WO2010084021A1

WO2010084021A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung einer geometrisch dichten ausleuchtung einer arbeitsebene mit laserlicht

Info

Publication number: WO2010084021A1
Application number: PCT/EP2010/000416
Authority: WO
Inventors: Udo Fornahl
Original assignee: Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
Current assignee: Focuslight Germany GmbH
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2011-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht, wobei - Laserlicht, das von einem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, mittels einer Strahltransformationsvorrichtung (3) um 90° gedreht wird, bevor es auf die Arbeitsebene trifft, die in Strahlausbreitungsrichtung hinter der Strahltransformationsvorrichtung (3) angeordnet ist, wobei in der Arbeitsebene zwischen benachbarten Teilstrahlen (10, 11, 12) jeweils eine Dunkelzone mit geringer Laserlichtintensität erzeugt wird, und - Laserlicht von mindestens einer zweiten Laserlichtquelle emittiert wird und durch Reflexionsflächen (40, 40', 40", 41, 41', 41") eines Reflexionsmittels (4, 4') derart reflektiert wird, dass es in der Arbeitsebene auf die Dunkelzonen zwischen den benachbarten Teilstrahlen (10, 11, 12) der ersten Laserlichtquelle trifft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht.

Definitionen: Unter „Ausbreitungsrichtung" wird im Rahmen dieser

Patentanmeldung die mittlere Ausbreitungsrichtung des Lichts verstanden, insbesondere wenn dieses keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise konvergent oder divergent ist. Mit Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl mit einem Gauß-Profil, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist.

Laserdiodenbarren sind als Laserlichtquellen aus dem Stand der Technik bekannt und weisen eine Mehrzahl von Emittern auf, die in einer so genannten Slow-Axis (langsamen Achse) voneinenader beabstandet angeordnet sind. Die Slow-Axis-Richtung ist eine erste Richtung, in der sich die aktive Schicht der Halbleiterdiode erstreckt, wohingegen die so genannte Fast-Axis (schnelle Achse) die dazu senkrechte Richtung ist. Die von den einzelnen Emittern des

Laserdiodenbarrens emittierten Laserlichtstrahlen weisen in einer der Fast-Axis-Richtung entsprechenden Richtung eine wesentlich größere Divergenz auf als in einer zweiten, der Slow-Axis-Richtung.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Symmetrisierung von Laserlicht, das von einem

Laserdiodenbarren emittiert wird, bekannt. Dabei wird in Ausbreitungsrichtung hinter den lichtemittierenden Abschnitten (Emittern) ein Fast-Axis-Kollimationsmittel (insbesondere in Form einer Fast-Axis-Kollimationslinse) angeordnet. Dieses Fast-Axis- Kollimationsmittel kann zum Beispiel als plankonvexe Zylinderlinse ausgeführt sein. I nsbesondere kann diese Zylinderlinse eine sehr kleine Brennweite aufweisen und sehr nahe an den lichtemittierenden Abschnitten angeordnet sein.

In Strahlausbreitungsrichtung ist hinter dem Fast-Axis- Kollimationsmittel eine optische Strahltransformationsvorrichtung angeordnet, wie sie beispielsweise in der EP 1 006 382 A1 offenbart ist. Die optische Strahltransformationsvorrichtung weist eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche mit einer Anzahl parallel zueinander angeordneter Zylinderlinsensegmente auf. Die Achsen der Zylinderlinsensegmente schließen mit einer Basisseite der

Strahltransformationsvorrichtung, die sich in x-Richtung erstreckt, einen Winkel von 45° ein. Beim Durchgang eines linienförmig auf die Strahltransformationsvorrichtung auftreffenden Lichtstrahls, wie er von einem ersten Laserdiodenbarren erzeugt werden kann, werden die Teilstrahlen bei einem Hindurchtritt durch die

Strahltransformationsvorrichtung eine Strahldrehung um 90° erfahren.

