復印裝置的照明系統的制作方法

專利名稱：復印裝置的照明系統的制作方法
以下是相互參照的專利申請
在本發明總的來源涉及一種圖象顯示裝置，如靜電復印機等，而尤其涉及一種對空間光調制器提供具有均勻發射高光強光束的照明系統。
半導體空間光調制器(SLM)是一種實現高質量、價格合理的靜電復印機的可行途徑。適于復印機和顯示器的一種有價值的SLM技術是由德克薩斯儀器聯合公司(Texcu Instruments Incorporated of Dallas Texes)制造的可變形反射鏡裝置或數字式微反射鏡裝置(統稱DMD)。DMD是一種具有線或面排列的雙穩可移動微反射鏡與相應的尋址存儲元組合裝配的單片半導體裝置。在美國專利US5,041,851名為“Spatiad LightModulator Printer and Method of Operation”的一文中公開了靜電復印機利用鎢光源將光聚焦到成像DMD反射鏡陣列的實施例，該專利與本申請屬于同一申請人。
在利用成象DMD空間光調制器的靜電式復印機中，希望用單色的光源均勻地對細長的DMD反射鏡陳列(典型的長度約為7英寸)照明，使陣列的每個反射鏡都調節出一個光強均勻的光。這是必須的，因為DMD反射鏡陣列調節該光束，對光敏旋轉打印鼓曝光，直射到那里的調制光的強度和時間決定帶電鼓的相對曝光。鼓上曝光的部分包括一個潛象，潛象色料將附著于鼓上的象，再被傳遞到轉印介質如紙張上，并被熱熔化在那里。
直射到DMD反射鏡陣列的光的能量每單位面積有足夠的光通量，這些是必須的，以對旋轉的打印鼓完全曝光獲得暗象。如果被DMD反射鏡陣列調制并射向打印鼓的光能不足，打印鼓可能不被完全曝光，從而降低印刷在印刷介質上的圖象的對比度。
同屬于本申請所有人Nelson的美國專利US5,159,485“System and Method for Uniformity of Illumination forTungsten Light”在此做為參考。該文章公開的合成光路的布置使光源光線的垂直分量被壓縮，與DMD反射鏡陣列的物體形狀相匹配。該實施例表明系統的光學效率顯著地提高，從給定光源，如鎢燈發出的光能被壓縮，以更高的強度輻射到DMD反射鏡陣列上。
同屬于本發明申請人Nelson的美國專利US5,151,718“Sysstem and Method for Solid State Illumination for DMDDevieces”在此做為參考。該文章中公開的一種LED發射器陣列結構，有效地替代了傳統的鎢燈光源。LED陣列是幾何結構，能夠通過發出選通脈沖進行電操作，改變到達每個反射鏡的光的亮度，實現灰度成象并減少行式映象的失真。陣列中的每個LED可帶有一個透鏡，以助于將通過光路的光聚集到DMD反射鏡陣列上。利用LED發射器可以將光高效率地射向并聚焦到DMD反射鏡陣列上，光很少被浪費及指向別處。與傳統的用特別的光強照明DMD的鎢燈相比，對光源需要較少的光能。每個LED可被迅速地開啟或關閉，因而具備了調制射向DMD反射鏡陣列的光能的能力，并因此幫助實現了深度印刷。例如，在一指定的行打印周期內，LED可在周期時間的50％內用一半的能量對DMD照明。光學準直確保了每個LED的能量被導向DMD反射鏡陣列。也就是說，如果一個LED失敗或降低輸出，LED陣列就不能產生足夠的和均勻的光能。
美國專利5,105,207是Nelson的名為“System andNethod for Achieving Gray Scale DMd Operation”的專利與本申請歸屬于同一作者，列于此做為參考。該文公開的系統通過每個DMD反射鏡的副調制提高靜電復印過程的分辨率。付調制是通過合成地減少在每平方DMD反射鏡的掃描內照射到有多個可控片斷長方形上的光線的每平方DMD反射鏡的圖象顯示實現的。在此實施例中還結合使用傳統的鎢燈。
