ES2393896B1

ES2393896B1 - Sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos y método para la generación de hologramas.

Info

Publication number: ES2393896B1
Application number: ES200930291A
Authority: ES
Inventors: Sebastián Rodrigo DE ECHANIZ; Ramón SANS RAVELLAT
Original assignee: Easy Laser SL
Current assignee: Jeanologia SL
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2013-11-11
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: EP2440364A1; US20120188620A1; ES2393896A1; WO2010142737A1

Abstract

Sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos y método para la generación de hologramas.#El sistema comprende:#- un SLM (3);#- medios de irradiación de un haz láser (1, 2) sobre dicho SLM (3);#- unos medios de control (4a, 4b) previstos para controlar a dicho SLM (3) para definir un CGH que corresponde a la imagen óptica deseada y prevista para ser irradiada sobre un objeto (5), mediante la reflexión modulada de la fase de dicha luz láser irradiada de acuerdo a dicho CGH; y#- unos medios de enfoque que comprenden una lente de Fresnel definida holográficamente en el SLM (3), para mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica láser irradiada.#El método comprende realizar una etapa de ecualización de los píxeles de una imagen sobre la que aplicar un IFTA para generar un CGH para un SLM.

Description

Sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos V método para la generación de hologramas

Sector de la técnica

La presente invención concierne en general, en un primer aspecto, a un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos equipado con un modulador espacial de luz por reflexión, o SLM, y en particular a un sistema con unos medios de enfoque que comprenden una lente de Fresnel definida holográficamente en dicho modulador espacial de luz por reflexión SLM.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un método para la generación de hologramas a aplicar en un SLM de un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, y en particular a un método que comprende realizar una ecualización de los píxeles de la imagen a partir de la cual calcular uno de dichos hologramas.

Tanto el sistema como el método propuestos por la invención mejoran la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica láser irradiada.

Estado de la técnica anterior Son conocidos distintos sistemas de proyección de imágenes por láser utilizados para diferentes fines, en particular para marcar objetos.

Tales sistemas, o sistemas láser de marcaje por máscara electrónica, comprenden un sistema de lentes físicas a través de las cuales se hace pasar un haz láser, que se expande antes de incidir sobre un modulador espacial de luz, o SLM. El SLM modula la fase del haz reflejado, que se proyecta sobre un plano donde se crea la imagen de proyección o marcaje. La modulación del láser se controla en tiempo real mediante un ordenador a través del controlador del SLM.

El SLM es un modulador espacial de luz compuesto por una matriz de células de cristal líquido capaces de modular la fase de la luz incidente. En este sentido, estas células forman una red de difracción holográfica activa que actúa sobre el láser. La luz emergente es entonces transformada de manera convencional por una lente física de distancia focal determinada para formar la imagen. La lente en este caso actúa como una transformada de Fourier:

H(x, y )= F[h(x,yll donde h(X,y) representa el haz modulado por el holograma del SLM, H(x, y) es la imagen formada, y F representa la transformada de Fourier.

En la patente US6710292B2 se describe uno de tales sistemas, el cual comprende:

-: un SLM;

-: medios de irradiación de un haz láser para irradiar luz láser, de "lectura", sobre dicho SLM con un cierto ángulo de incidencia;

-: unos medios de escritura previstos para definir un patrón de difracción holográfico en el SLM, que corresponde a la imagen óptica deseada y prevista para ser irradiada sobre un objeto, mediante la reflexión modulada de la fase de dicha luz láser irradiada de acuerdo a dicho patrón de difracción; y

-: una lente de Fourier para realizar una transformada de Fourier de dicha luz láser modulada en fase, para transformarla en dicha imagen óptica e irradiarla.

En la patente EP084015981 se propone un sistema análogo al propuesto en US671 0292, pero con una mayor complejidad, en particular en lo referente al sistema óptico de filtraje que incluye, además de una lente de Fourier, una lente de Fourier inversa, así como otros elementos ópticos adicionales.

Tanto en US6710292 como en EP084015981 , las lentes incluidas en los sistemas allí propuestos son unas lentes físicas externas al SLM. La utilización de tales lentes físicas genera diversos problemas, desde problemas técnicos relativos a los provocados por las propias dimensiones de las mismas, y de su montaje en tales sistemas, hasta el comúnmente conocido como efecto de orden cero, que se produce cuando parte de la luz láser irradiada sobre el SLM, y no modulada, es reflejada por éste y posteriormente enfocada por la lente física de Fourier, sobre el plano focal de proyección de la imagen, produciendo un punto de alta intensidad indeseado.

