DE60114741T2 - Beleuchtungssystem zur Verwendung in abbildenden Systemen - Google Patents

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DE60114741T2
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Bildgebungssysteme und betrifft insbesondere Beleuchtungssysteme zur Verwendung in Bildgebungssystemen.
  • Herkömmliche Bildgebungssysteme enthalten in der Regel ein Beleuchtungssystem zum Erzeugen eines Beleuchtungsfelds und eine Optikbaugruppe zum Anwenden des Beleuchtungsfelds in modulierter Form auf eine Bildgebungsoberfläche. Derartige Beleuchtungssysteme können eine Linie aus Laserbeleuchtung bereitstellen, so daß eine Linie von Bildelementen (oder Pixeln) aus Gründen der Effizienz bei der Bildgebung jeweils abgebildet werden kann. Das Beleuchtungsfeld kann moduliert werden, indem das Beleuchtungssystem selektiv gesteuert wird (wie zum Beispiel aus US-Patent Nr. 4,804,975 bekannt), oder indem ein Lichtmodulator verwendet wird, um das Beleuchtungsfeld selektiv zu modulieren. Beleuchtungssysteme, die das Beleuchtungsfeld modulieren, erfordern im allgemeinen, daß relativ hohe Leistungen mit recht hohen Geschwindigkeiten ein- und ausgeschaltet werden. Dies kann relativ aufwendig und schwierig bei der Verwendung sein, um qualitativ hochwertige und/oder hochaufgelöste Bildgebung zu erzielen. Es ist deshalb wünschenswert, daß in bestimmten Anwendungen Lichtmodulatoren verwendet werden. Der Einsatz von Lichtmodulatoren gestattet, daß das Beleuchtungssystem ein relativ gleichförmiges Beleuchtungsfeld liefert. Dadurch können die Laseremitter einen relativ gleichförmigen Leistungsverbrauch aufweisen und bei einer relativ gleichförmigen Temperatur gehalten werden, was ebenfalls zur Gleichförmigkeit des Beleuchtungsfelds beiträgt.
  • Beleuchtungssysteme zur Bereitstellung von gleichförmigen Feldern mit Hochleistungsbeleuchtung enthalten in der Regel ein Array von Laserdiodenemittern und eine Vielzahl optischer Elemente, die positioniert sind, um die Größe und Gleichförmigkeit des Beleuchtungsfelds einzustellen und das Beleuchtungsfeld auf einen Lichtmodulator zu lenken. Aus US-Patent Nr. 4,786,918 beispielsweise ist ein Laserdiodenarray bekannt, das mehrere räumlich angeordnete Laseremitter enthält, die zum Belichten mit einem Laserlinienmodulator verwendet werden können. Ein Lichtmodulator für herkömmliche Systeme kann entweder das modulierte Beleuchtungsfeld durch den Lichtmodulator in Richtung auf die Bildgebungsoberfläche durchlassen (wie zum Beispiel aus US-Patent Nr. 5,521,748 bekannt) oder kann das modulierte Beleuchtungsfeld in Richtung auf die Bildgebungsoberfläche lenken (zum Beispiel wie ebenfalls aus US-Patent Nr. 5,521,748 sowie den US-Patenten Nrn. 5,132,723 und 5,049,901 bekannt).
  • Herkömmliche Bildgebungssysteme, die einen Lichtmodulator enthalten, fokussieren in der Regel das Nahfeldbild der Lichtquelle auf den Lichtmodulator. Die aus dem US-Patent Nr. 5,521,748 bekannten Systeme sehen beispielsweise jeweils vor, daß das Nahfeldbild der Lichtquelle in der Richtung der langsamen Achse von der Bildgebungsoptik auf den Lichtmodulator fokussiert wird. Die Nahfeldbildung auf den Modulator erfordert jedoch, daß die physische Anordnung aus Lichtquelle, Bildgebungslinsen und Modulator sehr präzise positioniert werden, um sicherzustellen, daß der Brennpunkt des Lichts von jedem der Emitter auf dem Modulator liegt. Wenn der Brennpunkt nicht auf dem Lichtmodulator liegt, dann kann die Qualität des Bilds beeinträchtigt werden. Wenn die Brennweite recht kurz ist, dann wird außerdem die Divergenz ein signifikantes Problem, da die Divergenz zu der Brennweite einer Linse in umgekehrter Beziehung steht. Zudem können kleine Abweichungen bei der Anordnung und/oder Leistung der verschiedenen Emitter relativ zueinander zu signifikanten Abweichungen bei dem auf dem Modulator abgebildeten Lichtfeld führen.
