CZ2002271A3

CZ2002271A3 - Zařízení pro projekci obrazu na tiskovou matrici

Info

Publication number: CZ2002271A3
Application number: CZ2002271A
Authority: CZ
Inventors: Bernard Dr. Beier; Bernd Vosseler
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2002-10-16
Also published as: US6798438B2; JP5501575B2; CA2375419A1; CN1299167C; JP2008276242A; DE10111871A1; US20020129723A1; JP2002331707A; CZ300978B6; HK1050571A1; ATE348009T1; DE50208922D1; CN1375744A; IL148602A0; IL148602A; EP1241013A1; EP1241013B1

Description

Zařízení pro projekci obrazu na tiskovou matrici^ &,„ máti ra V€-SIZL ..... ovetol ných ^.új 'CTjtí

Vynález se týká zařízeni k projekci obrazu na tiskovou matrici, s matici světelných zdrojů a zobrazovací optikou pro vytváření (n x m) obrazových bodů na tiskové matrici, přičemž n a m jsou přirozená čísla.

DQsajóadm_.^jiw.._X.atddm.k.>í

Doba projekce obrazu na tiskové matrice, ať už v osvětlovacím zařízeni tiskové matrice nebo v tiskařském mechanismu, se v podstatě určuje počtem kanálů pro projekci obrazu, které jsou k dispozici. Typická zařízeni na projekci obrazu mají proto větší počet světelných zdrojů, přičemž kanálu pro projekci obrazu je přiřazen alespoň jeden světelný zdroj. Pomoci kanálu na projekci obrazu se obrazový bod promítá na povrch tiskové matrice, takže mohou být na tiskové matrici vytvořeny tiskové body. Literatura obsahuje velký počet dokumentů, které se zabírají projekcí obrazů s více paprsky na tiskové matrice.

Kupříkladu ve spisu US 5,291,329 se zveřejňuje zařízeni k záznamu obrazu, ve kterém se větší počet dvourozměrně uspořádaných laserových světelných zdrojů pomocí zobrazovací optiky zobrazuje pro vytvořeni většího počtu obrazových bodů na záznamovou plochu. Laserové světelné zdroje jsou přitom uspořádány takovým způsobem, typicky na sektoru kuželové φ * * φ • · · φ · # φ · φ «· φφφφ φ» ·♦·· obálky, se hlavní paprsek každého laseru probíhá skrz ohnisko první čočky zobrazovací optiky.

Aby se dosáhl menši odstup obrazových bodů vůči sobě, je ve spisu US 5,995,475 popsána dvourozměrná matice z individuálních vícemódových laserových diod s oddělenými kolimačními čočkami. Matice se zobrazuje za silného zmenšeni na médium pro projekci obrazu. Zobrazovací optika zahrnuje přitom anamorfotické optické prvky ke tvarováni paprsků divergentního laserového světla. Těmto zařízením na projekci obrazu je společné, že pro vytvářeni laserového záření se používají. hranou vyzařující diodové lasery. Nevýhodnou vlastností hranou vyzařujících diodových laserů však je, ze tyto mají laserové záření s velkým úhlem divergence a silným astigmatismem, takže je seskupováni laserového zářeni velmi nákladné a je většinou zapotřebí nákladného optického systému čoček. Nadto musejí být hranou vyzařující diodové lasery před funkčním testem nejdříve odlomeny z destičky polovodiče a namontovány. Tyto výrobní kroky jsou částečně velmi nákladné, redukuji výtěžnost při výrobě a zvyšují tim cenu laserů.

Zatímco konvenční polovodičové lasery jsou hranovými zářiči, šíření světla probíhá tedy kolmo k ploše přechodu pn, a světlo vystupuje kolmo ze štěrbinových ploch čipu, jsou známy tak zvané povrchově vyzařující laserové diody (VCSEL. - laserové diody, Vertical - Cavity - Surface ~ Emitting ~ Laser), které vyzařuji kolmo k povrchu destičky polovodiče. Osa rezonátoru je nyní uspořádána rovnoběžně s plochou přechodu pn. V souvislosti s tímto představením a zařízením podle vynálezu mohou se pod pojmem

VCSEL ..... světelné zdroje rozumět veškeré diodové lasery.

ΦΦ ΦΦ » Φ Φ Φ » * * » Φ *

I · Φ

ΦΦ ΦΦΦΦ φφ »· ·· *« ♦ Φ φ φ · φ · • · φ · «

Φ φ Φ · Φ Φ <

φΦ· ΦΦΦ • ΦΦΦ ΦΦ « Φ · · « jejichž směr vyzařování leží kolmo k aktivní zóně. Může se přitom jednat zejména o povrchové zářiče, jejichž délka rezonátoru je krátce srovnána vůči tloušťce aktivní zóny, o povrchové zářiče, jejichž rezonátory jsou monoliticky prodlouženy, nebo o povrchové zářiče, které mají externí nebo spřažený rezonátor (také označované? jako NECSEL). Dále může být VCSEL - světelným zdrojem diodový laser, jehož rezonátor leží v podstatě rovnoběžně s aktivní zónou, a je opatřen ohybovou nebo odrážející strukturou, která laserové záření vyvádí kolmo k aktivní zóně.

