CN106886097B - 波束形成光学系统、和直接成像系统 - Google Patents

波束形成光学系统、和直接成像系统 Download PDF

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Abstract

一种直接成像系统包括：照明单元，包括多个光源，所述多个光源被配置为发射多个波束；光学系统，用于形成要以位置或角度对准的多个波束；声光调制器，被定位为接收以位置或角度之一对准的多个波束，并且当声波在声方向中传播时，相继地对所述多个波束的不同部分进行衍射；以及扫描元件，适于以扫描速度、利用该声光调制器所调制的多个波束来扫描曝光表面，其中将该扫描速度选择为将所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。

Description

波束形成光学系统、和直接成像系统
本申请是申请日为2012年8月16日、申请号为201210292389.2、发明名称为“用于直接成像的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
在本发明的一些实施例中，本发明涉及使用声调制的直接成像(DI)，并且更具体、但是非排他性地，涉及利用半导体激光二极管(LD)的直接成像。
背景技术
在直接成像(DI)系统中，扫描波束用于一次一个或多个像素地将图像直接写入到诸如光阻材料之类的曝光表面。有时，通过利用声光调制器(AOM)(其也称为布拉格器件)来对扫描波束进行调制来获得图像。AOM使用声光效应，以基于所存储的图像数据、使用(通常处于射频处的)声波来对光进行衍射和使该光偏转。一旦被调制，通过当曝光表面(或扫描波束)在扫描方向中前进时、将所调制的波束反射离开多小面的旋转多边形物体，来典型地在光栅图案中提供扫描。
在一些已知的系统中，将史柯风(Scophony)扫描效应用于使得由以下原因而导致的所生成图案的空间模糊最小化：a)调制器中的声波的有限速度；和b)激光照明器的连续本性。对于史柯风扫描效应的需求在于，通过AOM与曝光表面之间的光学系统的放大率所增加的、在AOM中的声音波的声速度等于写入焦斑(writing spot)在曝光表面上的扫描速度，但是它是在相反方向中的。史柯风扫描效应导致使得数据信息“站立(standing)”在曝光表面上的预定地点上。
标题为“Laser scanning utilizing facet tracking and acousto pulseimaging techniques”的美国专利第4,205,348号描述了一种用于使用多小面旋转多边形物体作为扫描器装置来改善激光扫描系统的效率和分辨率的方法和设备，该美国专利第4,205,348号的内容通过参考而合并于此。利用声光布拉格器件，作为有源光学元件，以便既调制和偏转入射的激光波束，从而在完整的扫描期间使得所调制的波束跟踪该扫描器的一个小面，并移位到相邻小面，以用于接下来的扫描。为了提供小面跟踪，声载频必须与记录介质的表面的扫描动作同步地在时间上变化。描述了，通过在相反的方向中按照与激光记录或写入波束的速度相同的相对速度在记录介质的表面处移动声脉冲的图像，使用史柯风扫描效应，来在没有模糊的情况下完成输入电信号在记录介质表面上的成像。
标题为“Laser marking apparatus including an acoustic modulator”的美国专利第5,309,178号描述了一种激光打标设备，包括：至少一个激光波束源；多信道声调制器，用于定义多个至少部分重叠的调制区段；用于将来自至少一个激光波束源的至少一个激光波束指引通过多信道声调制器、使得每个激光波束延伸穿过至少部分重叠的调制区段中的至少两个的设备；和成像设备，用于将来自调制器的光指引到激光标记图像平面，该美国专利第5,309,178号的内容通过参考而合并于此。
在连续波模式中操作激光波束源。描述了，将激光二极管(LD)用作激光波束源，该激光波束源用于扫描具有高光敏性的材料的记录介质。可选地，一对LD作为该激光波束源，该对LD中的每一个具有对应的驱动器、延迟板和准直透镜。当采用该对LD时，延迟板旋转LD的偏振向量，使得可以在没有由偏振器波束分离器造成的能量损失的情况下对它们进行组合。
标题为“Direct pattern writer”的美国专利第6,770,866号描述了一种用于横跨表面来扫描波束的设备，包括：扫描器，用于横跨表面来扫描脉冲激光波束；和位置指示器，用于在横跨该表面的多个位置处接收来自脉冲激光波束的输入，并且输出指示出所述脉冲激光波束沿着所述表面的位置的位置指示，该美国专利第6,770,866号的内容通过参考而合并于此。将所述位置指示用于调制以下设备中的数据，所述设备用于曝光表面上的图案，例如光敏化表面上的电子电路图案。这种设备的一种用途是电子电路的制造。描述了，通过采用史柯风扫描效应来完成边缘修复。
标题为“Scanner System”的美国专利第7,046,266号描述了一种用于在表面上写入图案的扫描方法，该美国专利第7,046,266号的内容通过参考而合并于此。该方法包括：提供扫描波束，该扫描波束由多个可独立寻址的子波束组成，所述扫描波束的未调制能量一般具有高斯分布；多次地利用所述扫描波束来扫描该表面，所述子波束在交叉扫描方向中并排地扫描该表面，将每个所述子波束调制为反映要写入的信息；以及使得所述波束在交叉扫描方向中在连续的扫描中重叠，从而在至少两次扫描期间在该表面的所有写入区域写上。通过声光调制器(布拉格器件)来提供调制。将史柯风效应用于降低或去除飞点(flying spot)扫描器的扫描方向中的所生成边缘的模糊。
还描述了一种具有波束的扫描设备，该波束包括数据所调制的、两个相异光谱线处的能量；以及一种光学系统，该光学系统接收该波束，并且将它聚焦在表面上，使得通过至少一个波束来将图案写入到该表面上，并且使得将全部两个光谱线处的能量聚焦在相同位置处的表面。通过设计AOM的入口和存在面来提供相同位置处的聚焦，使得用于输入和输出面处的两个波束(在不同波长上)的折射上的差异恰好相等并且与用于所述波束的布拉格角上的差异相反。因而，一起进入的两个波束一起离开。
标题为“Lighting System and Exposure Apparatus”的美国专利公布第2007/0058149号描述了一种用于利用半导体LD的二维阵列来照明记录介质的方法和设备，该美国专利公布第2007/0058149号的内容通过参考而合并于此。将LD的二维阵列用于取代较低效率的水银灯或准分子激光器。将从LD的二维阵列输出的漫射波束转换为具有通过两种柱面透镜在周向上均衡化的扩散角的高方向性波束。通过二维阵列楔形玻璃来校正由于与波束中心的未对准而导致的各个波束的光轴中的倾斜。利用二维光调制器(诸如，掩模或用于无掩模曝光的数字微镜装置(DMD))来调制所述波束。