  • Beleuchtungssysteme, wie sie aus US-Patent Nr. 5,521,748 bekannt sind, enthalten ein Array von Emittern und ein Array von kleinen Linsen neben den Emittern derart, daß spezifische Abschnitte des Lichtmodulators jeweils von einem spezifischen Emitter und seiner zugeordneten kleinen Linse beleuchtet werden. Solche Beleuchtungssysteme können zumindest teilweise aufgrund von Abweichungen bei den Emittercharakteristiken und/oder einer etwaigen Überlappung von Beleuchtungsabschnitten am Modulator, die bei dem Bemühen auftreten können, eine vollständige Abdeckung des Modulators sicherzustellen, nicht-gleichförmige Beleuchtungsfelder auf den Lichtmodulator liefern.
  • Wie in dem US-Patent Nr. 5,900,981 erörtert, ist eine Art von Ungleichförmigkeit bei einem Beleuchtungsfeld, die sich aus dem Einsatz von einem Laserdiodenelementen ergeben kann, der „Smile"-Effekt, bei dem der mittlere Abschnitt der Beleuchtungslinie absinkt und den aktiven Abschnitt des Modulators verpaßt. Es ist offenbart, daß die in dem US-Patent Nr. 5,900,981 offenbarten Systeme natürliche Aberrationen und/oder künstliche Aberrationen für den angegebenen Zweck verwenden, die Empfindlichkeit des optischen Systems gegenüber dem „Smile"-Phänomen zu reduzieren. Die Systeme von US-Patent Nr. 5,900,981 sehen jedoch auch vor, daß das Nahfeldbild der Lichtquelle in der Richtung der langsamen Achse durch Bildgebungsoptik auf den Lichtmodulator fokussiert wird. Solche Systeme können mit vielen der oben erörterten Mängel behaftet sein. Die Nahfeldbildgebung beispielsweise gestattet nicht, daß das Bildgebungssystem in der langsamen Achse telezentrisch ist, wodurch die Entfernung zwischen optischen Elementen der langsamen Achse geändert werden kann, ohne die Beleuchtungsqualität zu beeinflussen. Eine Telezentrizität tritt auf, wenn Strahlen senkrecht zu einer einfallenden Oberfläche verlaufen.
  • Beleuchtungssysteme zur Verwendung in Wärmebildgebungssystemen, bei denen ein Wärmeaufzeichnungsmedium belichtet wird, erfordern in der Regel eine größere Leistung als die, die bei lichtempfindlichen Bildgebungssystemen erforderlich ist, da mindestens ein Teil des Aufzeichnungsmediums während der Bildgebung thermisch abgetragen werden muß. Wenn die Beleuchtungsquelle mehrere Laserdioden umfaßt, erfordern Wärmebildgebungssysteme im allgemeinen, daß der Füllfaktor (Breite jedes Emitters/Abstand der Emitter) erhöht wird. Eine Erhöhung des Füllfaktors verursacht jedoch im allgemeinen, daß auch die Divergenz zunimmt. Die Divergenz steht zu der Verbreiterung eines Lichtfelds in Beziehung, während es sich von einer Quelle wegbewegt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der effizienten Bereitstellung eines Beleuchtungssystems für Bildgebungssysteme, das bei einem Lichtmodulator einen gleichförmigen Beleuchtungsbereich effizient produziert.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Beleuchtungssystems, das minimale Beleuchtungsdivergenz aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines solchen Beleuchtungssystems, das Telezentrizität aufweist, um Vergrößerungs- und/oder Fokussierungseinstellungen während des Gebrauchs zu erleichtern.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht außerdem in der Bereitstellung eines Beleuchtungssystems mit einem relativ hohen Füllfaktor, aber dennoch einer relativ niedrigen Divergenz.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht außerdem in der Bereitstellung eines Beleuchtungssystems, mit dem die Vorzüge einer Nahfeldbildgebung (zum Beispiel Vergrößerung) und einer Fernfeldbildgebung (zum Beispiel weniger Divergenz) in einem System erreicht werden.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die oben erwähnten Aufgaben werden durch ein Beleuchtungssystem mit den spezifischen, in Anspruch 1 dargelegten Merkmalen und ein Verfahren nach Anspruch 10 realisiert. Spezifische Merkmale für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und folgenden Zeichnungen.
