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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Justierung oder Überprüfung mindestens einer
Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung, umfassend eine Halbleiterlasereinheit
oder eine Leuchtdiode, mindestens ein optisches Bauteil, durch das
im Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung das von mindestens
einer Austrittsfläche der
Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode ausgehende Licht hindurchtreten
kann, eine Lichtquelle für
die Erzeugung von Licht für
die Justierung des mindestens einen optischen Bauteils oder für die Überprüfung der
Halbleiterlasereinheit sowie Strahlführungsmittel, die das von der
Lichtquelle erzeugte Licht der mindestens einen Austrittsfläche der
Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode zuführen können. Weiterhin betrifft die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Justierung mindestens einer
optischen Komponente einer Halbleiterlaservorrichtung, insbesondere
vermittels einer Anordnung der vorgenannten Art, bei der Licht auf
mindestens eine Austrittsfläche
einer Halbleiterlasereinheit der Halbleiterlaservorrichtung eingestrahlt
wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Überprüfung mindestens
einer Komponente einer lichterzeugenden Vorrichtung, insbesondere
vermittels einer Anordnung der vorgenannten Art, wobei die zu überprüfende Komponente
als Halbleiterlasereinheit mit mindestens einer Austrittsfläche ausgebildet
ist.
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Eine
lichterzeugende Vorrichtung kann insbesondere als Halbleiterlaservorrichtung
ausgebildet sein. Eine Anordnung und ein Verfahren der vorgenannten
Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 35 101 A1 bekannt.
Bei der darin beschriebenen Anordnung wird das Licht eines Lasers durch
eine Abbildungsoptik durch die zu justierende optische Komponente
auf eine Austrittsfläche
oder auf mehrere Austrittsflächen
der Halbleiterlasereinheit abgebildet. Das Licht tritt durch die
mindestens eine Austrittsfläche
in die Halbleiterlasereinheit ein. Die Halbleiterlasereinheit ist
als Diodenlaser ausgeführt
und wird bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung als
Fotodiode betrieben, so dass sie als Detektor benutzt werden kann.
Die zu justierende optische Komponente wird dabei so justiert, dass
das Fotosignal des als Fotodiode betriebenen Diodenlasers maximal
ist.
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Als
nachteilig bei dieser Anordnung erweist sich zum einen, dass die
Halbleiterlasereinheit bei einer derartigen Anordnung beziehungsweise
bei einem derartigen Verfahren bereits verdrahtet sein muss. Zum
anderen besteht die Gefahr, dass das maximale Fotosignal ein Nebenmaximum
ist, so dass nicht wirklich auf die optimale Anordnung der optischen
Komponente justiert wird. Insbesondere wird hier nur ein Intensitätswert für sämtliche
Austrittsflächen
ermittelt.
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Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik Verfahren zur Überprüfung einer Komponente einer lichterzeugenden
Vorrichtung bekannt, nämlich
Verfahren zur Überprüfung der
Funktionstauglichkeit einer Halbleiterlasereinheit. Zu diesem Zweck
muss die Halbleiterlasereinheit verdrahtet und aktiv betrieben werden.
Anhand dieses Testbetriebs kann eine Aussage darüber gemacht werden, ob die
Halbleiterlasereinheit den vorgegebenen Anforderungen genügt.
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Dass
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung
einer Anordnung und zweier Verfahren der eingangs genannten Art, die
effektiver sind.
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Dies
wird erfindungsgemäß hinsichtlich
der Anordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich
der Verfahren durch die Merkmale der Ansprüche 12 und 13 erreicht.
