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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Beleuchtungssysteme und kann
z. B. auf ein Bildanzeigesystem wie etwa auf einen xerographischen Drucker
angewendet werden. Insbesondere kann die Erfindung auf ein Beleuchtungssystem
des im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Typs angewendet werden.
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Räumliche
Halbleiterlichtmodulatoren (Halbleiter-SLMs) sind eine brauchbare
Lösung
zur Realisierung hochwertiger, erschwinglicher xerographischer Drucker.
Eine vielversprechende SLM-Technologie, die sowohl für Drucker
als auch für
Anzeigen geeignet ist, ist die verformbare Spiegelvorrichtung oder
die digitale Mikrospiegelvorrichtung (gemeinsam DMD), die von Texas
Instruments Incorporated aus Dallas, Texas, hergestellt wird. Die
DMD ist eine monolithische Halbleitervorrichtung mit einer linearen oder
Flächenmatrix
bistabiler beweglicher Mikrospiegel, die über einer Matrix entsprechender
Adressierungsspeicherzellen hergestellt ist. Eine Ausführungsform
eines xerographischen Druckers, der eine Wolframlichtquelle implementiert,
die über
eine Optik auf eine Abbildungs-DMD-Spiegelmatrix
fokussiert ist, ist im US-Patent 5.041.851 an Nelson mit dem Titel "Spatial Light Modulator
Printer and Method of Operation",
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart.
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In
einem xerographischen Drucker, der einen räumlichen DMD-Abbildungslichtmodulator
implementiert, ist es erwünscht,
die lang gestreckte DMD-Spiegelmatrix (typisch mit einer Länge von etwa
7 Zoll) mit einer homogenen Lichtquelle gleichmäßig zu beleuchten, so dass
jeder Pixelspiegel der Matrix einen Lichtanteil gleicher Intensität moduliert. Dies
ist erforderlich, da die DMD-Spiegelmatrix dieses Licht moduliert,
um eine lichtempfindliche rotierende Drucktrommel zu belichten,
wodurch die Intensität
und Dauer des darauf gerichteten modulierten Lichts die relative
Belichtung der geladenen Trommel bestimmt. Der belichtete Abschnitt
der Trommel enthält
ein latentes Bild, in dem eine Tonermenge an dem Trommelbild haftet,
woraufhin dieser Toner auf ein Druckmedium wie etwa Papier übertragen
und unter Verwendung von Wärme
darauf geschmolzen wird.
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Um
ein dunkles Bild zu erhalten, muss die Energie des auf die DMD-Spiegelmatrix
gerichteten Lichts außerdem
einen ausreichenden Fluss pro Flächeneinheit
haben, um die rotierende Drucktrommel vollständig zu belichten. Falls nicht
genügend
Lichtenergie moduliert und durch die DMD-Spiegelmatrix auf die Trommel
gelenkt wird, wird die Drucktrommel möglicherweise nicht vollständig belichtet,
so dass sich der Kontrast des auf ein Druckmedium gedruckten Bilds
verschlechtert.
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Das
US-Patent 5.159.485 an Nelson mit dem Titel "System and Method for Uniformity of
Illumination for Tungsten Light",
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart einen
anamorphotischen optischen Weg, der so beschaffen ist, dass die
vertikale Komponente des Quelllichts komprimiert wird, so dass sie
an die physikalische Gestalt der DMD-Spiegelmatrix angepasst ist.
Die offenbarte Ausführungsform
erhöht
drastisch die optische Effizienz des Systems, wodurch die Lichtenergie
komprimiert wird, um die DMD-Spiegelmatrix von einer gegebenen Lichtquelle
wie etwa einer Wolframlampe intensiver zu bestrahlen.
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Das
US-Patent 5.151.718 an Nelson mit dem Titel "System and Method for Solid State Illumination for
DMD Devices", ebenfalls
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart eine Matrix
von LED-Strahlern, die so konstruiert ist, dass sie die herkömmliche
Lampe mit Wolframquelle effizient ersetzt. Die LED-Matrix ist geometrisch
konfiguriert und kann durch Impulsausblendung elektrisch so betrieben
werden, dass die Helligkeit des Lichts zu einzelnen Spiegelpixeln
geändert
wird, um eine Graustufenabbildung zu erreichen und Bilder mit unscharfen
Linien zu verringern. Jede der LEDs in der Matrix kann mit einer
Linse versehen sein, die das Licht durch die Optik parallel richtet
und auf die DMD-Spiegelmatrix richtet. Unter Verwendung der LEDs
wird das Licht effizient gelenkt und auf die DMD-Spiegelmatrix fokussiert,
wobei wenig Licht verschwendet und an eine andere Stelle gelenkt
wird. Im Vergleich zu einer herkömmlichen
Wolframlampe wird weniger Lichtenergie der Lichtquelle benötigt, um
die DMD-Spiegelmatrix mit einer besonderen Lichtintensität zu beleuchten.
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Die
LEDs können
schnell ein- und ausgeschaltet werden, wodurch die Fähigkeit
geschaffen wird, die auf die DMD-Spiegelmatrix gelenkte Lichtenergie
zu modulieren, und folglich geholfen wird, einen Graustufendruck
zu erreichen. Zum Beispiel kann die LED während eines gegebenen Zeilendruckzyklus
50% der Zykluszeit eingeschaltet sein, um die DMD-Matrix mit der
Hälfte
der für
dieses besondere Zeitintervall verfügbaren Lichtenergie zu bestrahlen.
Die Ausrichtung der Optik stellt sicher, dass die Energie jeder
LED auf die DMD-Spiegelmatrix gelenkt wird. Das heißt, die
LED-Matrix erzeugt möglicherweise
keine ausreichende und gleichmäßige Lichtenergie,
falls eine LED ausfällt
oder eine verringerte Ausgabe besitzt.
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Aus
EP-A-0 658 857 ist ebenfalls ein Beleuchtungssystem bekannt, das
eine Matrix von LED-Strahlern umfasst. Lichtbündel, die von verschiedenen
LED-Strahlern emittiert
werden und durch ein Strahlteilungsmittel geleitet werden, werden
durch ein Bilderzeugungsmittel an den jeweiligen Spiegelelementen
der DMD zu einem Bild geformt. Außerdem offenbart dieses Dokument
ein Beleuchtungssystem, das eine LED und ein Lichtmischungsmittel,
das das von der LED emittierte Licht gleichmäßig macht, umfasst.
