DE3400317C2

DE3400317C2 -

Info

Publication number: DE3400317C2
Application number: DE3400317A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yoshimoto; Masanari Tsuda; Masakatsu Kyoto Jp Yokoi
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: 1988-09-29
Also published as: GB2134351A; JPH0445817B2; GB8401323D0; US4581617A; FR2539525B1; DE3400317A1; JPS59129854A; GB2134351B; FR2539525A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur von Intensitätsschwankungen von Lichtstrahlungen, die zur Aufzeichnung eines Bildes verwendet werden, mit einer belichtenden Lichtquelle, mit optischen Strahlteilern zur Teilung des Belichtungsstrahls in eine Vielzahl von einzelnen Belichtungsstrahlen, in deren Strahlengang optische Lichtmodulatoren zur Steuerung der Strahlintensität angeordnet sind, mit einer Vielzahl von optischen Fasern, von denen jeweils die einen Enden mit Ausgängen der Lichtmodulatoren und jeweils die anderen Enden mit einem Träger verbunden sind, von wo aus die von den Fasern ausgehenden Belichtungsstrahlen über eine Projektionslinse auf einen Film gelenkt werden.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 21 07 738 bekannt. Wenn sich bei dieser bekannten Vorrichtung die Spitzenbereiche der Fasern und die Projektionslinse relativ zum Film 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 nachteilig beeinflußt wird. Weiterhin kann die Intensität der aufzeichnenden Lichtstrahlung noch durch Verschmutzungen der sich im Lichtstrahl zwischen dem Lasergerät und dem Film befindlichen optischen Bauelemente in unerwünschter Weise beeinflußt werden. Wegen der vielen möglichen Einflüsse könnte bei der bekannten Vorrichtung eine Intensitätskorrektur manuell nur schwer durchgeführt werden.

Weiterhin ist in der DE-OS 29 52 209 eine optische Anordnung beschrieben, durch die zwar eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Blende zur Erzeugung einer streifenfreien Aufzeichnung angestrebt wird, jedoch die Intensität des aufzeichnenden Lichtstrahls im gesamten dadurch nicht beeinflußt werden kann. Verschmutzungen oder Trübungen der optischen Bauelemente oder eine Veränderung des Spektralmusters können nicht kompensiert werden.

Bei aus der DE-OS 30 21 985 oder der DE-OS 26 28 587 bekannten Bildwiedergabegeräten wird zur Korrektur der Lichtintensität nicht das auf den Film auftreffende Licht erfaßt, sondern ein Teil des Aufzeichnungslichtstrahls wird zuvor abgetrennt. Dies dient zur Kompensation von Intensitätsschwankungen und muß vor dem eigentlichen Aufzeichnungsvorgang durchgeführt werden. Ändert sich während der Aufzeichnung die Intensität, so kann keine Kompensation erfolgen. Das bekannte Verfahren eignet sich nur für Aufzeichnungsvorgänge mit sehr niedriger Frequenz und weist nicht die gewünschte Genauigkeit auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Korrektur der Intensitätsschwankungen von Lichtstrahlen zur Aufzeichnung eines Bildes zu schaffen, wobei diese Korrektur alle die Intensität des Lichtstrahls beeinflussenden Größen und Bauelemente berücksichtigt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise wird die Korrektur der Lichtintensität zwischen kurzen zyklischen Zeitperioden zwischen Aufzeichnungsperioden ständig durchgeführt, so daß Intensitätsschwankungen, die sich negativ auf die Qualität des aufzuzeichnenden Bildes auswirken könnten, erst gar nicht auftreten können. Alle denkbaren Einflüsse auf die Lichtintensität werden dabei automatisch berücksichtigt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt

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 illustriert;

Fig. 4a und b 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 Strahlintensität 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;

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 Leistungsstellgröße.

Fig. 1 zeigt ausschnittweise die schematische Ansicht einer Wiedergabeeinheit, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann.

