DE19903402A1 - Noise reduction method involves measuring frequency and amplitude of noise signals during noise intervals, storing results, compensating for noise with signal with complementary profile - Google Patents
Noise reduction method involves measuring frequency and amplitude of noise signals during noise intervals, storing results, compensating for noise with signal with complementary profileInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech nik und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung des Rau schens von Laserlicht.The invention relates to the field of electronic reproduction technology nik and relates to a method and an apparatus for reducing the Rau of laser light.
In einem Aufzeichnungsgerät, auch Belichter oder Recorder genannt, wird in einer Lichtquelle ein Lichtstrahl erzeugt, der in einem durch ein Videosignal gesteuerten Modulator, beispielsweise in einem akustooptischen Modulator (AOM) intensitäts moduliert wird. Der intensitätsmodulierte Lichtstrahl wird mittels einer Lichtstrahl ablenkvorrichtung punkt- und zeilenweise über ein zu belichtendes Aufzeich nungsmaterial geführt. Als Lichtquelle wird häufig ein Laser, vorzugsweise ein Festkörperlaser, verwendet. Ein von einem Festkörperlaser erzeugte Laserstrahl weist in typischer Weise ein Rauschverhalten auf, bei dem das Rauschen inter vallweise mit sich wiederholendem Frequenz- und Amplitudenverlauf auftritt.In a recording device, also called an imagesetter or recorder, is in one Light source generates a beam of light in a controlled by a video signal Modulator, for example in an acousto-optical modulator (AOM) intensity is modulated. The intensity-modulated light beam is generated using a light beam Deflection device point and line by line over a record to be exposed led material. A laser, preferably a, is often used as the light source Solid state lasers used. A laser beam generated by a solid-state laser typically has a noise behavior in which the noise inter Occasionally occurs with repeating frequency and amplitude characteristics.
Aus der DE-OS 20 63 899 ist ein Verfahren zur Stabilisierung von in der Helligkeit schwankendem Licht mittels eines Regelkreises bekannt, bei dem aus den Hellig keitsschwankungen des Lichts Steuersignale gewonnen werden und bei dem die Steuersignale auf optische Stellelemente im Strahlengang einwirken, welche die Helligkeitsschwankungen des Lichts kompensieren. Diese Maßnahmen lassen sich zur Reduzierung des hochfrequenten Rauschens von Festkörperlasern nicht optimal einsetzen, da die verfügbaren Stellelemente eine zu geringe Bandbreite für eine Ausregelung der Störungen aufweisen.DE-OS 20 63 899 describes a method for stabilizing brightness fluctuating light is known by means of a control loop, in which from the Hellig fluctuations in light control signals are obtained and at which the Control signals act on optical actuators in the beam path, which the Compensate for brightness fluctuations in light. Let these measures not to reduce the high-frequency noise of solid-state lasers optimal use, because the available control elements a too small bandwidth for have a regulation of the disturbances.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Verminderung des Rauschens von Laserlicht derart zu verbessern, daß eine wirkungsvollere Störungskompensation erreicht wird. The object of the present invention is therefore a method and a device device to reduce the noise of laser light so that more effective interference compensation is achieved.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved with respect to the method by the features of the claim 1 and solved with respect to the device by the features of claim 10.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Verminderung des Rauschens von Laserlicht, Fig. 1 is a schematic block diagram of an apparatus for reducing the noise of laser light,
Fig. 2 typische zeitliche Verläufe zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrich tung zur Rauschverminderung und Fig. 2 typical time courses to explain the operation of the Vorrich device for noise reduction and
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Aufzeichnungsgerätes mit einer Vorrichtung zur Verminderung des Rauschens von Laserlicht. Fig. 3 is a schematic block diagram of a recording device with a device for reducing the noise of laser light.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Verminderung des Rauschens von Laserlicht. In dem Strahlengang eines mit periodisch wieder kehrenden Rauschsignalen behafteten Eingangslaserstrahls (1) ist ein Stellglied (2), beispielsweise ein akustooptischer Modulator (AOM), zur Änderung der Licht leistung des Eingangslaserstrahls (1) angeordnet. Aus dem Eingangslaserstrahl (1) wird an einem vor dem Stellglied (2) angeordneten teildurchlässigen Spiegel (3) ein erster Teilstrahl (4) ausgekoppelt. Der erste Teilstrahl (4) wird mittels eines optoelektronischen Wandlers (5) in ein erstes Meßsignal SM1 umgewandelt, das den Verlauf des Lichtleistungspegels des Eingangslaserstrahls (1) wiedergibt und einer Kompensationsstufe (6) zugeführt wird. Fig. 1 is a schematic block diagram showing an apparatus for reducing the noise of laser light. In the beam path of an input laser beam ( 1 ) with periodically recurring noise signals, an actuator ( 2 ), for example an acousto-optical modulator (AOM), is arranged to change the light output of the input laser beam ( 1 ). A first partial beam ( 4 ) is coupled out of the input laser beam ( 1 ) on a partially transparent mirror ( 3 ) arranged in front of the actuator ( 2 ). The first partial beam ( 4 ) is converted by means of an optoelectronic converter ( 5 ) into a first measurement signal S M1 , which reproduces the course of the light power level of the input laser beam ( 1 ) and is fed to a compensation stage ( 6 ).