  • Die Erfindung stellt ein verbessertes Beleuchtungssystem zum Gebrauch in Bildgebungssystemen bereit, die in der Richtung der langsamen Achse ein nicht-überlapptes Nahfeldbild und in der Richtung der langsamen Achse bei einem Lichtmodulator ein Fernfeldbild der Beleuchtungsquelle erzeugen können. Bei einer Ausführungsform erzeugt das Beleuchtungssystem einen Beleuchtungsbereich für einen Lichtmodulator entlang der Richtung einer langsamen Achse und entlang der Richtung einer schnellen Achse und enthält mehrere Laserdiodenemitter, ein erstes Array von ersten Mikrolinsen und ein zweites Array von zweiten Mikrolinsen. Die mehreren Laserdiodenemitter sind in einem Array angeordnet, und jeder der Laserdiodenemitter erzeugt Beleuchtung in der Richtung einer langsamen Achse und in der Richtung einer schnellen Achse. Jede erste Mikrolinse in dem ersten Array entspricht einem der Laserdiodenemitter und kollimiert die Beleuchtung in Richtung der langsamen Achse. Jede der zweiten Mikrolinsen in dem zweiten Array entspricht einer der ersten Mikrolinsen. Jede der zweiten Mikrolinsen ist so angeordnet, daß sie Beleuchtung von einer der ersten Mikrolinsen erhält. Die ersten Mikrolinsen erzeugen in Richtung der langsamen Achse ein nicht-überlapptes Nahfeldbild.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die folgende Beschreibung läßt sich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verstehen. Es zeigen:
  • 1 ein veranschaulichendes Funktionsdiagramm eines Bildgebungssystems, das ein Beleuchtungssystem der Erfindung enthält;
  • 2 ein veranschaulichendes isometrisches Diagramm eines Beleuchtungssystems der Erfindung;
  • 3 eine veranschaulichende Ansicht der Richtung der langsamen Achse des Systems von 2 entlang der Linie 3-3 davon, und
  • 4 eine veranschaulichende Ansicht der Richtung der schnellen Achse des Systems von 2 entlang der Line 4-4 davon.
  • Die Zeichnungen sind lediglich aus Veranschaulichungsgründen gezeigt und nicht maßstabsgetreu.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie in 1 gezeigt, enthält eine Ausführungsform eines Bildgebungssystems, in die ein Beleuchtungssystem der Erfindung integriert ist, eine Beleuchtungsquelle 10 wie etwa ein Array von Laseremittern und eine zugeordnete Optik, ein Feldlinsensystem 12 mit einer oder mehreren Feldlinsen, einen Lichtmodulator 14, eine Bildgebungsoptik 16 und eine Bildgebungstrommel zum Tragen eines Aufzeichnungsmediums 18. Allgemein wird das Beleuchtungsfeld selektiv auf das Wärmebildgebungsmedium fokussiert, um ein gewünschtes Bild zu erzeugen. Das Aufzeichnungsmedium enthält eine Schutzbeschichtung, die verhindert, daß der Film, wenn er Licht ausgesetzt wird, belichtet wird. Das lichtgeschützte Aufzeichnungsmedium kann zum Druck gemäß Wärmedrucktechniken selektiv thermisch abgetragen werden.
  • Die Beleuchtungsquelle 10 erzeugt und emittiert eine Linie kontinuierlicher Wellenenergie. Der in 2 gezeigte Lichtmodulator 14 ist reflektierend und umfaßt bei einer bevorzugten Ausführungsform ein reflektierendes „Grating Light Valve" (GLV). Die Beugung nullter Ordnung des Beleuchtungsfelds von dem GLV wird von der Bildgebungsoptik 16 auf das Wärmeaufzeichnungsmedium abgebildet. Die Beugungsbilder höherer Ordnung können durch nicht gezeigte entsprechende optische Einrichtungen blockiert werden. Die Bildgebungsoptik 16 überträgt das Bild von den GLV auf das Aufzeichnungsmedium.
  • Wie in 2 gezeigt, enthält die Beleuchtungsquelle 10 einer Ausführungsform der Erfindung ein Array von Laserdiodenemittern 20, eine Kollimationslinse 22 für die schnelle Achse, ein erstes Array von Mikrolinsen 24, ein zweites Array von Mikrolinsen 26 und eine Verengungslinse 28 für die schnelle Achse. Das Array von Laserdiodenemittern 20 kann beispielsweise Emitter enthalten, die jeweils einen Beleuchtungsbereich von 1 Mikrometer mal 200 Mikrometer bereitstellen und in Intervallen von 400 Mikrometern entlang des Arrays 20 beabstandet sind. Das Feldlinsensystem 12 der Ausführungsform von 2 enthält eine Kollimationslinse 30 für die langsame Achse und eine Kollimationslinse 32 für die schnelle Achse.
