DE102014005789A1 - Anamorphic system and its use - Google Patents

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    • G02B13/08Anamorphotic objectives

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein System vorgestellt, mit dem eine anamorphotische Abbildung mit variablen Abbildungsmaßstäben in mindestens zwei beliebigen Richtungen realisiert werden kann. Es umfasst mindestens vier unabhängig voneinander in ihrer Brennweite verstimmbare Membran-Zylinderlinsen, mit denen die Variation der Brennweite des Gesamtsystems ohne Verschiebung oder Verdrehung der einzelnen Komponenten realisiert werden kann.With the present invention, a system is presented, with which anamorphic imaging with variable magnifications can be realized in at least two arbitrary directions. It comprises at least four independently adjustable in their focal length membrane cylindrical lenses, with which the variation of the focal length of the entire system without displacement or rotation of the individual components can be realized.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein anamorphotisches System mit variablen Abbildungsmaßstäben in mindestens zwei beliebigen Richtungen und seine Verwendung.The present invention relates to an anamorphic system with variable magnifications in at least two arbitrary directions and its use.

Anamorphotische Systeme erzeugen unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe in horizontaler und vertikaler Bildrichtung. Das Verhältnis der Abbildungsmaßstäbe wird als anamorphotischer Faktor bezeichnet. Anwendung finden die Systeme im Bereich der Aufnahme und Projektion von Breitwandbildern/-filmen (Cinemaskop) sowie in der Strahlformung.Anamorphic systems produce different image scales in horizontal and vertical image direction. The ratio of the magnifications is called the anamorphic factor. The systems are used in the field of recording and projection of widescreen images / films (cinemascope) as well as in beamforming.

Beim Cinemaskopverfahren werden für eine anamorphotische Aufnahme zylindrische oder prismatische Optiken eingesetzt, die das Bild in einer Richtung verzerren und auf das normale Filmformat stauchen, so dass es auf dem Bildsensor der Kamera bzw. dem Film aufgenommen werden kann. Bei der Projektion erfolgt die Entzerrung durch eine entsprechende Optik vor dem Projektor. Das Design von anamorphotischer Vorsatzoptik und dem eigentlichen Grundobjektiv erfolgt dabei meist getrennt voneinander. Damit ist eine Kompatibilität der für sich optimierten Baugruppen möglich. Außerdem können so relativ einfach Vario-Systeme mit anamorphotischen Systemen kombiniert werden. Nachteil dieser Hintereinanderschaltung ist jedoch der relative hohe Bauraumbedarf sowie die beschränkte Aberrationskorrektur, wie sie für anspruchsvolle Abbildungsanforderungen nötig ist. Der Einsatz von Zylinderlinsen nutzt die unterschiedlichen Brennweiten in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen aus, um in diesen unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe zu realisieren. Prismatische Lösungen nutzen eine Anordnung von zwei Prismen, die eine Stauchung bzw. Streckung in einer Bildachse realisieren (1). Nachteil dieser Lösung sind die relativ großen Glasdicken der Prismen, was sich negativ auf Bauraum, Gewicht und den Farbfehler von Prismensystemen auswirkt.The cinemascope method uses cylindrical or prismatic optics for anamorphic recording, distorting the image in one direction and compressing it to the normal film format so that it can be recorded on the image sensor of the camera or film. In the projection, the equalization is done by a corresponding optics in front of the projector. The design of anamorphotic optical attachment and the actual basic lens is usually separated from each other. This allows compatibility of the optimized components. In addition, it is relatively easy to combine vario systems with anamorphic systems. Disadvantage of this series connection, however, is the relatively high space requirement and the limited aberration correction, as it is necessary for demanding imaging requirements. The use of cylindrical lenses makes use of the different focal lengths in two mutually perpendicular planes in order to realize different image scales in them. Prismatic solutions use an arrangement of two prisms, which realize a compression or extension in an image axis ( 1 ). Disadvantages of this solution are the relatively large glass thicknesses of the prisms, which has a negative effect on installation space, weight and the color error of prism systems.