Beispielsweise weist ein jeder der Emitter des Laserdiodenbarrens eine Länge von etwa 1 50 μm in der Slow-Axis-Richtung auf, wobei der Mittenabstand (der so genannte „Pitch") zweier benachbarter Emitter zueinander in dieser Richtung etwa 500 μm beträgt. Das hat zur

Folge, dass in einer von dem Laserdiodenbarren beabstandeten und in Strahlausbreitungsrichtung hinter der

Strahltransformationsvorrichtung vorgesehenen Arbeitsebene zwischen den von den einzelnen Emittern ausgehenden Teilstrahlen

Dunkelbereiche vorhanden sind, die sich nachteilig auf die so genannte „Brightness" (spezifische Intensität, Brillanz) der Laserstrahlung auswirken.

Nach der Strahldrehung ergibt sich somit entlang der horizontalen Achse ein Laserlichtstrahl mit relativ großen Bereichen, in denen sich keine signifikanten Laserlichtanteile befinden. Um diese Bereiche zu minimieren , sind aus dem Stand der Technik bereits einige Lösungsansätze bekannt, bei denen zum Beispiel eine Teleskopanordnung in Strahlausbreitungsrichtung hinter der optischen Strahltransformationsvorrichtung angeordnet ist. Ferner kann eine Verkleinerung derjenigen Bereich, in denen keine signifikanten

Laserstrahlanteile auftreten, durch eine Prismenkaskade verringert werden. Derartige Ansätze sind allerdings mit relativ großen Schwierigkeiten bei der technischen Umsetzung verbunden.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur

Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei denen eine geometrisch dichte Ausleuchtung der Arbeitsebene mit Laserlicht auf einfache und effiziente Weise und mit geringem technischen Aufwand erhalten werden kann.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung einer geometrisch dichten Kopplung von Laserlicht in einer Arbeitsebene ist vorgesehen, dass

- Laserlicht, das von einem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, -A-

mittels einer Strahltransformationsvorrichtung um 90° gedreht wird, bevor es auf die Arbeitsebene trifft, die in Strahlausbreitungsrichtung hinter der Strahltransformationsvorrichtung angeordnet ist, wobei in der Arbeitsebene zwischen benachbarten Teilstrahlen jeweils eine Dunkelzone mit geringer Laserlichtintensität erzeugt wird, und

- Laserlicht von mindestens einer zweiten Laserlichtquelle emittiert wird und durch Reflexionsflächen eines Reflexionsmittels derart reflektiert wird, dass es in der Arbeitsebene auf die Dunkelzonen zwischen den benachbarten Teilstrahlen der ersten Laserlichtquelle trifft. Durch dieses Verfahren kann in der Arbeitsebene, die sich in Strahlausbreitungsrichtung hinter der

Strahltransformationsvorrichtung befindet, auf einfache Weise eine gleichmäßigere Ausleuchtung mit Laserlicht erhalten werden, da das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht die Dunkelzonen wirksam ausfüllen kann. Der hie rfür erforderliche Ausgangsfüllfaktor hinter der Strahltransformationsvorrichtung sollte vorzugsweise etwa 50% betragen. Durch Auswahl der Brennweite eines (Fast-Axis- )Kollimationsmittels, das in Strahlausbreitungsrichtung vor der Strahltransformationsvorrichtung angeordnet wird, kann der

Ausgangsfüllfaktor hinter der Strahltransformationsvorrichtung in weiten Bereichen angepasst werden.

Es besteht in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, dass das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte

Laserlicht vor der Reflexion an einer der Reflexionsflächen mittels einer Strahltransformationsvorrichtung um 90° gedreht wird. Diese Strahltransformationsvorrichtung kann entweder diejenige Strahltransformationsvorrichtung sein , mittels derer das Laserlicht des ersten Laserdiodenbarrens um 90° gedreht wird. Alternativ kann eine zweite Strahltransformationsvorrichtung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass als zweite Laserlichtquelle ein zweiter Laserdiodenbarren verwendet wird. Diese Ausfϋhrungsform hat den Vorteil, dass der zweite Laserdiodenbarren unabhängig vom ersten Laserdiodenbarren betrieben werden kann.