发明内容
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种用于利用使用声光调制器(AOM)所调制的一个或多个光源阵列来直接成像(DI)的系统和方法。根据本发明的一些实施例，用于DI的系统和方法使用史柯风原理，朝向单一曝光焦斑不相干地组合来自一个或多个光源阵列的波束。可选地，所述一个或多个波束源阵列是低功率波束源(例如，LD)的阵列。可选地，对来自不同阵列的波束进行组合，以用于缩放波束的功率。可选地，该光源阵列是包括多个波长的光源的阵列。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种直接成像系统，包括：照明单元，包括多个光源，所述多个光源被配置为发射多个波束；光学系统，用于形成要以位置或角度对准的多个波束；声光调制器，被定位为接收以位置或角度之一对准的多个波束，并且当声波在声方向中传播时，相继地对所述多个波束的不同部分进行衍射；以及扫描元件，适于以扫描速度、利用该声光调制器所调制的多个波束来扫描曝光面，其中将该扫描速度选择为将所述多个波束的不同部分不相干地联合(unite)为单一曝光焦斑。
可选地，所述多个光源是多个半导体激光二极管。
可选地，将所述多个光源中的至少一个光源适于以与所述多个光源中的至少一个其他光源不同的波长来发射光。
可选地，所述多个光源以370-410nm之间的范围发射光。
可选地，将所述多个光源中的至少一个光源适于具有与所述多个光源中的至少一个其他至少一个光源不同的偏振。
可选地，按照一个或多个阵列来安排所述多个光源，其中，利用该直接成像系统的扫描方向来对准每个阵列。
可选地，所述阵列中的每一个阵列包括2-100个光源。
可选地，一次仅仅操作所述光源的一部分。
可选地，该扫描元件是包括多个小面的旋转多边形物体，并且其中，在扫描期间，响应于所述多个小面之一的角度来选择所操作的光源的部分。
可选地，所述多个光源中的每个光源与专用透镜相关联，其中，将该专用透镜适于对从光源发射的波束进行成形。
可选地，将该专用透镜适于对要在与扫描方向垂直的方向中延长的波束进行成形。
可选地，该专用透镜适于对要在与交叉扫描方向垂直的方向中延长的波束进行成形。
可选地，该声光调制器与用于接收所述多个波束的孔径相关联，并且其中，将该专用透镜和该光学系统适于对该波束进行成形，以在与扫描方向垂直的方向和与交叉扫描方向垂直的方向中的至少一个中填充该孔径。
可选地，该光学系统包括适于使来自被指引朝向该声光调制器的所述多个光源的波束准直的元件。
可选地，该光学系统包括远心光学系统，其适于将所述多个波束指引到该声光调制器的孔径。
可选地，所述多个波束的不同部分中的每一个包括来自从该声光调制器接收的所述多个波束中的每一个的一部分。
可选地，所述多个波束的不同部分中的每一个包括来自所述多个波束的一个或多个波束。
可选地，将该扫描速度定义为匹配声光调制器的声速度乘以该系统的放大率，但是其处于相反方向中。
可选地，该声光调制器是多信道声光调制器。
可选地，该系统附加物包括：至少两个该照明单元；以及至少一个光学元件，用于组合来自至少两个该照明单元的对应波束。
可选地，来自多于一个照明单元的对应波束在波长和偏振中的至少一个上相异。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种用于直接成像的方法，该方法包括：提供照明单元，该照明单元包括多个光源，所述多个光源适于发射多个波束；将所述多个波束指引朝向声光调制器，使得以位置和角度之一对准所述多个波束；当声波在声方向中传播时，相继地对所述多个波束的不同部分进行衍射；以及利用来自该声光调制器的输出、在扫描方向中扫描曝光平面，其中，以扫描速度来执行该扫描步骤，并且其中，将该扫描速度选择为将所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。
可选地，所述多个光源包括多个半导体激光二极管。
可选地，将所述多个光源中的至少一个光源适于以与所述多个光源中的至少一个其他光源不同的波长来发射光。
可选地，所述光源的阵列以370-410nm之间的范围发射光。
可选地，将所述多个光源中的至少一个光源适于具有与所述多个光源中的至少一个其他光源不同的偏振。
可选地，按照一个或多个阵列来安排所述多个光源，其中，利用该扫描的方向来对准每个阵列。
可选地，所述阵列中的每一个阵列包括2-100个光源。
可选地，该方法还包括：一次仅仅操作所述光源的一部分。
可选地，响应于用于该扫描的小面的角度来选择所操作的光源的部分。
可选地，该方法还包括：对要在与该扫描的扫描方向垂直的方向中延长的多个波束中的每一个进行成形。
可选地，该方法还包括：对要在与该扫描的交叉扫描方向垂直的方向中延长的多个波束中的每一个进行成形。
可选地，该方法还包括：对所述多个波束中的每一个进行成形，以在与该扫描的扫描方向垂直的方向和与该扫描的交叉扫描方向垂直的方向中的至少一个中填充该声光调制器的孔径。
可选地，所述多个波束的不同部分中的每一个包括来自从该声光调制器接收的所述多个波束中的每一个的一部分。
可选地，所述多个波束的不同部分中的每一个包括来自所述多个波束的一个或多个波束。
可选地，该方法还包括：使来自被指引朝向该声光调制器的所述多个光源的波束准直。
可选地，该方法还包括：匹配声光调制器的声速度乘以该系统的放大率，但是其处于相反方向中。
可选地，该方法还包括：提供多个照明单元，并且组合来自所述多个照明单元的对应波束。
可选地，来自更多个照明单元的对应波束在波长和偏振中的至少一个上相异。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种用于直接成像系统中的小面跟踪的方法，该方法包括：提供光源阵列，该光源阵列适于发射波束阵列，其中利用该直接成像系统的扫描方向来对准该光源阵列；将来自该光源阵列的波束指引朝向声光调制器，使得所述多个光源沿着比用于扫描的旋转多边形物体的单一小面的长度更大的长度来投射光；利用来自该声光调制器的输出、在扫描方向中扫描曝光平面；以及与该多边形物体的旋转协调地选择性地操作所述光源的不同子集，其中，所选择的光源的子集是在用于扫描的小面上进行撞击的光源。
可选地，该方法还包括：将阵列的每个光源调整为具有声光调制器中的不同入射角，使得所操作的所述多个波束沿着用于扫描的小面的长度而进行撞击。
可选地，该方法还包括：与该多边形物体的旋转协调地，关断来自所述多个光源的、用于发射撞击在用于扫描的小面的边缘附近或经过用于扫描的小面的边缘的波束的光源。
