用于提供用于处理物体的光的照明装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于提供用于处理物体（3）的光的照明装置（2）。光源的环生成用于处理物体的处理光，并且成像单元（9）将光源的环成像到物体在其中将被处理的工作平面（16）上，其中光源的环和成像单元被配置使得光源在工作平面中的图像在工作平面中被等距地分布在与经成像的环的直径平行的方向上。环布置允许在相对小的且技术上简单的光学元件的情况下的高质量成像。相对小的照明装置因此能够被提供，所述照明装置能够被用于像激光打印这样的应用。
【专利说明】用于提供用于处理物体的光的照明装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于提供用于处理物体的光的照明装置。本发明进一步涉及用于 在工作平面中处理物体的处理装置、处理方法以及处理计算机程序。
【背景技术】
[0002] US 2004/0046860 A1公开了一种激光打印机，所述激光打印机包括垂直腔面发射 激光器（VCSEL)的二维阵列和用于将VCSEL的二维阵列成像到工作平面上的光学成像单 元。光学成像单元需要是技术上相对复杂的并且需要具有相对大的尺寸，以便按需为高质 量激光打印提供没有明显的光学像差的高质量成像。
【发明内容】
[0003] 本发明的目标是提出用于提供用于高质量地处理物体的光的照明装置，其中相对 小的光学成像单元能够被使用。本发明的另一个目标是提供用于在工作平面中处理物体的 处理装置、处理方法以及处理计算机程序，其能够使用所述照明装置。
[0004] 在本发明的第一方面，用于提供用于处理物体的光的照明装置被提出，其中所述 照明装置包括： -光源的环，用于生成用于处理物体的处理光， -成像单元，用于将光源的环成像到物体在其中将被处理的工作平面上， 其中光源的环和成像单元被配置使得光源在工作平面中的图像在工作平面中被等距 地分布在与经成像的环的直径平行的方向上。
[0005] 光源的环到工作平面上的高质量成像能够通过像光学透镜这样的相对小的且技 术上简单的成像单元来提供。成像单元因此可以是相对小的且技术上简单的光学元件，其 中成像单元仍然提供光源的环的高质量成像。而且，因为光源的环和成像单元被配置使得 光源在工作平面中的图像在工作平面中被等距地分布在与经成像的环的直径平行的方向 上，所以照明装置能够在处理装置中被用于处理物体，使得物体沿着与经成像的环的直径 平行的线的均匀处理能够容易地被提供。因此，照明装置能够被用来提供物体的高质量处 理，而无需相对笨重的且技术上复杂的成像单元。这还能够导致制造照明装置的降低的成 本。
[0006] 环布置的光源被优选地布置使得光源的中心位于在定义环的两个同心圆之间的 区域内。优选地，内圆的半径大于外圆的半径的50%，更优选大于75%以及甚至更优选大于 90%。光源的环和成像单元被优选地适配使得中心圆（其中心地位于环的内圆与外圆之间） 被最清晰地成像到工作平面上。
[0007] 光源优选地是单独地可寻址的并且被适配成生成光脉冲。不同光源的光脉冲可以 不被同时地而是连续地提供。因此，在工作平面中完整成像的环可能不存在，而是仅存在由 提供相应的光脉冲的相应的光源所生成的一部分。光源优选地是激光器，尤其是VCSEL。
[0008] 光源的环和成像单元的配置被描述为这样的，即光源在工作平面中的图像在工作 平面中被等距地分布在与经成像的环的直径平行的方向上，即经成像的环包括定义光源的 图像被等距地分布在其上的方向的直径。替换地，这个配置还能够被描述为这样的，即在 工作平面中光源的图像到经成像的环的直径上的数学投影被等距地分布，其中数学投影沿 着与直径垂直的线被执行，并且其中相应的数学投影和相应的图像具有相同的尺寸。因为 图像的数学投影沿着经成像的环的直径被等距地分布，所以沿着直径的邻近数学投影的中 心之间的距离对于邻近数学投影的不同对来说优选地是相似的，其中邻近数学投影能够重 叠，能够彼此相邻，或者在邻近数学投影之间可以存在间隙。