人們一直期望提出一種低成本，高強度的光學系統，其中被伸展的DMD反射鏡陣列可被高強度的光束均勻照射。更希望提出一種強度可調制的高強度光源，以進行灰度調節印刷。這種光學系統應易于準直，光源的任何降低都能均勻地顯示在DMD陣列上，并且不會顯著地降低靜電照相印刷機的印刷質量。
本發明取得的技術優點在于，具有細長的光發射元件排列的照明系統與一個擴束元件結合使用，而擴束元件將來自每個發光元件的，用以對細長的空間光調制器照明的光橫向混合。在優選實施例中，利用全息散射器對光進行橫向散射及混合，并與柱面透鏡結合垂直壓縮光束。從一個發光元件中輸出光10％的減少造成空間光調制器中光強不大于1％的定域減小。然而，既使從一個元件發出的光減少，仍是高均勻強度的光束照射伸長的空間光調制器。
本發明包括一個帶有混合裝置的照明系統，該系統有一個伸展的發光元件陣列，而混合裝置在橫向方向將來自每個發光元件的光混合，“橫向”在復制應用中統稱為橫向制版方向。從混合裝置出來的混合光照射窄長的空間光調制器，如數字式微反射鏡裝置(DMD)，但也包括其它含有液晶顯示器的空間光調制器等。發射器發出的光的混合致使每個微反射器被多個光源照明，使得如果一個光源減弱，由給定的微反射鏡產生的曝光的損失很小。本發明還包括一個凸透鏡，由空間光調制器調制的光被聚焦到凸透鏡的光瞳上。凸透鏡將調制片的象聚焦到曝光模件，如有機光電導體(OPC)鼓上。
在本發明的一個優選實施例中，細長的光發射元件陣列被彎曲或呈拱形。從每個發光元件發出的光被導向匯聚到空間光調制器上。更好的是采用一個柱面透鏡，將來自陣列的伸長光束在垂直方向，也稱為“制版”方向上壓縮。至少采用一個全息散射器，最好是用兩個全息散射器帶一個緊置于發光元件陣列之前的細長的散射器。第二個全息散射器沿柱面透鏡的表面設置，并最好沿其后表面設置。這些全息散射器的每個將來自發光元件陣列的光在水平向或橫向制版方向散射，有效地混合或勻化來自多個發光元件的光，使射向細長的空間光調制器的光束均勻地伸長。
在本發明的第二個優選實施例中，采用一個發光元件的線性共面細長陣列與一個非球面透鏡結合，將來自陣列的光按橫向制版方向匯聚到細長的空間光調制器上。非球面透鏡和線性陣列的結合使用功能上等同于第一實施例中發光元件的彎曲陣列，在橫向制版方向將細長的光束壓縮/匯聚到空間光調制器上。至少采用一個混合裝置將來自陣列的光在橫向混合，盡管別的光混合裝置，包括圓玻璃盤或散射光柵都可使用，但最好是全息散射器。細長的散射器最好放置在發光元件陣列的前面并接近陣列。第二全息散射器也可沿非球面透鏡的表面設置，最好在其后表面上。理想的是采用一個柱面透鏡，將來自發光元件陣列的光束在垂直或橫向制版方向壓縮到空間光調制器上。
在本發明的另一個實施例中，柱面透鏡、非球面透鏡、菲涅耳透鏡和光混合器的結合可用于把來自發光元件伸長陣列的光在橫向行進的方向有效的混合。這些實施例的每一個都在空間光調制器上提供一個伸長光束的有效混合以成象。在那里，任何一個發光元件光輸入量的減少，只在細長的空間光調制器上產生輕微的定域光強度的減小。最好將LED用于發光元件，但例如脈沖的激光光源也可使用。通過使用本發明，在一些發光元件工作了1000小時之后，預料到的減弱(約10％)可被容許，空間光調制器不會經受顯著地光束減弱。


圖1是本發明優選實施例照明系統的透視圖。其中，伸長的發光元件陣列產生細長的光束，而該陣列又與一個擴束光件結合，將每個發光元件發出的光在橫向或橫向行進的方向完全長度地混合，混合光照射被細長的空間光調制器。
圖2是本發明優選實施例的透視圖。其中，發光元件的細長陣列是彎曲的或呈拱形，從每個發光元件發出的光被全息散射器橫向散射，并聚集到空間光調制器上，在此，柱面透鏡在垂直方向或制版方向聚光。
圖3是圖2中實施例的光路簡圖，圖中表示了從發光元件的彎曲陣列發出的光被細長的全息散射器在橫向制版方向橫向散射，在制版方向被柱面棱鏡壓縮，被空間光調器調制，被凸透鏡聚焦到象平面，而象平面可以是復制打印機的有機光電導體(OPC)表面。
圖4是本發明另一優選實施例的透視圖。其中，空間光調制器可以是一種透射型器件，如液晶顯示器。
圖5是是從圖2所示裝置的下方視圖，從每個發光元件發出的光的光路示意圖。圖示了發光元件陣列的彎曲部分以及柱面透鏡怎樣與空間光調制器斜交；圖6是圖5光路圖的側視圖。圖中，每個發光元件發出的光在豎直方向被柱面透鏡壓縮到空間光調制器上，并被空間光調制器向下指向凸透鏡；圖7是從圖2所示裝置的底部看兩個全息散射器和柱面透鏡相對于發光元件陣列和空間光調制器的取向，并圖示了支持LED的腔體開口；圖8是本發明另一實施例的透視圖。圖中，被使用的發光元件的線性共同伸長的陣列與非球面透鏡結合，將來自陣列的光線在橫向制版方向壓縮/會聚到細長的空間光調制器上，調制器帶有用于在垂直或制版方向壓縮光線的柱面透鏡；圖9是俯視圖8所示實施例的光路簡圖。圖中，非球面透鏡在橫向制版方向將來自發光元件的細長陣列的光會聚到空間光調制器上并聚焦到凸透鏡上；圖10是側視圖8所示實施例的光路簡圖。圖中，柱面透鏡在垂直或制版方向將光線壓縮到空間光調制器上并聚焦到凸透鏡上；圖11表示了一個具有單排發光元件，可用于本發明提供細長光束的線性陣列；圖12是發光元件陣列的另一種結構圖。該陣列包括多排發光元件，產生一束較寬但明亮的細長的光束；圖13是本發明另一優選實施例的光學簡圖，類似于圖9所示，一個柱面透鏡被用于垂直壓縮來自發光元件陣列的光，而該陣列可以設有典型地與LED結合的單個圓透鏡；圖14是側視圖13所示實施例的光學簡圖。柱面透鏡將來自發光元件陣列的光成象于空間光調制器上；圖15是本發明另一個實施例的光學簡圖。第一非球面透鏡來自發光元件陣列的光聚焦到全息散射器上，之后的一對非球面透鏡將散射光導向空間光調制器上；圖16是圖15所示實施例的光束經過光路的寬度；圖17是本發明另一實施例示意圖。其中，一玻璃盤積分儀用于代替全息散射器，在橫向制版方向充分有效地將來自發光元件陣列的光線混合；圖18是圖17所示實施例的側視圖。圖中，合成玻璃盤積分器具有傾斜邊緣，把光束從一個盤引向另一個盤，達到光束的充分混合；圖19是本發明的又一實施例。它利用光積分器與全息散射器組合，實現光線的充分混合；圖20是圖19的側視圖。
參見圖1，一般性地用數字10表示本發明實施例的照明系統。系統10包括一個發光元件14的伸長陣列12，從每個元件14給出的光被光擴束元件在橫向或橫向制版方向充分混合。之后，來自光擴展元件16的混合光被導引到細長的空間光調制器18上，該調制器最好是一個數字式微反射鏡裝置(DMD)，如Taxas Instruments of DallasTaxas制造的該裝置。但，如果期望含有液晶顯示器等，也可包括別的空間光調制器。空間光調制器18調制入射光并形成一個光的圖象到凸透鏡20上。凸透鏡20將來自空間光調制器18的光的圖象聚焦到曝光模版的象平面22上，如有機光電導體(OPC)24上。可單獨或結合使用一對透鏡26和28有效地將來自細長陣列12的細長光束壓縮并匯聚，把來自發光元件的光成象到空間光調制器18上。在實施例中，光混合裝置16最好是全息散射器，但也可包括別的含有玻璃盤光積分器或透射相位光柵的裝置。
現參見圖2，本發明的一個優選實施例其中照明系統表示為30。照明系統30包括發光元件34的彎曲的或拱形的陣列32，每個發光元件34最好包括一個15毫瓦的發光二極管(LED)。彎曲的陣列32是凹面形的。LED34的發射端指向陣列32的凹側，從每個LED34發出的光通過柱面透鏡36，并會聚到細長的空間光調制器40上。空間光調制器40最好包括一個數字式微反射鏡裝置(DMD)。一個細長的全息散射器42如圖所示，在陣列32的每個LED34的發射端前面并緊挨著其設置。全息散射器42將來自多個發光元件34的光束在橫向或橫向制版方向散射。第二散射器46被牢固地定位在柱面透鏡36的前平面表面上，如圖所示。但如果希望的話，也可放置在柱面透鏡36的后面。附加的全息散射器46在散射光被指向并入射到空間光調制器40上之前進一步增長入射到柱面透鏡36上的光束在橫向制版方向的寬度。散射光被空間光制調器40調制和成象并指向凸透鏡50，凸透鏡50將來自空間光調制器40的光的象聚焦到象平面52上。
參見圖3，它是圖2所示實施例的光學簡圖。如圖所示，從陣列32的每個LED34發出的光通過第一全息散射器42和第二全息散射器46入射到柱面透鏡36上。透鏡36與陣列32位于同一平面并將來自LED陣列32的光束在制版方向上垂直壓縮。如圖中所示，壓縮的光束接著被導向，并照射到DMD空間光調制器。細長的空間光調制器40調制入射光，并將調制的光線圖象入射到定位于陣列32之下的凸透鏡50上。凸透鏡50再將來自空間光調制器40的光線圖象聚焦到象平面52上，如圖中所示。
參見圖4，是表示圖2和圖4中所示本發明的另一實施例60。其中，透射型空間光調制器62，如液晶顯示器，被用于代替反射型DMD空間光調制器40。在此實施例中，發光元件34的彎曲陣列32如圖所示定位在透射型空間光調制器62的遠側。來自發光元件34的陣列32的光束被匯聚到空間光調制器62上，接著，透射的調制光被導入凸透鏡64上。光束圖象被凸透鏡64聚焦到象平面64。全息散射器68和70被用于對來自陣列32的光束在橫向制版反向散射，柱面透鏡72如同前面描述的那樣將來自陣列的光束在制版方向壓縮。
參見圖5，它是圖2和圖3所示實施例的光學簡圖，圖示了每個發光元件34的取向和發自每個元件34的光束的光路。如圖所示，發自每個元件34的光束經過平行于陣列32延伸的第一全息散射器42、第二全息散射器46和柱面透鏡36聚集到DMD空間光調置器40上。空間光調制器40調制混合的細長光束，調制光束的象入射到凸透鏡50上。如圖所示，柱面透鏡36向空間光調制器40的平行線傾斜θ角。柱面透鏡36的取向將來自彎曲陣列32的光束有效地導向對空間光調制器40均勻地照明或按需要制定的照明。陣列32彎曲曲度的選擇使得來自全部發射器陣列的混合光6被聚焦到凸透鏡光瞳上的能量會集于中心上。這種技術通常被稱為“克勒”照明。而垂直或“制版”方向的光束被柱面透鏡36聚焦到空間光調制器的平面上。這種類型的照明技術普遍地被稱為“阿貝”或臨界說明。
每個DMD反射鏡以旋轉45°的軸為軸從它們的中立狀態轉動+1°-10°。因為DMD裝置大的縱橫比，每個二極管的角度使得每個二極管的能量被引導離開DMD陣列的各個反射鏡并進入凸透鏡50的入射光瞳。目的是將能量的最大值從LED二極管34導向系統的象平面52。在采用4.7英寸長的DMD反射鏡陣列和一個F5.6凸透鏡的優選實施例中，每個LED34的管心定向為離DMD的有效平面表面的139.43mm。DMD有效平面表面到F5.6透鏡的入射光瞳的距離約為185.403mm。因此，LED管心陣列的拱形曲率半徑為324.833mm。也即是LED的管心位于具有曲率半徑為324.33mm的拱面上。在本發明的優選實施例中，二極管32被用于保證當照明光路定位在復式角度時，照明的滾降(roll-off)被補償。但是，對這些形狀尺寸特殊的照明，照明元件的數量或型號沒有指出。
選擇曲面的唯一特點是曲面對反射型的SLM提供最大的反射效率，即從每個反射鏡元反射的光束不是穿過同樣的長度或不在相同的橫向制版方向。這種效應是在不同輻射角凸透鏡傾斜反射的結果，這是由一種“按透視法縮小”結果導致的。因此，可產生對不同類型的SLM反射型或透射型均最佳的各種陣列角度。
本發明的另一特點在于LED34的強度分別設置這種形式，即無論從何平面發出的光束的均勻性都是重要的。在本發明中，其位于象平面52。因此，當空間光調制器40被從一端到另一端均勻照明時，從每個LED的輸出被獨個理想地選擇為補償光路改變，如包括凸透鏡50的延遲光學系統的COS4θ效應，和如果采用DMD，則DMD反射的Cosθ效應。再有，透射型空間光調制器，如LCD顯示或其它的空間光調制器都可選用。因此，調制每個LED34的光輸出的靈活性可被領略。
圖6是系統30的側視光路圖。顯示了從每個發光元件32發射光到空間光調制器40的光路。如圖所示，柱面透鏡36在垂直方向或制版方向將光束壓縮到空間光調制器40上。空間光調制器40將成象光束導向柱面透鏡36下方，并對面透鏡36的凸透鏡50上。
圖7是照明系統30的仰視機械圖。表示了一系列柱面通道76經過彎曲腔體78打通并容納每個發光元件34。每個LED34最好在光反射管或反射腔80內定位并準直，使每個LED34的輸出光沿管80的中心軸傳播。一個光反射管80和LED34用粘接或類似方法固定在每個圓柱形通道76中。將LED固定在反射管或腔80是為了確保從LED輸出的光精確地沿那兒的中心軸傳播，這在有些LED裝置中可能不是問題。如果從每個LED34輸出的光精確地沿裝置的中心軸傳播，則裝置34在插入腔體78之前，在管80中的準直就不是必須的了。
本發明的技術優點在于，對細長的空間光調制器40的細長的均勻光強分布。已經發現在整個擴展的時間周期中，一個或多個LED34將歷經多達10％的光輸出的減少。典型地是這種衰減在一些裝置工作過1000小時之后被觀察到。本發明在橫向制版方向將每個LED輸出的光充分地混合，使得因為降低了一個或多個LED的輸出而減少了空間光調制器40在光強上的定域衰減。本發明中，一個LED34光輸出的10％的減少，在細長的空間調制器40的任何定域面積內僅產生光強不大于1％的減弱。對于任何LED34的光強的20％減弱，在沿空間光調制器40的任何區域中可觀察到最大值為3％的減少。對于最不好的情形一在任何LED30％的減少，僅有6％的光強減弱在沿伸長的空間光調制器40的任何定域面積內被觀察到。因此，通過使用發光元件的伸長陣列與擴展元件的組合，其中最好包括全息散射器，光在橫向制版方向被有效地混合及勻化，減少了在空間光調制器40中定域地光減弱。發光元件的彎曲陣列產生充足的光輸出，并能夠緊挨著空間光調制器40放置，如圖中所示。最好采用(32)發光元件34，每個LED具有0.5毫瓦的光輸出。陣列32的典型長度值約為200毫米，空間光調制器40的長度約為120毫米。
回到圖8，該圖表示的是本發明另一實施例。照明系統100類似于圖2中的系統30，在本實施例系統中，采用了發光元件104的共面線性陣列102。柱面透鏡106將來自陣列102的細長的光束在垂直方向或制版方向壓縮并將壓縮的光束導向非球面透鏡108上，如圖中所示。圓環形的非球面透鏡108在橫向制版方向壓縮光束并照明細長的空間光調制器110，該調制器最好包括一個DMD，如前面描述過的在此做為參考的專利中的那樣。空間光調制器110調制入射光，并將調制光圖象導向凸透鏡112，透鏡112可以是F/5.6的凸透鏡，盡管其它的透鏡也可使用。凸透鏡112將調制光圖象聚焦到可以是OPC曝光模板的象平面114上，如圖1中所示的鼓24。伸展的全息散射器118定位在LED陣列112之前，將來自每個LED104的光束在橫向制板或水平方向散射，正如前面圖2所述的實施例那樣。散射器118在制版方向擴展光束0.2°，在橫向制版方向擴展11°。第二全息散射器120定位在柱面透鏡106前方，并在橫向制版方向進一步散射光束以保證從每個LED104中輸出的光完全地混合。照明系統100利用一個非球面透鏡108壓縮/會聚散射的細長光束到空間光調制器110上，類似于圖2中所示的利用LED34的彎曲陣列。因此，本發明包括利用一個彎曲或不彎曲的細長的發光元件陣列，以及從發光陣列輸出的光最好是利用全息散射器在水平方向被混合，實現在照明空間光調制器之前光充分地混合。再者，當本發明最好選用DMD空間光調制器時，其它的透射型空間光調制器，包括液晶顯示器，可用于代替DMD，并且不含有對任何其它類型的空間光調制器的限制。相反地，本發明適于對一種伸展的可能是不規則形狀的空間光調制器如用于本發明的4.7英寸長的DMD照相，以調制入射光并形成光束的象對象平面曝光。