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

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

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die Spitzenbereiche 13 a der optischen Fasern 9 a bis 9 j 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 13 a der Fasern 9 a bis 9 j 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 13 a der optischen Fasern und der Projektionslinse 18 vorgesehen. Der halbdurchlässige Spiegel 24 wirft die vom Film 15 zurückreflektierten Strahlen in Richtung hin auf einen Bildsensor (fotoelektrischen Detektor) 25. Der Bildsensor 25 ist auf dem beweglichen Träger 14 in einer Position fest montiert, die optisch und praktisch dem Ort der Spitzenabschnitte 13 a 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 9 a bis 9 j.

Solange die an den Spitzenabschnitten 13 a 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 13 a der optischen Fasern gerade entworfenen Bilder 9 a bis 9 j, wie dies durch einen durchgezogenen Kreis 27 a 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 27 b angezeigt ist.

Wenn die Fokussierung korrekt ist, sind hier die Ausgabesignale des Bildsensors 25 in einem Mittelbereich konzentriert, und sie ergeben einen Maximalwert S₀, wie in Fig. 4a dargestellt. Bei ungenauer Fokussierung sind andererseits die Ausgabesignale breiter gestreut, und der Wert des Mittelbereichs ist kleiner als der Maximalwert S₀, wie dies in Fig. 4b illustriert ist.

In Fig. 5 sind alle zehn optischen Fasern 9 a bis 9 j 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 9 a bis 9 j.

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 9 a bis 9 j miteinander verbunden. Wenn sich die Spitzenbereiche 13 a der Fasern und die Projektionslinse 18, die beide Teile 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. Um diese zu beseitigen, 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-Strahlintensität entspricht, und bestimmt so einen zu korrigierenden Wert. Sodann koppelt man diesen Wert auf akusto-optische Lichtmodulatoren zurück, um deren Modulationswirkungsgrad zu ändern.

Zur detaillierten Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 13 beschrieben.

Fig. 8 ist das Blockdiagramm eines Gesamtsystems, wie es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen kann. Ein mit einer Energieversorgung 1 a betriebener Laser 1 erzeugt einen Lichtstrahl 2, der mittels eines Reflektors 29 umgelenkt und dann wie oben beschrieben mittels mehrerer Strahlteiler 3 in eine Mehrzahl von Laserstrahlen 4 a bis 4 j 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 Ende von einer Antriebswelle eines Motors 32 getragen.

Eine mittels eines Schrittmotors 34 gedrehte Feinvorschubschraube 35 steht in Schraubverbindung mit einem Arm 19 a 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 n-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 13 a 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 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 _i 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 T _B die Bedeutung eines Zeitabschnitts, während dessen ein Bereich 16 a der Trommel 16 gescannt wird, der nicht mit dem Film 15 belegt ist (vgl. Fig. 8). Die Austastperiode T _B ist weiter unterteilt in eine Strahlintensitäts-Korrekturperiode T _Φ und eine Brennpunkt-Nachstellperiode T _F.

Während eines bestimmten Zeitabschnitts jeder einzelnen Umdrehung der Trommel, nämlich in der Strahlintensitäts-Korrekturperiode T _Φ, wird eine Korrektur der Strahlintensität der optischen Fasern 9 a bis 9 j durchgeführt. In dem übrigen Zeitabschnitt (insbesondere in der Bildsignalperiode T _i ) werden die Strahlintensitäten der optischen Fasern konstant gehalten.

Durch nachstehend beschriebene Funktionsabläufe werden daher 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-optische Lichtmodulatoren (AOM's) in Gestalt der AOM-Treiberstufen 46 a bis 46 j, die jeweils derart mit dem AOM₁ 5 a bis AOM₁₀ 5 j verbunden sind, daß R.F.-Signale (Ultraschallwellen) auf den AOM₁ 5 a bis AOM₁₀ 5 j gegeben werden können, um die AOM's optisch zu modulieren. Der EIN-AUS-Zustand jeder der AOM-Treiberstufen 46 a bis 46 j 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 46 a bis 46 j.

