DE4035389A1 - Einrichtung und verfahren zur lichtmodulation und system zu deren anwendung - Google Patents
Einrichtung und verfahren zur lichtmodulation und system zu deren anwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein
Verfahren zum Modulieren und Ansteuern einer Lichtquelle
wie eines Halbleiterlasers oder dgl. Ferner bezieht sich
die Erfindung auf ein System wie ein Aufzeichnungsgerät
oder dgl. für das Aufzeichnen von Bildern durch optisches
Abtasten eines Aufzeichnungsträgers mit einem von der
Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahl.
Als Geräte für das Aufzeichnen von digitalen Halbtonbildern
auf photoempfindlichem Aufzeichnungsmaterial werden im all
gemeinen in breitem Ausmaß Laserstrahldrucker eingesetzt.
In solchen Druckern werden die Bilder auf dem Aufzeich
nungsmaterial nach einem Verfahren aufgezeichnet, das in
einer Hauptabtastung mit einem Laserstrahl, dessen Intensi
tät proportional zur Bilddichte moduliert ist und der durch
eine Lichtablenkeinheit abgelenkt ist, und in einer Unterab
tastung durch Bewegen des Aufzeichnungsmaterials, wie eines
Films, einer Trommel oder dgl. in der zur Richtung der
Hauptabtastung senkrechten Richtung besteht.
Als Vorrichtungen zum Erzeugen von Laserstrahlen dienende
Halbleiterlaser haben die Merkmale, daß sie gegenwärtig am
preisgünstigsten sind, klein bemessen sind und die Möglich
keit zu einer mit einem Steuerstrom direkten Intensitätsmo
dulation besteht. Bei diesen Halbleiterlasern besteht je
doch ein Nachteil darin, daß die Steuerstrom/Lichtleistung-
Kennlinien eine beachtliche negative Temperaturcharakteri
stik haben. Ein Beispiel für die Steuerstrom/Lichtleistung-
Kennlinien von Halbleiterlasern ist in Fig. 5 gezeigt. In
der in Fig. 5 gezeigten graphischen Darstellung ist auf der
Abszisse der Steuerstrom (mA) eines Halbleiterlasers aufge
tragen, während auf der Ordinate die Lichtleistung (mW)
aufgetragen ist. Die Messungen wurden bei jeweiligen Gehäu
setemperaturen von 0°C, 25°C und 50°C vorgenommen. Die gra
phische Darstellung zeigt eine negative Temperaturcharakte
ristik mit einer Steigung von ungefähr -0,1 mW/°C. Dies
bedeutet, daß sich die optische bzw. Lichtleistung be
trächtlich mit einer Änderung der Umgebungstemperatur ver
ändert. Da außerdem die Temperatur eines Laser-Halbleiter
plättchens durch dessen Abstrahlungsverluste ansteigt, wird
dadurch die Lichtleistung verringert.
Da mit den Laserstrahldruckern bei einer Geschwindigkeit
von einigen Sekunden je Seite die Bilder unter einer Haupt
abtastung über 1 bis 2 ms aufgezeichnet werden, ändert sich
zumindest während einer einzelnen Hauptabtastung nicht die
Umgebungstemperatur, während sich die Lichtleistung infolge
einer Temperaturänderung verändert, die allein auf einem
Temperaturanstieg beruht, der durch den Abstrahlungsverlust
des verwendeten Halbleiterlasers verursacht ist.
Ein Beispiel für die zeitliche Änderung der Lichtleistung
von Halbleiterlasern ist in Fig. 6 gezeigt. Bei der graphi
schen Darstellung nach Fig. 6 ist auf der Abszisse die Zeit
(µs) aufgetragen, während auf der Ordinate die Lichtlei
stung (mW) und der Steuerstrom (mA) aufgetragen sind. Mit
35 ist ein Steuerstrom bezeichnet, der sich zum Anfangs
zeitpunkt plötzlich von "0" auf 90 mA ändert und dann wieder
nach 512 µs plötzlich von 90 mA auf 60 mA verändert. Mit 36
ist die dem Steuerstrom entsprechende Lichtleistung be
zeichnet. Auf der Kurve für die Lichtleistung 36 ist fest
zustellen, daß die Lichtleistung allmählich infolge einer
Temperaturerhöhung des verwendeten Laser-Halbleiterplätt
chens abnimmt, die durch die Lichtabgabe des Halbleiter
plättchens verursacht ist. Diese Eigenschaft wird im allge
meinen als "Abfallkennlinie" bezeichnet. Die Betrachtung
dieser Abfallkennlinie zeigt nach einer plötzlichen Ände
rung eine Änderung der Lichtleistung mit einer Zeitkon
stante von ungefähr 100 µs und danach eine langsame Ände
rung der Lichtleistung mit einer Zeitkonstante von ungefähr
100 ms. Dies kann mittels eines einfachen sekundären Sy
stems simuliert werden, wobei anzunehmen ist, daß die erste
Änderung der Wärmekapazität und dem Wärmewiderstand des La
ser-Halbleiterplättchens zuzuschreiben ist und die zweite
Änderung der Wärmekapazität und dem Wärmewiderstand des
Halbleitergehäuses und des Kühlkörpers zuzuschreiben ist.
Als Einrichtung zum Korrigieren einer durch eine Tempera
turänderung verursachten Lichtleistungsänderung wird im
allgemeinen eine Schaltung für das kontinuierliche Überwa
chen eines vorbestimmten Abstrahlungspegels eines Halblei
terlasers mittels einer Photodiode und für das Erzeugen ei
ner Rückkopplung auf den Steuerstrom verwendet, nämlich
eine Schaltung zur automatischen Leistungsregelung (APC).
Derartige Schaltungen sind z. B. in den US-PS 42 37 427,
44 12 331, 45 83 128, 46 25 315 und dgl. beschrieben.
Ein Blockschaltbild einer grundlegenden Leistungsregel
schaltung ist in Fig. 7 gezeigt. Diese Figur zeigt eine
proportional zu der Abstrahlung eingestellte Spannung 1
bzw. Vs, eine Spannungsaddierschaltung 2, eine Halbleiter
laser-Steuerspannung 3 bzw. Vd, einen Spannung/Strom- bzw.
V/I-Wandler 4 zum Umsetzen der Steuerspannung Vd in einen
Ist-Steuerstrom Id bzw. 5, einen Halbleiterlaser 6, eine
Photodiode 7 für das Überwachen der Strahlung des Lasers,
einen Überwachungsstrom 8 bzw. Im und einen I/V-Wandler 9
für das Umsetzen des Überwachungsstroms Im in eine Überwa
chungsspannung 10 bzw. Vm. Obgleich dies aus der Zeichnung
nicht hervorgeht, ist die Photodiode 7 für das Überwachen
der Abstrahlung aus der Rückseite des Halbleiterlasers an
der hinteren Stirnseite des Laser-Halbleiterplättchens oder
für das Überwachen eines durch einen vor dem Laser-Halblei
terplättchen angebrachten Strahlenteiler reflektierten
Lichtanteils angeordnet. Die Fig. 7 zeigt ein Einzelkreis-
Rückführungs-Regelsystem, in dem die Differenz zwischen der
Sollspannung Vs und der Überwachungsspannung Vm auf die
Steuerspannung Vd bzw. 3 gesteuert wird, so daß die Licht
leistung beständig proportional zur Sollspannung Vs bzw. 1
auch dann geregelt wird, wenn sich die optische bzw.
