DE2013518A1 - Zerlegung von mehrfarbigen Strahlenbündeln - Google Patents

Description

P A T E N T A N W X £ T E

Case 22 544 ' dr. i.maas

DR. W. PFEIFFER
DR. F. VOITHENLEiTNER

8 MÜNCHEN 23 UNQERERSTR. 25-TEL. 39 02 36

American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, V.St.A.

Zerlegung von mehrfarbigen Strahlenbündeln,

Die Zerlegung von polychromer Strahlung in einzelne Farbkomponenten ist allgemein üblich und wird in der Technik der Farbphotographie oder des Farbfernsehens angewandt. Eswird die Erzeugung einer optischen Bildinformation guter Qualität gefordert, d.h. die durch die Farbzerlegung erzeugte Information muß eine Wiedervereinigung der Farbkomponenten ermöglichen, so daß das ursprüngliche Bild ohne eine ins Gewicht fallende Qualitätsverschlechterung reproduziert v/erden kann. In einer Farbfernsehkamera werden z.B. drei Bilder der Szene, die betrachtet werden soll, gleichzeitig gebildet, d.h. ein rotes Bild der Szene wird auf einen der Kameratuben, ein grünes Bild auf den zweiten und ein blaues Bild auf den dritten fokusiert. ■

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Die Arbeitsweisen für diese Art von Parbauflösun^ sind hoch entwickelt und in der Literatur beschrieben, z.B. in "Applied Optics and Optical Engineering (Academic Press, New York, 1965) Band II, Seiten 291-292, herausgegeben vor. R. Kingslake. Ein Bild guter Qualität erfordert eine sorgfältige Anordnung von optischen Elementen hoher Güte und eine Vorrichtung dieser Art ist sehr kostspielig.

Der Begriff Farbe umfaßt Strahlungen mit Wellenlängen im sichtbaren/ultravioletten und infraroten Bereich. Eine Farb-

P aufspaltung erfolgt gemäß der Erfindung durch Filter, die auf den Seitenflächen eines kubischen Raums angeordnet sind, in dem sich ein diagonal verlaufender Strahlungsteiler befindet. Der Raum kann hohl oder ein Kubus aus transparentem Material sein. In jedem Fall wird er nachstehend als "optisch hohler Kubus" bezeichnet. Wenigstens eines der Filter, auf das das von dem diagonalen Strahlenteiler entweder durchgelassene oder primär reflektierte Licht fällt, muß Licht in Wellenlängenbereichen reflektieren, in denen es nicht durchlässig ist. Der bevorzugte Typ eines solchen Filters ist ein Interferenzfilter. Selbstverständlich können die Filter auf allen drei Seiten des Kubus als reflektierende -Filter ausgebildet sein. Es wird hervorgehoben, daß es sich um diejenigen vier Seitenflächen eines kubischen Raumes handelt, deren Normalen in einer Ebene liegen. Die vierte Seite ist filr den Eintritt des polychromen Lichtbündels vorgesehen und die beiden anderen Seiten des Kubus haben bei einer Vorrichtung nach der Erfindung keine Bedeutung. Der Strahlenteiler längs der Diagonalen des Kubus ki_r\n ein achromatischer oder ein chromatischer Strahlenteiler sein. Wenn mehr als drei Farben eines polychromen Bündels zu unterscheiden sind, können zv/ei Kuben verwendet werden, wobei ein weiterer dichroitischer Strahlenteiler vorgesehen ist, auf den zuerst das polychrome. Lichtbündel auffällt und der ein für die FiI-

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ter des ersten Kubus geeignetes Strahlungsband durchläßt, sowie die für den zweiten Kubus geeignete Strahlung reflektiert. Dies ermöglicht die Zerlegung des Bündels in' bis zu 6 Farben, ,jedoch kann diese Anordnung auch verwendet werden, um eine fünffarbige Aufspaltung zu erhalten, wobei der zweite Kubus nur zwei Filter haben und dessen andere Seite ein Spiegel sein kann.

