JP2001162866A - 多書込み用ビーム源を有する光学式画像化ヘッド - Google Patents
多書込み用ビーム源を有する光学式画像化ヘッドInfo
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Abstract
ヘッドは、実質的に均一な放射の線を作るライン照明モ
ジュール、対物面を形成し、ライン照明モジュールから
放射の線を受けて変調された放射の回折次数を作る格子
光弁、変調された放射を受けて画像焦点と無関係に画像
倍率を調整する第1のレンズ群、第1のレンズ群から倍
率調整済みの変調放射を受けテレセントリックな方法で
媒体に送り画像倍率と無関係に画像焦点を調節する第2
のレンズ群、及び第1及び第2のレンズ群の間に置か
れ、0次回折の倍率調整済みの変調放射のみを通過させ
る開口を有する絞り具を備える。
Description
体上に転写するために使用される改良された光学式画像
化ヘッドに関し、特に外面ドラム式イメージセッターに
おける0次の回折放射により作動する二重テレセントリ
ック性の高出力光学式画像化ヘッドに関する。
像も印刷される場合は、全工程の典型的な第1段階はプ
リプレス作業、即ち対象画像を表すデジタル情報を感光
性又は感熱性の媒体、例えば、次に印刷機において画像
を適宜数に転写するために使用される印刷版上に変換す
ることである。プリプレス技術ガ進化したため画像を作
るに要する時間は減少し、同時に画像の質が改良され
た。更に、フィルム、版、校正刷り、及び最終製品に使
用される媒体も進化した。この進化は、多種の記録用媒
体上に画像化し得る高速、高品質な画像化システムに対
する要求を進め続ける。
体上に書くビーム数を多くすることである。本技術にお
いては、1個のソースから多数の描写用ビームを作る幾
つかの方法がある。これらの従来方法は、多チャンネル
音響光学変調器(AOM)、種々のビーム分割技術とデ
ジタルマイクロミラー装置(DMD、テキサスインスツ
ルメンツの商標名)のような多様素変調器、及びPLZ
Tとして知られる透過性強誘電性セラミック変調器とし
て構成し得るランタンモディファイドレッドジルコネー
トチタン(lanthanum modified l
ead zirconate titanate)の使
用を含む。
GLVが、ディスプレイの分野における使用のために、
近年、カルフォルニア、サニーバレーのシリコンライト
マシンズ社により開発された。このGLVは、シリコン
チップの表面における動いている部分により形成された
アドレス可能な回折格子である。各GLV画素は、窒化
シリコンより形成され反射性アルミニウムの表層で被覆
された二重支持の平行リボンから構成される。本質的で
はないが本発明の出願の理解に有用な格子光弁について
の補足的な背景情報を提供するために幾つかの出版物が
その全文を参考文献としてここに組み込まれる。これら
は、デー・テー・アム他の「グレーティングライトバル
ブ(商標名)テクノロジー:アップデートアンドノベル
アプリケーションズ(Grating Light V
alveTM Technology:Update a
nd Novel Applications)」、1
998年5月19日、アナハイム、カルフォルニア;ア
ール・ダブリュー・コリガン他の「グレーティングライ
トバルブ(商標名)テクノロジーフォアプロジェクショ
ンディスプレイ(Grating Light Val
veTM Technology for Projec
tion Display)」、インターナショナルデ
ィスプレイワークショップ、神戸、日本、1998年1
2月9日、報告書番号LAD5−1;デー・テー・アム
他の「オプティカルパーフォーマンスオブザグレーティ
ングライトバルブテクノロジー(Optical Pe
rfomance of the Grating L
ight Valve Technology)」、フ
