CN1182225A - 复印装置的照明系统 - Google Patents

复印装置的照明系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1182225A
CN1182225A CN96121939A CN96121939A CN1182225A CN 1182225 A CN1182225 A CN 1182225A CN 96121939 A CN96121939 A CN 96121939A CN 96121939 A CN96121939 A CN 96121939A CN 1182225 A CN1182225 A CN 1182225A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
illuminator
lens
array
spatial light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN96121939A
Other languages
English (en)
Inventor
C·H·安德森
J·艾伦
G·内德
M·哈蒂
O·白奴斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN1182225A publication Critical patent/CN1182225A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0252—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties using holographic or diffractive means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
    • B41J2/451—Special optical means therefor, e.g. lenses, mirrors, focusing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/465—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using masks, e.g. light-switching masks
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

一种用于复制的照明系统,包括一个与光混合元件结合的发光元件细长阵列。光混合元件将来自每个发光元件的光在水平方向或横向混合。来自阵列的光被充分地在横向混合,从而使发光元件输出光的减少不会在细长的空间调制器上产生严重的光强定域减弱。

Description

复印装置的照明系统
以下是相互参照的专利申请
  序列     名称      申请日
  08/371,348 静电复印机的DMD调制连续波光源     01-11-95
  08/221,739 对带有空间光调制器的显示系统的照明控制装置     3-31-94
  O7/809,996 实现灰度空间光调制器工作的系统和方法     12-18-91
  TI-20502(Attny Docket) 多发射体照明机械       在此
在本发明总的来源涉及一种图象显示装置，如静电复印机等，而尤其涉及一种对空间光调制器提供具有均匀发射高光强光束的照明系统。
半导体空间光调制器(SLM)是一种实现高质量、价格合理的静电复印机的可行途径。适于复印机和显示器的一种有价值的SLM技术是由德克萨斯仪器联合公司(Texcu Instruments Incorporated of Dallas Texes)制造的可变形反射镜装置或数字式微反射镜装置(统称DMD)。DMD是一种具有线或面排列的双稳可移动微反射镜与相应的寻址存储元组合装配的单片半导体装置。在美国专利US5,041,851名为“Spatiad LightModulator Printer and Method of Operation”的一文中公开了静电复印机利用钨光源将光聚焦到成像DMD反射镜阵列的实施例，该专利与本申请属于同一申请人。
在利用成象DMD空间光调制器的静电式复印机中，希望用单色的光源均匀地对细长的DMD反射镜陈列(典型的长度约为7英寸)照明，使阵列的每个反射镜都调节出一个光强均匀的光。这是必须的，因为DMD反射镜阵列调节该光束，对光敏旋转打印鼓曝光，直射到那里的调制光的强度和时间决定带电鼓的相对曝光。鼓上曝光的部分包括一个潜象，潜象色料将附着于鼓上的象，再被传递到转印介质如纸张上，并被热熔化在那里。
直射到DMD反射镜阵列的光的能量每单位面积有足够的光通量，这些是必须的，以对旋转的打印鼓完全曝光获得暗象。如果被DMD反射镜阵列调制并射向打印鼓的光能不足，打印鼓可能不被完全曝光，从而降低印刷在印刷介质上的图象的对比度。
同属于本申请所有人Nelson的美国专利US5,159,485“System and Method for Uniformity of Illumination forTungsten Light”在此做为参考。该文章公开的合成光路的布置使光源光线的垂直分量被压缩，与DMD反射镜阵列的物体形状相匹配。该实施例表明系统的光学效率显著地提高，从给定光源，如钨灯发出的光能被压缩，以更高的强度辐射到DMD反射镜阵列上。
同属于本发明申请人Nelson的美国专利US5,151,718“Sysstem and Method for Solid State Illumination for DMDDevieces”在此做为参考。该文章中公开的一种LED发射器阵列结构，有效地替代了传统的钨灯光源。LED阵列是几何结构，能够通过发出选通脉冲进行电操作，改变到达每个反射镜的光的亮度，实现灰度成象并减少行式映象的失真。阵列中的每个LED可带有一个透镜，以助于将通过光路的光聚集到DMD反射镜阵列上。利用LED发射器可以将光高效率地射向并聚焦到DMD反射镜阵列上，光很少被浪费及指向别处。与传统的用特别的光强照明DMD的钨灯相比，对光源需要较少的光能。每个LED可被迅速地开启或关闭，因而具备了调制射向DMD反射镜阵列的光能的能力，并因此帮助实现了深度印刷。例如，在一指定的行打印周期内，LED可在周期时间的50％内用一半的能量对DMD照明。光学准直确保了每个LED的能量被导向DMD反射镜阵列。也就是说，如果一个LED失败或降低输出，LED阵列就不能产生足够的和均匀的光能。