Lichtleistung durch eine Temperaturänderung verändert.
Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit für ein Bildelement des
Laserstrahldruckers, nämlich die Bildelemente-Taktfrequenz
erreicht jedoch z. B. einige MHz, so daß daher im Falle ei
ner Impulsbreitenmodulation mit 8-Bit-Stufung die kleinste
Impulsbreite nur einige ns beträgt. Falls unter Verwendung
der vorstehend beschriebenen Leistungsregelschaltung eine
Intensitätsmodulation des Halbleiterlasers mit Impulsen mit
derart geringer Breite vorgenommen wird, muß daher die Re
gelgeschwindigkeit auf einige 10 GHz erhöht werden. Eine
derart schnelle Regelung ist äußerst schwierig.
Infolgedessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für
eine Lichtmodulation mit hoher Geschwindigkeit ein Verfah
ren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen unabhängig
von Temperaturänderungen eine fehlerfreie Belichtung er
zielt werden kann, sowie ein System, bei dem das Verfahren
und die Einrichtung angewendet sind.
Die Aufgabe soll erfindungsgemäß ohne Verwendung einer ge
wöhnlichen Regelschaltung zur automatischen Leistungsrege
lung gelöst werden.
Ferner soll mit der Erfindung ein Modulierverfahren ge
schaffen werden, das unabhängig von der Art der Modulation
eine fehlerfreie Belichtung ermöglicht.
Weiterhin sollen mit der Erfindung für eine Lichtmodulation
eine Einrichtung und ein Verfahren geschaffen werden, mit
denen eine Modulation mit hoher Geschwindigkeit unter Ver
wendung eines verhältnismäßig preisgünstigen Regelsystems
ausführbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Gestaltung eines Laserstrahldruckersystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Halbleiterlaser-
Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm für die Erläuterung der Funkti
onsweise der in Fig. 2 gezeigten Steuereinheit.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Steuereinheit gemäß
einem anderen Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung von Steuerstrom-
Lichtleistung-Kennlinien eines Halbleiterlasers ge
mäß einem Beispiel.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung von Abfallkennlinien
eines Halbleiterlasers.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Regel
schaltung zur automatischen Leistungsregelung.
Nachstehend werden die Grundlagen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Lichtmodulation beschrieben. Das Verfahren
beruht auf der Annahme, daß die folgenden drei Eigenschaf
ten vorliegen:
Da sich gemäß der vorstehenden Beschreibung die Temperatur
des Laser-Halbleiterplättchens verhältnismäßig langsam mit
einer Zeitkonstante von mindestens ungefähr 100 µs ändert,
kann während der Zeit des Druckens von einigen Bildelemen
ten im Laserstrahldrucker (während einiger µs) die Tempera
tur als im wesentlichen konstant angesehen werden.
Gemäß Fig. 5 ist im normalen Temperaturbereich die Steil
heit des Wirkungsgrads η (mW/mA) der Lichtleistung des
Halbleiterlasers im wesentlichen konstant, während die
Steuerstrom/Lichtleistung-Kennlinie durch eine Tempera
turänderung parallel verschoben ist. D. h., unter Einsetzen
eines Steuerstroms i(t) kann eine optische bzw. Lichtlei
stung P(t) durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
P(t) = η i(t) + ξΔT(t) + Po (1)
wobei ΔT(t) einen Temperaturänderung ist (°C), ξ ein Tempe
raturänderungs-Verhältnis (mW/°C) ist, das im allgemeinen
ein negativer Wert ist, und Po eine Konstante ist.
Der Einfluß der Temperaturänderung ΔT(t) kann durch Umset
zen des Steuerstroms i(t) in der Gleichung (1) zu folgender
Gleichung ausgeschaltet werden:
wobei x(t) ein Eingangssignal darstellt.
Wenn die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt
wird, ergibt sich folgende Gleichung:
P(t) = η x(t) + Po (3)
d. h., falls die Temperaturänderung ΔT(t), die Wirkungs
gradsteilheit η und das Temperaturänderungsverhältnis ζ be
stimmt sind, kann dadurch eine durch eine Temperaturände
rung des Halbleiterlasers verursachte Änderung der Licht
leistung korrigiert werden. Die Werte η und ζ können gemes
sen werden, während der Wert ΔT(t) nicht auf direkte Weise
gemessen werden kann. Der Wert ΔT(t) kann jedoch nach fol
gendem Verfahren veranschlagt werden:
Wenn bei ΔT(t) = 0 in der Gleichung (1) die Ausgangslei
stung als p*(t) bezeichnet wird, folgt
p*(t) = ηi(t)+Po (4)
Die Gleichung (4) stellt einen veranschlagten Wert für die
Lichtleistung unter den Annahme dar, daß keine Tempera
turänderung aufgetreten ist, und dieser veranschlagte Wert
kann berechnet werden.
Eine tatsächliche Lichtleistung p(t) entspricht der Glei
chung (1) und kann durch Messen der Lichtleistung ermittelt
werden. Die Temperaturänderung ΔT(t) kann daher durch das
Subtrahieren des Meßwerts für p(t) in der Gleichung (1) von
dem veranschlagten Wert p*(t) in der Gleichung (2) gemäß
folgender Gleichung berechnet werden:
Das Einsetzen der Gleichung (5) in die Gleichung (2) ergibt
folgende Gleichung:
Es wurde festgestellt, daß die temperaturbedingte Änderung
der optischen Leistung dadurch korrigiert werden kann, daß
als Kompensation gemäß (6) die Differenz zwischen der ge
messenen Lichtleistung und der davon gesondert veranschlag
ten Lichtleistung hinzugefügt wird.
Gemäß der vorangehend beschriebenen Eigenschaft 1 ist für
einige Bildelemente im Laserstrahldrucker die Temperaturän
derung ΔT(t) als ein konstanter Wert anzusetzen. Daher muß
die durch die Gleichung (6) ausgedrückte Versetzung bzw.
Kompensation nicht durchgehend hinzugesetzt werden, so daß
es ausreichend ist, die Kompensation für jeweils einige
Bildelemente hinzuzufügen. Genau genommen tritt während der
Aufzeichnung von einigen Bildelementen eine geringe Tempe
raturänderung von ungefähr 0,1% auf, durch die auch die
Lichtleistung geringfügig beeinflußt wird. Da jedoch ein
Fehler hinsichtlich der Dichte bzw. Schwärzung an dem pho
toempfindlichen Material im allgemeinen unterhalb des
Dichte-Auflösungsvermögens des menschlichen Auges liegt,
ist die Einwirkung des Fehlers vernachlässigbar gering.