可选地，该方法还包括：将所操作的所述多个波束不相干地联合为单一曝光焦斑。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种波束形成光学系统。该波束形成光学系统可包括：照明单元，包括被配置为发射多个波束的多个光源，所述多个光源至少包括四个激光二极管；光学装置，被配置为将所述多个波束全部传送到声光调制器AOM上；所述AOM，被定位成接收通过所述光学装置传送的所述多个波束的全部，并且被配置为对入射到其上的所述多个波束的全部进行调制。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种波束形成光学系统。该波束形成光学系统可包括：照明单元，包括多个光源，该多个光源被配置为发射实际上相同波长的多个波束；光学装置，被配置为将所述多个波束全部传送到声光调制器AOM上；所述AOM，被定位成接收通过所述光学装置传送的所述多个波束的全部，并且被配置为对入射到其上的所述多个波束的全部进行调制。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种直接成像系统。该直接成像系统可包括：照明单元，包括多个光源，该多个光源被配置为发射多个波束；光学系统，被配置为将所述多个波束全部传送到声光调制器AOM上；所述AOM，被定位成接收通过所述光学系统传送的所述多个波束的全部；扫描元件，被配置为以扫描速度、利用通过所述AOM调制的多个波束来扫描曝光平面，其中该扫描元件将所述多个波束偏转到曝光平面上；以及控制器，被配置为协调所述扫描位置和所述多个光源的输出。
根据本发明一些实施例的一方面，提供了一种波束形成光学系统。该波束形成光学系统可包括：多个光源，被配置为输出多个波束，该多个光源至少包括被配置输出第一波束的第一光源和被配置为输出第二波束的第二光源，其中第一波束的波长与第二波束的波长相同；第一透镜，被定位成接收以不同的角度入射在第一透镜上的多个波束的全部，并且被配置为使所述多个波束准直；远心望远透镜系统，被定位成接收通过所述第一透镜传送的多个波束的全部；以及声光调制器AOM，被定位成接收通过所述远心望远透镜系统传送的所述多个波束的全部，并且该AOM包括用于接收所述多个波束的孔径，其中，所述远心望远透镜系统在第一方向和第二方向的至少一个中调整所述多个波束的每个的波束横截面，所述第一方向平行于所述AOM的声方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
可选地，在所述波束形成光学系统中，所述远心望远透镜系统在所述第二方向上延伸所述多个波束的每个的横截面、并且沿着所述第二方向对齐所述多个波束，从而将所述多个波束作为平行波束阵列入射在所述AOM的孔径上。
除非相反地进行定义，否则在这里所使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属的本领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。尽管可以在实践或测试本发明的实施例时使用与在这里所描述的那些方法和材料相似或等效的方法和材料，但是下面描述了示范的方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利说明书将具有支配权。另外，所述材料、方法和示例仅仅是说明性的，并且不意欲一定是限制性的。
附图说明
在这里，仅仅借助于示例、参考附图来描述本发明的一些实施例。现在，详细地具体参考附图，强调的是，具体示出的内容是借助于示例并且用于本发明实施例的说明性讨论的目的。在这点上，参考附图所采取的描述使得可以如何实践本发明的实施例对于本领域技术人员而言是明显的。
在附图中：
图1是根据本发明一些实施例的示范DI扫描系统的简化框图；
图2是根据本发明一些实施例的示范光源阵列的简化示意图；
图3A是根据本发明一些实施例的用于在AOM的孔径内部安排阵列的各个波束的示范光学设计的示意图；
图3B是根据本发明一些实施例的用于在扫描和交叉扫描方向中对各个波束进行成形的示范光学设计的示意图；
图3C示出了根据本发明一些实施例的在AOM和光瞳平面上成像的波束的简化示意图；
图4A是根据本发明一些实施例的用于在AOM的孔径内部安排阵列的各个波束的替换示范光学设计的示意图；
图4B是根据本发明一些实施例的用于在扫描和交叉扫描方向中对各个波束进行成形的替换示范光学设计的示意图；
图4C示出了根据本发明一些实施例的替换示范光学设计中的在AOM和光瞳平面上成像的波束的简化示意图；
图5是根据本发明一些实施例的DI系统中的波束形成光学系统的示范光学路径；
图6是示出了根据本发明一些实施例的在多信道AOM中安排的示范光束阵列的示意图；
图7是根据本发明一些实施例的在三个不同时间帧上使用史柯风扫描效应的光束调制的示范示意图示；
图8是根据本发明一些实施例的形成为写入波束的示范光源矩阵的简化示意图；
图9A、9B、9C和9D是根据本发明一些实施例的如在AOM平面和对应光瞳平面上成像的多个阵列中安排的波束矩阵的示范示意图；
图10A、10B、10C和10D是图示了根据本发明一些实施例的小面跟踪方法的简化示意图；
图11是根据本发明一些实施例的包括两个光源阵列和用于对来自两个阵列的波束进行组合的光学装置(optics)的示范照明单元的简化示意图；
图12是根据本发明一些实施例的用于对来自不同阵列的波束进行组合的示范光学设计的示意图；以及
图13是根据本发明一些实施例的示范DI系统。
具体实施方式
在本发明的一些实施例中，本发明涉及使用声调制的DI，并且更具体、但是非排他性地，涉及利用半导体LD的直接成像。
根据本发明的一些实施例，提供了一种DI系统，该DI系统使用AOM所调制的一个或多个光源阵列，以形成用于扫描记录介质的写入波束。在一些示范实施例中，光源的阵列是例如包括50个光源或2-100个光源的密集阵列，其被成形以形成写入波束。在一些示范实施例中，将包括50×10个光源的多个光源的阵列和/或矩阵用于形成写入波束。可选地，该阵列包括具有不同光谱属性的光源，例如，具有范围在370-410nm之间的不同波长和/或不同偏振的光源。典型地，在连续波模式中操作阵列中的光源。在一些示范实施例中，该阵列是半导体LD的阵列。
典型地，该系统包括扫描光学系统，用于以期望的放大倍率来将AOM的平面成像到记录介质(例如，要曝光的面板)上。根据本发明的一些实施例，扫描光学系统在光源阵列的波长范围上是消色差的(achromatic)。典型地，多角镜偏转该波束，以提供光栅扫描。
根据本发明的一些实施例，DI方法在DI系统的单次扫描扫查(scanning sweep)期间利用(多个)阵列中的不同光源在记录介质上提供重复曝光的焦斑。根据本发明的一些实施例，通过应用史柯风扫描效应来提供在单次扫查上的重复曝光。
根据本发明的一些实施例，沿着声方向在AOM中横向地安排一个或多个阵列的每一个阵列中的光源，使得当声波传播时，该波在一个或多个阵列的每一个阵列中切换各个波束。在一些示范实施例中，对波束进行成形，以跨越AOM的声方向，使得当声波传播时，该声波在一个或多个阵列中切换所有波束的各部分。根据本发明的一些实施例，将史柯风扫描效应用于协调声波的速度和扫描光学系统利用扫描速度所提供的放大倍率，使得在阵列中所切换的波束的每一个在相同的焦斑中撞击(impinge)记录介质。