Para solucionar tal efecto de orden cero en las patentes citadas, se incluyen elementos externos, de manera previa y/o posterior a la reflexión de la luz láser en el SLM, que o bien desplazan en fase la componente de luz de orden cero (EP0840159B1 ), o la anulan mediante la interposición de una máscara tras la reflexión de ésta en el SLM (US6710292).

En cualquier caso, la incorporación de tales elementos externos al SLM no hace más que aumentar el volumen del sistema, y el número de elementos ópticos que debe atravesar el haz láser, lo cual puede hacer disminuir la eficiencia energética total del mismo, así como requerir un mayor ajuste de todos dichos elementos ópticos para prevenir discrepancias en la imagen finalmente proyectada respecto a la deseada. Al mismo tiempo, la incorporación de tales elementos conlleva el consecuente aumento del coste del sistema.

Dicha disminución en la energía lumínica finalmente proyectada en relación a la irradiada hace que ésta deba aumentarse de manera proporcional al número de elementos ópticos incorporados en el sistema, con el fin de que la imagen proyectada tenga un nivel energético adecuado para la aplicación específica, por ejemplo en el caso de aplicarse al marcaje de objetos, suficiente como para producir dicho marcaje.

Los presentes inventores no conocen sistemas de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos que incluyan lentes que no sean lentes físicas externas al SLM.

Por otra parte, un inconveniente de la generación convencional de los hologramas a definir en los SLMs de dichos sistemas es que dicha generación tampoco realiza un aprovechamiento eficiente de la energía lumínica irradiada, ya que los puntos de la imagen resultante proyectada no tiene una distribución energética homogénea, ni en una misma imagen, ni entre diferentes imágenes, lo que provoca que, para el caso del marcaje de la imagen proyectada sobre un objeto, algunos puntos/imágenes se marquen con mayor intensidad que otros/otras.

Tampoco son conocidas, por los presentes inventores, propuestas relativas a métodos para la generación de hologramas a aplicar en un SLM de un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, que mejoren la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada.

En "Introduction To Fourier Optics", de Joseph W. Goodman, publicado por Roberts and Company Publishers, 2005, se realiza una extensa descripción de la óptica de Fourier, relacionándose matemáticamente la difracción de Fresnel con la transformada de Fourier, y también se indica que ulas propiedades de las lentes convergentes es su inherente habilidad para realizar transformadas de Fourier bidimensionales", siendo una lente de Fresnel, en general, una lente convergente colapsada sobre sí misma, por lo cual debe entenderse como convencional la configuración de una lente física de Fresnel, en tanto que constituya una lente convergente, para realizar una transformada de Fourier.

Explicación de la invención

Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que posibilite una proyección de imágenes por láser mediante un sistema equipado con un SLM, que mejore la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica láser irradiada,

Con tal fin, la presente invención concierne, en un primer aspecto, a un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, que comprende de manera convencional:

-: un modulador espacial de luz por reflexión, o SLM;

•: medios de irradiación de un haz láser para irradiar luz láser sobre dicho modulador espacial de luz por reflexión SLM con un cierto ángulo de incidencia;

•: unos medios de control en conexión con dicho SLM, y previstos para controlarlo con el fin de que defina un patrón de difracción holográfico (conocido como CGH) que corresponde a la imagen óptica deseada y prevista para ser irradiada sobre un objeto, mediante la reflexión modulada de la fase de dicha luz láser irradiada de acuerdo a dicho patrón de difracción; y

-: unos medios de enfoque para realizar una transformada de Fourier de dicha luz láser modulada en fase, para transformarla en dicha imagen óptica e irradiarla enfocada sobre dicho objeto.

A diferencia de los sistemas convencionales, en el propuesto por la presente invención los medios de enfoque comprenden una lente de Fresnel definida holográficamente en el SLM, para mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada por dichos medios de irradiación en comparación con los sistemas convencionales, cuyos medios de enfoque comprenden una o más lentes físicas para realizar dicha transformada de Fourier, las cuales provocan una disminución en la energía lumínica que las atraviesa. Dicha lente de Fresnel es parametrizable a voluntad y en tiempo real por dichos medios de control.