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Das
US-Patent 5.105.207 an Nelson mit dem Titel "System and Method for Achieving Gray
Scale DMD Operation",
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart ein System
zur Verbesserung der Auflösung
eines xerographischen Prozesses durch Untermodulation jedes einzelnen Pixels.
Die Untermodulation wird dadurch erreicht, dass die quadratische
Pixeldarstellung der Lichtstrahlen in jeder abgetasteten Zeile mit
quadratischen Pixeln anamorphotisch auf ein Rechteck mit einer Anzahl
steuerbarer Segmente verringert wird. In dieser Ausführungsform
ist eine herkömmliche Wolframlampe
enthalten.
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Es
ist wünschenswert,
ein preiswertes optisches System mit hoher Intensität zu schaffen.
Außerdem
ist es wünschenswert,
eine Lichtquelle mit hoher Intensität zu schaffen, deren Intensität moduliert
werden kann, um den Graustufendruck auszuführen. Das optische System sollte
leicht auszurichten sein, wodurch irgendeine Verschlechterung der Lichtquelle
gleichmäßig an die
DMD-Matrix übergeben wird
und wodurch sich die Druckqualität
des xerographischen Druckers nicht wahrnehmbar verschlechtert.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Beleuchtungssystem des zu Beginn
erwähnten
Typs, das die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1
umfasst.
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Wenigstens
in bevorzugten Ausführungsformen
erzielt die Erfindung als ein Beleuchtungssystem mit einer lang
gestreckten Matrix aus lichtemittierenden Elementen zusammen mit
einem Streuelement, das das Licht von den einzelnen Lichtelementen
seitlich mischt, um einen lang gestreckten räumlichen Lichtmodulator zu
beleuchten, technische Vorteile. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein holographischer Diffusor implementiert, der das Licht zusammen
mit einer zylindrischen Linse seitlich streut und mischt, um das
Licht vertikal zu komprimieren. Eine 10%ige Verringerung des von
einem der Lichtelemente ausgegebenen Lichts veranlasst eine weniger
als 1%ige lokalisierte Verringerung der Lichtintensität bei dem
räumlichen
Lichtmodulator.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer lang gestreckten
Matrix aus lichtemittierenden Elementen mit einer Mischungsvorrichtung,
die das Licht von den einzelnen lichtemittierenden Elementen in
der seitlichen Richtung, die bei Hardcopy-Anwendungen üblicherweise
als die "Richtung
quer zum Durchlauf" bezeichnet
wird, mischt. Das gemischte Licht von der Mischungsvorrichtung beleuchtet
einen lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator wie etwa eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD),
der aber ebenfalls andere räumliche
Lichtmodulatoren einschließlich
Flüssigkristallanzeigen
usw. umfassen könnte.
Die Mischung des Lichts von den Strahlern veranlasst, dass jeder
Mikrospiegel von mehreren Lichtquellen beleuchtet wird, so dass
der durch einen gegebenen Mikrospiegel erzeugte Verlust der Beleuchtung,
falls sich eine Quelle während
der Zeit verschlechtert, klein ist. Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst außerdem eine Projektionslinse,
wobei das durch den räumlichen
Lichtmodulator modulierte Licht auf der Projektionslinsenpupille
fokussiert wird. Die Projektionslinse fokussiert das modulierte Lichtbild
auf ein Belichtungsmodul wie etwa auf eine organische Photoleitertrommel
(OPC-Trommel).
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Die
lang gestreckte Matrix aus lichtemittierenden Elementen ist in der
Erfindung gebogen oder gekrümmt.
Das Licht von den einzelnen lichtemittierenden Elementen wird so
gelenkt, dass es an dem räumlichen
Lichtmodulator gebündelt
wird. Vorzugsweise wird eine zylindrische Linse genutzt, die das lang
gestreckte Lichtbündel
von der Matrix in der vertikalen Richtung, die auch als die "Durchlaufrichtung" bekannt ist, komprimiert.
Es ist wenigstens ein holographischer Diffusor implementiert und
es sind vorzugsweise zwei holographische Diffusoren implementiert,
wobei ein lang gestreckter Diffusor vor und in nächster Nähe der Matrix aus lichtemittierenden Elementen
angeordnet ist. Ein zweiter holographischer Diffusor ist längs der
Oberfläche
der zylindrischen Linse und vorzugsweise längs ihrer hinteren Oberfläche vorgesehen.
Jeder dieser holographischen Diffusoren streut das Licht von der
Matrix aus lichtemittierenden Elementen in der seitlichen Richtung
oder Richtung quer zum Durchlauf.
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In
einer Ausführungsform
außerhalb
der Umfangs der vorliegenden Erfindung wird eine lineare koplanare
lang gestreckte Matrix aus lichtemittierenden Elementen zusammen
mit einer asphärischen Linse
genutzt, um das Licht von der Matrix in der Richtung quer zum Durchlauf
auf dem lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator zu bündeln.
Die Nutzung der asphärischen
Linse mit der linearen Matrix ist zum Konzentrieren/Bündeln des
lang gestreckten Lichtbündels
in der Richtung quer zum Durchlauf auf den räumlichen Lichtmodulator funktional
gleichwertig der gebogenen Matrix aus lichtemittierenden Elementen
der ersten Ausführungsform.
Zum Mischen der Lichts von der Matrix in der seitlichen Richtung wird
wenigstens eine Mischungsvorrichtung, vorzugsweise ein holographischer
Diffusor, genutzt, obgleich andere Lichtmischungsvorrichtungen einschließlich einer
Mattscheibe oder eines Beugungsgitters verfügbar sind. Somit soll keine
Beschränkung auf
die Nutzung eines holographischen Diffusors abgeleitet werden. Ein
lang gestreckter Diffusor ist vorzugsweise vor und in nächster Nähe der Matrix
aus lichtemittierenden Elementen angeordnet. Außerdem kann längs der
Oberfläche
der asphärischen
Linse und vorzugsweise längs
ihrer hinteren Oberfläche
ein zweiter holographischer Diffusor vorgesehen sein. Vorzugsweise
wird außerdem
eine zylindrische Linse zum Komprimieren des Lichtbündels von
der Matrix aus lichtemittierenden Elementen in der vertikalen oder
Durchlaufrichtung und auf den räumlichen
Lichtmodulator genutzt.