In einer alternativen, besonders bevorzugten Ausfϋhrungsform wird vorgeschlagen, dass die zweite Laserlichtquelle als virtuelle Lichtquelle ausgebildet wird, die durch Strahlteilung des von der ersten Laserlichtquelle emittierten Laserlichts erhalten wird. Diese

Ausführungsform hat den Vorteil, dass lediglich ein einzelner Laserdiodenbarren betrieben werden muss.

Es kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Reflexionsmittel als Periskopanordnung mit einer Anzahl erster

Reflexionsflächen und einer Anzahl zweiter Reflexionsflächen ausgebildet wird. Die Ausführung des Reflexionsmittels als Periskopanordnung hat den Vorteil eines relativ einfachen konstruktiven Aufbaus.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Reflexionsmittel durch eine kammartige Struktur mit einem Basisabschnitt gebildet wird, von dem sich mehrere Reflexionsabschnitte weg erstrecken, an deren Ende jeweils eine Reflexionsfläche ausgebildet wird, an denen das von der zweiten

Laserlichtquelle emittierte Laserlicht reflektiert wird, wobei zwischen benachbarten Reflexionsabschnitten jeweils einer der Zwischenräume ausgebildet wird, durch die das Laserlicht, das von dem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, hindurchtritt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gemäß Anspruch 7 insbesondere durch eine zweite Laserlichtquelle und ein Reflexionsmittel aus, welches derart ausgeführt und so angeordnet ist, dass es die von der zweiten Laserlichtquelle emittierten Teilstrahlen derart reflektieren kann, dass diese Teilstrahlen in der Arbeitsebene auf die Dunkelzonen zwischen den Teilstrahlen der ersten Laserlichtquelle treffen. Dadurch kann in der Arbeitsebene eine gleichmäßigere Ausleuchtung mit Laserlicht erhalten werden, da die von der zweiten Laserlichtquelle emittierten und von dem Reflexionsmittel reflektierten Teilstrahlen die Dunkelzonen wirksam ausfüllen.

Das Reflexionsmittel kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein

Spiegelarray mit einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Reflexionsflächen sein . Zwischen benachbarten Reflexionsflächen ist vorteilhaft ein Zwischenraum ausgebildet, durch den die von der ersten Laserlichtquelle erzeugten Teilstrahlen (nach dem Durchgang durch die Strahltransformationsvorrichtung) hindurchtreten können. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Spiegelarray eine kammartige Struktur mit einem Basisabschnitt aufweisen, von dem sich mehrere Reflexionsabschnitte weg erstrecken, an deren Ende jeweils eine Reflexionsfläche ausgebildet ist, wobei zwischen benachbarten Reflexionsabschnitten jeweils einer der Zwischenräume ausgebildet ist. Die Reflexionsflächen sind jeweils angeschrägt ausgeführt. Während des Betriebs wird an den Reflexionsflächen das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht reflektiert. Durch die Zwischenräume tritt das Laserlicht, das von dem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, hindurch.

Die zweite Laserlichtquelle kann eine reale Laserlichtquelle, wie zum Beispiel ein zweiter Laserdiodenbarren mit einer Mehrzahl von Emittern, sein. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform auch die Möglichkeit, dass die zweite Laserlichtquelle eine virtuelle Laserlichtquelle ist, die durch Strahlteilung des von der ersten

Laserlichtquelle emittierten Laserlichts erhalten werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein Strahlteilermittel aufweist, mittels dessen das von dem ersten Laserdiodenbarren emittierte Laserlicht in eine erste Gruppe von Teilstrahlen und in eine zweite Gruppe von Teilstrahlen aufgeteilt werden kann, wobei die zweite Gruppe von Teilstrahlen die zweite Laserlichtquelle bildet.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer

Strahltransformationsvorrichtung aus dem Stand der Technik mit drei beispielhaft dargestellten Strahlbündeln;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der I ntensitätsverteilung des

Laserlichts in einer Arbeitsebene hinter der Strahltransformationsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Intensitätsverteilung des Laserlichts hinter der Strahltransformationsvorrichtung, wie sie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teils des Strahlengangs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ersten

Ausführungsbeispiel eines Spiegelarrays;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 4 ;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Spiegelarrays, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist und das bei dem in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellten Strahlengang eingesetzt wird;

Fig.7 eine Seitenansicht eines Teils des Strahlengangs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Spiegelarrays; Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teils des Strahlengangs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Spiegelarrays.

Zunächst soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 , die eine Strahltransformationsvorrichtung 3 gemäß der EP 1 006 382 A1 zeigt, die Ausgangssituation näher beschrieben werden, wie sie sich aus dem Stand der Technik ergibt. Zur Erzeugung von Laserlicht ist eine als Laserdiodenbarren ausgeführte erste Laserlichtquelle vorgesehen, die in X-Richtung nebeneinander angeordnete und in X-Richtung voneinander beabstandete Emitter aufweist. Die von den einzelnen Emittern des ersten Laserdiodenbarrens ausgehenden Lichtstrahlen 10, 1 1 , 12 weisen in einer ersten, der Y-Richtung entsprechenden Richtung eine deutlich größere Divergenz auf als in einer zweiten, der

X-Richtung entsprechenden Richtung. Es ist allgemein üblich, die Richtung größerer Divergenz als „Fast-Axis-Richtung" und die Richtung kleinerer Divergenz als „Slow-Axis-Richtung" zu bezeichnen.

I n Strahlausbreitungsrichtung Z umfasst die Anordnung ein hier nicht explizit dargestelltes, als Fast-Axis-Kollimationslinse ausgebildetes Kollimationsmittel. Dieses Kollimationsmittel kann insbesondere eine plankonvexe Zylinderlinse sein, deren Zylinderachse sich in X- Richtung erstreckt. Insbesondere kann diese Zylinderlinse eine sehr kleine Brennweite aufweisen und sehr nahe an den Emittern des ersten Laserdiodenbarrens angeordnet sein.

I n Strahlausbreitungsrichtung ist hinter dem Fast-Axis- Kollimationsmittel eine optische Strahltransformationsvorrichtung 3 angeordnet, wie sie in Fig. 1 perspektivisch dargestellt ist. Die optische Strahltransformationsvorrichtung 3 weist eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche mit einer Anzahl parallel zueinander angeordneter Zylinderlinsensegmente 8 auf. Die Achsen der Zylinderlinsensegmente 8 schließen mit einer Basisseite der Strahltransformationsvorrichtung 3, die sich in x-Richtung erstreckt, einen Winkel von 45° ein.

Aus Fig. 1 ist der Durchgang eines linienförmig auf die Strahltransformationsvorrichtung 3 auftreffenden Lichtstrahls, wie er von dem ersten Laserdiodenbarren erzeugt werden kann, durch die Strahltransformationsvorrichtung 3 am Beispiel von Teilstrahlen 1 0, 1 1 , 12 mit den zur Vereinfachung der Darstellung eingezeichneten einzelnen Lichtstrahlen 1 0a, b, c, 1 1 a, b, c, 12a, b, c ersichtlich. Die Teilstrahlen 1 0, 1 1 , 1 2 sind zur Vereinfachung so dargestellt, als ob der Lichtstrahl nur eine Ausdehnung in x-Richtung aufweist. Die Strahltransformationsvorrichtung 3 ist gemäß der Anordnung in Fig. 1 den Teilstrahlen 10, 1 1 , 1 2 gegenüberliegend ausgerichtet, d.h. die optisch funktionalen, mit den Zylinderlinsensegmenten 8 versehenen Flächen sind x-y-Flächen. Wie in Fig. 1 zu erkennen, erfahren die Teilstrahlen 1 0, 1 1 , 1 2 beim Durchgang durch die Strahltransformationsvorrichtung 3 eine Drehung um 90°, so dass die einzelnen Teilstrahlen 1 0, 1 1 , 12 nach dem Durchgang durch die