[0009] 因此，在实施例中，光源的环和成像单元被配置使得在工作平面中光源的图像到 经成像的环的直径上的数学投影彼此相邻，即在实施例中光源被布置使得在工作平面中光 源的图像到经成像的环的直径上的邻近数学投影之间不存在间隙并且在这些数学投影之 间不存在重叠。这导致这样的照明装置，其能够被处理装置用于给物体的处理提供沿着直 径的进一步增加的均匀性的程度。
[0010] 在另一实施例中，光源的环和成像单元被配置使得在工作平面中光源的图像到经 成像的环的直径上的投影重叠。这允许处理物体沿着直径的增加的空间分辨率。在另一个 实施例中，光源的环和成像单元被配置使得在工作平面中光源的图像到经成像的环的直径 上的邻近数学投影之间存在间隙。
[0011] 在实施例中，经成像的环在工作平面上形成圆，其具有由= 所定义 的半径A其中#是光源的数目并且/7是图像的间距，即在直径的方向上的在工作平面中光 源的邻近图像的中心之间的距离。光源的环和成像单元能够被配置使得光源的图像在与直 径垂直的方向上的位置由在直径的方向上邻近光源之间的距离的整数倍来定义。如果照明 装置被像用于处理物体的打印装置这样的处理装置所包括，该处理装置包括用于在移动方 向上相对于彼此移动物体和照明装置的移动单元，则这可以允许用于处理装置的更简单的 构思，因为在不同像素之间（即在光源的不同图像之间）的时延总是照明装置与物体之间的 相对速度除以像素距离在移动方向上的距离的整数倍。
[0012] 在本发明的另一方面，用于处理物体的处理装置被提供，其中所述处理装置包括 照明装置。处理装置优选地包括用于在移动方向上相对于彼此移动物体和照明装置的移动 单元，其中移动方向与经成像的环的直径垂直。更优选的是，处理装置包括控制单元以用于 控制照明装置和移动单元中的至少一个使得：在操作期间，当移动单元相对于彼此移动照 明装置和物体时，不同光源的光脉冲在工作平面中的物体上形成直线。因此，在物体和照明 装置相对于彼此移动的同时，物体能够被高质量地逐行处理。例如，物体能够被布置在输送 带或另一移动单元上以用于在物体被逐行处理时相对于照明装置移动物体。
[0013] 所述处理装置优选地被适配成执行以下过程中的至少一个：打印、熔化、烧结。打 印可以是直接打印，其中由照明装置所提供的光直接地引发例如物体的颜色和/或反射比 的改变，或者打印可以是间接打印，其中由照明装置所提供的光产生热，其改变例如物体的 颜色、反射比和/或形状。打印还可以牵涉打印版的制备，所述打印版可以被视为物体，其 中打印版可能被光直接地或间接地影响，并且其中对水或油浸颜料的附着的光引发的或热 引发的改变可以被提供。处理装置还能够被适配成执行计算机直接制版（CTP)打印过程。
[0014] 在本发明的另一个方面，用于处理物体的处理方法被提出，其中所述处理方法包 括： -通过光源的环来生成用于处理物体的处理光， -通过成像单元将光源的环成像到物体在其中将被处理的工作平面上，其中光源在工 作平面中的图像在工作平面中被等距地分布在与经成像的环的直径平行的方向上， -通过移动单元在移动方向上相对于彼此移动物体和照明装置，其中移动方向与经成 像的环的直径垂直。
[0015] 在本发明的另一个方面，用于在工作平面中处理物体的处理计算机程序被提出， 其中所述处理计算机程序包括程序代码装置，其用于在处理计算机程序在控制处理装置的 计算机上运行时使如权利要求9中所定义的处理装置执行如权利要求14中所定义的处理 方法的步骤。
[0016] 应理解，根据权利要求1所述的照明装置、根据权利要求9所述的处理装置、根据 权利要求14所述的处理方法以及根据权利要求15所述的处理计算机程序具有相似的和/ 或相同的优选实施例，特别地，如从属权利要求中所定义的。
[0017] 应理解，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任 何组合。
[0018] 本发明的这些和其它方面从在下文中所描述的实施例将是明显的，并且将参考在 下文中所描述的实施例而被阐明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 在附图中： 图1示意性地并示范性地示出了用于处理物体的处理装置的实施例， 图2示意性地并示范性地图示了处理装置的照明装置的构件， 图3示意性地并示范性地图示了照明装置的光源的布置， 图4示意性地并示范性地图示了如由照明装置的成像单元所生成的、图3中所示出的 光源的布置的图像， 图5示意性地并示范性地图示了照明装置的光源的另一个可能的环， 图6示意性地并示范性地图示了如由照明装置的成像单元所生成的、图5中所示出的 光源的布置的图像，以及 图7示出了流程图，其示范性地图示了用于处理物体的处理方法的实施例。
【具体实施方式】
[0020] 图1示意性地并示范性地示出了用于处理物体的处理装置的实施例。处理装置1 包括用于提供光4的照明装置2,所述光4被用于处理物体3。处理装置1进一步包括像输 送带这样的移动单元5以用于在移动方向6上移动物体3,以便允许处理装置1处理物体3 的不同部分。该处理装置进一步包括控制单元7以用于控制照明装置2和移动单元5中的 至少一个使得：在操作期间，当移动单元5相对于照明装置2移动物体3时，不同光源的光 脉冲在物体3上形成与移动方向6垂直的直线。这允许处理装置1逐行处理物体3。处理 装置1能够被适配成通过将照明装置2的光4用于处理物体来执行打印过程、熔化过程以 及烧结过程中的至少一个。特别地，处理装置1能够被适配成执行CTP打印过程。
[0021] 图2更详细地示意性地并示范性地示出了照明装置2的实施例。照明装置2包括 光源的布置8,其在图3中被图示。光源的布置是用于生成用于处理物体3的光4的光源 12的环11。照明装置2进一步包括用于将光源12的环11成像到工作平面16上的成像单 元9,在所述工作平面16中物体3被处理。光源12被布置在具有第一直径14和第二直径 15的圆13上。在这个实施例中，光源12被布置在圆13上使得相应的光源12的相应的中 心与圆13重合。
[0022] 成像单元9可以是单个简单的透镜、消色差透镜（achromat)、非球面透镜、双合透 镜（doublet)或包括两个或更多个透镜的物镜。
[0023] 由光源在工作平面16中的图像18所形成的经成像的环17在图4中被示意性地 并示范性地图示。光源的图像18位于具有第一直径19和第二直径20的圆21上。光源12 的环11和成像单元9被配置使得在工作平面16中光源的图像18到经成像的环17的第一 直径19上的数学投影被等距地分布。换句话说，在与第一直径19平行的方向上，光源的图 像18被等距地分布。而且，在这个实施例中，光源12的环11和成像单元9被配置使得在 工作平面16中光源的图像18到经成像的环17的第一直径19上的数学投影彼此相邻。因 此，光源12被布置使得在工作平面16中光源的图像18到经成像的环17的第一直径19上 的邻近数学投影之间没有间隙，并且使得在这些数学投影之间也不存在重叠。
[0024] 经成像的环21优选地具有半径/?，其能够由以下等式来定义：
【权利要求】
