CN1603868A - 光束诊断装置和方法 - Google Patents

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CN1603868A CNA2004100849715A CN200410084971A CN1603868A CN 1603868 A CN1603868 A CN 1603868A CN A2004100849715 A CNA2004100849715 A CN A2004100849715A CN 200410084971 A CN200410084971 A CN 200410084971A CN 1603868 A CN1603868 A CN 1603868A
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Abstract

一种光束诊断装置，包括一组或更多组相干光纤束，其中相干光纤束的一端被布置以接收来自动态移动或静态光束的光学信息，相干光纤束的另外一端被布置以将光学信息传输到传感器阵列。来自传感器阵列的数据然后可以同时被分析系统获取并被分析以确定光纤束的一个或更多个特征。

Description

光束诊断装置和方法
技术领域
本发明涉及光束诊断，尤其涉及利用相干光纤束以描述动态移动或静止光束特征的光束诊断装置和方法。
背景技术
光束分析仪(beam profiler)或光束诊断装置被用于例如描述入射到激光器或LED打印机的打印平面上的光束的空间、时间、焦距和能量特征。此外，光束分析仪可以被用于描述用于缺陷扫描、条形码扫描或其它物理测量的激光扫描仪的光束特征。商业上可以获得诸如Photon公司制造的动态或移动光束用BeamPro或Dynamic BeamProfiler的光束诊断装置，如激光打印机中的装置。在这些装置中，激光打印机的激光头的光束直接用位于光学系统的焦平面上的CCD或面积传感器进行测量。
可以用于光束分析仪系统中的示例传统光束分析头64显示在图7中，其显示了光束分析头64的两个视图。如图7中所示，光束分析头64包括沿着一直线布置的多个单独电荷耦合装置(CCD)或其它面积阵列传感器60。每个单独传感器60安装在例如可以被定位以接收来自打印头扫描线的光的安装台62上。
图8示出了在图像平面20中沿着扫描线21的光束30的光栅扫描。例如，这样的光栅扫描表示激光打印头的光学输出。典型地，在光束30沿着扫描线21被光栅扫描时所述光束沿着实际的束径82被调制产生多个单独的脉冲80。如所示出的那样，立即会产生两个问题：弓弯和线性。光束30的弯曲描述了束径82从扫描线21的发散。线性指的是沿着扫描线21在单独脉冲80的间隔中的变化。
如图7所示，当前的光束分析头存在问题。例如，光束分析头64包括多个面积阵列60，每个面积阵列60需要单独的用于每个阵列的单独读出和分析回路。此外，在一个帧中难于获取所有面积阵列60中的数据。
此外，每个面积阵列60被安装在保持器中，该保持器限制每个阵列60可以靠相邻阵列多近。结果，存在对哪部分的扫描线21可以由分析头64监测的限制。此外，每个单独阵列60被安装在衬底62上。这样安装的通常公差导致每个阵列60相对于衬底62在高度上发生变化。这导致这样的事实：不是所有的单独阵列60都位于图像平面20中，从而导致束径82中的测量光束30变化。
除了动态光束外，存在其它的扫描缝隙系统，用于测量诸如LED打印头中的静态光束，或用于通过光束的静态定位描述诸如缺陷扫描仪的动态扫描系统中的光束特征。剖面直接用布置在光学系统焦平面上的扫描缝隙直接测量。用于描述LED打印头特征的扫描缝隙剖面分析方法在C.K.Kamimura和Y.Aiko的“高解析度LED打印头(High Resolution LEDPrint Head)”(OKI Technical Review，Vol.64，pp.61-64，1998年8月)中进行了讨论。