DK175895B1 - Belysningsenhed til punktvis belysning af et medium - Google Patents

Description

DK 175895 B1 i

Teknikkens baggrund «Opfindelsen angår en belysningsenhed som angivet i krav 5 l's indledning.

Inden for den grafiske branche fremstilles offset trykplader traditionelt ved, at en film der indeholder billedet, der skal trykkes, kopieres over på trykpladen.

10

Dette sker i en print-down frame under vakuum for at sikre tæt kontakt mellem film og trykplade. Pladen, hvis fotoemulsion er følsom i et givet område, eksempelvis 350-450nm, belyses gennem filmen med en kraftig lampe som ek-15 sempelvis en kviksølvslampe, hvorved billedet fra filmen overføres til trykpladen.

Billedet på den film, der anvendes, er typisk fremstillet ved, at en laserstråle har tegnet billedet på filmen i en 20 imagesetter. Laserstrålen tændes og slukkes ved hjælp af en modulator, der styres af digitale informationer.

Der medgår således to hovedprocestrin: filmfremstilling og pladekopiering.

25

Det er oplagt, at der er såvel tid og penge at spare ved at springe filmfremstillingen over, og direkte belyse billedet på pladen ud fra de digitale informationer. Denne løsning ville være særlig fordelagtig, hvis man kunne 30 eksponere konventionelle kommercielt attraktive printplader.

Imidlertid er det problematisk at opnå digitalt styrede belysningskilder eller nærmere betegnet laserkilder, der - ---- --—--

DK 175895 B1 I

2 I

kan belyse de konventionelle trykplader ved den rigtige I

bølgelængde og tilstrækkelig optisk effekt. Dette problem I

er særligt udpræget i UV-området og det blå område i 350- I

450 nm-intervallet. I

H

Én måde at imødegå disse forhold kan eksempelvis være at

udvikle specielt høj følsomme plader, der kan eksponeres I

I af lasere ved større bølgelængder. Denne teknik anvendes I

I i dag i såkaldte CtP-maskiner (Computer-to-Plate Image- I

10 setters). Imidlertid er disse trykplader kostbare i an- I

I skaffelse, ligesom disse højfølsomme trykplader skal I

I håndteres under hensyntagen til, at disse eksponeres ved I

I dagslys. Det vil i således flere henseender være en for- I

I del, såfremt der kunne opnås en tilstrækkelig belysning I

I 15 af mere kommercielt attraktive trykplader med lavere føl- I

somhed, hvilket kan opnås ved at forøge lysintensiteten I

på selve trykpladen.

I Denne løsning vil imidlertid give nye problemer, da de 20 eneste kommercielt tilgængelige lyskilder som de ovenfor nævnte ikke giver tilstrækkelig optisk effekt ved de nød- vendige bølgelængder.

Dette problem kan imidlertid imødegås ved at anvende ek- 25 sempelvis short arc lamper, der kan afgive en større op- tisk effekt.

Imidlertid byder denne tekniske løsning på yderligere H komplikationer, da en lampe ikke kan moduleres på samme 30 måde som de kendte lasere, hvilket dog kan løses ved en rent mekanisk modulering af lyskilden. j

Fra nærværende ansøgers europæiske patenter EP 0 642 423 og EP 0 643 645 kendes applikationer af ovennævnte type, 3 DK 175895 B1 hvor en film eller trykplade belyses direkte gennem så-i kaldte microshuttere ved en såkaldt direkte eksponering.

Imidlertid vil disse applikationer med forøget krav om § belysningsopløsning være relativt komplicerede og dyre i 5 deres opbygning, da hver microshutter belyses af en tilhørende lyskilde i form af et optisk fiber via fokuseringsoptik. Ved store belysningsopløsninger medfører disse således en meget høj kompleksitet og nødvendigheden af et meget stort antal optiske fibre, der hver skal kali-10 breres til den aktuelle applikation. Ved belysningssystemer af den ovennævnte type vil de optiske fibre således i praksis begrænse den mulige opløsning, ligesom de optiske tab vil have en begrænsende faktor for det samlede system, da udnyttelse af denne proximity eksponering kræ-15 ver, at de enkelte pinhuller belyses jævnt over hele huloverfladen på indgangssiden. Hvis lyset blot sendes ned mod de enkelte pinhuller fra f.eks. en kollimationslinse, vil der være et meget stort tab af lys, der rammer uden for pinhullet. Hvis lyset focuseres ned i hullet, 20 eksempelvis ved hjælp af en mikrolinse, vil lysets intensitetsprofil ved indgangen til hullet ikke være jævn, men "Gauss-kurve"-lignende, hvorfor kun en lille del af strålen kan anvendes for at få en jævn belysning.

25 Et system af ovennævnte type kendes ligeledes fra EP 709 706 Al, hvor et mikroshutterarrangement af microshuttere belyses individuelt af til hver shutter knyttede lysgivere. Dette system lider ligeledes af de ovennævnte ulemper.

30

Fra US patentskrift nr. 5,049,901 kendes en lysmodulator, der anvender såkaldte DMD spejle til belysning af større arealer.

I DK 175895 B1 I

i 4 I

I For en modulator baseret på spejle gælder imidlertid, at I

I positioneringen af spejlene er meget kritisk og stiller I

I store krav til præcisionen. Eksempelvis er det vanskeligt I

at styre tolerancen på den vinkel, som spejlene vippes I 5 med 100% nøjagtigt. Hvis ikke spejlene positioneres fuld- I stændig korrekt, vil ikke alt lyset blive reflekteret, og

I der tabes lysenergi/intensitet, og måske rammes det sted, I

I der skal belyses, ikke nøjagtigt eller slet ikke. Inden I

I for den grafiske industri er det væsentligt at kunne pla- I

I 10 cere dots med høj præcision (ofte indenfor nogle få μπι), I

I og dette kan være vanskeligt eller direkte umuligt med de I

I eksisterende typer af DMD. Derudover er den opnåelige I

I transmitterede optiske energi i mange sammenhænge ikke I

tilstrækkelig, såfremt der skal foretages scanning over I

I 15 større arealer med større hastigheder med høj belysnings- I

I intensitet. I

I Endvidere er der for DMD teknikkens vedkommende tale om I

I en reflektiv metode, hvorfor virkningsgraden er mindre I

I 20 end eksempelvis en transmissiv modulering. I

Fra US patentskrift nr. 4,836,652 kendes et belysningssy- I

stem til belysning af et medium, hvor en LCD-skærm benyt- I

tes som lysmodulat or på pixelniveau. En ulempe ved det I

I 25 beskrevne system er at de anvendte LCD-shuttere er behæf- I

tede med store transmissive tab, ligesom den til shutter- I

I ne hørende on-/off ratio er for lille. Den lave transmis- I

H sionsgrad har yderligere sin årsag i at belysningskildens I

lys skal distribueres mellem flere mikroshuttere. I

I 30 I

Fra US patentskrift nr. 5,579,149 kendes ligeledes et be- I

lysningssystem hvor en enkelt lysfiberende belyser en I

flerhed af microshuttere. En ulempe ved de anvendte re- I

flektive shuttertyper i henhold til D4 er at der risike- I

5 DK 175895 B1 res en variation af allignment af indfaldende lys mod en belysningsflade over tiden, da ON-positionen ikke er statisk. Dette reducerer systemets virkningsgrad. Det an-vendte belysningssystem har således den ulempe, at præci-5 sion samt såvel den statiske og ikke mindst den dynamiske virkningsgrad er for lav, hvorfor dette ikke har fundet kommerciel anvendelse.

10 Formålet med opfindelsen er således at opnå en modulator-type, der kan anvendes i et belysningssystem til effektiv og økonomisk belysning af standardplade, der kræver en relativ høj belysningsintensitet.

15 Opfindelsens baggrund

Ved, som angivet i krav 1, at lade at mindst én af de nævnte elektrisk aktiverbare blændeanordninger foretage en mekanisk blokering af det til lyskanalen tilledte lys i mindst én af microshutterens lukkede tilstande, opnås 20 et apparat, der er særdeles velegnet til belysning af fotofølsomme medier med lavere optisk følsomhed.

Lys fra en af lysgiveren eller lysgiverne fokuseres således i de enkelte microshuttere, der således kan modulere 25 det tilførte kontinuerlige lys på et belysningssted.