Všeobecně pro VCSEL ~ světelné zdroje platí, že aktivní délka rezonátoru může být velmi krátká, typicky může obnášet jen několik mikrometrů, a že jsou požadována vysoce odrážející zrcadla rezonátorů, aby se získaly malé prahové proudy. Povrchově vyzařující laserové diody, VCSEL

- světelné zdroje, mají četné zajímavé vlastnosti. Vlivem extrémně krátkého rezonátoru, často pod deset mikrometrů délky, se dosahuje velkého podélného odstupu módů, který nad prahem laseru podporuje jednomódové vyzařování. Vlivem rotačně symetrického rezonátoru, typicky 6 až fí mikrometrů průměru, se získá kruhové blízké pole, a ~ podmíněno relativně velkým průměrem -- malá divergence paprsku.

Konstrukční tvar laseru umožňuje nadto jednoduchou monolitickou integraci dvourozměrné matice VCSEL. laserových diod. Konečně je po výrobě možné testování laseru bezprostředně na destičce polovodiče.

Typická konstrukce vrstev povrchově vyzařujícího laseru je odborníkovi známá a může být seznána z odpovídající literatury (viz kupříkladu K.J.Ebeling Integrierte

Springer

Ver1ag

Ber 1 i n

1992)

9« <9 * · 9 • 9 • 9 ·

99«« 9 9

9« 99 99 9 9

9 9 9 9 9 *

9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 «9

9999 99 9999

Kupříkladu ve? spisu EP 090 5 835 Al se popisuje dvourozměrná matice VCSEL - světelný zdrojů, které jsou adresovatelně nebo aktivovatelně jednotlivě.

Typické VCSEL - světelné zdroje mají ovsem jen nepatrný výstupní výkon. Ke zvýšeni dosažitelného výstupního výkonu a pro vynuceni oscilaci laseru v základním módu je ve spisu

LJS 5,838,715 zveřejněn speciální tvar rezonátoru pro VCSEL

- strukturu vrstev. Nevýhodou u takovéhoto postupu je vsak mezi jiným nákladná výroba.

V této souvislosti je hodno zaznamenání, ze je z literatury také známo, ze se světlo více? vyzařujících diod sdružuje ke generování intenzivního světelného paprsku pomocí odpovídající zobrazovací optiky. Kupříkladu se ve spisu US ~ 5,793,783 popisuje, jak světlo většiny světelných zdrojů nebo dílčí matice světelných zdrojů konverguje v matici do překr ý va j i c i ho se? ohniska.

Dále je z literatury běžné, kupříkladu ze spisu US 5,

477,259, že matice světelných zdrojů může být sestavena z jednotlivých modulů dílčích matic. Typicky se přitom jedná o řadu, tedy jednorozměrně uspořádané laserové diody, které jsou vedle sebe fixovány na uchycovacím prvku, takže vznikne dvourozměrná matice? světelných zdrojů

Projekce? obrazu na tiskovou matrici s jednorozměrnou n e b o d v o u r o z m ě r n o u matici o b r a z o v ý c h b o d ů p r o b i h á. t y p i c k y v e dvou třídách způsobů projekce? obrazu. Základem první třídy je, že obrazové body světelných zdrojů pro projekci obrazu leží bustě. Jinými slovy: Odstup zobrazovacích bodů odpovídá odstupu umistitelných tiskových bodů. Překryti dvourozměrné tiskové matrice, na kterou se promítá obraz, probíhá potom posuvem do dvou lineárně nezávislých směrů, určujících

4 4 *

4 0

4 4 4

4 4

4444

4 4 4

44

4 4 ♦

4 4

4 4 4 4 4 plochu. Druhá třída způsobu projekce obrazu se vyznačuje tím, z'e odstup obrazových bodů je větší než odstup sousedních umí stí telných tiskových bodů. Aby se dosáhlo úplného pokryti obrazem tiskové matrice, je proto potřebné, aby se obrazové body určitého kroku projekce obrazu vkládaly mezi obrazové body časově předcházejícího kroku projekce obrazu. Takové způsoby se označují také jako způsoby

Interlea-ř. Jako přiklad pro takový způsob Interlea-f budiž uveden spis US 4,900,130. V tomto dokumentu se zveřejňuje jak jednorozměrný tak i dvourozměrný způsob Interlea-f čar rastrového snímáni pro jednorozměrnou, popřípadě dvourozměrnou matici světelných zdrojů, jejíž obrazové body leží na médiu pro projekci obrazu ve větším odstupu, než sousední tiskové body.

Úkolem daného vynálezu je proto vytvoření zařízení pro projekci obrazu na tiskovou matrici, která může být popisována větším počtem kanálů pro projekci obrazu, jehož světlo má výhodné vlastnosti paprsků a jehož ohniska mohou být vytvářena jednoduchou optikou. Dále má být dosaženo dlouhé životnosti systému a umožněna oprava při dílčích výpadcích s nízkými náklady.

Tento úkol se řeší zařízením pro projekci obrazu na tiskovou matrici se znaky podle nároku 1. Výhodné příklady provedeni a další modifikace zařízení podle vynálezu jsou charakterizovány v závislých nárocích.

Zařízení podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici má matici světelných zdrojů a zobrazovací optiku pro

4 ·♦ » 4 4 1

4 « ···4

02-27/

44 • 4 ·

4 4

4

4444 generováni (η κ m) obrazových bodů na tiskové matrici, přičemž n > lam >= 1 jsou přirozená čísla. Vyznačuje se tím, že matice světelných zdrojů zahrnuje matici (r x s)

VCSEL ~ světelných zdrojů, z nichž alespoň dva VCSEL

- světelné zdroje jsou aktivovatelné nezávisle na sobě, přičemž r >= na s >= m jsou přirozená čísla. Povrchově vyzařující diodové lasery (VCSEL) mají výhodné vlastnosti paprsků. Na základě roztažené vyzařující plochy se vyzařuje zářeni s nepatrným divergentním úhlem. Kvalita paprsku a tvar vyzařovaného paprsku je v podstatě určen velikostí vazební fazety. Volbou určité veličiny se generuje VCSEL zářeni v základním módu rezonátoru (Saussův paprsek), které je pro projekci obrazu na tiskovou desku na základě vysoké hloubky ostrosti obzvláště výhodné. Na rozdíl vůči hranou vyzařujícím laserům jsou průměry paprsků a divergentní úhel v lineárně nezávislých směrech, určujících průměr paprsku, stejné, takže může být dosažena kol i mace a zaostření pomocí relativně levných optických prvků (mírně asymetrické a/nebo as-férické prvky), i ve tvaru matice mikročoček. Vhodným kontaktováním jednotlivých VCSEL v matici je zajištěna na sobě nezávislá aktivovatelnost jednotlivých laserů, takže může být měněna intenzita v kanálech pro projekci obrazu, přiřazených VCSEL -- světelným zdrojům.

Jinými slovy, je důležitá idea vynálezu, použit VCSEL matici pro projekci obrazu na tiskové matrice, u které se pro každý kanál pro projekci obrazu pomocí VCSEL zářičů ve výhodném rezonančním módu generuje dostatečně vysoký výstupní výkon. Pomocí jednotlivě aktivovatelné matice je možné v každém kanálu pro projekci obrazu udržení intenzity obrazového bodu, odpovídající zobrazované informaci. Aby se?

44 99 94 44 49 • 9 # 4 9499 ···· ·9· · 9 · 99 9 «<9499 9 · 9 9 4

949 999 499

9949 44 94 4444 ·· 99·· dosáhlo vyššího výkonu na jeden kanál pro projekci obrazu, může být výhodné, aktivovat vedle základního módu rezonátoru i dalši módy.

Zejména ke zvýšení výkonu, který je k dispozici, může být zařízení pro projekci obrazu na tiskovou matrici provedeno tak, že alespoň jeden obrazový bod vznikne na tiskové matrici svedením světla, vyzařovaného dílčí matici (r x s) VCSEL - světelných zdrojů, tedy alespoň dvou VCSEL

- světelných zdrojů. Takovýmto přiřazením více VCSEL

- světelných zdrojů k jednomu kanálu pro projekcí obrazu se současně výhodně zvýší, redundance a životnost systému. Při výpadku VCSEL - světelného zdroje jsou k dispozici uvnitř kanálu pro projekci obrazu ještě další.

Je obzvláště výhodné opatřit zařízení pro projekci obrazu na tiskovou matrici matici VCSEL -- světelných zdrojů, která je modulárně zkonstruována z určitého počtu dílčích matic. Jinými slovy, celková matice (r x s) VCSEL

- světelných zdrojů může být sestavena z jednotlivých pásů nebo bloků, které zahrnuji vždy více VCSEL - světelných zdrojů, kupříkladu s bloků s r povrchovými zářiči..

V případě částečného výpadku určitých světelných zdrojů mohou být potom tyto rychle, jednoduše a levně nahrazeny.

U alternativního příkladu provedení zařízeni podle vynálezu, které vytváří na tiskové matrici oválná ohniska, výhodně s elipticitou alespoň 1 “/., ať uz na základě eliptické geometrie povrchového zářiče nebo na základě vhodné optiky, může být na směr pohybu s příčně eliptickým (zploštělým) paprskem dosaženo vyšší hustoty energie, a s podélně eliptickým (protáhlým) paprskem příznivější

4· 4444 • 4 44 » 4 4 4

4 4 časové vazby energie do tiskové matrice, než při použiti kulatého paprsku, který vytváří stejnou sirku čar.

K vlastnostem VCSEL - matice patři, že hrany substrátu jsou volné, a nemají, tak jako u hranou vyzařujících diodových laserů, funkci vyzařující fazety. Tím je umožněno, že hrany mohou být opracovány velmi přesně, takže může být nastavena poloha jednotlivých matic vůči sobě. To umožňuje uspořádání více jednorozměrných nebo dvourozměrných VCSEL

- matic do větší matice, tedy uspořádání dílčích matic na (r :·; s) matici VCSEL - světelných zdrojů, u které se-?

pravidelnost geometrického uspořádáni zářičů rozšiřuje na celou matici. Je tedy možné modulární konstrukcí dosáhnout velmi velké matice, přičemž výpadek jednotlivých zářičů na jednom modulu je jednoduše zvládnutelný výměnou dotyčného modulu.

Dobr é c h1azení u výhod n é h o p ř í. k 1 a d u p r o j e k c: i o b r a z u m o n tuji V C S EZ L.

může být provedeni

umožněno	ti m, j est1 i ž
zařízeni	podle vynálezu	P r a
stranou	Ρ směrem dolů	( Γϊ β

nosník nebo na upevňovací prvek).

Vlivem dvourozměrného uspořádání zdrojů je, podmíněno homogennějším, přibl tokem tepla, tepelný odpor menši než vyzařujících laserů. Kontaktní plocha kterých se vytváří teplo, a poklesem nebo u hranou vyzařujících diodových laserů

VCSEL - světelných ižně jednorozměrným u matice hranou mezi oblastmi, ve

Poklesy tepla č i n í typicky 0,1 cm^ffi, u VCSEL ..... matice ale typicky 1,0 cm“.