  • Wie in 3 weiter gezeigt wird, läuft Licht von jedem Emitter in Richtung der langsamen Achse durch die Kollimationslinse 22 für die schnelle Achse und wird in Richtung der langsamen Achse durch eine jeweilige Mikrolinse in dem ersten Array erster Mikrolinsen 24 kollimiert. Das kollimierte Licht von jeder Mikrolinse in dem ersten Array wird dann von einer jeweiligen Mikrolinse in dem zweiten Array von zweiten Mikrolinsen 26 fokussiert, deren Brennpunkt auf einer Nahfeldbildebene 34 liegt. Die Nahfeldbildebene 34 umfaßt Teile der Beleuchtung von den Emittern in dem Array 20, die sich in Richtung der langsamen Achse nicht überlappen. Die Vergrößerung des doppelten Mikrolinsenarrays kann bei einer Ausführungsform als der Kehrwert des Füllfaktors (FF) der Emitter spezifiziert werden, das heißt 1/FF.
  • Das Nahfeldbild tritt dann durch eine Verengungslinse 28 für die schnelle Achse zu der Kollimationslinse 30 für die langsame Achse hindurch, die die Beleuchtung in Richtung der langsamen Achse bei Ausbildung des Fernfeldbilds entlang der Oberfläche 15 des Lichtmodulators 14 kollimiert. Die Beleuchtung tritt, in Richtung der langsamen Achse unbeeinflußt, durch die Kollimationslinse 32 für die schnelle Achse hindurch. Das Beleuchtungssystem stellt deshalb in Richtung der langsamen Achse ein nicht-überlapptes Nahfeldbild bereit, das auf eine Bildebene 34 fokussiert wird, und ein kollimiertes Fernfeldbild beim Lichtmodulator. Beleuchtung, die von jedem Emitter herrührt, wird deshalb bei der Ausbildung des Fernfeldbilds über den ganzen Lichtmodulator 14 in Richtung der langsamen Achse verteilt. Dies verbessert die Gleichförmigkeit des Strahls und reduziert die Divergenz.
  • Die Divergenz der langsamen Achse des dargestellten Systems kann beschrieben werden als: θs = As·(Lb/L1)·FF,wobei
  • As
    die Abweichung der Laserdiodenemitter für die langsame Achse ist,
    Lb
    die Länge des Stabs aus Laserdiodenemittern ist und
    L1
    die Länge der Beleuchtungslinie auf dem Modulator ist.
  • Diese Divergenz ist relativ gering, während die Tiefenschärfe relativ groß ist. Die Gleichförmigkeit des Strahls wird verbessert, weil die jedem Emitter zugeordnete Beleuchtung sich nicht mit Beleuchtung von anderen Emittern bei dem entlang der Bildebene 34 angeordneten Nahfeldbild überlappt.
  • Wie in 4 gezeigt, wird in Richtung der schnellen Achse Licht von den Emittern 20 in Richtung der schnellen Achse kollimiert, um Divergenz durch die Kollimationslinse 22 für die schnelle Achse zu reduzieren. Die Beleuchtung tritt dann in Richtung der schnellen Achse unbeeinflußt durch die Mikrolinsenarrays 24 und 26 hindurch und wird dann in Richtung der schnellen Achse durch die Verengungslinse 28 für die schnelle Achse verengt. Die Beleuchtung tritt dann (in Richtung der schnellen Achse unbeeinflußt) durch die Kollimationslinse 30 für die langsame Achse hindurch und wird in Richtung der schnellen Achse durch die Kollimationslinse 32 für die schnelle Achse kollimiert. In Richtung der schnellen Achse liefert das System deshalb ein kollimiertes Fernfeldbild bei dem Lichtmodulator. Beleuchtung von den Emittern wird in Richtung der schnellen Achse über den ganzen Lichtmodulator verteilt.
  • Die Richtung der langsamen Achse entspricht der Bewegung des optischen Kopfs entlang der Längsachse einer Bildgebungstrommel, die parallel zur linearen Richtung entlang der Breite (W) des Mediums 18 verläuft, wohingegen die Richtung der schnellen Achse der schnellen Drehung eines Laserstrahls entlang der radialen Richtung der Trommel, zum Beispiel entlang einem großen Teil des Mediums 18, entspricht.