标题为“具有规则光纤光阵列的电子扫描仪或打印机(ElectronicScanner or Printer with Ordered Fiber Optic Array)”的美国专利No.5155790公开了一种利用多个光纤导管的电子扫描仪或打印机。此外，光纤或光纤束的应用示例可以在诸如标题为“(用于排列图像传感器模块的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR ARRAYING IMAGE SENSORMODULES)″的美国专利No.4,323,925，标题为″具有光纤光束的电子光学扫描仪(ELECTRONIC OPTICAL SENSORS WITH FIBER OPTICBUNDLES)″的美国专利No.4,441,817，标题为″光纤光传输装置，模块组件和制造方法(FIBER OPTIC LIGHT TRANSFER DEVICE，MODULARASSEMBLY AND METHOD OF MAKING″)的美国专利No.4,650,280，以及标题为″包括成束光纤的辐射图像探测装置(RADIATION IMAGEDETECTION APPARATUS INCLUDING BUNDLED OPTICAL FIBERS)″的美国专利No.5,550,380中找到。
但是，需要提供一种光束诊断装置，能够很容易对齐并对光束全部特征提供静态或动态光束的同时测量。
发明内容
根据本发明，提供一种用于在打印平面周围在多个任意位置上同时测量扫描光束或多个光束和描述扫描光束或多个光束特征的方法和装置。本发明的实施例可以在所有的传感器上测量光束空间剖面、传播方向中的束腰位置、光束时间剖面以及光束位置。
根据本发明一些实施例的光束诊断装置包括一组或更多组单独相干光纤束，每组相干光纤束包括多个单独光纤束，其中每个单独光纤束的第一端被定位以接纳来自成像平面周围的一个或更多个光束的光学信息；以及相干光纤束的第二端被定位以将光学信息传输到能够同时检测来自每个单独光纤束的第二端的光的光学传感器。在一些实施例中，一组或更多组相干光纤束中的每一组传输光学信息以允许确定光束空间剖面、光束位置、束腰、光束功率以及光束时间剖面中的至少一个。在一些实施例中，光学信息包括图像数据。在一些实施例中，一个或更多个单独光纤束可以是放大束。
在一些实施例中，每组相干光纤束的单独光纤束可以被布置以提供足以确定一个或更多个光束的一个或更多个特征的数据。在一些实施例中，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着成像平面中的路径定位的一组相干光纤束。在一些实施例中，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着成像平面中的第二路径连续定位的一组相干光纤束。在一些实施例中，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着第三路径连续定位且其中第一端相对成像平面在深度上交错的一组相干光纤束。在一些实施例中，来自一组相干光纤束的数据可以被用于确定束腰。第一路径、第二路径和第三路径在一些实施例中可以是光束的扫描线。
在一些实施例中，一组或更多组光纤束的每个单独相干光纤束的第二表面被阵列布置。在一些实施例中，所述面积或面积阵列是耦合的CCD相机以同时检测来自每个单独光束组的光。在一些实施例中，数据获取和控制系统可以被耦合以接收来自所述面积或面积阵列传感器的数据。
在一些实施例中，一个或更多个单独光学传感器被定位以检测靠近成像平面中的单独相干光纤束第一端的光。在一些实施例中，单独光学传感器被耦合到每个单独相干光纤束的第一端的平面以传输光学信息从而允许进行光束功率和光束时间剖面(profile，模式)测量。
