DE60311723T2 - Modulierte lichtquelle unter verwendung eines vcsel-arrays(vertical cavity surface emitting laser) mit einer elektromechanischen gittervorrichtung - Google Patents

Modulierte lichtquelle unter verwendung eines vcsel-arrays(vertical cavity surface emitting laser) mit einer elektromechanischen gittervorrichtung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Bebilderungs- und andere Lichtmodulationsvorrichtungen und insbesondere eine optische Vorrichtung, die Licht von einem VCSEL-Array und einem Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen moduliert.
  • Jüngste Entwicklungen in der digitalen Bebilderung beinhalten die Verwendung linearer Arrays, die als eindimensionale Raumlichtmodulatoren arbeiten. Bilder, die mithilfe eines linearen Arrays ausgebildet werden, werden Zeile für Zeile erzeugt und dann für Anzeige- oder Druckanwendungen über einer Fläche abgetastet. Lineare Arrays haben erwiesenermaßen gewisse inhärente Vorteile gegenüber zweidimensionalen Flüssigkristallanzeigen (LCD, Liquid Crystal Display) und digitalen Mikrospiegelanzeigen (DMD, Digital Micromirror Display) mit Raumlichtmodulatoren, u.a. höheres Auflösungsvermögen, geringere Kosten und vereinfachte Beleuchtungsoptik. Insbesondere wenn ein hohes Maß an Farbsättigung, ein optimierter Farbfächer und eine gute Lichtstärke wichtig sind, sind lineare Arrays aus elektromechanischen Gittervorrichtungen besonders gut zur Verwendung mit Laserlichtquellen geeignet und sind anerkanntermaßen in vieler Hinsicht gegenüber ihren zweidimensionalen Pendants zur Modulation von Laserlicht überlegen. Beispielsweise sind GLV-Linear-Arrays (Grating Light Valve), wie beschrieben in US-A-5,311,360, erteilt am 10. Mai 1994 an Bloom et al. mit dem Titel „Method And Apparatus For Modulating A Light Beam" (Verfahren und Vorrichtung zur Modulation eines Lichtstrahls) eine frühe Form einer linearen Anordnung, die eine funktionsfähige Lösung für die Bebilderung mit starker Helligkeit mittels Laserquellen bietet. US-A-5,982,553, erteilt am 9. November 1999 an Bloom et al. mit dem Titel „Display Device Incorporating One-Dimensional Grating Light-Valve Array" (Anzeigevorrichtung mit eindimensionalem Gitterlichtventil-Array) beschreibt eine Anzeigevorrichtung zur Modulation von Licht mithilfe eines linearen Lichtventil-Beugungs-Arrays aus elektromechanischen Gittervorrichtungen.
  • US-A-6,215,579 B1, erteilt an Bloom et al. am 10. April 2001 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Modulation eines einfallenden Lichtstrahls zur Ausbildung eines zweidimensionalen Projektionsbildes. Bloom et al. beschreiben allerdings nicht die Behandlung eines Beleuchtungsstrahls von einem VCSEL-Array zur Funktion mit einer elektromechanischen Gittervorrichtung.
  • Jüngst wurde von Kowarz in US-A-6,307,663, erteilt am 23. Oktober 2001 mit dem Titel „Spatial Light Modulator With Conformal Grating Device" (Raumlichtmodulator mit konformer Gittervorrichtung), eine konforme elektromechanische Gittervorrichtung beschrieben, die Bandelemente umfasst, die über einem Substrat an einer periodischen Folge von Zwischenträgern aufgehängt sind. Die elektromechanische, konforme Gittervorrichtung wird durch elektrostatische Betätigung betrieben, die bewirkt, dass sich die Bandelemente um die Trägerunterstruktur legen und somit ein Gitter erzeugen. Die Vorrichtung nach US-A-6,307,663 wurde in jüngster Zeit als konforme GEMS-Vorrichtung bekannt, wobei GEMS für „Grating ElectroMechanical System" (elektromechanisches Gittersystem) steht. Die konforme GEMS-Vorrichtung besitzt eine Reihe attraktiver Merkmale. Sie liefert eine digitale Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulation mit gutem Kontrast und guter Lichtausbeute. In einem linearen Array aus konformen GEMS-Vorrichtungen ist zudem der aktive Bereich relativ groß, und die Gitterperiode ist rechtwinklig zur Array-Richtung angeordnet. Diese Ausrichtung der Gitterperiode bewirkt, das sich gebeugte Lichtstrahlen in unmittelbarer Nähe zu dem linearen Array trennen und über den Großteil eines optischen Systems räumlich getrennt bleiben. In Verbindung mit Laserquellen liefern GEMS-Vorrichtungen eine hervorragende Helligkeit, Empfindlichkeit und einen hervorragenden Kontrast und vermögen eine höhere Auflösung zu erzeugen, als dies mithilfe von zweidimensionalen oder flächigen Raumlichtmodulatoren möglich ist. Ein exemplarisches Anzeigesystem, das die GEMS-Modulation verwendet, wird in US-A-6,411,425 beschrieben, erteilt an Kowarz et al am 25. Juni 2002 mit dem Titel „Electromechanical Grating Display System With Spatially Separated Light Beams" (Elektromechanisches Gitteranzeigesystem mit räumlich getrennten Lichtstrahlen).
  • Die europäische Patentanmeldung EP 1 193 525 A2 , veröffentlicht von Kowarz et al., beschreibt ein elektromechanisches Gitteranzeigesystem mit räumlich getrennten Lichtstrahlen. Es wurde allerdings keine Beschreibung bezüglich der Behandlung eines Beleuchtungs strahls aus einem VCSEL-Array zur Funktion mit einer elektromechanischen Gittervorrichtung offenbart.
  • Mit dem Aufkommen kostengünstigerer Laservorrichtungen besteht erhebliches Interesse an dem Einsatz von Lasern in Anzeige- und Druckanwendungen. Hierzu nur einige Beispiele von vielen: US-A-6,128,131, erteilt an Tang am 03. Oktober 2000 mit dem Titel „Scaleable Tiled Flat-Panel Projection Color Display" (Skalierbares, kachelartiges, flaches Projektions-Farbdisplay) beschreibt ein kachelartiges Projektions-Farbdisplay unter Verwendung von Laserquellen; US-A-6,031,561, erteilt an Narayan et al. am 29. Februar 2000 mit dem Titel „Printer System Having A Plurality Of Light Sources Of Different Wavelengths" (Druckersystem mit einer Vielzahl von Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge) beschreibt eine Druckvorrichtung unter Verwendung von Lasern für die Belichtung lichtempfindlicher Medien. Die fortgesetzte Entwicklung bei kostengünstigen Halbleiter- und Festkörperlasern lässt erwarten, dass das Interesse an der Verwendung von Lasern als Lichtquelle für diese Art von Bebilderungsanwendungen sowie für das Abtasten, Aufzeichnen und sonstige Verwendungsarten zunimmt.
  • Trotz einiger vielversprechender Entwicklungen der Laserleistung ist jedoch unbestritten, dass es beträchtlichen Raum für Verbesserungen gibt. Beispielsweise gibt es in einigen Anzeigeanwendungen, in denen Bilder mithilfe von drei oder mehr Lichtquellen von unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden, eine Reihe praktischer Einschränkungen. So kann es teuer oder schwierig sein, Laser mit geeigneten Wellenlängen für Anzeigeanwendungen zu beschaffen, insbesondere im blauen und grünen Spektralbereich. In einigen Druckanwendungen werden unterschiedliche Sätze von Wellenlängen benötigt, je nach den sensitometrischen Ansprecheigenschaften der lichtempfindlichen Medien. Druckanwendungen erfordern üblicherweise eine viel höhere Auflösung und Einheitlichkeit als dies für Anzeige- und Projektionsanwendungen erforderlich ist.
