WO2013007248A1 - Method for mixing light beams of different colors, light beam combining device, and use thereof - Google Patents

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WO2013007248A1 PCT/DE2012/100188 DE2012100188W WO2013007248A1 WO 2013007248 A1 WO2013007248 A1 WO 2013007248A1 DE 2012100188 W DE2012100188 W DE 2012100188W WO 2013007248 A1 WO2013007248 A1 WO 2013007248A1
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Abstract

The invention relates to a method for mixing light beams of different colors using a beam combining device. According to the method, light beams of different colors to be mixed are generated using corresponding light sources and are irradiated as circularly polarized light beams via corresponding light inlet surfaces into a polarizing beam splitter of the beam combining device. Each of the light beams of different colors is split in the polarizing beam splitter into a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization that is formed perpendicular to the first linear polarization. The light beams are mixed in the beam splitter in order to form mixed color light such that the mixed color light exiting the beam splitter through a mixed light outlet surface comprises the sub-beam with the first linear polarization and the sub-beam with the second linear polarization for each of the mixed light beams of different colors. Light beams which are generated by the light sources and which are initially not circularly polarized are circularly polarized while passing through an optical functional element in a passage direction towards the beam splitter prior to being irradiated into the beam splitter.

Description

Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben,  Method for mixing light beams of different colors,
Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung und deren Verwendung  Lichtstrahlkombinier- device and their use
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 Lichtstrahlokombinier- device and their use.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Mittels Farbaddition ist es möglich, Licht mit nahezu jeder Farbe zu erzeugen. Ob LC-Dis- plays 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 weite- rem 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 predominant part is infrared radiation, which is not only unsuitable for the application, but is often also harmful and has to be dissipated with expenditure and further energy requirement 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 größe- ren 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. 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. White light sources, which consist of thermal radiators, also require significantly greater design effort and installation space in order to accommodate adequate cooling and filter 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 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. 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 un- gewollte 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 component must either be dissipated as heat or even unwanted spurious radiation is detrimental to the mixing device. Therefore, most beam combiners can only be used with polarized light, as shown for example in documents WO 85/01590 or US Pat. No. 5,067,799.
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 rezip-Documents WO 85/01590, US Pat. No. 5,067,799, WO 01/02884, US 2006/033837 and WO 2008/095609 describe 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 retarders rotate the linear Polarization direction of light at 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 is again formed linearly polarized light whose field vector is now perpendicular to the original incident light. This arrangement therefore has the same effect as a λ / 2 plate. However, the phase rotation Δφ is reciprocal
2% 2 %
rok von der Wellenlänge λ des transmittierten Lichts abhängig: Αφ = d · Δη . rok dependent on the wavelength λ of the transmitted light: Αφ = d · Δη.
λ  λ
Daher sind normale Verzögerungsplatten nur für eine bestimmte Wellenlänge geeignet. Darstellungen wie in US 5,067,799, wo zwei unterschiedliche Wellenlängen die gleiche Pha- sendrehung erfahren sollen, sind irreführend. Therefore, normal retardation plates are only suitable for a certain wavelength. Representations as in US 5,067,799, where two different wavelengths are to undergo the same phase rotation, are misleading.
Das Dokument US 2011/0007392 offenbart einen Lichtkombinierer zum Mischen von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen mittels eines polarisierenden Strahlteilers. Der Strahlteiler weist eine Reflektoreinrichtung und eine Viertelwellen- Verzögerungsplatte auf. Unpolari- siertes Licht aus LED Lichtquellen (LED - light emitting diode) tritt hierbei in den Strahlteiler ein, wird gemischt und tritt als Mischlicht wieder aus. Ähnliche Vorrichtungen werden in den Dokumenten WO 2010/059453 A2 und US 2011/0149547 AI beschrieben. The document US 2011/0007392 discloses a light combiner for mixing light of different wavelengths by means of a polarizing beam splitter. The beam splitter has a reflector device and a quarter-wave retardation plate. Unpolarized light from LED light sources (LED light emitting diode) enters the beam splitter, is mixed and emerges as mixed light. Similar devices are described in documents WO 2010/059453 A2 and US 2011/0149547 Al.