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 _i (vgl. Fig. 10) befinden sich die in Fig. 8 gezeigten Hebel der Schalter 53 alle in derselben Stellung, wie sie in dieser Abbildung dargestellt 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 T _B entspricht, wechseln die Hebel aller Schalter 53 (vgl. Fig. 8) auf die H-Seite herüber, so daß die Schaltvorrichtung 51 angestellt wird. In anderen Worten, werden die AOM-Treiberstufen 46 a bis 46 j während der Austast-Periode T _B 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 46 a bis 46 j 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 5 a bis 5 j austretenden Laserstrahls, und damit die Intensität der von den einzelnen optischen Fasern 9 a bis 9 j ausgesandten Laserstrahlen, variiert werden.

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

Wenn sich die Spitzenabschnitte 13 a 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 9 a bis 9 j ausgesandt werden. Im folgenden wird das Prinzip dieser Strahlintensitäts-Korrektur beschrieben.

Man nimmt nun an, daß das Strahlintensitäts-Rückkoppelsystem in Fig. 8 gleichermaßen für den Ar⁺-Laser und die Ar⁺-Energieversorgung 1 a ausgelegt ist und die Laserstrahlen 4 a bis 4 j 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) (1)

wobei

I₂Intensität eines aus dem jeweiligen AOM austretenden Laserstrahls; und I₁Intensität eines in den AOM eintretenden Laserstrahls.

In der obigen Gleichung bezeichnet f (X) eine tabulierte Charakteristik.

Wendet man sich nun dem optischen Faser-Übertragungssystem zu, so bewirken die optischen Fasern 9 a bis 9 j 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 9 a bis 9 j gesteuert wurde, indem man ihre jeweiligen Intensitäten in Übereinstimmung mit den den optischen Fasern eigenen numerischen Aperturen vermindert.

Die jeweils aus den Spitzenbereichen 13 a der optischen Fasern ausgetretenen Laserstrahlen erzeugen dank des Interferenzvermögens jedes der Laserstrahlen 4 a bis 4 j 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 Strahlintensität. Die Strahlintensitäts-Korrektur wird angewendet, um diese Schwankungen in der Strahlintensität 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)

In der obigen Gleichung ist α ein Dämpfungskoeffizient. α ergibt sich aus dem Produkt des Dämpfungskoeffizienten α₁ der Strahlintensität durch das Faserspektralmuster und einem zweiten Dämpfungskoeffizienten α₂, d. h. zu α=α₁ · α₂.

Die obige Größe α₁ gibt keine Dämpfungscharakteristik an, die sich allgemein durch irgendwelche Parameter in der Form einer Funktion ausdrücken ließe. α₁ sollte vielmehr als willkürliche Charakteristik oder Zufallscharakteristik angesehen werden.

Um I₃ 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 I₂ 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 I₃ durch eine Änderung von f (X) konstant gehalten wird.

Es 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 46 a bis 46 j derart variiert wird, daß I₁ · f (X) · α konstant bleibt. Hierdurch wird die Intensität I₃ 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 = I₃

Das Ausmaß der Dämpfung α in dem Spektralmuster aller optischen Fasern variiert über einen Bereich von α _max bis α _min mit a₀ 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=a₀.

I₃₀ = I₁ · f (X₀) · α₀ (3)

wobei

I₃₀Standard-Strahlintensität für den aus der Linse austretenden Strahl.

Der Wert X₀, bei dem die Gleichung (3) erfüllt ist, wird nun als das Standard-Datum X₀ 56 verwendet (vgl. Fig. 11).

Da die Intensität I₃ des aus der Linse austretenden Strahls von dem Sollwert I₃₀ nach oben oder unten hin abweicht, wenn sich der bewegliche Träger 14 bewegt, ist es notwendig, die Leistungsstellgröße X von dem Wert X₀ 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 I₃ gleich der Standard-Strahlintensität I₃₀ 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 wird.

Betrachtet man nun einen der Strahlen Nr. 1 bis Nr. 10 von Fig. 9, so wird im folgenden seine Strahlintensität und der Wert der Leistungsstellgröße X für die zugehörige AOM-Treiberstufe zu dem selben Zeitpunkt untersucht.

Eine durch I₃₀ normierte Funktionstabelle

in der α₀ 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 I₃₀ normierte grafische Darstellung.