  • Das in 1 gezeigte Medium 18 ist auf einer nicht gezeigten externen Trommel getragen positioniert. Eine Beleuchtungslinie (auch als eine Strahlungslinie bezeichnet) fällt mit dem Medium 18 bei der Bildebene zusammen und weist eine Länge (L) und eine Breite (Z) auf. Jede Beleuchtungslinie enthält eine vorbestimmte Anzahl von Abschnitten, die jeweils einer Reihe von Pixeln auf dem GLV 14 entsprechen. Die Beleuchtungslinie wird bei einer Anfangsposition entlang einem ersten großen Teil (N) auf der Folie des Mediums 18 belichtet. Während sich die Trommel dreht, werden Pixel entlang der Beleuchtungslinie entsprechend Bildinformationen ein- oder ausgeschaltet, die von einer in der Technik wohlbekannten Steuerelektronik geliefert werden. Die Modulation der Pixel ist auf die Drehzahl der Trommel synchronisiert. Diese Vorgehensweise wird fortgesetzt, bis die Bildgebung auf dem großen Teil (N) komplett ist. Die Bewegung der Beleuchtungslinie von dem großen Teil (N) zu (N + 1) wird durch eine Bewegung des Bildgebungskopfs entlang der Längsachse (das heißt der langsamen Achse) der sich drehenden Trommel erleichtert. Der Bildgebungsvorgang kann auch durch andere Mittel bewerkstelligt werden, wie etwa durch einen spiralförmigen Scan der Medien, wie in der Technik wohlbekannt ist.
  • Das GLV arbeitet durch Beugen von Licht unter Verwendung von beweglichen Bändern in einem Array. Für die vorliegende Erfindung erreicht Energie von dem GLV die Bildebene, wenn ein GLV-Pixel nicht aktiviert ist. Wenn ein Pixel vollständig aktiviert ist, das heißt, wenn abwechselnde Bänder um etwa eine Viertelwellenlänge ausgelenkt werden, dann wird das Licht gebeugt und danach am Erreichen der Bildebene gehindert. Pixel können teilweise aktiviert werden, um die die Bildebene erreichende Lichtmenge zu steuern.
  • Ein beispielhaftes GLV besteht aus 1088 individuell adressierbaren Pixeln. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein eindimensionales GLV-Array verwendet, wenngleich ein mehrdimensionales GLV gegebenenfalls verwendet werden könnte, um einen breiteren Beleuchtungsbereich anstatt einer Beleuchtungslinie zu erzeugen.
  • Durch Ändern der Gruppierung der GLV-Pixel sind verschiedene Bildgebungsauflösungen erhältlich. Zudem brauchen nicht notwendigerweise alle Pixel des GLV bei der Ausbildung eines Bilds verwendet zu werden. Wenn beispielsweise 720 GLV-Pixel zwei-auf-eins in der Bildebene abgebildet werden, um eine Auflösung von 2400 dpi zu erzeugen, das heißt 94 Punkte pro mm Bildpixel (das heißt Schreibpunkte) pro Inch, dann führt eine Gruppierung von zwei GLV-Pixeln pro Bildebenenpixel zu 360 Schreibpunkten bei einer Auflösung von 2400 Punkten pro Inch, das heißt 94 Punkte pro mm. Wenn eine Auflösung von 1200 dpi erwünscht ist, das heißt 47 Punkte pro mm, dann sollten die 720 GLV-Pixel vier-auf-eins in der Bildebene abgebildet werden, was zu 180 Schreibpunkten pro Inch oder 7 Punkten pro mm führt.
  • Es werden keine zusätzlichen beweglichen Teile benötigt, um die Fleckgröße zu ändern (das heißt die Schreibpunkte oder Bildpixel) mit Ausnahme dessen, um die Anzahl von GLV-Pixeln für die gewünschte Auflösung zu wählen. Bei konstanter Beleuchtung des GLV bleibt zudem die Energie in der Bildebene hinsichtlich Energie pro Flächeneinheit konstant, wodurch keine Belichtungsenergie bei einer Änderung der Auflösung erforderlich ist. Dadurch erhält man einen Vorteil im Vergleich von Systemen, die eine optische Verkleinerung verwenden, um die Adressierbarkeit zu ändern. Bei optischer Verkleinerung muß die Leistung in dem Bildgebungsfleck zum Beispiel um eine Potenz von 2 auf die Änderung bei der Fleckgröße reduziert werden, was bewirkt, daß mehr Leistung verloren geht und das System in dem gleichen Ausmaß verlangsamt wird. Bei dem bevorzugten System bleibt der Durchsatz konstant, wenn die Leistung über proportional mehr Pixel verteilt wird. Andere Kombinationen von Bändern können an dem GLV bei der entsprechenden Verkleinerungswahl ausgewählt werden. In jedem Fall wird der Zeitpunkt der Aktivierung jedes Pixels direkt mit der ausgewählten Auflösung variiert, während die Scangeschwindigkeit konstant bleibt.
