 01/02884 [0007]
  • US 2006/033837 [0007] US 2006/033837 [0007]
  • WO 2008/095609 [0007] WO 2008/095609 [0007]

Claims (14)

Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben mittels einer Strahlkombinier-Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren – Lichtstrahlen unterschiedlicher zu mischender Farben mit zugeordneten Lichtquellen erzeugt und als zirkular polarisierte Lichtstrahlen über zugeordnete Lichteintrittsflächen in einem polarisierenden Strahlteiler der Strahlkombiniervorrichtung eingestrahlt werden, – die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben in dem polarisierenden Strahlteiler jeweils in einen Teilstrahl mit einer ersten Linearpolarisation und einen Teilstrahl mit einer zweiten Linearpolarisation, die senkrecht zur ersten Linearpolarisation gebildet ist, aufgeteilt werden, und – die Lichtstrahlen zum Ausbilden von Mischfarblicht in dem Strahlteiler gemischt werden, derart, dass das den Strahlteiler durch eine Mischlichtaustrittsfläche verlassende Mischfarblicht für die gemischten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe jeweils den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation umfasst.A method for mixing light beams of different colors by means of a beam combining device, wherein in the method Light beams of different colors to be mixed are generated with associated light sources and are irradiated as circularly polarized light beams via assigned light entry surfaces in a polarizing beam splitter of the beam combiner, - The light beams of different colors in the polarizing beam splitter are each divided into a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization, which is formed perpendicular to the first linear polarization, and - The light beams are mixed to form Mischfarblicht in the beam splitter, such that the beam splitter through a mixed light exit surface leaving mixed color light for the mixed light beams of different colors each comprise the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtstrahlen mit wenigstens drei unterschiedlichen Farben in dem Strahlteiler eingestrahlt und gemischt werden.A method according to claim 1, characterized in that light beams are irradiated with at least three different colors in the beam splitter and mixed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben über räumlich getrennte Oberflächenabschnitte des Strahlteilers in dem polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the light beams of different colors are irradiated via spatially separated surface portions of the beam splitter in the polarizing beam splitter. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den Lichtquellen erzeugte und zunächst nicht zirkular polarisierte Lichtstrahlen vor dem Einstrahlen in dem Strahlteiler beim Durchgang durch ein optisches Funktionselement in einer Durchgangsrichtung zum Strahlteiler hin zirkular polarisiert werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that light beams generated by the light sources and initially not circularly polarized are polarized circularly before being irradiated in the beam splitter when passing through an optical functional element in a direction of passage to the beam splitter. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Mischen der Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben an dem optischen Funktionselement Teilstrahlen, die entgegen der Durchgangsrichtung von dem Strahlteiler weg auf das optische Funktionselement einfallen, an dem optischen Funktionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert werden, wobei hierbei die erste Linearpolarisation des auf das optische Funktionselement einfallenden Teilstrahls in die zweite Linearpolarisation oder umgekehrt gewandelt wird.A method according to claim 4, characterized in that when mixing the light beams of different colors on the optical functional element partial beams which are incident against the passage direction of the beam splitter away on the optical functional element, are reflected back to the optical functional element in the beam splitter, in which case the first Linear polarization of the incident on the optical functional element sub-beam is converted into the second linear polarization or vice versa. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Lichtquellen erzeugte Lichtstrahlen in dem optischen Funktionselement in Durchgangsrichtung eine äußere λ/4-Platte, eine Reflexionsschicht zum Reflektieren der vom Strahlteiler ausgehend auf das optische Funktionselement einfallenden Teilstrahlen und eine innere λ/4-Platte durchlaufen.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the light beams generated by the light sources in the optical functional element in the passage direction an outer λ / 4 plate, a reflection layer for reflecting the incident from the beam splitter on the optical functional element partial beams and an inner λ / Go through 4-plate. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben in dem Strahlteiler an einer polarisierenden Grenzschicht jeweils in den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation aufgeteilt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the light beams of different colors are divided in the beam splitter at a polarizing boundary layer respectively into the sub-beam with the first linear polarization and the sub-beam with the second linear polarization. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Lichtstrahl erster Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine erste Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird, – der Lichtstrahl erster Farbe an einer polarisierenden Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, das ein reflektierter Teilstrahl erster Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf einer Rückseite der Teilreflexionsfläche zu einem zweiten polarisierenden Reflexionselement reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl erster Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt, – der reflektierte Teilstrahl erster Farbe von dem zweiten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche durch diese hindurch zu einem dritten polarisierenden Reflexionselement gelangt und – der durchgelassene Teilstrahl erster Farbe dann von dem dritten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und der durchgelassene Teilstrahl erster Farbe auf der Vorderseite der Reflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche reflektiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that - a light beam of first color, which is circularly polarized, is irradiated through a first light entrance surface in the beam splitter, - the light beam of first color is shared at a polarizing partial reflection surface of the beam splitter, such a reflected partial beam of first color is reflected with the first linear polarization on a rear side of the partial reflection surface to a second polarizing reflection element and a transmitted partial beam of the first color with the second linear polarization passes through the partial reflection surface to the mixed light exit surface, - the reflected partial beam of first color from the second reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and from the back of the partial reflection surface by this e passes through to a third polarizing reflection element and - the transmitted partial beam of the first color is then reflected by the third reflection element back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and the transmitted partial beam of the first color is reflected on the front side of the reflection surface to the mixed light exit surface. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Lichtstrahl zweiter Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine zweite Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird, – der Lichtstrahl zweiter Farbe an der Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, das ein reflektierter Teilstrahl zweiter Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf der Rückseite der Teilreflexionsfläche zu einem ersten polarisierenden Reflexionselement reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl zweiter Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu dem dritten Reflexionselement gelangt, – der reflektierte Teilstrahl zweiter Farbe von dem ersten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche durch diese hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt und – der durchgelassene Teilstrahl zweiter Farbe von dem dritten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und der durchgelassene Teilstrahl zweiter Farbe dann auf der Vorderseite der Reflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche reflektiert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that A second color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a second light entry surface in the beam splitter, - The light beam of the second color is divided at the partial reflection surface of the beam splitter, such that a reflected partial beam of the second color is reflected with the first linear polarization on the back of the partial reflection surface to a first polarizing reflection element and a transmitted partial beam of the second color with the second linear polarization through the partial reflection surface passes through to the third reflection element, - The reflected partial beam of the second color of the first reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and passes from the back of the partial reflection surface through the latter to the mixed light exit surface and - The transmitted partial beam of the second color of the third reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and the transmitted partial beam of second color is then reflected on the front of the reflection surface to the mixed light exit surface. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Lichtstrahl dritter Farbe, der zirkular polarisiert ist, durch eine dritte Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird, – der Lichtstrahl dritter Farbe an der Teilreflexionsfläche des Strahlteilers geteilt wird, derart, dass ein reflektierter Teilstrahl dritter Farbe mit der ersten Linearpolarisation auf der Vorderseite der Teilreflexionsfläche zu der Mischlichtaustrittsfläche hin reflektiert wird und ein durchgelassener Teilstrahl dritter Farbe mit der zweiten Linearpolarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu dem zweiten Reflexionselement gelangt, – der reflektierte Teilstrahl dritter Farbe von dem zweiten Reflexionselement in den Strahlteiler zurück reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der zweiten in die erste Linearpolarisation gewandelt wird, und von der Rückseite der Teilreflexionsfläche zu dem ersten Reflexionselement reflektiert wird und – der reflektierte Teilstrahl dritter Farbe von dem ersten Reflexionselement zurück in den Strahlteiler reflektiert wird, wobei hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation gewandelt wird, und dann von der Rückseite durch die Reflexionsfläche hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that A third color light beam, which is circularly polarized, is radiated through a third light entry surface in the beam splitter, - The light beam of the third color is divided at the partial reflection surface of the beam splitter, such that a reflected partial beam of the third color is reflected with the first linear polarization on the front of the partial reflection surface to the mixed light exit surface and a transmitted partial beam of third color with the second linear polarization through the partial reflection surface gets to the second reflection element, - The reflected partial beam of the third color of the second reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the second to the first linear polarization, and is reflected from the back of the partial reflection surface to the first reflection element and - The reflected partial beam of the third color of the first reflection element is reflected back into the beam splitter, in which case the linear polarization is converted from the first to the second linear polarization, and then passes from the back through the reflection surface to the mixed light exit surface. Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung, mit – einem polarisierenden Strahlteiler, der konfiguriert ist, über zugeordnete Lichteintrittsflächen des Strahlteilers in diesen einfallende und zu mischende Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben, die zirkular polarisiert sind, jeweils in einen Teilstrahl mit einer ersten Linearpolarisation und einen Teilstrahl mit einer zweiten Linearpolarisation, die senkrecht zur ersten Linearpolarisation gebildet ist, aufzuteilen und aus den aufgeteilten Teilstrahlen Mischfarblicht zu bilden, und – mehreren polarisierenden Reflexionselementen, die dem Strahlteiler gegenüberliegend angeordnet sind, derart, dass beim Lichtmischen aus dem Strahlteiler austretende Teilstrahlen in den Strahlteiler zurück reflektiert werden und hierbei die Linearpolarisation von der ersten in die zweite Linearpolarisation oder umgekehrt gewandelt wird, wobei der Strahlteiler eine Mischlichtaustrittsfläche aufweist, durch die das gebildete Mischfarblicht austritt, welches für die gemischten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe jeweils den Teilstrahl mit der ersten Linearpolarisation und den Teilstrahl mit der zweiten Linearpolarisation umfasst.Beam combining device, with - A polarizing beam splitter, which is configured, via associated light entry surfaces of the beam splitter in these incident and to be mixed light beams of different colors, which are circularly polarized, each into a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization perpendicular to the first linear polarization is made to divide and form mixed color light from the split part rays, and - A plurality of polarizing reflection elements, which are arranged opposite the beam splitter, such that light rays emerging from the beam splitter partial beams are reflected back into the beam splitter and in this case the linear polarization of the first to the second linear polarization or vice versa is converted, wherein the beam splitter has a mixed light exit surface through which the mixed color light formed emerges, which in each case comprises the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization for the mixed light beams of different color. Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Reflexionselemente im Strahlengang der auf den Strahlteiler einfallenden Lichtstrahlen unterschiedlichen Farbe angeordnet und konfiguriert sind, zum Bereitstellen der zu mischenden, zirkular polarisierten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben von Lichtquellen zuvor erzeugte Lichtstrahlen zirkular zu polarisieren.Lichtstrahlkombinier device according to claim 11, characterized in that the plurality of reflection elements in the beam path of the incident on the beam splitter light beams of different colors are arranged and configured to provide the mixed to be mixed, circularly polarized light beams of different colors of light sources previously generated light beams circularly. Medizinisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einer Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12.Medical instrument, in particular endoscope, with a light beam combining device according to claim 11 or 12. Verwendung der Lichtstrahlkombinier-Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 zum spektralen Lichtzerlegen.Use of the light beam combining device according to claim 11 or 12 for the spectral decomposition of light.
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