Ein Beleuchtungssystem mit mehreren LEDs ist in dem Dokument US 2009/0040754 AI of- fenbart. An illumination system with several LEDs is disclosed in the document US 2009/0040754 AI.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien zum Mischen oder zum Mischlicht bildenden Kombinieren von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe anzugeben. 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 10 gelöst. Weiterhin ist ein medizinisches Instrument gemäß Anspruch 12 geschaffen. Schließlich ist nach dem unabhängigen Anspruch 13 die Verwendung der Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung zum spektralen Lichtzerlegen vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen. The object of the invention is to provide improved technologies for mixing or blending light beams combining different colors of light. 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 10. Furthermore, a medical instrument according to claim 12 is provided. Finally, according to the independent claim 13, the use of the Lichtstrahlkombinier- device is provided for the spectral light decomposition. Advantageous embodiments are the subject of dependent subclaims.
Es ist ein Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben mittels einer Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung vorgesehen. Bei dem Verfahren werden Lichtstrahlen unterschiedlicher zu mischender Farben mit zugeordneten Lichtquellen erzeugt und als zirkulär polarisierte Lichtstrahlen über zugeordnete Lichtemtrittsflächen in einem polarisierenden Strahlteiler der Strahlkombiniervorrichtung eingestrahlt. Die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben werden 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. Die Lichtstrahlen zum Ausbilden von Mischfarblicht werden in dem Strahlteiler gemischt, 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. Von den Lichtquellen erzeugte und zunächst nicht zirkulär polarisierte Lichtstrahlen werden vor dem Einstrahlen in den Strahlteiler beim Durchgang durch ein optisches Funktionselement in einer Durchgangsrichtung zum Strahlteiler hin zirkulär polarisiert. Weiterhin ist eine Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung geschaffen mit einem optischen Funktionselement, einem polarisierenden Strahlteiler und mehreren polarisierenden Reflexionselementen. Das optische Funktionselement ist dem Strahlteiler vorgelagert und konfiguriert, Lichtstrahlen, die von Lichtquellen erzeugt und nicht zirkulär polarisiert sind, in einer Durchgangsrichtung zu dem Strahlteiler zirkulär zu polarisieren. Der polarisierende Strahlteiler ist konfiguriert, über zugeordnete Lichteintritts flächen des Strahlteilers in diesen einfallende und zu mischende Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben 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. Die mehreren polarisierenden Reflexionselementen sind dem Strahlteiler gegenüberliegend angeordnet, derart, dass beim Lichtmischen aus dem Strahlteiler austretende Teilstrahlen in den Strahlteiler zurück reflektiert werden und hierbei die Linearpola- risation von der ersten in die zweite Linearpolarisation oder umgekehrt gewandelt wird. Der Strahlteiler weist eine Mischlichtaustrittsfläche auf, 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. A method is provided for mixing light beams of different colors by means of a light beam combining device. In the method, light beams of different colors to be mixed with associated light sources are generated and irradiated as circularly polarized light beams via associated light-emitting surfaces in a polarizing beam splitter of the beam combiner. The light beams of different colors are in the polarizing beam splitter 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. The light beams for forming mixed color light are mixed in the beam splitter, such that the mixed color light leaving the beam splitter through a mixed light exit surface for the mixed light beams of different color comprises the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization. Light beams generated by the light sources and initially not circularly polarized are circularly polarized before being irradiated into the beam splitter when passing through an optical functional element in a direction of passage to the beam splitter. Furthermore, a Lichtstrahlkombinier- device is provided with an optical functional element, a polarizing beam splitter and a plurality of polarizing reflection elements. The optical functional element is disposed in front of the beam splitter and configured to circularly polarize light beams generated by light sources and not circularly polarized in a passage direction to the beam splitter. The polarizing beam splitter is configured via associated light entry surfaces of the beam splitter in these incident and to be mixed light beams of different colors each in a sub-beam with a first linear polarization and a sub-beam with a second linear polarization perpendicular is formed for the first linear polarization, to divide and form of the divided partial beams mixed color light. The plurality of polarizing reflection elements 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 into the second linear polarization or vice versa. The beam splitter has a mixed light exit surface, through which emerges the mixed color light formed which, for the mixed light beams of different color, respectively comprises the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization.
Mittels der offenbarten Technologien ist 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 Mischfarb licht eingehen. Für die vor dem Einfallen in den polarisierenden Strahlteiler zirkulär 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 ge- wünschte Mischlichtfarbe erzeugt werden kann. By means of the disclosed technologies, it is possible to almost completely incorporate the light provided for light mixing or light mixing combining into the additive color mixing in the mixing or combining process, so that the incident 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 component 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 a desired mixed light color can be produced depending on the application.