美国专利5,105,207是Nelson的名为“System andNethod for Achieving Gray Scale DMd Operation”的专利与本申请归属于同一作者，列于此做为参考。该文公开的系统通过每个DMD反射镜的副调制提高静电复印过程的分辨率。付调制是通过合成地减少在每平方DMD反射镜的扫描内照射到有多个可控片断长方形上的光线的每平方DMD反射镜的图象显示实现的。在此实施例中还结合使用传统的钨灯。
人们一直期望提出一种低成本，高强度的光学系统，其中被伸展的DMD反射镜阵列可被高强度的光束均匀照射。更希望提出一种强度可调制的高强度光源，以进行灰度调节印刷。这种光学系统应易于准直，光源的任何降低都能均匀地显示在DMD阵列上，并且不会显著地降低静电照相印刷机的印刷质量。
本发明取得的技术优点在于，具有细长的光发射元件排列的照明系统与一个扩束元件结合使用，而扩束元件将来自每个发光元件的，用以对细长的空间光调制器照明的光横向混合。在优选实施例中，利用全息散射器对光进行横向散射及混合，并与柱面透镜结合垂直压缩光束。从一个发光元件中输出光10％的减少造成空间光调制器中光强不大于1％的定域减小。然而，既使从一个元件发出的光减少，仍是高均匀强度的光束照射伸长的空间光调制器。
本发明包括一个带有混合装置的照明系统，该系统有一个伸展的发光元件阵列，而混合装置在横向方向将来自每个发光元件的光混合，“横向”在复制应用中统称为横向制版方向。从混合装置出来的混合光照射窄长的空间光调制器，如数字式微反射镜装置(DMD)，但也包括其它含有液晶显示器的空间光调制器等。发射器发出的光的混合致使每个微反射器被多个光源照明，使得如果一个光源减弱，由给定的微反射镜产生的曝光的损失很小。本发明还包括一个凸透镜，由空间光调制器调制的光被聚焦到凸透镜的光瞳上。凸透镜将调制片的象聚焦到曝光模件，如有机光电导体(OPC)鼓上。
在本发明的一个优选实施例中，细长的光发射元件阵列被弯曲或呈拱形。从每个发光元件发出的光被导向汇聚到空间光调制器上。更好的是采用一个柱面透镜，将来自阵列的伸长光束在垂直方向，也称为“制版”方向上压缩。至少采用一个全息散射器，最好是用两个全息散射器带一个紧置于发光元件阵列之前的细长的散射器。第二个全息散射器沿柱面透镜的表面设置，并最好沿其后表面设置。这些全息散射器的每个将来自发光元件阵列的光在水平向或横向制版方向散射，有效地混合或匀化来自多个发光元件的光，使射向细长的空间光调制器的光束均匀地伸长。
在本发明的第二个优选实施例中，采用一个发光元件的线性共面细长阵列与一个非球面透镜结合，将来自阵列的光按横向制版方向汇聚到细长的空间光调制器上。非球面透镜和线性阵列的结合使用功能上等同于第一实施例中发光元件的弯曲阵列，在横向制版方向将细长的光束压缩/汇聚到空间光调制器上。至少采用一个混合装置将来自阵列的光在横向混合，尽管别的光混合装置，包括圆玻璃盘或散射光栅都可使用，但最好是全息散射器。细长的散射器最好放置在发光元件阵列的前面并接近阵列。第二全息散射器也可沿非球面透镜的表面设置，最好在其后表面上。理想的是采用一个柱面透镜，将来自发光元件阵列的光束在垂直或横向制版方向压缩到空间光调制器上。
在本发明的另一个实施例中，柱面透镜、非球面透镜、菲涅耳透镜和光混合器的结合可用于把来自发光元件伸长阵列的光在横向行进的方向有效的混合。这些实施例的每一个都在空间光调制器上提供一个伸长光束的有效混合以成象。在那里，任何一个发光元件光输入量的减少，只在细长的空间光调制器上产生轻微的定域光强度的减小。最好将LED用于发光元件，但例如脉冲的激光光源也可使用。通过使用本发明，在一些发光元件工作了1000小时之后，预料到的减弱(约10％)可被容许，空间光调制器不会经受显著地光束减弱。
图1是本发明优选实施例照明系统的透视图。其中，伸长的发光元件阵列产生细长的光束，而该阵列又与一个扩束光件结合，将每个发光元件发出的光在横向或横向行进的方向完全长度地混合，混合光照射被细长的空间光调制器。
图2是本发明优选实施例的透视图。其中，发光元件的细长阵列是弯曲的或呈拱形，从每个发光元件发出的光被全息散射器横向散射，并聚集到空间光调制器上，在此，柱面透镜在垂直方向或制版方向聚光。
图3是图2中实施例的光路简图，图中表示了从发光元件的弯曲阵列发出的光被细长的全息散射器在横向制版方向横向散射，在制版方向被柱面棱镜压缩，被空间光调器调制，被凸透镜聚焦到象平面，而象平面可以是复制打印机的有机光电导体(OPC)表面。
图4是本发明另一优选实施例的透视图。其中，空间光调制器可以是一种透射型器件，如液晶显示器。
图5是是从图2所示装置的下方视图，从每个发光元件发出的光的光路示意图。图示了发光元件阵列的弯曲部分以及柱面透镜怎样与空间光调制器斜交；
图6是图5光路图的侧视图。图中，每个发光元件发出的光在竖直方向被柱面透镜压缩到空间光调制器上，并被空间光调制器向下指向凸透镜；
图7是从图2所示装置的底部看两个全息散射器和柱面透镜相对于发光元件阵列和空间光调制器的取向，并图示了支持LED的腔体开口；
图8是本发明另一实施例的透视图。图中，被使用的发光元件的线性共同伸长的阵列与非球面透镜结合，将来自阵列的光线在横向制版方向压缩/会聚到细长的空间光调制器上，调制器带有用于在垂直或制版方向压缩光线的柱面透镜；
图9是俯视图8所示实施例的光路简图。图中，非球面透镜在横向制版方向将来自发光元件的细长阵列的光会聚到空间光调制器上并聚焦到凸透镜上；
图10是侧视图8所示实施例的光路简图。图中，柱面透镜在垂直或制版方向将光线压缩到空间光调制器上并聚焦到凸透镜上；
图11表示了一个具有单排发光元件，可用于本发明提供细长光束的线性阵列；
图12是发光元件阵列的另一种结构图。该阵列包括多排发光元件，产生一束较宽但明亮的细长的光束；
图13是本发明另一优选实施例的光学简图，类似于图9所示，一个柱面透镜被用于垂直压缩来自发光元件阵列的光，而该阵列可以设有典型地与LED结合的单个圆透镜；
图14是侧视图13所示实施例的光学简图。柱面透镜将来自发光元件阵列的光成象于空间光调制器上；
图15是本发明另一个实施例的光学简图。第一非球面透镜来自发光元件阵列的光聚焦到全息散射器上，之后的一对非球面透镜将散射光导向空间光调制器上；