Strahltransformationsvorrichtung 3 jeweils nur noch in y-Richtung ausgedehnt sind. Hierbei verläuft beispielsweise der Lichtstrahl 10b ungehindert durch die Strahltransformationsvorrichtung 3 hindurch, wohingegen der links von ihm auf die Eintrittsfläche auftreffende Lichtstrahl 1 0a zur Mitte und nach unten hin abgelenkt wi rd und der auf die Eintrittsfläche rechts von ihm auftretende Lichtstrahl 1 0c zur Mitte und nach oben hin abgelenkt wird. Gleiches gilt für die Teilstrahlen 1 1 und 12. Auf diese Weise wird verhindert, dass die beispielsweise aus einzelnen Abschnitten des ersten Laserdiodenbarrens hervorgehenden Teilstrahlen 10, 1 1 , 12 aufgrund der vor der Strahltransformationsvorrichtung 1 unter Umständen relativ starken Divergenz in x-Richtung einander überlappen, da nach dem Durchgang durch die Strahltransformationsvorrichtung 3 nur noch eine beugungsbegrenzte Restdivergenz in x-Richtung vorhanden ist, wohingegen die Divergenz in y-Richtung der ursprünglichen Divergenz in x-Richtung entspricht.

In Fig. 2 ist die Intensitätsverteilung des Laserlichts in einer Arbeitsebene, die sich in Strahlausbreitungsrichtung hinter der Strahltransformationsvorrichtung 3 befindet, schematisch stark vereinfacht dargestellt. Es wird deutlich, dass zwischen den von den einzelnen Emittern ausgehenden und mittels der

Strahltransformationsvorrichtung um 90° gedrehten Teilstrahlen 10, 1 1 , 12 Dunkelbereiche vorhanden sind, die sich als nachteilig für die so genannte „Bπghtness" (spezifische Intensität, Brillanz) der Laserstrahlung in einer Arbeitsebene erweisen. Nach der Strahlsymmetrisierung ergibt sich also mit anderen Worten entlang der horizontalen Achse (x-Achse) ein Laserlichtstrahl mit relativ großen Bereichen, in denen sich keine signifikanten Laserlichtanteile befinden. Diese Bereiche sollen nachfolgend auch als Dunkelzonen bezeichnet werden.

I n Fig. 3 ist eine I ntensitätsverteilung des Laserlichts in einer Arbeitsebene, die sich in Strahlausbreitungsrichtung hinter der Strahltransformationsvorrichtung 3 befindet und die mittels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt wird, schematisch stark vereinfacht dargestellt. Es wird deutlich, dass in der Arbeitsebene hinter der Strahltransformationsvorrichtung 3 eine geometrisch dichte Intensitätsverteilung erhalten werden kann. Man erkennt zusätzliche Teilstrahlen 1 0' , 1 1 ' , 1 2' in den Dunkelzonen, die bei der aus dem

Stand der Technik bekannten Lösung noch vorhanden waren . In den Überlappungsbereichen zwischen benachbarten Teilstrahlen 1 0, 10', 1 1 , 1 1 ' , 12, 12' bilden sich in der Arbeitsebene Verlustzonen 13, die allerdings sehr gering sind. Die I ntensitätsverluste in den Verlustzonen 13 können vorteilhaft über die Brennweite des in Strahlausbreitungsrichtung vor der Strahltransformationsvorrichtung 3 angeordneten Fast-Axis-Kollimationsmittels zwischen maximaler

Effizienz und maximaler Brightness eingestellt werden .