Als strahlformende Elemente dienen anamorphotische Systeme zur Umformung des elliptischen Strahlprofiles eines Diodenlasers in eine symmetrische Strahlform sowie zur Erzeugung von Lichtlinien oder -flächen aus symmetrischer Laserstrahlung. Dazu werden zylindrische Optiken fester Brennweite in den Laserstrahlengang eingebracht. Durch die unterschiedliche Vergrößerung in den Hauptschnitten kann die Elliptizität des Strahles angepasst werden. Mit dem hier vorgestellten System lässt sich diese Funktionalität erweitern und entsprechend der Anforderungen an den Laserstrahl zwischen kreisförmigem und elliptischem Strahlquerschnitt bzw. zwischen linienförmiger oder flächiger Ausleuchtung umschalten.Anamorphic systems are used as beam-shaping elements for shaping the elliptical beam profile of a diode laser into a symmetrical beam shape and for generating light lines or surfaces from symmetrical laser radiation. For this purpose, cylindrical optics of fixed focal length are introduced into the laser beam path. Due to the different magnification in the main sections, the ellipticity of the beam can be adjusted. With the system presented here, this functionality can be expanded and switched over in accordance with the requirements of the laser beam between circular and elliptical beam cross-section or between line-shaped or planar illumination.

In der DE 10 2007 005 168 A1 ist ein Verfahren zur Optimierung eines Gesamtsystems (Grundobjektiv in Kombination mit anamorphotischer Optik) beschrieben. Es beinhaltet ein Objektiv mit konstanter Brennweite und konstantem anamorphotischem Faktor. Zur Aberrationskorrektur wurden zusätzlich asphärische torische Linsen genutzt. Das beschriebene System ermöglicht eine endlich-endlich-Abbildung in beiden Azimuten und besitzt ein relativ hohes anamorphotisches Verhältnis von ca. 8:1.In the DE 10 2007 005 168 A1 is a method for optimizing an overall system (basic lens in combination with anamorphic optics) described. It includes a lens with constant focal length and constant anamorphic factor. For aberration correction, aspheric toric lenses were also used. The system described allows finite-finite mapping in both azimuths and has a relatively high anamorphic ratio of about 8: 1.

In der DE10083056T1 wird einen Aufbau einer Vorsatzoptik zur anamorphotischen Abbildung mit veränderlichem anamorphotischem Faktor beschrieben, wobei die Bildstreckung bzw. -stauchung nur in einer Richtung erfolgt. Die Variation erfolgt durch verschiebbare Zylinderlinsengruppen. Das anamorphotische Verhältnis wird im Bereich 2:1 bis 1,33:1 variiert.In the DE10083056T1 describes a structure of an optical attachment for anamorphic imaging with variable anamorphic factor, wherein the image stretching or compression occurs only in one direction. The variation takes place by displaceable cylindrical lens groups. The anamorphic ratio is varied in the range 2: 1 to 1.33: 1.

Ein Beispiel für eine Kombination aus Vario-Objektiv und anamorphotischem System ist in dem Patent DE2043193C3 beschrieben. Das System ist dreigeteilt aufgebaut und besteht aus einer afokalen variablen Vorsatzoptik welche die Brennweitenänderung und Schnittweitenkonstanz realisiert und einem Grundobjektiv fester Brennweite. Im telezentrischen Strahlengang zwischen beiden Baugruppen ist ein anamorphotisches System positioniert. Dieses ist als Zylinderlinsen- oder Prismensystem ausgeführt. Der im Patent realisierte anamorphotische Faktor liegt zwischen 1.5× und 2×. Eine Variation des anamorphotischen Faktors ist jedoch nicht vorgesehen.An example of a combination of zoom lens and anamorphic system is in the patent DE2043193C3 described. The system is divided into three parts and consists of an afocal variable optical attachment which realizes the focal length change and the cutting constancy and a basic objective of fixed focal length. In the telecentric beam path between the two assemblies, an anamorphic system is positioned. This is designed as a cylindrical lens or prism system. The anamorphic factor realized in the patent is between 1.5 × and 2 ×. However, a variation of the anamorphic factor is not provided.