Die Erfindung ist besonders auf polychrome Strahlenbündel anwendbar, wenn die Energie gering und die Anforderungen an-die geometrische Bildqualität nicht zu hoch sind und außerdem eine bestimmte Variation ,der Weglänge erlaubt ist. Eine sehr hohe spektrale Reinheit kann mit den Maßnahmen nach, dieser Erfindung, wenn dies erforderlich ist, erhalten werden. Die Energieausnutzung ist insbesondere sehr gut, wenn alle Filter auf dem Kubus oder den Kuben als reflektierende Filter ausgebildet sind, und dies ist von großer Bedeutung in Ablesegeräten für mehrkomponentige photolumineszierende Zeichen. Die Informationsspeicherung und die Informationsabfrage mittels solcher Zeichen, die Mischungen von photolumineszierenden Bestandteilen enthalten, insbesondere, wenn einige oder alle der Bestandteile in schmalen Bandbreiten lumineszieren, wird" in der USA-Patentschrif.t 3 473 027 der Anmelderin beschrieben. Das Ablesen von photolumineszierenden Zeichen ist zwar das wichtigste Anwendungsgebiet der Erfindung, sie ist jedoch nicht auf die Eigenschaft und die Herkunft des polychromen Strahlenbündels beschränkt.

Unter polychromem Strahlenbündel oder polychromer Strahlung im*Sinne der Erfindung wird ein Strahlenbündel verstanden, das aus' Photonen mit mehreren verschiedenen Energien'oder Wellenlängen zusammengesetzt ist. Es ist nicht erforderlich,

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daß alle Wellenlängen vorhanden sind. Mit anderen V/orten, das polychrome Strahlenbündel muß nicht durch ein kontinuierliches Spektrum dargestellt sein. Es können Photonen in verschiedenen Welfenlängenbanden vorliegen, wobei in anderen dazwischen liegenden V/ellenlängenbereichen keine Photonen vorhanden sind.

In jedem Kubus nach der Erfindung trifft das polychrome Strahlenbündel auf einen Abschnitt eines Strahlungsteilers auf, der längs der Diagonalen des Kubus angeordnet ist und weitgehend die Wellenlängen der aufzuspaltenden Farben nicht absorbiert. Das einfallende Strahlenbündel wird physikalisch in zwei Strahlen zerlegt, die dieselbe spektrale Verteilung haben oder nicht haben können. D.h. der Strahlenteiler kann achromatisch oder dichroitisch sein. Ein abgetrenntes Strahlenbündel kann dann auf ein Interferenzfilter auftreffen, das bestimmte Wellenlängen durchläßt und andere Wellenlängen reflektiert. Diese reflektierte Strahlung bildet ein Strahlenbündel, das wieder auf den ersten Strahlenteiler auffällt und in zwei getrennte Teilstrahlenbündel physikalisch zerlegt wird, von denen eines auf ein weiteres Interferenzfilter auffallen kann. Wesentlich ist, daß die Strahlung, die von den Interferenzfiltern reflektiert wird, in sich selbst zurückgeworfen wird und wenigstens einmal und manchmal mehr als einmal auf den Strahlenteilerabschnitt auftrifft, bevor dieser Strahl ganz ausgenützt ist. Diese mehrfache Ausnutzung des Strahlenteilerabschnitts ermöglicht eine kompakte, einfach konstruierte Vorrichtung zum Zerlegen oder Aufteilen eines polychromen Strahlenbündels in bestimmte Farbkomponenten. Weiter haben diese aufgeteilten Strahlenbündel mit ganz bestimmten Farben eine gemeinsame optische Achse in dem polychromen Strahlenbündel.