In der Kompensationsstufe (6) werden in dem ersten Meßsignal SM1 zunächst der Gleichanteil eliminiert und die Rauschanteile hinsichtlich Frequenz und Amplitu denverlauf untersucht. Dann werden die Rauschanteile bzw. Rauschsignale mittels eines Inverters und einer Laufzeitverzögerung in ein invertiertes bzw. in ein um 180° laufzeitverzögertes Steuersignal SS für das Stellglied (2) umgesetzt. Das komplementäre Steuersignal SS wird über einen Treiber (7) dem Stellglied (2) zu geführt. Das Stellglied (2) steuert durch Verstärkungsänderung die Lichtleistung des Eingangslaserstrahls (1) im Sinne einer Verminderung des Rauschens, wobei die Erfassung und die Kompensation der Rauschanteile jeweils um 180° phasen verschoben erfolgt.In the compensation stage ( 6 ), the DC component is first eliminated in the first measurement signal S M1 and the noise components are examined with regard to frequency and amplitude. Then the noise components or noise signals are converted into an inverted control signal or into a control signal S S delayed by 180 ° for the actuator ( 2 ) by means of an inverter and a delay time. The complementary control signal S S is fed to the actuator ( 2 ) via a driver ( 7 ). The actuator ( 2 ) controls the light output of the input laser beam ( 1 ) by changing the gain in the sense of reducing the noise, with the detection and compensation of the noise components being shifted by 180 °.
Zusätzlich kann aus dem das Stellglied (2) verlassenen Ausgangslaserstrahl (8) mittels eines weiteren teildurchlässigen Spiegels (9) ein zweiter Teilstrahl (10) ausgeblendet werden. Der zweite Teilstrahl (10) wird in einem weiteren optoelek tronischen Wandler (11) in ein zweites Meßsignal SM2 umgewandelt, das die im Ausgangslaserstrahl (8) verbliebenen Restrauschanteile bezüglich Amplitude und Phasenlage erfaßt. Das zweite Meßsignal SM2 wird ebenfalls der Kompensations stufe (6) zugeführt, um das Steuersignal SS bezüglich Amplitude und/oder Pha senlage in einer Regelschleife zu korrigieren. Durch die Korrektur des Steuersi gnals SS können in vorteilhafter Weise störende Signalverzögerungen im Stellglied (2) und eventuell verbliebene Restrauschanteile im Ausgangslaserstrahl (8) voll ständig kompensiert werden.In addition, a second partial beam ( 10 ) can be masked out from the output laser beam ( 8 ) leaving the actuator ( 2 ) by means of a further partially transparent mirror ( 9 ). The second partial beam ( 10 ) is converted in a further optoelectronic converter ( 11 ) into a second measurement signal S M2 , which detects the residual noise components with respect to amplitude and phase position remaining in the output laser beam ( 8 ). The second measurement signal S M2 is also supplied to the compensation stage ( 6 ) in order to correct the control signal S S with respect to the amplitude and / or phase in a control loop. By correcting the control signal S S , disturbing signal delays in the actuator ( 2 ) and any residual noise components in the output laser beam ( 8 ) can be completely and continuously compensated in an advantageous manner.