Mit dem Funktionselement ist funktionsmäßig zumindest ein zirkulär polarisierendes Funkti- onselement gebildet, was auch als Zirkularpolarisator bezeichnet werden kann. Den einfallenden Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe können Zirkularpolarisatoren einzeln oder gemein- sam zugeordnet werden. In einer Ausgestaltung sind die optischen Funktionselemente verschiedenen Oberflächenbereichen des polarisierenden Strahlteilers gegenüberliegend angeordnet. With the functional element, at least one circularly polarizing functional element is functionally formed, which can also be referred to as a circular polarizer. Circular polarizers can be assigned individually or together to the incident light beams of different colors. In one embodiment, the optical functional elements are arranged opposite different surface regions of the polarizing beam splitter.
In einer Ausgestaltung verlaufen die in dem polarisierenden Strahlteiler geführten Strahl alle im Wesentlichen räumlich überlappend. 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. In one embodiment, the beam guided in the polarizing beam splitter are all substantially spatially overlapping. 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.
Es kann die Verwendung von gering divergenten Lichtquellen vorgesehen sein. Beispielsweise können Laserlichtquellen verwendet werden, die in der Regel (teil)polarisiertes Licht abgeben. Die vorgeschlagenen Technologien erlauben es im Gegensatz zu bekannten Aufbauten auch bei nicht vollständig polarisiertem Licht, die emittierte Strahlung nahezu vollständig zu koppeln und beide Polarisationszustände zu verwenden. It may be provided the use of low divergent light sources. For example, laser light sources can be used, which usually emit (partially) polarized light. The proposed technologies allow, in contrast to known structures even with not completely polarized light, to couple the emitted radiation almost completely and to use both polarization states.
Um gleichzeitig eine hohe Koppeleffizienz in eine wahlweise nachgelagerte Lichtleitfaser zu erzielen, soll der Divergenzwinkel der emittierten Strahlung die numerische Apertur der Faser nicht überschreiten. Unpolarisierte Lichtquellen wie LEDs weisen Emittanzwinkel von teil- weise mehr als 120 bis 150° auf und können daher nur zu einem kleinen Teil eingekoppelt werden. Die erzeugte Strahlung lässt sich auch nur bedingt kollimieren, da der Phasenraum als Produkt aus Orts- und Impulsraum der betrachteten Lichtquelle wesentlich größer ist als jener der Faser. Da nach dem Liouville-Theorem die Fokussierbarkeit eines Lichtstrahls begrenzt ist, steigt mit zunehmender Kollimation der Querschnitt des Lichtbündels und über- schreitet so wieder die Eintrittsfläche der Faser. In order to simultaneously achieve a high coupling efficiency in an optional downstream optical fiber, the divergence angle of the emitted radiation should not exceed the numerical aperture of the fiber. Unpolarized light sources such as LEDs have emittance angles of partially more than 120 to 150 ° and can therefore only be coupled in to a small extent. The generated radiation can be collimated only conditionally, since the phase space as a product of local and momentum space of the considered light source is substantially larger than that of the fiber. Since, according to the Liouville theorem, the focusability of a light beam is limited, the cross section of the light bundle increases with increasing collimation, thus again exceeding the entrance surface of the fiber.
Eine bevorzugte Weiterbildung 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 Weiß licht gemischt. Bei- spielsweise kann vorgesehen sein, Licht roter, grüner und blauer Farbe zu mischen. Mittels Variation der farblichen Anteile an der Mischung können unterschiedliche Weißlichtausprä- gungen erzeugt werden. A preferred embodiment 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, it can be provided to mix light of red, green and blue color. By means of variation of the color components of the mixture, different white light forms can be produced.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lichtstrahlen unter- schiedlicher Farben über räumlich getrennte Oberflächenabschnitte des Strahlteilers in dem polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt werden. Beispielsweise können die Lichtstrahlen über unterschiedliche Seitenflächen eingestrahlt werden. Bevorzugt sieht eine Fortbildung 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 zirkulär 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 zurückref ektiert, 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 zirkulär polarisierende optische Funktionselemente und lichtreflektierende optische Funktionselemente vorgesehen. In an expedient embodiment 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. Preferably, a further development provides that, when mixing the light beams of different colors on the optical functional element, partial beams incident on the optical functional element in a direction opposite to the passage direction from the beam splitter are reflected back into the beam splitter at the optical functional element, in which case the first linear polarization of the incident on the optical functional element sub-beam in the second linear polarization or vice versa is converted. In this embodiment, the optical functional elements serve not only the formation of circularly polarized light beams, which are then incident on 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 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 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 vor- zugsweise 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 opti- schen 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 it 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 / 4 Go through 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, between the optimal a functional space and an associated surface of the beam splitter to be formed a gap, for example, an air gap. The outer λ / 4 plate is either narrow-band in terms of the optical effects caused by it to incident light beams, ie 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. Mittels Verwendung von achromatischen Verzögerungsplatten kann beispielsweise der Wirkungsgrad gegenüber normalen Verzögerungsplatten gesteigert werden. Achromatische Verzögerungsplatten ermöglichen eine konstante und identische Phasenverschiebung von Licht aus mehreren Lichtquellen in einem breiten Frequenzbereich. Hierdurch ist die maximale Nutzung von beiden Polarisati- onszuständen mehrerer Lichtquellen möglich. 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. By using achromatic retardation plates, for example, the efficiency compared to normal retardation plates can be increased. Achromatic retardation plates allow a constant and identical phase shift of light from multiple light sources in a wide frequency range. This allows the maximum use of both polarization states of several light sources.