In Fig. 6 stellt der X-Wert des Punktes P, an dem I₁ · f (X) · α=I₃₀ ist, den zu bestimmenden Wert X₁ dar. Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, wie man diesen Wert X₁ bestimmen kann.

Bezugnehmend auf Fig. 8, ist zwischen dem Bildsensor 25 und den AOM-Treiberstufen 46 a bis 46 j ein Korrekturkreis 58 und ein Register 59 sowie zusätzliche Kreise 61 vorgesehen, die denselben Schaltungsaufbau haben und jeweils mit den AOM-Treiberstufen 46 a bis 46 j 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 T _Φ (siehe auch Fig. 10) Pulse T _Φ₀ bis T _Φ₁₀. Man erhält diese als Ergebnis einer Steuerung, die mittels eines Clock-Pulses C _{K Φ} eines ersten Zeitgeberkreises 62 (vgl. Fig. 8) durchgeführt wird. Die Pulse T _Φ₀ bis T _Φ₁₀ 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 T _Φ₀ bis T _Φ₉ empfangenen Strahlintensitäten auf. Das Ergebnis wird dann an die Register 64 ausgegeben.

Die von dem Bildsensor 25 empfangenen Strahlintensitäten werden in Fig. 12 mit Σ₁ bis Σ₁₀ 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 Strahlintensitäten an dem Akkumulator 63 vorher abzuschließen. Die erste Ausleseperiode (T _Φ₁-Periode) aus der Standard-Datentabelle ist daher um T _Φ₀ gegenüber der Zeitsteuerung des Akkumulators 63 verzögert. Mit T _Φ₁ wird eine Eingabe an einen ODER-Kreis 67 begonnen, die der Eingabe an dem Akkumulator 63 um T _Φ₀ nachhinkt. Eine Signaleingabe in den ODER-Kreis 67 erfolgt bis T _Φ₁₀. Die Daten des Registers 64 werden in den Multiplikator 65 eingespeist, sobald Signale von einem Monoflop 68 empfangen werden.

Die T _Φ₀-Periode ist daher der Zeitabschnitt, in dem Σ₁ berechnet wird. In der T _Φ₁-Periode werden Σ₂ berechnet, Daten aus der Standard-Datentabelle 57 ausgelesen und das Ausmaß der Korrektur für die Strahlintensitäten bestimmt. In der T _Φ₂-Periode und den sich anschließenden Perioden wird jeweils dieselbe Operation wie in der T _Φ₁-Periode durchgeführt.

Der Koinzidenzkreis 66 vergleicht jedes an dem Multiplikator 65 erhaltene Rechenresultat mit dem Wert 65 der Standard-Strahlintensität 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 76 a gespeichert wird.

Ein Selektor 83 trifft eine Wahl zwischen dem Standard-Datenwert X₀ während der Periode T _Φ₀ in Fig. 12 und den Ausgabewerten des Registers 76 während der übrigen Perioden. Es sind zehn Einheiten von Kreisen 61 a vorgesehen, und ihre CLOCK-Signale unterscheiden sich von einem Kreis zum andern.

Nachdem die Signale der Perioden T _Φ₁ bis T _Φ₁₀ 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 _{K Φ} 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 61 a wird der Datenwert der Standardgröße X₀ 56 a, d. h. der Wert X₀, mittels eines D/A-Konverters 77 a in ein Analogsignal umgewandelt und während der Periode T _Φ₀ in die AOM-Treiberstufe 46 a eingegeben.

Der Datenwert der Leistungsstellgröße X₀ 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 5 a zu modulieren. An dieser Stelle ergibt sich die Gesamtintensität Σ₁ der aus der Linse austretenden Strahlen auf der Grundlage der Gleichung (3) durch den folgenden Ausdruck:

Σ₁ = I₁ f (X₀) · α

Der mit dem Standard-Datenwert I₃₀ übereinstimmende Wert X (d. h. der Wert X₁ am Punkt P in Fig. 7) wurde erhalten, indem man Σ₁ bis Σ₁₀ 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 46 a bis 46 j zuzuführende Leistungs-Stellsignal X₁.

