DE3400317A1

DE3400317A1 - Verfahren zur korrektur der strahlintensitaet beim scannen und aufzeichnen eines bilds

Info

Publication number: DE3400317A1
Application number: DE19843400317
Authority: DE
Inventors: Masanari Tsuda; Masakatsu Kyoto Yokoi; Takeshi Yoshimoto
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1984-01-07
Publication date: 1984-07-19
Also published as: JPH0445817B2; GB8401323D0; FR2539525B1; FR2539525A1; GB2134351B; JPS59129854A; US4581617A; GB2134351A; DE3400317C2

Description

.;.: 340U317

:.Jafiuär*:i984

P 9228 - nrs

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

1-1 Tenjin-kitamachi,Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dori,

Kamigyo-ku, Kyoto , Japan.

Verfahren zur Korrektur der Strahl intensität beim Scannen

und Aufzeichnen eines Bilds

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der Intensität jedes einzelnen Lichtstrahls bei der Erstellung einer Aufzeichnung mittels eines Bildabtast- und Wiedergabesystems. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Intensität einzelner Laserstrahlen in einer Aufzeichnungseinheit mit einer Optik-Anordnung, bei der ein ortsfestes, mit Einrichtungen zur Erzeugung einer Mehrzahl von Laserstrahlen und mit zur Regulierung der Intensitäten dieser Laserstrahlen geeigneten, akusto-optischen Lichtmodulatoren (AOM's) ausgerüstetes optisches System und ein mobiles optisches System, in dem eine Abbildungslinse parallel zu der Achse einer Aufzeichnungstrommel versetzbar ist, um die Aufzeichnungstrommel in Subrasterrichtung zu überfahren, mittels einer Mehrzahl von optischen Fasern verbunden sind, wobei die Intensität der aus jeweils einer optischen Faser austretenden Laserstrahlen auf eine Standard-Strahl intensität hin korrigiert wird.

Nach dem Stand der Technik wird in Bildabtast- und Wiedergabesystemen für das grafische Kunstgewerbe auf einem fotoempfindlichen Material wie z. B. einem Film ein reproduziertes Bild einer Originalbildvorlage aufgezeichnet. Man tastet hierzu das Originalbild fotoelektrisch ab, unterwirft die erhaltenen Signale zur Erstellung von Bildsignalen einer Halbton-Verarbeitung und scannt dann das in der Wiedergabeeinheit befindliche, fotoempfindliche Material, um die Bildsignale auf dem fotoempfindlichen Material wiederzugeben.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise die schematische Ansicht einer Wiedergabeeinheit, wie sie bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Nutzen ist.

Ein von einem Laser 1 ausgestrahlter Laserstrahl 2 wird mittels mehrerer Strahlteiler 3 in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 4a bis 4j aufgespalten. Diese Laserstrahlen werden sodann durch eine Mehrzahl von akusto-optischen Lichtmodulatoren (AOM's) 5a bis 5 j optisch moduliert. Durch die akustooptischen Lichtmodulatoren erfolgt eine Einstellung oder Regulierung der Strahlintensität der Laserstrahlen 6a bis 6j. Diese fallen dann jeweils durch zugehörige Blenden 7 und Linsen 8 in den Eintrittsbereich 11 einer Mehrzahl von optischen Fasern 9a bis 9j ein.

Der Laser 1 und die Eintrittsbereiche 11 sowie alle dazwischen befindlichen Elemente bilden ein im Aufbau ortsfestes optisches System 12.

_{Λ m 9} · · *

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Spitzenbereiche 13a der optischen Fasern 9a bis 9j mittels eines Halters

13 in fluchtender Anordnung in einer Reihe gehalten. Der Halter 13 ist auf einem beweglichen Träger 14 befestigt.

Eine Aufzeichnungstrommel 16, auf deren Umfang ein Wiedergabefilm 15 angeordnet ist, rotiert in einer durch den Pfeil 17 angegebenen Richtung. Eine Projektionslinse 18 projiziert Strahlen von den Spitzenbereichen 13a der Fasern 9a bis 9j auf den Film 15, um so eine Bildwiedergabe durchzuführen.

Ein Auflager 19, auf dem die Projektionslinse 18 gehaltert ist, ist derart auf dem beweglichen Träger 14 angeordnet, daß das Auflager 19 sich in Richtungen vorwärts- und rückwärtsbewegen kann, die jeweils durch die Pfeile 21, 22 angezeigt sind, in anderen Worten, in Richtung einer Normalen bezüglich der Aufzeichnungstrommel 16. Der bewegliche Träger 14 kann parallel zu der Längsachse der Aufzeichnungstrommel hin- und herbewegt werden, wie dies durch den Pfeil 23 angedeutet ist.

Ein halbdurchlässiger Spiegel 24 ist in fester Anordnung zwischen den Spitzenabschnitten 13a der optischen Fasern und der Projektionslinse 18 vorgesehen. Der halbdurchlässige Spiegel 24 wirft die von dem Film 15 zurückreflektierten Strahlen in Richtung hin auf einen Bildsensor (fotoelektrischen Detektor) 25. Der Bildsensor 25 ist auf dem beweg!ichen Träger

14 in einer Position fest montiert, die optisch und praktisch dem Ort der Spitzenabschnitte 13a der optischen Fasern relativ

zu dem halbdurchlässigen Spiegel 24 äquivalent ist.

Die Aufzeichnung der Bilder auf dem Film 15 wird durchgeführt, indem man das mobile optische System 26 in der Richtung des Pfeils 23 bewegt, während die Aufzeichnungstrommel 16 rotiert.