  • Als Reaktion auf den Bedarf nach kostengünstigeren Laserquellen, die ein breites Band an Wellenlängen erzeugen können, sind Laser-Arrays aus organischen Materialien entwickelt worden. US-A-6,111,902, erteilt an Kozlov et al. am 29. August 2000 mit dem Titel „Organic Semiconductor Laser" (Organischer Halbleiterlaser), US-A-6,160,828, erteilt an Kozlov et al. am 12. Dezember 2000 mit dem Titel „Organic Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser" (Organischer Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser), US-A-6,396,860, erteilt an Kozlov et al. am 28. Mail 2002 mit dem Titel „Organic Semiconductor Laser" (Organischer Halbleiterlaser) und US-A-6,330,262, erteilt an Burrows et al. am 11. Dezember 2001 mit dem Titel „Organic Semiconductor Lasers" (Organische Halbleiterlaser) beschreiben Arten von VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) unter Verwendung organischer Materialien. Die US-Parallelanmeldung Nr. 0171088, erteilt an Kahen et al. am 21. November 2002 mit dem Titel „Incoherent Light-Emitting Device Apparatus For Driving Vertical Laser Cavity" (Inkohärente Leuchtvorrichtung zur Ansteuerung einer Vertical Laser Cavity) und die europäische Patentanmeldung Nr. 03075214.1, eingereicht von Kahen am 23. Januar 2003 mit dem Titel „Organic Vertical Cavity Phase-Locked Laser Array Device" (Organische, phasenverriegelte Vertical-Cavity-Laser-Array-Vorrichtung) beschreiben ebenfalls VCSEL mit organischbasierten Verstärkungsmaterialien mit einer Emission im sichtbaren Wellenlängenbereich. Zu den Vorteilen der organischbasierten Laser zählen die niedrigeren Kosten, weil das Verstärkungsmaterial typischerweise amorph ist, verglichen mit Verstärkungsmaterialien, die ein hohes Maß an Kristallinität (entweder anorganische oder organische Materialien) erfordern. Außerdem lassen sich Laser, die auf organischen, amorphen Verstärkungsmaterialien basieren, über große Flächen herstellen, ohne hierzu große Flächen aus Einkristallmaterial herstellen zu müssen; daher sind VCSEL-Arrays auf eine beliebige Größe skalierbar. Wegen ihrer amorphen Eigenschaften können organische VCSEL-Arrays auf einer Vielzahl kostengünstiger Substrate hergestellt werden, wie beispielsweise Glas, flexiblen Kunststoffen und Silicium, und lassen sich einfacher als herkömmliche Halbleiterlasern testen. Wichtig ist auch, dass organische VCSEL über den gesamten sichtbaren Bereich abzustrahlen vermögen. Optisches Pumpen lässt sich mit kostengünstigen, inkohärenten Lichtquellen erzielen, die ohne Probleme erhältlich sind, beispielsweise LEDs.
  • US-A-6,353,502 B1, erteilt an Marchant et al. am 5. März 2002, beschreibt eine Vorrichtung, die mehrere Laserstrahlen aus einem VCSEL-Array sammelt und die gesammelten Strahlen durch eine gemeinsame Apertur lenkt. Marchant et al. beschreiben allerdings nicht die Behandlung eines Beleuchtungsstrahls aus einem VCSEL-Array zur Funktion mit einer elektromechanischen Gittervorrichtung.
  • Einige Eigenschaften von organischen VCSEL-Arrays sind mit Blick auf den Einsatz in Bebilderungsanwendungen problematisch, insbesondere, wenn ein linearer Raumlichtmodula tor verwendet wird. Beispielsweise haben praktisch verwertbare, organische VCSEL-Hochleistungs-Arrays Seitenverhältnisse, die im Allgemeinen mehr rechtwinklig als linear sind. Wenn eine höhere Strahlungsleistung erforderlich ist, können asphärische Beleuchtungsoptiken notwendig sein, um den Beleuchtungsstrahl für einen linearen Raumlichtmodulator einwandfrei zu formen.
  • Ein signifikanteres Problem betrifft die räumlichen Eigenschaften des von einem VCSEL-Arrays emittierten Strahls. Die Eigenschaften des Ausgangsstrahls hängen zum großen Teil davon ab, welche von zwei Konfigurationen verwendet wird. Es wird Bezug genommen auf 1a, die die erste Konfiguration zeigt, die als eine „phasenversetzte Konfiguration" bezeichnet wird. In der Draufsicht aus 1a wird ein repräsentativer Teil eines VCSEL-Arrays 100 gezeigt, der aus einer Anordnung einzelner VCSEL-Abstrahlungselemente 102 und 103 besteht. In der phasenversetzten Konfiguration weisen wechselnde VCSEL-Abstrahlungselemente 102 eine Phase auf, während deren benachbarte VCSEL-Abstrahlungselemente 103, die schattiert dargestellt sind, die entgegengesetzte Phase aufweisen. Zum Vergleich zeigt 1b die „phasenverriegelte" Konfiguration für das VCSEL-Array 100. In dieser phasenverriegelten Konfiguration hat jedes VCSEL-Abstrahlungselement 102 die gleiche Phase. Die VCSEL-Abstrahlungselemente 102 und 103 in 1a und 1b sind innerhalb des VCSEL-Arrays 100 so angeordnet, dass die Symmetrieachsen die horizontalen und vertikalen Achsen bilden. Die Symmetrieachsen können in der Praxis beliebige Achsen sein.
  • Es wird Bezug genommen auf 2a, die eine räumliche Anordnung des abgestrahlten Strahls zeigt, wobei sich das VCSEL-Array 100 in der phasenversetzten Konfiguration von 1a befindet. Anstatt einen einzelnen Strahl zu liefern, wie dies zur einfachen Handhabung durch optische Modulationskomponenten zu bevorzugten wäre, strahlt das VCSEL-Array 100 vier Keulen 110a, 110b, 110c und 110d erster Ordnung ab. Die Keulen 110a–110d haben ein ungleiches Seitenverhältnis von Höhe zu Breite, wie in 2a näherungsweise dargestellt; die Höhe jeder Keule 110a–110d nähert sich der entsprechenden Länge L des VCSEL-Arrays 100, wie in 1a gezeigt. Zur Bezugnahme ist jeder Keule 110a–110d ein Koordinatenpaar zugeordnet. Keulen höherer Ordnung werden ebenfalls abgestrahlt; diese Keulen höherer Ordnung enthalten allerdings nur einen kleinen Anteil abgestrahlten Lichts und können für eine erste Näherung vernachlässigt werden. In einem gewissen Abstand d in Nähe des VCSEL-Arrays 100 überlagern sich die Keulen 110a und 110c, wie anhand einer schattierten Überlagerungsfläche 112a dargestellt Es wird Bezug genommen auf 2b, die eine räumliche Anordnung für den gleichen in 2a dargestellten Strahl zeigt, jedoch in einem Abstand 2d zum VCSEL-Array 100. Hier sind die Keulen 110a–110d weiter voneinander entfernt, überlagern sich nicht und haben ein etwas stärker gerundetes Seitenverhältnis. Man kann leicht erkennen, dass diese Verteilung des abgestrahlten Lichts in die Keulen 110a–110d eine angepasste Strahlenformungsoptik in dem Bildmodulationsmechanismus der Bebilderungsvorrichtung erfordert.
  • Im Unterschied zu der Keulenanordnung der phasenversetzten Konfiguration erzeugt die phasenverriegelte Konfiguration einen eher herkömmlichen Laserstrahl. Es wird Bezug genommen auf 3a, die eine mittlere Keule 110e zeigt, die jetzt einen relativ hohen Prozentsatz des abgestrahlten Lichts enthält, und zwar mit zusätzlichem Licht unter den Keulen 110a–110d erster Ordnung und einer sehr kleinen Menge Licht in (nicht gezeigten) Keulen höherer Ordnung. Auf kurze Entfernung zum VCSEL-Array 100 überlagert die Keule 110e sowohl die Keule erster Ordnung 110a und 110c an der Überlagerungsfläche 112a als auch die Keule erster Ordnung 110a und 110c an den Überlagerungsflächen 112b bzw. 112c. Im doppelten Abstand zum VCSEL-Array 100, wie in 3b gezeigt, verkleinern sich die Überlagerungsflächen 112b und 112c und können ganz verschwinden.
  • Obwohl VCSEL-Arrays als Lichtquellen zur Modulation anhand elektromechanischer Gittervorrichtungen recht vielversprechend sind, ist unbestritten, dass gewisse Hindernisse bestehen bleiben. Wie zuvor erwähnt, unterscheidet sich der Bereich der Seitenverhältnisse, über den VCSEL-Arrays üblicherweise eine hohe Leistung abgeben, von dem Seitenverhältnis, das zur Beleuchtung einer elektromechanischen Gittervorrichtung erforderlich ist, wodurch gewisse Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Vor allem können die Raumeigenschaften des modulierten Lichtstrahls relativ komplex sein und variieren, je nachdem, ob eine phasenversetzte oder phasenverriegelte Betriebsart verwendet wird. Diese Differenzen unterscheiden VCSEL-Laser-Arrays von herkömmlichen Halbleiter-Laserquellen, weshalb Bedarf nach einer Lösung besteht, die das Seitenverhältnis und den Rauminhalt von Beleuchtungsstrahlen berücksichtigt, die von VCSEL-Laser-Arrays im phasenversetzten oder phasenverriegelten Betrieb abgestrahlt werden.
  • Der Bedarf wird erfindungsgemäß durch Bereitstellen einer Vorrichtung und von Verfahren zur Lichtmodulation mithilfe eines VCSEL-Arrays mit einer elektromechanischen Gittervorrichtung erfüllt. Nach einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung modulierten Lichts bereit, die folgendes umfasst: ein VCSEL-Array zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls aus einer Vielzahl von Abstrahlungselementen innerhalb des VCSEL-Arrays; ein lineares Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen zur Modulation des Beleuchtungsstrahls, um eine Vielzahl von Beugungsordnungen bereitzustellen; ein Sperrelement zur Sperrung mindestens einer Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen; und Mittel zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls derart, dass dieser ein geeignetes Seitenverhältnis bereitstellt, so dass dieser auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen einfällt und/oder unerwünschte Rauminhalte beseitigt.
  • Nach einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls bereit, das folgendes umfasst: Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls aus einem VCSEL-Array mit Abstrahlungselementen; Modulation des Beleuchtungsstrahls an einem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen, um eine Vielzahl von Beugungsordnungen vorzusehen; Sperrung mindestens einer Beugungsordnung aus der Vielzahl der Beugungsordnungen zur Erzeugung des modulierten Lichtstrahls; und Behandlung des Beleuchtungsstrahls derart, dass dieser ein geeignetes Seitenverhältnis bereitstellt, so dass der Beleuchtungsstrahl auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen einfällt und/oder unerwünschte Rauminhalte beseitigt werden.
  • Die erfindungsgemäße optische Vorrichtung ist zur Lichtmodulation innerhalb einer Anzeigevorrichtung verwendbar, beispielsweise in Anwendungen mit vorder- oder rückseitiger Projektion, innerhalb einer Druckvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einem lichtempfindlichen Medium oder innerhalb einer anderen Art von Vorrichtung, die moduliertes Licht verwendet, wie beispielsweise eine Aufzeichnungs- oder Abtastvorrichtung.
  • Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie jeweils eine einzelne Zeile modulierten Lichts ausbildet, was die Erstellung eines zweidimensionalen Bildes durch aufeinanderfolgendes Abtasten einzelner Zeilen über eine Fläche hinweg ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass sie es ermöglicht, kostengünstige VCSEL-Arrays als Lichtquellen für elektromechanische Gittervorrichtungen einzusetzen, wodurch sich Gelegenheiten zum Entwurf kostengünstiger Bebilderungsvorrichtungen eröffnen. Für Anzeigeanwendungen nutzt die vorliegende Erfindung die Fähigkeiten organischer VCSEL-Arrays zur Abstrahlung bei Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs.
  • Die vorliegende Erfindung nutzt die inhärenten Fähigkeiten elektromechanischer Gittervorrichtungen zur Modulation von Licht mit verbesserter Lichtstärke, hohem Kontrast und hoher Auflösung.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben wird.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1a und 1b Draufsichten zur Darstellung eines kleinen Teils eines VCSEL-Arrays nach dem Stand der Technik, dargestellt in einer phasenversetzten bzw. phasenverriegelten Konfiguration;
  • 2a und 2b Vorderansichten des emittierten Strahlenprofils für ein VCSEL-Array nach dem Stand der Technik in kurzer Entfernung zu dem Array und in doppelter Entfernung, wobei das VCSEL-Array in einer phasenversetzten Konfiguration arbeitet;
  • 3a und 3b Vorderansichten des emittierten Strahlenprofils für ein VCSEL-Array nach dem Stand der Technik in kurzer Entfernung zu dem Array und in doppelter Entfernung, wobei das VCSEL-Array in einer phasenverriegelten Konfiguration arbeitet;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle unter Verwendung eines VCSEL-Arrays mit einem Raumfilter zur Entfernung unerwünschter Emissionen erster Ordnung aus dem Strahlengang;
  • 5a und 5b Draufsichten von Raumfiltern für erfindungsgemäße phasenversetzte bzw. phasenverriegelte VCSEL-Laservorrichtungen;
  • 6 eine schematische Darstellung einer Draufsicht optischer Komponenten, die in einer Bebilderungsvorrichtung erfindungsgemäß betrieben werden;
  • 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mehrfarbenanordnung unter Verwendung mehrerer VCSEL-Arrays, und zwar eines für jede Farbe, gelenkt entlang einer einzelnen Beleuchtungsachse;
  • 8 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mehrfarbenbebilderungsvorrichtung unter Verwendung getrennter Modulationskanäle für jede Farbe;
  • 9 eine schematische Darstellung einer alternativen Mehrfarbenbebilderungsvorrichtung, in der die Raumfilterung nach der Lichtmodulation in jedem Farbkanal erfindungsgemäß durchgeführt wird;
  • 10 eine schematische Darstellung einer Anordnung für ein in der Vorrichtung aus 9 verwendetes Raumfilter gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine schematische Darstellung einer Konfiguration optischer Komponenten zur Korrektur des Seitenverhältnisses des von einem VCSEL-Array abgestrahlten Lichts gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 12a und 12b VCSEL-Keulen vor und nach der Strahlenformung durch die Anordnung aus 11 gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 13a und 13b ein Ausführungsbeispiel von Mikrolinsen-Arrays zur Verwendung für den Mikrolinsenwandler aus 11 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft insbesondere Elemente, die einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden oder direkt damit zusammenwirken. Es sei darauf hingewiesen, dass nicht ausdrücklich gezeigte oder beschriebene Elemente verschiedene Formen annehmen können, die einschlägigen Fachleuten bekannt sind.
  • Für die folgende Beschreibung können Komponenten, die für einen einzelnen Farbkanal bestimmt sind, zur näheren Kennzeichnung mit einem an die Teilenummer angehängten Buchstaben versehen sein. Sofern verwendet, entsprechen die Buchstaben den Farbkanälen, beispielsweise wird „r" für rot angehängt, „b" für blau und „g" für grün.
  • In ihrem am weitesten gefassten Ausführungsbeispiel liefert die erfindungsgemäße Vorrichtung moduliertes Licht, und zwar jeweils Zeile für Zeile, wobei die Lichtquelle ein VCSEL-Array ist und der Lichtmodulator eine elektromechanische Gittervorrichtung. Die folgende Beschreibung in diesem Abschnitt richtet sich vornehmlich auf Ausführungsformen für die Bebilderung, wie etwa in Druck- und Anzeigevorrichtungen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in anderen Arten von Bebilderungsvorrichtungen verwendet werden könnte, sowie in anderen Vorrichtungen, die moduliertes Laserlicht für eine Reihe von Funktionen verwenden, wie beispielsweise Mess- oder Aufzeichnungsfunktionen.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung Teil einer Bebilderungsvorrichtung, die ein Bild auf einer Fläche ausbildet, bei der es sich um ein lichtempfindliches Medium oder um einen Projektionsanzeigeschirm entweder für die vorderseitige oder rückseitige Projektion handeln kann. Es sei darauf hingewiesen, dass es zwischen Anzeige- und Druckanwendungen erhebliche Unterschiede geben kann. Projektoren sind darauf optimiert, eine maximale Strahlungsleistung auf einem Schirm bereitzustellen, während auf Eigenschaften, die beim Drucken wichtig sind, wie sensitometrisches Ansprechverhalten und Auflösung, weniger Wert gelegt wird. Optische Systeme für Projektor- und Display-Anwendungen sind auf das Ansprechverhalten des menschlichen Auges ausgelegt, das bei Betrachtung eines Displays gegenüber Bildartefakten und Aberrationen sowie gegenüber Ungleichmäßigkeiten im Bild relativ weniger empfindlich ist, da das angezeigte Bild kontinuierlich neu aufgebaut und aus der Ferne betrachtet wird. Bei Betrachtung einer gedruckten Ausgabe von einem hochauflösenden Drucksystem ist das menschliche Auge jedoch gegenüber Artefakten und Aberrationen sowie Ungleichmäßigkeiten im Bild nicht annähernd so „tolerant", da Unregelmäßigkeiten im optischen Ansprechverhalten auf gedruckten Ausgaben deutlicher sichtbar und störender sind. Noch deutlicher sind die Unterschiede in den Anforderungen an die Auflösung. Die für das menschliche Auge ausgelegten Projektions- und Anzeigesysteme sind typischerweise zur Betrachtung bei geringeren Auflösungen als für Druckanwendungen optimiert. Fotografische Druckvorrichtungen sollten vorzugsweise eine viel höhere Auflösung erzielen als für Anzeigezwecke notwendig ist, um Bilder von im Wesentlichen gleichbleibender Tonqualität zu erzeugen. Für Anzeigezwecke haben die verwendeten Ausgangsfarben einen deutlichen Einfluss auf den Farbfächer. Für das Drucken auf lichtempfindlichem Medium sollten die Wellenlängen allerdings vorzugsweise den sensitometrischen Eigenschaften des Mediums selbst entsprechen; die idealen Wellenlängen liegen innerhalb des sichtbaren Bereichs oder nicht. Der Kontrast zwischen hellen und dunklen Bereichen ist in Anzeigeumgebungen von großer Bedeutung, in denen Kontrastverhältnisse von 1000:1 oder besser benötigt werden. Für einige Druckanwendungen sind Kontrastverhältnisse des Belichtungslichts von nur 10:1 jedoch häufig akzeptabel, um ein zufriedenstellendes sensitometrisches Ansprechen zu erhalten.
  • Es wird Bezug genommen auf 6, in der eine Bebilderungsvorrichtung 10 zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche 90 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wird. Eine Modulationsbaugruppe 120 umfasst eine Lichtquelle 20, zylindrische Linsen 74 für die Strahlenbehandlung, einen Drehspiegel 82 zur Lenkung und einen elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85. Die Lichtquelle 20 stellt über eine optische Beleuchtungsachse O einen Beleuchtungsstrahl 109 bereit, der von einer zylindrischen Linse 74 behandelt wird, um ein geeignetes Seitenverhältnis zu erzeugen, derart, dass dieser auf einen elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 fällt. Die Lichtquelle 20 umfasst den VCSEL-Array 100, der in phasenverriegelter Konfiguration betrieben wird, wie zuvor unter Bezug auf 1b beschrieben wurde. Der Beleuchtungsstrahl 109 entlang der Achse O wird von einem Drehspiegel 82 auf den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 gelenkt. Das modulierte Licht von dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 wird hinter dem Drehspiegel 82 gebeugt und von einer Linse 75 auf einen Abtastspiegel 77 gelenkt. Der Drehspiegel 82 dient als Sperr element für das von dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 reflektierte Licht nullter Ordnung.
  • Während sich der Abtastspiegel 77 dreht, bilden einzelne, modulierte Zeilenbilder von dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 ein zweidimensionales Bild auf der Fläche 90 aus. Ein Gerätesteuerungsprozessor 80 übergibt zeilenweise Bildmodulationsdaten an den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 gemäß der Position des Abtastspiegels 77. Wahlweise kann die Steuerung der Lichtquelle 20 auch von dem Gerätesteuerungsprozessor 80 übernommen werden. Für einen hohen optischen Wirkungsgrad und Kontrast wird die projizierte Zeile des auf der Fläche 90 erzeugten Bildes vorzugsweise aus zwei oder mehr Beugungsordnungen des modulierten Lichts aus dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 gebildet.
  • In einem konkreten Ausführungsbeispiel ist der elektromechanische Gitterlichtmodulator 85 eine GEMS-Vorrichtung, könnte aber mit der nötigen Neuanordnung von Komponenten alternativ auch eine GLV-Vorrichtung sein. Beispielsweise würde es ein GLV-gestütztes System erforderlich machen, den Drehspiegel 82 in der Fourierebene der Projektionslinse 75 anzuordnen, wie im Hintergrund der Erfindung US-A-6,411,425 beschrieben. Die Fläche 90 ist ein vorderseitiger Projektionsschirm in einem konkreten Ausführungsbeispiel; allerdings werden ähnliche Strukturen und Operationen für einen rückseitigen Projektionsschirm oder für andere Betrachtungsflächen verwendet. Alternativ hierzu könnte die Fläche 90 auch ein lichtempfindliches Medium sein, wie beispielsweise fotografischer Film oder Papier. Andere Arten von fotografischen Medien, elektrofotografischen Medien oder thermischen Medien sind ebenfalls verwendbar. Die Linse 75 dient als Projektions- oder Drucklinse; in einer in der Praxis verwirklichten Bebilderungsvorrichtung 10 würde anstelle der Linse 75 eine Linsenbaugruppe mit einer Anzahl von Linsenelementen verwendet werden. Ein optionales Quer-Beugungsordnungsfilter 160 kann in Nähe einer Fourierebene (Brennebene) der Linse 75 angeordnet werden, um die Projektion unerwünschter Quer-Beugungsordnungen in dem modulierten Licht zu minimieren.
  • Komponenten der Lichtquelle 20
  • Es wird Bezug genommen auf 4, in der in schematischer Darstellung eine Anordnung von Komponenten der erfindungsgemäßen Lichtquelle 20 gezeigt wird. Ein VCSEL-Array 100 umfasst eine Vielzahl von Abstrahlungselementen 102 und 103, die einen Ausgangsstrahl 105 für eine Fouriertransformationslinse 122 erzeugen. Die Fouriertransformationslinse 122 lenkt den Ausgangsstrahl 105 auf ein Beleuchtungsraumfilter 130, das den Ausgangsstrahl 105 derart behandelt, dass unerwünschte Rauminhalte beseitigt werden. Der behandelte Ausgangsstrahl 107 wird dann von einer Linse 124 gesammelt, bevor er als Beleuchtungsstrahl 109 abgestrahlt wird. Die Brennweiten f1 und f2 sind in 4 dargestellt und zeigen die bevorzugte relative Beabstandung für Komponenten entlang der optischen Achse. Wenn die Brennweiten f1 und f2 gleich sind, erzeugt der VCSEL-Array in der Anordnung von 4 eine 1:1 Bebilderung. Die Vergrößerung hängt von dem Verhältnis der Brennweiten f1 und f2 ab.
  • 5a und 5b zeigen mögliche alternative Anordnungen für das erfindungsgemäße Beleuchtungsraumfilter 130. Wie im Rahmen des Erfindungshintergrunds der vorliegenden Patentanmeldung erwähnt, kann das VCSEL-Array 100 in einem phasenversetzten Modus oder in einer phasenversetzten Konfiguration betrieben werden, wie bereits unter Bezugnahme auf die VCSEL-Abstrahlungselemente 102 und 103 in 1a und auf die Strahlenraumverteilung in 2a und 2b beschrieben. Für einen phasenversetzten Modus ist die Konfiguration des Beleuchtungsraumfilters 130 in der Draufsicht aus 5a dargestellt, wobei die Aperturen 132 strategisch so angeordnet sind, dass sie die Keulen 110a–110d durchlassen. Der schattierte Bereich des Beleuchtungsraumfilters 130 sperrt Licht mit unerwünschten Raumkomponenten. In ähnlicher Weise zeigt 5b die Konfiguration des Beleuchtungsraumfilters 130 für einen phasenverriegelten Modus, und zwar entsprechend der Anordnung von 1b und der Strahlenraumverteilung von 3a und 3b. In 5b lässt eine einzelne Apertur 132 Licht von der mittlere Keule 110e durch.
  • Es wird Bezug genommen auf 7, in der eine alternative Anordnung von Komponenten der Lichtquelle 20 gezeigt wird, um einen Beleuchtungsstrahl für die vorliegende Erfindung zu erzeugen, der gleichzeitig eine beliebige von drei Farben aufweist. Ein roter VCSEL-Array 100r, ein grüner VCSEL-Array 100g und ein blauer VCSEL-Array 100b liefern Licht für ein Farbkombinationselement 73. Das Farbkombinationselement 73 lenkt dann das Licht entlang einer gemeinsamen optischen Ausgabeachse O zur Fouriertransformationslinse 122, zum Beleuchtungsraumfilter 130 und zuletzt zur Kollimationslinse 124, um den Beleuchtungsstrahl bereitzustellen. Das Farbkombinationselement 73 ist in einem Ausführungsbeispiel ein X-Cube, könnte alternativ aber auch ein Philips-Prisma oder eine geeignete Anordnung dichroitischer Flächen sein, wie in der optischen Technik bekannt ist.
  • Ausführungsbeispiele für farbsimultane Bebilderung
  • Es wird Bezug genommen auf 8, die eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Bebilderungsvorrichtung 10 für die farbsimultane Bebilderung in einem phasenverriegelten Modus zeigt, wie dieser beispielsweise in einer Vollfarben-Anzeigevorrichtung zum Einsatz käme. Es werden einzelne Lichtquellen 20r, 20g und 20b bereitgestellt, und zwar in einer entsprechenden roten, grünen und blauen Modulationsbaugruppe 120r, 120g bzw. 120b. Die optischen Komponenten für jede Lichtquelle 204, 20g und 20b haben vorzugsweise die in 4 gezeigte Grundanordnung. Die rote Lichtquelle 20r ist auf einen roten, elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85r gerichtet, die grüne Lichtquelle 20g ist auf einen grünen, elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85g gerichtet und die blaue Lichtquelle 20b ist auf einen blauen, elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85b gerichtet. Wie in jeder Modulationsbaugruppe 120r, 120g oder 120b dargestellt, können eine oder mehrere Beugungsordnungen gesammelt und für Bebilderungszwecke gelenkt werden.