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In
nochmals alternativen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung können
andere Kombinationen zylindrischer Linsen, asphärischer Linsen, Fresnel-Linsen und lichtmischender
Elemente genutzt werden, um das Licht von der lang gestreckten Matrix
aus lichtemittierenden Elementen in der Richtung quer zum Durchlauf
effektiv zu mischen. Jede dieser Ausführungsformen schafft einen
effektiv gemischten lang gestreckten Lichtstrahl zu dem räumlichen
Lichtmodulator für
die Abbildung, wodurch die Verringerung des von irgendeinem lichtemittierenden Element
ausgegebenen Lichts bei dem lang gestreckten Lichtmodulator lediglich
eine leicht verringerte lokalisierte Lichtintensität erzeugt.
Vorzugsweise werden für
die lichtemittierenden Elemente LEDs verwendet, wobei z. B. aber
ebenfalls Laserquellen von Blitzlichtlampen verwendet werden könnten. Durch
die Verwendung von Ausführungsformen
der Erfindung kann die erwartete Verschlechterung (etwa 10%) in
einigen der lichtemittierenden Elemente nach 1000 Betriebsstunden
toleriert werden, ohne dass bei dem räumlichen Lichtmodulator ein
wesentlich verschlechtertes Lichtbündel erfahren wird.
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Es
werden nun Ausführungsformen
der Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben,
in der:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Beleuchtungssystems, durch das eine
lang gestreckte Matrix aus lichtemittierenden Elementen einen lang
gestreckten Lichtstrahl erzeugt, zusammen mit einem Streuelement,
das das Licht von den einzelnen Lichtelementen in der seitlichen
Richtung oder Richtung quer zum Durchlauf gründlich mischt, wobei dieses
gemischte Licht einen lang gestreckten räumlichen Lichtmodulator beleuchtet,
ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, bei der die lang gestreckte Matrix aus lichtemittieren den
Elementen gebogen oder gekrümmt
ist, wobei das Licht von jedem der lichtemittierenden Elemente durch
einen holographischen Diffusor seitlich gestreut und auf den räumlichen
Lichtmodulator gebündelt
wird, wobei eine zylindrische Linse das Licht in der vertikalen
oder Durchlaufrichtung konzentriert;
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3 ein
optisches schematisches Diagramm der in 2 gezeigten
Ausführungsform
ist, das das Licht von der gekrümmten
Matrix aus lichtemittierenden Elementen veranschaulicht, das durch einen
lang gestreckten holographischen Diffusor in der Richtung quer zum
Durchlauf seitlich gestreut, durch eine zylindrische Linse in der
Durchlaufrichtung komprimiert, durch einen räumlichen Lichtmodulator moduliert
und durch eine Projektionslinse auf eine Abbildungsebene, die die
Oberfläche
eines organischen Photoleiters (OPC) eines Hardcopy-Druckers sein kann,
fokussiert wird.
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4 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, bei der der räumliche Lichtmodulator vom
Durchlasstyp wie etwa eine Flüssigkristallanzeige
sein kann;
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5 ein
optisches schematisches Diagramm, das die Wege des Lichts von den
einzelnen lichtemittierenden Elementen veranschaulicht, wenn sie
von unterhalb der Vorrichtung aus 2 betrachtet
werden, ist, das die Krümmung
der Matrix aus lichtemittierenden Elementen sowie, wie die zylindrische
Linse in Bezug auf den räumlichen
Lichtmodulator schräg
verläuft,
veranschaulicht;
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6 eine
Seitenansicht des optischen Diagramms aus 5 ist, die
das Licht jedes lichtemittierenden Elements veranschaulicht, das
in der vertikalen Richtung durch die zylindrische Linse auf den räumlichen
Lichtmodulator komprimiert und durch den räumlichen Lichtmodulator auf
die Projektionslinse nach unten gelenkt wird;
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7 eine
Ansicht von der Unterseite der Vorrichtung aus 2 ist,
die die Orientierung der zwei holographischen Diffusoren und der
zylindrischen Linse in Bezug auf die Matrix aus lichtemittierenden
Elementen und den räumlichen Lichtmodulator
veranschaulicht und die außerdem
die Gehäuseöffnungen
veranschaulicht, die die LEDs halten;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist, bei der eine lineare
koplanare lang gestreckte Matrix aus lichtemittierenden Elementen
in Verbindung mit einer asphärischen
Linse genutzt wird, um das Licht von der Matrix in der Richtung
quer zum Durchlauf auf den lang gestreckten räumlichen Lichtmodulator zu
komprimieren/zu bündeln,
wobei zum Komprimieren des Lichts in der vertikalen oder Durchlaufrichtung
eine zylindrische Linse genutzt wird;
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9 ein
optisches schematisches Diagramm der in 8 gezeigten
Ausführungsform
von oben ist, das die asphärische
Linse veranschaulicht, die das Licht von der lang gestreckten Matrix
aus lichtemittierenden Elementen in der Richtung quer zum Durchlauf
auf den räumlichen
Lichtmodulator bündelt und
auf der Projektionslinse fokussiert;
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10 ein
optisches schematisches Diagramm der in 8 gezeigten
Ausführungsform
von der Seite ist, das die zylindrische Linse veranschaulicht, die
das Licht in der vertikalen oder Durchlaufrichtung auf den räumlichen
Lichtmodulator komprimiert und auf der Projektionslinse fokussiert;
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11 eine
Veranschaulichung einer linearen Matrix mit einer einzelnen Zeile
aus lichtemittierenden Elementen ist, die in der vorliegenden Erfindung
genutzt werden kann, um ein schmales lang gestrecktes Lichtbündel zu
liefern:
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12 eine
alternative Konfiguration der Matrix aus lichtemittierenden Elementen
ist, die mehrere Zeilen aus lichtemittierenden Elementen umfasst,
um ein helleres, allerdings breiteres lang gestrecktes Lichtbündel zu
erzeugen;
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13 ein
optisches schematisches Diagramm einer nochmals weiteren alternativen