  • Die Oberfläche des Grating Light Valve enthält bevorzugt ein Beugungsgitter, zum Beispiel ein Array schmaler paralleler Schlitze oder Öffnungen, daß, wenn weißes Licht dort hindurch projiziert wird, das weiße Licht in alle Farben des Spektrums zerlegt, und zwar aufgrund der Beugung der Lichtwellen, wenn sie durch die Öffnungen hindurch treten. Das Beugungsgitter erzeugt diesen spektralen Effekt aufgrund der Verstärkung der Lichtwellen von benachbarten Schlitzen oder Öffnungen.
  • Die Tatsache, daß individuelle GLV-Pixel auf bestimmte Niveaus der Beugungseffizienz betätigt werden können, kann als großer Vorteil genutzt werden. Eine erste mögliche Verwendung besteht darin, die Energieverteilung über das GLV hinweg auszugleichen. Wenn der nominelle Energiepegel unter das Maximum eingestellt wird, dann können individuelle Pixel entweder nach oben oder nach unten verstellt werden, um zu bewirken, daß alle Pixel gleich sind. Eine zweite Verwendung besteht darin, die Effekte von Pixelplazierungsfehlern an der Grenze zwischen Bändern von mehreren Pixeln zu desensibilisieren. Die Pixel, die an der Grenze zwischen den großen Teilen aus mehreren Pixeln liegen, können hinsichtlich der Intensität reduziert und überlappt werden, um die effektive Position zu mitteln.
  • Bei dem Einsatz des oben beschriebenen GLV in einem Bildgebungssystem gibt es andere Vorteile. Beispielsweise ist die Herstellung des GLV im Vergleich zur Herstellung anderen Lichtmodulatoren kosteneffektiv, weil die Herstellung des GLV Standardherstellungsverfahren verwendet, die in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden. Außerdem liegen die Pixel des GLV präzise gemäß strengen Halbleiterstandards. Der GLV ist in der Lage, hohe Strahlungsleistungspegel zu modulieren. Außerdem führt das reflektierende GLV im Vergleich zu einem Inline- Mehrfachstrahlsystem zu einem kompakteren System. Ein transmittierender Modulator könnte verwendet werden, um das GLV zu ersetzten, doch einer der Kompromisse wäre ein physisch größeres System. Aufgrund des verwendeten Maßstabs und der verwendeten Materialien ist das GLV gegenüber Beschädigungen durch Erschütterungen und Vibrationen inhärent unempfindlich. Das GLV ist außerdem abgedichtet und wird bei Verwendung insignifikant beansprucht, was zu hoher Zuverlässigkeit führt. Aufgrund der Tatsache, daß die GLV-Pixel auf verschiedene Pegel heruntergezogen werden können, kann das GLV mit Quellen verschiedener Wellenlängen verwendet werden. Das GLV kann auch sowohl mit Mehrmoden- als auch Einmodenlasern verwendet werden. Im Vergleich zu Einstrahlverfahren des Schreibens von Bildern reduziert außerdem das Nebeneinanderliegen der von dem GLV erzeugten Pixel die zum Schreiben äquivalenter Bilder erforderliche Leistung.
  • Aufgrund der Tatsache, daß zum Erzeugen des GLV eine große Anzahl von Pixeln verwendet wird, ist es möglich, vorteilhafterweise eine gewisse Anzahl von Pixeln für andere Einsätze zu verwenden als für schreibende Strahlen, ohne daß es zu einer Einbuße kommt. Zu diesen weiteren Verwendungen zählen das Beschaffen von Strahlen (1) zum Detektieren des Rands einer Platte, um die Bildstelle mit der Position des Aufzeichnungsmediums zu synchronisieren, oder (2) den Brennpunkt eines Bildgebungssystems zu erfassen oder automatisch zu justieren.
