專利名稱：照明一種感光介質(zhì)用的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)點(diǎn)照明介質(zhì)的照明單元和照明方法，其包括多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器，這些光發(fā)射器被設(shè)置成通過(guò)一光閥裝置照明至少一個(gè)照明面，所述光閥裝置包括多個(gè)電控光閥。
該技術(shù)包括各種類型的照明系統(tǒng)，這些類型中都有一連續(xù)的高能量光源，例如一汞燈或氙燈，該光源通過(guò)一給定類型的光調(diào)制器照明一感光介質(zhì)上的多個(gè)照明點(diǎn)。
然而，該技術(shù)并未獲得很大的商業(yè)成功，因?yàn)樵S多類型光閥的利用率都非常低，因此，光在一大的照明面上分布通常產(chǎn)生較大的光損失，由此導(dǎo)致照明點(diǎn)上的發(fā)光能量顯著減少。由于這種情況，有效光能常趨向于集中在一個(gè)特定的小照明區(qū)，而不是因?yàn)橛邢薜恼彰髂芰吭噲D將它在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)分布在一個(gè)大的區(qū)域，由此在各個(gè)照明點(diǎn)上得到較少的照明能量。
由上述問(wèn)題造成的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是，必須將一光閥陣列中非常大量的光閥設(shè)置在一非常小的區(qū)域上，因?yàn)楹茈y將足夠的光能分布在一個(gè)大的區(qū)域上，且很難實(shí)現(xiàn)均勻的表面照明。
例如由美國(guó)專利US5,049,901中所知的印制板技術(shù)用計(jì)算機(jī)，其中如經(jīng)DMD光閥照明印制板，這種計(jì)算機(jī)涉及的問(wèn)題是，不可能在一大的區(qū)域上分布足夠的光能。該專利因此描述了這樣一個(gè)內(nèi)容，即如何通過(guò)用幾行光閥照明同一掃描線來(lái)盡可能地在盡可能最長(zhǎng)的時(shí)間段使一條掃描線上的照明保持盡可能最好。較低照明能量的另一結(jié)果也可能是必須使用具有一增大感光度的特殊印制板，這樣一來(lái)一是使用時(shí)昂貴，另外較傳統(tǒng)印制板來(lái)說(shuō)，增大了對(duì)于儲(chǔ)藏和使用的需求。這種較低可達(dá)到的光能進(jìn)一步的可能結(jié)果是，系統(tǒng)的照明時(shí)間必須顯著增加。可是，這增加了時(shí)間上的消耗，由于印制板的整個(gè)必須暴光的時(shí)間顯著增加，所以這并不很方便。
在一大區(qū)域上分布光的另一缺點(diǎn)是，應(yīng)用例如大量光源可能導(dǎo)致相當(dāng)明顯的邊緣問(wèn)題，這些問(wèn)題發(fā)生在各光源的照明輪廓與照明區(qū)域之間的邊緣區(qū)域上。這些邊緣問(wèn)題以前要么通過(guò)用相同的光發(fā)射器照明一照明區(qū)域來(lái)避免，要么另一方面通過(guò)用分離光纖照明每個(gè)單個(gè)照明點(diǎn)來(lái)避免。從美國(guó)專利詳細(xì)說(shuō)明書US4,675,702中了解到的首先提及類型的系統(tǒng)其缺點(diǎn)在于，照明區(qū)域?qū)嶋H受限制，由此要求在照明單元與襯底之間有一復(fù)雜的相對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
最后提及的類型提供了照明面上的均勻照明，因?yàn)檎彰鲝?qiáng)度在每個(gè)照明點(diǎn)間變化，從而使照明強(qiáng)度的變化看不到。從美國(guó)專利說(shuō)明書US4,899,222中可了解的最后提及類型的缺點(diǎn)是該系統(tǒng)特別復(fù)雜，因?yàn)槊總€(gè)照明點(diǎn)需要一個(gè)光纖。這意味著從光源到光調(diào)制器的光分布要求用非常大量的光纖，且就光源和光調(diào)制器來(lái)說(shuō)，需要非常精確地調(diào)節(jié)每個(gè)單獨(dú)光纖。在這方面，應(yīng)當(dāng)記得的是，每個(gè)單獨(dú)光纖必須由光源的定期互換(routine exchange)來(lái)再調(diào)節(jié)。
上述光調(diào)制系統(tǒng)另外受一缺點(diǎn)影響，該缺點(diǎn)是傳輸衰減非常大，由此很難或根本不可能實(shí)現(xiàn)被照明介質(zhì)上的高能照明。