Ausführungsform ähnlich der
in 9 gezeigten außerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung ist, in der eine zylindrische Linse zum vertikalen Komprimieren des
Lichts von der Matrix aus lichtemittierenden Elementen genutzt wird,
die möglicherweise
keine einzelnen kreisförmigen
Linsen besitzt, die typisch mit LEDs integriert sind;
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14 ein
optisches schematisches Diagramm der in 13 gezeigten
Ausführungsform von
der Seite ist, das die zylindrische Linse veranschaulicht, die das
Licht von der Matrix aus lichtemittierenden Elementen auf den räumlichen
Lichtmodulator abbildet;
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15 ein
optisches schematisches Diagramm einer nochmals weiteren alternativen
Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist, das eine erste asphärische Linse,
die das Licht von der Matrix aus lichtemittierenden Elementen auf
einen holographischen Diffusor fokussiert, mit einem Paar asphärischer
Linsen, die das gestreute Licht danach auf den räumlichen Lichtmodulator lenken,
veranschaulicht;
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16 ein
optisches schematisches Diagramm der in 15 gezeigten
Ausführungsform
ist, das die Breite des Lichtbündels
durch die Optik veranschaulicht;
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17 eine
nochmals weitere alternative Ausführungsform außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist, bei der anstelle des
holographischen Diffusors ein Glasplattenintegrator genutzt wird,
um das Licht von der Matrix aus lichtemittierenden Elementen in
der Richtung quer zum Durchlauf gründlich und effektiv zu mischen;
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18 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
aus 17 ist, die die Kombination des Glasplattenintegrators
mit abgekanteten Kanten veranschaulicht, der das Licht von einem
Stück zum nächsten lenkt,
um eine gründliche
Mischung des Lichts zu erzielen;
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19 eine
nochmals weitere alternative Ausführungsform außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist, die einen Lichtintegrator
zusammen mit einem holographischen Diffusor nutzt, um eine gründliche
Mischung des Lichts zu erzielen; und
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20 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
aus 19 ist.
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Anhand
von 1 ist nun allgemein bei 10 ein Beleuchtungssystem
gezeigt. Wie zu sehen ist, enthält
das System 10 eine lang gestreckte Matrix 12 aus
lichtemittierenden Elementen 14, wobei das von den einzelnen
Elementen 14 ausgegebene Licht durch ein Lichtstreuelement 16 in
der seitlichen Richtung oder Richtung quer zum Durchlauf gründlich gemischt
wird. Anschließend
wird das gemischte Licht vom Streuelement 16 auf einen
lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator 18 gelenkt, der vorzugsweise eine digitale
Mikrospiegelvorrichtung (DMD) ist wie etwa die, die von Texas Instruments
aus Dallas, Texas, hergestellt wird, auf Wunsch aber ebenfalls andere
räumliche
Lichtmodulatoren einschließlich Flüssigkristallanzeigen
usw. umfassen könnte.
Der räumliche
Lichtmodulator 18 moduliert das auffallende Licht und bildet
ein Lichtbild, das auf die Projektionslinse 20 gelenkt
wird. Die Projektionslinse 20 fokussiert das abgebildete
Licht von dem räumlichen Lichtmodulator 18 auf
eine Bildebene 22 eines Belichtungsmoduls wie etwa eines
organischen Photoleiters (OPC) 24. Um das lang gestreckte
Lichtbündel von
der lang gestreckten Matrix 12 effektiv zu komprimieren
und zu bündeln
und das Licht von den lichtemittierenden Elementen auf den räumlichen
Lichtmodulator 18 abzubilden, können ein Paar Linsen 26 und 28 allein
oder zusammen genutzt werden. In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Lichtmischungsvorrichtung 16 vorzugsweise ein holographischer
Diffusor, wobei sie aber ebenfalls andere Vorrichtungen einschließlich eines
Glasplatten-Lichtintegrators
oder eines durchlässigen
Phasengitters umfassen könnte.
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Übergehend
zu 2 ist nun allgemein bei 30 eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie zu sehen ist, enthält das Beleuchtungssystem 30 eine
gebogene oder gekrümmte
Matrix 32 aus lichtemittierenden Elementen 34,
wobei jedes Element 34 vorzugsweise eine 15-Milliwatt-Lichtemitterdiode
(LED) umfasst. Die gebogene Matrix 32 ist konkav, wobei
das lichtemittierende Ende der LEDs 34 zu der konkaven
Seite der Matrix 32 gerichtet ist, wodurch das Licht von
jeder LED 34 durch eine zylindrische Linse 36 gelenkt
und auf einen lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator 40 gebündelt
wird. Vorzugsweise umfasst der räumliche Lichtmodulator 40 eine
digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD). In enger Nachbarschaft und vor
dem lichtemittierenden Ende jeder LED 34 der Matrix 32 ist
wie gezeigt ein lang gestreckter holographischer Diffusor 42 positioniert,
der eine Krümmung besitzt,
so dass er wie gezeigt parallel zu der Matrix 32 ist. Der
holographische Diffusor 42 streut das Licht von jedem lichtemittierenden
Element 34 in der seitlichen Richtung oder Richtung quer
zum Durchlauf. Vor und auf der ebenen Oberfläche der zylindrischen Linse 36 ist
wie gezeigt ein zweiter Diffusor 46 fest positioniert,
der auf Wunsch aber ebenfalls auf der Rückseite der zylindrischen Linse 36 angeordnet sein
könnte.
Der zusätzliche
holographische Diffusor 46 streut das breite auf die zylindrische
Linse 36 auffallende Lichtbündel in der Richtung quer zum
Durchlauf weiter, bevor das gestreute Licht auf den räumlichen
Lichtmodulator 40 gelenkt wird und auf ihn auffällt. Das
gestreute Licht wird durch den räumlichen Lichtmodulator 40 moduliert
und abgebildet und auf eine Projektionslinse 50 gelenkt,
wobei die Linse 50 das Lichtbild von dem räumlichen
Lichtmodulator 40 auf eine Bildebene 52 fokussiert.