图16是图15所示实施例的光束经过光路的宽度；
图17是本发明另一实施例示意图。其中，一玻璃盘积分仪用于代替全息散射器，在横向制版方向充分有效地将来自发光元件阵列的光线混合；
图18是图17所示实施例的侧视图。图中，合成玻璃盘积分器具有倾斜边缘，把光束从一个盘引向另一个盘，达到光束的充分混合；
图19是本发明的又一实施例。它利用光积分器与全息散射器组合，实现光线的充分混合；
图20是图19的侧视图。
参见图1，一般性地用数字10表示本发明实施例的照明系统。系统10包括一个发光元件14的伸长阵列12，从每个元件14给出的光被光扩束元件在横向或横向制版方向充分混合。之后，来自光扩展元件16的混合光被导引到细长的空间光调制器18上，该调制器最好是一个数字式微反射镜装置(DMD)，如Taxas Instruments of DallasTaxas制造的该装置。但，如果期望含有液晶显示器等，也可包括别的空间光调制器。空间光调制器18调制入射光并形成一个光的图象到凸透镜20上。凸透镜20将来自空间光调制器18的光的图象聚焦到曝光模版的象平面22上，如有机光电导体(OPC)24上。可单独或结合使用一对透镜26和28有效地将来自细长阵列12的细长光束压缩并汇聚，把来自发光元件的光成象到空间光调制器18上。在实施例中，光混合装置16最好是全息散射器，但也可包括别的含有玻璃盘光积分器或透射相位光栅的装置。
现参见图2，本发明的一个优选实施例其中照明系统表示为30。照明系统30包括发光元件34的弯曲的或拱形的阵列32，每个发光元件34最好包括一个15毫瓦的发光二极管(LED)。弯曲的阵列32是凹面形的。LED34的发射端指向阵列32的凹侧，从每个LED34发出的光通过柱面透镜36，并会聚到细长的空间光调制器40上。空间光调制器40最好包括一个数字式微反射镜装置(DMD)。一个细长的全息散射器42如图所示，在阵列32的每个LED34的发射端前面并紧挨着其设置。全息散射器42将来自多个发光元件34的光束在横向或横向制版方向散射。第二散射器46被牢固地定位在柱面透镜36的前平面表面上，如图所示。但如果希望的话，也可放置在柱面透镜36的后面。附加的全息散射器46在散射光被指向并入射到空间光调制器40上之前进一步增长入射到柱面透镜36上的光束在横向制版方向的宽度。散射光被空间光制调器40调制和成象并指向凸透镜50，凸透镜50将来自空间光调制器40的光的象聚焦到象平面52上。
参见图3，它是图2所示实施例的光学简图。如图所示，从阵列32的每个LED34发出的光通过第一全息散射器42和第二全息散射器46入射到柱面透镜36上。透镜36与阵列32位于同一平面并将来自LED阵列32的光束在制版方向上垂直压缩。如图中所示，压缩的光束接着被导向，并照射到DMD空间光调制器。细长的空间光调制器40调制入射光，并将调制的光线图象入射到定位于阵列32之下的凸透镜50上。凸透镜50再将来自空间光调制器40的光线图象聚焦到象平面52上，如图中所示。
参见图4，是表示图2和图4中所示本发明的另一实施例60。其中，透射型空间光调制器62，如液晶显示器，被用于代替反射型DMD空间光调制器40。在此实施例中，发光元件34的弯曲阵列32如图所示定位在透射型空间光调制器62的远侧。来自发光元件34的阵列32的光束被汇聚到空间光调制器62上，接着，透射的调制光被导入凸透镜64上。光束图象被凸透镜64聚焦到象平面64。全息散射器68和70被用于对来自阵列32的光束在横向制版反向散射，柱面透镜72如同前面描述的那样将来自阵列的光束在制版方向压缩。
参见图5，它是图2和图3所示实施例的光学简图，图示了每个发光元件34的取向和发自每个元件34的光束的光路。如图所示，发自每个元件34的光束经过平行于阵列32延伸的第一全息散射器42、第二全息散射器46和柱面透镜36聚集到DMD空间光调置器40上。空间光调制器40调制混合的细长光束，调制光束的象入射到凸透镜50上。如图所示，柱面透镜36向空间光调制器40的平行线倾斜θ角。柱面透镜36的取向将来自弯曲阵列32的光束有效地导向对空间光调制器40均匀地照明或按需要制定的照明。阵列32弯曲曲度的选择使得来自全部发射器阵列的混合光6被聚焦到凸透镜光瞳上的能量会集于中心上。这种技术通常被称为“克勒”照明。而垂直或“制版”方向的光束被柱面透镜36聚焦到空间光调制器的平面上。这种类型的照明技术普遍地被称为“阿贝”或临界说明。
每个DMD反射镜以旋转45°的轴为轴从它们的中立状态转动+1°-10°。因为DMD装置大的纵横比，每个二极管的角度使得每个二极管的能量被引导离开DMD阵列的各个反射镜并进入凸透镜50的入射光瞳。目的是将能量的最大值从LED二极管34导向系统的象平面52。在采用4.7英寸长的DMD反射镜阵列和一个F5.6凸透镜的优选实施例中，每个LED34的管心定向为离DMD的有效平面表面的139.43mm。DMD有效平面表面到F5.6透镜的入射光瞳的距离约为185.403mm。因此，LED管心阵列的拱形曲率半径为324.833mm。也即是LED的管心位于具有曲率半径为324.33mm的拱面上。在本发明的优选实施例中，二极管32被用于保证当照明光路定位在复式角度时，照明的滚降(roll-off)被补偿。但是，对这些形状尺寸特殊的照明，照明元件的数量或型号没有指出。
选择曲面的唯一特点是曲面对反射型的SLM提供最大的反射效率，即从每个反射镜元反射的光束不是穿过同样的长度或不在相同的横向制版方向。这种效应是在不同辐射角凸透镜倾斜反射的结果，这是由一种“按透视法缩小”结果导致的。因此，可产生对不同类型的SLM反射型或透射型均最佳的各种阵列角度。
本发明的另一特点在于LED34的强度分别设置这种形式，即无论从何平面发出的光束的均匀性都是重要的。在本发明中，其位于象平面52。因此，当空间光调制器40被从一端到另一端均匀照明时，从每个LED的输出被独个理想地选择为补偿光路改变，如包括凸透镜50的延迟光学系统的COS4θ效应，和如果采用DMD，则DMD反射的Cosθ效应。再有，透射型空间光调制器，如LCD显示或其它的空间光调制器都可选用。因此，调制每个LED34的光输出的灵活性可被领略。
图6是系统30的侧视光路图。显示了从每个发光元件32发射光到空间光调制器40的光路。如图所示，柱面透镜36在垂直方向或制版方向将光束压缩到空间光调制器40上。空间光调制器40将成象光束导向柱面透镜36下方，并对面透镜36的凸透镜50上。
