專利名稱：實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多光路掃描的光學設備(如激光照排機、激光光繪機)，主要是指一種實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法及裝置。
背景技術：
在采用多光路掃描的光學設備(如激光照排機、激光光繪機)中，各路光在像平面上的功率一致性對線條及圖像均有關鍵性的影響。尤其是激光照排機在輸出灰度圖像時，各路光之間若存在功率起伏，則掃描點的大小亦隨之起伏，其起伏周期即為多路光的寬度。掃描點大小的周期起伏勢必與灰度圖像的掛網(wǎng)周期產(chǎn)生干涉，在輸出圖像中產(chǎn)生莫爾條紋。這在激光照排機中是一個關鍵性的技術問題。光點一致最重要的前提是光功率的平衡。而影響光功率平衡的因素很多。例如在采用多路半導體激光器，光纖傳導、密排、透鏡成像的光源系統(tǒng)中，激光二極管(LD)的衰退，溫度飄移，光導纖維的彎曲狀態(tài)，入鏡前光束中功率的模式分布等均能顯著地影響出鏡光功率。
一般的方法是在每一路光功率控制單元中設置調(diào)整環(huán)節(jié)，如電位器，在整機調(diào)試時觀測各路光點的大小，分別調(diào)整之。但這種方法存在以下兩個缺點一是不能適應LD的時飄、溫飄(后者影響更甚)；二是由于出鏡光功率相對于調(diào)節(jié)量(電壓、電流)的非線性，即傳遞系數(shù)差異，當給出一個新的光功率值時，光點將出現(xiàn)新的不平衡，必須重新整定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提出一個由計算機控制的全自動、實時的調(diào)節(jié)方案，主要是指一種實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法及裝置，以期解決常規(guī)方法中的問題。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是該方法主要用于激光照排中的多路光掃描成像系統(tǒng)，其包括在每一路光功率控制單元中設置如電位器的調(diào)整環(huán)節(jié)，以便在整機調(diào)試時觀測和調(diào)整各路光點的大小，具體方法是把每一路光功率控制單元設置為或是校準狀態(tài)或是掃描狀態(tài)；及在兩種狀態(tài)之間設置切換調(diào)節(jié)電路；及通過計算機對校準狀態(tài)中的各路光功率控制單元進行全自動、實時的巡環(huán)檢測和調(diào)節(jié)。
該技術方案還包括采用光電傳感器檢測出鏡后的光功率；及由單片計算機通過地址譯碼器輪流選種各路光的功率單元，并點亮該路光；及通過光電傳感器采集各路光強，將其與給定植比較，并將或者大于、或者小于的信號送至計算機；及計算機則據(jù)此通過數(shù)據(jù)總線重置該單元，按一定的步長或者減少、或者增加，如此循環(huán)直至各路光的功率值最終趨于平衡；及各路光功率控制單元將平衡功率值鎖存。
該方法還包括光功率值以電壓形式給出；定義狀態(tài)切換信號為0時，系統(tǒng)處于校準態(tài)，反之為掃描態(tài)；定義打印總線為1時，激光器點亮，為0時關斷；定義數(shù)字比較器為1時光功率小于給定值，為0時大于給定值；其巡控步驟為①單片機通過地址口給出某一單元地址，由譯碼器譯碼選中該單元，同時譯碼信號也通過或非門、或門，點亮該路激光器；②按周期約定延時，此期間激光器的光束經(jīng)光纖、透鏡的引導，聚焦在光電傳感器上，光電傳感器產(chǎn)生的光電流經(jīng)放大電壓，經(jīng)反相送至比較器，延時結束前信號電壓已達到穩(wěn)定態(tài)；③單片機檢測口，若為高電平，通過數(shù)據(jù)總線使該單元在當前值上加1，反之則減1；該單元巡控結束，轉入下一單元，如此循環(huán)。
再之，單片計算機通過數(shù)據(jù)總線重置某一單元按1Bit的步長或者減少，或者增加；各路光的功率值誤差不大于1Bit所對應的值。
實現(xiàn)本發(fā)明方法所需的裝置該裝置包括單片計算機U1，地址譯碼器U2，數(shù)字比較器U3，光電傳感器1，透鏡2，光纖線陣列3，光導纖維4，功控單元5，打印驅動總線D；其中打印驅動總線D點亮或關斷激光器D1，U1通過地址總線接U2，U1通過數(shù)據(jù)總線接功控單元5，U2接功控單元5，激光二極管D1經(jīng)4、3、2、1接U3，U3把功率檢測信號傳給U1。
所述功控單元5包括D/A變換器U6，邏輯門電路U10A、U8A、U7A，三極管Q2、Q3，運放U5，激光二極管D1及相關阻容電路。
