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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Bildgebungssysteme und
betrifft insbesondere Beleuchtungssysteme zur Verwendung in Bildgebungssystemen.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der effizienten Bereitstellung
eines Beleuchtungssystems für
Bildgebungssysteme, das bei einem Lichtmodulator einen gleichförmigen Beleuchtungsbereich
effizient produziert.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines derartigen Beleuchtungssystems, das minimale Beleuchtungsdivergenz
aufweist.
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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.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht außerdem in der Bereitstellung
eines Beleuchtungssystems mit einem relativ hohen Füllfaktor,
aber dennoch einer relativ niedrigen Divergenz.
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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.
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KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
folgende Beschreibung läßt sich
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verstehen.
Es zeigen:
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1 ein
veranschaulichendes Funktionsdiagramm eines Bildgebungssystems,
das ein Beleuchtungssystem der Erfindung enthält;
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2 ein
veranschaulichendes isometrisches Diagramm eines Beleuchtungssystems
der Erfindung;
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3 eine
veranschaulichende Ansicht der Richtung der langsamen Achse des
Systems von 2 entlang der Linie 3-3 davon,
und
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4 eine
veranschaulichende Ansicht der Richtung der schnellen Achse des
Systems von 2 entlang der Line 4-4 davon.
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Die
Zeichnungen sind lediglich aus Veranschaulichungsgründen gezeigt
und nicht maßstabsgetreu.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
Fachmann versteht, daß an
den oben offenbarten Ausführungsformen
zahlreiche Modifikationen und Abänderungen
vorgenommen werden können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.