Ein Teil des Bildsensors 25 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Der Bildsensor 25 detektiert die Strahlen nach ihrem Austritt aus den Fasern 9a bis 9j.

Solange die an den Spitzenabschnitten 13a der optischen Fasern erzeugten Lichtsignale mittels der Projektionslinse 18 präzise auf die Oberfläche des Films 15 projiziert werden, erhält man auf dem Bildsensor 25 wohldefinierte Bilder, die dieselben Abmessungen haben wie die von den Spitzenabschnitten 13a der optischen Fasern gerade entworfenen Bilder 9a bis 9j, wie dies durch einen durchgezogenen Kreis 27a gezeigt ist. Wenn die Fokussierung der Bilder auf der Oberfläche des Films nicht korrekt ist, werden auf dem Bildsensor 25 schlechtdefinierte Bilder erzeugt, wie dies durch den gestrichelten Kreis 27b angezeigt ist.

Wenn die Fokussierung korrekt ist, sind hier die Ausgabesignale des Bildsensors 25 in einem Mittelbereich konzentriert, und sie ergeben einen Maximalwert S_Q, wie in Fig. 4a dargestellt. Bei ungenauer Fokussierung sind andererseits die Ausgabesignale breiter gestreut, und der Wert des Mittelbereichs ist kleiner als der Maximalwert S«, wie dies in Fig. 4b illustriert ist.

„„·■··

In Fig. 5 sind alle zehn optischen Fasern 9a bis 9j beleuchtet, und mittels des Bildsensors 25 werden von dem Film 15 zurückreflektierte Laserstrahlen 28 detektiert. Jeweils mit den Buchstaben a bis j markierte "Kreise" bezeichnen die optischen Fasern 9a bis 9j.

Wie oben erwähnt, werden das ortsfeste optische System 12 und das mobile optische System 26 der Aufzeichnungseinheit, die beide in Fig. 1 dargestellt sind, durch die optischen Fasern 9a bis 9j miteinander verbunden. Wenn sich die Spitzenbereiche 13a der Fasern und die Projektionslinse 18, die beide Teil des mobilen optischen Systems 26 sind, in der durch den Pfeil 23 angedeuteten Richtung bewegen, ändert sich das Spektralmuster der Ausgangssignale der Fasern, und entsprechend variiert die Intensität aller aus der Linse austretenden Strahlen, wodurch die Gefahr auftritt, daß die Aufzeichnungsoperation auf dem Film 15 nachteilig beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Korrektur der Intensitätsschwankungen von aus einer Projektionslinse austretenden Laserstrahlen zu schaffen, wobei diese Schwankungen auf Grund von Änderungen des Spektralmusters optischer Fasern auftreten, wenn Spitzenabschnitte der optischen Fasern bewegt werden. Erfindungsgemäß betrachtet man jeden der Brennpunkte a bis j auf einem Bildsensor 25. Man vergleicht die Summe von Ausgangssignalen aus Bereichen des Bildsensors, die jeweils den Laserstrahlen zugeordnet sind, mit einem Ausgangssignal, das der für die Belichtung eines

fotoempfindlichen Materials 15 erforderlichen Standard-Strahiintensität entspricht, und bestimmt so einen zu korrigierenden Wert. Sodann koppelt man diesen Wert auf akusto-optisehe Lichtmodulatoren zurück, um deren Modulationswirkungsgrad zu ändern.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird also ein Verfahren zur Korrektur der Strahl intensität beim Scannen und Aufzeichnen eines Bilds mittels eines Bildabtast- und Wiedergabesystems angegeben, bei dem man auf der Grundlage eines Bildsignals ein Halbtonsignal erzeugt, das aus wenigstens einem parallelen Operationssignal besteht,und wenigstens einen' belichtenden Laserstrahl, der mittels wenigstens eines von dem Halbtonsignal gesteuerten akusto-optischen Lichtmodulators moduliert wird, in die eingabeseitige Endstelle wenigstens einer optischen Faser eintreten läßt, wobei in einem mit mehr als einer optischen Faser ausgerüsteten System die Spitzenbereiche der ausgabeseitigen Endstellen dieser optischen Fasern in einer Reihe fluchtend ausgerichtet sind, und den so übertragenen Strahl von dem Spitzenbereich der optischen Faser auf eine Aufzeichnungstrommel projiziert, mit folgenden Verfahrensschritten:

Man sieht in fester Anordnung zwischen einer Linse, die geeignet ist, den so übertragenen Strahl auf die Aufzeichnungstrommel zu fokussieren, und dem Spitzenbereich der optischen Faser einen halbdurchlässigen Spiegel vor;

man fokussiert über den halbdurchlässigen Spiegel ein an

dem Spitzenbereich der optischen Faser erzeugtes Bild auf wenigstens einen fotoelektrischen Sensor; und

man koppelt ein Ausgabesignal des fotoelektrischen Sensors, das sich ändert, wenn sich das Spektralmuster der jeweiligen Ausgabe der optischen Faser bei einer Bewegung ihrer ausgabeseitigen Endstelle und einer damit einhergehenden Änderung der optischen Achse der Faser variiert, auf den akustooptischen Lichtmodulator zurück, um so die Intensität des belichtenden Laserstrahls auf eine Standard-Strahl intensität zu korrigieren, die zur Belichtung eines auf der Aufzeichnungstrommel befestigten, lichtempfindlichen Materials erforderlich ist.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird die Aufgabe der Erfindung erfolgreich gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht eine Skizze der Aufzeichnungseinheit eines Bildabtast- und Wiedergabesystems, das daraufhin ausgelegt ist, eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Spitzenabschnitte der optischen Fasern gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht, die einen Teil eines Bildsensors i1lustriert;