Eine Weiterbildung 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 Linearpolarisa- tion hindurch. Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass A further development can provide that the light beams of different colors in the beam splitter at a polarizing boundary layer are respectively divided into the sub-beam with the first linear polarization and the sub-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. A preferred embodiment provides that
- ein Lichtstrahl erster Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine erste Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a first-color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a first light-entry surface in the beam splitter,
- 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 Teilreflexions fläche hindurch zu der Mischlichtaustrittsfläche gelangt,  - 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,
- 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 - 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
- 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. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass  - 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. In an expedient embodiment can be provided that
- ein Lichtstrahl zweiter Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine zweite Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a second color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a second light entry surface in the beam splitter,
- 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, - 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,
- 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 Teilreflexions fläche 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. - 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 of the first to the second linear polarization is converted, and from the back of the partial reflection surface passes through them 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 sieht vor, dass An advantageous embodiment provides that
- ein Lichtstrahl dritter Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine dritte Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a third color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a third light entrance surface in the beam splitter,
- 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, - 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,
- 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 - 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
- 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.  - 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 vo- rangehenden Erläuterungen entsprechend vorgesehen sein. In conjunction with the light mixing device, advantageous embodiments can be provided correspondingly to the explanations given.
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. 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 Mischfarblichtaustritts- fläche eingestrahltes Weiß licht in die Bestandteile roter, grüner und blauer Lichtstrahl zerlegt, die an den unterschiedlichen Eintrittsflächen des polarisierenden Strahlteilers austreten. In the medical instrument can be provided to arrange the Lichtstrahlkombinier- device in a handle portion, for example in the grip of an endoscope. The foregoing description explains the process of spectral light mixing. By reversing the physical processes in the Lichtstrahlkombinier- device, this can be used for spectral light decomposition. 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. By way of example, white light radiated in through the mixed color light exit surface is decomposed into the components red, green and blue light beam which emerge at the different entrance surfaces of the polarizing beam splitter.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung erläutert. Hierbei zeigen: In the following, further embodiments will be explained with reference to figures of a drawing. Hereby show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Lichtmisch- oder Lichtkombinier- Vorrichtung, 1 is a schematic representation of a light mixing or light combining device,
Fig. 2 eine grafische Darstellung für die spektrale Verzögerungsgenauigkeit von achromatischen Viertelwellen- Verzögerungsplatten (aQWP), FIG. 2 is a graph showing the spectral delay accuracy of achromatic quarter wave retardation plates (aQWP). FIG.