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Die Filterj z.B. die Interferenzfilter, werden von den auf sie auftreffenden Strahlen praktisch senkrecht getroffen. Beispielsweise können drei Filter so angeordnet werden, daß sie die drei vertikalen Seiten oder Stirnflächen eines Kubus bilden. Das polychrome Strahlenbündel tritt durch die freie vertikale Fläche des Kubus längs der Normalen der gegenüberliegenden Fläche ein. Ein nicht absorbierender Strahlenteiler ist in der Diagonalen des Kubus so angeordnet, daß das von einem Strahlenteilerabschnitt reflektierte Strahlenbündel längs der Normalen einer Interferenzfilterfläche auf diese gerichtet wird. Durch entsprechende Wahl des Strahlenteilerabschnitts und der Interferenzfilter kann eine wirksame Zerlegung des polychromen Strahlenbündels in drei Wellenlängenbanden von ziemlich hoher spektraler Reinheit erreicht werden.

Wenn mehr als drei Wellenlängenbanden oder Farben aus dem ursprünglichen polychromen Liehtbündel ausgewählt werden sollen, wird mehr als ein Kubus verwendet, wobei ein chromatischer Strahlenteiler, z.B. ein schräg angeordneter dichroitischer Strahlenteiler> der Anordnung vorgeschaltet" wird,, um eine grobe Trennung in. zwei Strahlenbündel zu bewirken, von denen eines die kürzeren Wellenlängen und das andere die längeren Wellenlängen des ursprünglichen Bündels hat. Ein Bündel fällt in einen und das andere in den anderen Kubus ein. Mit zwei Kuben ermöglicht diese Anordnung die Aufteilung in Bündel mit bis zu 6 verschiedenen Farben. Es ist möglich, mehr als zwei Kuben mit einem weiteren dlchroitischen Strahlenteiler zu verwenden. .

Der diagonale Strahlenteileräbschnitt in dem Kubus kann achromatisch oder so ausgebildet sein, daß das Verhältnis von durchgelassener zu reflektierter Strahlung wellenlänp;enabhängiß ist. Wenn der Strahlenteiler achromatisch ist,

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beträgt das Verhältnis von durchgelassener zu reflektierter Strahlung vorzugsweise etwa 1, obgleich man dieses Verhältnis zwischen ziemlich weiten Grenzen variieren kann. Bei einem chromatischen Strahlen' eilerabschnitt beträgt das Verhältnis für eine Farbe vorzugsweise 1 und ist für die zweite Farbe größer, sowie für die dritte Farbe kleiner.

Die Intensität der Strahlung in den zwei getrennten Lichtbündeln kann die Intensität der entsprechenden Komponenten in dem polychromen Lichtbündel annähernd erreichen, jedoch die Intensität der dritten abgetrennten Farbe wird die Hälfte ihres Wertes in dem einfallenden Lichtbündel nicht überschreiten.

Die bevorzugten Interferenzfilter können als trichroitische Spiegel angesehen werden, da jedes eine Farbe durchläßt und die anderen Farben auf jeder Seite eines Wellenlängenboreiches reflektiert, der durch die Filtercharakteristik bestimmt ist. Die reflektierten Banden sind aus verschiedenen Gründen nicht unendlich breit, von denen sich einige auf die optischen Interferenz-Phänomenen eigenen Charakteristiken, insbesondere in dünnen Filmen und andere auf die Konstruktion und die Materialien, die in praktisch verwendeten Filtern benützt werden, beziehen.

Im Falle achromatischer Strahlenteiler ist es vorteilhaft, das Verhältnis der Energie der durchgelassenen Strahlung zu der Energie der reflektierten Strählung in einem Bereich zu halten, der von dem Verhältnis 50:50 nicht zu weit entfernt ist, obgleich Verhältnisse von 70:30 und 30:70 noch brauchbar sind. Im Falle chromatischer Strahlenteiler mit zwei Filtern, die ein hohes Reflexionsvermögen für das dritte Wellenlängenband haben, soll das Verhältnis von

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Durchlässigkeit zu Reflexionsvermögen des Strahlenteilers für diese dritte Wellenlänge in denselben Bereich fallen. Es ist klar, daß die Durchlässigkeit für eine der anderen Wellenlängentfanden idealerweise fast 100 % und das Reflexionsvermögen für das dritte Wellenlängenband nahezu 100 % beträgt. Die Wahl des chromatischen Verhaltens des Strahlenteilers kann so getroffen werden, daß dieses den Reflexions-