Fig. 4a

und 4b Histogramme, die jeweils einen Zustand des Ausgangssignals von dem Bildsensor zeigen;

Fig. 5 eine Vorderansicht, die die Art und Weise des Strahlempfangs durch den Bildsensor verdeutlicht;

Fig. 6

und 7 Diagramme, die jeweils die Abhängigkeit zwischen der aus der Linse austretenden Strahlintensitat und einer Leistungsstellgröße zeigen;

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Bildabtast- und Wiedergabesystem, in dem zusätzlich ein elektrisches Schaltdiagramm gezeigt ist, das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Strahlintensitäts-Korrekturverfahrens nützlich ist;

Fig. 9 eine Vorderansicht des Bildsensors;

Fig. 10 ein grafisches Zeitschema der während einer einzelnen Umdrehung der Aufzeichnungstrommel erzeugten Signale;

Fig. 11 ein Schaltdiagramm zur Korrektur der schwankenden Intensität jedes einzelnen Strahls;

-AZ-

Fig. 12 ein grafisches Zeitschema, das eine Strahlintensität-Korrekturperiode überspannt,

Fig. 13 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Treiberstufe für einen akusto-optischen Modulator (AOM-Treiberstufe) zeigt; und

Fig. 14 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen den Ausgabesignalen der AOM-Treiberstufe und der Lei stungsstellgröße.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 6 und die sich daran anschließenden Abbildungen beschrieben.

Fig. 8 ist das Blockdiagramm eines Gesamtsystems, wie es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen kann. Ein mit einer Energieversorgung la betriebener Laser 1 erzeugt einen Laserstrahl 2, der mittels eines Reflektors 29 umgelenkt und dann wie oben beschrieben mittels mehrerer Strahlteiler 3 in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 4a bis 4j aufgespalten wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn Laserstrahlen vorgesehen.

Ein beweglicher Träger 14 läßt sich durch Drehen einer Zugspindel 33 parallel zu der Längsachse der Aufzeichnungstrommel 13 versetzen. Die Zugspindel 33 wird an ihrem einen Ende von einer Stütze 31 und an ihrem anderen En«de von der Antriebs· welle eines Motors 32 getragen.

Eine mittels eines Schrittmotors 34 gedrehte Feinvorschubschraube 35 steht in Schraubverbindung mit einem Arm 19a des Auflagers 19. Sie dient dazu, eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Projektionslinse 18 in Normalenrichtung zu der Aufzeichnungstrommel 16 zu bewirken.

Eine Welle 36, auf der die Trommel 16 befestigt ist, wird von nicht näher dargestellten Lagern gehaltert. Eine starr an einem Ende der Welle 36 befestigte, angetriebene Rolle 37 ist über einen Riemen 41 mit einer Antriebsrolle 39 verbunden, die starr auf der Antriebswelle eines Motors 38 aufsitzt.

An dem anderen Endbereich der Welle 36 befindet sich ein Drehkodierer 42, der pro einzelne Umdrehung der Trommel 16 ein Ein-Pulssignal und ein η-Pulssignal abgibt, die jeweils mit den Bezugsziffern 43 und 44 ausgewiesen sind.

Ein Bildsensor 25 nimmt eine Position ein, die optisch und praktisch den Positionen der Spitzenabschnitte 13a der Fasern 13 äquivalent ist. Als Bildsensor kann ein MOST, CCD, BBD, PCD o. ä. verwendet werden. Der Bildsensor 25 wird anhand von Clock-Signalen von einem zweiten Zeitgeberkreis 45 gescannt, so daß er in zeitlich serieller Form Spannungswerte ausgibt, die den Intensitäten der empfangenen Laserstrahlen proportional sind.

Fig. 9 zeigt den Zustand aller auf den Bildsensor 25 projizierten Strahlen, wenn man den Mittelteil (z. B. den dem

- 11 -

Strahl Nr. 5 entsprechenden Bereich) des Bildsensors 25 in einer den Positionen der Fasern optisch und praktisch äquivalenten Stellung hält, den Bildsensor 25 in einer horizontalen Ebene um den Mittelbereich schräggeneigt dreht und den so gedrehten Bildsensor 25 auf dem beweglichen Träger 14 befestigt.

Fig. 10 ist ein Zeitschema, das den Zeitablauf von verschiedenen, während einer einzelnen Drehung der Aufzeichnungstrommel 16 ablaufenden Funktionen zeigt.

Die Bildsignalperiode T^ bezeichnet einen Zeitabschnitt, während dessen die Umfangslänge des an der Aufzeichnungstrommel 16 befestigten Films 15 von der Projektionslinse 18 gescannt wird. . Andererseits hat die Austastperiode Tg die Bedeutung eines Zeitabschnitts, während dessen ein Bereich 16a der Trommel 16 gescannt wird, der nicht mit dem Film 15 belegt ist (vgl. Fig. 8). Die Austastperiode T„ ist weiter unterteilt in eine Strahlintensitäts-Korrekturperiode Τφ und eine Brennpunkt-Nachstellperiode Tr.

Während eines bestimmten Zeitabschnitts jeder einzelnen Umdrehung der Trommel, nämlich in der Strahlintensitäts-Korrekturperiode Τφ, wird eine Korrektur der Strahl intensität der optischen Fasern 9a bis 9j durchgeführt. In dem übrigen Zeitabschnitt (insbesondere in der Bildsignalperiode T.!werden die Strahl Intensitäten der optischen Fasern konstant gehalten.