Fig. 3 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Be- schichtung mit Transmission im langwelligen, roten Bereich,  3 shows a graphic representation of the reflectivity of a dichroic coating with transmission in the long-wave, red region,
Fig. 4 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Be- schichtung mit Transmission im kurzwelligen, blauen Bereich,  4 shows a graph for the reflectivity of a dichroic coating with transmission in the short-wave, blue range,
Fig. 5 eine grafische Darstellung für das Reflexionsvermögen einer dichroitischen Be- schichtung mit Bandpasseigenschaften im grünen Bereich,  5 shows a graph for the reflectivity of a dichroic coating with bandpass properties in the green range,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Endoskops mit distaler Kameraeinheit (Chip-on- the-tip) mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung,  6 is a schematic representation of an endoscope with a distal camera unit (chip-on-the-tip) with a device for mixing light,
Fig. 7 eine schematische Anordnung eines Endoskops mit griffseitiger Kamera und Stablinsensystem für die optische Darstellung mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung, 7 shows a schematic arrangement of an endoscope with grip-side camera and rod lens system for the optical representation with a device for mixing light,
Fig. 8 eine schematische Anordnung eines Endoskops mit griffseitiger Kamera und Fasern zur Bildleitung für die optische Abbildung mit einer Vorrichtung zur Lichtmischung. 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. 8 shows a schematic arrangement of an endoscope with grip-side camera and fibers for image guidance for optical imaging with a device for light mixing. 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 mehre- re 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. By employing polarization, spectrally selective reflection and the property of optical isolators, the present invention enables the use of both partial beams for several 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.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem Teiler oder Kombina- tor 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 zirkulär polarisiertes Licht und umgekehrt transformiert. Der wesentliche Vorteil gegenüber normalen Viertelwellen- Verzögerungsplatten (QWP) liegt dar- in, dass die Verzögerung von aQWP wellenlängenunabhängig für einen breiten Wellenlängenbereich ist. 1 shows a schematic representation of a device with a divider or combiner of light, which is made up of two partial prisms 1 and 2, which are provided with a polarizing boundary layer or surface 3 at their contact surface. The two prisms 1, 2 form a polarizing beam splitter (PBS). At three of the four entrance / exit faces 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 retarder plates (QWP) is that the retardation 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 Grenz- frequenzen 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 aus- führbar 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 Ver- wendung schmalbandiger Lichtquellen wie Laser an deren Wellenlänge angepasste normale QWP. Each of the three aQWPs 4a, 4b, 4c is provided with one or more dichroic layers 5a, 5b, 5c or alternatively dichroic mirrors, which, however, all have different reflection / transmission limit 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 act as dichroic mirrors are feasible, there is another QWP 6a, 6b, 6c. Behind these outer QWPs 6a, 6b, 6c, a respective light source 7, 8, 9 is arranged, which can be preceded by a respectively suitable parallelizing collimating optics (not shown) for better transmission. The outer QWPs 6a, 6b, 6c are either likewise broadband aQWPs or normal QWPs adapted to their wavelengths when using narrowband light sources such as lasers.
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. Fig. 2 zeigt einen bevorzugten spektra- len Verlauf einer geeigneten aQWP, wie sie auch im Handel erhältlich ist. Bei sehr schmal- bandigen 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. 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 in Fig. 3 ein geeigneter spektraler Reflexionsverlauf dargestellt. Sein Reflexionsverhalten gleicht einem spektralen Tiefpass. Fig. 4 zeigt einen passenden Verlauf für eine blaue Lichtquelle 9. Dieser gleicht einem spektralen Hochpass. In Fig. 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 Fig. 3 und Fig. 4 erreicht werden. In den Fig. 3 bis 5 ist entlang der x- Achse jeweils die Wellenlänge λ aufgetragen.  The described function has only such a high transmission of approximately 100%, if the used, but not necessarily identical aQWP 4a, 4b, 4c have a very good delay accuracy. Fig. 2 shows a preferred spectral course of a suitable aQWP, as it is also commercially available. In the case of very narrow-band light sources such as lasers, the outer QWPs 6a, 6b, 6c are preferably adapted directly to them, or suitable aQWPs can be used both for lasers and for broadband light sources. Important 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 7, 8, 9 used on the sides 10, 11, 12 of the beam splitter, they are adapted to this. For a red light source 7, a suitable spectral reflection curve is shown in FIG. Its reflection behavior is similar to a spectral lowpass. Fig. 4 shows a suitable course for a blue light source 9. This is similar to a spectral high pass. Finally, FIG. 5 shows an optimum spectral profile of the coating for a green light source 8. The typical course of a bandpass can be achieved either with a single dichroic material or by combining a low and high pass of different cutoff frequency as in FIG. 3 and FIG. In FIGS. 3 to 5, in each case the wavelength λ is plotted along the x-axis.
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 Prob- lem, 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. Nachfolgend wird der Prozess der Lichtstrahlmischung oder -kombination unter Bezugnahme auf Fig. 1 im Detail erläutert. An essential advantage of the present invention is that it can vary the color temperature and the subjective color impression. Since the three light sources 7, 8, 9 can be controlled individually and their intensities can be variably adjusted, it is possible for the user to adapt a white balance to his own feelings. This property solves a problem Lem, the well-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. For example, if the intensity of the red light source is increased while reducing the intensity of the blue light source, then a "warmer" hue can be set at a constant radiation power.