Um die in Fig. 3 schematisch dargestellte Intensitätsverteilung in der Arbeitsebene hinter der Strahltransformationsvorrichtung 3 zu erhalten, gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Unter

Bezugnahme auf Fig. 4 bis 8 sollen nachfolgend drei besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 bis 6 dargestellt ist, wird ein Spiegelarray 4 in den Strahlengang eingebracht, mittels dessen das Laserlicht 1 0', 1 1 ', 1 2' einer zweiten Laserlichtquelle reflektiert werden kann, die entweder ein zweiter Laserdiodenbarren mit einer Mehrzahl von Emittern oder aber eine virtuelle Laserlichtquelle, welche durch Strahlteilung des von dem ersten Laserdiodenbarren emittierten Licht erzeugt wird, sein kann.

Das Spiegelarray 4 weist eine Anzahl voneinander beabstandeter Reflexionsflächen 40 auf, mittels derer das von der zweiten (realen oder virtuellen) Laserlichtquelle emittierte Laserlicht 10' , 1 1 ', 12' derart parallel zum Laserlicht 10, 1 1 , 1 2 des ersten Laserdiodenbarrens reflektiert werden kann, dass sich in der

Arbeitsebene hinter der Strahltransformationsvorrichtung 3 die in Fig. 3 dargestellte I ntensitätsverteilung ergibt, bei der das Laserlicht 1 0', 1 1 ', 12' der zweiten Laserlichtquelle in die Dunkelzonen hineintritt und diese zusätzlich ausleuchtet.

Wie in Fig. 6 zu erkennen, bildet das Spiegelarray 4 in diesem Ausführungsbeispiel eine kammartige Struktur mit einer Anzahl hochreflektierender Reflexionsflächen 40, wobei zwischen benachbarten Reflexionsflächen 40 jeweils ein Zwischenraum 43 (Ausschnitt) ausgebildet ist. Die Breite der Zwischenräume 43 ist so gewählt, dass sich durch diese Zwischenräume 43 das vom ersten Laserdiodenbarren emittierte Laserlicht 1 0, 1 1 , 1 2 zur Arbeitsebene, in der sich die in Fig. 3 dargestellte Intensitätsverteilung ergibt, ausbreiten. Das Spiegelarray weist vorliegend einen Basisabschnitt

44 auf, von dem sich mehrere Reflexionsabschnitte 45 parallel zueinander und orthogonal zum Basisabschnitt 44 weg erstrecken, an deren Ende jeweils eine angeschrägte Reflexionsfläche 40 ausgebildet ist, wobei zwischen benachbarten Reflexionsabschnitten

45 jeweils einer der Zwischenräume 43 ausgebildet ist.

Eine alternative Realisierungsmöglichkeit, um in der Arbeitsebene die in Fig. 3 dargestellte Intensitätsverteilung zu erhalten, ist in Fig. 7 dargestellt. Das Spiegelarray 4' bildet dabei eine Periskopanordnung, mit einer Anzahl erster Reflexionsflächen 40' und einer Anzahl zweiter Reflexionsflächen 41 ', die von den ersten Reflexionsflächen 40' beabstandet angeordnet sind. Es wird deutlich, dass die ersten und zweiten Reflexionsflächen 40' , 41 ' jeweils parallel zueinander orientiert sind. Dadurch wird zum Beispiel ein Teilstrahl 1 2' der zweiten Laserlichtquelle, der auf das Spiegelarray 4' trifft, zunächst an der ersten Reflexionsfläche 40' in der in Fig. 7 dargestellten Weise in Richtung der zweiten Reflexionsfläche 41 ' reflektiert. Von der zweiten Reflexionsfläche 41 ' wird der Teilstrahl 12' dann parallel zur