實現(xiàn)上述裝置的一具體電路該電路中，單片機U1腳32-39通過數(shù)據(jù)總線接變換器U6腳7-13，U1地址腳21-24接譯碼U2腳20-23，U2腳1分別接U6腳1、17和或非門U10A腳3，打印驅動總線D接與門U8A腳2，U10A和U8A經(jīng)或門U7A和電阻R1、電容C2接三極管Q3，U6腳11-12經(jīng)運放U5接三極管Q2，Q2與Q3之間跨接激光器D1；激光器D1的光束經(jīng)光纖4、透鏡2聚焦在光電二極管D2上，D2經(jīng)電阻R4、電容C1接放大器U4，U4經(jīng)電阻R7接反向器U9，U9經(jīng)數(shù)字比較器U3接U1。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是通過計算機對校準狀態(tài)中的各路光功率控制單元進行全自動、實時的巡檢，解決了各路光之間存在的功率不平衡問題，克服了在輸出圖像中產(chǎn)生莫爾條紋現(xiàn)象，提高了激光照排系統(tǒng)的掃描成像精度。


圖1是本發(fā)明的多路光自動平衡調(diào)節(jié)原理圖。
圖2是圖1中功控單元方框圖。
圖3是一16路平衡調(diào)節(jié)電路原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明主要用于激光照排中的多路光掃描成像系統(tǒng)，旨在提出一個由計算機控制的全自動、實時的調(diào)節(jié)方案，以期解決常規(guī)方法中的問題(見圖1)。其核心思想將調(diào)節(jié)電路切換在兩種狀態(tài)之間或者是校準態(tài)，或者是掃描態(tài)。在校準態(tài)，采用光電傳感器檢測出鏡后的光功率，此時出鏡光束將對準光電傳感器。單片計算機通過地址譯碼器輪流選中各路光的功控單元，并點亮該路光。同時光電傳感器采集該路光強，將其與給定值比較，將或者大于，或者小于的信號送至計算機。計算機則據(jù)此通過數(shù)據(jù)總線重置該單元--按1Bit的步長或者減小，或者增加之。如此循環(huán)不止，各路光的功率值最終將趨于平衡并維持，誤差不大于1Bit所對應的值。
由于光平衡是建立在對出鏡光功率檢測的基礎之上的，因此給出新的光功率值時新的平衡將自動建立。傳統(tǒng)方法中的缺點之二因而被消除。
一旦進入掃描態(tài)，對于照排機這類設備而言，光束將脫離光電傳感器而進入掃描區(qū)。此時在狀態(tài)切換信號的作用下，計算機對功控單元的巡撿、巡控將停止，各功控單元將當時平衡功率值鎖存，直到掃描結束進入下一個校準態(tài)。由于掃描時間很短，此短時間內(nèi)的溫飄時飄可以忽略，工程實踐也證明了這一點。
一個可以實現(xiàn)上述方法的具體電路結構可參見圖3。它以一個16路平衡調(diào)節(jié)電路為例。其中光功率值由VP1以電壓形式給出；定義狀態(tài)切換信號M為0時，系統(tǒng)處于校準態(tài)，否則為掃描態(tài)；定義打印總線D[15..0]為1激光器打點(點亮)，為0時關斷；定義數(shù)字比較器U3為1時光功率小于，為0時大于給定值；圖3中功控單元只畫出一路，虛框所示，由D/A變換器U6，邏輯門電路U10A、U8A、U7A，三極管Q2、Q3，運放U5，激光二極管D1及相關阻容電路構成。其余各路單元均雷同，不重復畫出。其它電路部分為各路共用。下面結合圖3詳細解釋校準態(tài)的工作過程。
此時M＝0。此信號一方面送入單片機P1.0端，使其進入巡控狀態(tài)，一方面送入功控單元，使或非門U10A打開，與門U8A關閉。由于各單元的或非門被打開，使其可以接受尋址信號(負邏輯)；又由于與門被關閉，則各單元將不再接收打印總線的信號(正邏輯)。單片機U1在信號M的控制之下，以約定的周期巡控各單元，巡控周期視光電傳感器的時間常數(shù)而定。具體巡控步驟為A.單片機U1通過地址口P2[3..0]給出某一單元地址，由譯碼器U2譯碼(負邏輯)選中該單元D/A變換器U6，同時譯碼信號也通過或非門U10A(已打開)、或門U7A接通Q3，點該路激光器；B.按周期約定延時。此期間激光器D1的光束經(jīng)光纖、透鏡的引導，聚焦在光電二極 管D2上。D2產(chǎn)生的光電流經(jīng)放大器U4變換為(負)電壓，經(jīng)U9反相送至比較器U3。延時結束前信號電壓已達到穩(wěn)定態(tài)。在U3處，若光電流比給定值低，則比較 器U3輸出高電平，反之為低電平。
C.單片機U1檢測P1.1口(比較器狀態(tài))，若為高電平，則表示光功率不足，通過數(shù)據(jù)總線使該單元D/A變換器U6在當前值上加1；反之則減1；該單元巡控結束，轉入下一單元。如此循環(huán)不已。
一旦進入掃描態(tài)，光束將離開光電傳感器，此時模式切換端M＝1。此信號一方面使U1停止巡控，一方面使功控單元中或非門U10A關閉(負邏輯)，禁止校光信號打開激光器，而與門U8A打開(正邏輯)，準備好接受打印數(shù)據(jù)總線的信號。
權利要求
