DE2850374C2 - Verfahren zum Ausgleich der Intensitätsschwankungen einer Lichtquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich der Intensitätsschwankungen einer Lichtquelle, deren Lichtstrahl in einem optischen Modulatorelement in Abhängigkeit von Steuersignalen moduliert wird, in·'· m ein Intensitäts-Ist-Wert von dem Lichtstrahl abgelc et wird, aus dem Intensitäts-Ist-Wert entsprechend den Änderungen der Lichtintensität gegenläufige Korrektursignale erzeugt werden, ein Hochfrequenzträger mit diesen Korrektursignalen amplitudenmoduliert und mit den Steuersignalen moduliert wird; und mit den so erhaltenen Modulatorsignalen das optische Modulatorelement moduliert wird.

In einem Belichtungskopf eines bekannten Bildabtasterproduktionsgerätes wird heutzutage oft eine Laserröhre benutzt, und zwar wegen ihrer großen Helligkeit, weil sie monochromatische Strahlung aussendet, wegen der Pärallalität des Strahles UsW. Ein akustisch-optisches Modulatorelement, ist als optisches Modulatorelemenf für einen Laserlichtstrahl entwickelt Worden. Deshalb ist ein Belichtüngsköpf mit einer Kombination aus einer Laserröhre und einem akustisch-optischen Modulatoren lement entwickelt worden.

Bei einem solchen Belichtungskopf ändert sich jedoch die Intensität des Laserstrahles aus der Laserröhre über eine ziemlich lange Zeit, und deshalb verändert sich dann auch die Intensität des Lichtstrahles nach der Modulation zum Drucken. Um diesen Nachteil zu überwinden, sind verschiedene Verfahren entwickelt worden.

Bei einem herkömmlichen Stabüisieningsverfahren ist ein Teil des Lichtstrahles erfaßt worden, nachdem der Lichtstrahl moduliert worden ist, und zwar durch ein fotoelektrisches Element, und das erfaßte Signal wird über eine Treiberschaltung für das akustisch-optische Element zu letzterem zurückgeführt Somit wird der Lichtstrahl durch eine Rückkopplungsschleife stabilisiert, die eine fotoelektrische Schaltung und eine Treiberschaltung aufweist.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines solchen bekannten Stabilisierverfahrens gezeigt. Ein aus einem Laser 1 erzeugter Laserstrahl fällt auf ein akustisch-optisches Modulatorelement 2 und wird darin entsprechend Bildsignalen moduliert, welche durch Abtasten eines Originalbildes erhalten werden. Während der modulierte Laserstrahl auf ein fotoempfindliches Material zur Aufzeichnung des Reproduktionsbildes projiziert wird, wird ein Teil desselben durch ein Strahlspaltgerät 3 abgetrennt und zu einem Lichtdetektor 4 geschickt, wie z. B einem fotoelektrischan Element. Das von dem Lichtdetektor 4 erzeugte Signal wird zu einer Betriebsschaltung 5 geführt und dort mit dem Bildsignal verglichen, um die Intensitätsänderung des Laserstrahles zu erfassen, wodurch ein Korrektursignal erhalten wird, welches um einen Betrag korrigiert ist, der der Intensitätsänderung des Laserstrahls entspricht. Das Korrektursignal aus der Betriebsschaltung 5 betätigt einen Treiberverstärker für das optische Modulatorelement 2, der es in einer solchen Weise betreibt, daß der modulierte Laserstrahl stabilisiert wird.

Weil jedoch in diesem bekannten Fall das Ultraschallwellensignal, weiches sich in der- akustisch-optischen Kristall fortpflanzt bzw. ausbreitet, entsprechend dem Bildsignal eine Zeitverzögerung liat (gewöhnlich einige Mikrosekunden), wenn der Betrag der Rückkopplung des Korrektursignals ansteigt, wird in einem Frequenzbereich, in welchem die Periode der Ultraschallwelle kleiner ist als die Zeitverzögerung, die negative Rückkopplung oft eine positive Rückkopplung, und zwar wegen der Phasenverzögerung des Rückkopplungssignals. Dies bedeutet, daß der Betrag der zu dem so akustisch-optischen Modulatorelement 2 zurückgeführten Kopplung beschränkt werden muß.