根据本发明一些实施例的描述光束特征的方法包括：定位每个单独相干光纤束的第一端，从而所述第一端位于光束的成像平面内或光束的成像平面周围，以从所述光束中获得光学信息；将每个单独相干光纤束的第二端定位在光束平面上的阵列内；提供面积或面积阵列传感器以收集设置在每个单独相干光纤束第二端的光学信息；将来自面积或面积阵列传感器中的数据接收到数据获取和控制系统中；以及分析所述数据以提供光束的一个或更多个特征。在一些实施例中，光束的一个或更多个特征包括光束空间剖面测量、束腰测量、光束位置测量、光束功率测量以及光束时间剖面测量中的至少一个。在一些实施例中，定位第一端包括沿着成像平面中的路径定位每个单独相干光纤束的第一端。在一些实施例中，定位第一端包括沿着成像平面中的第二路径连续定位单独相干光纤束的第一端。在一些实施例中，定位第一端包括从成像平面在不同高度定位单独相干光纤束的第一端。第一路径和第二路径中的每一个在一些实施例中可以是扫描线。
下面参照下述附图来进行说明这些和其它实施例。
附图说明
图1示出了根据本发明一些实施例布置的一组单独光纤束的实施例。
图2示出了根据本发明另一些实施例布置的一组单独光纤束的实施例。
图3A至3C说明了根据本发明一些实施例的打印滚筒光束诊断单元的实施例。
图4示出了根据本发明实施例的用于确定束腰位置和时间-衍射-限制因子M2的光束散焦传感器的实施例。
图5示出了根据本发明一些实施例的打印滚筒光束诊断单元的另外的
实施例。
图6示出了根据本发明一些实施例的激光打印机用传感器滚筒设计的
实施例。
图7显示了传统光束分析仪头用的相机头的实施例。
图8说明了来自打印头的光栅扫描。
具体实施方式
本发明涉及用于获取动态移动或静态静止光束的信息或特征的方法和装置。本发明的实施例可以利用相干光纤束来传输光束横截面的图像或其它光学信息，从而所述光束可以利用面积或面积阵列传感器被描示出剖面。所述光束可以是静止光束。此外，所述光束可以动态扫描通过扫描路径。此外，所述光束可以被调制。根据本发明一些实施例的光束分析仪系统可以被利用以描述这些光束的特征。
利用这样的传感器可以同时获得用于描述光束特征的数据。在此说明书中，当一个或更多个光栅扫描内的或曝光期间的所有数据在面积或面积阵列传感器的一帧内被捕获并传输到数据获取和分析仪器时，可以同时获得数据。一帧是面积或阵列传感器的一次读出循环所需要的时间。一个光栅是光束横过光束路径一次并回到其起始位置所需的时间，即光栅扫描的光栅时间。在静止光束中，曝光时间是传感器暴露给光束的时间。尤其是，此处公开的方法和装置可以用于实时指向入射到激光和LED打印机的打印平面，应用到诸如缺陷检测、条形码扫描或物理测量的激光扫描仪的扫描平面上的光束的空间、时间、焦距和功率特征。
根据本发明的一些实施例，光纤束被布置，从而当前被分析的来自物体或光束的光被发送到二维传感器阵列，诸如电荷耦合装置(CCD)相机、CMOS成像阵列或光导摄像管摄像机，以允许同时在多个点同时测量光束。在一些实施例中，相干光纤束阵列组件被布置以将在诸如打印平面上沿着扫描线分布的图像传输至面积或阵列传感器用于获取剖面。然后在面积或面积阵列传感器中，可以获得对来自打印平面周围的多个任意位置光束的同时测量。在这样的系统中，数据典型地集成在面积阵列中并顺序传输到(以数字或模拟的形式)数据获取系统中。相干光纤束可以沿着成像平面中的任意路径分布。
在一些实施例中，具有相对于诸如打印机的打印平面位置交错的端面的一组相干光纤束可以被利用以方便测量光束传播散焦从而提供光束焦距位置和测量时间-衍射-限制因子M2，其限定在用于打印滚筒的ISO标准11146中，且不用移动滚筒传感器。
本发明的一些实施例可以被用于测量光束剖面。光纤束的线性布置可以用来测量传播方向中的光束空间剖面、光束位置、光束时间剖面，聚焦的束腰以及绝对和相对光束功率。此外，利用本发明的实施例光束测量非常快，因为所有的位置可以同时测量，即在一帧的面积或面积阵列传感器内。此外，用于保持光纤束的光纤光学元件输出端上的壁外涂层可以描述光纤束的位置。此外，在一些实施例中，一些光纤束的端部可以锥化，这样它们起到放大的作用。在一些实施例中，一组光纤束的单个光纤束可以在焦平面内或围绕焦平面以任意的方式来布置，以描述一个或更多个光束的特征。在一些实施例中，提供了几组相干光纤束，每组相干束包括被布置以对一个或更多个光束特征提供数据的单独相干光纤束。一些可以被测量的特征包括光束剖面、光束位置、光束功率、光束时间剖面和束腰测量。一些组的光束也可以用于光束特征化装置的对齐或其它功能。
