Abbildungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Abbildungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Eine Abbildungsvorrichtung der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 074 871 A2 bekannt. Die darin beschriebene Abbildungsvorrichtung weist vier im Wesentli¬ chen nebeneinander angeordnete Zylinderlinsenarrays auf, die jeweils eine Mehrzahl von Zylinderlinsen umfassen. Diese Zylinderlinsen sind jeweils gleich ausgerichtet und weisen eine Zylinderachse auf, die sich in einer ersten, zu der mittleren Ausbreitungsrichtung des abzu¬ bildenden Lichtes senkrechten Richtung erstreckt. Weiterhin weist die in dem vorgenannten Stand der Technik beschriebe Abbildungsvor¬ richtung zwei weitere Zylinderlinsen auf, die die Zylinderlinsenarrays hinsichtlich der Ausbreitungsrichtung des auszubildenden Lichtes zwischen sich einschließen. Diese beiden weiteren Zylinderlinsen weisen eine sich in einer zweiten Richtung erstreckende Zylinderach¬ se auf, die sowohl zu der Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichtes als auch zu der ersten Richtung senkrecht ist.
Durch die in dem vorgenannten Stand der Technik beschriebene Ab¬ bildungsvorrichtung kann eine 1 :-1 - Abbildung von Licht aus einer Gegenstandsebene in eine Bildebene durchgeführt werden. Insbeson¬ dere können dabei linienförmige Strukturen aus der Gegenstandsebe¬ ne in die Bildebene abgebildet werden. Beispielsweise könnte das Licht eines Laserdiodenbarrens, der in der zweiten Richtung neben¬ einander und zueinander beabstandete Emitter aufweist, in die Bild¬ ebene abgebildet werden.
AIs nachteilig bei dem vorgenannten Stand der Technik erweist sich die Tatsache, dass innerhalb der Zylinderlinsenarrays Licht, das ein- gangsseitig in eine der Zylinderlinsen eingetreten ist, ausgangsseitig aus einer Zylinderlinse austritt, die nicht mit der eingangsseitigen Zy¬ linderlinse fluchtet. Durch diese innerhalb der Zylinderlinsenarrays quer verlaufenden Lichtstrahlen können in der Bildebene so genannte Geisterbilder erzeugt werden, die die Abbildungsqualität der Abbil¬ dungsvorrichtung deutlich reduzieren.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Abbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die eine bessere Abbildungsqualität, insbesondere hinsichtlich even¬ tuell auftretender Geisterbilder aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Abbildungsvorrichtung angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Abbildungsvorrichtung durch eine Abbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung durch ein Verfahren der eingangs genann¬ ten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13 er¬ reicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Abbildungsvorrichtung weiterhin Absorptionsmittel umfasst, die zwischen dem ersten Zylin- derlinsenarray und dem zweiten Zylinderlinsenarray angeordnet sind und sich in Ausbreitungsrichtung des absorbierenden Lichtes erstre¬ cken. Durch diese Absorptionsmittel kann verhindert werden, dass Licht in Querrichtung, das heißt in der Richtung, in der die einzelnen Zylinderlinsen der Zylinderlinsenarrays nebeneinander angeordnet sind, verläuft. Auf diese Weise kann das Auftreten von Geisterbildern
reduziert werden. Insbesondere kann mit einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung der Anteil der Geisterbilder an dem abgebilde¬ ten Licht auf deutlich weniger als 0, 1 % gesenkt werden. Durch die Anordnung der Absorptionsmittel zwischen den einzelnen Zylinderlin- senarrays lässt sich die Herstellung der Abbildungsvorrichtung sehr einfach gestalten, weil beispielsweise nicht zwischen den einzelnen Zylinderlinsen der Zylinderlinsenarrays separate Absorptionsmittel eingebracht werden müssen.
Gemäß Anspruch 2 kann vorgesehen sein, dass die Absorptionsmittel eine Mehrzahl von Absorptionselementen umfassen.
Gemäß Anspruch 3 kann vorgesehen sein, dass mindestens eins, ins¬ besondere ein jedes der Absorptionselemente im Übergangsbereich von jeweils zwei nebeneinander angeordneten Zylinderlinsen des ers¬ ten und des zweiten Zylinderlinsenarrays angeordnet sind.