Durch nachstehend beschriebene Funktionsabläufe werden daher

I 4 ♦

ία · ♦

·" "340Ό317

die Ausgangsstrahlen der Projektionslinse 18 immer stabil gehalten, auch wenn die Intensität aller Strahlen winzigen Schwankungen unterliegt, während sich die Aufzeichnungstrommel 16 dreht.

Fig. 8 zeigt Steuereinheiten für akusto-optisehe Lichtmodulatoren (AOM's) in Gestalt der AOM-Treiberstufen 46a bis 46j, die jeweils derart mit dem AOM, 5a bis AOM·,« 5j verbunden sind, daß R-F'-Signale (Ultraschanweilen) auf den AOM-, 5a bis AOM,Q 5j gegeben werden können, um die AOM's optisch zu modulieren. Der EIN-AUS-Zustand jeder der AOM-Treiberstufen 46a bis 46j wird mittels eines Bildsignals 47 kontrolliert» das durch sein zugehöriges Halbtonsignal moduliert wird, wodurch ein Bild auf dem Film 15 aufgezeichnet wird.

Fig. 13 verdeutlicht den Aufbau der einzelnen AOM-Treiberstufen 46a bis 46j.

Jede der AOM-Treiberstufen besteht aus einem Kristalloszillator 48, der eine konstante Frequenz erzeugt, einem Verstärkungsregler 49, der geeignet ist, die Höhe einer Ultraschall (R.F.)-Ausgabesignalleistung in Abhängigkeit von einem Eingabewert, nämlich dem jeweiligen Eingabepegel einer Leistungsstellgröße X zu regeln, einer Schaltvorrichtung 51 und einem Leistungsverstärker 52.

Während der Bildsignalperiode T.. (vgl. Fig. 10) befinden sich die in Fig. 8 gezeigten Hebel der Schalter 53 alle in derselben Stellung, wie sie in dieser Abbildung dargestellt

- 13 -

ist, und in die Schaltvorrichtungen 51 werden EIN/AUS-Signale

50 für die Bildsignale 47 eingespeist, wodurch die Aufzeichnung des Bilds auf dem Film 15 durchgeführt wird. Während dieses Zeitabschnitts wird die Leistungsstellgröße X und das R.F.-Ausgabesignal konstant gehalten.

Wenn die Stellung der. Projektionslinse 18 der Austast-Periode Tp entspricht, wechseln die Hebel aller Schalter 53 (vgl. Fig. 8) auf die Η-Seite herüber, so daß die Schaltvorrichtung

51 angestellt wird. In anderen Worten, werden die AOM-Treiberstufen 46a bis 46j während der Austast-Periode T_R kontinuierlich auf dem EIN-Zustand gehalten. Während dieser Zeitperiode wird das-Niveau der Leistungsstellgröße X durch nachstehend beschriebene Funktionsabläufe geändert, wodurch der von jeder der AOM-Treiberstufen 46a bis 46j auszugebende R.F.-Wert geändert wird.

Entsprechend der Änderung der R.F.-Werte, die in jeden der AOM eingespeist werden, wird auch der Modulationswirkungsgrad jedes der AOM geändert. Hierdurch kann die Intensität des aus jedem der AOM 5a bis 5j austretenden Laserstrahls, und damit die Intensität der von den einzelnen optischen Fasern 9a bis 9j ausgesandten Laserstrahlen, variiert werden.

Fig. 14 illustriert in Form eines Diagramms die Abhängigkeit zwischen der Leistungsstellgröße X und dem R.F .-Ausgangssi g-nal , wenn das EIN/AUS-Signal 50 während der Austastperiode T_ß auf H (high) liegt. Wenn das EIN/AUS-Signal 50 auf L (low) liegt, ist das R.F.-Ausgabesignal Null.

- 14 -

Wenn sich die Spitzenabschnitte 13a der optischen Fasern zusammen mit dem beweglichen Träger 14 in der durch den Pfeil 23 in Fig. 8 angezeigten Richtung bewegen, ändert sich das Spektralmuster aller optischen Fasern, und die Intensität aller von der Projektionslinse 18 ausgehenden Laserstrahlen variiert entsprechend. Es ist also nötig, die Intensität der Strahlen zu korrigieren, die jeweils von den optischen Fasern 9a bis 9j ausgesandt werden. Im folgenden wird das Prinzip dieser Strahlintensitäts-Korrektur beschrieben.

Man nimmt nun an, daß das Strahl intensi täts-Rlickkoppelsystem in Fig. 8 gleichermaßen für den Ar -Laser und die Ar -Energieversorgung la ausgelegt ist und die Laserstrahlen 4a bis 4j in einem stabilen Zustand gehalten werden.

Man setzt weiterhin voraus, daß die optische Modulationscharakteristik in Abhängigkeit von der Leistungsstellgröße X insgesamt durch f (X) ausgedrückt wird, wenn die Eingabe der in Fig. 13 gezeigten EIN/AUS-Steuerung auf "EIN" steht.

Entsprechend besteht die folgende Beziehung:

I₂ = I₁ . f (X) (D

Ip: Intensität eines aus dem jeweiligen AOM austretenden Laserstrahls; und

I-,: Intensität eines in den AOM eintretenden Laserstrahls.

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In der obigen Gleichung bezeichnet f (X) eine tabuUerte Charakteri stik.