在一些示范实施例中，AOM是多信道AOM，例如24信道AOM或4-1000信道AOM，并且在扫描期间同时地写入多个像素(或焦斑)，其每一个可以通过应用如在这里描述的史柯风扫描效应而在单次扫查上重复地曝光。在一些示范实施例中，对来自一个或多个阵列中的各个光源的波束进行成形，以在交叉扫描方向中进行延长，并且沿着交叉扫描方向来安排多信道AOM的信道，使得每个信道调制每一个延长波束的不同部分。在其他示范实施例中，对来自阵列中的各个光源的波束中的每一个进行成形，以填充AOM的孔径的整个区域。
本发明人已经发现了，使用如在这里描述的史柯风扫描效应的、利用多个半导体LD的重复曝光可以提供多个优点。可选地，所述优点中的一些优点与通过利用较低成本的光源(例如，半导体LD)阵列来取代典型地用于DI的激光单元来减少DI系统的材料账单相关联，所述半导体LD中的每一个操作在较低功率处，例如5-50W激光光源或0.1-2W半导体LD。具体地，与先前系统的脉冲固态激光器相比，半导体LD在成本上较低，相对而言免于维护，摈弃具有相对较长的使用期限。在一些示范实施例中，使用在这里描述的DI系统和方法的利用低功率光源的重复曝光提供了低光敏性的扫描材料。本发明人已经发现了，利用多个较低功率LD的相同焦斑的重复曝光提供了用于在具有低光敏性的材料上写入所需的累积能量。在一些示范实施例中，利用多个光源的重复曝光允许利用典型地与较低成本光源相关联的较高耐受性来使用光源，这是由于可以通过光源的平均属性来定义所得到的空间分布和光谱。本发明人还已经发现了，利用多个光源的重复曝光提供用于改善曝光的总体质量的平滑效果。在一些示范实施例中，光源阵列包括可以在该阵列中的另一光源故障时操作的一个或多个辅助光源。本发明人已经发现了，通过在阵列中包括辅助光源，可以在没有损害光源单元的使用期限和/或可靠性的情况下，使用典型地与较低可靠性相关联的较低成本的光源。可选地，辅助光源提供的冗余允许照明单元即使在一些光源失效的情况下也继续操作。可选地，将多个光源组合为成形期望的光谱。例如，与已知的气体激光器和已知的二极管泵浦固态(DPSS)激光器相比，LD的另一优点是它相对高的电光转换(wall-plug)效率。
根据本发明的一些实施例，与已知的DI系统相比，在这里所描述的DI系统和方法改善了通用性。在一些示范实施例中，光源的阵列包括具有不同光谱特性的光源。可选地，该阵列包括具有不同波长的光源。典型地，将较短的波长用于提供记录介质的表面上的刚度(rigidity)，而将较长的波长用于穿透记录介质。在一些示范实施例中，将不同的波长用于在曝光面板上曝光相同的焦斑。可选地，对于具体应用和/或具体扫查，选择阵列中的特定光源(和所需要的波长)，并且仅仅操作那些光源。可选地，将多于一个光源阵列用于缩放照明单元可以提供的输出功率。可选地，组合来自不同阵列中的光源的波束，以形成单一波束。
根据本发明的一些实施例，通过使用所述光源的仅仅一部分以在曝光表面上写入每个像素或焦斑、并且变更与用于扫描的有源小面的定向同步地使用的一部分光源，来提供小面跟踪。在小面跟踪期间，形成每个波束或至少一部分波束，以在不同位置处撞击多边形物体。
在详细地解释本发明的至少一个实施例之前，要理解的是，本发明不必限于其到在以下描述中阐释的和/或在附图中图示的组件和/或方法的构造和安排的细节的应用。本发明可以具有其它实施例，或者能够以各种方式来实践或进行。
现在参考附图，图1图示了根据本发明一些实施例的示范DI扫描系统的简化框图。根据本发明的一些实施例，照明单元100包括光源501,502,…50N的阵列50，用于提供多个波束65，所述多个波束65利用波束形成光学系统60来成形，以适合于AOM 70的孔径71中。典型地，所述光源是LD。根据本发明的一些实施例，通过孔径71、沿着AOM 70的声方向来横向地安排多个波束65，并且将它们准直到一维阵列中。替换地，多个波束65中的每一个具有大波束直径，例如，跨越孔径71的尺寸，并且波束重叠在AOM中的一个位置中。典型地，AOM 70基于从数据控制单元700接收到的图像数据来调制进入波束65，并且当波束从旋转多边形物体80偏转时，扫描光学系统90将包括所调制的数据的AOM的平面成像到曝光表面95上。
根据本发明的一些实施例，AOM 70具有孔径71，例如大孔径，其可选地在形状上为矩形并且足够宽(沿着声方向75)，以接收波束65的准直阵列。可选地，孔径71具有10-40mm之间的宽度。在一些示范实施例中，AOM是多信道AOM，并且孔径71沿着与声方向75垂直的方向是宽的，以跨越AOM70中的所有信道。可选地，AOM 70包括在24-48个之间的信道。在一些示范实施例中，AOM 70是利用示出了低声曲度因子的声光材料所形成的。可选地，AOM 70是利用石英晶体所形成的。可选地，AOM 70是利用TeO2晶体所形成的。
根据本发明的一些实施例，阵列50是一维LD阵列。可选地，该阵列是密集光源阵列，其以新月形来安排，使得可以将来自大量光源的照明指引朝向波束形成光学系统60。在一些示范实施例中，阵列中的每个LD与来自透镜阵列55的专用透镜55n(n＝1,2,…N)相关联，透镜阵列55将来自LD 55的波束65聚焦并对准到波束形成光学系统60上。典型地，将透镜阵列55包括在照明单元100中，并且容纳于公共外壳中。
根据本发明的一些实施例，阵列50包括具有可选地范围在370-410nm之间的不同波长的LD。可选地，阵列50包括具有相同波长的两个或多个LD。在一些示范实施例中，阵列50包括具有定向为与扫描方向并行或垂直的偏振的LD。在一些示范实施例中，在连续模式中操作LD。典型地，光源单元包括在2和100个之间的LD，例如50个LD。在一些示范实施例中，阵列50包括某一数量的冗余，并且一次仅仅操作阵列50中的一部分LD。
根据本发明的一些实施例，将波束形成光学系统用于成形各个波束，并且用于在AOM 70的孔径71内部安排各个LD波束。在一些示范实施例中，波束形成光学系统60包括单一耦接光学装置，用于沿着AOM 70的声方向75在一个平面中使波束准直。
在一些示范实施例中，多边形物体80与在所合并的美国专利第6,770,866号中描述的多边形物体相似，并且例如包括如在所合并的美国专利第4,205,348号中描述的波束小面跟踪能力。可选地，通过在每次曝光期间仅仅操作该阵列的子集并且当小面旋转时相继地移位所操作的子集来实现小面跟踪，如下面将在这里更加详细地描述的一样。在一些示范实施例中，在操作期间以1000-4000RPM(例如，3000RPM)的速度旋转多边形物体80。根据本发明的一些实施例，扫描光学系统90在LD的波长范围上是消色差的。