In einem klassischen anamorphotischen System aus Zylinderlinsen werden starre Linsen genutzt, die fest im System verbaut sind. Um eine Variation des anamorphotischen Faktors zu erreichen, erfolgt die Änderung des Abbildungsmaßstabes meist nur in einer Richtung. Die Realisierung eines Systems mit in mindestens zwei Richtungen unabhängigen variablen Abbildungsmaßstäben durch Verschieben der Baugruppen, wie bei klassischen Zoom-Objektiven üblich, ist nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich, da ein Ineinanderschieben der Baugruppen verhindert werden muss.In a classic anamorphic system of cylindrical lenses rigid lenses are used, which are permanently installed in the system. In order to achieve a variation of the anamorphic factor, the change of the magnification usually takes place only in one direction. The realization of a system with independent in at least two directions variable magnifications by moving the modules, as is common in classical zoom lenses, is not possible or only to a very limited extent, since a nesting of the modules must be prevented.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein anamorphotisches System mit variablen Abbildungsmaßstäben in mindestens zwei beliebigen Richtungen bereitzustellen, mit dem einerseits für die Aufnahme bzw. Wiedergabe von Szenen mit großem Aspektverhältnis, Standardformate für Film, Sensor bzw. Display genutzt werden können und andererseits im Bereich der Strahlformung unsymmetrische Laserstrahlen symmetrisch umgeformt bzw. angepasst an den Bearbeitungsprozess gezielt unsymmetrisch eingestellt werden können.The object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an anamorphic system with variable magnifications in at least two arbitrary directions, with the one hand for the recording or reproduction of scenes with high aspect ratio, standard formats for film, Sensor and display can be used and on the other hand in the beam forming asymmetric laser beams symmetrically deformed or adapted to the machining process can be set asymmetrically targeted.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Während in den Nebenansprüchen sieben und zehn bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemäßen Systems angegeben sind, sind in den Unteransprüchen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems und seiner Verwendung gekennzeichnet. According to the invention, the solution of this problem succeeds with the features of the first claim. While the subclaims specify seven and ten preferred uses of the system according to the invention, advantageous features of the system according to the invention and its use are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to drawings. It shows:

1 – den prinzipiellen Aufbau eines Anamorphoten aus zwei Prismen 1 - The basic structure of Anamorphoten of two prisms

2 – den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen anamorphotischen Systems 2 - The basic structure of an anamorphic system according to the invention

3 – die Geometrie einer a) langen Rechteckmembran mit großem Aspektverhältnis und b) einer optimierten Membran mit kleinem Aspektverhältnis 3 - The geometry of a) long rectangular cone with high aspect ratio and b) an optimized membrane with a small aspect ratio

4 – die Simulation des Höhenprofils der Membrandeformation bei optimierter Einspannung mit zylindrischer Oberfläche im mittleren Bereich (Schraffur) 4 - the simulation of the height profile of the membrane deformation with optimized clamping with a cylindrical surface in the middle area (hatching)

5 – die Anordnung der Zylinderlinsen für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 5 - The arrangement of the cylindrical lenses for an embodiment of the system according to the invention

6 – die Ansteuerung der Zylinderlinsen für eine scharfe Abbildung bei gegebenem Abbildungsmaßstab 6 - The control of the cylindrical lenses for a sharp image at a given magnification