Wendet man sich nun dem optischen Faser-Übertragungssystem zu, so bewirken die optischen Fasern 9a bis 9j jeweils für sich allein ein stabiles und konstantes Maß an Abschwächung, weil man den Laserstrahlen gestattet, in ihre entsprechenden optischen Fasern einzutreten, nachdem der einfallende Leistungsgrad der Laserstrahlen in ihre zugehörigen optischen Fasern 9a bis 9j gesteuert wurde, indem man ihre jeweiligen Intensitäten in Übereinstimmung mit den den optischen Fasern eigenen numerischen Aperturen vermindert.

Die jeweils aus den Spitzenbereichen 13a der optischen Fasern ausgetretenen Laserstrahlen erzeugen dank des Interferenzvermögens jedes der Laserstrahlen 4a bis 4j ein Spektralmuster. Das Spektralmuster ändert sich, wenn sich die Spitzenbereiche der optischen Fasern bewegen.

Immer wenn eine derartige Änderung in dem Spektralmuster auftritt, ändert sich die Strahl intensität. Die Strahlintensitäts-Korrektur wird angewendet, um diese Schwankungen in der Strahl intensität auszugleichen.

Nimmt man also an, daß die Intensität des Ausgangsstrahls von der Projektionslinse 18 I₃ ist, so läßt sich folgende Gleichung ableiten:

I₃ - I₁ . f (X) . α (2)

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In der obigen Gleichung ist α ein Dämpfungskoeffizient, α ergibt sich aus dem Produkt des Dämpfungskoeffizienten αϊ der Strahl intensität durch das Faserspektralmuster und einem zweiten Dämpf ungskoeff izienten ⁰^» d. ⁿ· Zu⁰C = Ct^a₂

Die obige Größe a^ gibt keine Dämpfungscharakteristik an, die sich allgemein durch irgendwelche Parameter in der Form einer Funktion ausdrücken ließe, α, sollte vielmehr als willkürliche Charakteristik oder Zufallscharakteristik angesehen werden.

Um Κ konstant zu machen, um eine ordnungsgemäße Aufzeichnung auf dem Film 15 durchzuführen, können zwei Verfahren in Betracht gezogen werden, und zwar kann man dieses Ziel entweder durch eine Änderung von I« in der obigen Gleichung (2) oder aber durch eine Variation von f (X) in der obigen Gleichung (2) erreichen. In der Beschreibung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die Annahme getroffen, daß K durch eine Änderung von f (X) konstant gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird nämlich die optische Modulationscharakteristik f (X) auf einen gewünschten Wert korrigiert, indem man die Leistungsstellgröße X ändert und auf den zugehörigen, gewünschten Wert bringt, wodurch das Ausgabesignal R.F. jedes der AOM-Treiberstufen 46a bis 46j derart variiert wird, daß I-, . f (X) . Ct konstant bleibt. Hierdurch wird die Intensität K aller von der Linse ausgehenden Strahlen auf einem konstanten Pegel gehalten. Der Strahl wird dann an dem Bildsensor 25 empfangen. Der Bildsensor 25 liefert eine Ausgangsspannung

54, die durch eine fotoelektrische Konversion des Eingangsstrahls erhalten wird und generell durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:

V = k . I₃

Zur Vereinfachung der Diskussion wird im folgenden die Proportionalitätskonstante k zu 1 angenommen (k * 1), so daß sich die Ausgangsspannung 54 durch folgende Gleichung ausdrücken läßt:

^v ■ h

Das Ausmaß der Dämpfung α in dem Spektralmuster aller optischen Fasern variiert über einen Bereich ^von&_max b^iscc _mi_n ^mit CXq als Mittelwert. Unter dieser Voraussetzung ergibt sich für den Zustand von I₃ eine Abhängigkeit, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist.

Man nimmt nun an, daß die folgende Beziehung herrscht, wenn α = α₀. .

I₃₀ - I₁ . f (X₀) - α₀ (3)

I₃₀: Standard-Strahl intensität für den aus der Linse

austretenden Stahl

Der Wert Xq, bei dem die Gleichung (3) erfüllt ist, wird nun als das Strandard-Datum X_Q 56 verwendet (vgl. Fig. 11).

Da die Intensität I₃ des aus der Linse austretenden Strahls von dem Sollwert I,_n nach oben oder unten hin abweicht,

■30

- 18 -

-η-

wenn sich der bewegliche Träger 14 bewegt, ist es notwendig, die Leistungsstellgröße X von dem Wert Xq auf einen gewünschten Wert zu ändern, so daß entsprechend dem Anstieg oder Abfall der Intensität I₃ des aus der Linse austretenden Strahls die von der Leistungsstellgröße X gesteuerte Modulationscharakteristik f (X) so nachgefahren wird, daß nach Abschluß der Bewegung des beweglichen Trägers 14 die Intensität I, gleich der Standard-Strahl intensität Lq ist.

In anderen Worten, ist es erforderlich, denjenigen Wert der Leistungsstellgröße X zu bestimmen, der der AOM-Treiberstufe zugeführt werden muß, um von der AOM-Treiberstufe ein R.F.-Ausgangssignal zu erhalten, durch das die Intensität des aus der Linse austretenden Strahls auf dem Wert I₃₀ gehalten wi rd.

Betrachtet man nun einen der Strahlen Nr. 1 bis Nr. 10 von Fig. 10, so wird im folgenden seine Strahl intensität und der Wert der Leistungsstellgröße X für die zugehörige AOM-Treiberstufe zu demselben Zeitpunkt untersucht.