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eigenschaften von praktisch/Interferenzfiltern komplementär

Das polychrome Lichtbündel muß für den erfindungsgemäßen Zweck nicht parallel gemacht werden, obgleich dies natürlich möglich ist. Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß die Eigenschaften des polychromen Lichtbündels deshalb nicht sehr kritisch sind und daß Kompromisse, die zu einer guten Energieausnutzung mit ausreichendem Auflösungsvermögen führen» für viele Verwendungszwecke geschlossen werden können. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung wesentlich von Vorschlägen für Fernsehkameras, photographische Einrichtungen und dgl. nach dem Stande der Technik, wo eine sehr scharfe geometrische Auflösung wesentlich ist. Die Maßnahmen nach der Erfindung und deren wirksame Energieausnutzung können nicht "auf solche Vorrichtungen angewandt werden, für die eine scharfe Abbildung wesentlich ist. Es wird hervorgehoben, daß die Vorrichtung nach der Erfindung nach anderen optischen Prinzipien arbeitet, als sie für die Farbphotographie und das Farbfernsehen gelten.

Es"-wurde, oben darauf hingewiesen, daß der Kubus hohl oder teilweise oder ganz aus transparentem Material bestehen Kann. In jedem Fall muß er die Strahlung durchlassen und dieser Zustand wird allgemein durch den Begriff "optisch hohler Kubus" erfaßt.

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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert:

Figur 1 veranschaulicht anhand einer schematischen Darstellung das Zerlegen eines Strahlenbündels in drei Farben mit einem einzigen optisch hohlen Körper und einem konvergierenden, einfallenden polychromen Strahlenbündel.

Figur 2 zeigt in einem ähnlichen Schema einen abgeänderten Kubus mit einem parallelen einfallenden Strahlenbündel.

P Figur 3 zeigt schematisch einen Kubus und den Verlauf der mehrfachen Reflexionen einer Farbe und

Figur H veranschaulicht das Zerlegen in sechs Farben mit zwei Kuben und einem Hilfsstrählenteiler.

Figur 1 zeigt schematisch einen optisch hohlen Kubus. Es ist weiter ein konvergierendes Strahlenbündel dargestellt, das von der Linse 8 fokusiert wird. Ein Strahlenbündel mit den drei Wellenlängen Λ*, A₂ und \, trifft auf einen achromatischen Strahlenteiler 9 in einem Winkel von 45° auf. Bei dem dargestellten Beispiel wird das Bündel in einen durch- * gehenden und einen reflektierten Anteil im Verhältnis von 50:50 aufgeteilt. Eine Hälfte des Lichtes wird zu dein Interferenzfilter 1 durchgelassen. Die Intensität dieses Lichtes kann mit 1/2 X- + 1/2 λρ +1/2 X, bezeichnet werden. In gleicher Weise wird die Hälfte des einfallenden Lichtbündels auf das Filter 2 reflektiert und die Intensität dieser Hälfte wird wiederum mit 1/2 "X₁ + 1/2 λ·₂ + 1/2 λ, bezeichnet. Der durchgelassene Anteil fällt auf das Filter 1, durch das die Komponente 1/2 \* durchgeht und zu dem Detektor D₁ ge-