Für das erfindungsgemäße System werden Membran-Zylinderlinsen mit veränderlicher Brennweite genutzt. Hierdurch ist eine Variation des Abbildungsmaßstabes durch eine Anpassung der Brennweiten ohne Verschieben oder Verdrehen der Elemente möglich. Das System enthält mindestens vier unabhängig voneinander verstimmbare Zylinderlinsen, um separat für die Abbildung in mindestens zwei beliebigen Richtungen den Abbildungsmaßstab einzustellen und gleichzeitig die Bildposition konstant zu halten. Durch den Einsatz der verstimmbaren Zylinderlinsen ist für die Variation der Brennweite des Gesamtsystems keine Verschiebung der einzelnen Komponenten nötig, welche meist anspruchsvolle Mechanik erfordert. Zudem bleibt die Gesamtlänge des Systems konstant.For the system according to the invention, membrane cylindrical lenses with variable focal length are used. As a result, a variation of the magnification is possible by adjusting the focal lengths without moving or twisting the elements. The system includes at least four independently tunable cylindrical lenses to separately adjust the magnification for imaging in at least two arbitrary directions while keeping the image position constant. Due to the use of the tunable cylindrical lenses, no variation of the focal length of the entire system requires any shifting of the individual components, which usually requires sophisticated mechanics. In addition, the overall length of the system remains constant.

Die Brennweiten der Zylinderlinsen, welche als Membranlinsen ausgeführt sind, sind durch Veränderung der Membrankrümmung variabel einstellbar. Im Vergleich zu klassischen Vario-Objektiven bietet dies den Vorteil, dass keine Verschiebung der Bauelemente nötig ist und ein Ineinanderschieben der Bauelemente ausgeschlossen werden kann. Dies ermöglicht eine unabhängige Variation der Abbildungsmaßstäbe. Für eine anamorphotische Abbildung mit variablem Abbildungsmaßstab in zwei Richtungen sind mindestens vier durchstimmbare Zylinderlinsen notwendig. Im Folgenden wird ein solches System beschrieben. Die hier vorgelegte Erfindung umfasst ebenfalls Systeme, welche durch den Einsatz zusätzlicher abbildender Elemente (Linsen) zu einer Verbesserung der Abbildungsleistung führen.The focal lengths of the cylindrical lenses, which are designed as membrane lenses, are variably adjustable by changing the membrane curvature. Compared to classic varifocal lenses, this offers the advantage that no displacement of the components is necessary and telescoping of the components can be excluded. This allows independent variation of the image scales . For anamorphic image with variable magnification in two directions at least four tunable cylindrical lenses are necessary. In the following, such a system will be described. The invention presented here likewise comprises systems which lead to an improvement in imaging performance through the use of additional imaging elements (lenses).

Wie in 2 dargestellt, realisieren je zwei Zylinderlinsen eine Abbildung in einer lateralen Richtung wobei durch Variation zweier Brennweiten sowohl der Abbildungsmaßstab eingestellt als auch die Bildauffangebene konstant gehalten wird. Durch zwei um 90° verdrehte Linsenpaare ist eine unabhängige Verstimmung der Abbildungsmaßstäbe βx und βy bei konstanter Bildlage möglich. Die Zylinderlinsen sind als druckgesteuerte, mit Immersionsflüssigkeit gefüllte Membranlinsen realisiert. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften und optischen Transparenz wurde für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel als Membranmaterial Aluminium-Nitrid (AIN) gewählt. Die hohe Festigkeit von AIN ermöglicht eine Ausführung der Membran mit einer Dicke von ca. 500 nm. Dadurch treten im Randbereich der Membran keine signifikanten Biegeeffekte auf und der gesamte zentrale Membranbereich ist ohne Beeinflussung von Randdeformationen als Aperturöffnung nutzbar. Durch Anlegen und Variation eines Druckes an die Immersionsflüssigkeit werden die Krümmung der Membran und damit die Brennweite der Linse verändert.As in 2 illustrated, realize each two cylindrical lenses an image in a lateral direction wherein both the magnification of the imaging scale and the image capture plane is kept constant by varying two focal lengths. By means of two lens pairs rotated by 90 °, an independent detuning of the image scales β x and β y is possible with constant image position. The cylindrical lenses are realized as pressure-controlled, filled with immersion liquid membrane lenses. Due to its mechanical properties and optical transparency, aluminum nitride (AIN) was chosen as membrane material for a preferred embodiment. The high strength of AIN allows the membrane to be designed with a thickness of approx. 500 nm. As a result, no significant bending effects occur in the edge area of the membrane and the entire central membrane area can be used as an aperture opening without affecting edge deformations. By applying and varying a pressure to the immersion liquid, the curvature of the membrane and thus the focal length of the lens are changed.