ォトニクスウエストエレクトロニックイメージング、1
999年1月27日、サンノゼ、カルフォルニア;及び
アール・ダブリュー・コリガン他の「キャリブレーショ
ンオブアスキャンドリニヤーグレーティングライトバル
ブ(商標名)プロジェクションシステム(Calibr
ation ofa Scanned Linear
Grating Light ValveTM Proj
ection System)」、ソサイエティフォア
インフォメーションシンポジウム、1999年5月18
日、サンノゼ、カルフォルニアである。
用する効果的な高出力光学式画像化ヘッドを提供するこ
とが本発明の目的である。
一な放射の線を作り、均一な放射の線から回折光を作
り、テレセントリックな方法で媒体に0次の前記回折光
を通過させると同時に非0次の前記回折光を阻止し、0
次の前記回折光に応答して画像焦点とは無関係に媒体に
おける画像倍率を調整し、更に0次の倍率調整された回
折光に応答して画像倍率とは無関係に媒体における画像
焦点を調節することを含む。媒体上に画像を画像化する
ための光学式画像化ヘッドは、実質的に均一な放射の線
を作るためのライン照明モジュール、対物面を形成し、
ライン照明モジュールから放射の線を受けそして変調さ
れた放射の回折次数を作る格子光弁、変調された放射を
受けそして画像焦点と無関係に画像倍率を調整するため
の第1のレンズ群、第1のレンズ群から倍率の調整され
た変調放射を受けテレセントリックな方法で媒体に通過
させるための第2のレンズ群であって、画像倍率と無関
係に画像焦点を調節する前記第2のレンズ群、及び第1
及び第2のレンズ群の間に置かれ、0次回折の倍率調整
済みの変調放射を通過させ、そして非0次回折の倍率調
整済み変調放射を阻止するための開口を有する絞り具を
備える。
びその他の特徴が付属図面(縮尺にはよらない)に関連
して詳細に説明される。図面において、対応している要
素を示すために全図を通して同じ番号が使用される。
部品、照明システム100及び画像化システム130に
分離し得る光学式画像化ヘッド150の好ましい構造及
び作動を側面図及び平面図で示す。照明システム100
は連続波エネルギーの線を作り放射する。0次回折画像
化システム130が、GLV110の対物面120にお
いてこの連続エネルギー波又は放射を受け、次いで種々
の構成要素を介して0次回折放射により画像を画像化媒
体に転写する。
ル100の形式を取り、このモジュールは、複数のレー
ザービームを作るためのレーザーダイオードのバー10
2、高速軸方向において放射を一様に分散させるための
高速軸方向平行化レンズ104、及び低速軸方向におい
て放射を一様に分散させるための低速軸方向平行化レン
ズ108を備える。レーザーバー102は、高速軸方向
平行レンズ104にレーザービームを放射するレーザー
ダイオードのグループである。低速軸方向は、媒体20
0の幅W(図2参照)に沿った線の方向と平行な画像化
ドラムの長手方向軸線に沿った光学ヘッドの運動に相当
し、一方、高速軸方向は、ドラムの半径方向に沿った、
例えば媒体200の切片(N)に沿ったレーザービーム
の旋回に相当する。
存する。好ましい実施例においては、媒体200は感熱
性であり、従って媒体における画像化のためには適切な
レーザー光源が使用される。しかし、種々の用途に対し
て必要なようにその他の電磁エネルギー源を使うことが
できる。
(図示せず)上に支持されるように位置決めされる。画
像面において媒体200と一致する照明118の線(放
射の線とも呼ぶ)は、長さL及び幅Zを持つ。照明11
8の各線は、それぞれがGLV110の画素の数に相当
する予定数の部分202を含む。照明118の線は、媒
体200のシート上の第1の切片(N)に沿った最初の
位置で画像化される。ドラムが回転すると、照明118
の線に沿った画素は、本技術において公知の制御用電子
装置から供給された画像情報によりオン又はオフにされ
る。画素の変調は、ドラムの回転速度と同期される。こ