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 zirkulär polarisiertem Licht wandelt. Beide Anteile durchlaufen dann eine dichroitische Beschichtung oder einen dichroitischen Spiegel 5 b, 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 Vier- telwellen-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 1 1 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. 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 zirkulär polarisiert, erfuhr bei der Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkulär 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. The green light beam 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 portions to left and right circularly polarized light. Both portions then pass through a dichroic coating or a dichroic mirror 5 b, which is transparent or transparent to light of the light source used, for longer or shorter wavelengths, however. This is followed by an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4b, which causes both components to undergo another quarter-wave phase rotation, so that the s-polarized component of the beam 8a is now linearly p-polarized and vice versa. The light beam 8b after the components 6b, 5b, 4b thus has the same properties as 8a. The beam 8b enters through the interface 1 1 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 is transmitted (beam 8c) and passes through the interface 13 of the Prisma 2 off. The s-polarized portion 8d is reflected at the interface 3 and enters the aQWP 4a after leaving the prism 1, passes through it, is reflected at the dichroic coating or the dichroic mirror 5a, and again passes aQWP 4a in the opposite direction. After leaving aQWP 4a and reentering prism 1, beam 8d has undergone a phase shift of one-quarter wavelength twice, ie a phase shift of π / 2, ie it has only circularly polarized from s-polarized to left or right a phase jump of π and then became circular from right or left to p-polarized. The now p-polarized beam 8e passes through the beam splitter, passes through aQWP 4c, is reflected at the dichroic coating or dichroic mirror 5c and sent back through aQWP 4c. After a double pass of aQWP 4c and a phase rotation of twice a quarter wavelength, the p-polarized beam 8e has been converted to the s-polarized beam 8f. Upon re-entry into prism 2, beam 8f is reflected at the boundary layer 3 and exits as beam 8g through 13 like beam 8c. Both the p- and the s-polarized beam portion of beam 8a have thus been completely transmitted.
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 zirkulär polarisiertem Licht wandelt. Beide Anteile durchlaufen dann eine dichroitische Beschichtung oder ei- nen 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 Strahl- teilers 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 zirkulär polarisiert, erfuhr bei der Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkulär 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 light beam 7a, also shown with two arbitrary proportions of linear p- and s-polarized light, passes through the quarter-wave outer retarder plate (QWP) 6a, which converts the two linearly polarized portions to right and left circularly polarized light. Both parts then pass through a dichroic coating or a dichroic mirror 5a, which is transparent to light of the light source used, but reflective for shorter wavelengths. This is followed by an achromatic quarter-wave retardation plate (aQWP) 4a, which causes both components to undergo another quarter-wave phase rotation, so that beam 7b has the same properties as beam 7a. Beam 7b enters the first prism 1 of the polarizing beam splitter through the interface 10 and strikes the polarizing boundary layer 3. At this point, the p-polarized component 7d is transmitted into prism 2 and exits from prism 2 through the interface 12. Beam 7d then passes through aQWP 4c, is reflected at 5c and again passes through 4c. In this case, the p-polarized beam 7d undergoes two quarter-wave phase rotations and reenters as s-polarized beam 7f through 12 in FIG. At the interface 3, it is reflected and passes through the prism 2 before leaving through 13. The s-polarized portion 7c is reflected to 3 and enters after exiting prism 1 through the interface 11 in the aQWP 4b, passes through this, is at the reflected dichroic coating 5b and passes aQWP 4b again in the opposite direction. After leaving aQWP 4b and reentering prism 1, beam 7c has undergone a quarter-wavelength phase shift twice, ie a phase shift of π / 2, so that it first polarized circularly from s-polarized to left or right, and a phase shift of π and was then circularly p-polarized from right or left. The now p-polarized beam 7e passes through the beam splitter and exits through 13. Both the p- and the s-polarized beam portion of beam 7a have thus been completely transmitted.
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 zirkulär 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 wei- tere 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 light beam 9a, again represented with two arbitrary proportions of linear p- and s-polarized light, passes through the outer quarter-wave retardation plate (QWP) 6c, which converts the two linearly polarized portions to left and right circularly polarized light. Both parts then pass through 5c, which is transparent to light of 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 a further quarter-wave phase rotation, so that the s-polarized component of the beam 9a is now linearly p-polarized and vice versa. The light beam 9b is again identical to the beam 9a and enters 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 is reflected and passes through the prism interface 13 2 off.
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 Be- schichtung oder dem dichroitischen Spiegel 5 a 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 zirkulär polarisiert, erfuhr bei Reflexion einen Phasensprung von π und wurde anschließend von rechts oder links zirkulär 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 1 1 , 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 1 1 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. Nicht dargestellt aber genauso verwendbar sind KoUimieroptiken zwischen den Lichtquellen 7, 8, 9 und den äußeren QWP 6a, 6b, 6c, um das Licht vor Eintritt in die Vorrichtung zu paral- lelisieren. 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. The p-polarized portion 9d is transmitted at the interface 3, passes through prism 1 and enters the aQWP 4a through the surface 10, passes through it, is reflected at the dichroic coating or the dichroic mirror 5a, and traverses aQWP 4a again in the opposite direction. After leaving aQWP 4a and reentering prism 1, beam 9d has undergone a phase shift of one-quarter wavelength twice, ie a phase shift of half a wavelength. Thus, it was first circularly polarized from p-polarized to left or right, and a phase jump of π occurred upon reflection and then became circularly s-polarized from right or left. The now s-polarized beam 9e passes through 1, is reflected at the interface 3, now leaves the prism 1 as a beam 9f through surface 1 1, passes through aQWP 4b, is reflected at the dichroic coating 5b and sent back through aQWP 4b. After a double pass of aQWP 4c and a phase shift of twice a quarter wavelength, the s-polarized beam 9f has been converted to the p-polarized beam 9g. Upon reentry into prism 1 through area 11, beam 9g is transmitted at interface 3 and exits through surface 13 like beam 9c. Both the p- and the s-polarized beam portion of beam 9a have thus been completely transmitted. Not shown but just as suitable are KoUimieroptiken between the light sources 7, 8, 9 and the outer QWP 6a, 6b, 6c to lelisieren the light before entering the device. Also not shown, but just as possible is a focusing optics after the mixed light exit surface 13 to bundle the transmitted light of all light sources, for example, in a narrow optical fiber.
Fig. 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 a distal camera unit (chip-on-the-tip). In the handle portion 61, a device for light mixing 62 is arranged, as described above with reference to embodiments.
Fig. 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 Fig. 6 eine Vorrichtung zur Lichtmischung 62 gebildet. Schließlich zeigt Fig. 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. 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. FIG. 7 shows a schematic arrangement of another endoscope 70 with a grip-side camera 71 and a rod lens system 72 for optical imaging. In the grip portion 73 is comparable to the endoscope 60 in Fig. 6, a device for light mixture 62 is formed. Finally, FIG. 8 shows a schematic representation of another endoscope 80 with grip-side camera 81 and fibers 82 for image guidance for optical imaging. The light mixing device 62 is again located in the handle portion 83, that is distal to the light exit of the endoscope 80. The features of the invention disclosed in the foregoing description, claims and drawings may be used alone or in any combination for the purpose of practicing the invention be different in importance.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Mischen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben mittels einer Strahlkombinier- Vorrichtung, wobei bei dem Verfahren A method for mixing light rays of different colors by means of a beam combining device, wherein in the method
- Lichtstrahlen unterschiedlicher zu mischender Farben mit zugeordneten Lichtquellen erzeugt und als zirkulär polarisierte Lichtstrahlen über zugeordnete Lichteintrittsflächen in einen polarisierenden Strahlteiler der Strahlkombinier- Vorrichtung eingestrahlt werden,  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 into a polarizing beam splitter of the beam combining device,
- 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,  the light beams of different colors in the polarizing beam splitter are in each case divided into a partial beam with a first linear polarization and a partial beam with a second linear polarization, which is formed perpendicular to the first linear polarization,
- 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 mixed-light light beams are mixed in the beam splitter such that the mixed color light leaving the beam splitter through the mixed light exit surface for the mixed light beams of different color comprises the first linear polarization sub-beam and the second linear polarization sub-beam,
wobei von den Lichtquellen erzeugte und zunächst nicht zirkulär polarisierte Lichtstrahlen vor dem Einstrahlen in den Strahlteiler beim Durchgang durch ein optisches Funkti- onselement in einer Durchgangsrichtung zum Strahlteiler hin zirkulär polarisiert werden.  wherein light rays generated by the light sources and initially not circularly polarized before being irradiated into the beam splitter when passing through an optical function element in a direction of passage to the beam splitter are circularly polarized out.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass Lichtstrahlen mit wenigstens drei unterschiedlichen Farben in dem Strahlteiler eingestrahlt und gemischt werden. 2. Method according to claim 1, characterized in that light beams having at least three different colors are irradiated and mixed in the beam splitter.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben über räumlich getrennte Oberflächenabschnitte des Strahlteilers in dem polarisierenden Strahlteiler eingestrahlt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the light beams of different colors are irradiated via spatially separated surface sections of the beam splitter in the polarizing beam splitter.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, 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 Funkti- onselement 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. 4. The method according to at least one of the preceding claims, 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, at the optical func- Onselement be reflected back into 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.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, 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. 5. The method according to at least one of the preceding claims, 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 a go through inner λ / 4 plate.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, 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. 6. The method according to claim 1, characterized in that the light beams of different colors in the beam splitter at a polarizing boundary layer are respectively divided into the sub-beam with the first linear polarization and the sub-beam with the second linear polarization.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass 7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that e e n e c e s e that t