根据本发明的一些实施例并且如下面将在这里更加详细地描述的，当声波在声方向75中传播时，该波通过将它们朝向用于成像到曝光平面95的多边形物体80进行衍射而相继地依次切换每个波束65。可选地，当声波在声方向75中传播时，它一次衍射多于一个波束65。典型地，将未衍射的波束指引朝向光阑10。替换地，情况可能是相反的，并且当所衍射的光可能遇到停止器(stop)的时候，可以将来自AOM 70的未衍射的光成像到记录介质上。
现在对图2做出参考，图2示出了根据本发明一些实施例的示范光源阵列的简化示意图。根据本发明的一些实施例，照明单元100包括在平台57上安装的光源501,502,...50N的密集阵列。可选地，该阵列包括2与100个之间的LD，例如50个LD。典型地，照明单元100包括用于安装在平台57上的每个LD的专用镜头55，以用于聚焦和对准每个波束。可选地，以新月形在平台57中安装所述LD。可选地，使用多于一个光源阵列，例如两个光源阵列。
现在参考图3A，图3A示出了根据本发明一些实施例的用于在AOM的孔径内部安排阵列的各个波束的示范光学设计的示意图。根据本发明的一些实施例，波束形成光学系统包括柱面透镜61，用于沿着声方向75而使来自新月形阵列50中的各个LD的波束65准直。典型地，声方向75并行于扫描方向。根据本发明的一些实施例，该光学设计附加地包括远心望远透镜系统62，以将沿着声方向75的波束中继到AOM 70的孔径71中，并且所有的波束以它们的布拉格角入射到AOM中。典型地，远心望远透镜作用为对波束进行调整尺寸，使得它们适合于孔径71中，并且作为平行波束的阵列而进入孔径71。可选地，通过调整波束调整透镜63之间的距离来提供用于交叉扫描方向的可变波束扩展。根据本发明的一些实施例，柱面透镜83弯折从AOM衍射的各个波束，使得波束在相同的焦斑处、但是以不同的角度来撞击光瞳平面。根据本发明的一些实施例并且如下面将在这里更加详细地描述的，当声波在声方向75中传播时，相继地利用AOM来衍射各个波束，但是通过使用史柯风原理来将各个波束曝光在曝光平面上的相同焦斑上。
现在对图3B做出参考，并且对图3C做出参考，图3B示出了用于分别在扫描方向和交叉扫描方向中对各个波束进行成形的示范光学设计的示意图，而图3C示出了在AOM和光瞳平面上成像的波束的简化示意图，图3B和图3C两者都是根据本发明一些实施例的。如所示出的，实线651n表现了与扫描方向85对准的快光轴中的各个波束65n的射线，而虚线652n表现了典型地与交叉扫描方向86对准的慢光轴中的波束65的射线。根据本发明的一些实施例，在AOM平面和/或物平面73(例如，曝光平面)中，将每个LD波束651、652、653、…65n、…65N形成为沿着扫描方向85具有窄波束束腰，并且将其形成为沿着交叉扫描方向86被延长。可选地，该波束沿着快光轴具有近高斯波束分布，例如M2～1.5，并且沿着波束的慢光轴具有高阶波束分布，例如M2～7。在一些实施例中，准直透镜61在扫描方向中将波束束腰调整为期望的宽度。典型地，曝光平面中的波束是波束在AOM平面中的图像，而光瞳平面是对于AOM平面和曝光平面的共轭平面。
根据本发明的一些实施例，在光瞳平面89(图3C)中，来自LD 501、502、503、…50N的所有波束651、652、653、…65N在相同的焦斑处、但是以不同的角度进行撞击。根据本发明的一些实施例，将波束651、652、653、…65N中的每一个形成为沿着扫描方向85(在扫描光瞳平面87中)具有宽波束束腰，并且将其形成为沿着交叉扫描方向86(在交叉扫描光瞳平面84中)具有窄波束束腰。典型地，光瞳平面89(图3C)是由物理扫描光瞳平面87和交叉扫描光瞳平面组成的虚拟平面，该物理扫描光瞳平面87典型地与多边形物体80的小面平面一致，而交叉扫描光瞳平面典型地位于AOM 70与多边形物体80(图3B)的小面平面之间。
现在参考图4A，图4A示出了根据本发明一些实施例的用于在AOM的孔径内部安排阵列的各个波束的替换示范光学设计的示意图。根据本发明的一些替换实施例，波束形成光学系统将波束成形为在扫描和交叉扫描方向两者具有大波束直径。典型地，将波束65的阵列中的每个波束成形为填充孔径71。典型地，柱面透镜61沿着声方向75来使来自阵列50中的各个LD的波束准直，并且透镜系统72将波束中继到AOM 70的孔径71中，使得在AOM70中各个波束在一个位置中重叠。尽管各个波束重叠，但是每个波束以不同的角度(例如，略微不同的角度)、但是典型地接近于布拉格角来撞击AOM晶体。
根据本发明的这些替换实施例，从AOM衍射的各个波束在不同的焦斑处、但是以相同的角度撞击光瞳平面，并且在相同的焦斑处、但是以不同的角度撞击曝光平面95(图1)。在这些实施例中，同时地对所有的大直径波束的一部分(例如，有源波束)进行衍射。如下面将在这里更加详细地描述的，当声波在声方向75中传播时，按照相继的方式来对所有的大直径波束的随后部分进行衍射，但是通过使用史柯风原理来在曝光平面上将它们曝光在相同的焦斑上。
现在对图4B做出参考，并且对图4C做出参考，图4B示出了用于分别在扫描方向和交叉扫描方向中对各个波束进行成形的替换示范光学设计的示意图，而图4C示出了替换示范光学设计中的在AOM和光瞳平面上成像的波束的简化示意图，图4B和图4C两者都是根据本发明一些实施例的。如所示出的，实线651n表现了与扫描方向85对准的快光轴中的各个波束65n的射线，而虚线652n表现了典型地与交叉扫描方向86对准的慢光轴中的波束65n的射线。根据本发明的一些实施例，在AOM和/或物平面73中，将每个LD波束651、652、653、…65n、…65N形成为沿着扫描方向85和交叉扫描方向86两者具有大波束束腰，其在扫描和交叉扫描方向两者中填充孔径71。可选地，该波束沿着快光轴具有近高斯波束分布，例如M2～1.5，并且沿着波束的慢光轴具有高阶波束分布，例如M2～7。在一些示范实施例中，准直透镜61在扫描方向中将波束束腰调整为期望的宽度。可选地，通过调整波束调整透镜(为了简洁而未示出)之间的距离来在交叉扫描方向中提供可变的波束扩展。
根据本发明的一些实施例，在光瞳平面89中，来自LD 501、502、503、…50N的所有波束651、652、653、…65N在不同的焦斑处、但是以相同的角度进行撞击。根据本发明的一些实施例，将波束651、652、653、…65N中的每一个形成为沿着扫描方向85(在扫描光瞳平面87中)和交叉扫描方向86(在交叉扫描光瞳平面84中)两者具有窄波束束腰。典型地，光瞳平面89(图4C)是由物理扫描光瞳平面87和交叉扫描光瞳平面组成的虚拟平面，该物理扫描光瞳平面87典型地与多边形物体80的小面平面一致，而交叉扫描光瞳平面典型地位于AOM 70与多边形物体80(图4B)的小面平面之间。