Ii Eine durch I₃₀ normierte Funktionstabelle ,

30 in der α~ und f (X) die Gleichung (3) erfüllen, ist als Standarddatentabelle 57 (vgl. Fig. 11) in Abhängigkeit von Werten gespeichert, die Leistungsstellgrößen X entsprechen

Fig. 7 zeigt eine durch I₃Q normierte grafische Darstellung

In Fig. 6 stellt der X-Wert des Punktes P, an dem I,.f(X)-<x

ist, den zu bestimmenden Wert X, dar. Im folgenden

wird ein Verfahren beschrieben, wie man diesen Wert X, bestimmen kann.

Bezugnehmend auf Fig. 8, ist zwischen dem Bildsensor 25 und den AOM-Treiberstufen 46a bis 46j ein Korrekturkreis 58 und ein Register 59 sowie zusätzliche Kreise 61 vorgesehen, die denselben Schaltungsaufbau haben und jeweils mit den AOM-Treiberstufen 46a bis 46j verbunden sind.

Fig. 11 illustriert die erwähnten Kreise 58, 61 im einzelnen, und Fig. 12 zeigt ein Zeitschema der Kreise.

Wie in Fig. 12 gezeigt, erhält man in der Strahlintensitäts-Korrekturperiode Τφ (siehe auch Fig. 10) Pulse Τφ₀ bis Τφ,,,. Man erhält diese als Ergebnis einer Steuerung, die mittels eines Clock-Pulses C₁,. eines ersten Zeitgeberkreises 62 (vgl. Fig. 8) durchgeführt wird. Die Pulse Τφ₀ bis T φ,_Q werden in den Korrekturkreis 58 eingegeben.

In Fig. 11 integriert ein Akkumulator 63 abschnittsweise (d. h. den Abschnitten nach, die den in Fig. 9 gezeigten Strahlen-Nummern entsprechen), die von dem Bildsensor 25 während der Zeitabschnitte Τφ₀ bis Τφ₉ empfangenen Strahlintensitäten auf. Das Ergebnis wird dann an die Register 64 ausgegeben.

Die von dem Bildsensor 25 empfangenen Strahl Intensitäten

werden in Fig. 12 mit I₁ bis I₁₀ bezeichnet.

Ein Multiplikator 65 dient dazu, aus der Standard-Datentabelle 57 ausgelesene Daten einzeln hintereinander mit der Datenausgabe des Akkumulators 63 zu multiplizieren. Die Ergebnisse werden dann einem Koinzidenzkreis zugeführt.

Wenn man aus der Standard-Datentabelle 57 Daten ausliest, ist es erforderlich, die Akkumulation der Strahl Intensitäten an dem Akkumulator 63 vorher abzuschließen. Die erste Ausleseperiode (Τφ,-Periode) aus der Standard-Datentabelle ist daher um Τφ₀ gegenüber der Zeitsteuerung des Akkumulators 63 ver- · zögert. Mit Τφ, wird eine Eingabe an einen ODER-Kreis 67 begonnen, die der Eingabe an dem Akkumulatur 63 um TφQ nachhinkt. Eine Signaleingabe in den ODER-Kreis 67 erfolgt bis Τφ_1η. Die Daten des Registers 64 werden in den Multiplikator 65 eingespeist, sobald Signale von einem EIN-SCHUSS-Kreis 68 empfangen werden.

Die !^-Periode ist daher der Zeitabschnitt, in dem I₁ berechnet wird. In der Τφ,-Periode werden I₂ berechnet, Daten aus der Standard-Datentabelle 57 ausgelesen und das Ausmaß aer Korrektur für.die Strahlintensitäten bestimmt. In der Τφρ-Periode und den sich anschließenden Perioden wird jeweils dieselbe Operation wie in der Τφ,-Periode durchgeführt.

Der Koinzidenzkreis 66 vergleicht jedes an dem Multiplikator 65 erhaltene Rechenresultat mit dem Wert 55 der Standard-Strahl i ntensität I₃₀, und wenn das Rechenergebnis mit diesem

Wert zusammenfällt, erzeugt er einen Puls 69, so daß die Adresse der Standard-Datentafel 57 an diesem Punkt in dem Register 59 und einem Register 76a gespeichert wird.

Ein Selektor 83 trifft eine Wahl zwischen dem Standard-Datenwert Xq während der Periode Τφ₀ in Fig. 12 und den Ausgabewerten des Registers 76 während der übrigen Perioden. Es sind zehn Einheiten von Kreisen 61a vorgesehen, und ihre CLOCK-Signale unterscheiden sich von einem Kreis zum andern.

Nachdem die Signale der Perioden Τφ, bis Τψ,,, in den ODER-Kreis 71 eingegeben und die Pulse aus dem EIN-SCHUSS-Kreis 72 ausgegeben wurden, befindet sich ein Flip-Flop 73 im gesetzten Zustand (SET), und die in einen UND-Kreis 74 eingegebenen CLOCK-Pulse C^ werden mittels eines Adressenzählers

75 gezählt.

Das Ergebnis dieses Zählprozesses entspricht dem Wert X, der in der grafischen Darstellung gemäß Fig. 7 gezeigt ist. Nachdem der Puls 69 aus dem Koinzidenzkreis 66 ausgegeben und das Flip-Flop 73 zurückgesetzt wurde (RESET), ist die Zähloperation des Adressenzählers 75 beendet, und das Zählergebnis wird in dem Register 59 gespeichert.

Wie in Fig. 8 dargestellt, ist das Register 59 mit dem Register

76 in jedem der Hilfskreise 61 verbunden.

In dem Hilfskreis 61a wird der Datenwert der Standardgröße Xq 56a, d. h. der Wert Xq, mittels eines D/A-Konverters 77a

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in ein Analogsignal umgewandelt und während der Periode Τφ₀ in die AOM-Treiberstufe 46a eingegeben.