の手順が、切片(N)における画像化の完了まで続けら
れる。回転ドラムの長手方向軸線(即ち、低速軸)に沿
った画像化ヘッドの運動により、切片(N)から(N+
1)までの照明118の線の運動が容易に行われる。次
いで、上述の画像化手順が切片(N+1)及び画像が媒
体200上に完全に転写されるまでの全ての追加の切片
について繰り返される。画像化手順は、本技術において
公知のような媒体の螺旋状走査のような別の手段によっ
ても達成することができる。
る回折光により作動する。本発明について、GLVから
のエネルギーは、GLV画素が活性化されないときに画
像面に達する。画素が完全に活性化されたとき、即ちリ
ボンが交互にほぼ1/4波長だけ偏向されたとき、光は
反らされ画像面に達することが阻止される。画素は部分
的に活性化され、画像面に達する光の量を制御する。
ス可能な画素からなる。好ましい実施例においては、1
次元のGLVアレイが使用される。ただし、照明の線で
はなくて照明の面を作ることが望まれる場合は2次元G
LVを使うことができる。
り、種々の画像化解像度を使うことができる。また、G
LVの画素を、画像の情報に全部使う必要はない。例え
ば、25.4mm(1インチ)当りの画像画素(即ち書
込み画素)2400個の解像度を作るための720個の
GLV画素が画像面に1対1で画像化された場合は、画
像面の画素当り2個のGLV画素のグループ化のより2
5.4mm(1インチ)当り1200ドットの解像度で
360個のドット記入を生ずる。
選ぶためにスポット寸法(即ちドット又は書込み画像画
素)を別のものに変えるには追加の運動部品は不要であ
る。更に、GLVの一定の照明のため、画像面のエネル
ギーは、単位面積当りエネルギーの項目で一定のままで
あり、このため解像度の変更に伴うエネルギーの変化に
曝されることは要求されない。これが、アドレス可能性
を変えるために光学的な縮小を使っているシステムに対
する利益を提供する。光学的縮小によりスポット寸法の
変化に比例して必然的にスポットの画像化の際の電力を
低下させ、多くの電力を不要とさせ、かつ同じ比率でシ
ステムの速度を落とす。好ましいシステムにおいては、
電力が比例してより多くの画素の上に広げられるため、
スループットは一定のままである。適切な縮小の選択に
より、GLVにおいてリボンのその他の組合せを選定す
ることができる。いずれの場合も、各画素の活性の時間
は、選ばれた解像度により直接変えられ、一方、走査速
度は一定のままである。
0、第1の拡大レンズ群112、開口132を有する絞
り具114、及び第2の焦点用レンズ群116を備え
る。ここで使用される格子光弁は、各画素202が、G
LV変調器110に組み込まれた制御用電子回路からの
信号に従って分離的かつ個別的に制御される。換言すれ
ば、個々の画像画素202は個別的に回折させることが
できる。更に、各GLV画素の強度は、リボンに印加さ
れる電圧を変え、その撓を制御し、最終的には画像面に
達するエネルギーの量を変えることにより電子的に制御
することができる。GLV対物面120におけるGLV
画素の強度を変えることにより、画像面における照明の
線の不均一を修正できる。
即ち、光がこれを通して投射されたとき、開口を通過す
る際の光波の回折により白色光をスペクトル色に分解す
る狭くて平行なスリット又は開口のアレイを備える。回
折格子は、隣接したスリット又は開口からの光波の増強
によりこのスペクトル効果を作る。図3は、光面102
から受けた白色光についての回折格子面120の効果を
示す。
150の選定された構成要素が、格子光弁110の表面
120からの光の回折を図示するように描かれる。0次
の回折光は実線で表され、一方、正及び負の1次の回折
光は破線で表される。より高次の回折は単純化のため省
略される。
た0次の回折光は、第1のレンズ群112を通過し、開
口132を通過するように指向される。第1のレンズ群
112は、少なくも1個の固定レンズ及び画像焦点とは