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9 ■-'■■ -:■.■;

leitet wird. Der Rest 1/2 Xj ^{+ ly}^ X, wird zu dem Strahlenteiler 9 zurückreflektiert, da das dargestellte Filter 1 ein guter Reflektor für %₂ undλ,..-ist;_:". In gleicher Weise wird die Hälfte des ursprünglichen Bunaysls von dem Strahlenteiler 9 reflektiert und diese Hälfte 1/2X₁ + 1/2 λ₂ + i/2'λ, fällt auf das Filter 2, das seinerseits 1/2 X₂ zu dem Detektor Dp durchläßt und den Rest .1/2 X₁ ⁺ 1/2 X, zu dem Strahlenteiler 9 zurückreflektiert." Der Anteil des Licht bündeis 1/2 '■'· ₂ + 1/2 ,·.,, der von dem Filter 1 reflektiert wird, wird teilweise von dem Strahlenteiler 9 zu dem Filter. 3 mit der'Intensität 1/4 /-₂ + 1/4 Λ, reflektiert, während der Strahl 1/2 K^ + 1/2 '\,, der von dem Filter 2 reflektiert wird, teilweise durch den Strahlenteiler 9 in Richtung des Filters 3 durchgelassen wird und die Intensität 1/4 X. + 1/4 λ. hat.

Daher fällt auf das Filter 3 eine Gesamtinterisität, die durch 1/4■ >·. ^ + 1/4 A₂ ."■+ 1/2 λ, wiedergegeben werden kann. 1/2 ., wird von dem Filter 3 zu dem Detektor D, durchgelassen, viährend 1/4 X* + 1/4 >.₂ zu dem. Strahlenteiler 9 zurückreflektiert wird und ein drittes Mal auf diesen auftrifft. Ein kleiner Bruchteil des Lichtes kann die Filter 1 und 2 wiederum nach verschiedenen Reflektionen erreichen und wird letztlich die Komponenten 1/2 X₁ + 1/2 >₂ verstärken, die die Filter nach nur einem Auftreffen auf den Strahlenteiler 9 erreichen. Diese sekundären Beiträge zu den Detektoren D₁ und D₂ sind nicht auf diese Detektoren fokussiert, da sie eine größere Weglänge als die Primär- öder Hauptanteile des' auf diese Detektoren fallenden Lichtes durchlaufen haben. Wenn das Lichtbündel von einem Punkt in einem Ablesegerät für einen photolumineszierenden Code ausgeht, ist diese Defokusierung von geringer Bedeutung, jedoch wenn das Lichtbündel zu Fernsehkameras oder zu photographischen Negativen geleitet wird, i3t es natürlich unbrauchbar, da damit ein Punkt undeutlich

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oder verwischt wiedergegeben werden würde, was, wie oben ausgeführt wurde, beitfeist, daß für die Vorrichtung nach der Erfindung andere Prinzipien gelten.

Figur 3 veranschaulicht symbolisch den Strahlengang einer mit \, bezeichneten Farbe eines polychromen Strahlenbündels, das auf eine Farbtrennvorrichtung nach der Erfindung auffällt. Der Strahlenteiler 9 ist so gewählt, daß er eine Hälfte der Lichtmenge von X-, durchläßt und die ande-P re Hälfte reflektiert. Dies wird symbolisch angezeigt, indem das durchgelassene und das reflektierte Bündel halb so breit wie das einfallende Lichtbündel in Figur 3 eingezeichnet sind. Die ersten durchgelassenen und reflektierten Lichtstrahlen treffen auf die Filter 1 bzw. 2 auf. Beide Filter 1 und 2 reflektieren"entsprechend der Darstellung Λ.ν vollständig. Der durchgelassene Anteil von .·, wird in sich selbst .durch den Filter 1 zurückreflektiert und trifft wiederum auf den Strahlenteiler 9, so daß eine Hälfte dieses Anteils nach unten zu dem Filter 3 reflektiert wird, der wie dargestellt die Farbe 'λ·* vollständig durchläßt. Dieser Strahlenanteil stellt l/h des einfallenb den Lichtbündels dar und wird durch Schrägschraffur in Figur 3 angedeutet.