此外，利用在本发明一些实施例中的单片传感器设计可以提供非常精确的度量衡。本发明的一些实施例可以利用具有变积分时间和增益控制的面积或面积阵列传感器以优化光束剖面图像获取。
图1示出了可以用于根据本发明一些实施例中的光束分析仪中的单独光束组1。图1中所示的组1包括多个单独相干光纤束，每个相干光纤束具有第一端2和第二端3。在第一端2的光纤束组1可以被定位以在平面20中沿着扫描线21接收光束。第二端3的光纤组1束可以被布置以在平面22中将光传输到面积阵列4。组1中可以有任意数目的单独光纤束。总之，第一端2上的光纤束1可以沿着平面20中或围绕平面20的任意路径或图案被布置。
单独光纤束可以由多个单独的光纤形成。每个单独光纤可以例如具有5或6um的横截面。单独光纤束可以具有几毫米的横截面。在单独光纤束传输图像数据的实施例中，每个单独光纤束中的单独光纤被布置成束以将来自第一端2的适当的光传输到第二端3。
组1中的单独光纤束可以具有任何横截面形状。一些实施例可以是方形或矩形，同时一些可以是圆形或椭圆形。在一些实施例中，单独光纤束可以放大。放大的单独光纤束的横截面在第二端2变窄。在一些实施例中，各相干光纤束可以邻近聚焦在平面20上。
在一些实施例中，组1中的单独光纤束可以被布置，从而单独光纤束的第一端2沿着平面20中的扫描线21布置在任意位置。平面22上的第二端3的表面布置在面积阵列4中。所示出的光纤束数目和第一端2以及第二端3的布置是任意的。但是，在一些实施例中，在扫描线21上第一端2处的单独光纤束的位置和第二端3处的阵列中的所述光纤束的位置之间有已知的对应性，这样可以相对平面20中扫描线21上的位置分析入射光束。在一些实施例中，扫描线21可以是光束能够被扫描的平面20中的任意路径。
如图1所示，光纤束1可以沿着平面20中的线21任意分开。在一些实施例中，第二端2的光纤束1可以沿着线21均匀分开。可以利用沿着线21的任意图案的间隔。同样如图1所示，光纤束1中的每个光纤束以二维阵列的方式布置在第二端3。然后来自光纤束1中的每个光纤束的光可以通过被布置以在平面22上接收光的面积或面积阵列(诸如电荷耦合装置CCD相机、CMOS阵列或光导摄像管摄像机)同时读取。这样，连接到面积或面积阵列传感器的计算机或分析系统可以在用于分析的单个帧中接收来自光纤束1中的每个光纤束的数据。
图2显示了具有用于沿着扫描线21连续覆盖而布置的相干光纤束组5的实施例。组5的每个单独光纤束的第一端2可以成形并布置以连续覆盖扫描线21。再次，单独光纤束的第二端3被布置以将光学数据传输到靠近光纤束5第二端3的面积阵列传感器位置。在图2所示的光纤束5的布置中，每个相干光纤束具有矩形横截面，并且第一端2的表面被布置用于沿着平面20中的线21连续覆盖且平面22中第二端3的表面被任意布置在面积阵列4中的。在一些实施例中，相干光纤束5中的每个光纤束可以被布置以连续地跨过平面22上的矩形区域。所示的光纤束数目和端面的布置可以是任意的。
图3A显示了根据本发明一些实施例的光束分析器6的实施例。光束分析器6例如可以是打印滚筒光束诊断单元。尽管图3A显示了图1中的组1的使用，但是任意组的单独光纤束都可以用在光束分析器6中。容纳和保持相干光纤束的相干光纤成像模块8可以沿着打印平面20布置，并将来自入射光束30的光束图像传输到平面22中第二端3处的光纤端面。在一些实施例中，光束分析器可以成形以替换激光打印机中的色粉盒，由此相对于被分析的打印头适当定位平面20。从平面22，来自第二端3处的每个单独光纤束的光束可以使用光纤表面板10中的邻近聚焦光纤光学元件或透镜连接到面积或面积阵列传感器11。在一些实施例中，光纤面板10也可以包括光束增强器。面积或面积阵列传感器11提供电子信号至数据获取和控制系统12，所述电子信号与接收来自平面22上的每个光纤束的光强度有关。然后，数据获取和控制系统12编辑并分析接收来自面积或面积阵列传感器11的电子数据以获得剖面测量。
