DE19944760A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Kompensation von Inhomogenitäten bei Abbildungssystemen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Kompensation von Inhomogenitäten bei AbbildungssystemenInfo
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Abstract
Es wird eine Belichtungs- und Modulationsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Modulation der Belichtungsintensität beim Integrating-Digital-Screen-Imaging System (IDSI) beschrieben mit einer Lichtquelle, einem Lichtmodulator und verschiedenen Einrichtungen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzustellen, mit dem die Belichtungsqualität mit einfachen Mitteln optimiert werden kann. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Variation der Anzahl der für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials genutzten Zellen des Lichtmodulators aufweist bzw. daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials genutzten Zellen des Lichtmodulators variiert werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft eine Belichtungs- und
Modulationsvorrichtung zur Modulation der
Belichtungsintensität beim Integrating-Digital-Screen-
Imaging Verfahren (IDSI) mit einer Lichtquelle, mit
einem Lichtmodulator, der eine Mehrzahl von Reihen aus
lichtmodulierenden Zellen aufweist, mit einer
Einrichtung zum Abbilden der Lichtquelle auf dem
Lichtmodulator, mit einer Einrichtung zum Abbilden des
Lichtmodulators auf lichtempfindliches Material, mit
einer Einrichtung zur Erzeugung einer relativen Bewegung
zwischen dem Lichtmodulator und dem lichtempfindlichen
Material, wobei die Richtung der Bewegung im
wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Spalten aus
lichtmodulierenden Zellen verläuft, sowie mit einer
Einrichtung zum Scrollen eines Datenmusters durch die
verschiedenen Spalten des Lichtmodulators, mit einer
Rate, durch die die Abbildung irgend eines Datenmusters
im wesentlichen stationär relativ zu den
lichtempfindlichen Material während der Bewegung
gehalten wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Belichtung und zur Modulation der Belichtungsintensität
beim Integrating-Digital-Screen-Imaging Verfahren
(IDSI), bei dem Licht aus einer Lichtquelle, auf einem
Lichtmodulator, der eine Mehrzahl von Reihen aus
lichtmodulierenden Zellen aufweist, abgebildet wird und
von diesem moduliert wird, wonach der Lichtmodulator auf
lichtempfindliches Material, welches sich in einer
Relativbewegung zum Lichtmodulator befindet, abgebildet
wird, wobei die Richtung der Bewegung im wesentlichen
senkrecht zu der Richtung der Reihen aus
lichtmodulierenden Zellen verläuft und daß die auf dem
lichtempfindlichen Material abzubildenden Daten durch
die Spalten des Lichtmodulators gescrollt werden, mit
einer Rate, durch die die Abbildung irgend eines
Datenmusters im wesentlichen stationär relativ zu den
lichtempfindlichen Material während der Bewegung
gehalten wird.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist aus der DE 41 21 509 A1
bekannt. Die in dieser Schrift beschriebene
Erfindung ist insbesondere von Bedeutung für Prozesse,
bei denen große Mengen von moduliertem Licht im blauen
und ultravioletten Bereich benötigt werden, wie
beispielsweise bei der Belichtung von Druckplatten, der
Belichtung von gedruckten Schaltungen und bei der
Stereolithographie. Prinzip der Erfindung ist, daß eine
Relativbewegung zwischen Lichtmodulator und dem
lichtempfindlichen Material erzeugt wird. Der Bildinhalt
wird ortsfest auf das zu belichtenden Material
projiziert. Die Belichtung baut sich durch Integration
aller kurzen Einzelbelichtungen der Zellen einer Reihe
auf. So werden Streifen mit einer Anzahl der Reihen des
Lichtmodulators entsprechenden Breite belichtet. Durch
ein Aneinandersetzen mehrerer Streifen wird eine größere
Fläche belichtet.
Problematisch bei der beschriebenen Vorrichtung ist, daß
Inhomogenitäten im Lichtmodulator, z. B. durch
Ausleuchtungsunterschiede oder lokal unterschiedliche
Abbildungsleistung bei einheitlich angesteuerten Zellen
unterschiedliche Belichtungsergebnisse innerhalb eines
Teilbildes auf den zu belichtenden Material erzeugen.
