JP3073081B2 - 2個の変形可能鏡装置の像の組み合わせ・投射光学装置 - Google Patents

2個の変形可能鏡装置の像の組み合わせ・投射光学装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、全体的には、変形可能
鏡装置(DMD)に関す。さらに詳細に言えば、本発明
は、積層DMD像の少なくとも2個の像を光学的に投射
して、その投射された像が1個の連続した像であるよう
にする、方法と装置に関す。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】非常に簡単な露出装置
を得るために、空間的光変調装置の利点を有する印刷装
置が設計されている。この装置は、タングステン・ハロ
ゲン・ランプのような、従来の光源を使用している。こ
の光源から放射される光が、1個の基板の上に構成され
た、1個の行または複数個の行の個別の変形可能鏡を有
する、変形可能鏡装置(DMD)の上に集光される。D
MDについては特開昭57−78017号公報を参照さ
れたい。
【0003】DMDはレンズを有して構成されるが、そ
れが偏向していない状態にある時、おのおのの鏡から反
射された光は、その光が印刷装置の残りの素子から離れ
る方向に進むような反射角を有する。一方、特定の鏡が
偏向している時、光反射の角度が変化し、そして光は残
りの装置を透過する。例えば、反射された光は、標準的
な静電写真印刷工程の光受容器ドラムに向かって進むこ
とができる。
【0004】現在の半導体製造工程では、約1000個
の個別鏡を有する、20ミリメートルまでのDMD幅を
得ることが可能である。これらの集積度により、所定の
文字品質である1インチ当り約300ドット(300d
pi)で3インチ(76ミリメートル)長さのストリッ
プを照射することができるDMDが得られる。けれど
も、多くの印刷装置では、3インチ(76ミリメート
ル)よりも広い形式を使用する。このことにより、装置
の設計者には、従来の20ミリメートルDMD行を長く
するか、または投射されたアレイを拡大して、印刷密度
が300dpi以下となるようにする、のいずれかが要
求される。拡張されたDMDを用いた第1の変更実施例
は、それは理論的には可能であるけれども、高価になり
過ぎて問題にならない。長いDMDを用いることは、D
MDの製造の複雑性を増大させ、かつ、均一照射の点で
困難な問題を生じさせ、かつ、適切に照射されても不均
一像を生ずる。画素印刷密度を小さくする第2の変更実
施例は、所定の文字品質の印刷出力が要求される場合
に、受け入れることができない。
【0005】したがって、拡張ストリップを照射するこ
とができ、かつ、製造と照射が容易であり、かつ、均一
な投射が得られる、変形可能鏡装置が要請されている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明により、先行技術
の変形可能鏡装置が有する欠点および問題点を事実上有
しないまたは少ない、変形可能鏡装置が得られる。
【0007】2個の像を1個の連続した像に組み合わせ
かつ投射する光学装置が、開示される。さらに詳細に言
えば、この組み合わせ・投射機能を有する光学導波装置
が開示される。1つの実施例では、この光学導波装置
は、傾いた左プリズムおよび右プリズムを備えた、銀メ
ッキされた中央の凧形プリズムの形式を有する。また別
の実施例では、光学導波装置は、半透明な光ビーム・ス
プリッタと、1組の傾いた反射表面を有する。なおまた
別の実施例では、光学導波装置は、変更された斜方形プ
リズムの上対と、変更された斜方形プリズムの下対とを
有する
【0008】本発明の1つの技術上の利点は、現在利用
可能な細いDMDを用いて、広いDMD像を生ずる、簡
単な装置と方法が得られることである。
【0009】また別の利点は、装置の物理的な幅を大き
くすることなく、高品質の印刷応用において必要である
高分子解能を有する、広いDMD像が得られることであ
る。
【0010】本発明のまたさらに別の技術上の利点は、
複数個の平行でずれたDMD画素アレイから、結果とし
て広い表示が得られることである。
【0011】