參見圖9，它是照明系統100的光路圖，表示了從每個發光元件104發出的光的光路。如圖中所示，非球面鏡118和108將發光元件104的發射體在橫向制版范圍內成象到凸透鏡112的光瞳上。柱面透鏡106和114在制版范圍內發光元件104的發射體成象到DMD110上。特殊的設計可以是104的象僅接近112的光瞳，而不是在橫向制版范圍內的光瞳中，104的象接近DMD，而不是在制版范圍內的DMD上。透鏡108將發自LED104的光束會聚并導向空間光調制器110上。從空間光調制器，110發出的光的象被導入凸透鏡112上。參見圖10，可以看到柱面透鏡106和114在豎直或制版方向將光束壓縮到空間光調制器110上。擴束元件如全息散射器，如果需要，可放置在接近光源104和接近透鏡108，實現光源光束的混合。
參見圖11，它表示一個可為陣列32和102利用的單排LED陣列。這種陣列產生一束適于對空間光調制器均勻照明的細線性光束。參見圖12，LED陣列可包括多排發光元件，產生更強的光束。但這種拉長的光束比圖11中所示陣列產生的光束有更大的厚度。柱面透鏡將發自兩種陣列中任何一個的光束在制版方向充分地壓縮并入射到空間光調制器上。
參見圖13，它是本發明另一實施例的光路圖。照明系統130類似于圖8、圖9、圖10中的系統100。在本實施例中除LED，其余的與幾個發射體組的132固定在一個單一裝置的陣列里。照明器的光源由這些陣列132的幾個組成。用于照明器的陣列數和每個陣列的發射體數是對特別應用所選取的設計參數。在一個陣列中可放置多個發射體，而照明器可由這單個陣列驅動。可利用一個附加柱面透鏡134。
參見圖15和16，它顯示本發明另一個實施例的說明系統150。在系統150中，LED154的線性陣列152將光束導向柱面透鏡156，而柱面透鏡將LED154發出的光準直。非球面鏡158將平行光束會聚并聚焦到全息散射器160上。然后，從散射器160出射的散射光被一對非球面透鏡162和164在橫向制版方向并被柱面透鏡106在制版方向會聚到DMD空間光調制器168上。非球面鏡162和164可以是茲涅耳非球面鏡，如果有需要，可減小系統厚度。出自DMD168的成象光束然后被導向凸透鏡170的光瞳上，如圖中所示。
雖然在前面的圖例中有比照明系統30和100更復雜的結構，但照明系統150達到的技術優點還包括在透鏡158的焦點光束更多的散射。
參見圖17和圖18，它表示本發明另一實施例的照明系統180。發射體184在橫向制版的范圍內放置在透鏡186的焦平面上。在制版范圍內，透鏡188將發射體成象在積分盤190的表面上，如圖中所示。積分盤將發光體的光束混合。盤的前部被彎曲成當光離開盤時導向凸透鏡192的光瞳。透鏡194通過一對反射鏡196將制成制版尺寸的孔徑成象到DMD198上。然后，從DMD上出來的光反射到凸透鏡192上。圖18是折疊到節省篇幅的積分盤190的側視圖，還圖示了在制版范圍成形成孔徑的反射鏡。
參見圖19和圖20，它表示本發明另一實施例照明系統200。此實施例與圖15和17的實施例結合，通過玻璃盤積分器202和擴束元件或散射器204達到散射。發射體206放置在透鏡208的焦平面上，光束導入在橫向制版范圍內的積分盤202中。透鏡210將發射體在制版范圍內成象到積分器的表面。從發射體發出的光通過積分盤202混合。盤202端部的彎曲將光束在橫向制版范圍內導入散射器204，透鏡212將光束在制版范圍內導入散射器204。透鏡216在橫向制版范圍內將散射器成象到凸透鏡218的孔徑中。透鏡220在制版范圍內將孔徑成象到DMD22上。設置透明片226選擇性地散射落在DMD上的光束，使光強盡可能的均勻。