V této souvislosti stojí za zmínku, že VCSEL mají kromě toho, na rozdíl od hranou vyzařujících diodových laserů, relativně dobře reprodukovatelné chování, při stárnutí. Ke spontánním výpadkům, kupříkladu vlivem zničení fazety, ·« ·· ·· ·· ·· *« ··«· · » · · «·«· ··· *· · · · * 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 4 9 9 9

9494 99 99 9999 99 9999 dochází relativně vzácně. To znamená prodlouženou celkovou životnost VCSEL - matice, protože všechny zářiče vypadnou s vysokou pravděpodobnosti teprve po dlouhé době; na rozdíl od zničení fazety hranového zářiče, které nastává přibližně nezávisle na stárnuti s určitým poměrem, Reprodukovatelné stárnutí může být výhodně využito tak, že se měří výkon referenčního zářiče, takže může být prováděno vyrovnáváni výkonové ztráty vlivem stárnuti referenčního zářiče a přiřazené skupiny zářičů, aniž by musel být určován nebo měřen výkon každého jednotlivého zářiče.

Vedle zmíněné měnitelnosti výhodně jednotlivě akt ivovatel né VCSEL - matice je významné, že na základě pro systém podstatných vlastnosti VCSEL - matice může být dosaženo levnějšího zařízení ve srovnání se zařízeními, které používají hranou vyzařující laserové diody. Nadto jsou geometrické rozměry VCSEL - matice značně menší, takže může být vytvořeno velmi kompaktní zařízení pro projekci obrazu na tisk.ové matr i ce.

Přes inkoherentní zaostření světla alespoň dvou VCSEL

- světelných zdrojů v kanálu pro projekci obrazu na tentýž bod může být výhodné aktivovat VCSEL - světelné zdroje v matici, přiřazené kanálu pro projekci obrazu, tak, že světlo, vyzařované jedním VCSEL - světelným zdrojem má vůči světlu, vyzařovanému druhým VCSEL - světelným zdrojem, pevný fázový vztah. Za využití konstrukčních interferenčních efektů se může vytvářet paprsek, který má velký výstupní výkon ve spojení s vysokou kvalitou paprsku. Aby se vytvořil určitý obrazový bod, je proto potřebně v tomto případě aktivovat příslušné VCSEL - světelné zdroje současně. Jinými

• 9 ·« • · 9 · • 9 · • · · • 9 · ·· · slovy, více zářičů, tedy VCSEL - světelných zdrojů, je tedy sdruženo do kanálu pro projekci obrazu.

Zařízení podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici se může používat s obzvláštní výhodou v osvětlovacím zařízení tiskové matrice nebo v tiskovém mechanismu. Může se přitom jednat jak. o naplocho uložená osvětlovací ústroji , tak i o tiskové matrice, uchycené na zakřivených uchycovacích prvcích, kupříkladu na válci. Dvourozměrný povrch tiskové matrice se překrývá obrazovými body zařízení pro projekci obrazu v rychlém a pomalém směru posuvu (lineárně nezávisle) směry, nikoliv nutně kolmé vůči sobě).

Tiskový stroj podle vynálezu, který zahrnuje alespoň jeden vykládač, tiskací mechanismus a vykládač (stroj pro archový tisk), má alespoň jeden tiskací mechanismus se zařízením podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici.

Alternativně k tomu může mít i pásy zpracovávající tiskový stroj zařízení podle vynálezu. Výhodně je tiskový stroj přímým nebo nepřímým ocelotiskovým strojem, zejména ofsetovým strojem.

Dvourozměrné uspořádání matice může být přitom výhodným způsobem takové, že r sloupců (s VCSEL. -- světelnými zdroji) leží v podstatě kolmo ke směru rychlého posuvu, tedy s řádků matice leží v podstatě kolmo k pomalému směru posuvu.

Jestliže je q odstup dvou sousedních povrchových zářičů a d je odstup dvou čar na tiskové matrici, tak je výhodně s = q/d. Aby se vytvořila :·: - násobná redundance, je výhodně s ~~ x*q/d. Nepatrné citlivosti vůči sklopení matice a časové chyby aktivace může být dosaženo geometrickým uspořádáním, při kterém je maximální odstup v rychlém směru posuvu dvou

99 • 9 9 9

9 9

9 9 99 ·« ·· • · · <

• · <

• · 1 • · <

»«·* ··

VCSEL -·· světelných zdrojů, které popisuji sousední čáry, menší než s*q.

Použitím velmi velké matice, kupříkladu modulárně sestavené z dílčích matic, je možná projekce obrazu 1 s 1.

Jinými slovy, celá plocha tiskové matrice, určená pro projekci obrazu, s určitým počtem tiskových bodů, je osvětlována pomocí téhož počtu kanálů pro projekci obrazu. Zejména u osvětleni s plochým uložením může být výhodné realizovat velmi rychlé osvětlovací. zařízení tiskové matrice. Na základě výhodných vlastností paprsků VCSEL

- světelných zdrojů se může použít relativně jednoduchá zobrazovací optika, nebo také při velmi malém odstupu zobrazování provádět přímá projekce obrazu bez zobrazovací opti ky,

Za zmínku stojí, že se u tiskové matrice může jednat.

jak o konvenčni tiskovou matrici, jako kupříkladu o obvyklou tepelnou tiskovou matrici, tak i o znovu přepisovatelnou tiskovou matrici, tiskovou fólii nebo film, V případě digitálně ozařovatelné tiskové matrice, jejíž citlivost je na určité vlnové délce projekčního světla extrémní, se musejí. použít VCSEL - světelné zdroje s odpovídajícími vyzařovanými vlnovými délkami, U určitých aplikací může být výhodné použít VCSEL -·· světelné zdroje nikoliv v CW módu, tedy k vyzařováni, spojitého zářeni, nýbrž k vytvářeni záření s krátkými impulsy.