图3B示出了组1的单独光纤束的第一端2沿着扫描线21的布置。尽管在图3B中显示为一直线，扫描线21可以是任何所感兴趣的扫描。组1的单独光纤束例如通过环氧树脂可以固定在保持器50中。在一些实施例中，具有固定在位的第一端2的保持器50可以被抛光以提供平面20。以那样的方式，各单独光纤束的第一端2位于平面20中。
图3C示出了组1的单独光纤束映射到阵列传感器11上。在一些实施例中，面积阵列传感器11可以是CCD阵列、CMOS阵列或光导摄像管摄像机。在一些实施例中，CCD阵列可以具有诸如大约4或5um的像素尺寸。从图3C中可见，可以充分使用阵列传感器11的表面。
在一些实施例中，在其沿着扫描线21光栅扫描时，各单独光纤束的横截面大于光束30宽度的3倍。此外，各单独光纤束中的每个光纤在尺寸上大致与面积传感器11中的像素尺寸匹配，例如大约4或5um。在一些实施例中，各单独光纤束的数值孔径(NA)可以在大约0.5或0.6之上。典型地，在打印头中，光束在顶部死点垂直于成像表面20并在扫描中的其它地方以不垂直于成像表面20的入射角度进入光纤。各单独光纤束的NA足够高以收集光栅扫描中的非垂直入射光束。
如图3A中所示，面积或面积阵列传感器11同时测量来自所利用的光纤束阵列中的每个光纤束的光学输出，所述光学输出在一些实施例中可以是图像。因此，来自面积阵列传感器11的各电子信号对应来自各单独光纤束之一的数据。然后数据获取和控制系统12与来自具有平面20上的位置的面积或面积阵列传感器11的数据相互关联，允许精确和快速地分析光束30。
在一些实施例中，数据获取和控制系统12可以是计算机系统。例如，数据获取和控制系统12可以是基于计算机系统的PC，该计算机系统操作程序以分析从面积或面积阵列传感器11接收的数据。在控制系统12中所执行的分析程序可以包括校正软件以校正永远平面20中的第一端2或平面22中的第二端3中的错排的数据，从而导致图像倾斜映射到面积阵列11上。这样的旋转和位移可以通过用已知的光束或已知的打印头测量各分析器6确定。此外，对各光纤束的单独光纤中的不一致可以进行数据校正。此外，每组单独光纤束提供用于确定光束30的一个或更多个特征的数据。在这样的情况下，分析器12也操作用于确定来自从区域传感器11接收的数据的那些特征的软件。
图4示出了束腰位置传感器的实施例，束腰位置传感器包括分段单独相干光纤束元件13，所述光纤束元件13在第一端14的不同高度具有用于单独光束的段且在表面15上具有被传输的图像。时间-衍射-限制因子M2、或光束传播因子k的测量典型地需要在沿着光束30传输路径的不同位置上多次测量光束宽度。图4显示了沿着传播方向的光束30横截面。在一些实施例中，组13的单独光纤束的第一表面14允许沿着光束30传播方向进行五次测量。在一些实施例中，组13还可以包括具有第一端34的单独光纤束。根据ISO标准11146，M2通过最小束腰的大约一个瑞利长度内的五个光束直径测量以及在从最小束腰大于大约两个瑞利长度的距离上对光束直径进行另外五次测量确定。组13允许在第一端14进行测量以及在一些实施例中在第一端34测量。M2的靠近测量通过光束30腰部的测量在图像平面20上提供光束30焦距的确定。在一些实施例中，利用如图4所示的相干光纤束13的M2的测量与ISO标准11146的精神一致。
图5显示了具有打印滚筒光束诊断单元6的实施例，包括沿着打印平面20定位的相干光纤成像模块8。图5所示的光束诊断单元6包括几组单独光纤束。如上，成像模块8包括根据本发明实施例定位的光纤束组。如上所述，来自入射光束30的光束图像传输到平面22上的第二光纤端面3并使用邻近聚焦光纤光学元件或光纤面板10中的透镜耦合至面积阵列传感器11。来自面积阵列传感器11的数据被接收在数据获取和传感器控制系统12中，所述系统基于接收到的数据描述光束剖面的特征。