Dabei kann gemäß Anspruch 4 vorgesehen sein, dass sich mindes¬ tens eines, insbesondere jedes der Absorptionselemente von dem ersten Zylinderlinsenarray bis zu dem zweiten Zylinderlinsenarray im Wesentlichen in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichtes er¬ streckt. Die einzelnen Absorptionselemente können somit zwischen zwei Zylinderlinsen eines ersten Zylinderlinsenarrays beginnen und zwischen zwei zu den vorgenannten Zylinderlinsen des ersten Zylin¬ derlinsenarrays fluchtenden Zylinderlinsen eines zweiten Zylinderlin¬ senarrays enden. Auf diese Weise kann insbesondere in dem Zwi¬ schenraum zwischen den Zylinderlinsenarrays kein Lichtstrahl in Querrichtung, das heißt in der Richtung, in der die Zylinderlinsen ne¬ beneinander angeordnet sind, verlaufen.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 5 vorgesehen sein, dass die Dicke des mindestens einen ersten und/oder des mindestens einen zweiten
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Zylinderlinsenarrays in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichts kleiner ist als der Abstand des mindestens einen ersten ZyMn- derlinsenarrays von dem mindestens einen zweiten Zylinderlinsenar- ray in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichts. Durch die ver¬ gleichsweise dünne Ausbildung der einzelnen Zylinderlinsenarrays in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichtes bei gleichzeitig ver¬ gleichsweise großen Abständen zwischen den einzelnen Zylinderlin¬ senarrays beziehungsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinderlinsenarray in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lich¬ tes können wirksam die quer verlaufenden Lichtstrahlen unterdrückt werden.
Gemäß Anspruch 6 kann vorgesehen sein, dass die Absorptionsele¬ mente als plattenförmige, zumindest teilweise absorbierende Teile ausgebildet sind. Eine derartige Gestaltung ist vergleichsweise ein¬ fach zu realisieren.
Gemäß Anspruch 7 kann vorgesehen sein, dass die Ausdehnung der Absorptionselemente in Ausbreitungsrichtung des abzubildenden Lichts größer, insbesondere mindestens um einen Faktor 3, vorteilhaft mindestens um einen Faktor 5 größer ist als die Ausdehnung der Ab¬ sorptionselemente in der zweiten Richtung. Auch diese Maßnahme trägt bei hohem Lichtdurchsatz zur wirksamen Unterdrückung der quer verlaufenden Lichtstrahlen bei.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 8 vorgesehen sein, dass die Absorp¬ tionselemente miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die einzelnen Platten durch seitliche Stege miteinander verbunden sein. Aufgrund dieser Verbindung der Absorptionselemente miteinander kann die Abbildungsvorrichtung deutlich einfacher gefertigt werden.
Gemäß Anspruch 9 kann vorgesehen sein, dass die den Absorptions¬ mitteln zugewandten Seiten des ersten und/oder des zweiten Zylinder- linsenarrays plan ausgebildet sind.
Alternativ dazu kann gemäß Anspruch 10 vorgesehen sein, dass die den Absorptionsmitteln zugewandten Seiten des ersten und/oder des zweiten Zylinderlinsenarrays im Bereich der Zylinderlinsen konvex oder konkav ausgebildet sind. Insbesondere bei konvexer Ausbildung der Zylinderlinsen können die insbesondere plattenförmigen Absorpti¬ onselemente in den Zwischenraum zwischen zwei zueinander benach¬ barten konvexen Zylinderlinsen eingeschoben werden, so dass die Positionierung der Zylinderlinsenarrays zu den Absorptionsmitteln deutlich erleichtert wird.