图7是照明系统30的仰视机械图。表示了一系列柱面通道76经过弯曲腔体78打通并容纳每个发光元件34。每个LED34最好在光反射管或反射腔80内定位并准直，使每个LED34的输出光沿管80的中心轴传播。一个光反射管80和LED34用粘接或类似方法固定在每个圆柱形通道76中。将LED固定在反射管或腔80是为了确保从LED输出的光精确地沿那儿的中心轴传播，这在有些LED装置中可能不是问题。如果从每个LED34输出的光精确地沿装置的中心轴传播，则装置34在插入腔体78之前，在管80中的准直就不是必须的了。
本发明的技术优点在于，对细长的空间光调制器40的细长的均匀光强分布。已经发现在整个扩展的时间周期中，一个或多个LED34将历经多达10％的光输出的减少。典型地是这种衰减在一些装置工作过1000小时之后被观察到。本发明在横向制版方向将每个LED输出的光充分地混合，使得因为降低了一个或多个LED的输出而减少了空间光调制器40在光强上的定域衰减。本发明中，一个LED34光输出的10％的减少，在细长的空间调制器40的任何定域面积内仅产生光强不大于1％的减弱。对于任何LED34的光强的20％减弱，在沿空间光调制器40的任何区域中可观察到最大值为3％的减少。对于最不好的情形一在任何LED30％的减少，仅有6％的光强减弱在沿伸长的空间光调制器40的任何定域面积内被观察到。因此，通过使用发光元件的伸长阵列与扩展元件的组合，其中最好包括全息散射器，光在横向制版方向被有效地混合及匀化，减少了在空间光调制器40中定域地光减弱。发光元件的弯曲阵列产生充足的光输出，并能够紧挨着空间光调制器40放置，如图中所示。最好采用(32)发光元件34，每个LED具有0.5毫瓦的光输出。阵列32的典型长度值约为200毫米，空间光调制器40的长度约为120毫米。
回到图8，该图表示的是本发明另一实施例。照明系统100类似于图2中的系统30，在本实施例系统中，采用了发光元件104的共面线性阵列102。柱面透镜106将来自阵列102的细长的光束在垂直方向或制版方向压缩并将压缩的光束导向非球面透镜108上，如图中所示。圆环形的非球面透镜108在横向制版方向压缩光束并照明细长的空间光调制器110，该调制器最好包括一个DMD，如前面描述过的在此做为参考的专利中的那样。空间光调制器110调制入射光，并将调制光图象导向凸透镜112，透镜112可以是F/5.6的凸透镜，尽管其它的透镜也可使用。凸透镜112将调制光图象聚焦到可以是OPC曝光模板的象平面114上，如图1中所示的鼓24。伸展的全息散射器118定位在LED阵列112之前，将来自每个LED104的光束在横向制板或水平方向散射，正如前面图2所述的实施例那样。散射器118在制版方向扩展光束0.2°，在横向制版方向扩展11°。第二全息散射器120定位在柱面透镜106前方，并在横向制版方向进一步散射光束以保证从每个LED104中输出的光完全地混合。照明系统100利用一个非球面透镜108压缩/会聚散射的细长光束到空间光调制器110上，类似于图2中所示的利用LED34的弯曲阵列。因此，本发明包括利用一个弯曲或不弯曲的细长的发光元件阵列，以及从发光阵列输出的光最好是利用全息散射器在水平方向被混合，实现在照明空间光调制器之前光充分地混合。再者，当本发明最好选用DMD空间光调制器时，其它的透射型空间光调制器，包括液晶显示器，可用于代替DMD，并且不含有对任何其它类型的空间光调制器的限制。相反地，本发明适于对一种伸展的可能是不规则形状的空间光调制器如用于本发明的4.7英寸长的DMD照相，以调制入射光并形成光束的象对象平面曝光。
参见图9，它是照明系统100的光路图，表示了从每个发光元件104发出的光的光路。如图中所示，非球面镜118和108将发光元件104的发射体在横向制版范围内成象到凸透镜112的光瞳上。柱面透镜106和114在制版范围内发光元件104的发射体成象到DMD110上。特殊的设计可以是104的象仅接近112的光瞳，而不是在横向制版范围内的光瞳中，104的象接近DMD，而不是在制版范围内的DMD上。透镜108将发自LED104的光束会聚并导向空间光调制器110上。从空间光调制器，110发出的光的象被导入凸透镜112上。参见图10，可以看到柱面透镜106和114在竖直或制版方向将光束压缩到空间光调制器110上。扩束元件如全息散射器，如果需要，可放置在接近光源104和接近透镜108，实现光源光束的混合。
参见图11，它表示一个可为阵列32和102利用的单排LED阵列。这种阵列产生一束适于对空间光调制器均匀照明的细线性光束。参见图12，LED阵列可包括多排发光元件，产生更强的光束。但这种拉长的光束比图11中所示阵列产生的光束有更大的厚度。柱面透镜将发自两种阵列中任何一个的光束在制版方向充分地压缩并入射到空间光调制器上。
参见图13，它是本发明另一实施例的光路图。照明系统130类似于图8、图9、图10中的系统100。在本实施例中除LED，其余的与几个发射体组的132固定在一个单一装置的阵列里。照明器的光源由这些阵列132的几个组成。用于照明器的阵列数和每个阵列的发射体数是对特别应用所选取的设计参数。在一个阵列中可放置多个发射体，而照明器可由这单个阵列驱动。可利用一个附加柱面透镜134。
参见图15和16，它显示本发明另一个实施例的说明系统150。在系统150中，LED154的线性阵列152将光束导向柱面透镜156，而柱面透镜将LED154发出的光准直。非球面镜158将平行光束会聚并聚焦到全息散射器160上。然后，从散射器160出射的散射光被一对非球面透镜162和164在横向制版方向并被柱面透镜106在制版方向会聚到DMD空间光调制器168上。非球面镜162和164可以是兹涅耳非球面镜，如果有需要，可减小系统厚度。出自DMD168的成象光束然后被导向凸透镜170的光瞳上，如图中所示。
虽然在前面的图例中有比照明系统30和100更复杂的结构，但照明系统150达到的技术优点还包括在透镜158的焦点光束更多的散射。
参见图17和图18，它表示本发明另一实施例的照明系统180。发射体184在横向制版的范围内放置在透镜186的焦平面上。在制版范围内，透镜188将发射体成象在积分盘190的表面上，如图中所示。积分盘将发光体的光束混合。盘的前部被弯曲成当光离开盘时导向凸透镜192的光瞳。透镜194通过一对反射镜196将制成制版尺寸的孔径成象到DMD198上。然后，从DMD上出来的光反射到凸透镜192上。图18是折叠到节省篇幅的积分盘190的侧视图，还图示了在制版范围成形成孔径的反射镜。