  • 9 zeigt eine alternative Anordnung für die mehrfarbige, farbsimultane, erfindungsgemäße Bebilderung, die entweder für einen phasenversetzten Modus verwendbar ist, wie zuvor mit Bezug auf 1a, 2a und 2b beschrieben wurde, oder für einen phasenverriegelten Modus, wie zuvor mit Bezug auf 1b, 3a und 3b beschrieben wurde. In der Anordnung von 9 sind die elektromechanischen Gitterlichtmodulatoren 85r, 85g und 85b innerhalb jeder Lichtmodulationsbaugruppe 120r, 120g und 120b in einem schrägen Winkel bezüglich ihrer jeweiligen Lichtquellen 20r, 20g und 20b angeordnet. Diese Anordnung erübrigt die Notwendigkeit von Drehspiegelkomponenten 82 zur Lenkung der Beleuchtung auf die elektromechanischen Gitterlichtmodulatoren 85r, 85g bzw. 85b. 9 zeigt zudem die einfachst mögliche Anordnung von Lichtquellenkomponenten 20, wobei die Lichtquellen 20r, 20g und 20b nur aus dem VCSEL-Array 100 bestehen; dies ist beispielsweise in der grünen Modulationsbaugruppe 120g dargestellt, wo die grüne Lichtquelle 20g nur aus dem grünen VCSEL-Array 100g besteht. Die räumliche Filterung sollte vorzugsweise an einem Punkt in dem Strahlengang durchgeführt werden, und zwar vor oder nach der Modulation. Für die räumliche Filterung der Ausgangsbeleuchtung kann jede Lichtquelle 20r, 20g und 20b das Beleuchtungsraumfilter 130 verwenden, wie mit Bezug auf 4, 5a, 5b und 7 beschrieben. Die beste Anordnung ist jedoch der Einsatz eines Modulationslicht-Raumfilters 134 in jedem modulierten Strahlengang, wie in 9 gezeigt. In jeder Modulationsbaugruppe 120r, 120g und 120b bildet eine Linsenbaugruppe 126 ein Bild, typischerweise mit anamorphotischer Vergrößerung, eines entsprechenden VCSEL-Arrays 100 auf einen entsprechenden elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85r, 85g bzw. 85b ab.
  • 10 zeigt eine Anordnung für das erfindungsgemäße Modulationslicht-Raumfilter 134, wobei das VCSEL-Array 100 in der Lichtquelle 20 in der phasenversetzten Konfiguration betrieben wird, wie mit Bezug auf 1a, 2a und 2b beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung des Modulationslicht-Raumfilters 134 variiert, abhängig davon, ob ein phasenversetzter oder phasenverriegelter Betrieb verwendet wird. Die in 2b gezeigte Position der Keulen 110a–110d entspricht der bezeichneten Position der reflektierten Strahlen der nullten Ordnung 210a, 210b, 210c und 210d, wie in 10 dargestellt. Daher sperrt die in 9 gezeigte Anordnung des Modulationslicht-Raumfilters 134 in jedem Farbkanal jeden reflektierten Strahl nullter Ordnung 210a–210d, so dass dieser nicht auf das in 8 gezeigte Farbkombinationselement 73 gelenkt wird. Moduliertes Licht ist andererseits das von dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 gebeugte Licht, das in Paarungen modulierter Beugungsordnungen 210a+/210a–, 210b+/210b–, 210c+/210c– und 210d+/210d– erscheint, wie in 10 dargestellt. Die Paarung der Beugungsordnung 210a+ und 210a– enthält das gebeugte Licht erster Ordnung, das aus der Modulation der Keule 110a durch den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 resultiert. In ähnlicher Weise enthalten die Beugungsordnungen 210b+ und 210b– gebeugtes Licht erster Ordnung, das der Keule 110b entspricht, die Beugungsordnungen 210c+ und 210c– enthalten gebeugtes Licht erster Ordnung, das der Keule 110c entspricht, und die Beugungsordnungen 210d+ und 210d– enthalten gebeugtes Licht erster Ordnung, das der Keule 110d entspricht. Die Aperturen 136 und 138 sind derart bemessen und beabstandet, dass die Beugungsordnungen 210a+, 210a–, 210b+, 210b–, 210c+, 210c–, 210d+ und 210d– hindurchtreten, wie gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass nur gebeugtes Licht erster Ordnung in der Anordnung des in 10 gezeigten Modulationslicht-Raumfilters 134 verwendet wird. Wenn gebeugtes Licht höherer Ordnung verwendet wird, würde die Anordnung des Modulationslicht-Raumfilters 134 erheblich komplexer sein.
  • Auflichtmodus
  • Die Anordnung der in dem Modulationslicht-Raumfilter 134 verwendeten Aperturen 136 und 138 ist geeignet, um die Beugungsordnungen 210a+, 210a–, 210b+, 210b–, 210c+, 210c–, 210d+ und 210d– hindurchtreten zu lassen. Alternativ hierzu könnte ein inverser Auflichtbebilderungsmodus verwendet werden, in dem die Aperturen 136 und 138 durch lichtundurchlässige Blenden ersetzt sind und in dem die lichtundurchlässigen Teile des Modulationslicht-Raumfilters 134 stattdessen transparent sind. (Dies wäre im Wesentlichen äquivalent zu einer Adaption des Beleuchtungsraumfilters 130, das ursprünglich zur Anordnung in dem Beleuchtungsstrahlengang mit der in 5a gezeigten Anordnung entwickelt wurde, an den modulierten Strahlengang.) Mit einer solchen alternativen Anordnung wird nur das von dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 reflektierte Licht nullter Ordnung direkt zur Fläche 90 gelenkt. Beugungsordnungen ungleich der nullten Ordnung werden gesperrt. Mit dieser Art der Bebilderung beinhaltet der Strahlengang des modulierten Lichts kein Licht, das in der ersten oder in höheren Beugungen gebeugt ist; im Auflichtmodus wird nur das reflektierte Licht erster Ordnung verwendet. Obwohl die Bebilderung mit Auflicht für bestimmte Arten von Bebilderungsvorrichtungen wegen der Kontrastanforderungen möglicherweise ungeeignet ist, gibt es kontrastschwache Bebilderungsanwendungen, für die eine Bebilderung mit Auflicht in Verbindung mit der Bebilderungsvorrichtung 10 verwendbar ist. Geeignete Verwendungen für die Bebilderung mit Auflicht können u.a. einige Druckanwendungen sein, die beispielsweise einen höheren Wirkungsgrad und nur einen schwachen bis mittleren Kontrast erfordern. Für die phasenversetzte Konfiguration könnte die in 9 gezeigte Anordnung der Komponenten an den Bebilderungsbetrieb mit Auflicht ohne weiteres angepasst werden, indem das Modulationslicht-Raumfilter 134 eine Anordnung hat, die im Vergleich zu der in 10 gezeigten umgekehrt ist. Für den Bebilderungsbetrieb mit Auflicht in der alternativen phasenverriegelten Konfiguration könnte die Gesamtanordnung aus 9 verwendet werden, wobei das Modulationslicht-Raumfilter 134 so modifiziert ist, dass es nur eine einzelne mittige Apertur aufweist.
  • Korrektur des Seitenverhältnisses der VCSEL-Abstrahlung
  • Der elektromechanische Gitterlichtmodulator 85 hat ein großes Seitenverhältnis von Höhe zu Breite und benötigt einen einfallenden Beleuchtungsstrahl, der im Wesentlichen das gleiche Seitenverhältnis hat. Für Anwendungen, die eine einfallende Beleuchtung mit relativ kleiner Strahlungsleistung erfordern, kann das VCSEL-Array 100 mit einem großen Seitenverhältnis von Höhe zu Breite hergestellt werden. In derartigen Anwendungen sind herkömmliche sphärische Optiken verwendbar, um das VCSEL-Array 100 auf den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 mit der geeigneten Verstärkung abzubilden. Wie bereits im Hintergrund der Erfindung erwähnt, stellt das VCSEL-Array 100 höhere Strahlungsleistungen bereit, wenn es mit einem rechtwinkligeren Seitenverhältnis bemessen ist. Um eine Beleuchtung mit höherer Strahlungsleistung bereitzustellen, sollten anamorphotische Optiken vorzugsweise für eine Umwandlung des Seitenverhältnisses verwendet werden, wenn das VCSEL-Array 100 auf den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 abgebildet wird. Beispielsweise könnten zu diesem Zweck zylindrische Linsen verwendet werden. Eine anamorphotische Vergrößerung bis zu einem Bereich von 10:1 lässt sich mithilfe herkömmlicher und in der Bebilderung bekannter Techniken erzielen.