Det har således vist sig, at man under anvendelse af kommercielt tilgængelige plader kan tilvejebringe tilstrækkelig "optisk energi" eller intensitet fra én lysgiver 30 til flere microshuttere på én gang. Det vil således ifølge opfindelsen være tilstrækkeligt at underopdele de anvendte microshuttere i mindre grupper.

I DK 175895 B1 I

I I

I Det har ligeledes vist sig, at en samlet (kollimeret) I

I lysstråle kan fokuseres i flere forskellige microshuttere I

I under minimale tab. I

I 5 Ifølge opfindelsen er det således muligt at belyse flere I shuttere med en lysgiver i form af eksempelvis en optisk

fiberende. I

I Det har således vist sig, at det er muligt at opnå og op- I

I 10 retholde en høj belysningsintensitet ved de enkelte be- I

I lysningspunkter ved en meget høj belysningshastighed, da I

I belysningen af et medium således foregår parallelt under I

I anvendelse af én eller relativt få lysgivere. I

I 15 Der opnås således mulighed for en reproducerbar belysning I

I af et medium ud fra lagrede digitale data ved højhastig- I

I hedseksponering, idet en høj belysningsintensitet giver I

I mulighed for at reducere åbningstiderne for de enkelte I

I microshuttere, eller nærmere betegnet rise-/falltime. Op- I

I 20 findelsen giver altså mulighed for at anvende micromeka- I

I niske shuttere, der har en meget lille rise-/falltime. I

I Med en fornuftig opbygning af de micromekaniske shuttere I

I kan der opnås en rise-/falltime, der er så lille, at I

I shutterarrangementet ifølge opfindelsen kan anvendes, og- I

I 25 så når der i det overordnede system optræder en relativ I

bevægelse mellem belysningsarealet og belysningsarrange- I

mentet, hvilket eksempelvis kan være tilfældet i forbin- I

I delse med en scanning over et belysningsareal. En lille I

I rise-/falltime vil således medfører, at belysningsspotten I

30 vil nærme sig sin idealform. Denne fordel bliver særligt I

H udpræget, når det tages i betragtning, at de micromekani- I

H ske shuttere kan transmittere en forholdsvis stor lyse- I

nergi til belysningsarealet over et kort tidsinterval, I

hvorfor der i forbindelse med den ovenfor beskrevne rela- I

l--- -: DK 175895 B1 7 tive bevægelse mellem shutterarrangement og belysningsareal skal tages mindre hensyn til det forhold, at et givet punkt på belysningsarealet skal tilføres en bestemt flysmængde, før det ønskede belysningsresultat er opnået.

5 Opfindelsen giver således mulighed for en hurtig og kraftig belysning af enkelte belysningspunkter, selv om belysningen foretages ved eksempelvis scanning, ligesom det er muligt at forøge scannebevægelsens hastighed.

10 Eksempler på fotofølsomme medier kan eksempelvis være trykplader, film, printed circuit board (PCB) etc.

Det bemærkes således, at opfindelsen på effektiv vis giver mulighed for en samtidig parallel modulering over et 15 større areal ved en meget høj belysningsintensitet.

Ifølge den foreliggende opfindelse er det ligeledes muligt at opnå en meget høj on-/off-ratio, dvs. forholdet mellem hvor meget lys, der passerer en microshutter i 20 henholdsvis åben og lukket tilstand.

Ved en microshutter forstås et hul, der udgør en lyskanal, hvorigennem der kan transmitteres lys uden brug af spejle, og hvor åbningen mekanisk kan blokeres og frigø-25 res til transmission ved hjælp af en elektrisk aktiverbar mekanisk blænde.

Udformningen af lyskanalen kan tilpasses de enkelte applikationer ved passende variation af eksempelvis tvær-30 snit.

Yderligere opnås der ifølge opfindelsen mulighed for at lave en digital proof-metode, dvs. udkørsel af korrektur, på den samme maskine, som eksponerer trykplader, hvilket i —---- -

I DK 175895 B1 I

i 8 I

I ikke er muligt med de eksisterende proofmetoder uden

I først at skulle eksponere en film, som det eksempelvis er I

I tilfældet med de anerkendte proofmetoder såsom Cromalin I

I og Matchprint.

I Det er således ifølge opfindelsen muligt at danne et

I identisk billede på både proof- og trykpapir, hvorfor det I

I vil være muligt at opnå et proof, der har særdeles stor I

I overensstemmelse med det færdige tryk. I

I 10 I

I Dette medfører eksempelvis, at opfindelsen tilvejebringer

"en mulighed for at forudse Moiré-problemer i trykket, I

I hvilket har sin årsag i, at det ifølge opfindelsen er mu- I

I ligt at modulere UV-lys direkte, og derved generere de I

15 samme rastepunkter på proofen som i det færdige tryk. I

I En belysningskilde, der kan anvendes til udøvelse af op- I

I findelsen kan eksempelvis være en UV-short arc lamp. Der I

I kan således opnås en meget høj belysningsintensitet (ra- I

I 20 diant intensity) i 350-450nm-området ved at benytte en I

I kortbue-kviksølvlampe (mercury short arc gap lamp). Her- I

I ved kan opnås en stråleintensitet på over 10 W/sr, hvil- I

I ket med én lampe er nok til at opnå en rimelig belys- I

ningshastighed for en konventionel offsetplade. I

I 25 I

I Overordnet opnås således ifølge opfindelsen mulighed for I

I at modulere ved en meget høj belysningsintensitet og ved I

I meget små bølgelængder, hvorfor konventionelle billige I

I trykplader kan anvendes. I

I 30 I

I En anden og meget væsentlig fordel ved opfindelsen og an- I

I vendeisen af de omtalte trykplader er, at ligeledes før- I

I omtalte lavere lysfølsomhed er en stor fordel i forbin- I

I delse med såvel opbevaring og håndtering, da disse, i I

9 DK 175895 B1 modsætning til høj følsomme trykplader, over en vis periode kan tåle dagslys uden at blive eksponerede.

Det er underforstået at opfindelsen ikke kun kan anvendes 5 til eksponering af film eller trykplader, men med fordel P· kan anvendes til belysning af andre typer lysfølsomme ma terialer i helt andre anvendelsesområder.

En yderligere fordel ved opfindelsen opnås ved anvendelse 10 af mikrolinser på shutterarrangementets lys-input til distribution af lys i de enkelte mmikroshuttere, da det har vist sig at netop anvendelse af microlinser på inputsiden medfører tilstrækkeligt lave tab ved lysopsplitningen af den til microlinserne indkommende makro-lysstråle.

15 I henhold til opfindelsen opnås særligt en forbedret dynamisk virkningsgrad, da opfindelsen reducerer såvel statiske som dynamiske allignmentrelaterede tab.

20 Ved, som angivet i krav 2, at lade belysningsenheden omfatte yderligere et andet microlinsearrangement arrangeret mellem microshutterne og belysningsfladen, således at lys, der transmitteres gennem den enkelte microshutters lyskanal, fokuseres passende på belysningsfladen, opnås 2S en fordelagtig belysning på belysningsfladen, idet det gennem shutterne modulerede lys kan fokuseres på belysningsfladen til lyspletten, hvis form og udstrækning tilvejebringes af dimensioneringen og udformningen af det optiske system. Da de enkelte strålers intensitetsprofil 30 i shutteråbningen er ikke-uniform, forøges udnyttelsen af den optiske energi ved anvendelse af det andet microlinsearrangement. Dette gælder specielt i forbindelse med lyskanaler, der har en lille diameter (pinholes). Ved at anvende fokuseringsoptik på microshutternes udgangsside __________-____ __ ----------

I DK 175895 B1 I

i 10 I

I opnås således en markant forøgelse af virkningsgraden, I

I idet stråleprofilens randområde, der ellers ikke har til- I

I strækkelig optisk energi til belysningsformål, ligeledes H

I fokuseres mod belysningspunktet.

I Ved, som angivet i krav 3, at lade mindst én af lysgiver-

I ne udgøres af en optisk lysleder, der er optisk forbundet I

I med mindst én lyskilde, opnås en fordelagtig udførelses- H

I form ifølge opfindelsen, idet lys på nem måde selektivt H

I 10 kan ledes til de pågældende micro-shutterarrangementer I

I under reducerede optiske tab. H

I Med optiske ledere forstås optiske fibre, selfoc guides, I

I etc. I

I 15 I

I Ved at anvende optiske ledere som lysgivere, og ved at H

forbinde disse optisk med en lyskilde, opnås således mu- I

I lighed for på optimal vis at lede en stor lysmængde til

I belysningsstedet. Dette er specielt tilfældet, såfremt I

I 20 der anvendes eksempelvis lysbuelamper som lyskilde, da I

I disse afgiver væsentlig mindre veldefineret lys end det I

I er tilfældet med eksempelvis lasere. I

Endvidere vil det være muligt at graduere den mængde lys, H

I 25 der injiceres i hver enkelt lysleder, eksempelvis ved at I

I anvende forskellige gråfiltre afhængig af injektionsop- I

I tikkens rumlige placering i forhold til lyskildens lys- bue.