Durch die relativ zur Erfassung der Rauschanteile zeitlich versetzte Kompensation kann abgesehen von einer Anlaufphase eine sehr wirkungsvolle Verminderung des Rauschverhaltens erreicht werden. Das Kompensationsprinzip erfolgt ähnlich einer Steuerung. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß durch eine geeignete zeitli che Koordinierung bzw. Taktung eine ausreichend genaue Überdeckung von Rauschanteilen und Steuersignal mit einer Phasendifferenz von etwa 180° reali siert wird. Je genauer diese Korrelation zwischen den Rauschanteilen und dem Steuersignal eingehalten werden kann, um so höher ist der Wirkungsgrad der Rauschunterdrückung. Die Erfassung des Verlaufes der Rauschanteile hinsichtlich Frequenz und Amplitude kann gegebenenfalls zeitlich bzw. örtlich getrennt von einander erfolgen. Auch hier ist lediglich für eine ausreichend genaue zeitliche Korrelation zu sorgen. Due to the offset in time relative to the detection of the noise components apart from a start-up phase, it can be a very effective reduction of the noise behavior can be achieved. The compensation principle is similar a controller. It is only to be ensured that by a suitable time che coordination or timing a sufficiently precise coverage of Noise components and control signal with a phase difference of approximately 180 ° reali is settled. The more precise this correlation between the noise components and the Control signal can be observed, the higher the efficiency of the Noise reduction. The detection of the course of the noise components with regard Frequency and amplitude can be separated from time or place each other. Again, this is only for a sufficiently precise time To worry about correlation.
Fig. 2 zeigt typische zeitliche Verläufe zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vor richtung zur Verminderung des Rauschens von Laserlicht. Fig. 2 shows typical time courses to explain the operation of the device for reducing the noise of laser light.
Das Diagramm A) zeigt den zeitlichen Verlauf des Lichtleistungspegels P des Ein gangslaserstrahls (1). Dem konstanten Nutzlichtleistungspegel PN sind sich peri odisch wiederholende Rauschanteile ΔP überlagert. Die Rauschanteile ΔP treten als Störgrößen innerhalb von Störintervallen ΔtS auf.Diagram A) shows the temporal course of the light power level P of the input laser beam ( 1 ). Periodically repeating noise components ΔP are superimposed on the constant useful light power level P N. The noise components ΔP occur as disturbance variables within disturbance intervals Δt S.
Das Diagramm B) zeigt den zeitlichen Verlauf der Rauschanteile ΔP, die sich als Differenzen zwischen dem Leistungspegel P und dem Nutzlichtleistungspegel PN des Eingangslaserstrahles (1) ergeben.Diagram B) shows the time course of the noise components ΔP, which result as differences between the power level P and the useful light power level P N of the input laser beam ( 1 ).
Das Diagramm C) zeigt den zeitlichen Verlauf des Steuersignals SS, das dem Stellglied (2) zugeführt wird. Das Steuersignal SS weist innerhalb der Störintervalle ΔtS bezüglich der Rauschanteile ΔP einen komplementären Signalverlauf auf. Dies bedeutet hinsichtlich der in den Rauschanteilen ΔP enthaltenen Schwingungen eine Phasenverschiebung um 180°.The diagram C) shows the time course of the control signal S S , which is fed to the actuator ( 2 ). The control signal S S has a complementary signal profile with respect to the noise components ΔP within the interference intervals Δt S. This means a phase shift of 180 ° with respect to the vibrations contained in the noise components ΔP.
Das Diagramm D) zeigt den zeitlichen Verlauf des Lichtleistungspegels P* des Ausgangslaserstrahls (8). Bei näherungsweiser Realisierung der Phasenverschie bung von 180° bzw. bei näherungsweiser Amplitudeninvertierung verbleiben im Lichtleistungspegel P* des Ausgangslaserstrahls (9) geringe Restrauschanteile ΔP*, die mit Hilfe des zweiten Meßsignals SM2 vollständig kompensiert werden können.Diagram D) shows the time profile of the light power level P * of the output laser beam ( 8 ). When the phase shift is approximately implemented by 180 ° or when the amplitude is approximately inverted, small residual noise components ΔP * remain in the light power level P * of the output laser beam ( 9 ), which can be completely compensated for with the aid of the second measurement signal S M2 .