發(fā)明概述如權(quán)利要求1所述，當(dāng)光發(fā)射器中至少兩個(gè)被設(shè)置來(lái)照明多個(gè)光閥中每一光閥時(shí)，則可以達(dá)到與一非常均勻和一致的表面照明相結(jié)合的非常高的透射照明強(qiáng)度。
已有技術(shù)并不涉及來(lái)自一個(gè)以上光發(fā)射器的遍及光閥的一個(gè)大區(qū)域或分區(qū)確定而有效的特定分布。當(dāng)光經(jīng)過(guò)幾個(gè)光發(fā)射器分布時(shí)，每個(gè)光發(fā)射器照明多個(gè)光閥，還可以以一種簡(jiǎn)單的方式使用幾個(gè)光源，每個(gè)所述光源可以精確地用于一個(gè)波導(dǎo)以便所達(dá)到的能量具有一最大值。
借助波導(dǎo)來(lái)分布光的又一優(yōu)點(diǎn)是，光可以在耦合器或類似裝置中適當(dāng)混合以達(dá)到在各個(gè)波導(dǎo)中較大的傳輸能量總和。
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，可以逐漸實(shí)現(xiàn)例如從紫外光范圍內(nèi)的燈中增大的輸入能量，由此傳輸給光閥的能量會(huì)很大，以致單個(gè)光發(fā)射器能夠發(fā)射具有很大能量的光以便同時(shí)照明幾個(gè)光閥。
在例如紫外燈的應(yīng)用方面業(yè)已發(fā)現(xiàn)，引入巨大照明區(qū)域，即引入由單一波導(dǎo)照明的每個(gè)區(qū)域，在每個(gè)照明區(qū)域之間沒(méi)有造成顯著的邊緣效應(yīng)，正如已經(jīng)了解的那樣，來(lái)自每個(gè)波導(dǎo)的發(fā)射能量之間任何巨大的變化(例如由于光強(qiáng)度變化曲線是被連接燈的函數(shù)，各個(gè)光纖的耦合光學(xué)器件關(guān)于已連接燈的不同定位)，可以通過(guò)適當(dāng)混合波導(dǎo)來(lái)補(bǔ)償，由此完全照明的結(jié)果是具有一致的視覺(jué)表象，而在邊緣區(qū)域的強(qiáng)度上沒(méi)有顯著差別。
上述混合可以例如視情況來(lái)進(jìn)行，該情況就是相鄰的巨大照明區(qū)域接收相互間沒(méi)有顯著差別的光能，同時(shí)相互間較遠(yuǎn)取向的巨大照明區(qū)域可能在強(qiáng)度上有一定程度的較大差別，但這并沒(méi)有在照明表面上造成相當(dāng)大的視覺(jué)混亂。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)對(duì)射入各個(gè)波導(dǎo)或從各個(gè)波導(dǎo)射出的光進(jìn)行濾光來(lái)得到，由此而使來(lái)自所有波導(dǎo)或其中一些波導(dǎo)中的照明強(qiáng)度一致。
與已有技術(shù)相反，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以以一相對(duì)簡(jiǎn)單的方式構(gòu)成，同時(shí)在一非常大的照明區(qū)域上實(shí)現(xiàn)高分辨率、高照明率、高精確度和一致的照明強(qiáng)度。
本發(fā)明尤其是在一些會(huì)因較大損耗造成失效的光閥方面比較優(yōu)越。這些光閥類型的一個(gè)實(shí)例可以是例如以光電為基礎(chǔ)的光閥，如LCD、PDLC、PLZT、FELCD和克爾盒。光閥的其他類型可以例如是以機(jī)電反射為基礎(chǔ)的DMD類型光調(diào)制器。
根據(jù)本發(fā)明，由此可以以一簡(jiǎn)單方式使用較少波導(dǎo)在大表面上將光加在一起，正如可以在照明系統(tǒng)中相對(duì)自由地對(duì)光發(fā)射器取向一樣，因?yàn)楣獍l(fā)射器由波導(dǎo)端而不是由例如帶有相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和冷卻器的光源組成。
對(duì)于可透射光閥來(lái)說(shuō)，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施例，原因在于這些可透射光閥使可能的光損失最小，而這對(duì)于某些應(yīng)用的功能可能是相當(dāng)重要的。
如權(quán)利要求2所述，當(dāng)該照明單元還包括第一透鏡裝置，所述透鏡裝置包括至少一個(gè)微透鏡，該微透鏡相對(duì)于每個(gè)光閥設(shè)置以使由光發(fā)射器發(fā)出的光被聚焦于各個(gè)光閥的光軸上或其附近時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)光發(fā)射器發(fā)出光能的高利用率。
如權(quán)利要求3所述，當(dāng)該照明單元還包括第二微透鏡裝置，其設(shè)置于光閥和照明面之間，以使通過(guò)單個(gè)光閥的光通道傳輸?shù)墓膺m于聚焦在照明面上時(shí)，這保證了來(lái)自每個(gè)通道的光以高強(qiáng)度照明到照明表面上的小點(diǎn)上。
如權(quán)利要求4所述，當(dāng)該光學(xué)波導(dǎo)由光纖構(gòu)成時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的小損耗以及各個(gè)元件在空間定位上較大的結(jié)構(gòu)靈活性。
多模光纖的使用使得更寬光譜的光照明照明表面成為可能。
如權(quán)利要求5所述，當(dāng)光源的至少一個(gè)由一短弧隙燈構(gòu)成時(shí)，則從一個(gè)有限的實(shí)際程度(physical extent)的區(qū)域可實(shí)現(xiàn)高發(fā)射光能(高輻射強(qiáng)度)。
如權(quán)利要求6所述，當(dāng)該光源包括一短弧隙燈，該短弧隙燈帶有可接收光的光學(xué)波導(dǎo)或光纖，它們?cè)谙鄬?duì)于該燈周圍一球面上該燈赤道軸(E)+/-75°角以內(nèi)設(shè)置，并且光學(xué)連接到光發(fā)射器和將光傳導(dǎo)到光發(fā)射器時(shí)，這保證了從光源發(fā)出的光的主要部分集中于波導(dǎo)中，由此使利用率非常高。
如權(quán)利要求7所述，當(dāng)該光源的至少一個(gè)由一激光源構(gòu)成時(shí)，則可以分配光源，以使例如一行激光源可供應(yīng)全部數(shù)量的光閥。
如權(quán)利要求8所述，當(dāng)該照明單元包括多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器，每一個(gè)光發(fā)射器光學(xué)連接到一光源上，該光源被設(shè)置來(lái)照明按一給定形設(shè)置的多個(gè)光閥，且在該光發(fā)射器和該面形之間設(shè)置至少一個(gè)準(zhǔn)直透鏡，以便將準(zhǔn)直光傳導(dǎo)到與多個(gè)光閥相關(guān)聯(lián)的第一微透鏡裝置時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)從每個(gè)光發(fā)射器向多個(gè)光閥的均勻照明。
如權(quán)利要求9所述，當(dāng)該光閥的面形構(gòu)成一個(gè)六邊形時(shí)，則可達(dá)到一個(gè)非常好的近似圓形，因此可實(shí)現(xiàn)高效利用來(lái)自一幾何圓形的光發(fā)射器的光能。另一優(yōu)點(diǎn)是，六邊形照明面極有利于結(jié)合構(gòu)建在一起的多個(gè)照明單元的掃描運(yùn)動(dòng)使用。因此，六邊形適于成形且沿掃描方向及其橫向方向相互偏移定位。
如權(quán)利要求10所述，當(dāng)沿該面形的橫向方向成行設(shè)置各個(gè)光閥，而各光閥相互間有一給定間距，并且所述各行在橫向方向上相互間偏移時(shí)，可以在一個(gè)大的寬度上呈線性分布光。
如權(quán)利要求11所述，當(dāng)各行被設(shè)置來(lái)使該面形上沿橫向方向所有各個(gè)光閥的投影在橫向方向上產(chǎn)生多個(gè)一定間距的照明點(diǎn)時(shí)，則如果這些光閥在橫向方向上設(shè)置成單行，可保證因它們的實(shí)際程度使光以非常高的分辨率照明到點(diǎn)上，該分辨率比與各個(gè)光閥間的距離相對(duì)應(yīng)的分辨率更高。
如權(quán)利要求12所述，當(dāng)該光閥的面形被設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)照明頭上，每一照明頭和照明面適于穿過(guò)照明區(qū)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且所述裝置還配備一控制單元，以根據(jù)照明頭和照明面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制光閥時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種有利的實(shí)施例。