Die Unterschiede von auf dem lichtempfindlichen Material
benachbarten Pixeln sind in der Regel vom menschlichen
Auge nicht zu detektieren, da der Mensch hauptsächlich
Änderungen erkennt. Sehr problematisch ist die
Kompensation vor allem in Bereichen, wo auf dem
lichtempfindlichen Material nicht benachbarte Pixel
nebeneinander projiziert werden. Beim IDSI Verfahren
trifft das auf die äußeren Reihen zu, denn dort treffen
die belichteten Streifen aufeinander.
Im Gegensatz zum IDSI Verfahren werden beim Digital-
Screen-Imaging (DSI) Verfahren einzelne Bildabschnitte
belichtet. Das Gesamtbild setzt sich dann aus einer
Vielzahl von Einzelbildern zusammen. Versuche, daß beim
DSI Verfahren angewandte System zur Kompensation von
Inhomogenitäten, die Energie jeder Zelle getrennt
einzustellen, auf das IDSI System zu übertragen,
schlugen fehl. Zum einen übersteigen die nötigen
Übertragungsraten bei maximal ca. 50 kHz Scrollfrequenz
bei einer nötigen Abstufungstiefe von minimal 6 Bit,
besser 8 Bit bei einer Lichtmodulatorbreite von 1024
Zellen bei weitem die Fähigkeiten einer
Ansteuerelektronik. Zum anderen gibt es keinen
Lichtmodulator, der schnell genug arbeiten würde, um bei
einem Takt von 50 kHz eine Abstufung von 6 bis 8 Bit zu
gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und
ein Verfahren vorzustellen, mit dem die
Belichtungsqualität mit einfachen Mitteln optimiert
werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch
gelöst, daß die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung
zur Variation der Anzahl der für die Belichtung des
lichtempfindlichen Materials genutzten Zellen des
Lichtmodulators aufweist bzw. daß beim erfindungsgemäßen
Verfahren die Anzahl der für die Belichtung des
lichtempfindlichen Materials genutzten Zellen des
Lichtmodulators variiert werden kann.
Die Bildinformation wird nicht die gesamte Strecke durch
den Lichtmodulator gescrollt. Der Scrollvorgang wird
vielmehr nach einer bestimmten, reihenweise
einstellbaren Zahl von Zellen unterbunden. Die
Belichtungszeit kann damit für jeden Pixel der Reihe auf
dem lichtempfindlichen, zu belichtenden Material
variiert werden. Die integrierte Energie einer Reihe ist
genau definierbar. Die Inhomogenitäten können so mit
einer einfachen Steuerung ausgeglichen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den großen Vorteil
im Gegensatz zu DSI Vorrichtungen, daß die Anzahl der zu
kalibrierenden Zellen von mehreren hunderttausend Zellen
auf ca. tausend Reihen reduziert werden kann.
Der Lichtmodulator besteht gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung aus mindestens 1024.768
Zellen. Hierdurch erhält man die Möglichkeit, daß die
Abstufung der Belichtungsenergie sehr fein erfolgen
kann. Die Einstellung kann in 768 Einheiten bzw. in 1024
Einheiten vorgenommen werden, je nach Scrollrichtung des
Datenmusters durch den Lichtmodulator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform
der Erfindung besteht der Lichtmodulator aus einer
Mikrospiegelanordnung (Digital Mirror Device - DMD). Die
einzelnen Spiegel der Mikrospiegelanordnung lassen sich
vorteilhaft ansteuern. Diejenigen Spiegel die durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung nicht für die Belichtung
des lichtempfindlichen Materials genutzt werden, lenken
den auf sie abgebildeten Lichtstrahl vom
lichtempfindlichen Material weg.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften
Ausgestaltungsformen der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Lichtmodulator aus einer Flüssigkristallanordnung,
aus magnetooptischen Zellen, oder aus ferro-elektrischen
Zellen besteht. Prinzipiell sind auch alle weiteren
Variationen von Lichtmodulatoren einsetzbar. Es ergibt
sich der große Vorteil, daß jede schon bestehende IDSI
Vorrichtung mit einer Einrichtung zur Variation der
Anzahl der für die Belichtung des lichtempfindlichen
Materials genutzten Zellen des Lichtmodulators
umgerüstet werden kann.
Die Verfahrensaufgabe wird, wie schon erwähnt, sehr
vorteilhaft dadurch gelöst, daß die Anzahl der für die
Belichtung des lichtempfindlichen Materials genutzten
Zellen des Lichtmodulators variiert wird.
Die Belichtungszeit kann für jeden Pixel auf dem
lichtempfindlichen, zu belichtenden Material variiert
werden, da die Bildinformation nicht mehr über die
gesamte Strecke des Lichtmodulators gescrollt wird. Die
integrierte Energie einer Reihe ist genau definierbar.
Die Inhomogenitäten können so mit einer einfachen
Steuerung ausgeglichen werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Bilddaten
nicht anfänglich in die erste Spalte des Lichtmodulators
übertragen werden. Die Daten können beispielsweise erst
auf eine weiter hinten liegende Spalte übertragen
werden. Die davor liegenden Spalten werden dann nicht
zur Belichtung genutzt. Die aufgebrachte
Belichtungsenergie sinkt somit.
Anhand der Zeichnungen, die ein Ausgestaltungsbeispiel
der Erfindung darstellen, wird diese näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der
vollständigen Belichtungs- und
Modulationsvorrichtung,
Fig. 2-5 eine schematische Darstellung des
Datenmusterübertragungsprinzips und
Fig. 6 eine schematische Darstellung des
Lichtmodulators mit für die Belichtung
genutzten und ungenutzten Zellen.
In Fig. 1 ist schematisch die Belichtungs- und
Modulationsvorrichtung 1 gezeigt. Eine Lichtquelle 2
wird unter Verwendung einer ersten Linse 3 auf einem
Lichtmodulator 4 abgebildet. Die Position des
lichtempfindlichen Materials 5 relativ zum
Lichtmodulator 4 wird durch eine Positioniereinrichtung
6 verändert. Die Relativbewegung erfolgt in Richtung der
Zellen einer Reihe des Lichtmodulators 4. Datenmuster
werden unter Verwendung einer Treiberschaltung 7 in die
erste Spalte mit Zellen 8 des Lichtmodulators 4
übertragen. Wichtig hierbei ist die Synchronisation der
Datenmusterübertragung und der Relativbewegung zwischen
Lichtmodulator 4 und lichtempfindlichen Material 5. Das
in die erste Spalte übertragene Datenmuster wird
synchron zur Relativbewegung in die nächste Spalte
verschoben, so daß das auf das lichtempfindliche
Material 5 übertragene Datenmuster ortsfest auf diesem
verbleibt. Der Lichtmodulator 4 besteht aus mehreren
Spalten von Zellen 8. Das auf den Lichtmodulator 4
übertragene Datenmuster besteht aus Kombinationen von
aktivierten und inaktivierten Zellen 8. Werden die
Zellen 8 aktiviert, wird das auf sie fallende Licht über
eine zweite Linse 9 auf das lichtempfindliche Material 5
übertragen. Das Licht, das auf inaktive Zellen trifft,
wird vom lichtempfindlichen Material 5 weggelenkt.
Besonders positiv bei der dargestellten Ausführungsform
ist, daß eine Einrichtung 10 vorgesehen ist, die die
Anzahl der Zellen, die für eine Belichtung zur Verfügung
stehen variiert. Das bedeutet, daß nicht alle Zellen 8
einer Reihe für die Datenmusterübertragung ansteuerbar
sind. Da die Belichtungsintensität des zu belichtenden
Materials von der Dauer der Belichtung, also von den zur
Verfügung stehenden Zellen 8, abhängig ist, hat man über
diese Einrichtung 10, die Möglichkeit Inhomogenitäten
des Bildes auszugleichen.
In den Fig. 2 bis 5 ist dargestellt, wie ein
Datenmuster von Zelle zu Zelle in einer Reihe verschoben
wird und dabei ortsfest auf dem lichtempfindlichen
Material 5 bleibt. In Fig. 2 erreicht ein Signal die
erste Zelle Z1. Dasselbe Datenmuster wird in Fig. 3 auf
die nächste Spalte bzw. hier Zelle 22 übertragen,
während ein neues Muster in die erste Spalte bzw. hier
Zelle 21 übertragen wird. In Fig. 5 ist das zuerst
eingelesene Datenmuster an Zelle 4 Z4 angelangt. Die
Zellen Z5 bis Z6 sind durch die Einrichtung 10 nicht für
die Übertragung des Datenmusters ansteuerbar. Sie stehen
nicht zur Belichtung des lichtempfindlichen Materials
zur Verfügung. Wird eine höhere Belichtungsintensität
benötigt, so werden diese aktiviert und das Datenmuster
wird weiter übertragen.