- ein Lichtstrahl erster Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine erste Lichteintritts- fläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a light beam of first color, which is circularly polarized, is irradiated through a first light entry surface in the beam splitter,
- 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,  - 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,
- 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  - 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
- 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 Mischlichtaustritts- fläche reflektiert wird. - 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 of the is converted into the second linear polarization, and the transmitted partial beam of first color on the front side of the reflection surface is reflected to the mixed light exit surface.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that
- ein Lichtstrahl zweiter Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine zweite Lichteintrittsfläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a second color light beam, which is circularly polarized, is irradiated through a second light entry surface in the beam splitter,
- 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,  - 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,
- 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  - 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
- 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.  - 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 g e k e n n z e i c h n e t, dass Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that
- ein Lichtstrahl dritter Farbe, der zirkulär polarisiert ist, durch eine dritte Lichteintritts- fläche in dem Strahlteiler eingestrahlt wird,  a third color light beam, which is circularly polarized, is radiated through a third light entry surface in the beam splitter,
- 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 Linear- Polarisation durch die Teilreflexionsfläche hindurch zu dem zweiten Reflexionselement gelangt, 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 third color is reflected with the first linear polarization on the front side of the partial reflection surface towards the mixed light exit surface and a transmitted third beam partial beam is reflected with the second linear Polarization passes through the partial reflection surface to the second reflection element,
- 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  - 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
- 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.  - 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 optischen Funktionselement, einem polarisierenden Strahlteiler und mehreren polarisierenden Reflexionselementen, wobei Lichtstrahlkombinier- device, comprising an optical functional element, a polarizing beam splitter and a plurality of polarizing reflection elements, wherein
- das optische Funktionselement dem Strahlteiler vorgelagert ist und konfiguriert ist, Lichtstrahlen, die von Lichtquellen erzeugt und nicht zirkulär polarisiert sind, in einer Durchgangsrichtung zu dem Strahlteiler zirkulär zu polarisieren,  the optical functional element is arranged upstream of the beam splitter and is configured to circularly polarize light beams, which are generated by light sources and are not circularly polarized, in a direction of passage to the beam splitter,
- der polarisierende Strahlteiler konfiguriert ist, über zugeordnete Lichteintrittsflächen des Strahlteilers in diesen einfallende und zu mischende Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben 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,  - The polarizing beam splitter is configured to divide via associated light entry surfaces of the beam splitter in these incident and to be mixed light beams of different colors each in 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 from the split Partial rays to form mixed color light,
- die mehreren polarisierenden Reflexionselementen 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, und - The plurality of polarizing reflection elements are arranged opposite the beam splitter, such that in the light mixing 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, and
- 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. - The beam splitter has a mixed light exit surface through which emerges the mixed color light formed, which comprises for each of the mixed light beams of different colors the partial beam with the first linear polarization and the partial beam with the second linear polarization.
11. Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Reflexionselemente im Strahlengang der auf den Strahlteiler einfallenden Lichtstrahlen unterschiedlichen Farbe angeordnet sind. 12. Medizinisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einer Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11. 11. Lichtstrahlkombinier- device according to claim 10, 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. 12. Medical instrument, in particular endoscope, with a Lichtstrahlkombinier- device according to claim 10 or 11.
13. Verwendung der Lichtstrahlkombinier- Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 zum spektralen Lichtzerlegen. 13. Use of the Lichtstrahlkombinier- device according to claim 10 or 11 for the spectral light decomposition.
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