In gleicher Weise wird der Anteil des einfallenden Lichtbündels, der zu dem Filter 2 reflektiert wurde, in sich selbst zurückreflektiert und trifft wieder auf den Strahlenteiler 9 auf. Die Hälfte davon wird zu dem Filter 3 durchgelassen und durchläuft dieses Filter. Daher wird aus dem einfallenden Lichtbündel eine Hälfte der Intensität von X-z von dem Filter 3 durchgelassen, während eine

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Hälfte verlorengeht. Wenn die Durchlässigkeit und das Reflexionsvermögen des Strahlenteilers 9 für X, mit t, . bzw.mit r bezeichnet werden und das Reflexionsvermögen der Filter l*und 2 von X, mit R/bezeichnet wird., dann ist der Bruchteil der Eingangsintensität von .-,,, der auf das Filter 3 auffällt, durch 2 χ Rx r χ t gegeben. Die einzigen Einfallswinkel, die bei dieser .Konstruktion auftreten, sind 90° und M5° und die Filter 1, 2 und, 3 arbeiten alle bei senkrechtem Einfall»

Der Strahlenteiler 9 in Figur 3 kann .entweder chromatisch oder achromatisch sein. Bei chromatischem Strahlenteiler soll die Durchlässigkeit größer als die Reflexion für Wellenlängen, die von dem Filter 1 .durchgelassen werden, sein und die Reflexion soll größer als die Durchlässigkeit der Wellenlängen sein, die'von dem Filter 2 durchgelassen werden. Wie oben erwähnt, wird bevorzugt, daß das Reflexionsvermögen und die Durchlässigkeit für Wellenlängen, die von dem Filter 3 durchgelassen werden» etwa gleich ist

Da Figur 3 lediglich ein Schema für den Strahlenverlauf für'X, ist, sind die anderen Elemente, wie z.B. die Detektoren, Linsen Und dgl. weggelassen. Figur 3 zeigt auch ein einfallendes paralleles Strahlenbündel, das die Darstellung/der Strahlen etwas vereinfacht. Die Strahlen werden an ihren Reflexionsstellen gekrümmt dargestellt, jedoch schließen der einfallende und der reflektierte Strahl in jedem Fall einen ganz bestimmten Winkel miteinander ein. ■■'/

•Figur 2 stellt ein Schema ähnlich dem in Figur 1 dargesteilen dar, jedoch ist in dieser/Figur ein durch die Linse 8 parallel gemachtes Lichtbündel dargestellt, wobei zusätzliche Linsen M, 5 und 6 vorgesehen sind, die das zu

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decodierende Zeichen mit der durch die Filter 1, 2 und 3 durchgelassenen Strahlung auf die entsprechender. Detektoren Dl, D2 und D3 abbilden. Die optische Anordnung in Figur 2 erzeugt parallele Strahlenbündel innerhalb den Kubus im Gegensatz zu den konvergierenden Strahlenbündeln bei der Ausführungsform nach Figur 1. Dadurch viird das Verschmieren der Bilder infolge der Variationen der optischen Weglänge innerhalb des Kubus für verschiedene Strahlen, die denselben Detektor erreichen, verringert. Es können hierdurch etwas kleinere Detektoren bei der Anordnung nach Figur 2 verwendet werden als dies bei der Anordnung nach Figur 1 für die gleichen Zeichengrößen möglich ist. Bei einigen Detektoren wird hierdurch die Geschwindigkeit der Anzeige vergrößert.

Figur 2 zeigt auch eine modifizierte Ausführungsform des optisch hohlen Kubus, der fest, jedoch transparent, z.B. ein Glaskubus ist. Die Form des Strahlenteilers ist hierbei etwas verschieden von der Aus f ührungs form nach Fip;ur 1 und deshalb wird diesem Strahlenteiler auch ein anderes Bezugszeichen, nämlich das Bezugszeichen 14 gegeben.Andererseits ist die Strahlenteileranordnung nach Figur 1 auch bei der Ausführungsform nach Figur 2 brauchbar.