参见图19和图20，它表示本发明另一实施例照明系统200。此实施例与图15和17的实施例结合，通过玻璃盘积分器202和扩束元件或散射器204达到散射。发射体206放置在透镜208的焦平面上，光束导入在横向制版范围内的积分盘202中。透镜210将发射体在制版范围内成象到积分器的表面。从发射体发出的光通过积分盘202混合。盘202端部的弯曲将光束在横向制版范围内导入散射器204，透镜212将光束在制版范围内导入散射器204。透镜216在横向制版范围内将散射器成象到凸透镜218的孔径中。透镜220在制版范围内将孔径成象到DMD22上。设置透明片226选择性地散射落在DMD上的光束，使光强尽可能的均匀。
描述和图示在各个实施例中的本发明通过对一个伸长的空间光调制器均匀照明达到了一些技术上的优点。发光元件细长阵列的设置，其中从每个元件发出的光在对空间光调制器照明之前，在水平或横向制版方向被有效的混合，并达到了充分地混合。最好利用一个或多个全息散射器在横向制版方向将光混合。从一个或多个发光元件输出的光量的减少不会显著地减少输出到空间光调制器上任何定域部位的光。发光元件可以是LED，激光，闪光灯或别的“开启”响应时间的元件。无论是线性的还是弯曲发光元件阵列都可利用。从那里，阵列输出的光被会聚到空间光调制器上。非球面镜和柱面透镜结合用于将细长的光束导向空间光调制器。发自空间光调制器的光束象通过凸透镜聚焦到象平面，如曝光模版上。
虽然本发明对于个别的几个优选实施例进行了描述，但在阅读了本申请文本后，多种变化及修改对本领域技术人员是显而易见的。因此，所附的权利要求书，在考虑到现有技术起见尽可能宽地包括所有这些改变和修改。

Claims (20)

1.一种照明系统，包括：
(a)一个发光的发光元件细长的阵列；
(b)一个将发自细长的元件阵列的光在水平方向混合的光混合装置；
(c)一个被上述混合光照明的细长的空间光调制器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个定位于上述元件阵列和空间光调制器之间的柱面透镜。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，柱面透镜与上述元件阵列位于相同的平面。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，柱面透镜平行于上述元件阵列。
5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，元件阵列是拱形的。
6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，元件阵列是线性的。
7.如权利要求6所述的照明系统，其特征在于，还包括一个将元件阵列发出的光会聚并将会聚的光导向空间光调制器的透镜。
8.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，透镜包括一个球面透镜。
9.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，透镜包括一个菲涅耳透镜。
10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，光混合器是一个全息散射器。
11.如权利要求10所述的照明系统，其特征在于，至少还包括一个将散射的光束会聚到空间光调制器上的透镜。
12.如权利要求11所述的照明系统，其特征在于，透镜包括一个柱面透镜。
13.如权利要求12所述的照明系统，其特征在于，透镜包括一对柱面透镜。
14.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，光混合装置是光积分器。
15.如权利要求14所述的照明系统，其特征在于，还包括一个将来自光积分器的光束散射。
16.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括一个凸透镜，上述从空间光调制器发出的调制光束被聚焦到凸透镜上。
17.如权利要求16所述的照明系统，其特征在于，空间光调制器将调制光导向背对于入射混合光的下方。
18.如权利要求16所述的照明系统，其特征在于，还包括一个接收来自凸透镜的调制光的曝光模板。
19.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，细长的空间光调制器被从一端到另一端均匀地照明。
20.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，伸长的空间光调制器被从一端到另一端非均匀地照明。
CN96121939A 1995-10-25 1996-10-25 复印装置的照明系统 Pending CN1182225A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US703495P 1995-10-25 1995-10-25
US60/007,034 1995-10-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1182225A true CN1182225A (zh) 1998-05-20

Family

ID=21723839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN96121939A Pending CN1182225A (zh) 1995-10-25 1996-10-25 复印装置的照明系统

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5954424A (zh)
EP (1) EP0795771B1 (zh)
JP (1) JPH09300701A (zh)
KR (1) KR19980028035A (zh)
CN (1) CN1182225A (zh)
CA (1) CA2188609A1 (zh)
DE (1) DE69634001T2 (zh)