無関係に画像倍率を調整するための少なくも1個の調整
可能なレンズを備える。開口132は、絞り具114の
中央に置かれた(好ましくは図1Dに示されるように楕
円形の)1個の開口である。絞り具114は、0次以外
の回折光を阻止し、同時に0次の回折光の開口132の
通過を許す。
の放射の主光線は開口132の中央に焦点を結び、そし
て第2のレンズ群116を通過する(図1C参照)。第
2のレンズ群116は、画像倍率とは無関係に画像焦点
を調整するために1個又は複数個のレンズを備える。第
2のレンズ群116は少なくも1個の調整可能なレンズ
を持たねばならず、かつ0個、1個又はより多数の固定
レンズを含むことができる。光は、第2のレンズ群11
6から、画像化媒体200上の一つの放射の線118
(図2参照)に沿って焦点を結ぶ。
の回折光の使用と比較したとき、幾つかの利点がある。
焦点深度が減らされる。また、0次の回折光の通過にた
だ1個の開口が使われるだけであるため、光学的な設計
が単純化される。対照的に、高次の回折光の通過には多
数の開口及び追加の光学素子が必要である。1次又はよ
り高次の回折光を集めるには追加のレンズ群が必要であ
る。更に、0次回折光の使用は、画質を連続的に改良し
つつ解像度を大きくさせる。0次回折光による画像化に
ついてはグレースケールの大きな調整は不要である。
システムが有する一つの欠点は、より低いコントラスト
比とダイナミックレンジとである。しかし、好ましいデ
ジタル画像化の実施例に使用される熱式の媒体はこれら
のパラメーターには不感である。
30の光学的なレイアウトは、照明システム100から
受ける放射の種々の回折の次数を分離するであろう。特
に、(図1Dに示される)楕円開口132の大きさは以
下のように計算される。
点距離、Θfは高速軸方向におけるGLVからの放射の
線の拡大角度(図1A参照)、Θsは低速軸方向におけ
るGLVからの放射の線の拡大角度(図1C参照)、D
fは高速軸方向における楕円の直径、そしてDsは低速軸
方向における楕円の直径である。与えられた光学系にお
いて、開口は、第1のレンズ群122の主平面から第1
のレンズ群112の焦点距離f1に相当する距離だけ離
されるように位置決めされる。異なった次数を分離する
ためには、第1のレンズ群112と変調器110の対物
面120との間の距離を維持することが重要である。
ク画像化システムを備える。テレセントリック性は、光
線が入射面に対して直角であるときに生ずる。従来技術
の画像化システムは、時には、画像化平面において光線
の特異なテレセントリック性を示すことがある。二重テ
レセントリック性を有する画像化システムを持つことの
便益は、回折の次数を分離しかつ焦点の調整と倍率の調
整とを分離することである。
が、二重テレセントリック配列で示される。この画像化
システムは、2組のレンズ群、第1のレンズ群112と
第2のレンズ群116とを備える。レンズ群112はf
1に等しい有効焦点距離を有し、レンズ群116はf2に
等しい有効焦点距離を持つ。二重テレセントリック性
は、レンズ群112及び116の主面間の直角方向距離
がf1+f2に等しくかつ開口132が共通焦点面に置か
れたとき、即ち開口が第1のレンズ群122から距離f
1に、そして第2のレンズ群116から距離f2に置かれ
たときに達成される。二重テレセントリック配列によ
り、システムの倍率はGLV110又は画像化媒体20
0の運動に対して不感となる。
焦点を相互に無関係に調整し得ることである。対物面1
20から距離f1に置かれたレンズ群112、画像面2
00から距離f2に置かれたレンズ群116、及び第1
のレンズ群と第2のレンズ群との間の距離を距離f1+
f2にすることにより、比(f2/f1)が画像化システ
ム130の倍率を設定する。倍率は第1のレンズ群11
2の1個又は複数個の素子を動かすことにより調整され
る。システムの焦点は、第2のレンズ群116の1個又