I 30 Ved anvendelse af lysledere, såsom optiske fibre, kan

I lyskilden eller lyskilderne placeres centralt i afstand I

fra moduleringsaggregatet, hvilket letter servicering og I

I køling. I

DK 175895 B1 i 11

Der opnås ligeledes en ekstra frihedsgrad i placeringen af lyskilderne, hvilket gør design og konstruktion lettere. Dette skal specielt ses som en fordel, når det erin-, dres, at den fysiske udstrækning af lyskilderne ved an- 5 bringelse umiddelbart over shutterne stiller krav til dimensioneringen af et belysningssystem, hvor der ønskes en relativ høj eksponeringsopløsning.

i

Pladshensyn begrænser således i mindre grad belysningssy-10 stemet, da det kan være lettere at arrangere lyslederender end lyskilder direkte over microshutterarran-gementerne, da fiberender sædvanligvis har en mindre udstrækning end lyskilderne.

15 Ved at anvende lysledere eller optiske fibre som lysgivere, der kan forbindes optisk til en lyskilde, opnås ligeledes mulighed for at fremstille nogle meget kompakte belysningsenheder, der på forholdsvis enkel måde kan sammenbygges til større belysningsenheder, ligesom det bli-20 ver muligt at sammenbygge disse belysningsenheder primært under hensyn til de fysiske belysningsforhold, der måtte være behov for, idet den optiske transmission mellem belysningskilde og de enkelte belysningspunkter eller det samlede belysningssted ikke er kritisk i forhold den fy-25 siske placering af de enkelte belysningsenheder eller den nødvendige placering af lyskilderne i det samlede belysningssystem.

Det vil ligeledes væré muligt at placere lyskilderne i 30 afstand fra følsomme komponenter, der måtte være i konstruktionen, hvorfor driften af det samlede arrangement kan nedbringes kraftigt, hvilket skal ses som en særlig fordel, når der anvendes et stort antal laserkilder.

I DK 175895 B1 12

Endeligt skal det bemærkes, at et optisk fiber over en vis længde, typisk et par meter, er "strålerensende", hvorfor det af lyskilden afgivne lys gennemgår en automatisk korrektion, før dette ledes mod belysningsstedet el-5 ler belysningsfladen og modulations-optikken.

Ved, som angivet i krav 4, at lade de(n) optiske lysleder (e) udgøres af optiske fibre, opnås en særlig fordelagtig udførelsesform ifølge opfindelsen, da optiske fibre 10 er forholdsvis nemme at håndtere i forhold til konventionelle optiske systemer. Dette forhold bliver udpræget i forbindelse med relativt komplicerede optiske systemer, hvor konventionel transmissionsoptik uden lysledere ikke vil kunne håndtere et større antal subbelysningssystemer 15 med hver deres lysgiver.

Ved, som angivet i krav 5, at lade mindst én af lyskilderne udgøres af en kortbuelampe, opnås mulighed for at opnå en meget høj belysningsintensitet over et meget 20 stort antal microshuttere og dermed over et stort belysningsareal, da det er muligt at opnå en forholdsvis større effekt ved givne ønskede bølgelængder, end det er muligt at opnå ved hjælp af eksempelvis kommercielt tilgængelige laserkilder.

25

Den opnåede fordel bliver i særdeleshed udpræget, når antallet af belysningskilder ønskes begrænset, idet state of the art short arc lamps har et forspring i forhold til laserkilder, således at en enkelt lampe kan belyse større 30 belysningsflader via modulerende microshuttere.

Eksempelvis kan den ønskede strålingsintensitet (radiant intensity) i 350-450nm-området opnås ved at benytte en kortbue-kviksølvlampe (mercury short arc gap lamp). Her- 13 DK 175895 B1 ved kan opnås en strålingsintensitet på over 10 W/sr, hvilket med én lampe er nok til at opnå en rimelig belysningshastighed for en konventionel offsetplade.

5 Ved at anvende optiske fibre som lysgivere og ved at forbinde disse optisk med en lyskilde, opnås således mulighed for på optimal vis at lede en stor lysmængde til belysningsstedet. Dette er specielt tilfældet, såfremt der anvendes eksempelvis lysbuelamper som lyskilde, da disse 10 afgiver væsentlig mindre veldefineret lys, end det er tilfældet for eksempelvis lasere.

Endvidere vil det være muligt at graduere den mængde lys, der injiceres i hver enkelt fiber, eksempelvis ved at an-15 vende forskellige gråfiltre afhængig af injektionsoptikkens rumlige placering i forhold til lyskildens lysbue.

Opfindelsen giver således mulighed for på forholdsvis enkel måde at opnå en hidtil uopnåelig homogen belysnings-20 intensitet over et større areal.

Ved at anvende optiske fibre til at optage den optiske effekt fra en lysbuelampe, opnås ligeledes en enkel og optimal måde at undgå spildeffekt på grund af lyskildens 25 fysiske form og opbygning, idet optisk fibre kan placeres forholdsvis frit og efter behov i lysbuelampens lysfelter.

Optiske fibre giver ligeledes mulighed for at addere be-30 lysningsintensiteten over belysningsarealet.

Ved, som angivet i krav 6, at lade lyskilden omfatte en kortbuelampe, der inden for en vinkel på +/- 75° i forhold til lampens ækvatorakse E på en kugleflade rundt om

DK 175895 B1 I

14 I

lampen har arrangerede lysmodtagende optiske lysledere I

eller fibre, der er optisk forbundet med og leder lys til I

lysgiverne, opnås en fordelagtig udførelsesform ifølge I

opfindelsen, idet lys fra en kortbuelampe optages opti- I

5 malt i de enkelte fibre, der således kan arrangeres rundt I

på en kugleflade, der i afstand fra pæren har samme form ^ I

som denne. I

Ifølge et eksempel på en konkret anvendelse, omfatter fi- I

10 berforbindelsen ca. 150 optiske fibre arrangeret mellem I

kortbuelampen og microshutterarrayen. I

Det fremgår således, at det ifølge opfindelsen bliver me- I

re attraktivt at anvende en lampe, eksempelvis en UV- I

15 lampe, da lampens ellers noget uensartede lysorientering I

og -intensitet kan optages og udnyttes af tilsvarende I

orienterede optiske ledere, der efterfølgende fører til I

og belyser det anvendte fladebelysningssystem. I

20 Lampen kan eksempelvis være en kviksølvkortbuelampe. I

Ved at fordele et antal lysmodtagende ender over lampens I

kugleflade, bliver det ligeledes muligt at justere lysop- I

tagelsen i de lysmodtagende ender af lyslederne ved at I

25 justere deres position i forhold til lampen og dennes ud- I

strålingsprofil. I

Ved, som angivet i krav 1, at lade mindst én af lyskil- I

derne udgøres af en laserkilde, opnås en yderligere for- I

30 del ifølge opfindelsen, idet den nødvendige belysningsef- I

fekt over et større belysningsareal kan opsummeres ved I

hjælp af flere laserkilder. I

15 DK 175895 B1

Ligeledes opnås ifølge opfindelsen mindre energitab og en dermed forøget virkningsgrad, dels som følge af muligheden for mindre injektionstab, og dels som følge af en væsentlig højere udnyttelsesgrad af lyskilden. Hvor der fra 5 en 2000W lysbuelampe typisk kan afsættes en effekt i det ønskede bølgelængdeområde på 20W i form af modulerede lyspunkter på det fotofølsomme medium, dvs. ca. 1%, så vil der eksempelvis fra en diodelaser med veldefineret bølgelængde typisk kunne afsættes i størrelsesordenen 5% 10 af effekten.

Lyset fra eksempelvis en laserkilde er elliptisk og astigmatisk, hvilket der må korrigeres for i det optiske system. Ved brug af fiber fordeles lyset i fiberen, og 15 fiberen udsender en væsentlig mere ensartet, "blandet" stråle, der kræver mindre optisk korrektion.

Ved således at fladesummere belysningskilden som flere laserkilder, opnås mulighed for at forøge belysningshomo-20 geniteten over belysningsfladen, da laserkilderne individuelt kan justeres med det formål at opnå en homogen belysning af de enkelte microshutterarrangementer under samtidig opnåelse af en forøgelse af det samlede systems virkningsgrad.

25

Laserkilderne kan eksempelvis være af diodelasere, solid state lasere, gaslasere, liquid lasers, halvlederlasere eller lignende.

30 Ved, som angivet i krav 8, at lade de aktiverbare blænde-anordninger udgøres af plader, der er vipbart hængslede til microshutterarrangementet, opnås en fordelagtig udførelsesform ifølge opfindelsen.

DK 175895 B1 I

Ved, som angivet i krav 9, at lade belysningsenheden om- H

fatte en lysgiver i form af en med en lyskilde optisk I

forbundet lysleder eller optisk fiber arrangeret til be- I

lysning af en flerhed af microshuttere arrangeret i en I

5 givet fladeform, idet mindst én kollimationslinse er ar- I

rangeret mellem lysgiveren og fladeformen, således at I

kollimeret lys ledes mod flerheden af microshutter af det I

første til microshutterne hørende microlinsearrangement, I

opnås en fordelagtig underopdeling af microshutterarrage- I

10 menter og tilhørende optik, der kan indgå i en samlet un- deropdelt belysningssystem.

Det skal bemærkes, at belysningsenheden kan udføres som I

en kompakt enhed med microshutter, optik og integrerede I

15 lysledere eller optiske fibre, således at enheden som så- I

dan kan markedsføres med som en kompakt og justeret en- I

hed, der kun skal justeres i forhold til en anvendt lys- I

kilde i en given applikation. I

20 Ved, som angivet i krav 10, at lade microshutternes fla- I

deform udgøre en heksagon, opnås en fladeform på micro- I

shutterarrangementet, der på enkel vis kan sammenbygges I

og samvirke med tilsvarende micro-shutterarrangementer. I

25 Udover ovennævnte geometriske forhold i forbindelse med I

sammenbygning med tilsvarende microshutterarrangementer, I

har en heksagonal fladeform den fordel, at det er muligt I

at opnå en relativ stor fyldningsgrad, når der anvendes I

en lysgiver, der belyser microshutterarrangementet med et I

30 cirkulært tværsnit. I

Fyldningsgraden for en heksagon-fladeform er således 83%, I

hvilket skal ses i forhold til en fyldningsgrad på 63% I

for en kvadrat-fladeform i forhold en omskreven cirkel. I

DK 175895 B1 17

Derudover har en heksagonfladeform den fordel, at det er muligt på enkel måde at fordele de enkelte microshuttere over fladeformen, således at den ønskede belysningsforde-5 ling opnås.

Mange andre fladeformer kan dog også tænkes implementeret inden for opfindelsens rammer.

10 Ved, som angivet i krav 11, at lade belysningsenheden omfatte mindst otte heksagoner, der hver belyses med et optisk fiber, der er optisk forbundet med en belysningskilde, opnås et "makro" belysningssystem, der nemt kan sammenbygges til en ønsket belysnings-karakteristik, hvor 15 hver heksagon fødes af en belysningskilde via et optisk fiber.

Ved, som angivet i krav 12, at lade de enkelte microshuttere med tilhørende microlinseoptik være placeret i ræk-20 ker i fladeformens tværretning T med microshutterne i en givet indbyrdes afstand, og idet rækkerne er indbyrdes forsat i rækkernes længderetning, opnås mulighed for at opnå en forøget belysningsopløsning 25 Ved, som angivet i krav 13, at arrangere rækkerne således at alle de enkelte microshutteres projektion på tværretningen T i fladeformen resulterer i et antal belysningspunkter med en indbyrdes afstand AL i tværretningen T, opnås en fordelagtig udførelsesform ifølge opfindelsen, 30 idet fladeformen med fordel kan anvendes til eksempelvis scanning eller en lignende bevægelsesbelysning, hvor en belysningsopløsning er mindre end den mindst mulig afstand mellem microshutterne.

i-.- -----

DK 175895 B1 I

18 I

Ved, som angivet i krav 14, at det første og/eller det I

andet linsearrangement udgøres af heksagonale fokuslin- I

ser, opnås en særlig fordelagtig geometrisk form af lin- I

searrangementet, da heksagonale linser kan pakkes tættere I

5 end cirkulære linser, hvilket yderligere medfører en mu- I

lighed for at forøge systemets virkningsgrad og opløs- I

ning. I

Ved, som angivet i krav 15, at lade microshutternes fla- I

10 deform eller fladeformer være arrangeret på et eller fle-

re belysningshoveder, idet belysningshovedet og belys- I

ningsfladen er indrettet til at foretage en relativ bevæ- I

gelse over et belysningsareal, idet indretningen ligele- I

des er forsynet med en styreenhed til styring af micros-

15 hutterne i afhængighed af den relative bevægelse mellem I

stangen og belysningsfladen, opnås et fordelagtigt alter- I

nativ til glimteksponering, idet belysningsenheden såle- I

des kan anvendes til belysning af større belysningsarea- I

ler, ligesom belysningsopløsningen kan forøges. I

20 I

Det er underforstået, at den relative bevægelse mellem I

hvert belysningshoved og belysningsarealet også kan fore- I

tages ved at fiksere hvert belysningshoved og bevæge be- I

lysningsarealet. I

25 I

Bevægelsen over belysningsfladen kan blandt andet indret- I

tes i afhængighed af den bevægelige enheds opbygning og I

form. Eksempelvis kan en diskret belysningsenhed med at I

antal shuttere bevæges rundt over belysningsfladen ved I

30 stepbevægelse, hvorved en givet eksponering kan opnås som I

en opsummering af diskrete belysningsflader til et samlet I

areal. I

I- -——— DK 175895 B1 19 1 Ved, som angivet i krav 16, at lade den bevægelige enhed udgøres af en stang, hvis relative bevægelse mellem belysningsfladen og stangen er en enkel fremadskridende bevægelse i stangens tværretning, opnås en særlig fordelag-5 tig udførelsesform ifølge opfindelsen, idet en sådan scanning kan give en total belysning over hele belysningsfladens tværretning, hvorved grænselinier mellem diskrete belysningszoner undgås, således at placeringsusik-kerheden i eksponeringen af punkter på tværs af bevægel-10 sesretningen over den totale eksponering stort set reduceres til den indbyrdes placeringsusikkerhed mellem belysningsenhedens enkelte microshuttere samt usikkerhed i føringen.

15 Ved, som angivet i krav 17, at lade hver enkelt micros-hutter udgøres af et svingende blændeelement, der kan bevæge sig frem og tilbage mellem to positioner, idet det svingende blændeelement er ophængt, således at der virker elastiske kræfter mod en ligevægtsposition mellem de to 20 positioner, og hvor belysningsenheden yderligere omfatter en styreenhed til styring af det svingende blændeelement ved hjælp af elektrostatiske kræfter, og idet blændeele-mentet i en af de to positioner blokerer for microshutte-rens lyskanal, opnås mulighed for at hurtig modulering, 25 da det svingende elements egenfrekvens, som funktion af elementets svingningsparametre, såsom masse, elasticitet og geometri samt indre og ydre kræfter, fastlægger mi-croshutterens skiftetid.

30 De enkelte microshutteres reaktionstid på et givet styresignal fra styreenheden forstærkes således af det svingende systems egenfrekvens, der således kan dimensioneres til den ønskede skiftetid.

DK 175895 B1 I

Ved, som angivet i krav 18, at lade belysningsenheden I

mellem microshutterarrangementet og belysningsfladen I

yderligere omfatte optiske midler til spredning af de af I

lyskanalerne afgivne lysstråler over belysningsfladen, I

5 opnås mulighed for at foretage en glimteksponering over I

et større belysningsareal, da de optiske midler til I

spredning af de af lyskanalerne afgivne lystråler sikrer,

at microshutterarrangementet kan belyse et areal, der I

svarer til udstrækningen af det tilhørende microshutter- I

10 arrangement. I

Ved at lade mindst én af lyskanalernes tværsnit have fl størst diameter ved lyskanalens nedre afslutning mod be-

lysningsfladen, opnås mulighed for på bedst mulige vis at I

15 lede lys gennem microshutteren såfremt de enkelte shut- I

terplader er placeret ved eller over lyskanalens øvre af-

slutning, idet det skal erindres at lys fra det første I

microlinsearrangement typisk vil tilstræbes fokuseret på I

selve shutterpladen. I

20 I

Ved at lade mindst én af lyskanalerne være konisk, med I

den største diameter ved lyskanalens nedre afslutning mod I

belysningsfladen, opnås en fordelagtig udførelsesform I

ifølge opfindelsen. I

25 I

Figuren I

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet under hen- I

visning til figurer, hvor I

30 fig. 1 viser opfindelsen i sin principielle grund- I

form, I

fig. 2 viser et eksempel på hvorledes lysgivere kan I

I forbindes med en lyskilde , I

r----- .-- DK 175895 B1 21 ! fig. 3 viser et yderligere udførelseseksempel ifølge opfindelsen, hvor lyskilderne udgøres af laserdioder, 5 fig. 4 viser et yderligere udførelseseksempel ifølge opfindelsen, hvor lysgiverne udgøres af lysledere, 10 fig.5 viser opbygningen af en yderligere belys ningsenhed ifølge opfindelsen, fig. 6 viser en scanneenhed ifølge opfindelsen, 15 fig.7-10 illustrerer virkemåden af en belysningsenhed med et stort antal microshuttere ifølge opfindelsen, fig. 11 og 12 viser belysningsmoduler til scanning ifølge 20 opfindelsen.

fig. 13 viser en opbygning af belysningsmoduler ifølge opfindelsen til glimteksponering, 25 fig. 14 viser et tværsnit af belysningsmodulerne vist på fig. 13, og hvor fig. 15 viser eksempler på udformning af lyskanaler ifølge opfindelsen.

30

Udføre!seseksempi et På fig.l ses et udførelseseksempel ifølge opfindelsen.

DK 175895 B1 I

Et apparat til punktvis belysning af et medium 9 omfatter I

en lysgiver 1 arrangeret i afstand fra et linsearrange- I

ment bestående af linser 2 samt et microshutterarrange- I

ment bestående af et pladeelement med et antal åbninger 6 I

5 og dertil hørende blændeelementer 4. Blændeelementerne 4 I

er individuelt elektrisk aktiverbare ved forskydning el- I

ler drejning. I

Med microshuttere eller lysventiler forstås i bred for- I

10 stand transmissive lysblænder, idet disse eksempelvis kan I

udgøres af mikromekaniske shuttere. De enkelte shutter- I

elementer kan eksempelvis være af den type, der er be- I

skrevet i fransk patentansøgning nr. 9412928 eller den I

tilsvarende EP-A 709 706 beskrevne type, idet det ifølge I

15 opfindelsen er afgørende, at det lys, der skal moduleres,

transmitteres direkte gennem den enkelte microshutter til I

opnåelse af et minimalt transmissionstab. I

Det skal i denne forbindelse bemærkes, at microshutterne

20 beskrevet i ovennævnte patentansøgning er særlig fordel- I

agtig i forbindelse med denne opfindelse, da microshut- I

terne skal (og kan) have en meget lille rise- /fall-time, I

hvis der skal opnås en rimeligt veldefineret spot på et

fotofølsomt medium under indbyrdes bevægelse mellem be- I

25 lysningsarrangement og mediet. Det skal yderligere i den- I

ne forbindelse bemærkes, at det ifølge opfindelsen er mu- I

ligt at nøjes med en relativ lille belysningstid på de I

enkelte belysningspunkter som følge af den høje transmit- I

terede lyseffekt. I

30 I

Hver lysventil har mindst én individuel adresserbar åben I

og lukket tilstand, i hvilke tilstande der henholdsvis I

udvises en i forhold til lysets gennemgang af den tilhø- I

rende lyskanal minimal og maksimal dæmpning. I

23 DK 175895 B1

Mikromekaniske shuttere har i denne forbindelse den fordel, at dæmpningen i de ovennævnte to tilstande rent faktisk er optimal, idet dæmpningen af lyset rent fysisk 5 tilvejebringes af en mikromekanisk plade eller lignende, der i tilstanden maksimal dæmpning simpelthen blokerer for lysgennemgang, og i tilstanden minimal dæmpning i princippet ikke giver anledning til dæmpning af lysstrålen .

10

Funktionen af det viste udførelseseksempel er, at en samlet kollimeret lysstråle A fokuseres i micro-shutterarrangementets åbninger 6, således at blændeele-menterne 4 i den på fig. 1 viste position blokerer for 15 lysgennemgang, mens de i deres åbne tilstand tillader lysgennemgang i åbningerne 6, hvorved et til den enkelte åbning 6 hørende belysningspunkt på mediet 9 belyses.

Det skal bemærkes, at den foreliggende udførelsesform er 20 særlig enkel i sin opbygning, da der ikke anvendes fokuseringsoptik mellem åbningerne 6 og mediet 9.

Denne teknik er i sin principielle grundform beskrevet i EP 0 642 423 Bl, idet mediet 9 eller belysningsplanet er 25 arrangeret netop i overgangen mellem lysstrålernes Fre-snel-region og Frauenhofer-region.

Det skal i øvrigt bemærkes, at shutterpladerne ved en passende udformning af microshutterarrangementet også kan 30 være placeret på undersiden af waferpladen orienteret mod belysningfladen eller mediet 9.

Fig. 2 viser et tværsnit af en yderligere udførelsesform ifølge opfindelsen.

I DK 175895 B1 I

I 24 I

I Et belysningssystem omfatter et antal micro-

I shutterarrangementer (ikke vist), der hver er optisk for- I

I bundet med et antal optiske fibre 13, der videre er op- I

I 5 tisk forbundet med en bueformet optagekappe 11, 12 der I

I tilsammen forløber 360° rundt om en kortbuelampes 10 ak- I

I se. I

I De optiske fibre 13 er fikseret på optagekappen 11, 12, I

I 10 således at disse optager lys 360° rundt om lampen i et I

I område på optagekappen 11, 12 mellem en øvre vinkel Ua og I

nedre vinkel La. I

I Vinklerne Ua og La er tilpasset den konkrete anvendte I

I 15 kortbuelampe 10. For en Hg-short arc lamp, kan Ua og La I

I eksempelvis vælges til + 60° og - 30° i forhold til lam- I

I pens ækvatorplan E. I

I Selve placeringen og fikseringen af de enkelte fibre 13 I

I 20 på optagekapperne 11, 12 i forhold til vinklen mellem

I disse og ækvatorplanet kan ligeledes vælges i forhold til I

den aktuelle lampes intensitetsprofil. I

H Hvert optiske fiber 13 kan således belyse et subsystem, I

25 der eksempelvis kan svare til det på fig. 1 viste, hvor I

det optiske fibers lysafgivende ende 13 svarer til lysgi- I

I veren 1. I

Ifølge en udførelsesform vil antallet af optiske fibre 13 I

I 30 omkring optagekappen 11, 12 være ca. 150, der således I

hver kan belyse et dermed optisk forbundet microshutter- I

system. I

DK 175895 B1 r----- - ' 25

Hvert optisk fiber kan ifølge den foreliggende udførelsesform belyse 5-600 lyskanaler, og derved opdele lyset fra fiberen i et tilsvarende antal mindre lysstråler.

5 Det er således ifølge opfindelsen muligt at opnå en homogen belysning af microshutterne og dermed belysningsfladen under opretholdelse af en god virkningsgrad.

Ifølge den viste udførelsesform af opfindelsen reduceres 10 antallet af de nødvendige optiske lysledere mellem lyskilden og belysningsfladen med en faktor 5-600, under samtidig opretholdelse af en homogen belysning over hele belysningsfladen.

15 Fibrene 13 vil med fordel kunne distribueres til micros-huttersystemerne, således at intensitetsforskellen mellem to nabofibre ikke overstiger en given maksimumgrænse eller således at to nabofibre, såfremt maksimumgrænsen overskrides, ikke tilledes to nabomicroshutterarrangemen-20 ter.

Fig. 3 viser en yderligere udførelsesform ifølge opfindelsen, idet en laserdiode anvendes som lyskilde.

25

Laserdioder 21 er således placeret i et fixtur 20 til belysning af en kollimeringslinse 22, et første microlinse-arrangement 23, et microshutterarrangement arrangeret i en waferplade 25 med lyskanaler 26 og tilhørende blænde-30 elementer 24, et andet microlinsearrangement 27 samt endeligt et belysningsplan 28.

Det skal understreges, at den viste figur af hensyn til overskueligheden ikke afspejler en typisk applikation til

I DK 175895 B1 I

I 26 I

I eksempelvis billedeksponering, da kollimeringslinsen 22 i I

I sådanne applikationer typisk vil belyse et langt større I

I antal microlinser og tilhørende shuttere. I

I 5 De enkelte blændeelementer 24 åbnes og lukkes, dvs. modu- I

I leres, i afhængighed af digitale lagrede data samt en I

I eventuel givet relativ bevægelse i forhold til belys- I

I ningsplanet 28. I

I 10 Laserdioderne 21 afgiver således en lysstråle, der kolli- I

I meres i kollimeringslinsen 22 til en lysstråle A'. Lys- I

I strålen A' ledes efterfølgende til microlinse- I

I arrangementet 23, der fokuserer lysstrålen A' til et an- I

tal lysstråler B' i microshutterarrangementet lyskanaler I

I 15 26, hvorfra lysstrålerne C ledes videre til det andet I

I microlinsearrangement 27, hvor de enkelte stråler D' fo- I

I kuseres på belysningsplanet 28 som belysningsspots med I

spotdiameter Sd. I

20 Hver lysgiver kan i en aktuel applikation belyse 5-600 I

I lyskanaler. En opløsning ifølge opfindelsen kan eksempel- I

I vis vælges til 2540 DPI, dvs. 10pm mellem punkterne. I

Diameteren på kollimationslinsen 22 er 5-10mm, og de en- I

25 kelte mikrolinser i microlinsearrangementerne 23 og 27 I

har en diameter på 2-300pm. Centerafstanden mellem mi- I

H krolinserne er ligeledes i størrelsesordenen 2-300pm, I

hvilket dermed også svarer til afstanden mellem hullerne I

I i waferpladen 25. De enkelte lyskanaler 26 i waferpladen I

30 25 har typisk en diameter på 20-40pm, og selve shutter- I

pladen 24 er lidt større, så den kan dække helt for hul- I

let. Spotdiameteren Sd på belysningsplanet 28 kan ifølge I

den foreliggende udførelsesform være 12-20μπι. I

I ~----------------- DK 175895 B1 27

On-off-ratio (forholdet mellem hvor meget lys der slipper igennem henv. en åben og en lukket shutter) er i størrelsesorden 1000:1 eller bedre, hvilket er omkring 10 gange bedre end for de bedste LCD-chips.

5

Det er underforstået, at en kollimationslinse ifølge opfindelsen kan, og i visse tilfælde bør, udføres som et system af kollimationslinser for at opnå en højere virkningsgrad.

10

Fig. 4 viser en udførelsesform, der i sin grundform er opbygget som den på fig. 3 viste.

Lysleder 29 er således placeret i et fixtur 20 til belys-15 ning af en kollimeringslinse 22, et første microlinsear-rangement 23, et microshutterarrangement arrangeret i en plade 25 med lyskanaler 26 og tilhørende blændeelementer 24, et andet microlinsearrangement 27 samt endeligt et belysningsplan 28.

20

Det skal understreges, at den viste figur af hensyn til overskueligheden ikke afspejler en typisk applikation til eksempelvis billedeksponering, da kollimeringslinsen 22 i sådanne applikationer typisk vil belyse et langt større 25 antal microlinser og tilhørende shuttere.

De enkelte blændeelementer 24 åbnes og lukkes, dvs. moduleres, i afhængighed af digitale lagrede data samt en eventuel givet relativ bevægelse med belysningsplanet 28.

30

Optiske fibre 29, eller lysledere med tilpassede optiske egenskaber, afgiver en lysstråle, der kollimeres i kollimeringslinsen 22 til en lysstråle A'. Lysstrålen A' ledes efterfølgende til microlinsearrangementet 23, der fokuse-

I DK 175895 B1 I

I 28 I

I rer lysstrålen A' til et antal lysstråler B' i microshut- H

I terarrangementet åbninger 26, hvorfra lysstrålerne C le-

I des videre til det andet microslinserarrangement 27, hvor H

I de enkelte stråler D' fokuseres på belysningsplanet 28 I

I 5 som belysningsspots. I

I Det afgørende i denne applikation er således, at de en- I

I kelte de enkelte microshuttergruppe tilledes lys fra en H

I lyskilde via de viste optiske fibre. H

I 10 I

I Som vist er det således muligt at placere de enkelte mi- I

I croshuttere under primær hensyntagen til deres nødvendige I

I eller ønskede position i forhold til selve belysningen af I

I belysningsfladen, hvorefter lys kan tilledes microshut- I

I 15 tergrupperne uden større tekniske vanskeligheder via de I

I viste optiske fibre eller lysleder med tilsvarende egen- I

I skaber. I

I På fig. 5 ses et eksempel på en microshutterarkitektur I

I 20 ifølge opfindelsen set ovenfra. I

I En scannestang 30 til bevægelse i retningen X omfatter et H

I antal heksagoner 32, der hver omfatter et stort antal mi- H

I croshuttere ifølge opfindelsen. H

I 25 I

I Hver heksagon omfatter et microshutterarrangement svaren- I

I de til de på fig. 4 viste, idet microshutterarrangementet I

I omfatter 400-600 lyskanaler med tilhørende microlinsear- I

I rangement og blændeelementer 26. I

I 30 I

I Hver heksagon 32 belyses af et ovenover arrangeret optisk I

I fiber 33 via en kollimeringslinse 31 svarende til den på I

I fig. 4 viste. ' DK 175895 B1 29

Delarealerne 34 og 38 udgør i scannestangens 30 længderetning såkaldte overlapzoner, der er arrangeret således indbyrdes, at scannestangens 30 enkelte microshuttere ved bevægelse af scannestangen 30 i retningen X kan belyse 5 belysningspunkter med ens indbyrdes afstand på en underliggende lysfølsomt medium.

En projektion af alle microshutters belysningspunkter i heksagonerne på scannestangens 30 længderetning vil såle-10 des tilvejebringe belysningspunkter med ens afstand over hele scannestangens 30 længderetning.

Lokaliseringen af de enkelte microshutters i den ovenfor vist heksagon ifølge opfindelsen er vist detaljeret på 15 fig. 7-9.

På fig. 6 ses et tværsnit af et scannearrangement 40.

Det overordnede formål med at anvende en scannestang til 20 udøvelse af opfindelsen er dels at opnå en større opløsning end dimensionerne af de valgte microshuttere tillader, og dels at opnå en økonomisk fordelagtig opbygning af systemet.

25 Scannearrangementet 40 kan udføre en relativbevægelse i retningen X i forhold til underlaget 41 ved hjælp af ikke viste bevægelsesmidler. Scannearrangementet 40 omfatter en scannestang 30, der svarer til den på fig. 5 viste.

30 Det viste scannearrangement kan udføre en relativ hurtig scannebevægelse under samtidig opretholdelse af en effektiv belysning med en høj belysningsintensitet, høj on-/offratio, høj belysningsopløsning og en lille rise-/fall time.

DK 175895 B1 I

30 I

På fig. 7-9 ses et udsnit af et microshutterarrangement I

ifølge opfindelsen, hvor de enkelte microshutters er ar- I

rangeret i en fladeform af rækker 61, 62, 63, 64, 65 og I

5 66. I

Af hensyn til overskuelighed ses kun de enkelte micros- I

hutters tilhørende microlinse 50, samt den i microshutte- I

ren udformede lyskanal 51. I

10 I

Hver microshutter med tilhørende optik har en maksimal I

udstrækning, der svarer til centerafstanden mellem de I

tilhørende microlinser 50, hvilket ifølge det illustre- I

rende eksempel er godt ca. 100 pm og den til de enkelte I

15 microshuttere hørende lyspletter på de underliggende fo- I

tofølsomme medium (ikke vist) er ca. 12-20 μπι ved en op- I

løsning på ca. ΙΟμιη og 10 rækker med shuttere. I

Rækkerne 61, 62; 63, 64; 65 og 66 er indbyrdes forskudt I

20 med halvdelen af den effektive indbyrdes afstand, mens I

rækkerne 62, 63; 64, 65 er indbyrdes forsat med halvdelen I

af den effektive indbyrdes afstand plus den ønskede op- I

løsning. I

25 I praksis vil hver microshutter typisk have en udstræk- I

ning på ca. 250μπι, hvorfor der ved en opløsning på ca. 10 I

μπι kræves et større antal rækker i microshutterarrayen. I

På figur 7 ses, hvorledes række 61 under bevægelse af I

30 scannearrangementet passerer en scannelinie SL, hvilket I

medfører en mulig adressering og modulering af scanneli- I

nien i de på linien BL 1 viste punkter. I

DK 175895 B1 31 På fig. 8 ses, hvorledes række 62 under bevægelse af scannearrangementet passerer scannelinien SL, hvilket medfører en mulig adressering og modulering på scannelinien i de på linien BL 2 viste punkter, hvor punkterne 5 61' hidrører fra microshutterrække 61 og punkterne 62' hidrører fra microshutterrække 62.