如權(quán)利要求13所述，當(dāng)該照明頭構(gòu)成一桿狀體(rod)，該桿狀體與照明面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是桿狀體沿橫向方向的單一前進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則可保證在照明面的全部或相當(dāng)一部分寬度中生成照明點(diǎn)，并且借助掃描運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生在照明面的全部或相當(dāng)一部分上。
如權(quán)利要求14所述，當(dāng)光閥裝置和照明面之間的照明單元還包括光學(xué)裝置，用來(lái)發(fā)散(spreading)穿過(guò)照明面由光通道發(fā)出的光束時(shí)，則可保證整個(gè)區(qū)域上的曝光(exposure)，該區(qū)域?qū)嶋H上比光通道覆蓋的區(qū)域大，由此例如可以對(duì)光閥裝置周圍的非活動(dòng)邊緣區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償。
如權(quán)利要求15所述，當(dāng)該照明單元的光閥由以光電為基礎(chǔ)的光閥(空間光調(diào)制器)構(gòu)成，如LCD、PDLC、PLZT、FELCD或克爾盒時(shí)，則在單獨(dú)應(yīng)用中選擇光調(diào)制器原理方面可實(shí)現(xiàn)很大的設(shè)計(jì)靈活性，其還包括標(biāo)準(zhǔn)化元件可以降低生產(chǎn)成本。
如權(quán)利要求16所述，當(dāng)該照明單元的光閥由基于機(jī)電的反射光閥構(gòu)成，如DMD片時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)具有高空間分辨率的解決辦法。
如權(quán)利要求17所述，當(dāng)該照明單元的光閥由基于機(jī)電的透射光閥構(gòu)成時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)一種通過(guò)調(diào)制器的光的暗度(dimming)非常低的解決辦法。
如權(quán)利要求18所述，當(dāng)該照明單元的波導(dǎo)相對(duì)于光閥裝置設(shè)置，以便在各分組光閥照明被照明面上相鄰區(qū)域或相互接近的區(qū)域，饋給每個(gè)分組光閥的光能彼此間沒(méi)有顯著差別時(shí)，則可確保所有光發(fā)射器之間光強(qiáng)度上所允許的變化可在不可見(jiàn)的情況下增大。
如權(quán)利要求19所述，當(dāng)該波導(dǎo)的光接收端集中成至少一束，其直接或間接從與至少一個(gè)燈光學(xué)連接的反射器或反射系統(tǒng)接收光時(shí)，則實(shí)現(xiàn)集中控制投射到波導(dǎo)中光的總量和變化量的可能性更大。
附圖下面將參照附圖更全面地說(shuō)明本發(fā)明，其中

圖1示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本原理圖，圖2示出圖1所示一分區(qū)的更詳細(xì)的示意圖，圖3示出根據(jù)本發(fā)明一分區(qū)實(shí)施例的另一實(shí)例，圖4示出一實(shí)施例，其中圖3所示分區(qū)設(shè)置于例如一掃描桿(scanning rod)上，圖5示出在一掃描桿狀體上排布多個(gè)照明組件的實(shí)施例，圖6示出根據(jù)本發(fā)明含LCD光閥的照明系統(tǒng)剖視圖。
實(shí)例圖1示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本原理圖。
這樣，一照明系統(tǒng)包括一燈1，其與波導(dǎo)的多個(gè)光接收端光學(xué)連接，該波導(dǎo)例如是集中于固定物2中的光纖3。
在光纖3的相反一端，光纖3光學(xué)連接于多個(gè)分區(qū)或區(qū)域4，其中每一個(gè)分區(qū)4包括多個(gè)光閥(圖中未示)。
波導(dǎo)3由此將光傳導(dǎo)到分區(qū)4，此處被饋送的光在一照明面5上受到調(diào)制。