Para un ejemplo de realización, dichos medios de enfoque comprenden únicamente a dicha lente de Fresnel, la cual está configurada, por dichos medios de control, para realizar dicha transformada de Fourier, y para otro ejemplo de realización alternativo los medios de enfoque comprenden también un sistema óptico formado por una o más lentes físicas, y previsto para realizar dicha transformada de Fourier en colaboración con dicha lente de Fresnel, ocasionando en este caso la lente o lentes físicas utilizadas unas pérdidas energéticas menores que las de los sistemas convencionales que realizan la transformada de Fourier completa.

Además de mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica, para unos ejemplos de realización del sistema propuesto por la presente invención, la mencionada lente de Fresnel holográfica está configurada para anular el posible efecto de un foco de orden cero que parte de dicha luz láser irradiada pudiera provocar al ser reflejada por el modulador espacial de luz por reflexión SLM.

Al prescindir de las máscaras y/o lentes físicas que se utilizan en los sistemas convencionales para anular el efecto de orden cero, también se mejora la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica, ya que estos elementos ocasionan unas pérdidas de energía que mediante el sistema propuesto por la presente invención no se producen.

Otra ventaja de la lente de Fresnel holográfica incluida en el sistema propuesto por la invención, es la de poder variar su longitud focal al calcularla junto con el CGH. De esta forma se puede enfocar en distintos planos sin necesidad de ajustar manualmente una lente (o conjunto de lentes) física,

Para el caso de que los medios de enfoque comprenden únicamente a la lente de Fresnel holográfica, ésta está configurada para que no focalice dicho foco de orden cero y para enfocar debidamente dicha imagen óptica sobre dicho objeto.

De manera alternativa, para el caso en el que la transformada de Fourier es realizada por la combinación de la lente de Fresnel y del sistema óptico mencionado, la lente de Fresnel está configurada para desplazar el plano focal de la luz láser modulada respecto a la no modulada, o de orden cero, con el fin de que esta última aparezca desenfocada sobre dicho objeto y sin suficiente energía para producir una marca, cuando el sistema se aplica al marcaje de objetos.

Para dicho caso en que el sistema está aplicado al marcaje de objetos, éste está previsto para llevar a cabo el marcaje de dicho objeto mediante al menos un único pulso láser.

La eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica láser irradiada también se ve afectada por el calentamiento del SLM. Para marcar con un solo pulso, la potencia media del láser debe ser elevada, lo cual calentará la super1icie activa de cristal líquido del SLM, o incluso podría dañarla. Al calentarse el cristal líquido, la modulación de la fase del láser se ve afectada, y por lo tanto, se deteriora la imagen de marcaje.

Para combatir tal inconveniente, el sistema propuesto por el primer aspecto de la invención comprende unos medios de acondicionamiento térmico dispuestos sobre el SLM para regular la temperatura del mismo, y superar así la disminución en la eficiencia lumínica referida debida al calentamiento del SLM.

Si bien el marcaje de objetos es una realización preferida del sistema propuesto por la invención, éste no está limitado a tal aplicación, pudiéndose utilizar en cualquier aplicación que requiera la proyección de imágenes por láser sobre un objeto, tal como la referente a crear una serie de efectos visuales al proyectar dichas imágenes sobre una pantalla.

Para crear la imagen deseada en el plano focal es necesario calcular en holograma, conocido como CGH, que, una vez transformado, construirá la imagen. Este cálculo se realiza por medio de un algoritmo iterativo de transformadas de Fourier, o IFTA, como por ejemplo el algoritmo de Gerchberg-Saxton.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un método para la generación de hologramas a aplicar en un SLM, de un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, que comprende, de manera en sí conocida, la aplicación de un algoritmo iterativo de transformadas de Fourier, o IFTA, sobre unos pixeles de una imagen, para calcular un holograma CGH, o patrón de difracción holográfico, a definir en dicho modulador espacial de luz por reflexión SLM.

Un inconveniente de los IFTA es que, en la imagen resultante, la energía en cada uno de sus puntos no es homogénea, y depende también de la cantidad de puntos a proyectar, por lo que la utilización convencional de estos algoritmos no resulta eficiente en cuanto al aprovechamiento de la energía lumínica irradiada,

A diferencia de los métodos convencionales, el propuesto por el segundo aspecto de la invención comprende realizar una etapa previa a la aplicación de dicho algoritmo, consistente en una ecualización de los píxeles de dicha imagen, para homogeneizar la energía lumínica de los puntos de la imagen proyectada, con el fin de mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada sobre dicho SLM.

Los IFTAs son un tipo de algoritmo muy intenso computacional mente, ya que requieren del cálculo de varias transformadas de Fourier de matrices extensas. Para reducir el tiempo de cálculo, y así poder actualizar el CGH con mayor frecuencia, el método comprende, para un ejemplo de realización, aplicar dicho algoritmo a los píxeles de una imagen de dimensiones inferiores a la superficie activa de dicho SLM, y comprende asimismo realizar una etapa posterior a la aplicación de dicho algoritmo, consistente en la repetición de la imagen u holograma obtenido, como resultado de la aplicación de dicho algoritmo, a lo largo de toda la superficie activa de dicho SLM, hasta cubrirla por completo.

En otras palabras, el método comprende aplicar el algoritmo a una imagen reducida (128x128 por ejemplo), donde cada píxel representa un punto a proyectar, y luego repetir el CGH obtenido varias veces hasta rellenar toda la extensión del SLM (800x600 por ejemplo). Tal proceso se ha denominado en la presente memoria descriptiva como "tiling". De esta forma, además de reducir considerablemente el tiempo de cálculo del CGH, también se consigue que el láser se concentre en cada uno de los puntos a proyectar, obteniendo así una alta densidad de energía por punto y reduciendo la exigencia de potencia o energía sobre el láser, es decir mejorando la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada.

Un problema que presentan los SLMs es que la imagen proyectada se ve modificada por la difracción debido a la pixelación del SLM, es decir, la difracción de un píxe l.

Para solventar este problema el método comprende, de manera posterior a dicha etapa de ecualización, realizar una etapa de compensación de la difracción de cada píxel.

Si se representa la imagen proyectada por la siguiente ecuación:

f1(x,y )= H(x,Y)Sinc[~,..L),

.va J.jb

donde a y b corresponden al tamaño de un píxel en la dirección de x e y, respectivamente, r. es la longitud de onda del láser, y f la distancia focal de la lente,

entonces la mencionada compensación de pixelación se lleva a cabo, según un ejemplo de realización del método propuesto, multiplicando la imagen original que se desea

sin(nx) ,

proyectar por la inversa de esta función sine (donde sinc(x) =='-'-), despues de la

nX ecualización y antes delIFTA. De esta forma, una vez transformado el CGH obtenido, la función "sine" y su inversa se cancelarán.

Para un ejemplo de realización, el método propuesto está aplicado a la generación de hologramas a aplicar en el modulador espacial de luz por reflexión SLM del sistema propuesto según el primer aspecto de la invención.

El método propuesto por el segundo aspecto de la invención, comprende definir holográficamente la mencionada lente de Fresnel en el SLM del sistema propuesto por el primer aspecto, superponiendo la fase de la lente de Fresnel sobre la fase final del CGH, o patrón de difracción holográfico, definido en el SLM.

La presente invención también contempla aplicar un método como el propuesto por el segundo aspecto de la invención para el cálculo de imágenes para la generación de hologramas en dispositivos que no incluyan un SLM.

Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:

la Fig. 1 muestra, de manera esquemática, al sistema propuesto por el primer aspecto de la invención, para un ejemplo de realización;

la Fig. 2 ilustra una fase de una lente de Fresnel definida holográficamente en el SLM del sistema propuesto por el primer aspecto de la invención, para un ejemplo de realización ;

la Fig. 3 es otra vista esquemática del sistema propuesto por la invención, para otro ejemplo de realización ;

la Fig. 4 muestra al SLM del sistema propuesto por la invención para un ejemplo de realización para el que éste comprende unos medios de acondicionamiento térmico dispuestos sobre el SLM, y

la Fig. 5 ilustra, a nivel esquemático, las diferentes etapas realizadas según el método propuesto por el segundo aspecto de la invención, para un ejemplo de realización.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización

En las Figs. 1 y 3 se ilustra el sistema propuesto por el primer aspecto de la invención para sendos ejemplos de realización que comparten una serie de elementos en común, en particular:

-: un SLM, indicado por la referencia numérica 3;

-: medios de irradiación de un haz láser para irradiar luz láser sobre dicho SLM 3 con un cierto ángulo de incidencia, que en este caso comprenden una fuente de luz láser 1 y un expansor de haz 2;

-: unos medios de control, en este caso formados por un sistema compute rizado 4a y un controlador 4b, en conexión con el SLM, y previstos para controlarlo con el fin de que defina un patrón de difracción holográfico, o CGH, que corresponde a la imagen óptica deseada y prevista para ser irradiada sobre un objeto 5, mediante la reflexión modulada de la fase de dicha luz láser irradiada de acuerdo a dicho patrón de difracción; y

-: unos medios de enfoque para realizar una transformada de Fourier de dicha luz láser modulada en fase, para transformarla en dicha imagen óptica e irradiarla enfocada sobre dicho objeto 5.

En ambos casos el sistema computerizado 4a es el encargado de calcular tanto el CGH como la lente de Fresnel holográfica, de sumarlos, y de enviar el resultado al controlador 4b, para que éste lo aplique en el SLM.

Para determinadas aplicaciones, la velocidad de cálculo del holograma CGH no es suficientemente rápida, incluso utilizando los procesadores de ordenador más modernos. Es por ello que, para un ejemplo de realización del sistema propuesto los mencionados medios de control comprenden una unidad de procesamiento de gráficos para calcular el CGH a partir de unos píxeles de la imagen óptica deseada, así como la lente de Fresnel.

Dicha unidad de procesamiento de gráficos puede ser de diversa índole, desde una tarjeta gráfica (no ilustrada) que forme parte del sistema computerizado 4a ilustrado en las Figs. 1 y 3, debido a que los procesadores de tarjetas gráficas (GPU) poseen varios procesadores que pueden operar en paralelo, o, para otros ejemplos de realización, la unidad de procesamiento de gráficos está constituida por cualquier clase de hardware programable, como por ejemplo matrices de puertas lógicas programables en campo (FPGA) o procesadores de señal digital (DSP), u otros medios electrónicos o informáticos.

Haciendo en primer lugar referencia a la Fig. 1, en ésta se ilustra el ejemplo de realización para el que los medios de enfoque comprenden únicamente una lente de Fresnel (no ilustrada) definida holográficamente en el SLM, cuya fase se ilustra a modo de ejemplo en la Fig. 2.

Para dicho ejemplo de realización de la Fig. 1, la lente de Fresnel holográfica está configurada para que no focalice el foco de orden cero y para enfocar debidamente la imagen óptica sobre el objeto 5, a una distancia f' del SLM.

En la Fig. 3 se ilustra el ejemplo de realización anteriormente descrito para el que los medios de enfoque comprenden a la lente de Fresnel holográfica (no ilustrada) y a un sistema óptico, que en este caso está formado por una única lente 6, que colabora con la lente de Fresnel para realizar la transformada de Fourier de la luz láser modulada en fase por el SLM.

Según dicho ejemplo de realización ilustrado por la Fig. 3, el efecto de orden cero se elimina gracias a que la lente de Fresnel está configurada para desplazar el plano focal de la luz láser modulada respecto a la no modulada, o de orden cero , con el fin de que esta última aparezca desenfocada sobre el objeto 5 y sin suficiente densidad de energía para producir una marca. Puede verse en dicha Fig. 3 que el plano focal del efecto de orden cero (indicado con líneas discontinuas) se ha avanzado una distancia z respecto al del objeto 5 donde la imagen generada por la luz modulada es enfocada debidamente.

La lente de Fresnel se calcula en general mediante la siguiente ecuación:

L=ex{-i ;,(X2 + y2l}

donde f' es la longitud focal de la lente de Fresnel. La fase de la lente de Fresnel debe sumarse a la fase del CGH para realizar la siguiente traslación:

f2

z =-

r'

En la Fig. 4 se ilustra un ejemplo de realización para el que el sistema propuesto por el primer aspecto de la invención comprende unos medios de acondicionamiento térmico dispuestos sobre el SLM para regular la temperatura del mismo, y superar así la disminución en la eficiencia lumínica referida debida al calentamiento del SLM.