Die Aufzeichnungsdichte an einem photoempfindlichen Mate
rial ist allgemein durch die Belichtung bestimmt. Da die
Belichtung durch das Integrieren der Lichtleistung (mW)
über die Zeit erhalten wird, muß bei der Regelung der
Dichte an dem photoempfindlichen Material in einem Laser
strahldrucker die Lichtleistung nicht durchgehend geregelt
werden, so daß daher allein die Belichtung je Bildelement,
nämlich die Integration der Lichtleistung über die Zeit ge
regelt werden kann. D. h., da selbst dann, wenn in einem
einzelnen Bildelement ein Impuls mit einer Breite auftritt,
die kürzer als diejenige des einzelnen Bildelements ist,
die Belichtung des Bildelements, nämlich dessen Dichte als
Integral für das einzelne Bildelement auszudrücken ist, be
steht bei der Impulsbreitenmodulation kein Zusammenhang der
Belichtungsregelgeschwindigkeit mit der Impulsbreite. Da
sich außerdem die Temperatur langsam ändert, gilt die Ei
genschaft 2 auch für den Integralwert. Das erfindungsgemäße
Verfahren beruht auf dem Gesichtspunkt, daß der Bildwert
des Laserstrahldruckers, nämlich die Aufzeichnungsbildele
mentedichte nicht der Lichtleistung des Halbleiterlasers,
sondern der Belichtung entspricht. Es ist daher erforderlich,
die Lichtleistung des Halbleiterlasers unter Anwendung des
Zeitintegralwerts der Bildelementeeinheit zu behandeln.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine durch eine Tempera
turänderung des Halbleiterlasers verursachte Änderung der
Lichtleistung unter Nutzung der vorstehend beschriebenen
drei Eigenschaften gemäß folgendem Betriebsvorgang korri
giert:
In dem Laserstrahldrucker wird der Halbleiterlaser nach ir gendeinem gewünschten Verfahren entsprechend dem Sollwert für die Aufzeichnungsbilddichte moduliert, wobei die Licht leistung über eine vorbestimmte Zeitdauer überwacht und für ein einzelnes Bildelement oder einige Bildelemente inte griert wird. D. h., es wird der Effektivwert der Belichtung eines Materials bestimmt. Zugleich wird durch das Aufaddie ren von Sollwerten des Aufzeichnungssignals entsprechend der Aufzeichnungsbilddichte während einer vorbestimmten Zeit ein veranschlagter Belichtungswert bestimmt. Die Dif ferenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem ver anschlagten Belichtungswert ist der Fehler, der durch eine Temperaturänderung verursacht ist und der zu korrigieren ist. Die Rückführung dieses Fehlerwerts erfolgt derart, daß der Wert als Kompensation zu einem nachfolgenden Sollwert addiert wird. Das Modulieren des Halbleiterlasers erfolgt unter Wiederholung des vorstehend beschriebenen Vorgangs für einige Bildelemente, so daß die Belichtungsaufzeichnung trotz Temperaturschwankungen fehlerfrei ausgeführt werden kann.
In dem Laserstrahldrucker wird der Halbleiterlaser nach ir gendeinem gewünschten Verfahren entsprechend dem Sollwert für die Aufzeichnungsbilddichte moduliert, wobei die Licht leistung über eine vorbestimmte Zeitdauer überwacht und für ein einzelnes Bildelement oder einige Bildelemente inte griert wird. D. h., es wird der Effektivwert der Belichtung eines Materials bestimmt. Zugleich wird durch das Aufaddie ren von Sollwerten des Aufzeichnungssignals entsprechend der Aufzeichnungsbilddichte während einer vorbestimmten Zeit ein veranschlagter Belichtungswert bestimmt. Die Dif ferenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem ver anschlagten Belichtungswert ist der Fehler, der durch eine Temperaturänderung verursacht ist und der zu korrigieren ist. Die Rückführung dieses Fehlerwerts erfolgt derart, daß der Wert als Kompensation zu einem nachfolgenden Sollwert addiert wird. Das Modulieren des Halbleiterlasers erfolgt unter Wiederholung des vorstehend beschriebenen Vorgangs für einige Bildelemente, so daß die Belichtungsaufzeichnung trotz Temperaturschwankungen fehlerfrei ausgeführt werden kann.
Nach diesem Verfahren kann mit einer höheren Geschwindig
keit als bei der Verwendung einer üblichen Leistungsregel
schaltung zur automatischen Leistungsregelung moduliert
werden, da nicht wie bei den herkömmlichen Leistungsregel
schaltungen die Lichtleistung kontinuierlich rückgekoppelt
wird, sondern die Rückkopplung entsprechend einer Tempera
turänderung als Kompensation bzw. Korrektur mit verhältnis
mäßig geringer Geschwindigkeit vorgenommen wird. Als Modu
lationsverfahren kann irgendein beliebiges Verfahren ein
schließlich der Intensitätsmodulation, der Impulsbreitenmo
dulation, der Impulsanzahlmodulation oder einer Kombination
hieraus angewandt werden.
Nachstehend wird ausführlich anhand der Zeichnung als ein
Beispiel für Systeme, bei denen das Lichtmodulationsverfah
ren angewandt wird, ein Ausführungsbeispiel beschrieben,
bei welchem das Lichtmodulationsverfahren in einem Laser
strahldrucker angewandt wird, der häufig zum Aufzeichnen
von Halbtonbildern mit hoher Genauigkeit und vielfacher
Stufung auf einen Film auf medizinischem Gebiet oder dgl.
eingesetzt wird. Die Fig. 1 zeigt die Gestaltung des ganzen
Systems eines Laserstrahldruckers. In der Figur ist mit 108
eine Halbleiterlaser-Steuereinheit für das Modulieren und
Ansteuern eines Halbleiterlasers bezeichnet. Eine mit 119
bezeichnete Einheit enthält eine Schnittstelle zur Eingabe
von Originalbilddaten aus einem externen Gerät wie einem
Speicherregister, einem Computer, einem Datenspeicher oder
dgl., einen Bildspeicher zum Speichern von Bilddaten mit
einer Vielzahl von einzelnen Bildelementedaten und eine
Bildaufbereitungsschaltung zur Bildaufbereitung wie z. B.
zur Bildanordnung, zur Maßstabsänderung oder dgl. In der
Bildaufbereitungsschaltung wird das Originalbild entspre
chend dem gewählten Ausgabeformat einer Maßstabsänderung
wie einer Vergrößerung oder Verkleinerung unterzogen. Bei
spielsweise wird im Falle einer Bildvergrößerung das Bild
einer Interpolation nach einem bekannten Verfahren wie z. B.
einer Nachbarelemente-Interpolation, einer linearen Inter
polation, einer kubischen Verzahnungsinterpolation oder
dgl. unterzogen.
Mit 15 ist ein Halbleiterlaser bezeichnet, während mit 102
ein optisches System wie eine Kollimatorlinse oder dgl. be
zeichnet ist, mit dem das aus dem Halbleiterlaser 15 abge
gebene Licht parallel ausgerichtet wird. Die Fig. 1 zeigt
ferner eine Blende 103, einen Strahlenteiler 104, eine Sam
mellinse 106 und eine Photodiode 16. Das Ausgangssignal
der Photodiode 16 wird in die Steuereinheit 108 eingegeben.
wodurch die Intensität des vom Strahlenteiler 104 reflek
tierten Laserstrahlanteils überwacht wird. Andererseits
sind eine Linse 105 und ein umlaufender Polygonalspiegel 9,
der als Ablenkvorrichtung zur Primär- bzw. Hauptabtastung
dient, in der Richtung des von dem Strahlenteiler 104
durchgelassenen geraden Lichtstrahls angeordnet. Mit 110
ist eine fR-Linse zum Korrigieren der Auftreffstelle be
zeichnet, während mit 111 ein Umlenkspiegel bezeichnet ist,
der den Lichtstrahl in die zu einem blattförmigen photoemp
findlichen Aufzeichnungsmaterial 112 wie zu einem Silber
salzfilm oder dgl. senkrechte Richtung reflektiert.
Die Fig. 1 zeigt ferner einen Vorratsbehälter 116, der das
blattförmige Aufzeichnungsmaterial 112 enthält, einen Auf
nahmebehälter 117 zur Aufnahme des der photographischen
Aufzeichnung unterzogenen Aufzeichnungsmaterials, einen Mo
tor 113 für die Unterabtastung und eine an den Motor 113
angeschlossene Walze 114 für die Unterabtastung an dem
blattförmigen Aufzeichnungsmaterial 112. An der Drehachse
der Walze 114 ist ein Drehmelder 115 zum Erfassen des Dreh
zustands der Walze 114 angebracht. Z. B. wird vorteilhaft
als Drehmelder 115 ein Laser-Drehmelder eingesetzt. Das
Aufzeichnungsmaterial 112 wird aus dem Vorratsbehälter 116
ausgetragen und der Walze 114 zugeführt, mit der eine lang
same Unterabtastung für die Belichtungsaufzeichnung mit dem
Lichtstrahl ausgeführt wird. Das belichtete Aufzeichnungs
material wird in dem Aufnahmebehälter 117 aufgenommen. Das
Aufzeichnungsmaterial, auf dem ein Bild aufgezeichnet ist,
muß nicht in dem Aufnahmebehälter 117 aufgenommen werden,
sondern kann direkt einer (nicht gezeigten) Vorrichtung zur
automatischen Entwicklung zugeführt werden. Mit 118 ist
eine Photodiode für die Abgabe eines BD-Signals bezeichnet,
welches den Beginn der Hauptabtastung anzeigt, um dadurch
jede Hauptabtastung zu synchronisieren. Die Halbleiterla
ser-Steuereinheit 108 moduliert und steuert den Halblei
terlaser 15 entsprechend dem Inhalt der jeweils in dem
Bildspeicher 119 gespeicherten Bildelementedaten unter ei
ner durch das Ausgangssignal der Photodiode 118 erreichten
Synchronisierung. Zum Bestimmen des Anfangszeitpunkts einer
jeden Abtastzeile gemäß dem BD-Singnal ist es für das Erzeu
gen eines hochgenauen Bilds erforderlich, das BD-Signal zu
einem möglichst genauen Zeitpunkt zu erzeugen. Der Halblei
terlaser 15 ist derart gestaltet, daß er ständig mit kon
stanter Ausgangsleistung schwingt, wenn der Abtastlicht
strahl zur Photodiode 118 übertragen wird und damit das Si
gnal erfaßt wird. Außerdem wird zum Verhindern des Auftre
tens von ungleichmäßigen Reflexionen an den Ecken des um
laufenden Polygonalspiegels die Lichtleistung des Halblei
terlasers 15 während Ausblendzeiten mit Ausnahme der Zeit
des Auftreffens des Strahls auf die Photodiode 118 zwangs
weise unterbrochen.
Die Fig. 2 ist ein ausführliches Blockschaltbild der als
Ausführungsbeispiel für die Halbleiterlaser-Steuereinheit
108 nach Fig. 1 dargestellten Einheit, die nachstehend aus
führlich beschrieben wird.
Mit 15 und 16 sind jeweils der Halbleiterlaser bzw. die
Photodiode gemäß Fig. 1 bezeichnet, während als 37 die von
dem Halbleiterlaser 15 abgegebene optische bzw. Lichtlei
stung dargestellt ist. Aus dem Bildspeicher abgerufene
Bildelementedaten 11, die die Dichte bzw. Schwärzung der
Bildelemente vorgeben, sind digitale Daten mit mindestens 8
Bit und werden nachstehend als "Sollbelichtungswert" be
zeichnet. Ein Addierer 12 dient zum Addieren eines Kompen
sations- bzw. Korrekturwerts 33, der ein durch den nachste
hend beschriebenen Rechenvorgang ermittelter Korrekturwert
ist, zu dem Sollbelichtungswert 11. Mit 34 ist das Aus
gangssignal des Addierers 12 bezeichnet, das nachstehend
als "Bildelementedaten" bezeichnet wird. Der Digitalwert
der Bildelementedaten 34 wird in einen Modulator 13 einge
geben, der eine den Daten entsprechend modulierte Spannung
abgibt. Es kann zwar irgendein beliebiges Modulationsver
fahren einschließlich der Intensitätsmodulation, der Im
pulsbreitenmodulation, der Impulsanzahlmodulation oder ei
ner Kombination hieraus angewandt werden, jedoch wird bei
dem Ausführungsbeispiel die Intensität- bzw. Amplitudenmo
dulation angewandt. Ein Spannung/Strom- bzw. V/I-Wandler 14
setzt die Spannung aus dem Modulator 13 in einen Steuer
strom für den Halbleiterlaser 15 um. Ein Strom/Spannung-
bzw. I/V-Wandler 17 setzt einen Meßstrom aus der pin-Photo
diode 16 in eine Spannung um. Mit 18 ist ein Integrator zum
Messen eines effektiven Belichtungswerts bezeichnet, mit 20
ist ein veränderbarer Widerstand zum Einstellen der Ver
stärkung des Integrators 18 bezeichnet und mit 19 ist ein
Feldeffekttransistor zum Rücksetzen (Entladen) des Integra
tors 18 bezeichnet. Ein Inverter 22 invertiert das Aus
gangssignal des Integrators 18, da dieses ein gegenpoliges
Ausgangssignal ist. Eine Abfrage/Halteschaltung 23 dient
zur Analog/Digital-Umsetzung des Ausgangssignals des Inver
ters 22. Mit 24 ist ein Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler
für das Umsetzen des Ausgangssignals der Ab
frage/Halteschaltung 23 zu einem digitalen Wert bezeichnet,
welcher mit 38 bezeichnet ist und nachfolgend "A/D-Aus
gangssignal" genannt wird. Mit 26 ist ein Akkumulator zum
Aufaddieren des Sollbelichtungswerts 11 in Form von Bilde
lementedaten zum Bestimmen eines veranschlagten Belich
tungswerts bezeichnet, der als Ausgangssignal des Akkumula
tors mit 39 bezeichnet ist und nachfolgend "veranschlagter
Belichtungswert" genannt wird. In einem Subtrahierer 25
wird das A/D-Ausgangssignal 38 von dem veranschlagten Be
lichtungswert 39 subtrahiert, wodurch ein Fehlersignal bzw.
ein Korrekturwert 40 als Ausgangssignal des Subtrahierers
25 einen durch die Temperaturänderung verursachten Fehler
anzeigt. In einem Addierer 27 wird ein vorangehender Kor
rekturwert 33 mit dem momentanen Korrekturwert 40 addiert,
um einen neuen Korrekturwert 32 abzugeben. Ein Datenzwi
schenspeicher 28 gibt den neuen Korrekturwert 35 bei dem
nächsten Zeitsteuertakt als Korrekturwert 33 ab. Mit 29 ist
eine Steuerschaltung zum Steuern des Integrators 18, der
Abfrage/Halteschaltung 23, des Akkumulators 26 und des Da
tenzwischenspeichers 28 bezeichnet. Die Steuerschaltung 29
gibt ein Integrationssteuersignal 20 zum Steuern des Ladens
und Entladens des Integrators 18, ein Abfrage/Hal
testeuersignal 21 für die Abfrage/Halteschaltung 23, ein
Löschsignal 31 zum Steuern des Akkumulators 26 und ein
Zwischenspeichersignal 30 zum Steuern des Datenzwi
schenspeichers 28 ab. Obwohl dies in der Zeichnung nicht
dargestellt ist, werden die Steuerschaltung 29 und der Mo
dulator 13 synchron mit dem Bildelementetakt betrieben.
Bei der Inbetriebnahme des Systems wird zuerst ein geeigne
ter Wert als Sollbelichtungswert 11 eingestellt, die Ge
samtschaltung in Betrieb gesetzt und durch Einstellen des
veränderbaren Widerstands 20 des Integrators dessen Ver
stärkung eingestellt. Die Einstellung erfolgt derart, daß
zu einem Zeitpunkt, an dem die Lichtmenge aus dem Halblei
terlaser gleichmäßig wird, der Korrekturwert 40 für den
Temperaturänderungsfehler im wesentlichen "0" ist bzw. in
folge der Verstärkung der veranschlagte Belichtungswert 39
im wesentlichen gleich dem als A/D-Ausgangssignal 38 er
faßten gemessenen Belichtungswert ist. Der Temperaturände
rungsfehler kann auf einen geeigneten Wert eingestellt wer
den, sofern kein Überlauf an dem Ausgangssignal des Addie
rers 27 oder 12 auftritt.
Anhand der Fig. 3 wird nun die Funktion der vorstehend be
schriebenen Einheit erläutert. Die Fig. 3 ist ein Zeitdia
gramm, das die Signalzeitsteuerung für jeden der in Fig. 2
gezeigten Abschnitte veranschaulicht. Im einzelnen sind in
Fig. 3 als A das Bildelementetaktsignal mit einigen MHz,
als B die in Fig. 1 gezeigten Bildelementedaten 34, als C
die modulierte Lichtleistung 37 des Halbleiterlasers, als D
das Integrationssteuersignal 20 für das Steuern des Ladens
und Entladens des Integrators, als E das Ab
frage/Haltesteuersignal 21 für das Steuern der Ab
frage/Halteschaltung 23, als F das A/D-Ausgangssignal 38,
als G das Löschsignal 31 für das Löschen des Akkumulators
26, als H das Ausgangssignal des Akkumulators 26, nämlich
der veranschlagte Belichtungswert 39, als I der Korrektur
wert 32, als J das Zwischenspeichersignal 30 und als K der
zwischengespeicherte Korrekturwert 33 dargestellt. In der
Fig. 3 ist die Temperaturänderung herausgegriffen und die
bis zur Abgabe eines Korrekturwerts benötigte Zeit als
"Korrekturzyklus" bezeichnet.
Zuerst werden für das Erfassen der Temperaturänderung
Lichtleistungen ap(1) bis ap(n) für n einzelne Bildelemen
tedaten dp(1) bis dp(n) integriert. Der Zusatz p gibt einen
Korrekturzyklus p an, während der vorangehende Korrekturzy
klus durch den Zusatz p-1 ausgedrückt ist und der nachfol
gende Korrekturzyklus durch den Zusatz p+1 dargestellt ist.
Die Integration erfolgt während einer mit 41 bezeichneten
Ladeperiode des Integrationssteuersignals D gemäß Fig. 3.
In der Fig. 3 ist mit n eine Anzahl von 1 bis 20 Bildele
menten bezeichnet. Das Ausgangssignal des Integrators wird
während einer mit 42 bezeichneten Abfrageperiode des Ab
frage/Halte-Steuersignals E abgefragt, während einer mit 43
bezeichneten Halteperiode festgehalten und dann der Ana
log/Digital-Umsetzung unterzogen. Dadurch wird ein Aus
gangssignal ap des A/D-Ausgangssignals F erzeugt. Sobald
das Ausgangssignal des Integrators gespeichert ist, wird
dieser während einer mit 44 bezeichneten Entladeperiode des
Integrationssteuersignals D für die Integration rückgesetzt
bzw. entladen.
Zugleich mit dem Integrationsvorgang werden die n Sollbe
lichtungswerte 11 aufaddiert, so daß der veranschlagte Be
lichtungswert 39 berechnet wird, nämlich ein Wert Σep des
veranschlagten Belichtungswerts H nach Fig. 3. Der Wert Σep
wird in Vorbereitung für die nächste Summierung durch das
Löschsignal G nach Fig. 3 gelöscht. Nimmt man an, daß ein
vorangehender Korrekturwert cp-1 ist, so wird zur Abgabe
des Korrekturwerts 32 bzw. I gemäß Fig. 3 mittels des Sub
trahierers 25 und des Addierers 27 ein gegenwärtiger Kor
rekturwert cp nach folgender Gleichung berechnet:
cp = c(p-1) + Σep - ap (7)
Der Wert cp ist zu der Temperaturänderung des Halbleiterla
sers in dem gegenwärtigen Korrekturzyklus proportional.
Dieser Wert wird während einer mit 45 bezeichneten Spei
cherperiode des Zwischenspeichersignals J nach Fig. 3 für
die Verwendung als Kompensations- bzw. Korrekturwert bei
dem nächsten Korrekturzyklus zwischengespeichert.