Strahlausbreitungsrichtung des damit korrespondierenden Teilstrahls 12 des vom ersten Laserdiodenbarren emittierten Laserlichts, der ungehindert und damit geradlinig durch das Spiegelarray 4' hindurchtritt, reflektiert. Die Reflexion der übrigen Teilstrahlen 1 0' , 1 1 ' der zweiten Laserlichtquelle erfolgt analog , so dass schließlich in der Arbeitsebene die in Fig. 3 dargestellte Intensitätsverteilung erhalten werden kann. Eine weitere alternative Realisierungsmöglichkeit, um die in Fig. 3 dargestellte Intensitätsverteilung zu erhalten, ist in Fig. 8 dargestellt. Das Spiegelarray 4" bildet dabei eine im Vergleich zu Fig. 7 gedrehte Periskopanordnung , mit einer Anzahl erster Reflexionsflächen 40" und einer Anzahl zweiter Reflexionsflächen 41 " . Es wird deutlich, dass die ersten und zweiten Reflexionsflächen 40" , 41 " derart versetzt zueinander orientiert sind, dass zum Beispiel ein Teilstrahl 12' der zweiten Laserlichtquelle, der antiparallel zum korrespondierenden Teilstrahl 1 2 des ersten Laserdiodenbarrens auf das Spiegelarray 4' trifft, zunächst an der ersten Reflexionsfläche 40" in der in Fig. 8 dargestellten Weise in Richtung der zweiten Reflexionsfläche 41 " reflektiert wird. Von der zweiten Reflexionsfläche 41 " wird der Teilstrahl 1 2' dann parallel zur Strahlausbreitungsrichtung des Teilstrahls 12 des vom ersten

Laserdiodenbarren emittierten Laserlichts reflektiert. Der Teilstrahl 1 2 passiert das Spiegelarray 4" wiederum ungehindert. Die Reflexion der übrigen Teilstrahlen 10', 1 1 ' der zweiten Laserlichtquelle erfolgt analog, so dass schließlich in der Arbeitsebene die in Fig. 3 dargestellte Intensitätsverteilung erhalten werden kann.

Es besteht insbesondere im Hinblick auf die in Fig. 7 und 8 gezeigten Varianten die Möglichkeit, dass das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht mittels einer zusätzlichen Strahltransformationsvorrichtung, die analog zur oben beschriebenen

Strahltransformationsvorrichtung 3 ausgeführt ist, um 90° gedreht wird, bevor es von dem Reflexionsmittel 4, 4' , 4" reflektiert wird. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht mittels der Strahltransformationsvorrichtung 3 um 90° gedreht wird, bevor es von dem Reflexionsmittel 4, 4' , 4" reflektiert wird.

Claims

Patentansprüche:

1 . Verfahren zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht, wobei

- Laserlicht, das von einem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, mittels einer Strahltransformationsvorrichtung (3) um 90° gedreht wird, bevor es auf die Arbeitsebene trifft, die in Strahlausbreitungsrichtung hinter der

Strahltransformationsvorrichtung (3) angeordnet ist, wobei in der Arbeitsebene zwischen benachbarten Teilstrahlen (10, 1 1 , 12) jeweils eine Dunkelzone (13) mit geringer Laserlichtintensität erzeugt wird, und

- Laserlicht (10\ 1 1 ', 1 2') von mindestens einer zweiten Laserlichtquelle emittiert wird und durch Reflexionsflächen (40, 40' , 40", 41 , 41 ' , 41 ") eines Reflexionsmittels (4, 4') derart reflektiert wird, dass es in der Arbeitsebene auf die Dunkelzonen (1 3) zwischen den benachbarten Teilstrahlen ( 1 0,

1 1 , 12) der ersten Laserlichtquelle trifft.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht ( 1 0' , 1 1 ', 1 2') mittels einer Strahltransformationsvorrichtung um 90° gedreht wird, bevor es an einer der Reflexionsflächen (40, 40' ,

40", 41 , 41 ', 41 ") des Reflexionsmittels (4, 4') reflektiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Laserlichtquelle ein zweiter Laserdiodenbarren verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Laserlichtquelle als virtuelle Lichtquelle ausgebildet wird, die durch Strahlteilung des von der ersten Laserlichtquelle emittierten Laserlichts ( 10, 1 1 , 12) erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmittel (4, 4') als Periskopanordnung mit einer Anzahl erster Reflexionsflächen (40¹) und einer Anzahl zweiter Reflexionsflächen (41 ') ausgebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmittel (4, 4') durch eine kammartige Struktur mit einem Basisabschnitt (44) gebildet wird, von dem sich mehrere Reflexionsabschnitte (45) weg erstrecken, an de ren Ende jeweils eine Reflexionsfläche (40) ausgebildet wird, an denen das von der zweiten Laserlichtquelle emittierte Laserlicht (1 0', 1 1 ', 12') reflektiert wird, und wobei zwischen benachbarten Reflexionsabschnitten (45) jeweils einer der Zwischenräume (43) ausgebildet wird, durch die das Laserlicht ( 1 0, 1 1 , 12), das von dem ersten Laserdiodenbarren emittiert wird, hindurchtritt.

7. Vorrichtung zur Erzeugung einer geometrisch dichten Ausleuchtung einer Arbeitsebene mit Laserlicht, umfassend

- mindestens einen ersten Laserdiodenbarren mit einer Mehrzahl von Emittern ,

- eine Strahltransformationsvorrichtung (3), mittels derer die von dem ersten Laserdiodenbarren emittierten Teilstrahlen ( 10, 1 1 , 12) beim Durchgang um 90° gedreht werden können,

- eine zweite Laserlichtquelle und ein Reflexionsmittel (4, 4'), welches derart ausgeführt und so im Strahlengang der Vorrichtung angeordnet ist, dass es die von der zweiten Laserlichtquelle emittierten Teilstrahlen ( 1 0', 1 1 ' , 12') derart reflektieren kann, dass diese Teilstrahlen ( 1 0' , 1 1 ', 12') in der Arbeitsebene auf die Dunkelzonen ( 1 3) zwischen den Teilstrahlen (10, 1 1 , 1 2) des ersten Laserdiodenbarrens treffen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmittel (4, 4') ein Spiegelarray mit einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Reflexionsflächen (40, 40', 40") ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Reflexionsflächen (40, 40', 40") jeweils ein Zwischenraum (43) ausgebildet ist, durch den die vom ersten Laserdiodenbarren emittierten Teilstrahlen ( 10, 1 1 , 12) hindurchtreten können.

1 0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelarray als Periskopanordnung mit einer Anzahl erster Reflexionsflächen (40') und einer Anzahl zweiter Reflexionsflächen (41 ') ausgebildet ist.

1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Reflexionsflächen (40', 41 ') des Spiegelarrays (4') jeweils paarweise parallel zueinander orientiert sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelarray eine kammartige Struktur mit einem Basisabschnitt (44) aufweist, von dem sich mehrere Reflexionsabschnitte (45) weg erstrecken, an deren

Ende jeweils eine angeschrägte Reflexionsfläche (40) ausgebildet ist, wobei zwischen benachbarten Reflexionsabschnitten (45) jeweils einer der Zwischenräume (43) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsabschnitte (45) orthogonal zu dem Basisabschnitt (44) orientiert sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Laserlichtquelle ein zweiter Lasediodenbarren ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Strahlteilermittel aufweist, mittels dessen das von dem ersten Laserdiodenbarren emittierte Laserlicht in eine erste Gruppe von Teilstrahlen (10, 1 1 , 12) und in eine zweite Gruppe von Teilstrahlen (10\ 1 1 ', 12') aufgeteilt werden kann, wobei die zweite Gruppe von Teilstrahlen (10', 1 1 ', 12') die zweite Laserlichtquelle bildet.