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1. (WO2019015903) OPTISCHES BAUKASTENSYSTEM MIT OPTISCHEN FREIFORMFLÄCHEN
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Baukastensystem umfassend als optische Bauelemente (D, F, 110, 120)

- mindestens ein variooptisches Bauelement (D, F) und

- mindestens einen Strahlaufweiter (110) zur beugungsbegrenzten Veränderung des Durchmessers eines zur optischen Achse (z) kollimierten Strahlenbündels,

welche jeweils in einem hülsenförmigen, koaxial zur optischen Achse (z) angeordneten Gehäuse (102) gefasst sind, wobei konzentrisch zur optischen Achse (z) an einem ersten Ende des Gehäuses (102) ein ringförmiger erster Anschlag (102.2) und ein erstes Feingewinde (102.1) sowie an einem zweiten Ende des Gehäuses (102) ein ringförmiger zweiter Anschlag (102.4) und ein zweites Feingewinde (102.3) so geformt und angeordnet sind, dass das zweite Feingewinde (102.3) eines ersten gefassten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) mit dem ersten Feingewinde (102.1) eines zweiten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) bis in eine Anschlagposition ver- schraubbar ist, in welcher der zweite Anschlag (102.4) des Gehäuses (102) ersten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) den ersten Anschlag (102.2) des Gehäuses (102) des zweiten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) kontaktiert und so ausrichtet, dass die optischen Achsen (z) des ersten und des zweiten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) innerhalb der beugungsbegrenzten Divergenz fluchten und wobei das mindestens eine variooptische Bauelement (D, F) mindestens ein erstes optischen Freiformelement (1) und ein zweites optisches Freiformelement (2) aufweist, die entlang der optischen Achse (z) hintereinander angeordnet sind, wobei jedes optische Freiformelement (1, 2) mindestens eine optisch wirksame Freiformfläche (1.1, 2.1) aufweist, wobei die optischen Freiformelemente (1, 2) gegeneinander entlang mindestens einer zur optischen Achse (z) senkrecht angeordneten Achse (x) um eine relative Verschiebung (Δχ) verschiebbar angeordnet sind und wobei die optisch wirksamen Freiformflächen (1.1, 2.1) ein Höhenprofil (Az(x, y)) aufweisen, das als Polynomentwicklung beschrieben wird, die in endlich vielen Polynomordnungen von Null verschiedene Polynomkoeffizienten aufweist.

Baukastensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Polynomentwicklung für das Höhenprofil (Az(x, y)) mindestens einer optisch wirksamen Freiformfläche (1.1, 2.1) des mindestens einen variooptischen Bauelements (D, F) mindestens ein einer Polynomordnung größer als Drei zugeordneter Polynomkoeffizient von Null verschieden ist.

Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein variooptisches Bauelement (D, F) drei optische Freiformelemente (1, 2) mit jeweils mindestens einer optisch wirksamen Frei-formfläche (1.1, 2.1) umfasst.

Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem variooptischen Bauelement (D, F) das Höhenprofil (Az(x, y)) der Freiformfläche (1.1, 2.1) eines ersten und eines weiteren optischen Freiformelements (1, 2) antisymmetrisch bezüglich einer Drehung um 180 Grad um die optische Achse (z) ausgebildet und aufeinander zuweisend angeordnet sind.

Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein variooptisches Bauelement als Divergenzanpas-ser (D) ausgebildet ist, bei welchem das Höhenprofil (Δζ(χ, y)) der mindestens zwei Freiformflächen (1.1, 2.1) derart gewählt ist, dass eintrittsseitig kol-limierte Strahlen (S) austrittsseitig unter einem von der relativen Verschiebung (Δχ) der optischen Freiformelemente (1, 2) gesteuerten variablen Winkel konvergieren oder divergieren.

6. Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein variooptisches Bauelement als Strahlformer (F) ausgebildet ist, bei welchem das Höhenprofil (Az(x, y)) der mindestens zwei Freiformflächen (1.1, 2.1) derart gewählt ist, dass rotationssymmetrisch um die optische Achse (z) mit einem gaußförmigen Strahldichteprofil verteilte Eingangsstrahlen (ES) in Ausgangsstrahlen (AS) gebrochen werden, welche in einer Auffangebene (B, B') in einem Rechteckprofil innerhalb eines rechteckigen Querschnitts begrenzt und gleichförmig um die optische Achse (z) verteilt sind, wobei der Abstand der Auffangebene (B, B') sowie der Umfang des begrenzenden rechteckigen Querschnitts durch relative Verschiebung (Δχ) der mindestens zwei optischen Freiformelemente (1, 2) gegeneinander veränderbar sind.

7. Baukastensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strahlformer (F) ein durch einen quadratischen Querschnitt begrenztes Rechteckprofü aufweist.

8. Baukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend als optisches Bauelement mindestens einen in einem Kollimatorgehäuse (202) gefassten Faserkollimator (120) mit einem Eintritt (E) zur Ein- speisung von Licht aus einer optischen Faser und einem Austritt (A) zur Abgabe von längs der optischen Achse (z) kollimiertem Licht, wobei konzentrisch zur optischen Achse (z) am Austritt (A) des Faserkollimators (120) ein austrittsseitiger Anschlag (202.4) und ein austrittsseitiges Feingewinde (202.3) so angeordnet sind, dass das austrittsseitige Feingewinde (202.3) des Faserkollimators (120) mit dem ersten Feingewinde (102.1) eines in einem Gehäuse (102) gefassten zweiten optischen Bauelements (D, F, 110) bis in eine Anschlagposition verschraubbar ist, in welcher der austrittsseitige Anschlag (202.4) des Faserkollimators (120) den ersten Anschlag (102.2) des zweiten optischen Bauelements (D, F, 110) kontaktiert und so ausrichtet, dass die optischen Achsen (z) des Faserkollimators (120) und des zweiten Bauelements (D, F, 110) innerhalb der beugungsbegrenzten Divergenz fluchten.

9. Baukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Strahlaufweiter (110) eine Vergrößerung von 1,5, ein zweiter Strahlaufweiter (10) eine Vergrößerung von 1,75 und ein dritter Strahlaufweiter (110) eine Vergrößerung von 2,0 aufweist.

10. Baukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusätzlich umfassend als optisches Bauelement mindestens einen in einem Gehäuse (102) gefassten Wellenlängenanpasser und/oder mindestens ein in einem Gehäuse (102) gefasstes Zoomelement.

11. Baukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend

mehrere Sätze von optischen Bauelementen (D, F, 110, 120), wobei ein Satz optischer Bauelemente (D, F, 110, 120) für jeweils eine Wellenlänge eingespeisten monochromatischen Lichts vorgesehen ist.

12. Baukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend mindestens einen Gewindeadapter (130) mit einem jeweils konzentrisch und senkrecht zu einer Längsachse (L) angeordneten ersten Anschlag (130.2) und einem ersten Feingewinde (130.1) sowie einem entlang der Längsachse (L) gegenüberliegendem zweiten Anschlag (130.4) und einem zweiten Feingewinde (130.3), wobei die Feingewinde (130.1, 130.3) des Gewindeadapters (130) mit einem Feingewinde (102.1, 102.3) eines Gehäuses (102) eines gefassten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) bis in eine Anschlagposition verschraubbar sind, in welcher ein Anschlag (130.2, 130.4) des Gewindeadapters (130) einen Anschlag (102.2, 102.4) des gefassten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) kontaktiert und so ausrichtet, dass die Längsachse (L) des Gewindeadapters (30) mit der optischen Achse (z) des gefassten optischen Bauelements (D, F, 110, 120) innerhalb der beugungsbe- grenzten Divergenz des optischen Bauelements (D, F, 110, 120) fluchtet.

13. Baukastensystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Gewindeadapter (130) für die Umkehrung der Strahlrichtung in dem mindestens einen Strahlaufweiter (110) vorgesehen ist.