  • In einigen Anwendungen sind sogar noch größere Werte der effektiven anamorphotischen Vergrößerung erforderlich. Es wird Bezug genommen auf 11, in der eine alternative Anordnung der Lichtquelle 20 gezeigt wird, die ein zusätzliches Maß der anamorphotischen Vergrößerung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Das von dem VCSEL-Array 100 abgestrahlte Licht wird von der Fouriertransformationslinse 122 auf einen Mikrolinsenwandler 140 gelenkt. Das in den Mikrolinsenwandler 140 eingegebene Licht hat die in 12a gezeigte Anordnung von Keulen 110a–110d. Der Mikrolinsenwandler 140 umfasst ein zylindrisches Linsen-Array 141a und ein Kollimationslinsen-Array 141b, die zusammenwirken, um das Seitenverhältnis des abgestrahlten Lichts zu verändern. Eine Linse 142 richtet das Licht auf den elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85. Die Brennweiten f1 und f2 der Fouriertransformationslinse 122 und 142 sind wie in der Fig. dargestellt. Bei dieser Anordnung ist der Mikrolinsenwandler 140 in der Fourierebene der Fouriertransformationslinse 122 platziert. Bei dieser Fourierebenenposition ist eine erhebliche Modifikation des Abstrahlungsmusters möglich, wie in der optischen Technik bekannt ist.
  • 13a und 13b zeigen in teilweise perspektivischer Ansicht die jeweilige Anordnung des zylindrischen Linsen-Arrays 141a und des Kollimationslinsen-Arrays 141b in dem Mikrolinsenwandler 140 aus 11 gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird Bezug genommen auf 13a, in der das zylindrische Linsen-Arrays 141a eine Anordnung aus zylindrischen Mikrolinsenelementen 144 zeigt, die zur Abstimmung des Seitenverhältnisses in geeigneter Weise angeordnet sind. Wie anhand der Strichlinien gezeigt, wird ein zylindrisches Mikrolin senelement 144 in der Raumposition jeder Keule 110a–110d verwendet. Es wird Bezug genommen auf 13b, in der das Kollimationslinsen-Array 141b eine Anordnung aus Kollimationsmikrolinsenelementen 146 entsprechend der Positionsanordnung von den in dem zylindrischen Linsen-Array 141a verwendeten zylindrischen Mikrolinsenelementen 144 umfasst. Die Kombination von zylindrischen Mikrolinsenelementen 144 und Kollimationsmikrolinsenelementen 146, entsprechend jeder Keule 110a–110d des abgestrahlten Lichts, behandelt das Seitenverhältnis der Keulen 110a–110d, wie in 12a dargestellt, zur Erzeugung eines stärker linearen Seitenverhältnisses der behandelten Keulen 110a', 110b', 110c' und 110d', wie in 12b dargestellt.
  • Die Erfindung wurde mit besonderem Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt, sondern kann von einschlägigen Fachleuten innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie zuvor beschrieben und in den nachstehenden Ansprüchen offenbart, Varianten und Abwandlungen unterzogen werden. Beispielsweise könnte die Bebilderungsvorrichtung 10 über einige VCSEL-Arrays 100 verfügen, die in einer phasenversetzten Konfiguration betrieben werden, während andere VCSEL-Arrays 100 in einer phasenverriegelten Konfiguration arbeiten. Obwohl die vorstehenden Ausführungsbeispiele für eine bestimmte Ausrichtung der Achsensymmetrie des VCSEL-Array 100 beschrieben wurden, wäre mit entsprechenden Modifikationen der Bebilderungsvorrichtung 10 eine andere Ausrichtung verwendbar. Zwar werden in einem Ausführungsbeispiel organische VCSEL-Arrays 100 verwendet, aber alternativ könnten auch herkömmliche, nicht organische VCSEL-Arrays 100 verwendet werden. Die Bebilderungsvorrichtung 10 könnte eine herkömmliche Bebilderung verwenden, in der moduliertes, gebeugtes Licht auf die Fläche 90 gerichtet wird, oder eine Auflichtbebilderung, in der das reflektierte Licht nullter Ordnung aus dem elektromechanischen Gitterlichtmodulator 85 das Bild ausbildet. Für einen vergrößerten Farbfächer könnten mehr als drei VCSEL-Arrays 100 als Farblichtquellen verwendet werden.
  • Der Abtastspiegel 77 dient in den beschriebenen Ausführungsbeispielen als das Abtastelement. Aber auch andere geeignete Abtastelemente könnten verwendet werden, beispielsweise verschiedene Arten von Prismen, rotierende Polygonspiegel und optoelektronische Strahlenlenkungsvorrichtungen. Als eine alternative Anordnung zur Ausbildung eines abgetasteten, zweidimensionalen Anzeigebildes könnte ein planer optischer Wellenleiter verwendet werden, wie beispielsweise beschrieben in US-A-5,381,502, erteilt an Veligdan am 10. Januar 1995 mit dem Titel „Flat Or Curved Thin Optical Display Panel" (Flaches oder gekrümmtes, dünnes, optisches Anzeigepanel), wofür der Abtastspiegel 77 als rotierender Polygonspiegel konfiguriert werden könnte. Für die Druckvorrichtung ist ein Medientransportmechanismus zum Abtasten und Transportieren eines Mediums in den Gang des modulierten Lichts bei einer geeigneten Geschwindigkeit zur Ausbildung eines zweidimensionalen Bildes verwendbar.
  • 6, 8 und 9 zeigen Anordnungen der Komponenten in erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, wobei der elektromechanische Gitterlichtmodulator 85 eine GEMS-Vorrichtung ist. Eine Neuanordnung der Komponenten wäre notwendig, um diese Konfigurationen zur Verwendung mit GLV-Vorrichtungen anzupassen, und zwar anhand in der optischen Konstruktion bekannter Techniken und wie im Hintergrundmaterial von US-A-6,411,425 beschrieben. Beispielsweise würde unter Bezug auf 9 ein einzelnes Modulationslicht-Raumfilter 134 auf der Fourierebene der Projektionslinse 75 angeordnet werden, anstatt Modulationslicht-Raumfilter 134 in jeder Farbmodulationsbahn zu verwenden. In 6 würde beispielsweise der Drehspiegel 82 in der Fourierebene der Projektionslinse 75 mit GLV-Modulation angeordnet. 8 würde ebenfalls einen einzelnen Drehspiegel 82 in der Fourierebene der Projektionslinse 75 erforderlich machen und einen komplexen Strahlengang umfassen, in welchem vorkombiniertes Licht auf den Drehspiegel 82 gelenkt, dann am Farbkombinationselement 73 in seine Farbkomponenten zerlegt und anschließen moduliert und als modulierter Lichtstrahl rekombiniert wird, wobei dessen Beugungsordnungen durch den Drehspiegel auf den Abtastspiegel 77 projiziert würden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wurden zur Bereitstellung modulierten Lichts in Bebilderungsanwendungen, in Vorrichtungen, wie Druckern, Projektoren und Anzeigevorrichtungen beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in anderen Arten von Bebilderungsvorrichtungen verwendet werden könnte, sowie in anderen Vorrichtungen, die modulierte Laserlichtenergie für eine Reihe von Funktionen verwenden, wie beispielsweise Mess- oder Aufzeichnungsfunktionen.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche mit: a) einer Lichtquelle mit mindestens einem ersten VCSEL-Array mit Abstrahlungselementen zur Bereitstellung eines Beleuchtungslichtstrahls entlang einer Beleuchtungsachse; b) einem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen zur Modulation des Beleuchtungsstrahls gemäß Bilddaten, um einen modulierten Strahl bereitzustellen, der eine Vielzahl von Beugungsordnungen umfasst; c) einem Sperrelement zum Sperren mindestens einer der Beugungsordnungen von dem modulierten Strahl; d) Mitteln zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls, um ein geeignetes Seitenverhältnis bereitzustellen, derart, dass der Beleuchtungsstrahl auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen fällt und/oder zur Entfernung unerwünschten Rauminhalts; und e) einer Projektionslinse, die mit einem Abtastelement zusammenwirkt, um den modulierten Lichtstrahl auf die Fläche zu lenken, wodurch ein Zeilenbild auf der Fläche entsteht.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das erste VCSEL-Array ein organisches VCSEL-Array ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das erste VCSEL-Array optisch gepumpt ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das aus jedem Abstrahlungselement in dem ersten VCSEL-Array emittierte Licht die gleiche Phase hat.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das aus einem Abstrahlungselement in dem VCSEL-Array emittierte Licht und das aus einem benachbarten Abstrahlungselement emittierte Licht entgegengesetzte Phasen haben.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen ein Gitterlichtventil ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen eine konforme GEMS-Vorrichtung ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement den Beleuchtungsstrahl auch zu dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen lenkt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement einen Lichtstrahl nullter Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement mindestens einen Lichtstrahl erster Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement mindestens einen Lichtstrahl nicht nullter Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, die zudem eine Linse zur Bebilderung des ersten VCSEL-Arrays auf dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen umfasst.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Projektionslinse ein Seitenverhältnis des ersten VCSEL-Arrays behandelt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Abtastelement aus der Gruppe stammt, die aus rotierendem Spiegel, Polygonspiegel, Prisma, elektrooptischer Strahlenlenkungskomponente und Medientransportmitteln besteht.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein vorderseitiger Projektionsschirm ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein rückseitiger Projektionsschirm ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche einen planen optischen Wellenleiter umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein lichtempfindliches Medium ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das lichtempfindliche Medium aus der Gruppe stammt, die aus fotografischem Medium, elektrofotografischem Medium und thermischem Medium besteht.