圖1所示光閥裝置例如可以被設(shè)置來(lái)進(jìn)行瞬間曝光(flashexposure)，即，在整個(gè)照明面上所有的照明點(diǎn)都可以同時(shí)受到照明。
圖1所示光閥裝置還可以在有大量光閥的陣列基礎(chǔ)上構(gòu)建，全部區(qū)域分成多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)都由一波導(dǎo)3照明。
圖2是圖1所示分區(qū)4之一的近視圖。
每個(gè)分區(qū)包括多個(gè)光閥6，光閥6可單獨(dú)由與它相連的一控制單元(圖中未示)進(jìn)行電控制。該光閥裝置可以例如由具有一給定期望分辨率的LCD顯示器形成。
光閥的整個(gè)分區(qū)4由一個(gè)波導(dǎo)3照明，波導(dǎo)3被設(shè)置成使由其發(fā)出的光束10能夠向分區(qū)中所有的光閥6提供光能。
應(yīng)指出的是，該光束經(jīng)常通過(guò)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)來(lái)提供，以便供給光閥裝置是平面的且在能量方面是均勻的光束。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一分區(qū)實(shí)施例的另一實(shí)例。
對(duì)于圖2中示出的分區(qū)，首先指出的是，每個(gè)分區(qū)幾乎沒(méi)有光閥。
所示分區(qū)4因此包括多個(gè)帶有光閥孔6’的光閥6。
可以看出，所選的光閥裝置其在角部的光閥被遮住，從而使分區(qū)的形狀接近一個(gè)外接圓。可以理解的是，為了進(jìn)行說(shuō)明，所選實(shí)例具有的光閥數(shù)減少，而且更多數(shù)的光閥可因此更容易趨近于一期望的面形(face-shaped)或矩陣結(jié)構(gòu)。
近似圓的面形的優(yōu)點(diǎn)是，相對(duì)容易地將來(lái)自波導(dǎo)的光分布在光閥裝置上，因?yàn)椴▽?dǎo)一般具有一圓形橫截面。
從圖4中將能看出，光閥6，6’的三個(gè)分區(qū)14如何被設(shè)置來(lái)與照明單元一起完成一掃描運(yùn)動(dòng)和垂直于掃描線9的照明。在掃描線9上所示的光投影中，全部光閥裝置垂直于掃描線9移動(dòng)并沿該單元的法線方向進(jìn)行照明。如所看到的那樣，各個(gè)光閥6的光孔6’對(duì)掃描線以照明點(diǎn)6”形式的等距照明點(diǎn)作出貢獻(xiàn)。
所示裝置例如可以與相關(guān)聯(lián)的控制電子裝置(圖中未示)構(gòu)建在一活動(dòng)掃描桿狀體(圖中未示)上。
所示結(jié)構(gòu)可以比例如用于瞬間曝光的裝置更經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建，就象可以以一簡(jiǎn)單方式增大分辨率一樣。下面將更詳細(xì)地討論它。
如從該實(shí)例中將看到的那樣，所用分區(qū)相對(duì)于其在掃描線9上的投影有一傾斜。所示裝置因此增大了與光閥裝置中的行數(shù)相對(duì)應(yīng)的分辨率。修改每個(gè)照明組件關(guān)于掃描線9的夾角以便于在向下投射到線9上的點(diǎn)6”之間產(chǎn)生一等距間隔。
作為上述裝置的一個(gè)替代方案，該系統(tǒng)可以通過(guò)使幾個(gè)光閥來(lái)照明同一照明點(diǎn)來(lái)重復(fù)(with redundancy)設(shè)置。這可能例如與光閥類型有關(guān)是一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其中產(chǎn)生了某種功能不確定性，即非功能反射鏡或光閥。這樣一種重復(fù)例如可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)一更大光閥陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使所選光閥在掃描過(guò)一照明面或掃描線時(shí)照明同一點(diǎn)。
在這方面應(yīng)當(dāng)記住，如果獨(dú)立使用這些光閥，就必須允許這些光閥通常有非常小的誤差或不可能有誤差，為此重復(fù)將允許各個(gè)照明組件上有某些不確定性。這又減少了所涉及光閥裝置的單位價(jià)格。