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

wird. Es gilt also

da

folgt

I₁ · α · f [X₁) = I₃₀

Die Eingabe-Zeitsteuerung des obigen Werts X₁ erfolgt zu dem Zeitpunkt, wenn nach Durchlaufen der Periode T _Φ₀ ein Signal von dem Inverter 78, ein Zählwert-Signal von dem Register 59 und, während der Periode T _Φ₀, ein Signal von dem UND-Kreis 79 alle in das Register 76 a eingegeben wurden.

In entsprechender Weise wird in der Periode T _Φ₂ ein Leistungs-Regelsignal X in die AOM-Treiberstufe 46 b eingegeben. Die anderen AOM-Treiberstufen werden ebenfalls sukzessive angesteuert.

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

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden Signale von dem Bildsensor auf akusto-optische 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.

In der obigen Ausführungsform wurden exemplarisch akusto-optische 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 o. 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 13 a der Fasern erzeugte Bilder auf den Bildsensor fokussiert. In dieser Abwandlung läuft jeder Strahl von dem zugehörigen Spitzenabschnitt 13 a durch den halbdurchlässigen Spiegel und die geeignete Linse hin auf den Bildsensor.

Claims

1. Vorrichtung zur Korrektur von Intensitätsschwankungen von Lichtstrahlen, die zur Aufzeichnung eines Bildes verwendet werden, mit einer belichtenden Lichtquelle (1), mit optischen Strahlteilern (3) zur Teilung des Belichtungsstrahls in eine Vielzahl von einzelnen Belichtungsstrahlen, in deren Strahlengang optische Lichtmodulatoren (5 a-5 j) zur Steuerung der Strahlintensität angeordnet sind, mit einer Vielzahl von optischen Fasern (9 a-9 j), von denen jeweils die einen Enden mit Ausgängen der Lichtmodulatoren (5 a-5 j) und jeweils die anderen Enden mit einem Träger (14) verbunden sind, von wo aus die von den Fasern ausgehenden Belichtungsstrahlen über eine Projektionslinse (18) auf einen Film (15) gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stirnflächen (13 a) der optischen Fasern (9 a-9 j) auf dem bewegbaren Träger (14) und der Projektionslinse (18) ein halbdurchlässiger Spiegel (24) angeordnet ist, durch den das vom Film (15) reflektierte Licht auf einen fotoelektrischen Sensor (25) übertragbar ist, der in einer zu den Stirnflächen (13 a) der Fasern (9 a-9 j) optisch äquivalenten Position in bezug auf die Projektionslinse (18) angebracht ist, daß der fotoelektrische Sensor (25) mit einem Korrekturkreis (58) zur Korrektur der Strahlintensität verbunden ist und Korrekturwerte erzeugt, die zur Steuerung der Lichtmodulatoren (5 a-5 j) auf diese einwirken, daß die Erzeugung der Korrekturwerte in zwischen Bildsignalperioden (T _i ) liegenden Korrekturperioden (T _Φ ) erfolgt, in denen Testsignale (T _{Φ n} ) den Lichtmodulatoren (5 a-5 j) zugeführt werden und daß die Korrekturwerte durch Vergleich der auf Grund der Testsignale im fotoelektrischen Sensor (25) erzeugten Signale mit einem Standard-Strahlintensitätswert gebildet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Korrekturkreis (58) ein Akkumulator (63) zur Integration der vom fotoelektrischen Sensor (25) empfangenen Signale vorgesehen ist, daß eine Korrekturwerte enthaltende Standard-Datentabelle (57) sowie der Akkumulator (63) mit einem Multiplikator (65) verbunden sind und daß die nacheinander miteinander multiplizierten Werte mit der Standard-Strahlintensität (I₃₀) verglichen werden, wobei bei Übereinstimmung ein entsprechender Wert als Leistungs-Stellsignal dem jeweiligen Lichtmodulator (5 a-5 j) zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen Laserstrahlen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Lichtmodulatoren (5 a-5 j) akusto-optische Lichtmodulatoren sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (13 a) der auf dem bewegbaren Träger (14) angeordneten optischen Fasern (9 a-9 j) in einer Reihe fluchtend ausgerichtet sind.