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Gemäß Anspruch
1 ist vorgesehen, dass die Anordnung Detektionsmittel umfasst, die
von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit
oder der Leuchtdiode ausgehendes Licht derart erfassen können, dass
das von den Detektionsmitteln erfasste Licht der Justierung des
mindestens einen optischen Bauteils oder der Überprüfung der Halbleiterlasereinheit
dienen kann. Die Halbleiterlasereinheit oder Leuchtdiode wird somit
nicht als Fotodiode betrieben, so dass sie auch nicht verdrahtet
werden muss. Vielmehr kann das von der Halbleiterlasereinheit ausgehende
Licht mit der gewünschten
Genauigkeit von den Detektionsmitteln erfasst werden, wobei die
optische Komponente entsprechend den erfassten Anteilen justiert
werden kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich eine
einfachere Justage, weil nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt
nur ein beispielsweise Intensitätswert
für alle
Austrittsflächen
verwendet wird, sondern für
jede Austrittsfläche
einzeln eine Optimierung durchgeführt werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
gemäß Anspruch
12 ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- – Hindurchtritt
des von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit
oder Leuchtdiode ausgehenden Lichtes durch das mindestens eine zu
justierende optische Bauteil der lichterzeugenden Vorrichtung;
- – Detektion
der durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtretenden
Anteile des von der mindestens einen Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit
oder der Leuchtdiode ausgehenden Lichtes;
- – Justierung
des mindestens einen optischen Bauteils in Abhängigkeit von den detektierten
Anteilen des Lichtes.
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Das
von der mindestens einen Austrittsfläche ausgehende beziehungsweise
zurücklaufende Licht
tritt somit im wesentlichen durch das mindestens eine zu justierende
optische Bauteil derart hindurch, wie es auch bei dem Betrieb der
Halbleiterlaservorrichtung hindurchtritt. Auf diese Weise kann durch
die Detektion der zurücklaufenden
Anteile ein genaues Bild über
die während
des Betriebs der beispielsweise als Halbleiterlaservorrichtung ausgeführten lichterzeugenden
Vorrichtung durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtretende
Laserstrahlung gewonnen werden. Durch entsprechende Justierung des
mindestens einen optischen Bauteils in Abhängigkeit von den detektierten
Anteilen des zurücklaufenden
Lichtes kann somit die Strahlqualität der Halbleiterlaservorrichtung
für den
späteren
Betriebszustand optimiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
gemäß Anspruch
13 ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- – Einstrahlen
von Licht auf die mindestens eine Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit;
- – Detektion
von Anteilen des von der mindestens einen Austrittsfläche der
Halbleiterlasereinheit ausgehenden Lichtes;
- – Überprüfung der
Halbleiterlasereinheit in Abhängigkeit
von den detektierten Anteilen des von der Austrittsfläche ausgehenden
Lichtes.
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Insbesondere
kann hierbei vorgesehen sein, dass das von der mindestens einen
Austrittsfläche ausgehende
Licht vor der Detektion durch mindestens ein optisches Bauteil hindurchtritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß Anspruch
13 stellt eine sehr einfache Möglichkeit
zur Überprüfung der Qualität der Halbleiterlasereinheit
dar. Insbesondere muss die Halbleiterlasereinheit nicht verdrahtet
und betrieben werden, um zu überprüfen, ob
sie den vorgegebenen Anforderungen genügt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist das mindestens eine optische Bauteil
als Fast-Axis-Kollimationslinse
ausgebildet oder umfasst eine Fast-Axis-Kollimationslinse. Die Justierung einer
derartigen Fast-Axis-Kollimationslinse
ist vergleichsweise kompliziert, weil mit einer derartigen Fast-Axis-Kollimationslinse
die von einem Halbleiterlaser ausgehende in der sogenannten Fast-Axis
vergleichsweise stark divergente Laserstrahlung hinsichtlich der
Fast-Axis kollimiert werden soll. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung
beziehungsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich
eine derartige Fast-Axis-Kollimationslinse
vergleichsweise problemlos justieren.
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Vorzugsweise
sind die Detektionsmittel als CCD-Element, insbesondere als CCD-Chip
ausgebildet. Von diesem CCD-Chip können die detektierten Signale
in einen Computer ausgelesen und auf einem entsprechenden Computerbildschirm
angezeigt werden. Der Benutzer kann sich somit während der Justage die von der
mindestens einen Austrittsfläche zurücklaufenden
Anteile des Lichtes bildlich anzeigen lassen. Hier ergibt sich insbesondere
deshalb eine einfache Justage, weil der Benutzer die einzelnen Austrittsflächen sehen
kann.