Gemäß Anspruch 1 1 kann vorgesehen sein, dass die Abbildungsvor¬ richtung zusätzlich ein drittes und ein viertes Zylinderlinsenarray um- fasst, die jeweils eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Zy¬ linderlinsen aufweisen, deren Zylinderachsen sich in der ersten Rich¬ tung erstrecken.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 12 vorgesehen sein, dass das dritte und das vierte Zylinderlinsenarray in Ausbreitungsrichtung des abzu¬ bildenden Lichtes voneinander beabstandet sind, wobei zwischen dem dritten und dem vierten Zylinderlinsenarray Absorptionsmittel ange¬ ordnet sind. Die Absorptionsmittel zwischen dem dritten und dem vier¬ ten Zylinderlinsenarray können gleich gestaltet sein wie die Absorpti¬ onsmittel zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinderlinsenarray.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 13 vorgesehen sein, dass die Abbil¬ dungsvorrichtung zusätzlich zu der einen weiteren Zylinderlinse eine weitere Zylinderlinse umfasst, deren Zylinderachse sich in der zwei¬ ten, zu der ersten Richtung senkrechten Richtung erstreckt.
Dabei kann gemäß Anspruch 14 vorgesehen sein, dass die beiden Zy¬ linderlinsen, deren Zylinderachsen sich in der zweiten Richtung erstrecken, in Ausbreitungsrichtung des Lichtes voneinander beabstandet sind, wobei zwischen den beiden Zylinderlinsen die min¬ destens zwei Zylinderlinsenarrays angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine bewährte, teilweise bereits aus dem Stand der Technik be¬ kannte Abbildungsvorrichtung für eine 1 :-1 - Abbildungsvorrichtung geschaffen.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 15 vorgesehen sein, dass jeweils die von einem der Zylinderlinsearrays umfassten Zylinderlinsen auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Durch die Ausbildung der Zy¬ linderlinsen auf einem Substrat lassen sich die Zylinderlinsenarrays einfacher herstellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 16 sieht vor, dass Absorptionsmittel hergestellt werden und das erste Zylinderlinsenar- ray und das zweite Zylinderlinsenarray jeweils in den Endbereichen der Absorptionsmittel hinsichtlich der Ausbreitungsrichtung des abzu¬ bildenden Lichtes positioniert werden. Insbesondere bei der vorge¬ nannten konvexen Ausgestaltung der den Absorptionsmitteln zuge¬ wandten Seiten der Zylinderlinsen der Zylinderlinsenarrays können die beispielsweise als plattenförmige Teile ausgeführten Absorptions¬ elemente in diesen Zwischenraum zwischen den Zylinderlinsen einge¬ bracht werden. Dadurch können die Absorptionsmittel als Positionier¬ hilfe für die Zylinderlinsenarrays dienen, so dass sich die Fertigung der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung deutlich einfacher ges¬ taltet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh¬ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 a eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer er¬ findungsgemäßen Abbildungsvorrichtung;
Fig. 1 b eine teilweise Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 a;
Fig. 2a eine Fig. 1 a entsprechende Ansicht mit einem schemati¬ schen Strahlengang;
Fig. 2b eine Fig. 1 b entsprechende Ansicht mit einem schemati¬ schen Strahlengang.
Fig. 3a eine Fig. 1 a entsprechende Ansicht mit beispielhaften Strahlengängen;
Fig. 3b eine Fig. 1 b entsprechende Ansicht mit beispielhaften Strahlengängen;
Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung;
Fig. 5 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht mit beispielhaften Strah¬ lengängen.
In den Figuren sind zur besseren Orientierung kartesische Koordina¬ tensysteme eingezeichnet. Das abzubildende Licht weist eine mittlere Ausbreitungsrichtung auf, die sich in Z-Richtung der kartesischen Ko¬ ordinatensysteme erstreckt.
Die aus Fig. 1 a und Fig. 1 b ersichtliche Ausführungsform einer erfin¬ dungsgemäßen Abbildungsvorrichtung weist eine erste Zylinderlinse 1 und eine zweite Zylinderlinse 2 auf, die in Z-Richtung voneinander beabstandet sind und in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel je¬ weils die Abbildungsvorrichtung nach links in Fig. 1 a beziehungsweise nach rechts in Fig. 1 a begrenzen. Die Zylinderlinsen 1 , 2 sind als plankonvexe Zylinderlinsen ausgebildet, deren Zylinderachsen sich in X-Richtung erstrecken.