在一些实施例中，光纤成像模块8可以包括单独光纤束组1和单独光纤束组13，所述单独光束组1具有沿着图像平面20扫描线21定位的第一端，而单独光束组13具有沿着扫描线21定位但是围绕平面20交错的第一端15。也可以包括另外组的单独光纤束。组1例如可以用于测量光束剖面和光束位置。组13可以被用于测量束腰和焦距。在一些实施例中，一组单独光纤束可以用于相对扫描线21定位诊断单元6。各光纤束可以固定在平面22上的两维阵列上的预定位置，以用于通过面积或面积阵列传感器11检测。此外，各组单独相干光纤束被布置，从而第一端沿着平面20中的一直线，但是在一些实施例中，用于测量不同实体的光纤束组可以沿着平面20中的不同直线布置。单独光纤束组中的第二端被布置以利用面积阵列11。
在一些实施例中，光电检测器17可以直接布置在平面20中以测量光束功率和时间剖面。在一些实施例中，光电检测器17可以用光纤耦合到平面20，在一些情况下使用相干光纤束。来自光电检测器17的光电检测器信号18可以输入到信号调节电子装置19中。来自电子装置19的输出信号可以由数据获取系统12接收用于进一步分析。
图6显示了用于激光打印机的传感器滚筒设计的实施例。如上所述，传感器滚筒设计例如可以成形为象色粉盒一样以用于相邻于打印头直接布置。如图6中所示，单独相干光纤束组可以沿着多于一个的扫描线52布置。总之，各扫描线52接收来自打印头的一个光栅扫描的光，并且由此扫描线52的数目和通过打印头扫描的单独光束的数目相同。例如彩色打印机可以具有多个扫描线。
如图6中所示，第一组60单独光纤束可以具有协助对齐传感器滚筒和打印头的延长的单独光纤束。第二组1单独光纤束包括具有沿着扫描线52布置的第一端2的单独光纤束。第三组13也被显示，且光纤束沿着扫描线52布置，并具有围绕平面20的第一端15。任何数目的光纤束组可以沿着线21布置，只受单独光纤束本身的物理布置限制。图6中所示的传感器滚筒也包括用于测量绝对光束功率和光束时间剖面的光电检测器17(或耦合到光电检测器的光纤)。
如图6中所示，显示在滚筒和固定光学传感器中的单独相干光纤束组的布置允许收集数据以提供沿着与线52相关的扫描线扫描的光束的全部特征。使用这样的布置，可以确定光束剖面、光束位置、束腰、时间和功率数据。
如上所述，根据本发明的实施例的传感器滚筒包括一个或更多个具有任意横截面的单独相干光纤束组，其构造有沿着一个平面上的路径任意布置的一端。单独光纤束垂直于所述平面安装以在光纤NA的限制之内收集入射到所述平面上的光。所有光纤的另外一端可以放在一起并聚焦在诸如CCD、CMOS成像阵列或视像管摄像机的面积或面积阵列传感器上。单独束将传感器滚筒上的入射光束的图像传输到成像装置上以同时测量各图像(所有的传感器在相同的读出周期中从成像装置中读取)。此外，一组单独相干光纤束可以被安装，从而第一端面在相对于打印平面的位置中稍微交错，以沿着传播的方向在不同的位置方便光束测量，并由此提供对聚焦束腰的位置的测量。对于光束功率和光束时间剖面测量，光电检测器或多个光电检测器在相干光纤束中沿着打印平面中的扫描路径布置。根据本发明的整个打印机滚筒可以形成单个单片装置。
本发明的一些实施例可以用于VCSELS或LED打印机诊断装置中，所述装置设计用于沿着打印平面在多个位置上测量CW或脉冲激光束特征。根据本发明的打印机滚筒或诊断装置的实施例可以测量扫描激光打印光束中的光束，而不需要停止用于调整的打印头的多边扫描镜。因此，可以根据本发明的诊断仪器进行使用球轴承或空气支承主轴的打印头中的f-theta透镜的实时动态调整。此外，本发明的一些实施例可以被用于测量包括打印光束的多边形扫描仪系统的特征。
根据本发明的诊断仪器的实施例可以作为单独的仪器或集成到自动测试和测量系统中来进行操作。作为单独的仪器，这在研究和开发应用中是有用的，以构造、测试和验证设计，并且在用于调整打印头光学器件的制造和生产中比较有用。作为自动系统，它的用途有作为组装的打印头的最后调整和质量保证用工具。在任一情况下，根据本发明的实施例诊断仪器相对诸如Photon公司的BeamScan、NanoScan或BeamProfiler系统的优点包括测量时间的大量节省以及生产率的大幅提高，这是制造低成本激光或LED打印机的关键。