は複数個の素子を動かすことにより調整される。
10の対物面120全体を照明する。これにより、対物
面120を横切るエネルギー分布が各ダイオードからの
分担により平滑化される。照明システム100の長い適
合した焦点距離は、GLV110から反射されたエネル
ギーの拡散を減らし、一方、これが画像化システム13
0の焦点深度を改良する効果を持つ。
光を阻止しつつ1次の回折光を使って書くように変える
ことができる。同様に、システムを、偶数次又は奇数次
のいずれかの回折光で作動するように設計することがで
きる。また、変数は、画像面における画素に対するGL
Vの画素の比である。好ましい実施例においては、画像
面上の各画素が、2個のGLV画素に相当する。
ムの外面により支持された媒体上に転写されるように外
面ドラム式のイメージセッター又はプレートセッターで
使用されることが好ましい。光学式画像化ヘッド150
は、印刷機の版胴上に照明118の線を直接照射するよ
うにダイレクトツープレス(direct to pr
ess)画像化にも使用できる。この場合、ヘッドは印
刷機の各ステーションにおいて繰り返されるであろう。
更に、ヘッドは、上述の用途において最も適切に使用さ
れるが、内面ドラム式又はキャプスタン式のイメージセ
ッター又はプレートセッターにおいて使用することがで
きる。
われるという事実のため、不利益を伴うことなく画素の
幾分かを書込み用ビームとして使う以外に有利に使うこ
とができる。これら別の用途には、(1)画像の位置と
記録用媒体の位置とを同期させるように版の縁を検出す
るため、或いは(2)画像化システムの焦点を感知する
ため又は調節するためのビームを発生させることが含ま
れる。
効率に作動させ得るという事実を非常に有利に使うこと
ができる。第1の可能な用途はGLVを横切るエネルギ
ー分布を均一にすることである。呼びエネルギーレベル
が最大以下に設定されたならば、個々の画素は、これを
全ての画素が等しくなるように上げ又は下げるように調
整することができる。第2の用途は、複数の画素の帯域
間の境界における画素の配置誤差の影響を感じなくさせ
ることである。複数画素の切片間の境界に置かれた画素
は、有効位置を平均するように強度が下げられ重ねられ
る。
を使用する別の利点がある。例えば、GLVの製造は、
GLVの組立に半導体工業で使われる標準の組立方法を
使用するため、他の光変調器の製造と比較して費用効果
的である。また、GLVの画素は、厳しい半導体標準に
正確に位置決めされる。GLVは、高出力レベルの放射
を変調できる。更に、反射性GLVは、インライン多重
ビームシステムと比較して、より小型なシステムとな
る。伝送変調器をGLVの置換に使用することができる
が、トレードオフの一方は物理的に大きいシステムであ
る。GLVは、大きさと使用材料のため、衝撃及び振動
による損傷に対して本質的に鈍感である。またGLVは
密閉されかつ使用の際にごく僅かしか応力が加わらず、
大きな信頼性が生ずる。GLV画素は異なったレベルに
落とすことができるので、GLVを異なった波長の光源
で使うことができる。GLVは、複モードレーザーと単
モードレーザーとの双方で使うこともできる。更に、単
ビームの画像描写法と比較して、GLVによる作られる
画素の隣接性が同等の画像を書くに要する電力を減ら
す。
例証であり、請求された本発明の原理から考えられた限
定数の可能な特別の実施例を与えるものである。
式画像化ヘッドであって、実質的に均一な放射の線を作
るためのライン照明モジュール、対物面を形成し、ライ
ン照明モジュールから放射の線を受けそして変調された
放射の回折次数(diffractive order
s)を作る格子光弁、変調された放射を受けそして画像
焦点と無関係に画像倍率を調整するための第1のレンズ
群、第1のレンズ群から倍率の調整された変調放射を受
けテレセントリック(telecentric)な方法
で媒体に通過させるための第2のレンズ群であって、画