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Es
besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit,
dass das von den Strahlführungsmitteln
der mindestens einen Austrittsfläche
zugeführte
Licht von der mindestens einen Austrittsfläche zumindest teilweise zurückreflektiert
werden kann, insbesondere besser oder schlechter oder anders polarisiert
zurückreflektiert
werden kann, als von der unmittelbaren Umgebung der mindestens einen
Austrittsfläche. Alternativ
oder zusätzlich
dazu besteht die Möglichkeit,
dass das von den Strahlführungsmitteln
der Austrittsfläche
zugeführte
Licht durch die Austrittsfläche in
die Halbleiterlasereinheit eintreten kann und dass aufgrund des
in die Halbleiterlasereinheit eingetretenen Lichtes aus der Austrittsfläche Licht
austreten kann, das ebenfalls von den Detektionsmitteln erfasst
werden kann. In beiden Fällen
kann das von der mindestens einen Austrittsfläche ausgehende Licht vor der
Detektion durch die Detektionsmittel durch das mindestens eine optische
Bauteil hindurchtreten. Weiterhin besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, dass
das von der Lichtquelle ausgehende Licht vor dem Auftreffen auf
die mindestens eine Austrittsfläche
durch das mindestens eine optische Bauteil hindurchtreten kann.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird somit zum einen im Verlauf der erfindungsgemäßen Justage
der Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung simuliert.
Zum anderen ist die Genauigkeit, mit der das optische Bauteil justiert
werden kann, größer, insbesondere
etwa doppelt so groß wie
bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, weil das
von den Detektionsmitteln letztlich detektierte Licht unter Umständen zweimal
durch das optische Bauteil hindurchgetreten ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung einen Strahlteiler,
der das von den Detektionsmitteln zu erfassende Licht in Richtung
auf die Detektionsmittel reflektieren kann. Dieser Strahlteiler
kann beispielsweise unter einem Winkel von 45° in dem Strahlengang des auf
die mindestens eine Austrittsfläche
eingestrahlten zur Justage verwendeten Lichtes angeordnet sein,
so dass das von der mindestens einen Austrittsfläche zurücklaufende Licht aus diesem
Strahlengang unter einem Winkel von 90° herausreflektiert werden kann.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass das von den Detektionsmitteln zu erfassende Licht durch
ein Linsenmittel, insbesondere durch eine Zylinderlinse hindurchtreten
kann, bevor es auf den Detektionsmitteln auftreffen. Vorzugsweise
kann dabei die Brennweite der Fast-Axis-Kollimationslinse kleiner
sein als die Brennweite der vor den Detektionsmitteln angeordneten
Zylinderlinse, insbesondere kann die Brennweite der Fast-Axis-Kollimationslinse klein
sein gegenüber
der Brennweite der weiteren Zylinderlinse. Durch diese Dimensionierung
von Fast-Axis-Kollimationslinse beziehungsweise weiterer Zylinderlinse
kann erreicht werden, dass in einer der Fast-Axis entsprechenden
Richtung die Abbildung auf die Detektionsmittel wesentlich stärker vergrößert ist
als in einer dazu senkrechten Richtung, so dass insbesondere in
der kritischen, der Fast-Axis entsprechenden Richtung mit hoher
Genauigkeit die von den Detektionsmitteln erfasste Verteilung mit
einer vorgegebenen Verteilung verglichen werden kann, um eine optimale
Justierung zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen
sein, dass das von der Halbleiterlasereinheit oder der Leuchtdiode
im Betriebszustand der lichterzeugenden Vorrichtung erzeugte Licht
etwa im gleichen Wellenlängenbereich
liegt, insbesondere etwa die gleiche Wellenlänge aufweist, wie die Lichtquelle,
deren Licht zur Justierung beziehungsweise Überprüfung genutzt wird. Durch die
Verwendung Lichtes im gleichen Wellenlängenbereich oder insbesondere
durch die Verwendung von Licht gleicher Wellenlänge bei der Justage oder Überprüfung der
Komponente werden die späteren
Betriebsbedingungen der lichterzeugenden Vorrichtung optimal simuliert,
so dass mit der erfindungsgemäßen Anordnung
eine Justage beziehungsweise Überprüfung mit
hoher Genauigkeit und Verlässlichkeit
vorgenommen werden können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 eine Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße Anordnung;
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2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil
II in 1;
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3 eine Ansicht gemäß dem Pfeil
III in 1;
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4 eine perspektivische Ansicht
der Anordnung gemäß 1.