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Aufzeichnungsgerätes zum punkt- und zeilenweisen Belichten von Aufzeichnungsmaterial, das eine Vorrich tung zur Rauschverminderung aufweist. Eine Laserlichtquelle (12) erzeugt einen Laserstrahl (13). Die Laserlichtquelle (12) ist beispielsweise ein Festkörperlaser, der ein Rauschen verursachende Longitudinalmoden aufweist. Aufgrund der Be einflussungsparameter ist die Wiederholfrequenz der Rauschanteile weitgehend konstant. Der Laserstrahl (13) wird einer Intensitätsregelstufe (14) zugeführt, um einen konstanten Lichtleistungspegel zu erhalten. Der austretende Laserstrahl konstanter Lichtleistung ist der Eingangslaserstrahl (1) für das Stellglied (2) in der erfindungsgemäßen Vorrichtung (15) zur Rauschverminderung. Der Ausgangsla serstrahl (8) der Vorrichtung (15) wird einem durch ein Videosignal SV steuerbaren Videomodulator (16) zugeführt, der ebenfalls als AOM, vorzugsweise als AOM 1. Ordnung, ausgebildet sein kann. Der aus dem Videomodulator (16) austretende und mit der aufzuzeichnenden Videoinformation modulierte Ausgangslaserstrahl (8) fällt auf einen schräg orientierten Spiegel (17) einer Lichtablenkvorrichtung (18), die mittels eines Rotationsantriebs (19) um die optische Achse des Aus gangslaserstrahls (8) rotiert. Der am rotierenden Spiegel (17) der Lichtablenkvor richtung (18) abgelenkte Ausgangslaserstrahl (8) wird in einer senkrecht zur Zei chenebene liegenden Ablenkebene punkt und zeilenweise über ein zu belichten des Aufzeichnungsmaterial (20) geführt. Das Aufzeichnungsmaterial (20) ist für den Fall, daß das Aufzeichnungsgerät als Innentrommeltyp ausgebildet, auf der Innenfläche einer stationären zylindersegmentförmigen Belichtungsmulde fixiert. Fig. 3 shows a schematic block diagram of a recording device for dot and line exposure of recording material, which has a device for noise reduction. A laser light source ( 12 ) generates a laser beam ( 13 ). The laser light source ( 12 ) is, for example, a solid-state laser which has longitudinal modes which cause noise. Due to the influencing parameters, the repetition frequency of the noise components is largely constant. The laser beam ( 13 ) is fed to an intensity control stage ( 14 ) in order to maintain a constant light power level. The emerging laser beam of constant light output is the input laser beam ( 1 ) for the actuator ( 2 ) in the device ( 15 ) according to the invention for reducing noise. The output laser beam ( 8 ) of the device ( 15 ) is fed to a video modulator ( 16 ) which can be controlled by a video signal S V and which is also called AOM, preferably AOM 1 . Order, can be trained. The output laser beam ( 8 ) emerging from the video modulator ( 16 ) and modulated with the video information to be recorded falls on an obliquely oriented mirror ( 17 ) of a light deflection device ( 18 ) which is rotated about the optical axis of the output laser beam ( 8 ) by means of a rotary drive ( 19 ). rotates. The on the rotating mirror ( 17 ) of the Lichtablenkvor direction ( 18 ) deflected output laser beam ( 8 ) is in a perpendicular to the Zei chenplane deflection point and line by line over to expose the recording material ( 20 ). In the event that the recording device is designed as an inner drum type, the recording material ( 20 ) is fixed on the inner surface of a stationary exposure segment in the form of a cylindrical segment.