Fig. 6 zeigt einen Lichtmodulator 4, der in Reihen R1
bis R9 und in Spalten S1 bis S8 untergliedert ist. Die
gestrichelt dargestellten Zellen 11 stehen für die
Belichtung zur Verfügung. Datenmuster werden in die
Spalte S8 eingelesen und in Spalte S7 übertragen. In den
verschiedenen Reihen R1 bis R8 ist eine unterschiedliche
Anzahl von Zellen 11 ansteuerbar. Da die
Belichtungsintensität über die Zellen einer Reihe
integriert wird, erhält man so unterschiedliche
Belichtungsintensitäten für einzelne Pixel auf dem
lichtempfindlichen Medium 5.
Claims (8)
1. Die Erfindung betrifft eine Belichtungs- und
Modulationsvorrichtung (1) zur Modulation der
Belichtungsintensität beim Integrating-Digital-
Screen-Imaging Verfahren (IDSI) mit einer
Lichtquelle (2), mit einem Lichtmodulator (4), der
eine Mehrzahl von Reihen aus lichtmodulierenden
Zellen (8) aufweist, mit einer Einrichtung (3) zum
Abbilden der Lichtquelle auf den Lichtmodulator (4),
mit einer Einrichtung (9) zum Abbilden des
Lichtmodulators (4) auf lichtempfindliches Material
(5), mit einer Positioniereinrichtung (6) zur
Erzeugung einer relativen Bewegung zwischen dem
Lichtmodulator (4) und dem lichtempfindlichen
Material (5), wobei die Richtung der Bewegung im
wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Spalten
aus lichtmodulierenden Zellen verläuft, sowie mit
einer Einrichtung zum Scrollen eines Datenmusters
durch die verschiedenen Spalten des Lichtmodulators
(4), mit einer Rate, durch die die Abbildung irgend
eines Datenmusters im wesentlichen stationär relativ
zu den lichtempfindlichen Material (5) während der
Bewegung gehalten wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorrichtung
mindestens eine Einrichtung (10) zur Variation der
Anzahl der für die Belichtung des lichtempfindlichen
Materials (5) genutzten Zellen (11) des
Lichtmodulators (4) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Lichtmodulator (4)
aus mindestens 1024.768 Zellen (8) besteht.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtmodulator (4) aus einer
Mikrospiegelanordnung (Digital Mirror Device -
DMD) besteht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtmodulator (4) aus einer
Flüssigkristallanordnung besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtmodulator (4) aus magnetooptischen Zellen
besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lichtmodulator (4) aus ferro-elektrischen Zellen
besteht.
7. Verfahren zur Belichtung und zur Modulation der
Belichtungsintensität beim Integrating-Digital-
Screen-Imaging Verfahren (IDSI), bei dem Licht aus
einer Lichtquelle (2), auf einem Lichtmodulator (4),
der eine Mehrzahl von Reihen aus lichtmodulierenden
Zellen (8) aufweist, abgebildet wird und von diesem
moduliert wird, wonach der Lichtmodulator (4) auf
lichtempfindliches Material (5), welches sich in
einer Relativbewegung zum Lichtmodulator (4)
befindet, abgebildet wird, wobei die Richtung der
Bewegung im wesentlichen senkrecht zu der Richtung
der Spalten aus lichtmodulierenden Zellen (8)
verläuft und daß die auf dem lichtempfindlichen
Material (5) abzubildenden Daten durch die Spalten
des Lichtmodulators (4) gescrollt werden, mit einer
Rate, durch die die Abbildung irgend eines
Datenmusters im wesentlichen stationär relativ zu
den lichtempfindlichen Material (5) während der
Bewegung gehalten wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Anzahl der für die
Belichtung des lichtempfindlichen Materials (5)
genutzten Zellen (11) des Lichtmodulators (4)
variiert werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die abzubildenden
Daten in eine beliebige Spalte verschoben werden, um
von dort aus zu den nächsten folgenden Spalten
übertragen zu werden.
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