【実施例】本発明の前記目的、特徴、技術上の利点、お
よびその他の特徴は、添付図面を参照しての下記説明か
らさらによく理解されるであろう。添付図面では、同等
な部品には、同じ参照番号が付されている。
【0012】図1は、2個の分離した変形可能鏡装置
(「DMD」)の行18、20の像をスクリーン28ま
たは平面に投射し、それにより1個の連続したライン3
1を得るように設計された、光学装置の1つの実施例を
示す。
【0013】光源10は、集光レンズ14および16を
通して、DMD12を照射する。DMD12は、2個の
行(または多数個の行)の個別鏡素子18および20を
有する。これらの行の各々は、約1,000個の小さな
個別鏡を有し、そしてこれらの個別の鏡は、信号(図示
されていない)で電子的に制御することができる。個別
鏡の行18および20は、1個の集積化チップ基板の上
に示されている。けれども、行18および20は、通常
は近接して配置された別個のチップの上にあるであろ
う。光源10から放射された光は行18および20によ
って反射され、そして結像レンズ22を通って、光軸2
4に沿って進む。DMD12は、通常、行18を光軸2
4の上にあるように整合し、そして行20を光軸24の
下にあるように整合する。光学装置26は、行18およ
び20を左チヤンネルおよび右チヤンネルに分離し、か
つ、必要なだけ各々のチヤンネルを上に上げるおよび下
に下げ、そしてこれらのチヤンネルをスクリーン28に
投射する。光学装置26の部品と結像レンズ22とを選
定することにより、投射された像の最終的寸法をまた調
整することができる。スクリーン28上の像は、それぞ
れ、DMDの行18および20に対応する左半分体30
および右半分体32を有する、長い単一の像31を形成
する。典型的なDMD装置の動作は、名称「空間的光変
調印刷器およびその動作法」の1989年12月21日
受付、米国出願中特許シリアル番号第07/454,5
68号に開示されている。この出願中特許の内容は本発
明の中に取り入れられている。
【0014】1つの実施例では、光学装置26は、光軸
24と整合した中央チヤンネル分離器34と、左プリズ
ム36および右プリズム38を有する。チヤンネル分離
器34は、4個の鏡または4個の銀メッキされた表面を
備えた光学プリズムを有する。プリズム36および38
は直角二等辺三角形プリズムであって、おのおのの直角
の部分は、パッケージの便宜上、研磨することによって
除去されている。
【0015】DMDの行18および20によって反射さ
れた光線は、結像レンズ22に入射し、そして通常、結
像レンズ22と対面しているチヤンネル分離器34の表
面によって反射されて、左チヤンネルおよび右チヤンネ
ルに分離される。そして、分離された像はプリズム36
および38に向かって進み、それから、プリズム36お
よび38の外側表面で反射されて上方または下方に移動
し、そしてチヤンネル分離器34のスクリーン28に対
面した2個の表面に向って再び進む。そしてこれらの2
個の表面から、像がスクリーン28に投射される。結像
レンズ22を注意深く選定することによって、DMDの
行18および20の1個の連続した行をスクリーン28
に投射することができる。
【0016】図2Aは、プリズム36およびプリズム3
8とチヤンネル分離器34とを、より明確に示した図で
ある。チヤンネル分離器34は、4個の鏡面表面を有す
る。これは相互に接着された2個の銀メッキ付き変形直
角プリズムまたは1個の銀メッキ付き凧形プリズムから
構成される。これらはいずれも、図に示された内部角度
を有する。チヤンネル分離器34は、長さL1を有す
る。直角プリズム36および38は斜辺の長さL2を有
し、そしてその内部角度は図に示されている。プリズム
36および38は、図に示されているように、距離x
1、x2、x3、x4およびx5だけ、チヤンネル分離
器34から分離されている。これらの距離は、素子の基
底で測定される。
【0017】図2Bは、結像レンズ22(図示されてい
ない)からスクリーン28に向って見た時の光学装置2
6の図面である。プリズム36および38は、チヤンネ
ル分離器34の基底に対して垂直には取り付けられてい