TW (1) TW321726B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100363847C (zh) * 2001-12-29 2008-01-23 青岛海洋大学 用数字微反射镜制合成全息图的方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69826840D1 (de) * 1997-02-19 2004-11-11 Digital Projection Ltd Beleuchtungssystem
US6188427B1 (en) * 1997-04-23 2001-02-13 Texas Instruments Incorporated Illumination system having an intensity calibration system
JPH1115915A (ja) * 1997-06-23 1999-01-22 C C S Kk 記号読み取り用照明装置
US6459444B1 (en) * 1997-09-10 2002-10-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Line-sequential recording method and apparatus thereof using stationary recording material
JPH11320968A (ja) 1998-05-13 1999-11-24 Ricoh Microelectronics Co Ltd 光像形成方法及びその装置、画像形成装置並びにリソグラフィ用露光装置
JP3585097B2 (ja) * 1998-06-04 2004-11-04 セイコーエプソン株式会社 光源装置，光学装置および液晶表示装置
US6391264B2 (en) * 1999-02-11 2002-05-21 Careside, Inc. Cartridge-based analytical instrument with rotor balance and cartridge lock/eject system
US6531095B2 (en) * 1999-02-11 2003-03-11 Careside, Inc. Cartridge-based analytical instrument with optical detector
EP1083747A3 (en) * 1999-09-10 2002-10-30 Hitachi, Ltd. Projector and display system
JP3839236B2 (ja) * 2000-09-18 2006-11-01 株式会社小糸製作所 車両用灯具
WO2002065427A1 (fr) * 2001-02-09 2002-08-22 Nichia Corporation Voyant lumineux del
US6977780B2 (en) * 2001-12-27 2005-12-20 Fuji Photo Film Co., Ltd. Image exposure device and laser exposure device applied thereto
EP1403077A1 (de) * 2002-09-24 2004-03-31 Agfa-Gevaert AG Vorrichtung zum zeilenförmigen Beleuchten
US6947459B2 (en) * 2002-11-25 2005-09-20 Eastman Kodak Company Organic vertical cavity laser and imaging system
US6899436B2 (en) * 2003-09-24 2005-05-31 Infocus Corporation Projection apparatus with axis parallel micro mirrors and light sources
US7286111B2 (en) * 2003-11-13 2007-10-23 Eastman Kodak Company Apparatus for electro-optically writing a display
DE10358053A1 (de) * 2003-12-05 2005-07-14 Siemens Ag Lichtsignal
JP4665402B2 (ja) * 2004-02-04 2011-04-06 セイコーエプソン株式会社 投射型表示装置および投射型表示装置の制御方法、並びに投射型表示装置の制御プログラム
US7246923B2 (en) * 2004-02-11 2007-07-24 3M Innovative Properties Company Reshaping light source modules and illumination systems using the same
DE602004027636D1 (de) * 2004-10-28 2010-07-22 Hewlett Packard Development Co Beleuchtung mittels einer Vielzahl von Lichtquellen
US7619786B2 (en) * 2005-03-24 2009-11-17 Carestream Health, Inc. Linear illumination apparatus and method
US8107035B2 (en) * 2007-04-19 2012-01-31 Necsel Intellectual Property Laser backlighting for displays
US8215776B2 (en) * 2009-01-07 2012-07-10 Eastman Kodak Company Line illumination apparatus using laser arrays
US9630424B2 (en) 2011-08-24 2017-04-25 Palo Alto Research Center Incorporated VCSEL-based variable image optical line generator