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche mit: e) einem Gerätesteuerungsprozessor zur Bereitstellung der Bilddaten an das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen gemäß der Positionierung des Abtastelements.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Mittel zu Behandlung des Beleuchtungsstrahls ein Beleuchtungsraumfilter umfassen.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Lichtquelle zudem eine Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichts von dem ersten VCSEL-Array zu dem Beleuchtungsraumfilter umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das erste VCSEL-Array einen Ausgangsstrahl mit mindestens einer Keule abstrahlt, und worin die Lichtquelle zudem folgendes umfasst: (i) eine Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichtstrahls auf ein Wandlerelement, das nahe der Fourierebene der Fouriertransformationslinse angeordnet ist, wobei das Wandlerelement das Seitenverhältnis der mindestens einen Keule derart modifiziert, dass ein modifizierter Ausgangsstrahl erzeugt wird; und (ii) eine Linse zur Bereitstellung des modifizierten Ausgangsstrahls als der Beleuchtungsstrahl.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das erste VCSEL-Array einen ersten Ausgangsstrahl mit einer ersten Farbe abstrahlt, und worin die Lichtquelle zudem folgendes umfasst: a) ein zweites VCSEL-Array zur Abstrahlung eines zweiten Ausgangsstrahls mit einer zweiten Farbe; b) ein drittes VCSEL-Array zur Abstrahlung eines dritten Ausgangsstrahls mit einer dritten Farbe; und c) ein Farbkombinationselement zur Lenkung des ersten, zweiten und dritten Ausgangsstrahls auf der Beleuchtungsachse.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Lichtquelle zudem eine Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichtes auf der Beleuchtungsachse zu einem Beleuchtungsraumfilter umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Wandlerelement ein Mikrolinsen-Array umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche mit: a) einer ersten, zweiten und dritten Farbmodulationsbaugruppe, wobei jede Modulationsbaugruppe einen Bebilderungslichtstrahl mit einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Farbe bereitstellt, und wobei jede Modulationsbaugruppe folgendes umfasst: (i) ein VCSEL-Array zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls aus einer Vielzahl von Abstrahlungselementen in dem VCSEL-Array; (ii) ein lineares Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen, um den Beleuchtungsstrahl gemäß den Bilddaten zu modulieren und einen modulierten Strahl bereitzustellen, der eine Vielzahl von Beugungsordnungen umfasst; (iii) ein Sperrelement, um mindestens eine der Vielzahl von Beugungsordnungen des modulierten Strahls zu sperren und den Beleuchtungslichtstrahl bereitzustellen; und (iv) Mittel zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls, um ein geeignetes Seitenverhältnis bereitzustellen, derart, dass der Beleuchtungsstrahl auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen fällt und/oder zur Entfernung unerwünschten Rauminhalts; b) einem Farbkombinationselement, um entlang einer einzelnen Ausgabeachse die ersten, zweiten und dritten Farbbebilderungs-Lichtstrahlen zu kombinieren und einen mehrfarbigen, modulierten Lichtstrahl zu bilden; und c) einem Linsenelement, das mit einem Abtastelement zusammenwirkt, um den mehrfarbigen, modulierten Lichtstrahl auf die Fläche zu lenken, wodurch ein mehrfarbiges Zeilenbild auf der Fläche entsteht.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das VCSEL-Array ein organisches VCSEL-Array ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das VCSEL-Array optisch gepumpt ist.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das aus jedem der Vielzahl von Abstrahlungselementen in dem VCSEL-Array emittierte Licht die gleiche Phase hat.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das aus einem Abstrahlungselement in dem VCSEL-Array emittierte Licht und das aus einem benachbarten Abstrahlungselement emittierte Licht entgegengesetzte Phasen haben.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen eine konforme GEMS-Vorrichtung ist.
  • Vorrichtung, worin das Sperrelement den Beleuchtungsstrahl auch zu dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen lenkt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement einen Lichtstrahl nullter Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement mindestens einen Lichtstrahl nicht nullter Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Sperrelement mindestens einen Lichtstrahl erster Ordnung sperrt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Mittel zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls eine Linse zur Bebilderung des VCSEL-Arrays auf dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen umfasst.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Linse ein Seitenverhältnis des VCSEL-Arrays behandelt.
  • Vorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Abtastelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem rotierendem Spiegel, einem Polygonspiegel, einem Prisma, einer elektrooptischen Strahlenlenkungskomponente und einem Medientransportmittel besteht.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein vorderseitiger Projektionsschirm ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein rückseitiger Projektionsschirm ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche einen planen optischen Wellenleiter umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Fläche ein lichtempfindliches Medium ist.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das lichtempfindliche Medium aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem fotografischen Medium, einem elektrofotografischen Medium und einem thermischen Medium besteht.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche mit: e) einem Gerätesteuerungsprozessor zur Bereitstellung der Bilddaten auf jedem der linearen Arrays aus elektromechanischen Gittervorrichtungen gemäß der Positionierung des Abtastelements.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Farbmodulationsbaugruppe ein Beleuchtungsraumfilter zu Behandlung des Beleuchtungsstrahls umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin die Farbmodulationsbaugruppe zudem eine Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichts von dem VCSEL-Array auf das Beleuchtungsraumfilter umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung, worin die Farbmodulationsbaugruppe einen Ausgangsstrahl mit mindestens einer Keule abstrahlt, und worin die Farbmodulationsbaugruppe zudem folgendes umfasst: (i) eine Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichtstrahls auf ein Wandlerelement, das nahe der Fourierebene der Fouriertransformationslinse angeordnet ist, wobei das Wandlerelement ein Seitenverhältnis der mindestens einen Keule derart modifiziert, dass ein modifizierter Ausgangsstrahl erzeugt wird; und (ii) eine Linse zur Bereitstellung des modifizierten Ausgangsstrahls als der Beleuchtungsstrahl.
  • Bebilderungsvorrichtung, worin das Farbkombinationselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus X-Cube- und Philips-Prisma besteht.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Farbkombinationselement eine Anordnung aus dichroitischen Flächen umfasst.
  • Bebilderungsvorrichtung zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche, worin das Wandlerelement ein Mikrolinsen-Array umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls mit folgenden Schritten: a) Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls aus einem VCSEL-Array mit einer Vielzahl von Abstrahlungselementen innerhalb des VCSEL-Arrays; b) Modulation des Beleuchtungsstrahls an einem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen, um eine Vielzahl von Beugungsordnungen bereitzustellen; c) Sperrung von mindestens einer der Vielzahl von Beugungsordnungen zur Ausbildung des modulierten Lichtstrahls; und d) Behandlung des Beleuchtungsstrahls, um ein geeignetes Seitenverhältnis bereitzustellen, derart, dass der Beleuchtungsstrahl auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen fällt und/oder zur Beseitigung unerwünschten Rauminhalts.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin das VCSEL-Array ein organisches VCSEL-Array ist.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Erzeugung des Beleuchtungsstrahls den Schritt des optischen Pumpens des VCSEL-Arrays umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Erzeugung des Beleuchtungsstrahls aus dem VCSEL-Array benachbarte Abstrahlungselemente des VCSEL-Arrays zur Abstrahlung in der gleichen Phase aktiviert.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Erzeugung des Beleuchtungsstrahls aus dem VCSEL-Array benachbarte Abstrahlungselemente des VCSEL-Arrays zur Abstrahlung in der entgegengesetzten Phase aktiviert.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen ein Gitterlichtventil ist.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen eine konforme GEMS-Vorrichtung ist.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt des Sperrens der mindestens Beugungsordnung einen aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens einer nullten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt des Sperrens der mindestens einen Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens mindestens einer nicht nullten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt des Sperrens der mindestens einen Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens einer ersten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Behandlung des Beleuchtungsstrahls zudem den Schritt des Bereitstellens eines Beleuchtungsraumfilters zur Bereitstellung eines Satzes von Lichtkeulen umfasst, die von dem VCSEL-Array als der Beleuchtungsstrahl abgestrahlt werden.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Erzeugung des Beleuchtungsstrahls den Schritt der Bebilderung des VCSEL-Arrays auf dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen umfasst.
  • Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls, worin der Schritt der Bebilderung des VCSEL-Arrays zudem den Schritt der anamorphotischen Vergrößerung des VCSEL-Arrays umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes auf einer Fläche mit folgenden Schritten: a) Bereitstellung eines Beleuchtungsstrahls von einem VCSEL-Array mit einer Vielzahl von Abstrah lungselementen innerhalb des VCSEL-Arrays, worin das VCSEL-Array von einem Ausgangsstrahl aktiviert wird; b) Behandelung des Ausgangsstrahls zur Beseitigung unerwünschten Rauminhalts; c) Modulation des Beleuchtungsstrahls an einem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen gemäß Bilddaten, um eine Vielzahl von Beugungsordnungen bereitzustellen; d) Sperrung von mindestens einer der Vielzahl von Beugungsordnungen, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen; und e) Projizieren des Beleuchtungsstrahls auf die Fläche.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt zur Behandlung des Ausgangsstrahls zudem den Schritt der Filterung des Ausgangsstrahls zur Beseitigung unerwünschten Rauminhalts umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt des Projizierens des Beleuchtungsstrahls zudem den Schritt der Lenkung des Beleuchtungsstrahls auf ein Abtastelement umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin das VCSEL-Array ein organisches VCSEL-Array ist.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bereitstellung des Beleuchtungsstrahls den Schritt des optischen Pumpens des VCSEL-Arrays umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bereitstellung des Beleuchtungsstrahls aus dem VCSEL-Array benachbarte Abstrahlungselemente des VCSEL-Arrays zur Abstrahlung in der gleichen Phase aktiviert.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bereitstellung des Beleuchtungsstrahls aus dem VCSEL-Array benachbarte Abstrahlungselemente des VCSEL-Arrays zur Abstrahlung in der entgegengesetzten Phase aktiviert.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen ein Gitterlichtventil ist.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen eine konforme GEMS-Vorrichtung ist.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt des Sperrens der mindestens einen Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens einer nullten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt des Sperrens der mindestens einen Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens mindestens einer nicht nullten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt des Sperrens der mindestens einen Beugungsordnung aus der Vielzahl von Beugungsordnungen den Schritt des Sperrens einer ersten Beugungsordnung umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Filterung des Ausgangsstrahls zudem den Schritt des Bereitstellens eines Beleuchtungsraumfilters zur Bereitstellung eines Satzes von Lichtkeulen umfasst, die von dem VCSEL-Array als der Beleuchtungsstrahl abgestrahlt werden.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes mit zudem dem Schritt der Positionierung einer Fouriertransformationslinse zur Lenkung des Lichts von dem VCSEL-Array auf das Beleuchtungsraumfilter.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bereitstellung des Beleuchtungsstrahls den Schritt der Bebilderung des VCSEL-Arrays auf dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bebilderung des VCSEL-Arrays zudem den Schritt der anamorphotischen Vergrößerung des VCSEL-Arrays umfasst.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin die Fläche aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem vorderseitigen Projektionsschirm, einem rückseitigen Projektionsschirm und einem planen optischen Wellenleiter besteht.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin die Fläche ein lichtempfindliches Medium ist.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes mit zudem dem Schritt des Transportierens des lichtempfindlichen Mediums in dem Gang des Bebilderungsstrahls.
  • Verfahren zur Ausbildung eines Bildes, worin der Schritt der Bereitstellung eines Beleuchtungsstrahls aus dem VCSEL-Array den Schritt der Lenkung abgestrahlten Lichts durch ein Farbkombinationselement umfasst.
  • Somit wird eine Vorrichtung zur Modulation eines Lichtstrahls aus einer VCSEL-Laserquelle an einer elektromechanischen Gittervorrichtung und zum Abtasten einer oder mehrerer Beugungsordnungen des Lichtstrahls auf einer Fläche bereitgestellt.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Bereitstellung modulierten Lichts aus einem VCSEL-Array (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser-Array) mit einer Phasenkonfiguration, worin jedes einer Vielzahl von Abstrahlungselementen (102) (103) innerhalb des VCSEL-Arrays (100) dieselbe Phase aufweist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: a) ein VCSEL-Array (100) zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls (109) aus einer Vielzahl von Abstrahlungselementen innerhalb des VCSEL-Arrays; b) ein lineares Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) zur Modulation des Beleuchtungsstrahls (109), um eine Vielzahl von Beugungsordnungen vorzusehen; c) ein Sperrelement (82) zur Sperrung bei mindestens einer der Vielzahl von Beugungsordnungen; und d) eine Linse (122) zur Durchführung einer optischen Fourier-Transformation und ein Beleuchtungsraumfilter (130) zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls (109) derart, dass dieser auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) einfällt.
  2. Vorrichtung zur Bereitstellung modulierten Lichts aus einem VCSEL-Array (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser-Array) mit einer Phasenkonfiguration, worin zur Vielzahl der Abstrahlungselemente (102) (103) benachbarte Abstrahlungselemente innerhalb des VCSEL-Arrays (100) eine entgegengesetzte Phase aufweisen, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: a) ein VCSEL-Array (100) zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls (109) aus einer Vielzahl von Abstrahlungselementen innerhalb des VCSEL-Arrays (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser-Array); b) ein lineares Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) zur Modulation des Beleuchtungsstrahls (109), um eine Vielzahl von Beugungsordnungen vorzusehen; c) ein Sperrelement (82) zur Sperrung bei mindestens einer der Vielzahl von Beugungsordnungen; und d) eine Linse (122) zur Durchführung einer optischen Fourier-Transformation und ein Beleuchtungsraumfilter (130) zur Behandlung des Beleuchtungsstrahls (109) derart, dass dieser auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) einfällt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das VCSEL-Array (100) ein organisches VCSEL-Array ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das VCSEL-Array (100) optisch gepumpt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) ein konformes elektromechanisches Gittersystem (GEMS) ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Sperrelement (82) den Beleuchtungsstrahl (109) auch zu dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) leitet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Sperrelement (82) einen Lichtstrahl nullter Ordnung sperrt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Sperrelement (82) mindestens einen Lichtstrahl von nicht nullter Ordnung sperrt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, worin das Sperrelement (82) mindestens einen Lichtstrahl erster Ordnung sperrt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Beleuchtungsstrahl (109) mindestens vier separate Lichtkeulen umfasst, die von dem VCSEL-Array (100) abgestrahlt werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die eine anamorphotische Vergrößerungslinse zur Änderung des Seitenverhältnisses des Beleuchtungsstrahls (109) umfasst.
  12. Verfahren zur Bereitstellung eines modulierten Lichtstrahls aus einem VCSEL-Array (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser-Array) mit einer Phasenkonfiguration, worin jedes einer Vielzahl von Abstrahlungselementen (102) (103) innerhalb des VCSEL-Arrays (100) dieselbe Phase aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls (109) aus einer Vielzahl von Abstrahlungselementen (102) (103) innerhalb des VCSEL-Arrays (100); b) Modulation des Beleuchtungsstrahls (109) an einem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85), um eine Vielzahl von Beugungsordnungen vorzusehen; c) Sperrung mindestens einer Beugungsordnung aus der Vielzahl der Beugungsordnungen, die von dem linearen Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) erzeugt werden, mittels eines Sperrelements (82); und d) Behandlung des Beleuchtungsstrahls (109) derart, dass dieser auf das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) einfällt, mittels einer Linse (122) zur Durchführung einer optischen Fourier-Transformation und eines Beleuchtungsraumfilters (130).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, worin das lineare Array aus elektromechanischen Gittervorrichtungen (85) ein konformes elektromechanisches Gittersystem (GEMS) ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Beleuchtungsstrahl (109) mindestens vier separate Lichtkeulen umfasst, die von dem VCSEL-Array (100) abgestrahlt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Schritt der Behandlung des Beleuchtungsstrahls (109) das Seitenverhältnis des Beleuchtungsstrahls mittels anamorphotischer Vergrößerung ändert.
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