Wenn außerdem die Lichtachse des Lichtdetektors 4 verändert wird, wird der Rückkopplungsbetrag wesentlich geändert. Bei dem herkömmlichen Verfahren würde diese Veränderung durch eine optische oder eine elektrische Einstellung korrigiert, und dadurch ist der Rückkopplungsbetrag vor der Änderung wieder hergestellt worden. Weil das Steuersystem für die Stabilisierung des modulierten Laserstrahles jedoch als eine Rückkopplungsschleife gebildet ist, sind seine Komponenten eng aufeinander bezogen, und somit ist eine Einstellung unvermeidlich kompliziert

Bei dem aus' der Dfi<OS 2124 312 bekannten Verfahren, Welches von der eingangs beschriebenen Art ist, wird durch einen Strahlenteiler am Ausgang eines Modulators eine Vergleichsgröße abgeleitet, die in einer Regelschaltung als Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen wird Die auf diese Weise gebildete

Regelabweichung ändert die Lichtquelle oder den Modulator im Sinne einer Konstanthaltung der Lichtintensität. Aber nicht nur die absolute Höhe des Intensitätssignals ist für die Erzeugung der Korrektursignale maßgeblich, sondern auch die Änderung der Lichtintensität, da mit einer Referenzspannung verglichen wird. Die Korrektursignale führen bei einem Abfall der Lichtintensität zu einer Verstärkung der akustischen Schwingung und sind damit zu den Änderungen der Lichtintensität gegenläufig. Ό

Mit Nachteil ist bei den bekannten Verfahren die Einstellung kompliziert, es ergeben sich hohe Kosten der Herstellung, und im Hochfrequenzbereich ist die Anwendung beschränkt

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Einstellung vereinfacht und der Anwendungsbereich in Richtung auf höhere Trägerfrequenzen erweitert wird, sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Die A.ufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, daß als Lichtquelle ein Laserstrahl verwendet wird, daß die Ableitung des Intensitäts-Ist-Wertes erfolgt, bevor der Laserstrahl in den optischen Modulator eintritt, und daß die Modulation des Hochfrequenzträgers mit den Steuersignalen eine Amplitudenmodulation ist. Dadurch werden korrigierte Trägersignale erzeugt, die von den Steuersignalen derart amplitudenmoduliert werden, daß Modulatorsignale entstehen, und der Lichtstrahl wird von diesen Modulatorsignalen in dem optischen Modulatorelement moduliert

Die Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens ist mit einer Laserlichtquelle und einem nachgeschalteten, von Steuersignalen modulierten optischen Modulatorelement und mit einem optischen Strahlteilerelement sowie einem nachgeschalteten fotoelektrischen Element versehen, mittels deren aus dem Laserstrahl ein Intensitäts-Ist-Wert abgeleitet wird. Gekennzeichnet ist diese Anordnung nach der Erfindung durch eine ·*ο Anordnung des Strahlteilerelementes im Laserstrahlengang vor dem optischen Modulatoreiement, durch einen dem fotoelektrischen Element nachgeschalteten elektrischen Schaltkreis zur Erzeugung eines Korrektursignals, das gegenläufig zu den Änderungen des Lithtintensitätssignales ist, durch einen Hochfrequenzoszillator und einem nachgeschalteten ersten Amplitudenmodulator, an denen zum Zwecke der Modulation das Korrektursignal angelegt ist. und duroh einen dem ersten Modulator nachgeschalteten zweiten Amplitudenmodulator, an dem als Modulationssignal das Steuersignal angelegt ist, und dessen Ausgang über Verstärkermittel mit dem optischen Modulatoreiement verbunden ist.

Die nähere Erläuterung der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit d'in Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Verfahrens zur Stabilisierung eines modulierten Laserstrahls.

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Beispiels für ein Verfahren zur Stabilisierung eines modulierten Laserstrahles gemäß der Erfindung,

Fig.3 eine schematische Ansicht von Signalen bei dem Verfahren nach F i g. 2 und

Fig,4 eine schematische Ansicht eines Signals mit Darstellung der Intensität des modulierten Laserstrahles, bei welchem das Signal, welches korrigiert ist, durch eine ausgezogene Link dargestellt ist, während dasjenige Signal, welches erzeugt würde, wenn das erfindungsgemäße Verfahren für Korrektur nicht verwendet würde, in gestrichelten Linien gezeigt ist

In Fig.2 ist im Blockdiagramm ein Beispiel für ein Verfahren zur Stabilisierung eines modulierten Laserstrahles gemäß der Erfindung gezeigt.

Ein von einem Laser 1 emittierter Laserstrahl fällt auf ein akustisch-optisches Modulatoreiement 2 über einen Strahlspalter 3, durch welchen ein Teil des Laserstrahles abgeteilt wird und fällt in einen Lichtdetektor 4 ein, in welchem ein Detektorsignal erzeugt wird, welches die Änderung der Intensität des Laserstrahles gemäß Darstellung in F i g. 3 (a) zeigt

Dieses Detektorsignal wird zu einer Detektorschaltung 7 geführt in welcher ein Korrektursignal zur Korrektur der Lichtintensität erzeugt wird, d.h. ein Signal, welches die Schwankung oder Veränderung der Komponenten der Lichtintensität um einen gewissen Mittelwert herum darstellt, wobei dieses Signal derart erzeugt wird, daß es gegenläufig zu der der Veränderung der Intensität des Laserstrahles ist 3 (b).

Dieses Korrektursignal wird zu einerr Vervielfacher 9 gegeben zusammen mit einem Hcchfreq^erzsignal, das von einem Hochfrequenzoszillator 8 erzeugt wird. Hier wird das Hochfrequenzsignal von dem Korrektursignal amplitudenmoduliert, und es wird ein korrigiertes Trägersigral erzeugt wie es in F i g. 3 (c) gezeigt ist.

Dieses korrigierte Trägersignal wird in den im Ausgleich befindlichen Modulator 10 gegeben und wird dort von einem Bildsignal, wie es z. B. in F i g. 3 (d) gezeigt ist amplitudenmoduliert. Hierdurch wird ein Modulatorsignal erzeugt, wie es in F i g. 3 (e) gezeigt ist, welches dann dem akustisch-optischen Modulatoreiement 2 über einen Hochfrequenztreiberverstärker 11 zugeführt wird, wodurch der Laserstrahl moduliert wird, der in das Modulatoreiement 2 einfällt. Somit wird ein Reproduktionsbild auf einem fotoempfindlichen Material entsprechend den Bildsignalen durch den modulierten Laserstrahl aufgezeichnet

In Fig. 4 ist die Intensität des korrigierten Laserstrahles, der in dem akustisch-optischen Modulatoreiement 2 moduliert ist. mit den ausgezogenen Linien gezeig „ und diejenige Intensität welche der Strahl hätte, wenn keine Korrektur aufgebracht worden wäre, ist durch die gestrichelte Linie gezeigt. Aus der vorstehenden Beschreibung versteht man leicht, daß der Laserstrahl, der durch das akustisch-optische Modulatoreiement moduliert ist, eine sehr gut dem Bildsignal entsprechende Intensität hat. wobei Fehler infolge der Veränderung des Laserausgangs eliminiert sind. Da ferner bei dem Stabilisiersystem keine Rückkopplungsschleife vorgegeben ist. wie sie ein bekanntes akustischoptisches Modulatoreiement mit einer recht großen Verzögerungszeit aufweist, kann der Laserstrahl bis zu so hohf"·. Frequenzen stabilisiert werden, wie es im Hinblick auf die Frequenzeigenschaften des Lichtdetektors praktikabel ist.

Mögliche Änderungen sind z. B. bei einer anderen Ausführungsform d'e. daß man den Laserstrahl benutzen könnte, der nickwärts aus der Laserröhre 1 emittiert wird, und zwar für den Eintritt in den Lichtdetektor. Dies ist in F i g. 2 durch zwei gestrichelte Linien gezeigt, und bei dieser Figur ist die alternative Position des Lichtdetektors mit 4a bezeichnet. In diesem Falle braucht man keinen Strahlspalter, wie i. B. das Gerät 3, zu verwenden, und deshalb ist dieses Element bei dieser Ausführungstürm Weggelassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausgleich der Intensitätsschwankungen einer Lichtquelle, deren Lichtstrahl in einem optischen Modulatorelement in Abhängigkeit von Steuersignalen moduliert wird, indem ein Intensitäts-Ist-Wert von dem Lichtstrahl abgeleitet wird, aus dem Intensitäts-Ist-Wert entsprechend den Änderungen der Lichtintensität gegenläufige Korrektursignale (3b) erzeugt werden, ein Hochfrequenzträger mit diesen Korrektursignalen amplitudenmoduliert und mit den Steuersignalen moduliert wird; und mit den so erhaltenen Modulatorsignalen das optische Modulatorelement moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein Laserstrahl verwendet wird, daß die Ableitung des Intensitäts-Ist-Wertes erfolgt, bevor der Laserstrahl in den optischen Modulator (2) eintritt, und daß die Modulation des Hochfrequenzträgers mit den Steuersignalen eine Amplitudenmodulation i.L

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Laserlichtquelle (t) und einem nachgeschalteten, von Steuersignalen modulierten optischen Modulatorelement (2) und mit einem optischen Strahlteilerelement (3) und einem nachgeschalteten fotoelektrischen Element, mittels denen aus dem Laserstrahl ein Intensitäts-Ist- Wert abgeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Strahlteilerelementes (3) im Laserstrahlengang vor dem optischen Modulatorelement, durch einen dem fctoelektrischen Element nachgeschalteten elektrischen Schaltkreis (7) zur Erzeugung eines Korrektursignals, das gegenläufig zu den Änderungen des Lichtintensitätüsignales ist, durch einen Hochfrequenzoszillator (8) un<_ einen nachgeschalteten ersten Amplitudenmodulator (9), an denen zum Zwecke der Modulaton das Korrektursignal angelegt ist, und durch einen dem ersten Modulator nachgeschalteten zweiten Amplitudenmodulator (10), an dem als Moduiationssignal das Steuersignal angelegt ist, und dessen Ausgang über Verstärkermittel (11) mit dem optischen Modulatorelement (2) verbunden ist.