Der Datenwert der Leistungsstellgröße X_Q wird dem in Fig. 13 gezeigten Verstärkungsregler 49 zugeführt, und das von dem Verstärkungsregler 49 gelieferte R.F.-Ausgangssignal dient dazu, den Output des AOM 5a zu modulieren. An dieser Stelle ergibt sich die Gesamtintensität 1₁ der aus der Linse austretenden Strahlen auf der Grundlage der .Gleichung (3) durch den folgenden Ausdruck.

I₁ = I₁ f (X₀) .α

Der mit dem Standard-Datenwert I₃₀ übereinstimmende Wert X (d. h. der Wert X-, am Punkt P in Fig. 7) wurde erhalten, indem man Σ-, bis Z₁₀ einzeln und hintereinander mit aus der Standard-Datentabelle 57 ausgelesenen Werten multipliziert, und durch Koinzidenz mit I₃₀ ergibt sich der gesuchte Wert X, nämlich das den AOM-Treiberstufen 46a bis 46j zuzuführende Leistungs-StellsignalX·,.

Wenn man die obige Beziehung in einer Gleichung ausdrückt, ist X₁ so zu bestimmen, daß der Ausdruck

I₁ Ct₀ f (X )

I₁ \. —— = I,_n wird. Es gilt also

1 1 j ou

^X3O

'30

¹SO

I₁ CX₀ f (X₁)

I₃₀ _ 23 -

f (X₀)

da ¹^ ·^ΜΧ°'

¹SO

folgt I₁- α· f (X₁) = I

Die Eingabe-Zeitsteuerung des obigen Werts X-, erfolgt zu dem Zeitpunkt, wenn nach Durchlaufen der Periode Τφ₀ ein Signal von dem Inverter 78, ein Zählwert-Signal von dem Register 59 und, während der Periode Τφ_0? ein Signal von dem UND-Kreis 79 alle in das Register 76a eingegeben wurden.

In entsprechender Weise wird in der Periode Τφ₂ ein Leistungs· Regelsignal X in die AOM-Treiberstufe 46b eingegeben. Die anderen AOM-Treiberstufen werden ebenfalls sukzessive angesteuert.

Das erhaltene Leistungs-Steuersignal X wird jeder einzelnen der AOM-Treiberstufen 46a bis 46 j zugeführt, um den Modulationswirkungsgrad der AOM 5a bis 5] zu ändern. Es werden so die Ausgabe-Intensitäten der Laserstrahlen geändert, wodurch die Intensität I₃ der aus jeder einzelnen der Fasern 9a bis 9j austretenden und .durch die Linse geleiteten Laserstrahlen automatisch auf die Standard-Strahl Intensität I₃₀ korrigiert wird, die für die ordnungsgemäße Belichtung des Films erforderlich ist. Die Korrektur erfolgt in der Strahl-

i ntensitats-Korrekturperiode Τφ.

Überdies werden Variationen im Brennpunkt der Projektionslinse 18 ebenfalls automatisch korrigiert, indem man den Schrittmotor 34 in der Brennpunkt-Nachsteliperiode Tp (vgl. Fig. 10) mittels eines in Fig. 8 dargestellten Brennpunkt-Nachstellkreises 81 und Schrittmotor-Betriebskreises 82 ansteuert. Dieses Merkmal wird im folgenden nicht näher beschrieben, da es sich nicht direkt auf die vorliegende Erfindung bezieht.

In dem oben beschriebenen Ausfiihrungsbei spiel wurden Signale von dem Bildsensor auf akusto-optisehe Modulatoren (AOM) rückgekoppelt. Die Intensität aller aus der Linse austretenden Strahlen kann auf dieselbe Art und Weise auch dadurch korrigiert werden, daß man eine Rückkopplung des genannten Signals auf den Laser 1 vorsieht.

Wie bereits beschrieben, kann erfindungsgemäß die Intensität aller von der Projektionslinse ausgehenden Strahlen in der Strahlintensitäts-Korrekturperiode auf eine Standard-Strahlintensität korrigiert werden, die für die Belichtung eines Films erforderlich ist. Man gibt hierzu Leistungs-Regelsignale X auf AOM-Treiberstufen, die zugehörige akusto-optisehe Lichtmodulatoren (AOM) ansteuern. Den AOM-Treiberstufen wird in der Strahlintensitäts-Korrekturperiode, in der keine Filmbelichtung erfolgt, ein fester Referenzwert X_Q des Leistungs-Regelsignals zugeführt. Man erhält dadurch in bestimmten, den einzelnen Laserstrahlen zugeordneten Bereichen eines

J4UUJ I /

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Bildsensors Strahlintensitäten, die variieren, je nachdem, welche Stellung der bewegliche, die Spitzen der Lichtleiterfasern und die Projektionslinse halternde Träger in der Subrasterrichtung einnimmt. Die erhaltenen Strahlintensitäten werden für jeden einzelnen Laserstrahl auf eine Soll-Intensität I-Q korrigiert, indem man entsprechende Leistungs-Regelsignale X für die AOM-Treiberstufen bestimmt. In der Bildsignalperiode T., in der eine Filmbelichtung erfolgt, steuert man die AOM-Treiberstufen mit diesen Leistungs-Regelsignalen X an, so daß die Bildaufzeichnung mit der Sol I -Intensitat I₃₀ erfolgt.