像倍率と無関係に画像焦点を調節する前記第2のレンズ
群、及び第1及び第2のレンズ群の間に置かれ、0次回
折の倍率調整済みの変調放射を通過させ、そして非0次
回折の倍率調整済み変調放射を阻止するための単一の開
口を有する絞り具を備えた画像化ヘッド。
化ヘッド。
り、第1のレンズ群の主面と絞り具との間の距離がf1
であり、第2のレンズ群の焦点距離がf2であり、絞り
具と第2のレンズ群の主面との間の距離がf2であり、
そしてレンズ群の主面間の直角方向距離がf1+f2に等
しい実施態様1の画像化ヘッド。
々の部分を分離的に回折するために制御電子回路を有す
る実施態様1の画像化ヘッド。
を修正するように対物面における格子光弁画素の強度を
変える実施態様4の画像化ヘッド。
固定レンズ及び焦点と無関係に画像倍率を調整するため
の1個又は複数個の調節可能なレンズを備える実施態様
1の画像化ヘッド。
像焦点を調整するための少なくも1個の調節可能なレン
ズを備える実施態様1の画像化ヘッド。
又は平面上に支持される実施態様1の画像化ヘッド。
er)方法であって、実質的に均一な放射の線を作り、
均一な放射の線から回折光を作り、テレセントリックな
方法で媒体に0次の前記回折光を通過させると同時に非
0次の前記回折光を阻止し、0次の前記回折光に応答し
て画像焦点とは無関係に媒体における画像倍率を調整
し、更に0次の倍率調整された回折光に応答して画像倍
率とは無関係に媒体における画像焦点を調節することを
含んだ方法。
るために使用される回折格子面においてテレセントリッ
クである実施態様9の方法。
格子面における画素の強さを変えることを更に含んだ実
施態様10の方法。
あり、第1のレンズ群の主面と絞り具との間の距離がf
1であり、第2のレンズ群の焦点距離がf2であり、絞り
具と第2のレンズ群の主面との間の距離がf2であり、
そしてレンズ群の主面間の直角方向距離がf1+f2に等
しい実施態様9の方法。
面、又は平面上に支持される実施態様9の方法。
態様9の方法。
ましい実施例の側面から見た光学的な線図Aであり、照
明システム及び図1Aの画像化ヘッドの格子光弁の上方
から見た光学的線図Bであり、図1Aの画像化ヘッドの
画像化システムの上方から見た光学的な線図Cであり、
図1Aの画像化ヘッドで使用する楕円形の好ましい開口
の線図Dである。
れかつ図1Aの画像化ヘッドにより記録される画像媒体
の斜視図である。
移動する0次及び1次の回折光線を示す線図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 媒体上に画像を画像化するための光学式
画像化ヘッドであって、 実質的に均一な放射の線を作るためのライン照明モジュ
ール、 対物面を形成し、ライン照明モジュールから放射の線を
受けそして変調された放射の回折次数を作る格子光弁、 変調された放射を受けそして画像焦点と無関係に画像倍
率を調整するための第1のレンズ群、 第1のレンズ群から倍率の調整された変調放射を受けテ
レセントリックな方法で媒体に通過させるための第2の
レンズ群であって、画像倍率と無関係に画像焦点を調節
する前記第2のレンズ群、及び第1及び第2のレンズ群
の間に置かれ、0次回折の倍率調整済みの変調放射を通
過させ、そして非0次回折の倍率調整済み変調放射を阻
止するための単一の開口を有する絞り具を備えた画像化
ヘッド。 - 【請求項2】 媒体に画像を転写する方法であって、 実質的に均一な放射の線を作り、 均一な放射の線から回折光を作り、 テレセントリックな方法で媒体に0次の前記回折光を通
過させると同時に非0次の前記回折光を阻止し、 0次の前記回折光に応答して画像焦点とは無関係に媒体
における画像倍率を調整し、更に0次の倍率調整された
回折光に応答して画像倍率とは無関係に媒体における画
像焦点を調節することを含んだ方法。
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