På fig. 9, ses hvorledes række 63 under bevægelse af scannearrangementet passerer scannelinien SL, hvilket 10 medfører en mulig adressering og modulering på scannelinien i de på linien BL 3 viste punkter, hvor punkterne 61' hidrører fra microshutterrække 61 og punkterne 62’ hidrører fra microshutterrække 62, og hvor punkterne 63' hidrører fra microshutterrække 63.

15 På fig. 10 er vist, hvorledes der vil kunne dannes et opsummeret billede, når samtlige ti rækker (hvoraf kun række 61-66 er vist) har passeret scannelinien, idet lyspletterne 61'-66' svarer til rækkerne 61-66.

20 I forbindelse med fig. 7-9 skal det anføres, at de enkelte microlinser hørende til hver shutter eksempelvis kan udformes som heksagonale linser, hvorved man kan minimere lystab ved at undgå, at lys falder udenfor microlinserne.

25 På fig. 11 ses et yderligere eksempel på et belysningsmodul ifølge opfindelsen.

Belysningsmodulet 80 omfatter otte heksagonflader 81, der 30 hver omfatter 400-600 microshuttere ifølge opfindelsen (ikke vist) samt tilhørende optik. Hver heksagon belyses af kollimeret lys 82 fra et optisk fiber (ikke vist). Den principielle opbygning af de enkelte heksagonflader er

DK 175895 B1 I

som vist på fig. 4. De optiske fibre er forbundet med en H

UV-lyskilde, i form af en Hg mercury-short arc lamp. Η

De enkelte belysningsmoduler kan placeres indbyrdes med I

5 en nøjagtighed på ca. ± Ιμπι. I

Hver heksagonflade 81 samvirker indbyrdes, således at H

overlapzonerne tilsammen danner en belysningsarray, der H

svarer til den belysningsarray, der ligger uden for over- H

10 lapzonerne. H

Heksagonfladernes 81 microshuttere er elektrisk forbundet

til en styreenhed, der ud fra eksempelvis en RIP (Raster H

Image Processor) tilvejebringer de nødvendige styredata H

15 til microshutterne. H

Den geometriske form af belysningsmodulerne 80 sikrer, at H

modulerne 80 på enkel måde kan sammenbygges til eksempel- I

vis en scannestang med den længde, der nu måtte ønskes. H

Hver af de viste belysningsmoduler belyses ifølge det H

foreliggende eksempel af otte optiske fibre (ikke vist). I

Belysningsmodulerne 80 kan fremstilles som kompakte modu-

25 ler med integreret kollimationsoptik og optiske fibre, I

således at modulerne er færdigkalibrerede og "ready to I

go", ved på enkel vis at forbinde og justere de optiske I

fibre med en lyskilde, ligesom én eller flere elektriske I

porte (ikke vist) kan forbindes til en overordnet styre- H

30 processorenhed (ikke vist). I

Belysningsmodulerne kan eksempelvis anvendes i en scanne- H

enhed svarende til den på fig. 6 viste, idet 24 belys- H

ningsmoduler 80 (LSA, Light Switch Array), der hver er I

DK 175895 B1 33 optisk forbundet med 8 lysledere er arrangeret på en scannestang. De i alt 192 fibre er forbundet til samme lyskilde, eksempelvis en 15 kW Hg Short arc mercury lamp.

5 Ved at anvende én lang scannestang, frem for at belyse diskrete områder, opnås en kontinuerlig belysning over en belysningsflades totale tværsnit, hvorfor der undgås diskontinuiteter eller såkaldte stødzoner ved grænseområder.

10 På fig.. 12 ses et en skitse af eksempel på et belysningsmodul 85 ifølge opfindelsen, der overordnet set svarer til det på fig. 11 viste belysningsmodul 80.

De enkelte belysningsmoduler 85 kan placeres indbyrdes 15 med en nøjagtig på ca. ± 1 μπι.

Belysningsmodulet 85 kan eksempelvis anvendes i en image setter af FLATBED-typen ved en. opløsning på 2540 DPI.

20 Belysningsmodulet 85 omfatter otte heksagonflader 87, der hver omfatter 400-600 microshuttere ifølge opfindelsen (ikke vist) samt tilhørende optik. Hver heksagonflade belyses af kollimeret lys 87 fra et optisk fiber (ikke vist). De optiske fibre er forbundet med en UV-lyskilde, 25 i form af eksempelvis en Hg mercury-short arc lamp.

Hver heksagonflade 87 samvirker indbyrdes, således at overlapzonerne tilsammen danner en belysningsarray, der svarer til den belysningsarray uden for overlapzonerne.

30

Heksagonfladernes 87 microshuttere er elektrisk forbundet til en styreenhed, der ud fra eksempelvis en RIP (Raster Image Processor) tilvejebringer de nødvendige styredata til microshutterne.

DK 175895 B1 I

Den geometriske form af belysningsmodulerne 85 sikrer, at H

modulerne på enkel måde kan sammenbygges til eksempelvis I

en scannestang med den længde, der nu måtte ønskes. I

Yderligere kan den viste fladeform med fordel anvendes I

til dobbelteksponering, når dette måtte være ønsket, idet I

hvert punkt på enkel måde kan belyses to gange. I

10 Hver af de viste belysningsmoduler belyses af otte opti- I

ske fibre (ikke vist). I

Belysningsmodulerne 85 kan ligeledes fremstilles som kom- I

pakte moduler med integreret kollimationsoptik og optiske I

15 fibre, således at modulerne er færdigkalibrerede og "rea- I

dy to go", ved på enkel vis at forbinde de optiske fibre

med en lyskilde, ligesom én eller flere elektriske porte I

(ikke vist) kan forbindes til en overordnet styreproces- I

sorenhed (ikke vist). I

20 I

Fig. 13 ses en skitse af eksempel på et belysningsmodul

95 ifølge opfindelsen. Belysningsmodulet svarer i sin I

grundform til det på fig. 12 viste, idet der dog er til- I

føjet spredningsoptik mellem lyskanalernes nedre afslut- I

25 ning og belysningsarealet I

Belysningsmodulet 95 omfatter otte heksagonflader 87, der I

hver omfatter 400-600 microshuttere ifølge opfindelsen I

(ikke vist) samt tilhørende optik. Hver heksagonflade be- I

30 lyses af kollimeret lys 97 fra et optisk fiber (ikke I

vist) . De optiske fibre er forbundet med en UV-lyskilde, I

i form af eksempelvis laserdioder (ikke vist). I

DK 175895 B1 35

Hver heksagonflade 97 samvirker indbyrdes, således at disse tilsammen danner en belysningsarray, der kan belyse hele det underliggende belysningsareal på én gang uden at foretage en scanning. Denne type glimteksponering kan ek-5 sempelvis foretages ved en opløsning på ca. 50|im og belysningsspots på 50-100pm. For A4 vil en sådan belys-ningsmatrix således skulle omfatte 4200 X 5940 antal mi-croshuttere.

10 De enkelte belysningsmoduler 95 bør ideelt set her placeres med en indbyrdes nøjagtighed svarende til ca. i 1 μπι på det projicerede billede.

Heksagonfladernes 97 microshuttere er elektrisk forbundet 15 til en styreenhed, der ud fra eksempelvis en RIP (Raster Image Processor) tilvejebringer de nødvendige styredata til microshutterne.

Den geometriske form af belysningsmodulerne 95 sikrer, at 20 modulerne på enkel måde kan sammenbygges til en samlet belysningsenhed med den arealmæssige udstrækning, der nu måtte ønskes.

Det skal bemærkes, at lyskilden i det viste eksempel skal 25 være monokromatisk, hvorfor hver fladeform eksempelvis kan belyses som vist på fig. 3 af laserdioder.