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In
den Figuren sind zur besseren Verdeutlichung Achsen eines kartesischen
Koordinatensystems x, y, z eingezeichnet.
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Die
in den 1 bis 4 abgebildete Anordnung
umfasst eine Halbleiterlaservorrichtung, die zumindest eine Halbleiterlasereinheit 1 und
mindestens ein optisches Bauteil aufweist, durch die das von der
Halbleiterlasereinheit 1 ausgehende Licht hindurchtreten
kann. Dieses optische Bauteil ist im abgebildeten Ausführungsbeispiel
als Fast-Axis-Kollimationslinse 2 ausgebildet.
Eine derartige, insbesondere als Zylinderlinse ausgebildete Fast-Axis-Kollimationslinse 2 wird
in der Regel bei als Halbleiterlaserdiodenbarren ausgeführten Halbleiterlasereinheiten 1 verwendet,
um das von der Halbleiterlasereinheit 1 ausgehende Licht
in einer ersten Richtung y, die der sogenannten Fast-Axis des Halbleiterlaserdiodenbarrens
entspricht, weitestgehend zu kollimieren, so dass die Divergenz
des von der Halbleiterlasereinheit 1 ausgehenden Lichtes
nach Hindurchtritt durch die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 in
y-Richtung im wesentlichen aufgehoben ist.
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Die
in den Figuren abgebildete erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiterhin
eine Lichtquelle, von der Licht zur Justierung des mindestens einen
optischen Bauteils ausgehen kann. Dieses von der Lichtquelle ausgehende
Licht ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 3 als abstrahierter
Pfeil angedeutet und kann insbesondere kollimiertes Licht sein.
Weiterhin können
insbesondere hinter der nicht abgebildeten Lichtquelle ebenfalls
nicht abgebildete als Strahlführungsmittel
oder zur Kollimierung dienende optische Komponenten angeordnet sein.
Die in den Figuren abgebildete erfindungsgemäße Anordnung umfasst weiterhin
einen Strahlteiler 4, durch den das von der Lichtquelle
ausgehende Licht 3 auf die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 und
die Halbleiterlasereinheit 1 hindurchtreten kann.
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Das
durch den Strahlteiler 4 hindurchgetretene Licht 3 kann
durch die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 auf die Halbleiterlasereinheit 1 und
insbesondere auf mindestens eine Austrittsfläche der Halbleiterlasereinheit 1 auftreffen,
wobei aus dieser mindestens einen Austrittsfläche im Betriebszustand der
Halbleiterlasereinheit 1 das von dieser erzeugte Laserlicht hindurchtreten
kann. In der Regel weist ein Halbleiterlaserdiodenbarren eine ganze
Reihe von linienförmigen,
in Linienrichtung beabstandet nebeneinander angeordneten Austrittsflächen auf.
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Das
auf diese mindestens eine Austrittsfläche auftreffende Licht 3 der
zur Justierung verwendeten Lichtquelle kann unter Umständen von
der Austrittsfläche
zurückreflektiert
werden. Weiterhin könnte die
Möglichkeit
bestehen, dass das Licht 3 durch die mindestens eine Austrittsfläche in die
Halbleiterlasereinheit 1 eintritt und in dieser Fluoreszenz
oder Lumineszenz anregt. Weiterhin könnte aufgrund eines Resonatoreffektes,
beispielsweise eines Fabry-Perot-Effektes aufgrund des eingestrahlten
Lichtes 3 Licht aus der mindestens einen Austrittsfläche austreten.