Zwischen den Zylinderlinsen 1 , 2 sind insgesamt vier Zylinderlinsen- arrays 3, 4, 5, 6 in Z-Richtung hintereinander angeordnet. Die ZyMn- derlinsenarrays 3, 4, 5, 6 weisen in X-Richtung nebeneinander ange¬ ordnete Zylinderlinsen 7 auf, deren Zylinderachsen sich in Y-Richtung erstrecken. Die Zylinderlinsen 7 sind in dem abgebildeten Ausfüh¬ rungsbeispiel als plankonvexe Zylinderlinsen ausgebildet. Die Zylin¬ derlinsen 7 der einzelnen Zylinderlinsenarrays 3, 4, 5, 6 fluchten in Z- Richtung miteinander.
An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass in Fig. 1 b lediglich fünf Zylinderlinsen 7 abgebildet beziehungsweise angedeutet sind. Fig. 1 b ist oben und unten abgeschnitten, so dass durchaus deutlich mehr als fünf Zylinderlinsen 7 in X-Richtung nebeneinander angeordnet sein können. Es können beispielsweise 30 oder 50 oder 100 Zylinderlinsen 7 in X-Richtung nebeneinander angeordnet sein. Weiterhin soll ange¬ merkt werden, dass sämtliche Zylinderlinsen 1 , 2, 7 beider Ausfüh¬ rungsformen der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung sowohl als sphärische, als auch als asphärische Zylinderlinsen, beispielswei¬ se als elliptische, hyperbolische oder polynome höherer Ordnung ausgebildet sein können.
Das erste Zylinderlinsenarray 3 und das zweite Zylinderlinsenarray 4 sind in Z-Richtung voneinander beabstandet. Weiterhin sind auch das
dritte Zylinderlinsenarray 5 und das vierte Zylinderlinsenarray 6 in Z- Richtung voneinander beabstandet. Das zweite Zylinderlinsenarray 4 und das dritte Zylinderlinsenarray 5, die in dem abgebildeten Ausfüh¬ rungsbeispiel etwa in der Mitte der Abbildungsvorrichtung angeordnet sind, berühren einander. Erfindungsgemäß besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, dass auch zwischen diesen beiden Zylinderlinsenar- rays 4, 5 in Z-Richtung ein Abstand vorgesehen ist.
Zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray 3 und dem zweiten Zylinder¬ linsenarray 4 sind Absorptionsmittel 8 vorgesehen, die in X-Richtung voneinander beabstandete Absorptionselemente 9 umfassen. Die Ab¬ sorptionselemente 9 sind beispielsweise als flache absorbierende Platten ausgebildet, die sich in einer Y-Z-Ebene erstrecken. Die Ab¬ sorptionselemente 9 erstrecken sich im Wesentlichen über den ge¬ samten Raum zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray 3 und dem zweiten Zylinderlinsenarray 4 in Z-Richtung. Weiterhin sind die Ab¬ sorptionselemente jeweils an den Übergangsbereichen zwischen zwei nebeneinander angeordneten Zylinderlinsen 7 angeordnet.
Bei dem in Fig. 1 a und Fig. 1 b abgebildeten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls zwischen dem dritten Zylinderlinsenarray 5 und dem vierten Zylinderlinsenarray 6 Absorptionsmittel 8 mit einer Mehrzahl von Ab¬ sorptionselementen 9 vorgesehen. Die Absorptionsmittel 8 sind wie die zwischen dem ersten Zylinderlinsenarray 3 und dem zweiten Zy¬ linderlinsenarray 4 ausgebildeten Absorptionsmittel gestaltet. Die ein¬ zelnen Absorptionselemente 9 der Absorptionsmittel 8 können jeweils miteinander verbunden sein, so dass sie fertigungstechnisch ver¬ gleichsweise einfach in den Zwischenraum zwischen die jeweiligen Zylinderlinsenarrays 3, 4; 5, 6 eingebracht werden können.
Aus Fig. 2a und Fig. 2b ist jeweils ein schematischer Strahlengang durch die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abbil-
dungsvorrichtung ersichtlich. Insbesondere zeigt sich, dass die be¬ schriebene Ausführungsform in einer Bildebene 10 eine 1 :-1 - Abbil¬ dung eines in einer Gegenstandsebene 11 befindlichen Gegenstandes 12 bewirkt. Insbesondere zeigt sich, dass hinsichtlich der Y-Z-Ebene das Bild 13 zwar die gleiche Größe wie der Gegenstand 12 aufweist, gegenüber diesem jedoch um 180° gedreht ist. Dahingegen ist in der X-Z-Ebene das Bild 13 sowohl genauso groß wie der Gegenstand 12, als auch in der gleichen Richtung ausgerichtet. Derartige 1 :-1 - Ab¬ bildungsvorrichtungen mit Zylinderlinsen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der EP 1 074 871 A2.