US8502853B2 (en) 2011-08-24 2013-08-06 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging method with image data scrolling for improved resolution contrast and exposure extent
US8477403B2 (en) 2011-08-24 2013-07-02 Palo Alto Research Center Incorporated Variable length imaging apparatus using electronically registered and stitched single-pass imaging systems
US8872875B2 (en) 2011-08-24 2014-10-28 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging system with anamorphic optical system
US8767270B2 (en) * 2011-08-24 2014-07-01 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging apparatus with image data scrolling for improved resolution contrast and exposure extent
US8670172B2 (en) 2011-08-24 2014-03-11 Palo Alto Research Center Incorporated Variable length imaging method using electronically registered and stitched single-pass imaging
US8390917B1 (en) 2011-08-24 2013-03-05 Palo Alto Research Center Incorporated Multiple line single-pass imaging using spatial light modulator and anamorphic projection optics
US9030515B2 (en) 2011-08-24 2015-05-12 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging method using spatial light modulator and anamorphic projection optics
US8520045B2 (en) 2011-08-24 2013-08-27 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging system with spatial light modulator and catadioptric anamorphic optical system
US8405913B2 (en) * 2011-08-24 2013-03-26 Palo Alto Research Center Incorporated Anamorphic projection optical system
US8472104B2 (en) * 2011-08-24 2013-06-25 Palo Alto Research Center Incorporated Single-pass imaging system using spatial light modulator anamorphic projection optics
US8791972B2 (en) 2012-02-13 2014-07-29 Xerox Corporation Reflex-type digital offset printing system with serially arranged single-pass, single-color imaging systems
TWI468650B (zh) * 2012-09-14 2015-01-11 Ind Tech Res Inst 光學檢測系統及其光學檢測裝置
US9354379B2 (en) 2014-09-29 2016-05-31 Palo Alto Research Center Incorporated Light guide based optical system for laser line generator
DE102016117863A1 (de) 2016-09-22 2018-03-22 Océ Holding B.V. Elektrofotografiestation und Verfahren zur Belichtung eines Bildträgers
WO2019099297A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-23 Princeton Optronics, Inc. Structured light illuminators including a chief ray corrector optical element

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4787013A (en) * 1987-11-30 1988-11-22 Santa Barbara Research Center Intermediate range intensity modification of gaussian beam using optical integration means
US4893223A (en) * 1989-01-10 1990-01-09 Northern Telecom Limited Illumination devices for inspection systems