从根据本发明的诊断仪器所获取的光束图像数据的分析可以提供诸如光束宽度、点尺寸和质心位置的参数。为了看到扫描光束打印点，例如，所述光束被调制“ON”用于单点时间或打印点，像在实际的激光打印机中。通过在光束扫描通过连续或多个单独传感器时在合适的时候调制光束为“ON”或“OFF”，所测量的光束参数可以单独或一起使用以确定诸如点尺寸、剖面、功率、面-面倾斜、面-面反射率、扫描至扫描抖动、扫描线弯曲、扫描线扭曲以及启动扫描抖动之类的打印头参数。对于脉冲激光束，也可以测量组合电子/光学卷积。LED打印机阵列可以被分析并包括多个上述测量以及通过再次反转合适装置为“ON”或“OFF”在相邻或分开装置之间的对比。
总之，本发明的一些实施例将较宽的扫描路径(线性、圆形或重复的任意路径形状)压缩到单个或多个诸如CCD或摄像机或CMOS检测器的小区域传感器，然后所捕获的信息在计算机中进行详细分析。
此处所讨论的实施例只是出于示例而不是为了限制本发明。普通技术人员可以在本发明的范围和精神之内对本发明进行多种变化。

Claims (34)

1.一种光束诊断装置，包括：
一组或更多组单独相干光纤束，每组相干光纤束包括一个或更多个单独光纤束，其中
每个单独光纤束的第一端被定位以接收来自成像平面周围的一个或更多个光束的光学信息；以及
相干光纤束的第二端被定位以将光学信息传输到光学传感器，所述光学传感器能够同时检测从每个单独光纤束的第二端传输的光。
2.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，光学信息包括图像。
3.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，每个单独光纤束的第一端被适当定位以允许描述激光打印头的特征。
4.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，每个单独光纤束的第一端被适当定位以允许描述LED打印头的特征。
5.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，每组相干光纤束的一个或更多个单独光纤束被布置以提供数据来确定一个或更多个光束的一组特征。
6.根据权利要求5所述的光束诊断装置，其特征在于，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着成像平面中的路径布置的一组相干光纤束。
7.根据权利要求6所述的光束诊断装置，其特征在于，所述路径是扫描线。
8.根据权利要求5所述的光束诊断装置，其特征在于，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着成像平面中的第二路径连续定位的一组或更多组相干光纤束。
9.根据权利要求8所述的光束诊断装置，其特征在于，所述第二路径是扫描线。
10.根据权利要求5所述的光束诊断装置，其特征在于，一组或更多组相干光纤束包括每个单独光纤束的第一端沿着第三路径连续定位的一组相干光纤束，其中所述第一端相对于成像平面在深度上交错。
11.根据权利要求10所述的光束诊断装置，其特征在于，所述第三路径是扫描线。
12.根据权利要求10所述的光束诊断装置，其特征在于，来自所述相干光纤束组的数据可以被用于确定束腰。
13.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，一组或更多组光纤束的每个单独相干光纤束的第二表面被布置在阵列中。
14.根据权利要求13所述的光束诊断装置，其特征在于，所述面积或面积阵列传感器是CCD相机，所述CCD相机被耦合以同时检测来自单独的光束组中每一组的光。
15.根据权利要求13所述的光束诊断装置，其特征在于，面积或面积阵列传感器是CMOS阵列，所述CMOS阵列被耦合以同时检测来自单独的光束组中每一组的光。