In der obigen AusfUhrungsform wurden exemplarisch akustooptische Lichtmodulatoren (AOM) verwendet. Die vorliegende Erfindung kann aber auch mittels elektro-optischer Lichtmodulatoren (EOM) anstelle der AOM durchgeführt werden. Weiterhin kam in dem obigen Ausführungsbeispiel ein (z. B. flächiger) Bildsensor wie z. B. ein CCD 0. ä. als fotoelektrischer Sensor zum Einsatz. Die Erfindung kann aber auch unter Verwendung einer Mehrzahl einzelner fotoelektrischer Sensoreinheiten durchgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung kann auch praktiziert werden, indem man den halbdurchlässigen Spiegel 24 gemäß Fig. 8 um 90° gegenüber der dargestellten Position dreht, in fester Anordnung zwischen dem Bildsensor und dem halbdurchlässigen Spiegel eine geeignete Linse vorsieht, und dann an den Spitzenabschnitten 13a der Fasern erzeugte Bilder auf den Bildsensor fokussiert. In dieser Abwandlung läuft jeder Strahl von dem

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zugehörigen Spitzenabschnitt 13a durch den halbdurchlässigen Spiegel und die geeignete Linse hin auf den Bildsensor.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Einem Fachmann sind vielmehr zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne das dargelegte Konzept der Erfindung zu verlassen.

Claims

P 9228 - nrs

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha

1-1 Tenjin-kitamachi,Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dori,

Kamigyo-ku, K y ο t ο , Japan.

Verfahren zur Korrektur der Strahl intensität beim Scannen

und Aufzeichnen eines Bilds

Ansprüche

ζΐ/ Verfahren zur Korrektur der Strahl intensität beim Scannen und Aufzeichnen eines Bilds mittels eines Bildabtast- und Wiedergabesystems, bei dem man auf der Grundlage eines Bildsignals ein Halbtonsignal erzeugt, das aus wenigstens einem parallelen Operationssignal besteht,und wenigstens einen belichtenden Laserstrahl, der mittels wenigstens eines von dem Halbtonsignal gesteuerten akusto-optischen Lichtmodulators moduliert wird, in die eingabeseitige Endstelle wenigstens einer optischen Faser eintreten läßt, wobei in einem mit mehr als einer optischen Faser ausgerüsteten System die Spitzenbereiche der ausgabeseitigen Endstellen dieser optischen Fasern in einer Reihe fluchtend ausgerichtet sind, und den so übertragenen Strahl von dem Spitzenbereich der optischen Faser auf eine Aufzeichnungstrommel projiziert, mit folgenden Verfahrensschritten:

Man sieht in fester Anordnung zwischen einer Linse, die geeignet ist, den so übertragenen Strahl auf die Aufzeichnungstrommel zu fokussieren, und' dem Spitzenbereich der optischen Faser einen halbdurchlässigen Spiegel vor;

man fokussiert über den halbdurchlässigen Spiegel ein an dem Spitzenbereich der optischen Faser erzeugtes Bild auf wenigstens einen fotoelektrischen Sensor; und

man koppelt ein Ausgabesignal des fotoelektrischen Sensors, das sich ändert, wenn sich das Spektralmuster der jeweiligen Ausgabe der optischen Faser bei einer Bewegung ihrer ausgabeseitigen Endstelle und einer damit einhergehenden Änderung der optischen Achse der Faser variiert, auf den akusto-optischen Lichtmodulator zurück, um so die Intensität des belichtenden Laserstrahls auf eine Standard-Strahl intensität zu korrigieren, die zur Belichtung eines auf der Aufzeichnungstrommel befestigten, fotoempfindlichen Materials erforderlich i st.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Strahl intensität der Ausgabe von allen optischen Fasern wie folgt auf die Standard-Strahl intensität I₃Q korrigiert:

Man bestimmt die Strahl intensität I- des aus der Linse austretenden Strahls, die sich durch folgende Gleichung ausdrücken läßt:

I₃ » I₁ f (X) «Κ

I₁: Strahl intensität des Laserstrahls beim Eintritt

in den akusto-optischen Lichtmodulator; I₂= I₁ . f (X):

Strahl intensität des aus dem akusto-optischen Lichtmodulators austretenden Laserstrahls; f (X): Modulationscharakteristik des akusto-optischen

Lichtmodulators;

α : Ausmaß der Dämpfung der optischen Faser; X: In eine Steuereinheit für jeden akusto-optischen

Lichtmodulator eingespeistes Eingabesignal L zur Änderung der Ausgabe des akusto-optischen

Lichtmodulators;

man bestimmt den Zentralwert α« von α und X_Q, bei dem die Strahl intensität I₃ des aus der Linse austretenden Strahls gleich der zur Belichtung des fotoempfindlichen Materials erforderlichen Standard-Strahl intensität I₃₀ ist, gemäß ^J30 ^{= 1}I ^{f (}V * ^a0^;

man verwendet Xq als Standard-Referenz

man erstellt eine Standard-Datentabelle I₁ Ct₀ - f (X)
¹SO

man speist. Xq in die Steuereinheit für den akusto-optischen Lichtmodulator ein und mißt die Strahl intensität der Ausgabe des akusto-optischen Lichtmodulators, während man einen Oberflächenbereich der Aufzeichnungstrommel überfährt, auf dem kein fotoempfindliches Material angeordnet ist;

man bestimmt als X^ den Wert von X, bei dem das Produkt aus der so erhaltenen Strahl intensität I, . f (X_Q) . α und dem

I₁ Ct₀ f (X) Standard-Datentabellenwert _ gleich I₃₀ ist,

also. '³⁰

¹I ^a0 ^{f (x)} . I₁ f (X_n) . α = Ij und

speist X, in den akusto-optischen Lichtmodulator ein