Vynález je dále blíže popsán na výhodných příkladech jeho provedeni a jeho dalších modifikacích podle připojených

9t 44 44 49 ·· 94

4 4 4 4 4*· 4 4 9«

949 ·· 9 4 9 · • 4 4 4 · 4 444 9 9

999 9 4 · 4 4 · • 499 94 49 9··· 99 9499 výkresů, které znázorňuji na obr. 1 schematický pohled na zařízeni podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici s matici VCSEL - světelných zdrojů a zobrazovací optikou pro vytváření obrazových bodů na tiskové matrici, na obr. 2 schematický pohled na výhodný příklad provedeni zařízení podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici s maticí VCSEL -- světelných zdrojů, která zahrnuje dílčí matice, a se zobrazovací optikou, která má jednotlivé části, na obr. 3 schematický pohled na alternativní přiklad provedeni :arízení podle vynálezu mat i c: i

VCSEL.

~ světelných zdrojů, která zahrnuje dílčí matice, a se zobrazovací optikou, která má jednotlivé části, na obr. 4 schematický pohled na přiklad provedení s maticí VCSEL - světelných zdrojů, modulárně sestavenou z dílčích matic, v zařízeni podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici, na obr. 5 schematický pohled na alternativní přiklad provedení s maticí VCSEL - světelných zdrojů, modulárně sestavenou z dílčích matic, v zařízeni podle vynálezu, i s topologii detekce výstupního výkonu referenčního zářiče, a na obr. 6 schematický pohled na použití zařízení podle vynálezu s tiskovou matricí, uchycenou na válci.

Obr. 1 znázorňuje schematický pohled na zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici podle vynálezu, s maticí VCSEL - světelných zdrojů a zobrazovací optikou pro vytváření obrazových bodů na tiskové matrici. Matice 10. světelných zdrojů má jednotlivé zářiče, které zahrnuji

4« 44 ♦· φφ *4 »4 • | 4 · 4 · 4 4 4 4 4 · ··· 4 4 · 4 4 ·

4 4 4 4 4 4444 4

4 444 4 Ο · • 444 44 44 «44« 44 4444

VCSEL - světelné zdroje 12« Ukázáno na příkladu, mají tyto

VCSEL světelné zdroje odstup g., v obecném případě se mohou odstupy zářičů ve dvou lineárně nezávislých směrech, určujících plochu, také měnit. Jako příklad je na obr. 1 znázorněna matice 3 x 5 VCSEL ~ světelných zdrojů 12., v obecném případě zahrnuje matice 10. ale n x m VCSEL.

- světelných zdrojů 12, přičemž n a m jsou přirozená čísla.

Pomoci zobrazovací optiky 14. se na tiskové matrici 16.

vytvářejí obrazové body 1.8, které mají odstup 1. sousedních obrazových bodů. Pro podstatu zařízení podle vynálezu je ale přitom nevýznamné, zdali je odstup 1 sousedních obrazových bodů roven odstupu e. umí st i tel ných tiskových bodů, nebo zdali se jedná o odstup 1. sousedních obrazových bodů, který je větší než odstup p. tiskových bodů. V tomto případě je žádoucí provádět přenos obrazových bodů relativně vůči tiskové matrici takovým způsobem, že se projekce obrazu dosahuje způsobem Interleaf.

VCSEL - světelné zdroje 12 matice 10 světelných zdrojů jsou aktivovatelné jednotlivě. Pro ilustraci jsou zde k tomu účelu zobrazeny projekční světelné paprsky 110 jednotlivě akt i vovatel ných VCSEL ..... světelných zdrojů 12» Matice 1.0.

světelných zdrojů je uchycena na napájecí jednotce 112.» Tato napájecí jednotka 112 je za účelem výměny dat a/nebo řídicích signálů 114. v kontaktu s řídicí jednotkou 116. Jak již bylo výše zmíněno, jsou zde na obr. 1 uvažovány neznázorněné prostředky, které pohybují tiskovou matrici ,1.6 relativně vůči obrazovým bodům 18 matice 10. světelných zdrojů, aby se na tiskové matrici 16 umístily tiskové body. K hustému vyplnění dvourozměrné plochy na tiskové matrici ·· · · · · · · · · · · • · · · ···· ···· ··· ·· · · · * ······ · · · · · ··· · · · · · · ···· ·· ·· ···· ·· ····

- 14 1.6. je uvažován jak pohyb do prvního směru 003., tak i do druhého směru 020., které určují plochu tiskové matrice 06..