  • Das von der Objektebene des GLV reflektierte gebeugte Licht nullter Ordnung tritt durch eine erste Linsengruppe hindurch und wird zu einer Apertur gelenkt und tritt dann durch diese hindurch. Die erste Linsengruppe kann mindestens eine feste Linse und mindestens eine verstellbare Linse zum Verstellen der Bildvergrößerung unabhängig vom Bildbrennpunkt enthalten. Die Apertur ist eine einzelne, zentralangeordnete Öffnung (bevorzugt mit einer elliptischen Gestalt) an dem Anschlag. Der Anschlag blockiert Beugungsstrahlen von nicht-nullter Ordnung, während er das Hindurchtreten von Beugungsstrahlen nullter Ordnung durch die Apertur gestattet.
  • Die von der ersten Linsengruppe empfangenen Hauptstrahlen der Strahlung nullter Ordnung werden in der Mitte der Apertur fokussiert und dann zu einer zweiten Linsengruppe geschickt. Die zweite Linsengruppe enthält eine oder mehrere Linsen zum Verstellen des Bildbrennpunkts unabhängig von der Bildvergrößerung. Die zweite Linsengruppe muß mindestens eine verstellbare Linse enthalten und könnte keine, eine oder mehrere feste Linsen enthalten. Von der zweiten Linsengruppe werden die Strahlen entlang einer Strahlungslinie auf das Bildgebungsmedium fokussiert.
  • Man könnte die obige Ausführungsform abändern, um unter Verwendung von Beugungsstrahlen erster Ordnung zu schreiben, während Beugungsstrahlen nullter Ordnung blockiert werden. Analog könnte das System so ausgelegt werden, daß es mit Beugungslicht entweder geradzahliger oder ungeradzahliger Ordnung arbeitet. Variabel ist außerdem das Verhältnis von Pixeln in dem GLV zu Pixeln in der Bildebene. Bei der bevorzugten Ausführungsform entspricht jedes Pixel in der Bildebene zwei GLV-Pixeln.
  • Ein Bildgebungssystem der Erfindung kann auch eine erste Vergrößerungslinsengruppe, einen eine Apertur enthaltenden Anschlag und eine zweite fokussierende Linsengruppe enthalten. Das Grating Light Valve der vorliegenden Ausführungsform gestattet, daß jedes Pixel gemäß Signalen von einer in den GLV-Modulator eingebauten Steuerelektronik separat und individuell gesteuert wird. Mit anderen Worten können individuelle Bildpixel separat gebeugt werden. Zudem kann die Intensität jedes GLV-Pixels elektrisch gesteuert werden, indem die an die Bänder angelegte Spannung variiert wird, wodurch ihre Auslenkung und schließlich die die Bildebene erreichende Energiemenge gesteuert wird. Das Variieren der Intensität von GLV-Pixeln in der GLV-Objektebene kann eine Ungleichförmigkeit der Beleuchtungslinie in der Bildebene korrigieren.
  • Die Erfindung sorgt für ein Bildgebungssystem, das eine doppelte Telezentrizität aufweist. Telezentrizität tritt auf, wenn Strahlen senkrecht zu einer Einfallsfläche verlaufen. Der Vorteil, ein Bildgebungssystem mit doppelter Telezentrizität zu haben, besteht darin, getrennte Beugungsordnungen und getrennte Vergrößerungsverstellungen von Fokussierungsverstellungen zu haben. Bei einer Anordnung mit doppelter Telezentrizität ist die Vergrößerung des Systems gegenüber Bewegungen des GLV oder Bildgebungsmediums 18 unempfindlich. Somit können entweder Vergrößerung oder Brennpunkt unabhängig voneinander verstellt werden.
  • Ein optisches Bildgebungssystem, das ein Beleuchtungssystem der Erfindung enthält, wird bevorzugt mit einem Filmbelichter mit externer Trommel oder einem Plattenbelichter verwendet, so daß das Bild auf ein von der externen Oberfläche der Trommel gestütztes Medium übertragen wird. Das Beleuchtungssystem der Erfindung könnte auch bei Direct-to-Press-Bildgebung verwendet werden, um die Beleuchtungslinie direkt auf den Plattenzylinder einer Druckmaschine zu projizieren. In diesem Fall könnte das Bildgebungssystem an jeder Station der Druckmaschine dupliziert werden. Während der Kopf am angemessensten bei den oben beschriebenen Anwendungen verwendet wird, kann er zudem auch in einem Filmbelichter oder Plattenbelichter mit interner Trommel oder Antriebswelle verwendet werden.