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Anhand
von 3 ist ein optisches schematisches Diagramm der
Ausführungsform
aus 2 gezeigt. Wie veranschaulicht ist, wird das von
jeder der einzelnen LEDs 34 der Matrix 32 ausgegebene Licht
durch den ersten holographischen Diffusor 42 und durch
den zweiten holographischen Diffusor 46 auf die zylindrische
Linse 36 gelenkt. Die Linse 36 liegt in derselben
Ebene wie die Matrix 32 und komprimiert das Lichtbündel von
der LED-Matrix 32 vertikal in der Durchlaufrichtung. Daraufhin
wird das komprimierte Licht wie veranschaulicht auf den räumlichen
DMD-Lichtmodulator 40 gelenkt und beleuchtet ihn. Der lang
gestreckte räumliche
Lichtmodulator 40 moduliert das auffallende Licht und lenkt
das modulierte Lichtbild wie gezeigt auf die Projektionslinse 50, die
unter der Matrix 32 positioniert ist. Die Projektionslinse 50 fokussiert
das Lichtbild von dem räumlichen
Lichtmodulator 40 wie gezeigt auf die Bildebene 52.
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Anhand
von 4 ist nun allgemein bei 60 eine zu der
in 2 und 3 gezeigten alternative bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ge zeigt, bei der anstelle des reflektierenden räumlichen
DMD-Lichtmodulators 40 ein räumlicher Lichtmodulator 62 vom
Durchlasstyp wie etwa eine Flüssigkristallanzeige
genutzt wird. In dieser Ausführungsform
ist die gebogene Matrix 32 aus lichtemittierenden Elementen 34 wie
gezeigt auf der anderen Seite des durchlässigen räumlichen Lichtmodulators 62 positioniert.
Das Licht von der Matrix 32 aus lichtemittierenden Elementen 34 wird
auf den räumlichen
Lichtmodulator 62 gebündelt
und das durchgelassene modulierte Licht daraufhin auf eine Projektionslinse 64 gelenkt.
Das Lichtbild wird durch die Projektionslinse 64 auf die
Abbildungsebene 66 fokussiert. Um das Licht von der Matrix 32 in
der Richtung quer zum Durchlauf zu streuen, werden die holographischen
Diffusoren 68 und 70 genutzt, wobei eine zylindrische
Linse 72 das Licht von der Matrix 32 wie zuvor
beschrieben in der Durchlaufrichtung komprimiert.
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Anhand
von 5 ist nun ein optisches schematisches Diagramm
der in den 2 und 3 gezeigten
Ausführungsform
gezeigt, das die Orientierung jedes der lichtemittierenden Elemente 34 und
den Lichtweg des Lichts von jedem Element 34 veranschaulicht.
Wie veranschaulicht ist, wird das Licht von jedem Element 34 durch
den ersten holographischen Diffusor 42, der parallel zu
der Matrix 32 verläuft,
durch den zweiten holographischen Diffusor 46 und durch
die zylindrische Linse 36 gelenkt und auf den räumlichen
DMD-Lichtmodulator 40 gebündelt. Der räumliche
Lichtmodulator 40 moduliert das gemischte lang gestreckte
Lichtbündel,
wobei das modulierte Lichtbild auf die Projektionslinse 50 gelenkt
wird. Wie gezeigt ist, verläuft
die zylindrische Linse 36 unter einem Winkel Theta schräg zu einer Linie,
die zu dem räumlichen
Lichtmodulator 40 parallel ist. Diese Orientierung der
zylindrischen Linse 36 lenkt das Licht effektiv von der
gebogenen Matrix 32, so dass es den räumlichen Lichtmodulator 40 gleichmäßig beleuchtet
oder auf Wunsch anwenderspezifisch beleuchtet. Die Krümmung der
Matrix 32 ist so gewählt,
dass die gemeinsamen 6 Ansätze
von allen Matrixstrahlern auf eine zentrale Energiekonzentration
bei der Pupille der Projektionslinse fokussiert sind. Diese Technik
ist allgemein als "Koehler"-Beleuchtung bekannt.
Dagegen werden die vertikalen Bündel
oder "Durchlaufrichtungs"-Bündel durch
die zylindrische Linse 36 in der Ebene des räumlichen
Lichtmodulators fokussiert. Dieser Typ der Beleuchtungstechnik ist
allgemein als "Abbe"-Beleuchtung oder
kritische Beleuchtung bekannt.
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Die
einzelnen DMD-Spiegel sind um eine Achse, die um 45 Grad gedreht
ist, +1–10
Grad gegenüber
ihrem Neutralzustand geschwenkt. Wegen des langen Seitenverhältnisses
der DMD-Vorrichtung sind die Winkel jeder Diode so, dass die Energie
jeder Diode von den jeweiligen Spiegeln der DMD-Vorrichtung weg
und auf die Eintrittspupille der Projektionslinse 50 gelenkt
wird. Das Ziel ist es, die maximale Energiemenge von jeder LED-Diode 34 auf
die Abbildungsebene 52 des Systems zu lenken. In der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung, die eine 4,7 Zoll lange DMD-Spiegelmatrix und eine
Projektionslinse mit F5,6 verwendet, ist der Chip jeder LED 34 so
orientiert, dass er etwa 139,43 mm von der Ebene der aktiven Fläche der
DMD ist. Die Entfernung von der aktiven Ebene der DMD bis zur Eintrittspupille
der Linse mit F5,6 ist etwa 185,403 mm, so dass der Bogen der LED-Chipmatrix
einen Radius von 324,833 mm besitzt. Das heißt, die Chips der LEDs liegen
auf einem Bogen mit einem Radius von 324,33 mm. Um sicherzustellen,
dass die Beleuchtungsdämpfung
kompensiert wird, wenn die Beleuchtungsoptiken in dem gesamten Winkel
positioniert sind, werden in der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zweiunddreißig (32) Dioden verwendet.
Allerdings wird keine Beschränkung auf
diese spezifischen Abmessungen und auf die Anzahl oder auf den Typ
der Beleuchtungselemente abgeleitet.
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Ein
eindeutiges Merkmal der gewählten
Kurve ist, dass die Kurve für
die reflektierenden SLMs eine optimale Reflexionseffizienz schafft,
d. h., das reflektierte Licht von jedem Spiegelpixel ist über die Länge oder
die Richtung quer zum Durchlauf nicht das Gleiche. Diese Wirkung
wird durch einen "perspektivischen
Verkürzungs"-Effekt im Ergebnis
der geneigten Reflexion unter verschiedenen radialen Winkeln auf
die Projektionslinse verursacht. Somit können geänderte Matrixwinkel erzeugt
werden, die für verschiedene
Typen von SLMs, sowohl reflektierende als auch durchlässige, optimiert
werden können.