U jednoho obzvláště výhodného dalšího provedeni vynálezu se předpokládá, že matice 10 světelných zdrojů je takovým způsobem roztažena do jedné dimenze dvourozměrné tiskové matrice, ať už je tato rovinná nebo alespoň částečně zakřivená, že celá šířka -formátu nebo strany, tedy alespoň šířka obrazové tiskové plochy na tiskové matrici 1.6. může být ilustrována v podstatě rovnoběžně. Od pohybu zařízeni pro projekci obrazu do tohoto směru může být potom upuštěno, takže může být prováděna rychlá a přesná projekce obrazu.,

Obr. 2 je schematické znázornění výhodného příkladu provedení zařízeni podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici s maticí VCSEL. - světelných zdrojů, která z a hrnu je d i 1č i matice, a se z obraz ov ac i op t i k ou, která má jednotlivé části. Obr. 2 znázorňuje matici 10 světelných zdrojů, která zahrnuje jednotlivé VCSEL --· světelné zdroje

02, zobrazovací optiku 0.4., která má jednotlivé části 1.22, a tiskovou matrici 06. Podmnožina celkové množiny VCSEL

- světelných zdrojů 1.2 tvoří dílčí, matici 02A· Typicky jsou dílčí matice 124. vůči sobě disjunktní a doplňují se na celkovou matici VCSEL - světelných zdrojů 02. Jako příklad je na tomto obr. 2 znázorněna matice 1.0 světelných zdrojů, sestávající z 3 :·: 5 VCSEL ~ světelných zdrojů 1.2- V obecném případě se jedná o matici 1.0 světelných zdrojů z n m VCSEL -· světelných zdrojů 02, přičemž n a m jsou přirozená čísla. Například dílčí matice 024. zahrnuje tři VCSEL - světelné zdroje jednoho sloupce, tedy tři různé řádky. Zobrazovací optika 14 je přitom v částech 12.2 provedena tak, že světlo, vyzařované dílčí maticí 124, zde projekční, světelné paprsky • · · · »··· · · · · · « je roven odstupu

126 dílčí matice, konvergují do obrazového bodu .US. na tiskové matrici. Jinými slovy, VCSEL -· světelné zdroje .12.

určité dílčí matice 124. jsou světelnými zdroji kanálu pro projekci obrazu za účelem vytvořeni obrazového bodu 16 na tiskové matrici. V této souvislosti je, jak již bylo zmíněno na jiném miste, nepodstatné, zdali odstup L sousedních obrazových bodů na tiskové matrici

E. sousedních obrazových bodů, nebo je větší. Výhodně jsou dílčí matice 124 matice 1.0. světelných zdrojů provedeny tak, že světlo, vyzařované VCSEL - světelnými zdroji 12 dílčí matice 124, konverguje na tiskové matrici 16 do obrazových bodů 16, které leží na tiskové matrici v podstatě na čáře. Vznikne tedy skupina obrazových bodů, které se pro vytvoření čar rastrového snímání, popřípadě projekčních řádků na tiskové matrici 1.6, mohou pohybovat přes ně do lineárně nezávislých směrů, které určuji plochu tiskové matrice 16«

Na obr. 3 je schematicky znázorněn pohled na alternativní příklad provedení zařízení podle vynálezu k projekci obrazu na tiskovou matrici s maticí VCSEL -· světelných zdrojů, která zahrnuje dílčí matice, a se zobrazovací optikou, která má jednotlivé části. Zařízeni k projekci obrazu na tiskovou matrici zahrnuje; přitom matici

U2. světelných zdrojů s VCSEL ~ světelnými zdroji 12, zobrazovací optikou 1.4., která má matrici 16.. Jako příklad je na obr.

;·; 6 VCSEL ..... světelných zdrojů světelných zdrojů má přitom například

124.. Zobrazovací optika 14 je provedena tak, že část 122. zaostřuje projekční paprsky .126 dílčí matice 124. na tiskové

část i	l..i..ím., a t i	skovou
3 z	názorněna	máti ce
12.	Tato máti	ce ua
dvě 3	x 3 dílčí	matice

matrici 16 v jednom obrazovém bodě 16.

- 16 02- 67/ • · «4

444 444 444

4444 44 44 4·44 44 4444

U jedné výhodné další modifikaci provedení příkladu vynálezu podle obr. 2 nebo obr. 3 může být alespoň jedna c:ást. zobrazovací optiky H, která působí na dílčí matici

124 matice .1J& VCSEL - světelných zdrojů 12, provedena také jako mikrooptika. Zejména je obzvláště výhodné, jestliže jsou části 122 vůči sobě relativně pohyblivé.

Obr. 4 znázorňuje schematický pohled na přiklad provedeni s matici VCSEL - světelných zdrojů, modulárně sestavenou z dílčích matic, v zařízeni podle vynálezu pro projekci obrazu na tiskovou matrici. Matice 10 světelných zdrojů s VCSEL - světelnými zdroji 12 zde například sestává ze třech modulů 128 světelných zdrojů, které mají například uspořádáno vždy pět VCSEL - světelných zdrojů 12. v jedné radě. Moduly 12& světelných zdrojů jsou uspořádány vedle sebe tak, že vznikne matice 10. 3 :·; 5 světelných zdrojů. -Jako uchycovaci prvek 130. slouží výhodně povrch napájecí jednotky

122 matice 10 světelných zdrojů. Pro modul 12& světelných zdrojů může být určen referenční zářič 132. Tento referenční zářič 132 je uvažován pro diagnostiku parametrů důležitých pro vyzařování. U parametrů, důležitých pro vyzařováni, se jedná kupříkladu o napájecí proud nebo také o výstupní výkon

V C S E L. ·-- s v ě t e 1 n ý c h z d r o j ů.

Na obr. 5 je schematické znázornění alternativního příkladu provedení s maticí VCSEL -·- světelných zdrojů, modulárně sestavenou z dílčích matic., i s topologií detekce výstupního výkonu referenčního zářiče. Zařízeni pro projekci obrazu na tiskovou matrici zahrnuje matici 10 světelných zdrojů s VCSEL ·-- světelnými zdroji 12, zobrazovací optiku

14, která má části 122, a tiskovou matrici IA. U tohoto, jako příklad uvedeného provedení, je matice 10 3 :·; 6 VCSEL • 4 • Λ • ·

4444 44 • 4 4 4

4 4 4

4 · • 44

4 4

4444 • 4

- 17 - (světelných zdrojů 12. sestavena ze dvou modulů JL23 světelných zdrojů. Moduly 123. světelných zdrojů mají vždy ;·; 3 VCSEL ~ světelných zdrojů 12. Jako uchycovací prvek

1.30 slouží povrch napájecí jednotky 1,12. Pomocí spojení pro výměnu dat a/nebo řídicích signálů 124. je napájecí jednotka

112 v kontaktu s řídicí jednotkou Ilja.. Na modulu 1.23.

světelných zdrojů je uspořádán referenční záříc 132,- Na přikladu je zde ukázáno, že tento referenční zářič 132.

vyzařuje projekční paprsek 13.4. pro projekci obrazu na tiskovou matrici 16. Pomocí rozdělovače 136 paprsků známého dělicího poměru se část vyzařovaného světla projekčního paprsku 134 odvádí a vychyluje na detektor 133. Přes spojení 114 se dostane tento signál detektoru k dalšímu zpracování do řídicí jednotky 116. Je tedy možné realizovat regulaci, pomocí které se mění vstupní výkon alespoň jednoho VCSEL

- světelného zdroje, zde referenčního zářiče 132» ve funkci výstupního výkonu tohoto světelného zdroje, jestliže se výstupní výkon odchýlí od jmenovité hodnoty. Nadto může být referenční zářič 132. dílčí matice 123. matice 10 VCSEL..

~ světelných zdrojů 12 použit v regulaci takovým způsobem, že ve funkci výstupního výkonu referenčního zářiče se mění vstupní výkon alespoň jednoho dalšího VCSEL -- světelného zdroje 12 dílčí matice 123, jestliže se výstupní výkon odchýlí od jmenovité hodnoty,

Dále je obzvláště? výhodné, jestliže je alespoň jedna část 122 zobrazovací optiky 1.4. pro dílčí matici 123 matice 1.0 VCSEL - světelných zdrojů pohyblivá v posuvném směru 242 takovým způsobem, že poloha dále uspořádaného ohniska je měnitelná ve funkci odstupu matice VCSEL. - světelných zdrojů vůči tiskové matrici 1.6. Odborníkovi je v této • · • ·

- 18 souvislosti známé, že hodnota měření odstupu mezi světelnými zdroji 12. a tiskovou matricí 13. muže sloužit jako výchozí parametr pro regulaci automatického zaostřování, aby mohlo být zařízení k projekci na tiskovou matrici podle vynálezu výhodně dále modifikováno»

Alternativně k topologii detekce výstupního výkonu, znázorněné na obr, 5, je rovněž možné merit výstupní výkon a 1 e s P o ή j e d noho r e f e r e n č n i h o z á r i č e 1.3.2 P ř í m o na V C S EL

- ‘světelném zdroji na hladině rezonátoru.

Na obr. 3 je znázorněna projekce obrazu na tiskovou matrici, která se nachází na rotujícím válci» Matice 20.

světelných zdrojů s VCSEL -· světelnými zdroji 2.1 vytváří přitom například tři projekční světelné paprsky 22, které se zobrazuji pomoci zobrazovací optiky 24 na tři obrazové body 2UQ. Výhodně mají obrazové body stejný odstup vůči sobě a leží na jedné ose» Tisková matrice 28. se nachází, na válci 26., který je otočný kolem své osy 23 symetrie, Toto otáčeni je vyznačeno šipkou Matice 20 světelných zdrojů se může pohybovat rovnoběžně s osou 23 symetrie válce na v podstatě lineární dráze, která je vyznačena dvojitou šipkou &» l< plynulé nebo pulsní projekci obrazu rotuje válec 23.

s tiskovou matricí 28. shodně s rotačním pohybem fa., a matice

20. světelných zdrojů s napájecí jednotkou 23. se posouvá podél válce shodně se směrem Él pohybu. Vznikne projekce obrazu, která na šroubovité dráze 212 obíhá osu 23 symetrie válce 26.· Dráha obrazových bodů 2-10 je vyznačena čárami 212. Jinými slovy; Po realizované projekci obrazu, v tomto případě třech bodů, probíhá relativní posuv tiskové matrice 23 a obrazových bodů 210 s vektorovou složkou kolmo ke směru, definovanému čárou třech obrazových bodů, o první « · • · • * • · • · • ·

I · · · «4

- 17 stanovenou hodnotou, takže na .jiném místě tiskové matrice

2& mohou být znovu popisovány tri body. Tím vznikají tak zvané čary rastrového snímáni obrazových bodů. Ke každému stanovenému odstupu sousedních čar rastrového snímání, tedy odstupu 1.. sousedních obrazových bodů a počtu obrazových bodů, vyplyne druhá stanovená hodnota nutného posuvu rovnoběžné? s osou, definovanou čárou třech obrazových bodů, takže hustá projekce obrazu, to znamená projekce každého uvažovaného tiskového bodu na tiskové matrici 2S.·

Vyjádřeno jinými slovy, jestliže je matice 20.

světelných zdrojů orientována tak, že se vytvoří n projekčních paprsků 22, jejichž osa leží v podstatě?

rovnoběžně se směrem ů. posuvu, potom se pohybuje n obrazových bodů 210. podél n helixů pres válec 26, rotující ve směru B„. Jestliže se pozoruje azímutální úhel, tak je do sebe? zkříženo n helixů. Viděno ve směru rovnoběžném s osou

2S rotace, je požadován zdvih helixu, jak odpovídá regulaci posuvu, způsobu s čárami Interleaf rastrového snímáni, aby se zabránilo dvojitému překrytí bodů povrchu válce 26, jestliže?

obrazové body, vytvořené n helixi, neleží hustě.

Uvedené zařízeni k projekci obrazu podle obr, 6 může?

být provedeno na válci 26 v tiskovém mechanismu. Takový tiskový mechanismus může být částí tiskového stroje.

*· < ·

Ό2-031 ·· 9· * · ·

Claims

• · · · «· * · - 20 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení k projekci s maticí (10) světelných obrazu na zdroj ů (12) tisk ovou matri c i (16) a zobrazovací optikou (14) pro vytváření (n :·; m) obrazových bodů (18) na tiskové matrici (16), přičemž n > lam >== 1 jsou přirozená čísla, vyznačující se tím, že matice (10) světelných zdrojů (12) zahrnuje matici (r x s) VCSEL -- světelných zdrojů (12), z nichž alespoň dva VCSEL - světelné zdroje (12) jsou aktivovatelné nezávisle na sobě, přičemž r >~ n a s >- m jsou přirozená čísla.

2. Zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle nároku 1, vyznačující se tím, že svedením světla, vyzařovaného dílčí maticí (124) (r x s) VCSEL ..... světelných zdrojů (12), tedy alespoň dvou VCSEL - světelných zdrojů (12), vznikne na tiskové matrici (16) alespoň jeden určitý obrazový bod (18).

3» Zařízeni k projekcí obrazu na tiskovou matrici (16) podle nároku 1 nebo nároku 2,

- s v ě t e 1 n ý c h z d r o j ů z množiny dílčích matic vyznačující se tím, že matice VCSEL (12) je zkonstruována modulárně (128).

4. Zařízeni, k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že se řada n obrazových bodů (18) vytváří na tiskové matrici s odstupem (1) sousedních bodů.

•» 4« «4 • « · · 4 · 4 4 · 4

4444 44* *

4 4 4 * 4 · · 4 4 4

44 444 44φ

44 44 ···· 44 4444

5. Zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že alespoň první a druhý VCSEL - světelný zdroj (12) se v dílčí matici (124) aktivují tak, že světlo, vyzařované prvním VCSEL.

- světelným zdrojem (12), má vůči světlu, vyzařovanému druhým VCSEL. -· světelným zdrojem (12), pevný fázový vztah.

6. Zařízeni k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna část (122) zobrazovací optiky (14), která má vliv na alespoň jednu dílci matici (124) matice VCSEL..

- světelných zdrojů (12), je provedena jako mikrooptika.

7. Zařízení k praj&kci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že v alespoň jedné dílci matici (124) matice VCSEL - světelných zdrojů (12) je uspořádán jeden VCSEL - světelný zdroj jako referenční zářič (132) pro diagnostiku parametrů, důležitých pro vyzařování.

S. Zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že alespoň zobrazovací optika (14) pro dílčí matici (124) matice VCSEL světelných zdrojů (12) má část (122), jejíž poloha ohniska je měnitelná ve funkci odstupu matice (10) alespoň jednoho VCSEL. -- světelného zdroje (12) vůči tiskové matr i ci (16).

9. Zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že • φ • * φφ ·· φφ ·· • · · · φφφφ φφφφ φφφ · · · φ · φ ······ · · · φ · • · · · · · φφφ • ΦΦΦ φφ φφ φφφφ φφ φφφφ

Τ _ alespoň jeden světelný zdroj matice (10) VCSEL -·· světelných zdrojů (12) má regulaci, která ve -funkci výstupního výkonu světelného zdroje mění vstupní výkon, jestliže se výstupní.

výkon odchýlí od jmenovité hodnoty.

10. Zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň jeden referenční zářič (132) dílčí matice (124) matice VCSEL

-· světelných zdrojů (12) má regulaci, která ve funkci výstupního výkonu referenčního zářiče (132) mění vstupní výkon alespoň jednoho dalšího světelného zdroje (12) dílčí matice (124), jestliže se výstupní výkon odchýlí od jmenovité hodnoty.

11. Zařízeni k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že alespoň jeden světelný zdroj matice (10) VCSEL

-· světelných zdrojů (12) vytváří, záření s krátkými impulsy.

12. Osvětlovací zařízeni tiskové matrice, vyznačující se tím, že osvětlovací zařízení tiskové matrice má alespoň jedno zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z nároků 1 až 11.

13. Tiskací mechanismus, vyznačující se tím, že tiskací mechanismus má alespoň jedno zařízení k projekci obrazu na tiskovou matrici (16) podle některého z nároků 1 až 11»

14. Tiskový stroj s alespoň jedním vykládačem, tiskovým mechanismem a vykládačem, vyznačující se tim, že tiskový stroj má alespoň jeden tiskací mechanismus podle nároku 13.

¢2-2.9/ »· ·> ** ·» 44 94

9 9 4 9 4 4 9 9 9 9 9 9

9 9 4 4 9 · 4 4 4

4 4 4 9 9 4 4 9 4 4 *

4 4 4 4 4 4 4 4 4

9444 44 44 4444 44 4994 obr.

126 o

02-0-7

Φ «