  • Der Fachmann versteht, daß an den oben offenbarten Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (11)

  1. Beleuchtungssystem (10, 12) zur Verwendung in Bildgebungssystemen, wobei das Beleuchtungssystem (10, 12) – wenn es in Betrieb ist – einen Beleuchtungsbereich für einen Lichtmodulator (14) entlang der Richtung einer langsamen Achse und der Richtung einer schnellen Achse erzeugt, wobei das Beleuchtungssystem (10, 12) folgendes umfaßt: – mehrere Laserdiodenemitter, die in einem Array (20) angeordnet sind, wobei jeder der Laserdiodenemitter – wenn er in Betrieb ist – Beleuchtung in Richtung der langsamen Achse und in Richtung der schnellen Achse erzeugt; – eine erste Linsenbaugruppe (22, 24, 26), die – wenn sie in Betrieb ist – ein Nahfeldbild (34) in Richtung der langsamen Achse aus der erzeugten Beleuchtung erzeugt; – eine zweite Linsenbaugruppe (30, 32), die – wenn sie in Betrieb ist – Beleuchtung von der ersten Linsenbaugruppe (22, 24, 26) kollimiert und – wenn sie in Betrieb ist – bei dem Lichtmodulator (14) ein Fernfeldbild (15) erzeugt, das in Richtung der langsamen Achse kollimiert ist.
  2. Beleuchtungssystem (10, 12) nach Anspruch 1, wobei die erste Linsenbaugruppe (22, 24, 26) ein erstes Array (24) von ersten Mikrolinsen enthält, wobei jede der ersten Mikrolinsen einem der Laserdiodenemitter entspricht und vorzugsweise derart angeordnet ist, daß sie Beleuchtung in Richtung der langsamen Achse kollimiert.
  3. Beleuchtungssystem (10, 12) nach Anspruch 2, wobei die erste Linsenbaugruppe (22, 24, 26) ein zweites Array (26) von zweiten Mikrolinsen enthält, wobei jede der zweiten Mikrolinsen einer der ersten Mikrolinsen entspricht und jede bevorzugt so angeordnet ist, daß sie Beleuchtung von einer der ersten Mikrolinsen empfängt, wobei die ersten Mikrolinsen so angeordnet sind, daß sie in Richtung der langsamen Achse ein nicht-überlapptes Nahfeldbild (34) erzeugen.
  4. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (10, 12) weiterhin eine Kollimationslinse (32) für eine schnelle Achse enthält, die derart angeordnet ist, daß sie Beleuchtung in Richtung der schnellen Achse kollimiert, die bevorzugt so positioniert ist, daß sie Licht von jedem der Laserdiodenemitter empfängt und die derart angeordnet ist, daß sie Divergenz in Richtung der schnellen Achse reduziert.
  5. Beleuchtungssystem (10, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (10, 12) weiterhin eine Verengungslinse (28) für die schnelle Achse enthält, die derart angeordnet ist, daß sie das Beleuchtungsfeld in Richtung der schnellen Achse verengt.
  6. Beleuchtungssystem (10, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Lichtmodulator (14) sowohl in Richtung der langsamen Achse als auch in Richtung der schnellen Achse ein Fernfeldbild (15) ausgebildet wird.
  7. Beleuchtungssystem (10, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bild des Fernfelds (15) auf einem Grating Light Valve (14) ausgebildet wird.
  8. Beleuchtungssystem (10, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln zum Verteilen von Beleuchtung, die von jedem der Laserdiodenemitter kommt, über den Lichtmodulator (14) in Richtung der langsamen Achse beim Ausbilden des Fernfeldbilds (15).
  9. Beleuchtungssystem (10, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Linsenbaugruppe (30, 32) eine Kollimationslinse (30) für die langsame Achse enthält, die derart angeordnet ist, daß sie Beleuchtung in Richtung der langsamen Achse kollimiert.
  10. Verfahren zum Emittieren von Beleuchtung in einem Bildgebungssystem zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs bei einem Lichtmodulator (14) entlang der Richtung einer langsamen Achse und entlang der Richtung einer schnellen Achse, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: – Kollimieren (22) von Beleuchtung von mehreren Emittern (20) in Richtung der schnellen Achse; – Fokussieren der kollimierten Beleuchtung in Richtung der schnellen Achse bei der Ausbildung eines Nahfeldbilds (34) in Richtung der schnellen Achse und – Kollimieren von Beleuchtung von dem Nahfeldbild (34) in Richtung der langsamen Achse zum Erzeugen eines Fernfeldbilds (15), das in Richtung der langsamen Achse kollimiert ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Nahfeldbild (34) aus nicht-überlappenden Abschnitten entsprechend jedem Emitter (20) ausgebildet ist.
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