Eine Herausforderung bestand darin, eine zylindrische Deformation der Membran zu realisieren. Herkömmliche Membranlinsen werden durch runde Membranen realisiert, welche nahezu sphärische Oberflächenprofile erzeugen. Für zylindrische Oberflächenprofile muss die Membranform in einer lateralen Richtung stärker ausgedehnt sein. Theoretisch würde eine Rechteckmembran mit den Seitenlängen a und b, bei der eine Seite unendlich ausgedehnt ist, eine ideale zylindrische Oberflächendeformation im zentralen Bereich der Membran ergeben. Untersuchungen unterschiedlicher Rechteckmembranen zeigen jedoch, dass ab einem Aspektverhältnis von b/a > 4 der Einfluss des Abstandes der kürzeren Rechteckseiten auf die Membrandeformation vernachlässigbar ist. Als Aspektverhältnis wird im Folgenden das Verhältnis der Seitenlängen verstanden, welches im Allgemeinen mit Breite/Höhe angegeben wird. Ein zylindrisches Oberflächenprofil der Größe a2 wird durch eine Membrangeometrie b/a = 5 erreicht (siehe 3a), was einer optisch nutzbaren Fläche von 20% der Gesamtfläche der Membran entspricht. Um die Länge der Membran zu minimieren muss die Form der Membraneinspannung optimiert werden. Dabei wurde der Randbereich der Membran aufgeweitet, so dass der Einflussbereich der Deformation an der Membraneinspannung vom optisch nutzbaren Bereich getrennt ist. Dementsprechend wurde der optisch nutzbare rechteckige Membranbereich durch kreisförmige Randbereiche mit dem Krümmungsradius r erweitert. Untersuchungen ergaben, dass für einen Krümmungsradius r = 1,06875 × a sich eine nahezu zylindrische Oberflächendeformation des mittleren Membranbereich (siehe 4) bei gleichzeitig verringertem Aspektverhältnis der Membrangeometrie ergibt. Grundsätzlich ist diese Funktionalität aber auch mit anderen Formen des Randbereichs, wie zum Beispiel einer Ellipse oder Freiformlinie, realisierbar. Derartige Zylinderlinsen aus Aluminium-Nitrid besitzen eine nutzbare quadratische Aperturöffnung von 3 × 3 mm2.One challenge was to realize a cylindrical deformation of the membrane. Conventional membrane lenses are realized by round membranes, which produce almost spherical surface profiles. For cylindrical surface profiles, the membrane shape must be more extended in a lateral direction. Theoretically, a rectangular membrane with side lengths a and b, with one side infinitely extended, would give ideal cylindrical surface deformation in the central region of the membrane. However, investigations of different rectangular membranes show that the influence of the distance of the shorter sides of the rectangle on the membrane deformation is negligible from an aspect ratio of b / a> 4. In the following, the aspect ratio is understood to be the ratio of the side lengths, which is generally indicated by width / height. A cylindrical surface profile of size a 2 is achieved by a membrane geometry b / a = 5 (see 3a ), which corresponds to an optically usable area of 20% of the total area of the membrane. In order to minimize the length of the membrane, the shape of the membrane clamping must be optimized. In this case, the edge region of the membrane was widened so that the Influence of the deformation at the membrane clamping is separated from the optically usable range. Accordingly, the optically usable rectangular membrane area has been expanded by circular edge areas with the radius of curvature r. Investigations showed that for a radius of curvature r = 1.06875 × a, a nearly cylindrical surface deformation of the middle membrane area (see 4 ) while simultaneously reducing the aspect ratio of the membrane geometry. In principle, however, this functionality can also be realized with other forms of the edge region, such as, for example, an ellipse or free-form line. Such cylindrical aluminum nitride lenses have a usable square aperture of 3 × 3 mm 2 .