描述和圖示在各個實施例中的本發明通過對一個伸長的空間光調制器均勻照明達到了一些技術上的優點。發光元件細長陣列的設置，其中從每個元件發出的光在對空間光調制器照明之前，在水平或橫向制版方向被有效的混合，并達到了充分地混合。最好利用一個或多個全息散射器在橫向制版方向將光混合。從一個或多個發光元件輸出的光量的減少不會顯著地減少輸出到空間光調制器上任何定域部位的光。發光元件可以是LED，激光，閃光燈或別的“開啟”響應時間的元件。無論是線性的還是彎曲發光元件陣列都可利用。從那里，陣列輸出的光被會聚到空間光調制器上。非球面鏡和柱面透鏡結合用于將細長的光束導向空間光調制器。發自空間光調制器的光束象通過凸透鏡聚焦到象平面，如曝光模版上。
雖然本發明對于個別的幾個優選實施例進行了描述，但在閱讀了本申請文本后，多種變化及修改對本領域技術人員是顯而易見的。因此，所附的權利要求書，在考慮到現有技術起見盡可能寬地包括所有這些改變和修改。
權利要求
1.一種照明系統，包括(a)一個發光的發光元件細長的陣列；(b)一個將發自細長的元件陣列的光在水平方向混合的光混合裝置；(c)一個被上述混合光照明的細長的空間光調制器。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括一個定位于上述元件陣列和空間光調制器之間的柱面透鏡。
3.如權利要求2所述的系統，其特征在于，柱面透鏡與上述元件陣列位于相同的平面。
4.如權利要求2所述的系統，其特征在于，柱面透鏡平行于上述元件陣列。
5.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，元件陣列是拱形的。
6.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，元件陣列是線性的。
7.如權利要求6所述的照明系統，其特征在于，還包括一個將元件陣列發出的光會聚并將會聚的光導向空間光調制器的透鏡。
8.如權利要求7所述的照明系統，其特征在于，透鏡包括一個球面透鏡。
9.如權利要求7所述的照明系統，其特征在于，透鏡包括一個菲涅耳透鏡。
10.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，光混合器是一個全息散射器。
11.如權利要求10所述的照明系統，其特征在于，至少還包括一個將散射的光束會聚到空間光調制器上的透鏡。
12.如權利要求11所述的照明系統，其特征在于，透鏡包括一個柱面透鏡。
13.如權利要求12所述的照明系統，其特征在于，透鏡包括一對柱面透鏡。
14.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，光混合裝置是光積分器。
15.如權利要求14所述的照明系統，其特征在于，還包括一個將來自光積分器的光束散射。
16.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，還包括一個凸透鏡，上述從空間光調制器發出的調制光束被聚焦到凸透鏡上。
17.如權利要求16所述的照明系統，其特征在于，空間光調制器將調制光導向背對于入射混合光的下方。
18.如權利要求16所述的照明系統，其特征在于，還包括一個接收來自凸透鏡的調制光的曝光模板。
19.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，細長的空間光調制器被從一端到另一端均勻地照明。
20.如權利要求1所述的照明系統，其特征在于，伸長的空間光調制器被從一端到另一端非均勻地照明。
全文摘要
一種用于復制的照明系統,包括一個與光混合元件結合的發光元件細長陣列。光混合元件將來自每個發光元件的光在水平方向或橫向混合。來自陣列的光被充分地在橫向混合,從而使發光元件輸出光的減少不會在細長的空間調制器上產生嚴重的光強定域減弱。
文檔編號G02B5/02GK1182225SQ96121939
公開日1998年5月20日 申請日期1996年10月25日 優先權日1995年10月25日
發明者C·H·安德森, J·艾倫, G·內德, M·哈蒂, O·白奴斯 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司