ない。プリズム36は、チヤンネル分離器34の方向に
向って内側に角度aだけ傾いている。プリズム38は、
チヤンネル分離器34から離れる方向に外側に角度bだ
け傾いている。プリズム36およびプリズム38は、例
えば、それらの基底面と標準的基準面との間に詰め金を
入れることによって、または製造工程中にそれぞれの基
底面を一定の角度で除去することによって、取り付ける
ことができる。
【0018】ある構成では、外側プリズムを凧形プリズ
ム34に対して対称的に傾けて配置することができる。
【0019】同じチップの上に製造されたDMDの行
は、典型的には、長さが14mm、高さが0.036mm
で、相互に6mmだけ離れている。このような組立体を
6.3Xの倍率で、約250mmの距離のスクリーンまた
は表面の上に投射して組み合わせるために、下記の寸法
パラメータを用いることができる。
【0020】 結像レンズの焦点距離=50mm 結像レンズの直径=35mm X1=44.5mm X2=35mm X3=35mm X4=44.5mm X5=41 H=44mm 角度a=1.5度 角度b=1.5度 L1=64mm L2=64mm
【0021】前記パラメータを有する特定の実施例は、
本発明を単に例示したものであって、本発明がこの実施
例またはその他の実施例に限定されることを意味するも
のではないことを理解すべきである。
【0022】図3は、DMDの行18および20からの
像を組み合わせるための、本発明の第2実施例の図であ
る。光源10から放射された光は、集光レンズ14およ
び16を通った後、DMD12で反射される。そして反
射された像は、平面鏡42で反射された後、光ビーム・
スプリッタ40に向って進む。光ビーム・スプリッタ4
0は光源10から放射される電磁波に対して半透明、半
反射であり、それによりDMD像のおのおのの一部分
は、ある角度を有して配置された第1表面鏡44に向っ
て反射され、およびある角度を有して配置された第1表
面鏡46に向って透過する。光ビーム・スプリッタ40
は、結像レンズ22によって得られる光軸24に対し、
45°の角度に配置される。鏡44および鏡46は、図
面に示されているように、相互に約90°の角度をなし
て整合して配置される。鏡44および46は、平面鏡お
よび銀メッキ付きプリズムを包含する、種々の形式を取
ることができることを断っておく。プリズム44および
46の反射表面は、それぞれ、光ビーム・スプリッタ4
0から離れる方向にまたは近づく方向に傾斜している。
分離された像がプリズム44およびプリズム46によっ
て上に上げられるおよび下に下げられた後、光ビーム・
スプリッタ40によって組み合わせられ、そして結像レ
ンズ22を通してスクリーン28に投射される。結像レ
ンズ22を注意深く選定することにより、スクリーン2
8の上に、DMD18および20の1個の連結された像
を得ることができる。
【0023】図4は、本発明の第3実施例を示す。再
び、光源10から放射された光は、集光レンズ14およ
び16を通った後、DMD12を照射する。DMDの行
18および20から反射された像は、光軸24に沿っ
て、結像レンズ22により像を結ぶ。斜方形プリズム4
8および50は、この反射された像を上チヤンネルおよ
び下チヤンネルに分離し、上チヤンネルを下に下げ、そ
して下チヤンネルを上に上げ、そしてこれらの2つのチ
ヤンネルを組み合わせて、スクリーン28の上に像30
および32を形成する。結像レンズ22を注意深く選定
することにより、スクリーン28の上に、DMD18お
よび20の1個の連結された像を得ることができる。
【0024】図5は、斜方形プリズム48および50お
よび結像レンズ22の横断面図を示す。結像レンズ22
は、像が斜方形プリズム48および50に入射する前
に、DMDの行18および20からのDMDからの反射
された像を反転する。斜方形プリズム48および50
は、プリズム50の上側表面とプリズム48の下側表面
(「境界面」)とによって形成される表面が光軸24と
一致するように整合され、そして通常、DMDの行18
および20に平行であるように整合される。プリズム4
8および50は、DMDの行18および20の像を1個
の連続した行に組み合わせるような角度を有する。