Figur k stellt die Situation mit 6 Farben dar unter Ver-; Wendung von zwei optisch hohlen Kuben. Der rechte Kubus ist derselbe wie in Figur 2 und deshalb werden hierbei die Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 2 bezeichnet. Es ist jedoch ein zusätzlicher Strahlenteiler 7 vorgesehen, der einen Teil des einfallenden Lichtbündels in einen zweiten optisch hohlen Kubus reflektiert, der ähnlich dem ersten gebaut, jedoch mit einem anderen Strahlenteiler 10 und anderen Filtern 11, 12 und 13 für-die Farben /\_z., \ und Xg ausgerüstet ist. Die Detektoren, die die Lichtbündel

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mit diesen Farben über die Filter empfangen, werden mit

Di₁, D_c und D/- bezeichnet.
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VJie oben ausgeführt, sind die Kuben der Anordnungen nach den Figuren 1 - 4 optisch' hohl. In den Zeichnungen sind Schnitte.durch die Kuben dargestellt, die natürlich als Quadrate mit einer offenen Seite erscheinen. Die Filter , sind an der Peripherie eines Kubus angeordnet, der zwei Flächen hat, die durch die Maßnahmen nach der Erfindung nicht berührt werden.

Bei den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen können die Filter alle reflektierende Filter sein, jedoch wird aus einer Betrachtung der Figur 3 klar, daß tatsächlich nur eines der Filter notwendigerweise reflektieren muß. Dies ist das Filter, auf das entweder das durch den Strahlenteiler 9 entsprechend der Darstellung in Figur 3 hindurchfallende Lichtbündel auffällt, oder es kann das Filter 2 sein, das das von dem Strahlenteiler 9 reflektierte Lichtbündel empfängt. Die Betriebsweise ist dieselbe, jedoch wenn z.B. die Filter 2 und 3 der Ausführungsform nach Figur 3 Absorptionsfilter sind, wird nur die Hälfte der zur Verfügung stehenden Energie von ;,, nämlich der gestrichelte Teil rechts in der Figur empfangen. Im allgemeinen kann die Frage, ob mehr als das notwendige eine reflektierende Filter reflektieren muß, entsprechend der zur Verfügung stehenden Energie und anderen Forderungen beantwortet werden, was beweist, daß die Erfindung sehr flexibel ist.

Wenn chromatische Strahlungsteiler verwendet werden, ist v/i.e oben ausgeführt, manchmal die chromatische Selektion ausreichend, so daß es nicht notwendig ist, die Energie durch viele Reflektionen zu erhöhen. In einem solchen Fall muß der Filter 3 nicht reflektierend ausgebildet sein. Jc-

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doch reflektierende Filter sind verhältnismäßig wirtschaftlich und werden deshalb bevorzugt,, obgleich es nicht wesentlich ist, solche zu verwenden, selbst wenn mit chromatischen Strahlenteilern, gearbeitet wird.

In der Beschreibung und in den Zeichnungen wurde auf die maximale Anzahl von aufzuspaltenden Farben hingewiesen. Es ist natürlich klar, daß, wenn ein Lichtbündel weniger als die maximale Anzahl von Farben enthält, die fehlende Farbe nicht wahrgenommen wird. Bei Anwendung von mehreren Kuben ist es nicht notwendig, daß die volle Anzahl von aufspaltbaren Farben vorhanden ist. Z.B. wenn ein Lichtbündel 5 Farben anstelle von β hat, kann eine der Seiten eines Kubus ein Planspiegel sein.

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Bei bestimmten Strahlertteilern haben das reflektierte und das durchgelassene Strahlenbündel unterschiedliche Polarisationszustände und Polarisationsgrade. Wenn die Reflexion an ..den Interferenzfiltern die Polarisation nicht verändert, kann das Gesamtergebnis darin bestehen, daß mehr Lieht zur Strahlungsquelle zurückgestrahlt wird, als zur dritten (indirekt beleuchteten) Seite des Kubus gestrahlt wird. Diese Einbuße an Wirkungsgrad kann aufgehoben werden, indem optische Phasenverzögerungsplatten zwischen dem Kubus und zwei direkt beleuchteten ' Interferenzfiltern angeordnet werden. Die optische Dicke der Verzögerungsplatten wird so gewählt, daß die Intensität der auf die dritte Seite des Kubus fallenden Strahlung maximal wird.