现在对图5做出参考，图5示出了根据本发明一些实施例的DI系统中的波束形成光学系统的示范光学路径。根据本发明的一些实施例，利用准直透镜61对来自密集阵列LD 50的照明进行准直，并且经由多个反射表面66而将其指引朝向AOM 70，以用于波束调制。典型地，该阵列中的每个LD与例如来自透镜阵列55的专用透镜相关联，以用于将波束聚焦到准直透镜61上。可选地，该阵列中的LD包括不同波长和/或偏振的LD。在一些示范实施例中，在扫描期间操作阵列50中的仅仅一部分LD。在一些示范实施例中，利用透镜63来在交叉扫描方向中对来自阵列的每个波束进行成形，并且利用一对望远透镜62来将其中继到AOM上。可选地，通过调整透镜63之间的距离，交叉扫描方向中的波束扩展是可调整的。
现在参考图6，图6示出了根据本发明一些实施例的在多信道AOM中安排的示范光束阵列的示意图。根据本发明的一些实施例，沿着扫描方向85和/或声方向75来安排被准直的波束65的阵列，并且其进入AOM 70的孔径71。可选地，沿着声方向75来安排2-100个照明波束。典型地，将每个波束65成形为沿着与声方向垂直的方向进行延长。典型地，利用电极79的阵列来在多个声信道上调制每个波束。典型地，沿着垂直于可选地与交叉扫描方向86对准的声方向75的轴来安排电极79的阵列。典型地，多个信道提供一次多于一个像素的写入。
在操作期间，基于用于从电极79的位置发起声学声音波在声方向75中传播的调制图案来将RF信号传送到电极79。根据本发明的一些实施例，当声波沿着声信道传播时，该波相继地对与所触发的声信道相关联的波束65的阵列中的每个波束的一部分进行衍射。根据本发明的一些实施例，由于通过相同的信号来调制相同信道中的所有波束，所以按照相同的方式来调制该信道中的所有波束。在一些示范实施例中，声波分组一次调制来自波束65的阵列中的多个波束。
现在对图7做出参考，图7示出了根据本发明一些实施例的在声波分组传播的三个不同时间帧(表示为t1、t2、t3)上的AOM窗口的图像的示范示意图示。典型地，利用旋转多边形物体80(图1)，在扫描方向85中以一速度vscan来横跨曝光平面95移动AOM 70的图像88。尽管在扫描方向85中移动整个图像，但是仅仅将与声波分组的位置一致的图像88的一部分110朝向曝光面板95进行衍射。与声波分组的位置一致的图像88的这个部分110按照声波分组的速度和扫描光学系统90的放大倍率所确定的速度，在声方向75(相反的扫描方向85)中移动。
根据本发明的一些实施例，将扫描速度vscan调整为与声速度vacoust在幅度上相等、但是在方向上相反(vscan＝-vacoust)，使得移动AOM窗口88中的前进声波分组总是朝向曝光面板95上的相同焦斑951来衍射图像88的部分110。因此，焦斑951在记录介质的曝光平面中是固定的，并且可以通过所有的各个激光二极管波束来相继地照明。按照此方式，不相干地组合所述波束。可选地，对于平滑能量分布，在交叉扫描方向中重叠扫描线。
现在对图8做出参考，图8示出了根据本发明一些实施例的形成为写入波束的示范光源矩阵的简化示意图。根据本发明的一些实施例，照明单元101包括：光源5011、5012、…5021、5022、…50NM的矩阵555和/或光源的多于一个阵列，用于提供利用(例如，与透镜55(图1)相似的)专用透镜所成形的多个波束665；和波束形成光学系统666，以适合到AOM 70的孔径71中。根据本发明的一些实施例，将矩阵555安排在凹形平面上，使得可以将来自大量光源的照明指引朝向波束形成光学系统666。在一些示范实施例中，矩阵555中的每个LD与用于将来自LD 555的波束665聚焦并对准到波束形成光学系统666上的专用透镜(为了简洁的目的而未示出)相关联。根据本发明的一些实施例，矩阵555包括2-100个光源的1-20个阵列。
根据本发明的一些实施例，通过扫描光学装置90的角接受范围和孔径71的尺寸来限制可以耦接到系统中的波束665的数目。典型地，角接受范围对于扫描方向85和交叉扫描方向86是不同的，并且其通过扫描光学装置90在图像平面95中的数值孔径和系统在AOM 70与图像平面95之间放大倍率来确定。根据本发明的一些实施例，对于给定的角接受范围，可以计算来自单一LD的AOM 70的孔径71中的波束的尺寸，例如可以计算最小可实现的波束尺寸。典型地，最小的可实现波束取决于LD的波束参数积(M2)，其是用于给定焦斑尺寸的波束的角偏向的测量。根据本发明的一些实施例，在计算孔径71中的单一波束的尺寸时，孔径71的尺寸定义了适合到孔径71中的LD波束的数目，其每一个具有适合到扫描光学装置90的角接受范围中的角偏向。典型地，矩阵555中的行对列的数目全都取决于孔径71的尺度。典型地，AOM 70基于从数据控制单元700接收到的图像数据来调制进入波束665，并且当波束从旋转多边形物体80偏转时，扫描光学系统90将包括调制数据的AOM的平面成像到曝光平面95上。
现在对图9A、9B、9C和9D做出参考，图9A、9B、9C和9D示出了根据本发明一些实施例的如在AOM平面和对应光瞳平面上成像的多个阵列中安排的波束的示范示意图。为了示范的目的，示出了来自矩阵555的波束的波束形成，其包括仅仅沿着交叉扫描方向86的5个LD和沿着扫描方向85的12个LD。典型地，光瞳平面中的孔径是角孔径。典型地，照明单元101的矩阵555包括50×10个LD，其利用光学系统666形成，以适合于孔径71中。根据本发明的一些实施例，可以在多个不同的配置中形成矩阵555中的波束，以形成写入波束。
现在参考图9A，在一些实施例中，将波束665形成为在交叉扫描和扫描方向中是窄的，并且在AOM平面中按照交错的矩阵形成来安排该波束，以形成图像701。在一些示范实施例中，在图像701中，每个波束665以相同的角度、但是在不同的位置中撞击AOM平面733。在这些实施例中，对应光瞳平面899中的每个波束在相同的位置处进行撞击，并且填充整个孔径。
现在参考图9B，在一些示范实施例中，将波束665形成为在交叉扫描方向86中是宽的，而在扫描方向85中是窄的，并且在AOM平面中按照交错的列矩阵来安排该波束665，以形成图像702。根据本发明的一些示范实施例，将来自每一列中的不同行(例如，五行)中的每一行的波束665形成为在相同的位置处、但是以不同的角度撞击AOM平面733，而将来自不同列中的每一列的波束665形成为在不同的位置处、但是以相同的角度撞击AOM平面733。在这些实施例中，AOM平面733中的所得到的图像702典型地是单一阵列，其包括沿着扫描方向85交错的、与多个列(例如，12列)对应的多个宽焦斑。根据本发明的一些实施例，在对应的光瞳平面899中，结果的图像802是包括与多个行(例如，5行)对应的、沿着交叉方向而交错的宽焦斑的单一阵列的图像802。典型地，在这些实施例中，在光瞳平面899中，来自不同列、但是来自相同行的波束655在相同焦斑中进行撞击。