Samtidig skal det bemærkes, at layoutet af de enkelte shutterenklaver eller -fladeformer kan være eksempelvis 30 kvadratiske i stedet for heksagonale og i forskellig størrelse.

I DK 175895 B1 I

I I

I Fig. 14 viser et tværsnit af de på fig. 13 viste belys- I

I ningsmoduler 95. H

I Belysningsmodulerne svarer i sine grundtræk til de på I

I 5 fig. 4 viste, idet det andet microlinsearrangement er er- I

stattet af spredeoptik 98, der spreder lysstrålerne C, . M

I 99 til lysstråler D', 99' og fokuserer disse på belys- I

I ningspladen 94. I

I 10 På fig. 15 ses et yderligere eksempel ifølge opfindelsen I

I på hvordan lyskanalerne kan være udformet.

I For overskuelighedens skyld er de viste lyskanaler vist i

I den samme waferplade. I

I 15 I

I En lyskanal 101 kan således være udformet som to delkam- I

I re, der er ætset i en waferplade 100 af glas. I

I En anden lyskanal 102 kan ligeledes være udformet som en I

20 konus i samme eller i en anden waferplade 100. I

I I de viste udførelsesformer vil den til lyskanalen høren- m

I de shutterplade være orienteret ved den side af waferpla- M

I den, hvor tværsnittet af lyskanalen er mindst, idet lys M

I 25 fra lysgiverne eller belysningskilden (ikke vist) typisk H

I fokuseres på selve shutterpladen for derved at opnå en så M

I diskret og hurtig modulering over hele den tilhørende be- I

I lysningsplet som muligt. M

I 30 Det er underforstået, at de viste eksempler i visse hen- I

I seender er forsimplede af illustrative hensyn. Dette skal

I dog på ingen måde afgrænse opfindelsen til det ovenfor I

I beskrevne, men udelukkende tjene til det formål at illu- I

I strere opfindelsens overordnede og principielle træk. I

DK 175895 B1 37

Det er således underforstået at opfindelsen ikke kun kan anvendes til eksponering af film eller trykplader som i de viste eksempler, men med fordel kan anvendes til be-5 lysning af andre typer lysfølsomme materialer i helt an-. dre anvendelser.

Claims (18)

1. Belysningsenhed til punktvis belysning af et medium I 5 omfattende mindst én lysgiver, der via et microshutterar- I rangement er arrangeret til belysning af mindst én belys- I ningsflade, idet microshutterarrangementet omfatter et I antal micromekaniske microshuttere, hvor hver microshut- I ter omfatter en lyskanal samt en dertil hørende elektrisk I 10 aktiverbar blændeanordning (4), hvor mindst én af lysgi- I verne (1) er arrangeret til belysning af mindst to mi- I croshuttere via et første linsearrangement (2; 23), idet I linsearrangementet omfatter mindst én microlinse arrange- I ret i forhold til hver microshutter, således at mindst en I 15 del af det af lysgiveren eller lysgiverne afgivne lys fo- I kuseres på eller i omegnen af den optiske akse for de en- I kelte microshutteres lyskanal (6; 26) når microshutterens I blændeanordning (4) definerer en hel eller delvis åben I tilstand , kendetegnet ved, at mindst én 20 af de nævnte elektrisk aktiverbare blændeanordninger (4) I foretager en mekanisk blokering af det til lyskanalen I tilledte lys i mindst én af microshutterens lukkede til- I stande. H

2. Belysningsenhed ifølge krav 1, kendetegnet H ved, at det yderligere omfatter et andet micro- H linsearrangement (21) arrangeret mellem micro-shutterne I og belysningsfladen, således at lys, der transmitteres gennem den enkelte microshutters lyskanal (6; 26) foku- I 30 seres passende på belysningsfladen (9; 28). I

3. Belysningsenhed ifølge krav 1, kendetegnet I ved, at mindst én af lysgiverne udgøres af en optisk I DK 175895 B1 lysleder (13; 29), der er optisk forbundet med mindst én lyskilde.

. 4. Belysningsenhed ifølge krav 3, kendetegnet 5. e d, at de(n) optiske lysleder(e) udgøres af optiske . fibre.

5. Belysningsenhed ifølge krav 1-4, ke.n det egnet ved, at mindst én af lyskilderne (10) udgøres af en 10 kortbuelyslampe (short arc lamp).

6. Belysningsenhed ifølge krav 1-5 kendetegnet ved, at lyskilden omfatter en kortbuelampe (10), der inden for en vinkel på +/- 75° i forhold til lampens 15 ækvatorakse (E) på en kugleflade (11, 12) rundt om lampen har arrangerede lysmodtagende optiske lysledere eller fibre (13), der er optisk forbundet med og leder lys til lysgiverne.

7. Belysningsenhed ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at mindst én af lyskilderne udgøres af en laserkilde (21) .

8. Belysningsenhed ifølge krav 1-7, kendeteg-25 net v e d, at de aktiverbare blændeanordninger udgøres af plader, der er vipbart hængslede til microshutterar-rangementet.

9. Belysningsenhed ifølge krav 1-8, kendeteg-30 net v e d, at den omfatter en lysgiver i form af en med en lyskilde optisk forbundet lysleder eller optisk fiber (29) arrangeret til belysning af en flerhed af mi-croshuttere arrangeret i en givet fladeform, idet mindst én kollimationslinse (22) er arrangeret mellem lysgiveren

40 I DK 175895 B1 I og fladeformen, således at kollimeret lys ledes mod fler- I heden af det første til microshutterne hørende microlin- I searrangement (2; 23). I

10. Belysningsenhed ifølge krav 9, kendetegnet I ved, at microshutternes fladeform udgør et heksagon I (32; 81; 87) . I

11. Belysningsenhed ifølge krav 9 eller 10, kende- I 10 tegnet v e d, at belysningsenheden omfatter mindst I otte heksagoner (81; 87), der hver belyses med et optisk I fiber, der er optisk forbundet med en belysningskilde.

12. Belysningsenhed ifølge krav 9 -11, kendeteg- 15 net v e d, at de enkelte microshuttere med tilhørende I microlinseoptik er placeret i rækker i fladeformens tvær- I retning (T) med microshutterne i en givet indbyrdes af- I stand, og idet rækkerne er indbyrdes forsat i tværretnin- I gen. I

20 I

13. Belysningsenhed ifølge krav 9-12, kendeteg- I net v e d, at rækkerne er arrangeret således, at alle I de enkelte microshutteres projektion på tværretningen (T) I i fladeformen resulterer i et antal belysningspunkter med I 25 en indbyrdes afstand AL i tværretningen (T). I

14. Belysningsenhed ifølge krav 1-13, kendeteg- I net v e d, at det første og/eller det andet linsear- I rangement (23, 27) udgøres af heksagonale fokuslinser. I

30 I

15. Belysningsenhed ifølge krav 1-14, kendeteg- I net v e d, at microshutternes fladeform eller flade- I former er arrangeret på en eller flere belysningshoveder I (40), idet hvert belysningshoved (40) og belysningsfladen I DK 175895 B1 er indrettet til at foretage en relativ bevægelse over et belysningsareal, idet indretningen ligeledes er forsynet med en styreenhed til styring af microshutterne i afhængighed af den relative bevægelse mellem belysningshovedet 5 og belysningsfladen (41). e

16. Belysningsenhed ifølge krav 1-15, kendetegnet v e d, at belysriingshovedet udgøres af en stang (30), hvis relative bevægelse mellem belysningsfladén 10 (41) er en enkel fremadskridende bevægelse i stangens (30) tværretning.

17. Belysningsenhed ifølge krav 1-16 , kendetegnet v e d, at hver enkelt microshutter udgøres af et 15 svingende blændeelement, der kan bevæge sig frem og tilbage mellem to positioner, idet det svingende blændeelement er ophængt således at der virker elastiske kræfter mod en ligevægtsposition mellem de to positioner, og hvor belysningsenheden yderligere omfatter en styreenhed til 20 styring af det svingende blændeelement ved hjælp af elektrostatiske kræfter, idet blændeelementet i en af de to positioner blokerer for microshutterens lyskanal.

18. Belysningsenhed ifølge krav 1-17, kendeteg-25 net v e d, at belysningsenheden mellem microshutterar- rangementet og belysningsfladen yderligere omfatter optiske midler (98) til spredning af de af lyskanalerne afgivne lysstråler over belysningsfladen. 30