1.一種實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法，屬于掃描成像系統(tǒng)，它包括在每一路光功率控制單元中設置如電位器的調(diào)整環(huán)節(jié)，以便在整機調(diào)試時觀測和調(diào)整各路光點的大小，其特征是a.把每一路光功率控制單元設置為或是校準狀態(tài)或是掃描狀態(tài)；及b.在兩種狀態(tài)之間設置切換調(diào)節(jié)電路；及c.通過計算機對校準狀態(tài)中的各路光功率控制單元進行全自動、實時的巡環(huán)檢測和調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1所說的方法，其特征是d.采用光電傳感器檢測出鏡后的光功率；及e.由單片計算機通過地址譯碼器輪流選種各路光的功率單元，并點亮該路光；及f.通過光電傳感器采集各路光強，將其與給定植比較，并將或者大于、或者小于的信號送至計算機；及g.計算機則據(jù)此通過數(shù)據(jù)總線重置該單元，按一定的步長或者減少、或者增加，如此循環(huán)直至各路光的功率值最終趨于平衡；及h.各路光功率控制單元將平衡功率值鎖存。
3.根據(jù)權利要求1、2所說的方法，其特征是光功率值以電壓形式給出；定義狀態(tài)切換信號為0時，系統(tǒng)處于校準態(tài)，反之為掃描態(tài)；定義打印總線為1時，激光器點亮，為0時關斷；定義數(shù)字比較器為1時光功率小于給定值，為0時大于給定值；其巡控步驟為i.單片機通過地址口給出某一單元地址，由譯碼器譯碼選中該單元，同時譯碼信號也通過或非門、或門，點亮該路激光器；j.按周期約定延時，此期間激光器的光束經(jīng)光纖、透鏡的引導，聚焦在光電傳感器上，光電傳感器產(chǎn)生的光電流經(jīng)放大電壓，經(jīng)反相送至比較器，延時結束前信號電壓已達到穩(wěn)定態(tài)；k.單片機檢測口，若為高電平，通過數(shù)據(jù)總線使該單元在當前值上加1，反之則減1；該單元巡控結束，轉入下一單元，如此循環(huán)。
4.根據(jù)權利要求1、2所說的方法，其特征是單片計算機通過數(shù)據(jù)總線重置某一單元按1Bit的步長或者減少，或者增加；各路光的功率值誤差不大于1Bit所對應的值。
5.實現(xiàn)權利要求1的實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法的裝置，其特征是該裝置包括單片計算機U1，地址譯碼器U2，數(shù)字比較器U3，光電傳感器1，透鏡2，光纖線陣列3，光導纖維4，功控單元5，打印驅動總線D；其中打印驅動總線D點亮或關斷激光器D1，U1通過地址總線接U2，U1通過數(shù)據(jù)總線接功控單元5，U2接功控單元5，激光二極管D1經(jīng)4、3、2、1接U3，U3把功率檢測信號傳給U1。
6.根據(jù)權利要求5所說的裝置，其特征是功控單元5包括D/A變換器U6，邏輯門電路U10A、U8A、U7A，三極管Q2、Q3，運放U5，激光二極管D1及相關阻容電路。
7.根據(jù)權利要求5所說的裝置，其特征是一具體電路中，單片機U1腳32-39通過數(shù)據(jù)總線接變換器U6腳7-13，U1地址腳21-24接譯碼U2腳20-23，U2腳1分別接U6腳1、17和或非門U10A腳3，打印驅動總線D接與門U8A腳2，U10A和U8A經(jīng)或門U7A和電阻R1、電容C2接三極管Q3，U6腳11-12經(jīng)運放U5接三極管Q2，Q2與Q3之間跨接激光器D1；激光器D1的光束經(jīng)光纖4、透鏡2聚焦在光電二極管D2上，D2經(jīng)電阻R4、電容C1接放大器U4，U4經(jīng)電阻R7接反向器U9，U9經(jīng)數(shù)字比較器U3接U1。
全文摘要
一種實現(xiàn)激光照排中多光路自動平衡調(diào)節(jié)的方法及裝置，主要用于激光照排中的多路光掃描成像系統(tǒng)。該方法主要是把每一路光功率控制單元設置為或是校準狀態(tài)或是掃描狀態(tài)；及在兩種狀態(tài)之間設置切換調(diào)節(jié)電路；及通過計算機對校準狀態(tài)中的各路光功率控制單元進行全自動、實時的巡環(huán)檢測和調(diào)節(jié)。實現(xiàn)上述方法的裝置包括單片計算機、地址譯碼器、數(shù)字比較器、光電傳感器、透鏡、光纖線陣列、光導纖維、功控單元和打印驅動總線。本發(fā)明解決了各路光之間存在的功率不平衡問題，克服了在輸出圖像中產(chǎn)生莫爾條紋現(xiàn)象，提高了激光照排系統(tǒng)的掃描成像精度。
文檔編號H04N1/04GK1586887SQ20041005082
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權日2004年7月23日
發(fā)明者劉曉東 申請人:深圳市東方宇之光電子科技有限公司