现在参考图9C，在一些示范实施例中，将波束665形成为在扫描方向85中是宽的，而在交叉扫描方向86中是窄的，以形成图像703。在这些实施例中，将来自每一行中的每个不同列(例如，12行)的波束665形成为在相同的位置处、但是以不同的角度撞击AOM平面733，而将来自不同行中的每一行的波束665形成为在不同的位置处、但是以相同的角度撞击AOM平面733。典型地，AOM平面733中的所得到的图像703是单一阵列，其包括沿着交叉扫描方向86交错的、与多个行(例如，5行)对应的多个宽焦斑。在一些实施例中，在对应的光瞳平面899中，波束655形成单一阵列的图像803，其包括与多个列(例如，12列)对应的、沿着扫描方向85而交错的多个宽焦斑。在光瞳平面899的图像803中，来自不同行、但是来自相同列的波束655典型地在相同的焦斑中进行撞击。
现在参考图9D，在一些示范实施例中，利用光学系统666来形成波束665，以在相同的位置处进行撞击并且在扫描方向85和交叉扫描方向86中(其每一个以不同的角度来)填充孔径71，以形成图像704。根据本发明的一些实施例，在对应的光瞳平面899中，在图像804中，每个波束665在不同的位置处并且以在扫描和交叉扫描方向中的矩阵形成(被形成)进行撞击。在这些实施例中，光瞳平面899中的每个波束665在扫描方向85和交叉扫描方向86中典型地是窄的。
根据本发明的一些实施例，形成波束665，使得孔径71中的平均交叉扫描波束分布是平滑的，这是由于相继的扫描线在交叉扫描方向中是重叠的。典型地，与图像703相比，图像702在交叉扫描方向中提供了更加平滑的分布。可选地，图像701中的波束655的交错矩阵形成提供了交叉扫描方向86中的重叠，其可以改善分布的平滑性。
现在对图10A-10D做出参考，图10A-10D示出图示了根据本发明一些实施例的小面跟踪方法的简化示意图。根据本发明的一些实施例，通过与多边形物体80的旋转和/或多边形物体80的用于扫描的小面(例如，小面81)的角度协调地依次接通或关断不同的LD来实现小面跟踪。
根据本发明的一些实施例，安排光源50，和/或形成它们相应的波束，使得来自阵列50的每个光源投射波束，该波束沿着小面81的长度L在不同的位置处撞击小面81。可选地，通过调整阵列的每个光源以具有在AOM 70中不同入射角来实现撞击波束沿着小面81长度的分配。可选地，利用柱面透镜83来实现沿着小面81长度的期望分配。在一些示范实施例中，安排来自阵列50中的光源的波束，和/或将其形成为沿着比单一小面的长度L更大的长度来投射光。
根据本发明的一些实施例，当多边形物体80旋转时，光源的不同集合提供在小面81上撞击的波束，而将发射撞击在小面81的边缘附近或经过小面81的边缘的波束的其他光源关断和/或不用于写入。典型地，对于所写入的每个焦斑或像素，使用光源的不同集合。替换地，对于所写入的每个其他焦斑或像素和/或在写入多个焦斑之后，变更所使用的光源的集合。
借助于示例，在图10A中示出了第一阶段，其中在扫描线的开始处操作LD504、505、506和507，而不使用将光投射在小面81的边缘附近或经过小面81的边缘的LD501、502、和503。可选地，将系统配置为操作一半的光源，以用于将每个焦斑或像素写入到曝光面板上。现在参考图10B，当多边形物体80旋转时，操作LD 502、503、504、505和506，并且关断LD 501和507，使得仅仅操作被指引朝向小面81的波束。参考图10C，当多边形物体80进一步旋转时，操作LD 501、502、503和504，并且关断LD 505、506和507。在图10D中，通过移位回到操作光源的第一部分LD 504、505、506和507来从小面82开始附加的扫描线。这样，可以在以单一RF频率操作AOM 70的同时，实现小面跟踪。典型地，当在任何一个时间处仅仅操作光源的一部分时，损害了可实现的输出功率。可选地，可以将较大的阵列和/或多于一个阵列用于增大输出功率。
现在对图11做出参考，图11示出了根据本发明一些实施例的包括两个密集光源阵列和用于对来自两个阵列的波束进行组合的光学装置的示范照明单元的简化示意图。典型地，限制了可以适合通过AOM的孔径的各个波束的数目。根据本发明的一些实施例，可以通过将来自两个或更多光源的波束组合为单一波束来进一步增加输出功率。根据本发明的一些实施例，通过使用包括多于一个阵列(例如，阵列51和阵列52)的照明单元101并且组合来自不同阵列的波束来实现改善的照明的可扩充性。典型地，阵列51具有与阵列52不同的对应波长和/或偏振，使得可以在低功率损失和/或没有功率损失的情况下组合来自每个阵列的波束。根据本发明的一些实施例，使用偏振分离器94和/或波长选择性元件92来将波束阵列6501和6502组合为一个波束阵列67。可选地，可以利用被组合以形成单一缩放的波束矩阵的LD矩阵来取代阵列51和52中的每一个。
现在对图12做出参考，图12示出了根据本发明一些实施例的用于对来自不同阵列的波束进行组合的示范光学设计的示意图。根据本发明的一些实施例，将来自四个不同阵列的LD组合为单一阵列。根据本发明的一些实施例，波长选择性元件92组合不同波长的波束，并且偏振分离器94组合不同偏振的波束。例如，来自两个不同阵列的LD 511和512具有相同的波长、但是不同的偏振，并且LD 511和521在波长上不同，但是具有相同的偏振。相似地，LD 512和522在波长上不同，但是具有相同的偏振。可选地，可以对来自511、512、521和522的所有波束进行组合，这是由于其每一个在波长和偏振中的至少一个上相异。
现在对图13做出参考，图13示出了根据本发明一些实施例的示范DI系统。根据本发明的一些实施例，在DI系统100中，利用准直光学透镜61来对来自LD的阵列50的照明进行准直，并且将其指引朝向AOM 70，以用于调制。当在扫描方向85中扫描记录介质时，将AOM70所提供的调制波束指引朝向旋转多边形物体80，以用于扫描到记录介质95上。典型地，在曝光记录介质95以前，利用扫描光学装置90来放大旋转多边形物体80所偏移的照明。根据本发明的一些实施例，将扫描速率调整为等于与扫描光学装置90所提供的放大倍率相乘的AOM 70的声速度速率，以使用史柯风扫描效应，对于重复曝光的焦斑和/或像素提供阵列50中的多个LD。在一些示范实施例中，以3000RPM的速率来旋转多边形物体。
术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(having)”及其同源词意味着“包括但不限于”。
术语“由……组成”意味着“包括且限于”。
术语“实质上由……组成”意味着组合物、方法或结构可以包括附加的组分、步骤和/或部件，但是只要该附加的组分、步骤和/或部件没有在物质上变更所要求保护的组合物、方法或结构的基本和新颖特性即可。