Das während
der Justierung aufgrund der Einstrahlung des Lichtes 3 der
zur Justierung verwendeten Lichtquelle aus der mindestens einen
Austrittsfläche
der Halbleiterlasereinheit 1 austretende Licht 5 oder
das von der mindestens einen Austrittsfläche reflektierte Licht 5 tritt ähnlich der
von der Halbleiterlasereinheit 1 erzeugbaren Laserstrahlung
durch die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 hindurch und kann
von dem Strahlteiler 4 nach oben in 1, das heißt in y-Richtung abgelenkt
werden. Dieses von dem Strahlteiler 4 abgelenkte Licht 6 kann
durch eine weitere Zylinderlinse 7 auf ein als Detektionsmittel
dienendes CCD-Element 8 auftreffen. Bei geeigneter Wahl
der Zylinderlinse 7 und des Abstands der Zylinderlinse 7 von
dem CCD-Element 8 kann die mindestens eine Austrittsfläche auf
das CCD-Element 8 abgebildet werden. Das CCD-Element 8 kann
beispielsweise als CCD-Chip ausgeführt sein. In 1 bis 4 sind
auf dem CCD-Element 8 Abbildungen 9 einer ganzen
Reihe von Austrittsflächen
dargestellt.
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Es
besteht die Möglichkeit,
zwischen der mindestens einen Austrittsfläche und dem CCD-Element einen
Polarisator und ggf. auch ein Viertelwellenlängenplättchen anzuordnen. Dadurch
kann unter Umständen
das von der mindesten einen Austrittsfläche ausgehende Licht 5 besser
von dem Licht unterschieden werden, das von der Umgebung der mindestens
einen Austrittsfläche
kopiert wird. Hierbei kann unter Umständen sowohl das aus der mindestens
einen Austrittsfläche
austretende Licht 5 als auch das von der mindestens einen
Austrittsfläche reflektierte
Licht 5 eine andere Polarisation aufweisen als das von
der Umgebung der mindestens einen Austrittsfläche reflektierte Licht. Hilfreich
dabei ist sicherlich, wenn die Lichtquelle für die Justierung polarisiertes
Licht 3 erzeugt und beispielsweise als Laser ausgebildet
ist.
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Die
dargestellte Reihe von 9 der Austrittsflächen zeigt
eine Biegung in der Mitte entsprechend einer typischen „Smile-Verzerrung". Eine derartige „Smile-Verzerrung" kann beispielsweise
durch Aufbringen eines Halbleiterlaserchips auf einen Kühlkörper entstehen.
Es besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit,
dass durch Aufbringen des Halbleiterchips auf den Kühlkörper während der Überwachung mit
der in den Figuren abgebildeten Anordnung dieses Aufbringen derart
kontrolliert werden kann, dass keine „Smile-Verzerrung" entsteht.
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Weiterhin
können
die Anordnung und die Position der Fast-Axis-Kollimationslinse 2 derart
verändert
werden, dass das von dem CCD-Element 8 aufgenommene
Signal einem vorgebbaren Signal beispielsweise hinsichtlich der
angestrebten Strahlqualität
entspricht. Kriterien können
hier beispielsweise die Restdivergenz des Lichtes sowie die Ausrichtung der
Linie von Austrittsflächen
in einem vorgegebenen Bezugssystem sein.
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Während der
Justierung kann die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 um insbesondere
drei zueinander senkrechte Achsen verkippt werden. Weiterhin kann
die Fast-Axis-Kollimationslinse 2 insbesondere in drei
zueinander senkrechten Richtungen, insbesondere den Richtungen entsprechend dem
kartesischen Koordinatensystem x, y, z, verschoben werden, bis das
von dem CCD-Element 8 detektierte Licht vorgebbaren Anforderung
genügt.
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Es
besteht die Möglichkeit,
dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht zwischen dem Strahlteiler 4 und
der mindestens einen Austrittsfläche
im wesentlichen den gleichen Verlauf nimmt wie das von der Austrittsfläche ausgehende
Licht 5 zwischen dieser und dem Strahlteiler. Alternativ
dazu besteht die Möglichkeit,
dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht 3 bis zur
Austrittsfläche
einen anderen Verlauf nimmt als das von der Austrittsfläche ausgehende
Licht 5. Dies könnte
beispielsweise durch ein zusätzliches
Linsenmittel erreicht werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit,
dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht 3 bis zur
Austrittsfläche
eine andere Divergenz aufweist als das von dieser ausgehende Licht 5.