Eine Realisierung der Zylinderlinsen mit Polydimethylsiloxan (PDMS) als Membranmaterial, wie bei konventionellen Membranlinsen üblich, ist grundsätzlich auch möglich. Durch die niedrigere Festigkeit von PDMS muss die Membran jedoch dicker ausgeführt werden, was zu Biegeeffekten und damit Formabweichungen von der Zylinderfläche im Membranrandbereich führt. Das Kriechverhalten von PDSM verringert zudem die Dynamik des optischen Systems.A realization of the cylindrical lenses with polydimethylsiloxane (PDMS) as membrane material, as usual in conventional membrane lenses, is also possible in principle. However, due to the lower strength of PDMS, the membrane has to be made thicker, which leads to bending effects and thus deviations in shape from the cylindrical surface in the edge area of the membrane. The creep behavior of PDSM also reduces the dynamics of the optical system.

Der vorgestellte Aufbau ermöglicht eine anamorphotische endlich-endlich-Abbildung und stellt lediglich eine Realisierungsmöglichkeit der anamorphotischen Funktionalität dar. In einem Ausführungsbeispiel besteht er aus zwei Baugruppen, in denen je zwei Zylinderlinsen positioniert sind (siehe 5). Dabei sind die Abstände zwischen dem Objekt, den Baugruppen und dem Bild so gewählt, dass mit dem einstellbaren Brennweitenbereich eine Variation des Abbildungsmaßstabes zwischen β' = –0.5...–2 erreicht werden kann. Durch Anpassung der Systemparameter und ggf. Einfügen weiterer, auch statischer Bauelemente, ist das System an vielfältige Abbildungsanforderungen anpassbar.The proposed structure allows an anamorphic finite-finite mapping and represents only a possibility realization of the anamorphic functionality. In one embodiment, it consists of two modules, in each of which two cylindrical lenses are positioned (see 5 ). The distances between the object, the assemblies and the image are chosen so that with the adjustable focal length range, a variation of the magnification between β '= -0.5... 2 can be achieved. By adapting the system parameters and possibly adding further, even static components, the system can be adapted to a variety of imaging requirements.