Ein einzelner Korrekturzyklus ist in eine nachfolgend als
"Ladeperiode" bezeichnete erste Halbperiode für das Messen
des effektiven Belichtungswerts durch Integrieren der
Lichtleistung und eine nachfolgend als "Entladeperiode" be
zeichnete nachfolgende Periode zum Berechnen des veran
schlagten Belichtungswerts und des Fehlers während des Ent
ladens des Integrators unterteilt. Es ist offensichtlich,
daß die Dauer eines Korrekturzyklus so kurz wie möglich
sein sollte, da während eines einzelnen Korrekturzyklus der
Temperaturänderungsfehler nicht korrigiert wird. Die kürze
ste Dauer eines Korrekturzyklus entspricht zwei Bildelemen
ten mit einem Bildelement für die Ladeperiode und einem
Bildelement für die Entladeperiode.
Für das Erhöhen des Störabstands bei der Messung des effek
tiven Belichtungswerts ist es jedoch vorteilhaft, wenn die
Ladeperiode einigen Bildelementen entspricht. Da außerdem
die Geschwindigkeiten der A/D-Umsetzung und der Fehlerbe
rechnung begrenzt sind, ist für die Entladeperiode gleich
falls die Zeit für einige Bildelemente erforderlich.
Nachstehend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für die
Anwendung des Lichtmodulationsverfahrens beschrieben.
Bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wer
den für einen Korrekturzyklus höchstens einige µs benötigt.
Während dieser Zeit ist die Temperaturänderung des Halblei
terplättchens zwangsläufig begrenzt. D. h., es kann durch
die Ermittlung, ob die Temperatur des Halbleiterplättchens
zunimmt oder abnimmt, der Korrekturwert für die Tempera
turänderung als ein im wesentlich konstanter Wert angesetzt
werden, ohne daß eine Berechnung erforderlich ist.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle des bei
dem ersten Ausführungsbeispiel für die Fehlerberechnung
verwendeten Subtrahierers ein Vergleicher für die Beurtei
lung eingesetzt, ob der effektive Belichtungswert größer
oder kleiner als der veranschlagte Belichtungswert ist.
Wenn der erstere Wert größer als der letztere ist, wird von
dem ersteren Wert ein im voraus eingestellter, der Tempera
turänderung entsprechender Wert subtrahiert, während dann,
wenn der erstere Wert kleiner als der letztere ist, der
eingestellte Wert zu dem ersteren Wert addiert wird. D. h.,
als Korrekturwert wird ein vorbestimmter Wert mit dem Ver
gleichsergebnis des Vergleichers entsprechendem positiven
oder negativen Vorzeichen angesetzt.
Die Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das die Gestaltung der
Steuereinheit gemäß diesem weiteren Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Gleiche Schaltungsteile wie die in Fig. 2
gezeigten sind nachfolgend nicht beschrieben. Dieses zweite
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich hinsichtlich der Ge
staltung von dem in Fig. 2 gezeigten in folgenden Punkten:
Das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 23 wird nicht in den A/D-Wandler, sondern in einen Vergleicher 48 einge geben. Der veranschlagte Belichtungswert 39, der das Aus gangssignal des Akkumulators 26 ist, wird durch einen D/A- Wandler 47 in einen analogen Wert umgesetzt, der in den zweiten Eingangsanschluß des Vergleichers 48 eingegeben wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 48 ist ein Si gnal, welches anzeigt, ob die Temperatur des Laser-Halblei terplättchens höher oder niedriger als diejenige bei dem vorangehenden Korrekturzyklus ist, und welches als Wählsi gnal 52 für einen Multiplexer 49 dient. In den Multiplexer 49 werden zwei Temperaturänderungs-Korrekturwerte +q und -q eingegeben, von denen einer entsprechend dem Wählsignal 52 gewählt und dann in den bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Addierer 27 eingegeben wird. Die nachfolgen den Betriebsvorgänge sind völlig gleich denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung 23 wird nicht in den A/D-Wandler, sondern in einen Vergleicher 48 einge geben. Der veranschlagte Belichtungswert 39, der das Aus gangssignal des Akkumulators 26 ist, wird durch einen D/A- Wandler 47 in einen analogen Wert umgesetzt, der in den zweiten Eingangsanschluß des Vergleichers 48 eingegeben wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 48 ist ein Si gnal, welches anzeigt, ob die Temperatur des Laser-Halblei terplättchens höher oder niedriger als diejenige bei dem vorangehenden Korrekturzyklus ist, und welches als Wählsi gnal 52 für einen Multiplexer 49 dient. In den Multiplexer 49 werden zwei Temperaturänderungs-Korrekturwerte +q und -q eingegeben, von denen einer entsprechend dem Wählsignal 52 gewählt und dann in den bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Addierer 27 eingegeben wird. Die nachfolgen den Betriebsvorgänge sind völlig gleich denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Multiplexer 49, der Addierer 27 und der Datenzwischen
speicher 28 sind derart gestaltet, daß das Zwischenspei
chersignal 30 als ein Taktsignal angesehen werden kann,
während das Wählsignal 52 als Vorwärts/Rückwärts-Wählsignal
für einen Vorwärts/Rückwärts-Zähler angesehen werden kann.
In diesem Fall sind mit 50 und 51 bezeichnete Auf
wärts/Abwärts-Korrekturwerte variabel.
Die Betriebszeitsteuerung ist bei diesem Ausführungsbei
spiel die gleiche wie die in Fig. 3 dargestellte, wenn man
den in Fig. 3 gezeigten Korrekturwert 32 als Ausgangssignal
des Multiplexers 49 betrachtet und den Korrekturwert 33 als
Ausgangssignal des Vorwärts/Rückwärtszählers ansieht. Daher
wird die Betriebszeitsteuerung bei diesem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel nachstehend nicht beschrieben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, die
Korrekturwerte 50 und 51 bzw. +q und -q einzustellen. Als
Ergebnis eines ausgeführten Versuchs ergab sich für die
Korrektur von Daten mit 12 Bit (4096 Gradationsstufen) in
einem Korrekturzyklus von 5 µs ±q = ±3. Falls der Wert q
klein ist, kann eine plötzliche Änderung der Lichtleistung
nicht korrigiert werden, während bei einem großen Wert q im
Regelsystem Regelschwingungen auftreten. Daher wird der
Wert q unter Berücksichtigung der Lichtleistung einge
stellt.
Ein Vorteil bei diesem Ausführungsbeispiel besteht darin,
daß die Kosten niedriger als diejenigen bei dem ersten Aus
führungsbeispiel sind, weil kein Analog/Digital-Wandler
verwendet wird. Dies ist deshalb der Fall, weil ein Digi
tal/Analog-Wandler im allgemeinen billiger ist als ein Ana
log/Digital-Wandler. Außerdem werden selbst dann, wenn in
folge von Störungen im Belichtungsmeßsystem, im Steuerbreich
oder dgl. Störsignale auftreten, durch diese Störungen die
Korrekturwerte nicht leicht beeinflußt, da sie konstant
sind.
Obgleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
einen Halbleiterlaser als Beispiel betreffen, besteht hin
sichtlich einer zu verwendenden Lichtquelle eine Einschrän
kung auf den Halbleiterlaser, so daß daher die Belichtung
mit irgendeiner gewöhnlichen Lichtquelle geregelt werden
kann, ohne daß eine Beeinträchtigung durch Änderungen der
Lichtmenge auftritt. Die erfindungsgemäße Gestaltung kann
nicht nur bei einem Verfahren zum direkten Modulieren und
Steuern einer Lichtquelle, sondern auch bei einem Verfahren
zum Modulieren eines Lichtstrahls unter Verwendung eines
Modulationselements wie eines akusto-optischen Modulati
onselements (AOM) oder dgl. angewandt werden.
Das erfindungsgemäße Lichtmodulationsverfahren kann nicht
nur bei einem Laserstrahldrucker gemäß den Ausführungsbei
spielen, sondern auch bei verschiedenartigen Systemen ange
wandt werden, bei denen eine Lichtmodulation erforderlich
ist. Beispiele für derartige Systeme sind Bildaufzeich
nungsgeräte wie Drucker, Kopiergeräte oder dgl., Geräte zum
Aufzeichnen von Informationen auf Informationsaufzeich
nungsmaterial wie optischen Speicherplatten, optischen
Speicherkarten oder dgl., Sichtanzeigegeräte, Bearbeitungs
maschinen, medizinische Ausrüstungen wie Laserskalpelle,
optische Behandlungsgeräte und dgl., Meß- und Prüfgeräte
und optische Nachrichtenübertragungsgeräte.
In einem Laserstrahldrucker wird ein Lichtstrahl entspre
chend der Schwärzungsdichte eines Bildelements moduliert
und die Lichtleistung während einer vorbestimmten Periode
von einem Bildelement bis zu einigen Bildelementen über
wacht und integriert, so daß dadurch ein effektiver Belich
tungswert der Belichtung eines zu belichtenden Objekts er
mittelt wird. Zugleich wird ein veranschlagter Belichtungs
wert dadurch bestimmt, daß für eine vorbestimmte Periode
Sollwerte eines der Schwärzungsdichte eines aufgezeichneten
Bildelements entsprechenden Aufzeichnungssignals aufaddiert
werden. Der Effektwert mit dem veranschlagten Wert vergli
chen, um einen Korrekturwert zu erhalten, der nach Rück
kopplung als Kompensationswert für den nächsten Sollwert
herangezogen wird. Die Lichtmodulation erfolgt durch Wie
derholen der vorstehend genannten Vorgänge, wodurch die
Lichtleistung für jedes Lichtelement korrigiert wird.
Claims (33)
1. Lichtmodulationsverfahren, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lichtstrahl gemäß einem entsprechend einer ge wünschten Belichtung angesetzten Sollbelichtungswert modu liert wird,
daß ein effektiver Belichtungswert für eine vorbestimmte Periode erfaßt wird,
daß für die vorbestimmte Periode unter Heranziehen des Sollbelichtungswerts ein veranschlagter Belichtungswert be stimmt wird,
daß der nächste Sollbelichtungswert durch Vergleichen des effektiven Belichtungswerts mit dem veranschlagten Belich tungswert für die vorbestimmte Periode korrigiert wird, und daß die vorstehend aufgeführten Schritte wiederholt werden.
daß ein Lichtstrahl gemäß einem entsprechend einer ge wünschten Belichtung angesetzten Sollbelichtungswert modu liert wird,
daß ein effektiver Belichtungswert für eine vorbestimmte Periode erfaßt wird,
daß für die vorbestimmte Periode unter Heranziehen des Sollbelichtungswerts ein veranschlagter Belichtungswert be stimmt wird,
daß der nächste Sollbelichtungswert durch Vergleichen des effektiven Belichtungswerts mit dem veranschlagten Belich tungswert für die vorbestimmte Periode korrigiert wird, und daß die vorstehend aufgeführten Schritte wiederholt werden.
2. Lichtmodulationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Erfassen des effektiven Belich
tungswerts der modulierte Lichtstrahl erfaßt wird und für
das Bestimmen des Effektivwerts das Erfassungsausgangssi
gnal über die vorbestimmte Periode integriert wird.
3. Lichtmodulationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Periode eine für
eine Modulationsperiode oder einige Modulationsperioden
benötigte Zeitspanne ist.
4. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Korrektur die
Differenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem
veranschlagten Belichtungswert bestimmt und als Korrektur
wert für den nächsten Sollbelichtungswert abgegeben wird.
5. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Korrektur der
effektive Belichtungswert mit dem veranschlagten Belich
tungswert verglichen wird und als Korrekturwert für den
nächsten Sollbelichtungswert ein vorbestimmter Wert mit dem
Vergleichsergebnis entsprechendem positiven oder negativen
Vorzeichen abgegeben wird.
6. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Modulation des
Lichtstrahls die Intensität des Lichtstrahls entsprechend
dem Sollbelichtungswert moduliert wird.
7. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Modulation des
Lichtstrahls die Impulsbreite des Lichtstrahls entsprechend
dem Sollbelichtungswert moduliert wird.
8. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Modulation des
Lichtstrahls die Impulsanzahl des Lichtstrahls entsprechend
dem Sollbelichtungswert moduliert wird.
9. Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Modulation des
Lichtstrahls ein von einem Halbleiterlaser abgegebener
Lichtstrahl durch Modulationsansteuerung des Halbleiterla
sers moduliert wird.
10. Belichtungseinrichtung mit einer Strahlenquelle zum
Erzeugen von Strahlung, gekennzeichnet durch eine Modulati
onseinrichtung (13, 14) zum Modulieren der von der Strahlen
quelle (15) erzeugten Strahlung gemäß einem Sollbelich
tungswert, der entsprechend einem gewünschten Belichtungs
pegel angesetzt ist, eine Meßeinrichtung (16) zum Erfassen
der Leistung der zu modulierenden Strahlung, eine Effek
tivwert-Ermittlungseinrichtung (18) zum Ermitteln eines ef
fektiven Belichtungswerts für eine vorbestimmte Periode
durch Integrieren der erfaßten Leistung über eine vorbe
stimmte Periode, eine Veranschlagungswert-Ermittlungsein
richtung (26) zum Ermitteln eines veranschlagten Belich
tungswerts für die vorbestimmte Periode durch Verwenden des
Sollbelichtungswerts, eine Korrektureinrichtung (25; 48, 49)
zum Korrigieren des nächsten Sollbelichtungswerts durch
Vergleichen des effektiven Belichtungswerts mit dem veran
schlagten Belichtungswert für die vorbestimmte Periode und
eine Belichtungsvorrichtung (102 bis 105, 109 bis 111), die
die modulierte Strahlung auf eine zu belichtende Fläche
(112) richtet.
11. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die vorbestimme Periode eine für eine Be
lichtungsperiode oder mehrere Belichtungsperioden benötigte
Zeitspanne ist.
12. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (25) die
Differenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem
veranschlagten Belichtungswert ermittelt und die Differenz
als Korrekturwert für den nächsten Sollbelichtungswert ab
gibt.
13. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (48, 49)
den effektiven Belichtungswert mit dem veranschlagten Be
lichtungswert vergleicht, um als Korrekturwert für den
nächsten Sollbelichtungswert einen vorbestimmten Wert abzu
geben, der entsprechend dem Vergleichsergebnis das positive
oder das negative Vorzeichen erhält.
14. Belichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (15)
ein Halbleiterlaser ist.
15. Belichtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (13, 14) für
das Modulieren der Strahlung eine Schaltung zum Modulieren
und Ansteuern des Halbleiterlasers (15) aufweist.
16. Lichtaufzeichnungsgerät mit einer Lichtquelle zum Er
zeugen eines Lichtstrahls, gekennzeichnet durch eine Modu
lationseinrichtung (13, 14) zum Modulieren des von der
Lichtquelle (15) abgegebenen Lichtstrahls gemäß einem Soll
belichtungswert, der entsprechend Aufzeichnungsbelichtungs
daten angesetzt ist, eine Meßeinrichtung (16) zum Erfassen
der zu modulierenden Lichtleistung, eine Effektivwert-Er
mittlungseinrichtung (18) zum Bestimmen eines effektiven
Belichtungswerts für eine vorbestimmte Periode durch Inte
grieren der für die vorbestimmte Periode erfaßten Leistung,
eine Veranschlagungswert-Ermittlungseinrichtung (26) zum
Ermitteln eines veranschlagten Belichtungswerts für die
vorbestimmte Periode unter Ansetzen des Sollbelichtungs
werts, eine Korrektureinrichtung (25; 48, 49) zum Korrigie
ren des nächsten Sollbelichtungswerts durch Vergleichen des
effektiven Belichtungswerts mit dem veranschlagten Belich
tungswert für die vorbestimmte Periode und eine Belich
tungseinrichtung (102 bis 105, 109 bis 111), die den modu
lierten Lichtstrahl auf ein Aufzeichnungsmaterial (112)
richtet.
17. Lichtaufzeichnungsgerät nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die vorbestimmte Periode die für eine Be
lichtung oder mehrere Belichtungen erforderliche Zeitspanne
ist.
18. Lichtaufzeichnungsgerät nach Anspruch 16 oder 17, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (25) die
Differenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem
veranschlagten Belichtungswert ermittelt und die Differenz
als Korrekturwert für den nächsten Sollbelichtungswert ab
gibt.
19. Lichtaufzeichnungsgerät nach Anspruch 16 oder 17, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (48, 49)
den effektiven Belichtungswert mit dem veranschlagten Be
lichtungswert vergleicht, um als Korrekturwert für den
nächsten Sollbelichtungswert einen vorbestimmten Wert abzu
geben, der entsprechend dem Vergleichsergebnis das positive
oder das negative Vorzeichen erhält.
20. Lichtaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 16
bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (15)
ein Halbleiterlaser ist.
21. Lichtaufzeichnungsgerät nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (13, 14) eine
Schaltung für das Modulieren des Lichtstrahls durch Modu
lieren und Ansteuern des Halbleiterlasers (15) aufweist.
22. Bildaufzeichnungsgerät mit einer Lichtquelle zum
Erzeugen eines Lichtstrahls und einer Speichereinrichtung
zum Speichern von Daten für jeweilige Bildelemente, die ein
Bild formen, gekennzeichnet durch eine Modulationseinrich
tung (13, 14; 108) zum Modulieren des von der Lichtquelle
(15) abgegebenen Lichtstrahls gemäß einem Sollbelichtungs
wert, der entsprechend Bildelementedaten eingestellt ist,
eine Meßeinrichtung (16) zum Erfassen der Leistung des zu
modulierenden Lichts, eine Effektivwert-Ermittlungseinrich
tung (18) zum Ermitteln eines effektiven Belichtungswerts
für eine vorbestimmte Periode durch Integrieren der er
faßten Leistung über die vorbestimmte Periode, eine Veran
schlagungswert-Ermittlungseinrichtung (26) zum Ermitteln
des veranschlagten Belichtungswerts für die vorbestimmte
Periode unter Anwendung des Sollbelichtungswerts, eine Kor
rektureinrichtung (25; 48, 49) zum Korrigieren des nächsten
Sollbelichtungswerts durch Vergleichen des effektiven Be
lichtungswerts mit dem veranschlagten Belichtungswert für
die vorbestimmte Periode, eine Belichtungseinrichtung (102
bis 105, 109 bis 111) zur Belichtungsaufzeichnung mit dem
modulierten Lichtstrahl an einer entsprechenden Bildelemen
testelle auf einem Aufzeichnungsmaterial (112) und eine
Steuereinrichtung (29; 108), die während einer Relativbewe
gung der Stelle an dem Aufzeichnungsmaterial, auf die der
modulierte Lichtstrahl fällt, die Arbeitsvorgänge der vor
stehend genannten Einrichtungen wiederholt.
23. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß die vorbestimmte Periode eine für das
Aufzeichnen von einem Bildelement oder mehreren Bildelemen
ten erforderliche Zeitspanne ist.
24. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 22 oder 23, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (25) die
Differenz zwischen dem effektiven Belichtungswert und dem
veranschlagten Belichtungswert ermittelt und die Differenz
als Korrekturwert für den nächsten Sollbelichtungswert ab
gibt.
25. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 22 oder 23, da
durch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (48, 49)
den effektiven Belichtungswert mit dem veranschlagten Be
lichtungswert vergleicht, um als Korrekturwert für den
nächsten Sollbelichtungswert einen vorbestimmten Wert abzu
geben, der entsprechend dem Vergleichsergebnis das positive
oder das negative Vorzeichen erhält.
26. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrich
tung (102 bis 105, 109 bis 111) für die Relativbewegung ei
ner Bestrahlungsstelle eine Lichtablenkvorrichtung (109)
aufweist, die das Abtasten des Aufzeichnungsmaterials (112)
mit dem Lichtstrahl herbeiführt.
27. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 26, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtablenkvorrichtung (109) ein dre
hender Spiegel ist.
28. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmate
rial (112) ein Aufzeichnungsfilm ist.
29. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrich
tung (13, 14) entsprechend dem Sollbelichtungswert die In
tensität des Lichtstrahls moduliert.
30. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrich
tung (13, 14) die Impulsbreite des Lichtstrahls entspre
chend dem Sollbelichtungswert moduliert.
31. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrich
tung (13, 14) die Impulsanzahl des Lichtstrahls entspre
chend dem Sollbelichtungswert moduliert.
32. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 22
bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (15)
ein Halbleiterlaser ist.
33. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 32, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (13, 14) eine
Schaltung für das Modulieren des Lichtstrahls durch Modu
lieren und Ansteuern des Halbleiterlasers (15) aufweist.
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