16.根据权利要求13所述的光束诊断装置，其特征在于，面积或面积阵列传感器是光导摄像管摄像机，所述光导摄像管摄像机被耦合以同时检测来自单独的光束组中每一组的光。
17.根据权利要求15所述的光束诊断装置，其特征在于，还包括被连接以接收来自面积或面积阵列传感器的数据的数据获取和控制系统。
18.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，还包括一个或更多个光学传感器，所述光学传感器被定位以检测成像平面中的单独相干光纤束第一端附近的光。
19.根据权利要求18所述的光束诊断装置，其特征在于，单独的光学传感器传输光学信息以允许光束功率和光束时间剖面测量。
20.根据权利要求1所述的光束诊断装置，其特征在于，一组或更多组相干光纤束中的每一组传输光学信息以允许光束空间剖面、束腰、光束位置、光束功率和光束时间剖面中至少一个的测量。
21.一种描述光束特征的方法，包括：
定位单独相干光纤束的第一端，从而一组或更多组相干光纤束围绕光束的图像平面以从所述光束中获得光学信息；
将单独相干光纤束的第二端定位在光束平面上的阵列内；
提供面积或面积阵列传感器以在单独相干光纤束的第二端收集光学信息；
将来自面积或面积阵列传感器的数据收集到数据获取和控制系统中；以及
分析所述数据以提供光束的一个或更多个特征。
22.根据权利要求21所述方法，其特征在于，光束的一个或更多个特征包括光束空间剖面、束腰、光束位置、光束功率以及光束时间剖面中至少一个的测量。
23.根据权利要求21所述方法，其特征在于，定位第一端包括沿着成像平面中的路径定位单独相干光纤束的第一端。
24.根据权利要求21所述方法，其特征在于，定位第一端包括沿着成像平面中的第二路径连续定位单独相干光纤束的第一端。
25.根据权利要求21所述方法，其特征在于，定位第一端包括从成像平面在不同高度定位单独相干光纤束的第一端。
26.一种描述打印头特征的方法，包括：
相对于打印头定位光束分析仪，光束分析仪包括一组或更多组相干光纤束，每组相干光纤束包括一个或更多个单独光纤束；
从面积或面积阵列传感器获取数据，所述面积或面积阵列传感器被耦合以同时接收来自单独光纤束的数据；以及
分析所述数据以确定来自打印头的光束的至少一个特征。
27.一种光束分析仪，包括：
用于从进入一组或更多组光纤束中的光束捕获光的装置；
用于接收进入到面积或面积阵列传感器中的光的装置；以及
用于分析来自面积或面积阵列传感器的数据以提供所述光束的至少一个特征的装置。
28.一种限定和调整打印头的方法，包括：
相对于打印头定位光束分析仪，所述光束分析仪包括一组或更多组相干光纤束，每组相干光纤束包括一个或更多个单独光纤束，所述单独光纤束被布置以将来自打印头的光学信息提供至面积或面积阵列传感器；
获取对应来自面积或面积阵列传感器的光学信息的数据；
分析所述数据以提供打印头的至少一个特征；
调整打印头以影响至少一个特征。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括基于至少一个打印头特征中的一个特征废弃打印头。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，打印头是激光打印头。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，打印头是LED打印头。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，面积或面积阵列传感器包括CCD相机。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，面积或面积阵列传感器包括CMOS阵列。
34.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，面积或面积阵列传感器包括光导摄像管摄像机。
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