所示實(shí)例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，標(biāo)準(zhǔn)光閥結(jié)構(gòu)可以與光閥的普通矩陣位置一起使用，例如LCD型光閥，而不是必須具有特別和特殊光閥布局一起產(chǎn)生的分區(qū)。
然而，可以理解的是，必要時(shí)，各個(gè)分區(qū)或完整光閥裝置可在一給定專門布局中以光閥的一個(gè)整體形式制造。
而且應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在使用一掃描光閥裝置時(shí)特別明顯，因?yàn)樵摴忾y裝置在整體上通常需要一極長(zhǎng)的光源線(與期望的掃描線長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng))。不使用波導(dǎo)，就很難實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)拉長(zhǎng)的光輪廓，因?yàn)樗褂玫墓鈱W(xué)系統(tǒng)可能特別復(fù)雜和龐大。
圖5示出本發(fā)明另一實(shí)施例的一段，這種情況下，直接產(chǎn)生光閥布局，各個(gè)光閥行之間有行位移。
所示光閥裝置適于沿掃描方向SD在一照明面上掃描。
該光閥裝置配備有成行設(shè)置的多個(gè)光閥6，如LCD光閥。每個(gè)光閥有一照明孔6’，照明孔可用電活化及去活。當(dāng)光閥6打開(kāi)時(shí)，它會(huì)因此照明光閥下方設(shè)置的一個(gè)照明區(qū)。這個(gè)照明區(qū)是所示情況下的掃描線9。
如附圖中所示，光閥裝置的投影30一起形成一照明線SL，其上的照明點(diǎn)相互間有一給定的中心距。這些投影說(shuō)明各個(gè)光閥沿SD方向經(jīng)過(guò)掃描線SL時(shí)各個(gè)點(diǎn)是如何產(chǎn)生的。
可以理解的是，該照明裝置由控制裝置(圖中未示)來(lái)控制，保證各個(gè)光閥以一個(gè)適當(dāng)?shù)南嗷ラg時(shí)間延遲來(lái)打開(kāi)，以便普通掃描線重新形成于掃描線SL上，即使跨過(guò)掃描線的光閥行的通道暫時(shí)錯(cuò)列開(kāi)(staggered)。
在所示情況下，可達(dá)到的照明分辨率對(duì)應(yīng)于每個(gè)相鄰行間的相互位移。然而，可以理解的是，所示布局就代表了本發(fā)明范圍內(nèi)許多可能光閥布局的一種。
所示實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該光閥裝置可直接制造，尤其為了該裝置所供任務(wù)而制造，因此有利于協(xié)同操作的照明組件相互間的定位。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的斷面。
因此圖6表示一照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一束波導(dǎo)20，這些波導(dǎo)的光接收端可被設(shè)置來(lái)接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源(圖中未示)的光。
例如可以由光纖組成的波導(dǎo)束20構(gòu)成多個(gè)用來(lái)照明準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)23的光發(fā)射器，以便光纖束中每個(gè)光發(fā)射器可被單個(gè)準(zhǔn)直以達(dá)到準(zhǔn)直光束28。
準(zhǔn)直光束28隨后傳導(dǎo)到一LCD調(diào)制板24，該調(diào)制板由一個(gè)LCD陣列組成，其中各個(gè)LCD光閥適于根據(jù)電控信號(hào)對(duì)入射光調(diào)制以輸出微光束的巨大光束29。每個(gè)巨大光束29由多個(gè)被單獨(dú)調(diào)制的微光束組成。該微光束在圖6中未示，這歸因于圖中可達(dá)到的分辨率。
作為本發(fā)明的另一實(shí)施例，LCD板可構(gòu)建成多個(gè)LCD陣列，每個(gè)LCD陣列都受到來(lái)自光纖束20的一個(gè)光發(fā)射器或一個(gè)分組光發(fā)射器的精確照明。
接著，巨大光束29傳導(dǎo)到多個(gè)大型物鏡(objective)系統(tǒng)，每個(gè)物鏡系統(tǒng)可由例如相關(guān)聯(lián)的大型透鏡25、26組成。這些大型物鏡系統(tǒng)隨后將巨大光束傳導(dǎo)到一例如印制板形式的照明點(diǎn)。
所示實(shí)施例可進(jìn)行靜止照明面的靜止瞬間曝光，這取決于光學(xué)系統(tǒng)和LCD板的結(jié)構(gòu)和尺寸。
另一方面，所示實(shí)施例可設(shè)置成在照明面和照明系統(tǒng)間相對(duì)移動(dòng)，相對(duì)移動(dòng)的形式是例如掃描，如圖4和圖5中所示。
權(quán)利要求
1.一種用于點(diǎn)照明一介質(zhì)的照明單元，該單元包括多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器(3)，這些光發(fā)射器被設(shè)置成經(jīng)過(guò)一光閥裝置照明一照明面，所述光閥裝置包括多個(gè)電控光閥，其特征在于光發(fā)射器(3)中至少兩個(gè)被安置來(lái)照明多個(gè)光閥(6)中每一光閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的照明單元，其特征在于它還包括第一透鏡裝置，所述透鏡裝置包括至少一個(gè)微透鏡，該微透鏡相對(duì)于每個(gè)光閥設(shè)置，以使光發(fā)射器發(fā)出的光被聚焦于各個(gè)光閥的光軸上或其附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的照明單元，其特征在于它還包括第二微透鏡裝置，所述第二微透鏡裝置設(shè)置于光閥和照明面之間，以使通過(guò)單個(gè)光閥的光通道傳輸?shù)墓膺m于聚焦在照明面(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的照明單元，其特征在于該光學(xué)波導(dǎo)(3)由光纖構(gòu)成，優(yōu)選由多模光纖構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的照明單元，其特征在于光源(1)的至少一個(gè)由一短弧隙燈構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的照明單元，其特征在于該光源包括一短弧隙燈(1)，該短弧隙燈帶有可接收光的光學(xué)波導(dǎo)或光纖(3)，它們?cè)谙鄬?duì)于該燈周圍一球面上該燈赤道軸+/-75°角以內(nèi)設(shè)置，并且光學(xué)連接到和將光傳導(dǎo)到光發(fā)射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的照明單元，其特征在于該光源的至少一個(gè)由一激光源構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的照明單元，其特征在于它包括多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器(3)，每一個(gè)光發(fā)射器(3)光學(xué)連接到一光源(1)上，該光源(1)被設(shè)置來(lái)照明按一給定面形設(shè)置的多個(gè)光閥(6)，且在該光發(fā)射器和該面形之間設(shè)置至少一個(gè)準(zhǔn)直透鏡，以便將準(zhǔn)直光傳導(dǎo)到與多個(gè)光閥相關(guān)聯(lián)的第一微透鏡裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的照明單元，其特征在于該光閥的面形構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)六邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的照明單元，其特征在于沿該面形的橫向方向(9)成行設(shè)置各個(gè)光閥，而各個(gè)光閥相互間有一給定間距，并且各行在橫向方向上相互偏移。