1. 一种用于提供用于处理物体的光的照明装置，所述照明装置（2)包括： -光源（12; 23)的环（11; 22)，用于生成用于处理物体（3)的处理光， -成像单元（9)，用于将光源（12; 23)的环（11; 22)成像到物体（3)在其中将被处理 的工作平面（16)上， 其中光源（12; 23)的环（11; 22)和成像单元（9)被配置使得光源在工作平面中的图 像（18; 28)在工作平面中被等距地分布在与经成像的环（17; 27)的直径（19; 29)平行的 方向上。
2. 如权利要求1中所定义的照明装置，其中光源（12; 23)的环（11; 22)和成像单元 (9)被配置使得在工作平面（16)中光源的图像（18; 28)到经成像的环（17; 27)的直径 (19; 29)上的数学投影彼此相邻。
3. 如权利要求2中所定义的照明装置，其中经成像的环在工作平面中形成圆，其具有 由i? = (-V-1)/2" 所定义的半径j?，其中#是光源（12; 23)的数目并且/7是光源在工作平 面（16)中的图像在直径（19; 29)的方向上的间距。
4. 如权利要求1中所定义的照明装置，其中光源的环和成像单元被配置使得在工作 平面中光源的图像到经成像的环的直径上的数学投影重叠，或者使得在工作平面中光源的 图像到经成像的环的直径上的邻近数学投影之间存在间隙。
5. 如权利要求1中所定义的照明装置，其中光源（12; 23)是单独地可寻址的。
6. 如权利要求1中所定义的照明装置，其中光源（23)的环（22)和成像单元（9)被配 置使得光源的图像（28)在与直径（29)垂直的方向上的位置由在直径（29)的方向上邻近光 源（23)之间的距离的整数倍来定义。
7. 如权利要求1中所定义的照明装置，其中光源（12; 23)是激光器。
8. 如权利要求7中所定义的照明装置，其中光源（12; 23)是垂直腔面发射激光器。
9. 一种用于处理物体的处理装置，处理装置（1)包括如权利要求1中所定义的照明装 置⑵。
10. 如权利要求9中所定义的处理装置，其中处理装置（1)进一步包括移动单元（5)， 其用于在移动方向（6)上相对于彼此移动物体（3)和照明装置（2)，其中移动方向（6)与经 成像的环（17; 27)的直径（19; 29)垂直。
11. 如权利要求10中所定义的处理装置，其中处理装置（1)进一步包括控制单元（7) 以用于控制照明装置（2)和移动单元（5)中的至少一个使得：在操作期间，当移动单元（5) 相对于彼此移动照明装置（2)和物体（3)时，不同光源（12; 23)的光脉冲在工作平面（16) 中的物体（3 )上形成直线。
12. 如权利要求9中所定义的处理装置，其中处理装置（1)被适配成执行以下过程中 的至少一个：打印、熔化、烧结。
13. 如权利要求12中所定义的处理装置，其中处理装置（1)被适配成执行计算机直接 制版打印过程。
14. 一种用于处理物体的处理方法，所述处理方法包括： -通过光源（12; 23)的环（11; 22)来生成用于处理物体（3)的处理光， -通过成像单元将光源的环（11; 22)成像到物体（3)在其中将被处理的工作平面 (16)上，其中光源在工作平面中的图像（18; 28)在工作平面（16)中被等距地分布在与经 成像的环（17; 27)的直径（19; 29)平行的方向上， -通过移动单元（5)在移动方向（6)上相对于彼此移动物体（3)和照明装置（2)，其中 移动方向（6)与经成像的环（17; 27)的直径（19; 29)垂直。
15. -种用于在工作平面中处理物体的处理计算机程序，所述处理计算机程序包括程 序代码装置，其用于在处理计算机程序在控制处理装置（1)的计算机上运行时使如权利要 求9中所定义的处理装置（1)执行如权利要求14中所定义的处理方法的步骤。
【文档编号】G03F7/20GK104395827SQ201380020782
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】S.格龙恩博尔恩, G.休斯勒 申请人:皇家飞利浦有限公司