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Ein
weiteres Merkmal der Ausführungsformen
der Erfindung ist, dass die Intensitäten der LEDs 34 einzeln
eingestellt werden, um die Gleichmäßigkeit des Lichtbündels davon
in einer Ebene, je nachdem, welche Ebene wichtig ist, d. h. in der
vorliegenden Ausführungsform
in der Bildebene 52, zu formen. Obgleich der räumliche
Lichtmodulator 40 von einem Ende bis zum anderen Ende gleichmäßig beleuchtet werden
kann, wird somit die Ausgabe jeder LED ideal einzeln gewählt, um
optische Abweichungen wie etwa cos4q-Wirkungen
des Weiterleitungsoptiksystems, das die Projektionslinse 50 enthält, sowie cosq-Wirkungen
der DMD-Ablenkung,
falls eine DMD genutzt wird, zu kompensieren. Es können wieder
durchlässige
räumliche
Lichtmodulatoren wie etwa LCD-Anzeigen oder andere räumliche
Lichtmodulatoren verwendet werden, so dass die Flexibilität der Einstellung
der Lichtausgabe jeder LCD 34 klar ist.
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6 ist
ein optisches schematisches Diagramm des Systems 30 von
der Seite, das den Lichtweg von jedem der lichtemittierenden Elemente 32 zu
dem räumlichen
Lichtmodulator 40 veranschaulicht. Wie gezeigt ist, komprimiert
die zylindrische Linse 36 das Licht in der vertikalen oder
Durchlaufrichtung auf den räumlichen
Lichtmodulator 40. Der räumliche Lichtmodulator 40 lenkt
das abgebildete Licht nach unten und unter der zylindrischen Linse 36 zurück in die
Projektionslinse 50.
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7 ist
eine Mechanikzeichnung des Beleuchtungssystems 30 von unten,
die eine Reihe zylindrischer Öffnungen 76 veranschaulicht,
die durch ein gebogenes Gehäuse 78 geöffnet sind
und in denen jedes der lichtemittierenden Elemente 34 untergebracht
ist. Vorzugsweise ist jede LED 34 in einem lichtreflektierenden
Rohr oder Hohlraum 80 positioniert und auf es bzw. auf
ihn ausgerichtet, so dass die Lichtausgabe jeder LED 34 längs der
Mittelachse des Rohrs 80 gelenkt wird. In jeder der zylindrischen Öffnungen 76 ist
mit Klebstoff oder dergleichen zusammen mit der LED 34 ein
Rohr 80 befestigt. Die Notwendigkeit, die LED in einer
reflektierenden Röhre oder
in einem reflektierenden Hohlraum 80 zu befestigen, besteht
darin, dass sichergestellt wird, dass von der LED ausgegebenes Licht
genau entlang ihrer Mittelachse gelenkt wird, was in einigen LED-Vorrich tungen
möglicherweise
nicht der Fall ist. Falls das von jeder LED 34 ausgegebene
Licht genau entlang der Mittelachse der Vorrichtung liegt, besteht
keine Notwendigkeit, die Vorrichtung 34 vor der Einführung in
das Gehäuse 78 in
dem Rohr 80 auszurichten.
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Die
lang gestreckte Verteilung des Lichts mit gleichmäßiger Intensität zu dem
lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator 40 ist ein technischer Vorteil der vorliegenden
Ausführungsform.
Es ist festgestellt worden, dass während einer verlängerten
Zeitdauer eine oder mehrere LEDs 34 eine Verschlechterung
der Lichtausgabe von so viel wie 10% erfahren. Diese Verschlechterung
ist in einigen Vorrichtungen typisch nach 1000 Betriebsstunden beobachtet
worden. Ausführungsformen
der Erfindung mischen gründlich
das von den einzelnen LEDs ausgegebene Licht in der Richtung quer
zum Durchlauf, um die lokalisierte Verschlechterung der Lichtintensität beim räumlichen
Lichtmodulator 40 wegen der verringerten Ausgabe einer
oder mehrerer LEDs zu verringern. Bei einer 10%igen Verringerung
des von einer LED 34 ausgegebenen Lichts erzeugt die vorliegende
Ausführungsform
in irgendeinem lokalisierten Bereich des lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulators 40 eine lediglich weniger als 1%ige Verringerung der
Lichtintensität.
Für eine
20%ige Verringerung der Lichtintensität irgendeiner LED 34 wird
an irgendeinem Ort längs
des räumlichen
Lichtmodulators 40 eine maximal 3%ige Verringerung des
Lichts beobachtet. Bei einer ungünstigsten
30%igen Verringerung irgendeiner LED-Ausgabe wird in irgendeinem lokalisierten
Bereich längs
des lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulators 40 lediglich eine 6%ige Verringerung der
Intensität
beobachtet. Somit wird das Licht durch die Verwendung der lang gestreckten Matrix
aus lichtemittierenden Elementen zusammen mit den Streuelementen,
die vorzugsweise holographische Diffusoren umfassen, in der Richtung
quer zum Durchlauf effektiv gemischt und homogenisiert, um die lokalisierte
Lichtverringerung beim räumlichen
Lichtmodulator 40 zu verringern. Die gebogene Matrix aus
lichtemittierenden Elementen erzeugt eine ausreichende Lichtausgabe
und kann wie gezeigt eng benachbart zu dem räumlichen Lichtmodulator 40 angeordnet
sein. Vorzugsweise werden zweiunddreißig (32) lichtemittierende
Elemente 34 genutzt, wobei jede LED eine Lichtausgabe von
0,5 Milliwatt besitzt. Die Länge
der Matrix 32 beträgt
typisch etwa 200 Millimeter, wobei die Länge des räumlichen Lichtmodulators 40 etwa
120 Millimeter beträgt.
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Übergehend
zu 8 ist nun bei 100 eine alternative Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Beleuchtungssystem 100 ist ähnlich dem
in 2 gezeigten System 30, wobei eine koplanare
lineare Matrix 102 aus lichtemittierenden Elementen 104 genutzt
wird. Eine zylindrische Linse 106 komprimiert das lang
gestreckte Lichtbündel
von der Matrix 102 in der vertikalen oder Durchlaufrichtung
und lenkt das komprimierte Licht wie gezeigt in eine asphärische Linse 108.
Eine ringförmige
asphärische
Linse 108 komprimiert das Licht in der Richtung quer zum
Durchlauf und ebenfalls in der Durchlaufrichtung und beleuchtet
einen lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulator 110, der vorzugsweise eine DMD wie etwa
die in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent 5.467.146 beschriebene umfasst. Der räumliche Lichtmodulator 110 moduliert
das auffallende Licht und lenkt das modulierte Lichtbild auf eine
Projektionslinse 112, die eine Projektionslinse mit F/5,6
sein kann, obgleich andere Linsen ebenfalls genutzt werden können. Die Projektionslinse 112 fokussiert
das modulierte Lichtbild auf eine Bildebene 114, die ein
OPC-Belichtungsmodul wie etwa die in 1 gezeigte
Trommel 24 sein kann. Wie etwa zuvor in Bezug auf die in 2 gezeigte
Ausführungsform
beschrieben wurde, ist vor der LED-Matrix 102 ein lang
gestreckter holographischer Diffusor 118 positioniert,
der das Licht von jeder der LEDs 104 in der Richtung quer zum
Durchlauf oder in der seitlichen Richtung streut. Der Diffusor 118 streut
das Licht um 0,2 Grad in der Durchlaufrichtung und um 11 Grad oder
mehr in der Richtung quer zum Durchlauf. Um eine Durchmischung des
von den einzelnen LEDs 104 ausgegebenen Lichts sicherzustellen,
ist vor der zylindrischen Linse 106 ein zweiter holographischer
Diffusor 120 positioniert, der das Licht in der Richtung
quer zum Durchlauf weiter streut. Um das lang gestreckte Bündel gestreuten
Lichts auf den räumlichen
Lichtmodulator 110 zu komprimieren/zu bündeln, nutzt das Beleuchtungssystem 100 eine
asphärische
Linse 108 ähnlich
der Verwendung einer gebogenen Matrix 32 aus LEDs 34,
wie sie in 2 gezeigt ist. Somit können Ausführungsformen der
Erfindung eine lang gestreckte Matrix aus lichtemittierenden Elementen
nutzen, die gebogen oder nicht gebogen sein kann, wobei das von
der lichtemittierenden Matrix ausgegebene Licht in der seitlichen
Richtung, vorzugsweise durch einen holographischen Diffusor, gemischt
wird, um eine gründliche
Mischung zu erreichen, bevor es einen räumlichen Lichtmodulator beleuchtet.
Obgleich ein räumlicher
DMD-Lichtmodulator bevorzugt wird und in der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, können anstelle der DMD wieder
andere räumliche
Lichtmodulatoren vom Durchlasstyp einschließlich Flüssigkristallanzeigen genutzt
werden, wobei keine Beschränkung
auf irgendeinen spezifischen Typ eines räumlichen Lichtmodulators abgeleitet
wird. Stattdessen sind Ausführungsformen
der Erfindung zur Beleuchtung eines lang gestreckten und möglicherweise
eines unregelmäßig geformten
räumlichen
Lichtmodulators wie etwa einer 4,7 Zoll langen DMD, die in der vorliegenden
Ausführungsform
genutzt wird, um auffallendes Licht zu modulieren und ein Lichtbild
zum Belichten einer Bildebene zu bilden, geeignet.
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Anhand
von 9 ist ein optisches schematisches Diagramm des
Beleuchtungssystems 100 gezeigt, um den Weg des Lichts
von jedem lichtemittierenden Element 104 zu veranschaulichen.
Wie gezeigt ist, bilden die asphärischen
Linsen 118 und 108 die Strahler der lichtemittierenden
Elemente 104 in der Richtung quer zum Durchlauf auf die
Pupille der Projektionslinse 112 ab. Die zylindrischen
Linsen 106 und 114 bilden die Strahler der emittierenden
Elemente 104 in der Durchlaufrichtung auf die DMD 110 ab.
Spezifische Konstruktionen können
das Bild von 104 in der Dimension quer zum Durchlauf lediglich
in der Nähe
der Pupille von 112 anstatt in der Pupille und können das
Bild von 104 in der Durchlaufdimension in der Nähe der DMD
anstatt auf der DMD haben. Die Linse 108 bündelt und
lenkt das Licht von jeder der LEDs 104 auf den räumlichen
Lichtmodulator 110. Das Lichtbild vom räumlichen Lichtmodulator 110 wird
auf die Projektionslinse 112 gelenkt. Anhand von 10 ist
zu sehen, dass die zylindrischen Linsen 106 und 114 das
Licht in der vertikalen oder Durchlaufrichtung auf den räumlichen
Lichtmodulator 110 komprimieren. In der Nähe der Quellen 104 und in
der Nähe
der Linse 108 kann bei Bedarf ein Streuelement wie etwa
ein ho lographischer Diffusor angeordnet sein, um eine Mischung der
Lichtquellen zu erreichen.
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Anhand
von 11 ist ein Diagramm einer Einzeilen-LED-Matrix
gezeigt, die für
die Matrix 32 und 102 genutzt werden kann. Diese
Matrix erzeugt ein dünnes
lineares Lichtbündel,
das für
die homogene Beleuchtung des räumlichen
Lichtmodulators geeignet ist. Anhand von 12 kann
die LED-Matrix mehrere Zeilen aus lichtemittierenden Elementen umfassen,
um ein intensiveres Lichtbündel
zu erzeugen. Allerdings besitzt dieses lang gestreckte Lichtbündel gegenüber dem
durch die in 11 gezeigte Matrix erzeugten
eine größere Dicke.
Die zylindrische Linse komprimiert das Lichtbündel von einer der Matrizen
wie gefordert ausreichend in der Durchlaufrichtung und auf den räumlichen
Lichtmodulator.