要领会的是，还可以在单个实施例中按照组合来提供为了清楚而描述在单独实施例的上下文中的、本发明的某些特征。相反地，还可以单独地或按照任何合适的子组合或者如在本发明任何其他所描述的实施例中合适地提供为了简洁而描述在单个实施例的上下文中的、本发明的各个特征。不要将描述在各个实施例的上下文中的某些特征认为是这些实施例的实质特征，除非该实施例在没有这些元素的情况下是无法操作的。

Claims (18)

1.一种波束形成光学系统，包括：
照明单元，包括被配置为发射多个波束的多个光源，所述多个光源至少包括四个激光二极管；
光学装置，被配置为将所述多个波束全部传送到单个声光调制器AOM上；
所述单个声光调制器，被定位成接收通过所述光学装置传送的并且以位置或角度之一对准的所述多个波束的全部，并且
所述单个声光调制器包括一组信道，每个信道被配置为对入射到其上的所述多个波束的全部的一部分进行调制，并且被配置为当声波沿着所述信道在声方向中传播时相继地对所述多个波束中的与所述信道相关联的部分进行衍射，使得所有波束都曝光在曝光平面上的相同焦斑上。
2.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述照明单元包括被安排在单行中的多个光源。
3.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述照明单元包括被安排在第一行中的第一多个光源和被安排在第二行中的第二多个光源，该第二行与所述第一行平行。
4.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述光学装置被配置为使从所述照明单元输出的所述多个波束准直和对准，从而所述多个波束的每个在与AOM的声方向垂直的方向上延伸。
5.根据权利要求4的波束形成光学系统，
其中，所述多个波束形成安排在所述声方向的并行波束阵列，其中，所述多个波束的每个在垂直于所述声方向的方向上成形，以填充所述AOM的孔径。
6.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述光学装置被配置为将从所述照明单元输出的所述多个波束安排为使得它们在所述AOM的孔径的平面上彼此重叠。
7.根据权利要求6的波束形成光学系统，
其中，所述多个波束形成在包括所述AOM的声方向和与所述声方向垂直的方向的平面上安排的波束阵列，从而所述多个波束的全部在所述AOM的孔径的平面上彼此重叠，而所述多个波束的每个被成形在所述AOM的声方向和与所述AOM的声方向垂直的方向二者中，以填充所述AOM的孔径。
8.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述AOM包括单晶体，该单晶体调制多个入射波束的全部。
9.根据权利要求1的波束形成光学系统，
其中，所述波束形成光学系统还包括扫描元件，所述扫描元件适于以扫描速度、利用所述单个声光调制器所调制的多个波束来扫描所述曝光平面，其中将该扫描速度选择为所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。
10.一种波束形成光学系统，包括：
照明单元，包括多个光源，该多个光源被配置为发射实际上相同波长的多个波束；
光学装置，被配置为将所述多个波束全部传送到单个声光调制器AOM上；
所述单个声光调制器，被定位成接收通过所述光学装置传送的并且以位置或角度之一对准的所述多个波束的全部，并且
所述单个声光调制器包括一组信道，每个信道被配置为对入射到其上的所述多个波束的全部的一部分进行调制，并且被配置为当声波沿着所述信道在声方向中传播时相继地对所述多个波束中的与所述信道相关联的部分进行衍射，使得所有波束都曝光在曝光平面上的相同焦斑上。
11.根据权利要求10的波束形成光学系统，
其中，所述波束形成光学系统还包括扫描元件，所述扫描元件适于以扫描速度、利用所述单个声光调制器所调制的多个波束来扫描所述曝光平面，其中将该扫描速度选择为所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。
12.一种直接成像系统，包括：
照明单元，包括多个光源，该多个光源被配置为发射多个波束；
光学系统，被配置为将所述多个波束全部传送到单个声光调制器AOM上；
所述单个声光调制器，被定位成接收通过所述光学系统传送的所述多个波束的全部；
扫描元件，被配置为以扫描速度、利用通过所述单个声光调制器调制的多个波束来扫描曝光平面，其中该扫描元件将所述多个波束偏转到曝光平面上，使得全部波束被曝光在所述曝光平面上的相同焦斑上；以及
控制器，被配置为协调扫描位置和所述多个光源的输出。
13.根据权利要求12的直接成像系统，
其中，所述扫描元件包括旋转多角镜，并且所述控制器被配置为协调所述旋转多角镜的旋转角和所述多个光源的输出。
14.根据权利要求12的直接成像系统，
其中将该扫描速度选择为所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。
15.一种波束形成光学系统，包括：
多个光源，被配置为输出多个波束，该多个光源至少包括被配置为输出第一波束的第一光源和被配置为输出第二波束的第二光源，其中第一波束的波长与第二波束的波长相同；
第一透镜，被定位成接收以不同的角度入射在第一透镜上的多个波束的全部，并且被配置为使所述多个波束准直；
远心望远透镜系统，被定位成接收通过所述第一透镜传送的所述多个波束的全部；以及
单个声光调制器AOM，被定位成接收通过所述远心望远透镜系统传送的所述多个波束的全部，并且该单个声光调制器包括用于接收所述多个波束的孔径，使得全部波束被曝光在曝光平面上的相同焦斑上；
其中，所述远心望远透镜系统在第一方向和第二方向的至少一个中调整所述多个波束的每个的尺寸，所述第一方向平行于所述单个声光调制器的声方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
16.根据权利要求15所述的波束形成光学系统，
其中，所述远心望远透镜系统在所述第二方向上延伸所述多个波束的每个的尺寸、并且沿着所述第二方向对准所述多个波束，从而将所述多个波束作为平行波束阵列入射在所述单个声光调制器的孔径上。
17.根据权利要求15所述的波束形成光学系统，
其中，所述远心望远透镜系统在所述第一方向和所述第二方向二者上延伸所述多个波束的每个的尺寸、并且传送所述多个波束，使得所述多个波束的每个在所述单个声光调制器的孔径的平面上彼此重叠。
18.根据权利要求15所述的波束形成光学系统，
其中，所述波束形成光学系统还包括扫描元件，所述扫描元件适于以扫描速度、利用所述单个声光调制器所调制的多个波束来扫描所述曝光平面，其中将该扫描速度选择为所述多个波束的不同部分不相干地联合为单一曝光焦斑。
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