En particular, dichos medios de acondicionamiento térmico comprenden un sensor de temperatura 8 en contacto con la parte trasera del SLM 3 (representado en sección en la Fig. 4, apreciándose las tres capas que lo forman), una célula termoeléctrica 9 con una cara adosada a la parte trasera del SLM 3, a través de una capa de material conductor del calor 10, un disipador de calor 7 adosado a la cara libre de dicha célula termoeléctrica 9, también a través de otra capa de material conductor del calor 10, Y un sistema de control (no ilustrado) en conexión con dicho sensor de temperatura 8 Y con dicha célula termoeléctrica 9 y previsto para controlarla para enfriar O calentar el SLM 3 en función de las variaciones de temperatura detectadas por dicho sensor de temperatura 8.

Un segundo aspecto de la invención concierne a un método que, como ya se ha descrito en un apartado anterior, comprende realizar una etapa previa a la aplicación del algoritmo IFTA, consistente en una ecualización de los píxeles de la imagen a partir de la cual generar el CGH , para homogeneizar la energía lumínica de los puntos de la imagen proyectada.

En general los valores de los píxeles de cada imagen corresponden a un índice de color de una escala de grises, y se traducen en energía una vez proyectada la imagen. Esta energía resulta ser aproximadamente proporcional al valor de cada píxel.

Los píxeles de cada imagen tienen un color blanco (valor máximo) o negro (valor cero), según se quieran proyectar o no. Para eliminar la dependencia con el número de puntos a proyectar, según el método propuesto, se eleva el valor de los píxeles negros de manera que la energía contenida en ellos compense el exceso de energía en los píxeles blancos.

Para un ejemplo de realización el método comprende realizar dicha etapa de ecualización para cada una de una pluralidad de imágenes, en función del número máximo de píxeles blancos hallados en la imagen, de dicha pluralidad de imágenes, que contiene un mayor número de píxeles blancos, y del número de píxeles blancos y número total de píxeles de la imagen objeto de la etapa de ecualización.

Si se desean proyectar, por ejemplo, varias imágenes con una escala de grises de ocho bits y con un número máximo de 460 píxeles blancos, y una de ellas contiene tan sólo 100 píxeles blancos, si no se hiciera ningún tipo de ecualización, la energía en cada uno de los píxeles blancos de esta imagen sería 4,6 veces mayor que la de los píxeles blancos de una imagen con el máximo de píxeles. Para ecualizar esta imagen se debería distribuir el exceso de energía entre los píxeles negros, es decir, elevar el valor de los píxeles negros según la siguiente ecuación:

1=255(111 -11 ),

N -/1

donde m es el número máximo de píxeles blancos, n es el número de píxeles blancos de la imagen a ecualizar, y N es el número total de píxeles en una imagen (blancos y negros). De esta forma, también se reduce la heterogeneidad de la energía elevando el valor de los píxeles negros; cuanto más alto se eleve el valor, más homogénea será la energía, pero también más baja, evitándose así que existan grandes diferencias en la

energía utilizada para proyectar, y en su caso marcar, los puntos blancos de diferentes

imágenes, mejorando la eficiencia en el aprovechamiento de la energía láser irradiada,

De: manera posterior a dicha etapa de ecualización, el método comprende

aplicar la anteriormente descrita etapa de compensación de la difracción de cada pixel.

S: En la Fig. 5 se ilustran, a nivel esquemático , las diferentes etapas realizadas

según la secuencia ilustrada por el método propuesto por el segundo aspecto de la

invención , llevadas: a cabo en una unidad de procesamiento de gráficos (ilustrada

mediante líneas discontinuas) del sistema propuesto , o de otro sistema convencional,

para generar un CGH a partir de una imagen deseada.

10: Haciendo referencia a dicha Fig. 5, Y siguiendo la secuencia de izquierda a

derecha,: en ella se aprecia cómo la imagen es accedida por la unidad de

procesamientos de gráficos, donde en primer lugar se realiza la ecualización descrita,

indicada: como EO, tras la cual se lleva a cabo la compensación de la difracción,

indicada: como CP, se aplica el 1FTA, Y finalmente se realiza el "tiling" descrito

15: anteriormente, indicado en la Fig. 5 como TL, obteniendo así el CGH al cual se le suma

la lente de Fresnel, indicada como FL, y cuyo resultado es aplicado en el SLM.

Un experto: en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los

ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está

definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, del tipo que comprende:

un modulador espacial de luz por reflexión (3);

medios de irradiación de un haz láser (1 , 2) para irradiar luz láser sobre dicho modulador espacial de luz por reflexión (3) con un cierto ángulo de incidencia;

-

unos medios de control (4a, 4b) en conexión con dicho modulador espacial de luz por reflexión (3), y previstos para controlarlo con el fin de que defina un patrón de difracción holográfico que corresponde a la imagen óptica deseada y prevista para ser irradiada sobre un objeto (5), mediante la reflexión modulada de la fase de dicha luz láser irradiada de acuerdo a dicho patrón de difracción; y

-

unos medios de enfoque para realizar una transformada de Fourier de dicha luz láser modulada en fase, para transformarla en dicha imagen óptica e irradiarla enfocada sobre dicho objeto (5); estando dicho sistema caracterizado porque dichos medios de enfoque comprenden una lenle de Fresnel definida holográficamente en dicho modulador espacial de luz por rellexión (3), para al menos mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada por dichos medios de irradiación.
2.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de enfoque comprenden únicamente a dicha lente de Fresnel, la cual está configurada para realizar dicha transformada de Fourier.
3.-Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de enfoque comprenden también un sistema óptico formado por al menos una lente física, y previsto para realizar dicha transformada de Fourier en colaboración con dicha lente de Fresnel.
4.-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto para llevar a cabo el marcaje de dicho objeto (5) mediante al menos un único pulSO láser.
5.-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de acondicionamiento térmico dispuestos sobre dicho modulador espacial de luz por reflexión (3) para regular la temperatura del mismo.
6.-Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos medios de acondicionamiento térmico comprenden al menos un sensor de temperatura (8) en contacto con el modulador espacial de luz por reflexión (3), una célula termoeléctrica (9) con una cara adosada al modulador espacial de luz por reflexión (3), un disipador de calor (7) adosado a la cara libre de dicha célula termoeléctrica (9), y un sistema de control en conexión con dicho sensor de temperatura (8) y con dicha célula termoeléctrica (9) y previsto para controlarla para enfriar o calentar el modulador espacial de luz por reflexión (3) en función de las variaciones de temperatura detectadas por dicho sensor de temperatura (8).
7.4 Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de control comprenden una unidad de procesamiento de gráficos para calcular dicho patrón de difracción holográfico a partir de unos píxeles de la imagen óptica deseada.
8.-Método para la generación de hologramas a aplicar en un modulador espacial de luz por reflexión (3) de un sistema de proyección de imágenes por láser aplicable al marcaje de objetos, del tipo que comprende la aplicación de un algoritmo iterativo de transformadas de Fourier sobre unos píxeles de una imagen, para calcular un holograma, o patrón de difracción holográfico, a definir en dicho modulador espacial de luz por reflexión (3), estando dicho método caracterizado porque comprende realizar una etapa previa a la aplicación de dicho algoritmo, consistente en una ecualización de dichos píxeles de dicha imagen, para homogeneizar la energía lumínica de los puntos de la imagen proyectada, con el fin de mejorar la eficiencia en el aprovechamiento de la energía lumínica irradiada sobre dicho modulador espacial de luz por reflexión (3).
9.-Método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende realizar dicha etapa de ecualización para cada una de una pluralidad de imágenes, en función del número máximo de píxeles que se desean proyectar en cada una de dicha pluralidad de imágenes, y del número de píxeles que se desean proyectar y número total de píxeles de la imagen objeto de la etapa de ecualización.
10.-Método según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque comprende aplicar dicho algoritmo a los píxeles de una imagen de dimensiones inferiores a la superticie activa de dicho modulador espacial de luz por reflexión (3), y porque comprende realizar una etapa posterior a la aplicación de dicho algoritmo, consistente en la repetición de la imagen u holograma obtenido, como resultado de la aplicación de dicho algoritmo, a lo largo de toda la superficie activa de dicho modulador espacial de luz por reflexión (3), hasta cubrirla por completo.
11 .-Método según la reivindicación 8, 9 ó 10, caracterizado porque comprende, de manera posterior a dicha etapa de ecualización, realizar una etapa de compensación de la difracción de cada píxel.
12.-Método según la reivindicación 8, 9, 10 ó 11 , caracterizado porque está aplicado a la generación de hologramas a aplicar en el modulador espacial de luz por reflexión (3) del sistema propuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
13.-Método según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende definir holográficamente dicha lente de Fresnel en dicho modulador espacial de luz por reflexión (3) del sistema propuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, sumando la fase de la lente de Fresnel a la fase final de dicho holograma, o patrón de difracción holográfico, definido en dicho modulador espacial de luz por reflexión (3).