Alternativ können das Stellglied (2) und der Videomodulator (16) zu einem ge meinsamen AOM zusammengefaßt werden. In diesem Fall erfolgt die Steuerung des gemeinsamen AOM durch ein Signal, das aus der Überlagerung von Steuersig nal SS und Videosignal SV gebildet wird.Alternatively, the actuator ( 2 ) and the video modulator ( 16 ) can be combined to form a common AOM. In this case, the control of the common AOM is carried out by a signal which is formed from the superimposition of control signal S S and video signal S V.
Claims (14)
- - in den Störintervallen des Laserstrahls (1) jeweils der Rauschsignalverlauf hinsichtlich Frequenz und Amplitude meßtechnisch erfaßt und gespeichert wird und
- - die Rauschsignale in den zeitlich nachfolgenden Störintervalle durch Beein flussung des Laserstrahls (1) durch ein Signal mit einem zu dem jeweils zu vor erfaßten Rauschsignalverlauf komplementären Signalverlauf kompen siert werden.
- - In the interference intervals of the laser beam ( 1 ), the noise signal curve with respect to frequency and amplitude is measured and stored and
- - The noise signals in the temporally subsequent interference intervals by influencing the laser beam ( 1 ) by a signal with a complementary to the previously detected noise signal curve signal curve are compensated.
- - aus dem Laserstrahl (1) ein erster Teilstrahl (4) ausgekoppelt wird,
- - aus dem ersten Teilstrahl (4) ein die Rauschanteile wiedergebendes, erstes Meßsignal (SM1) erzeugt wird und
- - das erste Meßsignal (SM1) durch Invertierung und Laufzeitverzögerung in das Steuersignal (SS) für das Stellglied (2) umgewandelt wird.
- a first partial beam ( 4 ) is coupled out from the laser beam ( 1 ),
- - A first measuring signal (S M1 ), which reproduces the noise components, is generated from the first partial beam ( 4 ) and
- - The first measurement signal (S M1 ) is converted into the control signal (S S ) for the actuator ( 2 ) by inversion and delay time.
- - aus dem das Stellglied (2) verlassenden Laserstrahl (8) ein zweiter Teil strahl (10) ausgekoppelt wird,
- - aus dem zweiten Teilstrahl (10) ein die eventuell verbliebenen Rauschsig nale wiedergebendes, zweites Meßsignal (SM2) erzeugt wird und
- - mit dem zweiten Meßsignal (SM2) die Invertierung und/oder Laufzeitverzöge rung des Steuersignals (SS) korrigiert wird.
- - From the actuator ( 2 ) leaving laser beam ( 8 ), a second partial beam ( 10 ) is coupled out,
- - From the second partial beam ( 10 ) a possibly remaining Rauschsig nale reproducing, second measurement signal (S M2 ) is generated and
- - With the second measurement signal (S M2 ), the inversion and / or transit time delay of the control signal (S S ) is corrected.
- - ein in dem Strahlengang des Laserstrahls (1) angeordnetes Stellglied (2) zur Änderung der Lichtverstärkung des Laserstrahls (1),
- - eine vor dem Stellglied (2) angeordnete erste Erfassungseinrichtung (3, 5) zur Auskopplung eines ersten Teilstrahls (4) aus dem Laserstrahl (1) und zur Erzeugung eines die Rauschanteile wiedergebendes, ersten Meßsignals (SM1) aus dem ersten Teilstrahl (4) und
- - eine an die erste Erfassungseinrichtung (3, 5) und das Stellglied (2) ange schlossene Kompensationseinrichtung (6, 7) zur Erzeugung eines Steuersig nals (SS) für das Stellglied (2) durch Invertierung und Laufzeitverzögerung des ersten Meßsignals (SM1).
- - An actuator ( 2 ) arranged in the beam path of the laser beam ( 1 ) for changing the light amplification of the laser beam ( 1 ),
- - A first detection device ( 3 , 5 ) arranged in front of the actuator ( 2 ) for coupling out a first partial beam ( 4 ) from the laser beam ( 1 ) and for generating a first measurement signal (S M1 ) reproducing the noise components from the first partial beam ( 4 ) and
- - A to the first detection device ( 3 , 5 ) and the actuator ( 2 ) connected compensation device ( 6 , 7 ) for generating a control signal (S S ) for the actuator ( 2 ) by inverting and delaying the first measurement signal (S M1 ).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |