用于提供用于處理物體的光的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于提供用于處理物體（3）的光的照明裝置（2）。光源的環(huán)生成用于處理物體的處理光，并且成像單元（9）將光源的環(huán)成像到物體在其中將被處理的工作平面（16）上，其中光源的環(huán)和成像單元被配置使得光源在工作平面中的圖像在工作平面中被等距地分布在與經(jīng)成像的環(huán)的直徑平行的方向上。環(huán)布置允許在相對(duì)小的且技術(shù)上簡單的光學(xué)元件的情況下的高質(zhì)量成像。相對(duì)小的照明裝置因此能夠被提供，所述照明裝置能夠被用于像激光打印這樣的應(yīng)用。
【專利說明】用于提供用于處理物體的光的照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于提供用于處理物體的光的照明裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于 在工作平面中處理物體的處理裝置、處理方法以及處理計(jì)算機(jī)程序。

【背景技術(shù)】
[0002] US 2004/0046860 A1公開了一種激光打印機(jī)，所述激光打印機(jī)包括垂直腔面發(fā)射 激光器（VCSEL)的二維陣列和用于將VCSEL的二維陣列成像到工作平面上的光學(xué)成像單 元。光學(xué)成像單元需要是技術(shù)上相對(duì)復(fù)雜的并且需要具有相對(duì)大的尺寸，以便按需為高質(zhì) 量激光打印提供沒有明顯的光學(xué)像差的高質(zhì)量成像。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目標(biāo)是提出用于提供用于高質(zhì)量地處理物體的光的照明裝置，其中相對(duì) 小的光學(xué)成像單元能夠被使用。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供用于在工作平面中處理物體的 處理裝置、處理方法以及處理計(jì)算機(jī)程序，其能夠使用所述照明裝置。
[0004] 在本發(fā)明的第一方面，用于提供用于處理物體的光的照明裝置被提出，其中所述 照明裝置包括： -光源的環(huán)，用于生成用于處理物體的處理光， -成像單元，用于將光源的環(huán)成像到物體在其中將被處理的工作平面上， 其中光源的環(huán)和成像單元被配置使得光源在工作平面中的圖像在工作平面中被等距 地分布在與經(jīng)成像的環(huán)的直徑平行的方向上。
[0005] 光源的環(huán)到工作平面上的高質(zhì)量成像能夠通過像光學(xué)透鏡這樣的相對(duì)小的且技 術(shù)上簡單的成像單元來提供。成像單元因此可以是相對(duì)小的且技術(shù)上簡單的光學(xué)元件，其 中成像單元仍然提供光源的環(huán)的高質(zhì)量成像。而且，因?yàn)楣庠吹沫h(huán)和成像單元被配置使得 光源在工作平面中的圖像在工作平面中被等距地分布在與經(jīng)成像的環(huán)的直徑平行的方向 上，所以照明裝置能夠在處理裝置中被用于處理物體，使得物體沿著與經(jīng)成像的環(huán)的直徑 平行的線的均勻處理能夠容易地被提供。因此，照明裝置能夠被用來提供物體的高質(zhì)量處 理，而無需相對(duì)笨重的且技術(shù)上復(fù)雜的成像單元。這還能夠?qū)е轮圃煺彰餮b置的降低的成 本。
[0006] 環(huán)布置的光源被優(yōu)選地布置使得光源的中心位于在定義環(huán)的兩個(gè)同心圓之間的 區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，內(nèi)圓的半徑大于外圓的半徑的50%，更優(yōu)選大于75%以及甚至更優(yōu)選大于 90%。光源的環(huán)和成像單元被優(yōu)選地適配使得中心圓（其中心地位于環(huán)的內(nèi)圓與外圓之間） 被最清晰地成像到工作平面上。
[0007] 光源優(yōu)選地是單獨(dú)地可尋址的并且被適配成生成光脈沖。不同光源的光脈沖可以 不被同時(shí)地而是連續(xù)地提供。因此，在工作平面中完整成像的環(huán)可能不存在，而是僅存在由 提供相應(yīng)的光脈沖的相應(yīng)的光源所生成的一部分。光源優(yōu)選地是激光器，尤其是VCSEL。
[0008] 光源的環(huán)和成像單元的配置被描述為這樣的，即光源在工作平面中的圖像在工作 平面中被等距地分布在與經(jīng)成像的環(huán)的直徑平行的方向上，即經(jīng)成像的環(huán)包括定義光源的 圖像被等距地分布在其上的方向的直徑。替換地，這個(gè)配置還能夠被描述為這樣的，即在 工作平面中光源的圖像到經(jīng)成像的環(huán)的直徑上的數(shù)學(xué)投影被等距地分布，其中數(shù)學(xué)投影沿 著與直徑垂直的線被執(zhí)行，并且其中相應(yīng)的數(shù)學(xué)投影和相應(yīng)的圖像具有相同的尺寸。因?yàn)?圖像的數(shù)學(xué)投影沿著經(jīng)成像的環(huán)的直徑被等距地分布，所以沿著直徑的鄰近數(shù)學(xué)投影的中 心之間的距離對(duì)于鄰近數(shù)學(xué)投影的不同對(duì)來說優(yōu)選地是相似的，其中鄰近數(shù)學(xué)投影能夠重 疊，能夠彼此相鄰，或者在鄰近數(shù)學(xué)投影之間可以存在間隙。
[0009] 因此，在實(shí)施例中，光源的環(huán)和成像單元被配置使得在工作平面中光源的圖像到 經(jīng)成像的環(huán)的直徑上的數(shù)學(xué)投影彼此相鄰，即在實(shí)施例中光源被布置使得在工作平面中光 源的圖像到經(jīng)成像的環(huán)的直徑上的鄰近數(shù)學(xué)投影之間不存在間隙并且在這些數(shù)學(xué)投影之 間不存在重疊。這導(dǎo)致這樣的照明裝置，其能夠被處理裝置用于給物體的處理提供沿著直 徑的進(jìn)一步增加的均勻性的程度。
[0010] 在另一實(shí)施例中，光源的環(huán)和成像單元被配置使得在工作平面中光源的圖像到經(jīng) 成像的環(huán)的直徑上的投影重疊。這允許處理物體沿著直徑的增加的空間分辨率。在另一個(gè) 實(shí)施例中，光源的環(huán)和成像單元被配置使得在工作平面中光源的圖像到經(jīng)成像的環(huán)的直徑 上的鄰近數(shù)學(xué)投影之間存在間隙。
[0011] 在實(shí)施例中，經(jīng)成像的環(huán)在工作平面上形成圓，其具有由= 所定義 的半徑A其中#是光源的數(shù)目并且/7是圖像的間距，即在直徑的方向上的在工作平面中光 源的鄰近圖像的中心之間的距離。光源的環(huán)和成像單元能夠被配置使得光源的圖像在與直 徑垂直的方向上的位置由在直徑的方向上鄰近光源之間的距離的整數(shù)倍來定義。如果照明 裝置被像用于處理物體的打印裝置這樣的處理裝置所包括，該處理裝置包括用于在移動(dòng)方 向上相對(duì)于彼此移動(dòng)物體和照明裝置的移動(dòng)單元，則這可以允許用于處理裝置的更簡單的 構(gòu)思，因?yàn)樵诓煌袼刂g（即在光源的不同圖像之間）的時(shí)延總是照明裝置與物體之間的 相對(duì)速度除以像素距離在移動(dòng)方向上的距離的整數(shù)倍。
[0012] 在本發(fā)明的另一方面，用于處理物體的處理裝置被提供，其中所述處理裝置包括 照明裝置。處理裝置優(yōu)選地包括用于在移動(dòng)方向上相對(duì)于彼此移動(dòng)物體和照明裝置的移動(dòng) 單元，其中移動(dòng)方向與經(jīng)成像的環(huán)的直徑垂直。更優(yōu)選的是，處理裝置包括控制單元以用于 控制照明裝置和移動(dòng)單元中的至少一個(gè)使得：在操作期間，當(dāng)移動(dòng)單元相對(duì)于彼此移動(dòng)照 明裝置和物體時(shí)，不同光源的光脈沖在工作平面中的物體上形成直線。因此，在物體和照明 裝置相對(duì)于彼此移動(dòng)的同時(shí)，物體能夠被高質(zhì)量地逐行處理。例如，物體能夠被布置在輸送 帶或另一移動(dòng)單元上以用于在物體被逐行處理時(shí)相對(duì)于照明裝置移動(dòng)物體。
[0013] 所述處理裝置優(yōu)選地被適配成執(zhí)行以下過程中的至少一個(gè)：打印、熔化、燒結(jié)。打 印可以是直接打印，其中由照明裝置所提供的光直接地引發(fā)例如物體的顏色和/或反射比 的改變，或者打印可以是間接打印，其中由照明裝置所提供的光產(chǎn)生熱，其改變例如物體的 顏色、反射比和/或形狀。打印還可以牽涉打印版的制備，所述打印版可以被視為物體，其 中打印版可能被光直接地或間接地影響，并且其中對(duì)水或油浸顏料的附著的光引發(fā)的或熱 引發(fā)的改變可以被提供。處理裝置還能夠被適配成執(zhí)行計(jì)算機(jī)直接制版（CTP)打印過程。
[0014] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于處理物體的處理方法被提出，其中所述處理方法包 括： -通過光源的環(huán)來生成用于處理物體的處理光， -通過成像單元將光源的環(huán)成像到物體在其中將被處理的工作平面上，其中光源在工 作平面中的圖像在工作平面中被等距地分布在與經(jīng)成像的環(huán)的直徑平行的方向上， -通過移動(dòng)單元在移動(dòng)方向上相對(duì)于彼此移動(dòng)物體和照明裝置，其中移動(dòng)方向與經(jīng)成 像的環(huán)的直徑垂直。
[0015] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于在工作平面中處理物體的處理計(jì)算機(jī)程序被提出， 其中所述處理計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼裝置，其用于在處理計(jì)算機(jī)程序在控制處理裝置的 計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)使如權(quán)利要求9中所定義的處理裝置執(zhí)行如權(quán)利要求14中所定義的處理 方法的步驟。
[0016] 應(yīng)理解，根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置、根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理裝置、根據(jù) 權(quán)利要求14所述的處理方法以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的處理計(jì)算機(jī)程序具有相似的和/ 或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別地，如從屬權(quán)利要求中所定義的。
[0017] 應(yīng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的任 何組合。
[0018] 本發(fā)明的這些和其它方面從在下文中所描述的實(shí)施例將是明顯的，并且將參考在 下文中所描述的實(shí)施例而被闡明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 在附圖中： 圖1示意性地并示范性地示出了用于處理物體的處理裝置的實(shí)施例， 圖2示意性地并示范性地圖示了處理裝置的照明裝置的構(gòu)件， 圖3示意性地并示范性地圖示了照明裝置的光源的布置， 圖4示意性地并示范性地圖示了如由照明裝置的成像單元所生成的、圖3中所示出的 光源的布置的圖像， 圖5示意性地并示范性地圖示了照明裝置的光源的另一個(gè)可能的環(huán)， 圖6示意性地并示范性地圖示了如由照明裝置的成像單元所生成的、圖5中所示出的 光源的布置的圖像，以及 圖7示出了流程圖，其示范性地圖示了用于處理物體的處理方法的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 圖1示意性地并示范性地示出了用于處理物體的處理裝置的實(shí)施例。處理裝置1 包括用于提供光4的照明裝置2,所述光4被用于處理物體3。處理裝置1進(jìn)一步包括像輸 送帶這樣的移動(dòng)單元5以用于在移動(dòng)方向6上移動(dòng)物體3,以便允許處理裝置1處理物體3 的不同部分。該處理裝置進(jìn)一步包括控制單元7以用于控制照明裝置2和移動(dòng)單元5中的 至少一個(gè)使得：在操作期間，當(dāng)移動(dòng)單元5相對(duì)于照明裝置2移動(dòng)物體3時(shí)，不同光源的光 脈沖在物體3上形成與移動(dòng)方向6垂直的直線。這允許處理裝置1逐行處理物體3。處理 裝置1能夠被適配成通過將照明裝置2的光4用于處理物體來執(zhí)行打印過程、熔化過程以 及燒結(jié)過程中的至少一個(gè)。特別地，處理裝置1能夠被適配成執(zhí)行CTP打印過程。
[0021] 圖2更詳細(xì)地示意性地并示范性地示出了照明裝置2的實(shí)施例。照明裝置2包括 光源的布置8,其在圖3中被圖示。光源的布置是用于生成用于處理物體3的光4的光源 12的環(huán)11。照明裝置2進(jìn)一步包括用于將光源12的環(huán)11成像到工作平面16上的成像單 元9,在所述工作平面16中物體3被處理。光源12被布置在具有第一直徑14和第二直徑 15的圓13上。在這個(gè)實(shí)施例中，光源12被布置在圓13上使得相應(yīng)的光源12的相應(yīng)的中 心與圓13重合。
[0022] 成像單元9可以是單個(gè)簡單的透鏡、消色差透鏡（achromat)、非球面透鏡、雙合透 鏡（doublet)或包括兩個(gè)或更多個(gè)透鏡的物鏡。
[0023] 由光源在工作平面16中的圖像18所形成的經(jīng)成像的環(huán)17在圖4中被示意性地 并示范性地圖示。光源的圖像18位于具有第一直徑19和第二直徑20的圓21上。光源12 的環(huán)11和成像單元9被配置使得在工作平面16中光源的圖像18到經(jīng)成像的環(huán)17的第一 直徑19上的數(shù)學(xué)投影被等距地分布。換句話說，在與第一直徑19平行的方向上，光源的圖 像18被等距地分布。而且，在這個(gè)實(shí)施例中，光源12的環(huán)11和成像單元9被配置使得在 工作平面16中光源的圖像18到經(jīng)成像的環(huán)17的第一直徑19上的數(shù)學(xué)投影彼此相鄰。因 此，光源12被布置使得在工作平面16中光源的圖像18到經(jīng)成像的環(huán)17的第一直徑19上 的鄰近數(shù)學(xué)投影之間沒有間隙，并且使得在這些數(shù)學(xué)投影之間也不存在重疊。
[0024] 經(jīng)成像的環(huán)21優(yōu)選地具有半徑/?，其能夠由以下等式來定義：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于提供用于處理物體的光的照明裝置，所述照明裝置（2)包括： -光源（12; 23)的環(huán)（11; 22)，用于生成用于處理物體（3)的處理光， -成像單元（9)，用于將光源（12; 23)的環(huán)（11; 22)成像到物體（3)在其中將被處理 的工作平面（16)上， 其中光源（12; 23)的環(huán)（11; 22)和成像單元（9)被配置使得光源在工作平面中的圖 像（18; 28)在工作平面中被等距地分布在與經(jīng)成像的環(huán)（17; 27)的直徑（19; 29)平行的 方向上。
2. 如權(quán)利要求1中所定義的照明裝置，其中光源（12; 23)的環(huán)（11; 22)和成像單元 (9)被配置使得在工作平面（16)中光源的圖像（18; 28)到經(jīng)成像的環(huán)（17; 27)的直徑 (19; 29)上的數(shù)學(xué)投影彼此相鄰。
3. 如權(quán)利要求2中所定義的照明裝置，其中經(jīng)成像的環(huán)在工作平面中形成圓，其具有 由i? = (-V-1)/2" 所定義的半徑j(luò)?，其中#是光源（12; 23)的數(shù)目并且/7是光源在工作平 面（16)中的圖像在直徑（19; 29)的方向上的間距。
4. 如權(quán)利要求1中所定義的照明裝置，其中光源的環(huán)和成像單元被配置使得在工作 平面中光源的圖像到經(jīng)成像的環(huán)的直徑上的數(shù)學(xué)投影重疊，或者使得在工作平面中光源的 圖像到經(jīng)成像的環(huán)的直徑上的鄰近數(shù)學(xué)投影之間存在間隙。
5. 如權(quán)利要求1中所定義的照明裝置，其中光源（12; 23)是單獨(dú)地可尋址的。
6. 如權(quán)利要求1中所定義的照明裝置，其中光源（23)的環(huán)（22)和成像單元（9)被配 置使得光源的圖像（28)在與直徑（29)垂直的方向上的位置由在直徑（29)的方向上鄰近光 源（23)之間的距離的整數(shù)倍來定義。
7. 如權(quán)利要求1中所定義的照明裝置，其中光源（12; 23)是激光器。
8. 如權(quán)利要求7中所定義的照明裝置，其中光源（12; 23)是垂直腔面發(fā)射激光器。
9. 一種用于處理物體的處理裝置，處理裝置（1)包括如權(quán)利要求1中所定義的照明裝 置⑵。
10. 如權(quán)利要求9中所定義的處理裝置，其中處理裝置（1)進(jìn)一步包括移動(dòng)單元（5)， 其用于在移動(dòng)方向（6)上相對(duì)于彼此移動(dòng)物體（3)和照明裝置（2)，其中移動(dòng)方向（6)與經(jīng) 成像的環(huán)（17; 27)的直徑（19; 29)垂直。
11. 如權(quán)利要求10中所定義的處理裝置，其中處理裝置（1)進(jìn)一步包括控制單元（7) 以用于控制照明裝置（2)和移動(dòng)單元（5)中的至少一個(gè)使得：在操作期間，當(dāng)移動(dòng)單元（5) 相對(duì)于彼此移動(dòng)照明裝置（2)和物體（3)時(shí)，不同光源（12; 23)的光脈沖在工作平面（16) 中的物體（3 )上形成直線。
12. 如權(quán)利要求9中所定義的處理裝置，其中處理裝置（1)被適配成執(zhí)行以下過程中 的至少一個(gè)：打印、熔化、燒結(jié)。
13. 如權(quán)利要求12中所定義的處理裝置，其中處理裝置（1)被適配成執(zhí)行計(jì)算機(jī)直接 制版打印過程。
14. 一種用于處理物體的處理方法，所述處理方法包括： -通過光源（12; 23)的環(huán)（11; 22)來生成用于處理物體（3)的處理光， -通過成像單元將光源的環(huán)（11; 22)成像到物體（3)在其中將被處理的工作平面 (16)上，其中光源在工作平面中的圖像（18; 28)在工作平面（16)中被等距地分布在與經(jīng) 成像的環(huán)（17; 27)的直徑（19; 29)平行的方向上， -通過移動(dòng)單元（5)在移動(dòng)方向（6)上相對(duì)于彼此移動(dòng)物體（3)和照明裝置（2)，其中 移動(dòng)方向（6)與經(jīng)成像的環(huán)（17; 27)的直徑（19; 29)垂直。
15. -種用于在工作平面中處理物體的處理計(jì)算機(jī)程序，所述處理計(jì)算機(jī)程序包括程 序代碼裝置，其用于在處理計(jì)算機(jī)程序在控制處理裝置（1)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)使如權(quán)利要 求9中所定義的處理裝置（1)執(zhí)行如權(quán)利要求14中所定義的處理方法的步驟。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104395827SQ201380020782
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】S.格龍恩博爾恩, G.休斯勒 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司