Aus Fig. 3a und Fig. 3b sind schematisch Strahlengänge von Licht aus der Gegenstandsebene 1 1 in die Bildebene 12 ersichtlich. Es zeigt sich insbesondere in Fig. 3b, dass auf der Eintrittsseite in eine der Zylinderlinsen 7 eingetretene Lichtstrahlen in der Regel auch auf der Austrittsseite durch die entsprechende Zylinderlinse 7 austreten, das heißt durch die Zylinderlinse 7, die mit der eintrittsseitigen Zylin¬ derlinse 7 in Z-Richtung fluchtet. Dies wird insbesondere durch die sich in Z-Richtung erstreckenden Absorptionselemente 9 erzielt. In Fig. 3b sind beispielhaft Teilstrahlen 14, 15, 16 eingezeichnet, die von den Absorptionselementen 9 absorbiert werden und auf diese Weise daran gehindert werden, in eine Zylinderlinse 7 einzutreten, die nicht mit der eintrittsseitigen Zylinderlinse 7 fluchtet.
Bei dem in Fig. 1 a bis Fig. 3b abgebildeten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung sind die den Absorptions¬ mitteln 8 zugewandten Seiten der Zylinderlinsenarrays 3, 4, 5, 6 plan ausgeführt. Bei dem in Fig. 4 und Fig. 5 abgebildeten zweiten Ausfüh¬ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind ebenfalls ein erstes Zylinderlinsenarray 3 und ein zweites Zylinderlinsenarray 4 vorgesehen, zwischen denen sich Absorptionsmittel 8 befinden. Wei-
terhin sind ein drittes Zylinderlinsenarray 5 und ein viertes Zylinder- linsenarray 6 vorgesehen, zwischen denen sich ebenfalls Absorpti¬ onsmittel 8 befinden. Die Zylinderlinsen 3, 4, 5, 6 sind jedoch derart gedreht beziehungsweise angeordnet, dass den Absorptionsmitteln 8 jeweils die konvexen Seiten der Zylinderlinsen 7 zugewandt sind. Durch diese Anordnung ergibt sich für die einzelnen Absorptionsele¬ mente 9 zwischen den Zylinderlinsen 7 unter Umständen ein besserer Halt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Abbil¬ dungsvorrichtung kann dies ausgenutzt werden. Insbesondere können die Zylinderlinsenarrays 3, 4, 5, 6 jeweils an den Enden der Absorpti¬ onsmittel positioniert werden, wobei durch den Eingriff der Enden der Absorptionselemente 9 in die Zwischenräume zwischen den konvexen Zylinderlinsen 7 die Positionierung der Zylinderlinsenarrays 3, 4, 5, 6 deutlich erleichtert wird.
In Fig. 5 ist anhand beispielhafter Lichtstrahlen gezeigt, dass die Ab¬ bildungseigenschaften der zweiten Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Abbildungsvorrichtung denen der ersten Ausführungsform entsprechen. Auch in Fig. 5 sind beispielhaft Teilstrahlen 17, 18, 19 eingezeichnet, die von den Absorptionselementen 9 absorbiert werden und auf diese Weise daran gehindert werden, in Zylinderlinsen 7 ein¬ zutreten, die mit den eingangsseitigen Zylinderlinsen 7 in Z-Richtung nicht fluchten.
Durch das weitestgehend vollständige Verhindern des Übertritts von Teilstrahlen 14, 15, 16, 17, 18, 19 aus einer Reihe von in Z-Richtung miteinander fluchtenden Zylinderlinsen 7 in eine zu dieser benachbar¬ ten Reihe von in Z-Richtung miteinander fluchtenden Zylinderlinsen 7 wird die Erzeugung von Geisterbildern bei der Abbildung aus der Ge¬ genstandsebene 11 in die Bildebene 10 weitestgehend verhindert.