【0025】図6は、スクリーン28から見たプリズム
48およびプリズム50の図面を示す。結像レンズ22
は部分的に見ることができる。
【0026】図7は、DMD12から見たプリズム48
およびプリズム50の図面を示す。結像レンズ22は、
DMD12とプリズム48およびプリズム50との間に
配置される。
【0027】図8は、斜方形プリズム48および50の
おのおのが、相互に接合されたさらに小形の2個の斜方
形プリズムでどのように構成されているかを、より明確
に示した図面である。斜方形プリズム48および50を
構成する個々のプリズムは、外側表面52および内側表
面54を有するように構成される。内側表面54は境界
面に対して垂直である。外側表面52は、図5に示され
ているように、光ビームを変位させるために角度を有し
ている。図6および図7は、境界面に対するこれらの表
面の典型的な傾きを示している。
【0028】前記組立体は、第2組み合わせ機能または
第3組み合わせ機能を得るために、直列に連結すること
ができる。例えば、4個のDMDを2個の光学装置と組
み合わせることにより、投射される像の寸法を4倍にす
ることができる。
【0029】本発明とその利点が詳細に説明されたけれ
ども、本発明の範囲内で種々の変更、置き換えの可能で
あることはすぐにわかるはずである。
【0030】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1) 光源からの光を第1像に向けて変調するように
動作することが可能な第1変形可能鏡装置(DMD)の
行と、光源からの光を第2像に向けて変調するように動
作することが可能であり、かつ、通常前記第1DMDに
平行に整合している、第2DMDの行と、前記第1DM
Dおよび前記第2DMDからの像を案内して導き、か
つ、前記像を露出面上に相互に直ぐに隣接しておよび1
つの連続した線として投射する、光学導波装置と、を有
する、露出面上に2個のDMDの行の像を組み合わせか
つ投射する光学装置。
【0031】(2) 第1項において、前記光学導波装
置が前記DMDの行と前記露出面との間の投射軸を形成
する結像レンズと、前記DMD像を左光学路および右光
学路に沿って投射して左像および右像に分離する第1対
の反射表面と、前記左像を前記軸に対して上に上げるよ
うに前記左光学路に沿って配置され、かつ、前記左像を
前記軸に向けて反射する、第2対の相互に垂直な反射表
面と、前記右像を前記軸に対して下に下げるように前記
右光学路に隣接して配置され、かつ、前記右像を前記軸
に向けて反射する、第3対の相互に垂直な反射表面と、
前記反射された左像および右像を前記露出面に向けて進
める、第4対の反射表面と、を有する、前記光学装置。
【0032】(3) 第2項において、前記第1対の反
射表面および前記第4対の反射表面が凧形プリズムの銀
メッキ面である、前記光学装置。
【0033】(4) 第3項において、前記第2対の反
射表面および前記第3対の反射表面が直角二等辺プリズ
ムの銀メッキ面である、前記光学装置。
【0034】(5) 第2項において、前記第2対の発
射表面および前記第3対の発射表面が直角二等辺プリズ
ムの銀メッキ面である、前記光学装置。
【0035】(6) 第1項において、前記光学導波装
置が前記像を露出面に向けて進め、かつ、投射の軸を形
成する、結像レンズと、前記軸上に配置され、かつ、通
常前記軸に垂直に配置される、第1反射表面と、前記第
1表面に隣接して配置され、かつ、通常前記軸に平行に
配置され、かつ、通常前記第1反射表面に垂直に配置さ
れる、第2反射表面と、前記第1反射表面および前記第
2反射表面に隣接して配置され、かつ、前記第1表面お
よび前記第2表面によって形成される内部角を通常二等
分する面に沿って整合した、半反射半透明表面と、をさ
らに有する、前記光学装置。
【0036】(7) 第1項において、前記光学導波装
置が前記DMD像から前記露出面への投射の軸を形成す
る結像レンズと、前記軸に沿って整合しおよび前記軸の
上に整合した、第1斜方形プリズムおよび第2斜方形プ
リズムと、前記軸に沿って整合しおよび前記軸の下に整
合し、かつ、前記第1斜方形プリズムおよび前記第2斜
方形プリズムの下に配置された、第2斜方形プリズムお
よび第3斜方形プリズムと、をさらに有する、前記光学
装置。
【0037】(8) 投射の軸を形成する結像レンズ
と、投射の前記軸の上に配置された第1DMD像と、前
記軸の下に配置され、かつ、前記第1DMD像に通常平
行でかつ隣接して配置された、第2DMD像と、前記結
像レンズと共に動作して前記第1DMD像および前記第
2DMD像を整合させる導波装置と、をさらに有し、露
出面の上に前記2個のDMD像を組み合わせかつ投射す
る光学装置。
【0038】(9) 第8項において、前記導波装置が
反射表面の左対および反射表面の右対を有し、かつ、前
記対が対称面に沿って配置され、かつ、前記対称面が投
射の前記軸と一致し、かつ、表面の前記対の交線が4個
の端部を形成し、かつ、前記端部が前記軸に垂直に整合
した、銀メッキされた凧形プリズムと、前記凧形プリズ
ムの表面の前記左対に隣接して配置された第1直角二等
辺三角形プリズムと、前記凧形プリズムの表面の前記右
対に隣接して配置された第2直角二等辺三角形プリズム
と、を有する、前記装置。
【0039】(10) 軸に沿って第1積層DMD像お
よび第2積層DMD像を結像する工程と、前記第1DM
D像および前記第2DMD像を左光学路および右光学路
に反射する工程と、前記左像および前記右像を前記軸に
向けて再び進める工程と、前記左像および前記右像を1
個の像に組み合わせる工程と、を有する、前記DMD像
を露出面に投射する方法。
【0040】(11) 第10項において、前記左像を
前記軸に対して下に下げる工程と、前記右像を前記軸に
対して上に上げる工程と、をさらに有する、前記方法。
【0041】(12) 画素素子のおのおのからの変調
された光を相互に平行に整合させる構造体と、前記画素
のおのおのからの前記変調された光を前記露出面の上に
相互に直接に隣接しかつ連続した1つの線に投射するよ
うに前記画素のアレイのおのおのからの前記変調された
光を案内して導く光導波装置と、を有する、前記画素ア
レイのおのおのによって前記露出面上の光を変調するた
めにおのおのが動作可能である少なくとも2個の分離し
たDMD画素アレイを有するDMD装置。
【0042】(13) 第12項において、前記光導波
装置が前記DMDの行と前記露出面との間に投射の軸を
形成する結像レンズと、前記DMD像を左光学路および
右光学路に沿って投射する左像および右像に分離するた
めの第1対の反射表面と、前記左像を前記軸に対して上
に上げかつ前記左像を前記軸に向けて反射するために、
前記左光学路に沿って配置された相互に直角な第2対の
反射表面と、前記右像を前記軸に対して下に下げかつ前
記右像を前記軸に向けて反射するために、前記右光学路
に隣接して配置された相互に直角な第3対の反射表面
と、前記反射された左像および前記反射された右像を前
記露出面に向けて進めるための第4対の反射表面と、を
さらに有する、前記DMD装置。
【0043】(14) 第13項において、前記第1対
の反射表面および第4対の反射表面が凧形プリズムの銀
メッキされた表面である、前記DMD装置。
【0044】(15) 第14項において、前記第2対
の反射表面および第3対の反射表面がおのおの直角二等
辺三角形プリズムの銀メッキされた表面である、前記D
MD装置。
【0045】(16) 第13項において、前記第2対
の反射表面および第3対の反射表面がおのおの直角二等
辺三角形プリズムの銀メッキされた表面である、前記D
MD装置。
【0046】(17) 第12項において、前記光導波
装置が前記像を露出面の上に進め、かつ、投射の軸を形
成する、結像レンズと、前記軸の上に配置され、かつ、
通常前記軸に垂直に配置される、第1反射表面と、前記
第1反射表面に隣接して配置され、かつ、通常前記軸に
平行に配置され、かつ、通常前記第1反射表面に垂直に
配置される、第2反射表面と、前記第1反射表面および
前記第2反射表面に隣接して配置され、かつ、通常前記
第1反射表面および前記第2反射表面によって形成され
る内部角度を二等分する面に沿って整合した、半反射半
透明表面と、をさらに有する、前記DMD装置。
【0047】(18) 第12項において、前記光導波