Innerhalb der Baugruppen sind Kanalstrukturen zur Befüllung mit Immersionsflüssigkeit und Ansteuerung der Membranstrukturen durch Druckbeaufschlagung integriert. Die Realisierung der Baugruppe und Aufnahme der optischen Elemente erfolgt durch ein strukturiertes LTCC-Modul (Low Temperature Cofired Ceramics), welches jedoch nur eine mögliche Realisierungsart darstellt. Durch einen kompakten Aufbau können zwei Zylinderlinsen mit relativ kleinem axialem Abstand zueinander positioniert werden, wodurch sich Bauraum, Bildfehler und Vignettierung sowie Streulicht minimieren lassen. Die zwei Zylinderlinsen innerhalb einer Baugruppe sind jeweils gekreuzt zueinander angeordnet, sodass die jeweils gleich orientierten Zylinderlinsen auf den beiden Baugruppen zum Bildaufbau in einer lateralen Richtung beitragen. Der Durchstimmbereich der Zylinderlinsen und der einzustellende Bereich des Abbildungsmaßstabes legen die geometrischen Abmessungen des Systems fest. Um die Vignettierung an den Aperturöffnungen der Zylinderlinsen so gering wie möglich zu halten, ist der Abstand e zwischen den Baugruppen so klein wie möglich zu wählen. Begrenzend wirkt hier die maximal einstellbare Brechkraft der Zylinderlinsen. Die Abstände zwischen dem Objekt und der ersten Baugruppe a1 und der zweiten Baugruppe und dem Bild a2 sind so zu wählen, dass der gewünschte Abbildungsmaßstab mit der maximal einstellbaren Brechkraft der Zylinderlinsen zu realisieren ist. In 6 sind die einzustellenden Brennweiten für einen zu realisierenden Abbildungsmaßstab von β' = –2.0...–0,5 dargestellt.Within the assemblies channel structures for filling with immersion liquid and control of the membrane structures are integrated by pressurization. The realization of the module and recording of the optical elements is carried out by a structured LTCC module (Low Temperature Cofired Ceramics), which, however, represents only one possible realization. With a compact design, two cylindrical lenses can be positioned with a relatively small axial distance to each other, which minimizes installation space, image aberration and vignetting as well as stray light. The two cylindrical lenses within an assembly are each arranged crossed to one another, so that the respective identically oriented cylindrical lenses on the two assemblies contribute to image formation in a lateral direction. The tuning range of the cylindrical lenses and the range of magnification to be set determine the geometric dimensions of the system. In order to keep the vignetting at the aperture openings of the cylindrical lenses as small as possible, the distance e between the assemblies should be as small as possible. Limiting effect here is the maximum adjustable refractive power of the cylindrical lenses. The distances between the object and the first assembly a 1 and the second assembly and the image a 2 are to be chosen so that the desired magnification can be realized with the maximum adjustable refractive power of the cylindrical lenses. In 6 the focal lengths to be set are shown for a magnification of β '= -2.0...

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer nicht-senkrechten Anordnung der Zylinderlinsen. Damit ist die Änderung des Abbildungsmaßstabes in mindestens zweibeliebigen Richtungen möglich. Außerdem ermöglicht eine Anordnung von mehr als zwei Zylinderlinsen je Baugruppe die Änderung des Abbildungsmaßstabes in mehr als zwei Richtungen. Dies kann insbesondere zur Strahlformung z. B. von Laserstrahlen in beliebig vielen Richtungen genutzt werden.Another aspect of the invention is a non-perpendicular arrangement of the cylindrical lenses. This makes it possible to change the magnification in at least two directions. In addition, an arrangement of more than two cylindrical lenses per assembly allows the change in magnification in more than two directions. This can in particular for beam shaping z. B. be used by laser beams in any number of directions.

Weitere Realisierungsmöglichkeiten wie ein Aufbau zur unendlich-endlich-Abbildung oder afokale Systeme (z. B. vom Galilei- oder Kepler-Typ) sind ebenfalls durch eine entsprechende Anordnung oder Ansteuerung der Baugruppen möglich.Further realization possibilities, such as a structure for infinite finite mapping or afocal systems (eg of the Galilei or Kepler type) are likewise possible by means of a corresponding arrangement or control of the assemblies.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007005168 A1 [0005] DE 102007005168 A1 [0005]
  • DE 10083056 T1 [0006] DE 10083056 T1 [0006]
  • DE 2043193 C3 [0007] DE 2043193 C3 [0007]

Claims (10)