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10的照明單元，其特征在于所述各行被設(shè)置來(lái)使該面形上沿橫向方向(9)所有各個(gè)光閥的投影在橫向方向(9)上產(chǎn)生多個(gè)一定間距的照明點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的照明單元，其特征在于該光閥的面形被設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)照明頭上，每一照明頭和照明面適于穿過(guò)照明區(qū)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且所述裝置還配備有一控制單元，以根據(jù)照明頭和照明面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制光閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的照明單元，其特征在于該照明頭構(gòu)成一桿狀體，該桿狀體與照明面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是桿狀體沿橫向方向的單一前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13的照明單元，其特征在于光閥裝置和照明面之間的照明單元還包括光學(xué)裝置，用來(lái)發(fā)散穿過(guò)照明面由光通道發(fā)出的光束。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14的照明單元，其特征在于該照明單元的光閥由以光電為基礎(chǔ)的光閥(空間光調(diào)制器)構(gòu)成，如LCD、PDLC、PLZT、FELCD或克爾盒。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15的照明單元，其特征在于該照明單元的光閥由基于機(jī)電的反射光閥構(gòu)成，如DMD。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16的照明單元，其特征在于該照明單元的光閥由基于機(jī)電的透射光閥構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17的照明單元，其特征在于該照明單元的波導(dǎo)相對(duì)于光閥裝置設(shè)置，以便在分組光閥照明被照明面上相鄰區(qū)域或相互靠近的區(qū)域時(shí)，饋給每個(gè)分組光閥的光能彼此間沒(méi)有顯著差別。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-5和7-17的照明單元，其特征在于該波導(dǎo)的光接收端集中成至少一束，其直接或間接從與至少一個(gè)燈光學(xué)連接的反射器或反射系統(tǒng)接收光。
20.一種借助多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器(3)點(diǎn)照明一介質(zhì)的方法，這些光發(fā)射器(3)被設(shè)置來(lái)經(jīng)過(guò)一光閥裝置照明一照明面，所述光閥裝置包括多個(gè)電控光閥，其特征在于光發(fā)射器(3)中至少兩個(gè)被設(shè)置來(lái)照明多個(gè)光閥(6)中每一光閥。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于光發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)第一透鏡裝置聚焦在各個(gè)光閥的光軸上或其附近，所述透鏡裝置包括至少一個(gè)相對(duì)于每個(gè)光閥設(shè)置的微透鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，其特征在于通過(guò)各個(gè)光閥的光通道傳輸?shù)墓膺m于經(jīng)過(guò)光閥和照明面之間設(shè)置的第二微透鏡裝置聚焦在照明面(5)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)點(diǎn)照明一介質(zhì)的照明單元,該照明單元包括多個(gè)波導(dǎo)形式的光發(fā)射器,這些光發(fā)射器被設(shè)置成經(jīng)過(guò)一光閥裝置照明至少一個(gè)照明面,所述先閥裝置包括多個(gè)電控光閥,光發(fā)射器(1)中至少一個(gè)被設(shè)置來(lái)照明多個(gè)光閥。
文檔編號(hào)B41J2/465GK1252873SQ988041
公開(kāi)日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1998年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月14日
發(fā)明者漢寧·漢寧森 申請(qǐng)人:迪科公司