装置が前記DMD像から前記露出面への投射の軸を形成
する結像レンズと、前記軸に沿って整合しかつ前記軸の
上に整合した第1斜方形プリズムおよび第2斜方形プリ
ズムと、前記軸に沿って整合しかつ前記軸の下に整合
し、かつ、前記第1斜方形プリズムおよび前記第2斜方
形プリズムの下に配置された、第2斜方形プリズムおよ
び第3斜方形プリズムと、をさらに有する、前記DMD
装置。
【0048】(19) 光源からの光を第1像に向けて
変調するために変形可能鏡装置(DMD)の行を動作さ
せる工程と、光源からの光を第2像に向けて変調するた
めに第2DMDの行を動作させ、かつ、通常前記第2D
MDを前記第1DMDに平行に整合する工程と、前記像
が露出面上に相互に直ぐに隣接しておよび1つの連続し
た線として投射されるように前記第1DMDおよび前記
第2DMDから像を案内して導く工程と、を有する、露
出面に2個のDMDの行を像を組み合わせかつ投射する
光学装置を備えたDMD装置の動作法。
【0049】(20) 第19項において、前記案内し
て導く工程が前記DMDの行と前記露出面上との間に投
射の軸を形成する工程と、左光学路および右光学路に沿
って投射する左像および右像に前記DMD像を分離する
工程と、前記左像を前記軸まで上に上げる工程と、前記
右像を前記軸まで下に下げ、かつ、前記右像を前記軸に
向けて反射する工程と、前記反射された左像および前記
反射された右像を前記露出面に向けて進める工程と、を
さらに有する、前記動作法。
【0050】(21) 分離した変形可能鏡装置像を1
個の像31に組み合わせるための光学装置26が開示さ
れる。得られる像は、もとの個別の像に対応する左半分
体30および右半分体32を有する、1個の連続した像
である。前記装置は、文字品質の文書に対し、静電写真
工程の印刷ドラム28にDMD像を提供するために特に
有用である。この組み合わされた像の幅は、従来可能で
あったよりも大幅に大きな印刷幅を有することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の概要図。
【図2】図1に示された光学装置の、それぞれ、平面図
および正面図。
【図3】本発明の第2実施例の概要図。
【図4】本発明の第3実施例の概要図。
【図5】図4に示された光学装置の横断面図。
【図6】図4に示された光学装置の前面図。
【図7】図4に示された光学装置の後面図。
【図8】図4に示された光学装置の平面図。
【符号の説明】
18 第1DMD 20 第2DMD 22 結像レンズ 22;34,36,38;40, 44,46;48,50 光学導波装置 34 中央凧形プリズム 36,38 プリズム 40 半反射半透明表面 44,46 反射表面 48,50 斜方形プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/18 G02B 26/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を第1像に向けて変調する
    ように動作することが可能な第1変形可能鏡装置(DM
    D)の行と、光源からの光を第2像に向けて変調するよ
    うに動作することが可能であり、かつ、通常前記第1D
    MDに平行に整合している、第2DMDの行と、前記第
    1DMDおよび前記第2DMDからの像を案内して導
    き、かつ、前記像を露出面上に相互に直ぐに隣接してお
    よび1つの連続した線として投射する、光学導波装置
    と、を有する、露出面上に2個のDMDの行の像を組み
    合わせかつ投射する光学装置。
  2. 【請求項2】 軸に沿って第1積層DMD像および第2
    積層DMD層を結像する工程と、前記第1DMD像およ
    び前記第2DMD像を左光学路および右光学路に反射す
    る工程と、前記左像および前記右像を前記軸に向けて再
    び進める工程と、前記左像および前記右像を1個の像に
    組み合わせる工程と、を有する、前記DMD像を露出面
    に投射する方法。
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