Anamorphotisches System mit variablen Abbildungsmaßstäben in mindestens zwei beliebigen Richtungen dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste und eine zweite Baugruppe (A) und (B) aufweist, wobei die erste Baugruppe (A) mindestens zwei Zylinderlinsen (LA1, LAn) mit variablen Brennweiten und die zweite Baugruppe (B) mindestens zwei Zylinderlinden (LB1, LBn) mit variablen Brennweiten umfasst und die Zylinderlinsen einer Baugruppe jeweils winkelversetzt zueinander angeordnet sind.Anamorphic system with variable magnification in at least two arbitrary directions, characterized in that it comprises a first and a second assembly (A) and (B), wherein the first assembly (A) at least two cylindrical lenses (L A1 , L An ) with variable focal lengths and the second assembly (B) comprises at least two cylindrical lenses (L B1 , L Bn ) with variable focal lengths and the cylindrical lenses of an assembly are each arranged angularly offset from each other. Anamorphotisches System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlinsen (LAn, LBn) als druckgesteuerte, mit Immersionsflüssigkeit gefüllte Membranlinsen mit zylindrischem Oberflächenprofil ausgeführt sind.Anamorphic system according to claim 1, characterized in that the cylindrical lenses (L An , L Bn ) are designed as pressure-controlled, filled with immersion liquid membrane lenses with a cylindrical surface profile. Anamorphotisches System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Membranlinsen aus Aluminium-Nitrid sind und ein rechteckiges Mittelteil mitkreis- oder ellipsenförmigen Randbereichen aufweisen.Anamorphic system according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane lenses are made of aluminum nitride and have a rectangular central part with circular or elliptical edge regions. Anamorphotisches System nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil eine quadratische Form der Größe a2 aufweist und der Krümmungsradius r der Randbereiche a × 1,06875 ist.Anamorphic system according to claim 3, characterized in that the central part has a square shape of size a 2 and the radius of curvature r of the edge areas is a × 1.06875. Anamorphotisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es in einem strukturierten LTCC-Modul integriert ist und die Baugruppen (A) und (B) Kanalstrukturen zur Befüllung und Ansteuerung der Zylinderlinsen (LAn, LBn) aufweisen.Anamorphic system according to one of the preceding claims, characterized in that it is integrated in a structured LTCC module and the assemblies (A) and (B) channel structures for filling and driving the cylindrical lenses (L An , L Bn ) have. Anamorphotisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, in dem die Abbildungsmaßstäbe in mindestens zwei beliebigen Richtungen variabel einstellbar sind, mit den Abständen zwischen dem Objekt, der ersten Baugruppe (A), der zweiten Baugruppe (B) und dem Bild selektierbar ist.Anamorphic system according to one of the preceding claims, characterized in that the region in which the magnifications are variably adjustable in at least two arbitrary directions, with the distances between the object, the first assembly (A), the second assembly (B) and the image is selectable. Verfahren zur Einstellung der Abbildungsmaßstäbe in mindestens zwei beliebigen Richtungen mit einem anamorphotischen System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsmaßstäbe in mindestens zwei beliebigen Richtungen unabhängig voneinander durch Änderung der Brennweite der Zylinderlinsen (LAn, LBn) eingestellt werden.Method for setting the image scales in at least two arbitrary directions with an anamorphic system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnifications in at least two arbitrary directions are set independently by changing the focal length of the cylindrical lenses (L An , L Bn ). Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Einstellung der Abbildungsmaßstäbe in mindestens zwei beliebigen Richtungen die Position des Bildes konstant gehalten oder eingestellt wird.A method according to claim 7, characterized in that simultaneously with the setting of the image scales in at least two arbitrary directions, the position of the image is kept constant or adjusted. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Brennweite der Zylinderlinsen (LAn, LBn) durch Druckänderung in den Membranlinsen realisiert wird.A method according to claim 7 or 8, characterized in that the change in the focal length of the cylindrical lenses (L An , L Bn ) is realized by pressure change in the membrane lenses. Verwendung eines anamorphotischen Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem fokalen System für eine Abbildung mit endlicher Objekt- und/oder Bildweite oder in einem afokalen System für eine Abbildung mit unendlicher Objekt- und Bildweite.Use of an anamorphic system according to any one of claims 1 to 6 in a focal system for a finite object and / or image-length imaging or in an afocal system for an infinite object and image-depth imaging.
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