Wenn beispielsweise der diagonale Strahlenteiler Strahlung mit der Wellenlänge λ 3 in zwei aufeinander senkrechte linearpolarisierte Bündel zerlegt, nämlich in ein durchgelassenes und ein reflektiertes, so ist es erforderlich, Viertel wellenlängen-Verzögerungsplatt en für die Wellenlänge Λ 3 zwischen dem Kubus und den Interferenzfiltern 1 und 2 anzuordnen. Jedes von den Filtern reflektierte Strahlenbündel geht zweimal durch die Verzögerungsplatten und seiae Polarisationsebene erleidet eine resultierende Drehung um 90°. Bei Wiedervereinigung am diagonalen Strahlenteiler werden diese beiden Bündel zum dritten Interferenzfilter geleitet und es wird eine sehr geringe Strahlung mit der Wellenlänge λ 3 in Richtung , auf die Strahlungsquelle zurückgestrahlt. Für die Verwendung in dieser Vorrichtung geeignete Verzögerungsplatten können aus Quarz oder Glimmer hergestellt werden, aber ' da die Qualität der geometrischen Abbildung für die Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht wichtig ist,

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können die Verzögerungsplatten auch aus einem einfachen doppelbrechenden Kunststoff, wie Cellophan, hergestellt werden.

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Claims (8)

1. P a t e η t a η s ρ r ü c h e

   Cl] Vorrichtung zum Zerlegen eines polychromen St.rahlenbün- · , dels j das den optischen Gesetzen gehorcht, in Banden mit verschiedenen Wellenlängen, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) ein optisch hohler Kubus mit in einer diagonalen Ebene angeordnetem Strahlenteiler (9, 1*0 vorgesehen ist, von dem zwei Kanten mit vier Flächen des Kubus trennenden Ecken zusammenfallen, wobei

   b) durch eine der Flächen das polychrome Strahlenbündel

   .₌ einfällt und in den anderen drei Flächen Filter (1, 2, 3; 11, 12, 13) angeordnet sind, die Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängenbanden durchlassen, so daß das einfallende polychrome Strahlenbündel durch den Strahlenteiler zerlegt, teilweise auf eine Fläche reflektiert und teilweise zu der anderen Fläche durchgelassen wird, und wobei wenigstens ein Filter auf einer in' einer dieser zuletzt genannten Flächen ein reflektierendes Filter (1 oder 2) ist, das in einer Bandbreite durchlässig ist und die Wellenlängen anderer Bandbreiten praktisch reflektiert und

   c) daß der Kubus so orientiert ist, daß die optische Achse des polychromen Strahlenbündels ( X-), das durch den Strahlenteiler hindurchfällt, auf eine Seite des. Kubus· praktisch senkrecht auffällt.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter auf allen drei Seiten des Kubus reflektierende Filter sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Filter Interferenzfilter sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn-

   ^ zeichnet, daß der Strahlenteiler ein chromatischer Strah-

   * lenteiler ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aufspalten eines polychromen Lichtbündels in mehr als drei, jedoch nicht mehr als 6 Farben, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter hohler Kubus vorgesehen ist, und-daß ein chromatischer Strahlenteiler so angeordnet ist, daß er ein breites Strahlungsband in einen Kubus reflektiert und das andere von dem ersten verschiedene breite Strahlungsband in den anderen Kubus durchläßt, wobei die gesamte Anzahl von Filtern auf den Seitenflächen der zwei Kuben der Anzahl der zu trennenden

   ρ Farben entspricht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5-zum Aufspalten in 6 Farben, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der drei Seiten jedes Kubus Filter angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Filter reflektierende Filter sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Filter Interferenzfilter sind.

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   α Vorrichtung nach Anspruch H₃ dadurch gekennzeichnet, dail Verzögerungsplatten zur Steuerung der Polarisierungswir- kungen vor den Interferenzfiltern angeordnet sind.

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