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Anhand
von 13 ist bei 130 ein optisches schematisches
Diagramm einer nochmals weiteren alternativen Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Mit Ausnahme dessen,
dass die LEDs zusammen in Gruppen 132 mehrere Strahler
in einer einzelnen Vorrichtung angeordnet sind, die eine Matrix
ist, ist das Beleuchtungssystem 130 ähnlich dem in 8, 9 und 10 gezeigten
System 100. Die Lichtquelle für die Beleuchtungseinrichtung
ist wie gezeigt aus mehreren dieser Matrizen 132 zusammengesetzt. Die
Anzahl der Matrizen, die in der Beleuchtungseinrichtung verwendet
werden, und die Anzahl der Strahler pro Matrix sind Entwurfsparameter,
die für die
spezifische Anwendung gewählt
werden. In einer Matrix könnten
viele Strahler angeordnet sein und die Beleuchtungseinrichtung könnte durch
diese einzelne Matrix angesteuert werden. Es wird eine zusätzliche
zylindrische Linse 134 genutzt.
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Anhand
der 15 und 16 ist
nun als das Beleuchtungssystem 150 eine nochmals weitere alternative
Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im System 150 richtet
eine lineare Matrix 152 von LEDs 154 das Licht
wie gezeigt auf eine zylindrische Linse 156, die das Licht
von den LEDs 154 parallel richtet. Eine asphärische Linse 158 bündelt die
parallelen Lichtbündel
wie gezeigt und fokussiert das Licht bei einem holographischen Diffusor 160.
Das gestreute Licht vom Diffusor 160 wird anschließend durch
ein Paar asphärischer
Linsen 162 und 164 in der Richtung quer zum Durchlauf
und durch eine zylindrische Linse 166 in der Durchlaufrichtung
auf einen räumlichen DMD-Lichtmodulator 168 gebündelt. Um
die Dicke des Systems zu verringern, können die asphärischen Linsen 162 und 164 auf
Wunsch Fresnel-Asphären sein.
Daraufhin wird das abgebildete Licht von der DMD 168 in
die Pupille einer Projektionslinse 170 gelenkt.
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Obgleich
das Beleuchtungssystem 150 komplexer als das in den früheren Figuren
gezeigte Beleuchtungssystem 30 und 100 ist, erreicht
es die technischen Vorteile einschließlich einer noch stärkeren Streuung
des Lichts bei dem Brennpunkt der Linse 158.
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Anhand
der 17 und 18 ist
nun als das Beleuchtungssystem 180 eine nochmals weitere alternative
Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Strahler 184 sind
in der Dimension quer zum Durchlauf in der Brennebene der Linsen 186 angeordnet.
In der Durchlaufdimension bildet die Linse 188 die Strahler wie
gezeigt auf die Fläche
der Integrationsplatte 190 ab. Die Integrationsplatte mischt
die Bündel
von den Strahlern. Die Vorderseite der Platte ist gebogen, so dass
das Licht, das die Platte verlässt,
auf die Pupille der Projektionslinse 192 gelenkt wird.
Die Linse 194 bildet die in der Durchlaufdimension erzeugte Öffnung durch
das Spiegelpaar 196 auf die DMD 198 ab. Daraufhin
wird das Licht von der DMD in die Projektionslinse 192 reflektiert. 18 ist
eine Seitenansicht der Integrationsplatte 190, die zusammengeklappt
ist, um Platz zu sparen und die Spiegel zu veranschaulichen, die
die Öffnung
in der Durchlaufdimension erzeugen.
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Anhand
der 19 und 20 ist
nun als das Beleuchtungssystem 200 eine nochmals weitere alternative
Ausführungsform
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform
ist eine Kombination der Ausführungsformen
der 15 und 17, in
der die Streuung sowohl durch den Glasplattenintegrator 202 als
auch durch ein Streuelement oder einen Diffusor 204 erzielt
wird. Die Strahler 206 sind in der Brennebene der Linse 208 angeordnet, und
das Licht wird in der Dimension quer zum Durchlauf in die Integatorplatte 202 gelenkt.
Die Linse 210 bildet den Strahler in der Durchlaufdimension
auf die Fläche
des Integrators ab. Durch die Integatorplatte 202 wird
eine Mischung des Lichts von den Strahlern geschaffen. Die Kurve am
Ende der Platte 202 lenkt das Licht in der Dimension quer
zum Durchlauf auf den Diffusor 204, während die Linse 212 das
Licht in der Durchlaufdimension auf den Diffusor 204 lenkt.
Die Linse 216 bildet den Diffusor in der Dimension quer
zum Durchlauf auf die Öffnung
der Projektionslinse 218 ab. Die Linse 220 bildet
die Öffnung
in der Durchlaufdimension auf die DMD 222 ab. Das Leuchtfeld 226 ist
vorgesehen, um das auf die DMD fallende Licht räumlich wahlweise zu dämpfen, so
dass die Intensität
so gleichmäßig wie
möglich
ist.
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Durch
die gleichmäßige Beleuchtung
eines lang gestreckten räumlichen
Lichtmodulators erzielen die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung technische Vorteile. Es wird eine lang gestreckte Matrix
aus lichtemittierenden Elementen geschaffen, durch die das von jedem
Element ausgegebene Licht in der seitlichen Richtung oder Richtung
quer zum Durchlauf effektiv gemischt wird, um eine gründliche
Mischung zu erzielen, bevor der räumliche Lichtmodulator beleuchtet
wird. Vorzugsweise werden einer oder mehrere holographische Diffusoren genutzt,
um das Licht in der Richtung quer zum Durchlauf gründlich zu
mischen. Die Verringerung des von einem oder von mehreren einzelnen
lichtemittierenden Elementen ausgegebenen Lichts verringert das
in irgendeinem lokalisierten Abschnitt des räumlichen Lichtmodulators ausgegebene
Licht nicht wesentlich. Die Lichtelemente können LEDs, Laser, Blitzlichtlampen
oder andere Elemente mit einer schnellen "Einschalt"-Antwortzeit sein. Es wird eine gebogene
Matrix aus lichtemittierenden Elementen genutzt, durch die das von
der Matrix ausgegebene Licht auf den räumlichen Lichtmodulator gebündelt wird.
Es wird eine Kombination asphärischer
und zylindrischer Linsen genutzt, um das lang gestreckte Lichtbündel auf
den räumlichen
Lichtmodulator zu lenken. Das abgebildete Licht von dem räumlichen Lichtmodulator
wird durch eine Projektorlinse auf eine Bildebene wie etwa auf ein
Belichtungsmodul fokussiert.
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Obgleich
die Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, sind für den Fachmann auf dem Gebiet
viele Änderungen
und Abwandlungen sichtbar.