US5041851A (en) * 1989-12-21 1991-08-20 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator printer and method of operation
US5151718A (en) * 1990-12-31 1992-09-29 Texas Instruments Incorporated System and method for solid state illumination for dmd devices
US5105207A (en) * 1990-12-31 1992-04-14 Texas Instruments Incorporated System and method for achieving gray scale DMD operation
US5159485A (en) * 1990-12-31 1992-10-27 Texas Instruments Incorporated System and method for uniformity of illumination for tungsten light
CA2084111A1 (en) * 1991-12-17 1993-06-18 William E. Nelson Virtual display device and method of use
JP3098666B2 (ja) * 1993-12-14 2000-10-16 シャープ株式会社 画像形成装置
US5467146A (en) * 1994-03-31 1995-11-14 Texas Instruments Incorporated Illumination control unit for display system with spatial light modulator
US5704700A (en) * 1994-07-25 1998-01-06 Proxima Corporation Laser illuminated image projection system and method of using same
US5631721A (en) * 1995-05-24 1997-05-20 Svg Lithography Systems, Inc. Hybrid illumination system for use in photolithography

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100363847C (zh) * 2001-12-29 2008-01-23 青岛海洋大学 用数字微反射镜制合成全息图的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0795771A2 (en) 1997-09-17
EP0795771A3 (en) 1999-03-03
DE69634001D1 (de) 2005-01-13
DE69634001T2 (de) 2005-12-01
US5954424A (en) 1999-09-21
TW321726B (zh) 1997-12-01
EP0795771B1 (en) 2004-12-08
KR19980028035A (ko) 1998-07-15
JPH09300701A (ja) 1997-11-25
CA2188609A1 (en) 1997-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1182225A (zh) 复印装置的照明系统
CN100355022C (zh) 照明方法和曝光方法及其装置
CN1109917C (zh) 照明一种感光介质用的装置和方法
JP3368110B2 (ja) 光源装置及び光学機器
KR100449129B1 (ko) 조사시스템
EP0837350A1 (en) Improvements relating to illumination optics for spatial light modulator
EP1708513A2 (en) Illumination unit and image projection apparatus employing the same
CN1879062A (zh) 用于微光刻投影曝光设备的照明系统
CN1731238A (zh) 能够消除激光散斑的照明系统及采用其的投影系统
CN104020635A (zh) 具有降低颜色不均的光学系统的光源装置及投影装置
US7538916B2 (en) Document lighting device, image reader, color document reader, and image forming device
CN210142255U (zh) 照明系统以及投影装置
JPH0380214A (ja) ラスタ入力走査装置
JP2020537763A (ja) ホログラムの照明
JP2001500630A (ja) ラインスキャナまたはラインプリンタ用光学システム
CN101154054B (zh) 基板曝光装置及照明装置
CN100370311C (zh) 小型led模块和采用该模块的投影显示器
CN1148689A (zh) 用两个镜阵列产生平行光的装置
CN213069459U (zh) 照明系统及投影装置
US7852522B2 (en) Original-document illumination apparatus, image reading apparatus, color-original-document reading apparatus, and image forming apparatus
CN1112036C (zh) 图像显示装置
US20020001188A1 (en) Edge-lit luminaire having prismatic optical control
JP2005311662A (ja) 原稿照明装置、画像読み取り装置、カラー原稿読み取り装置、および画像形成装置
JPS607425A (ja) 発光素子
CN211826879U (zh) 照明系统与投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication