MXPA97009241A - Convertidor de imagen de pelicula que usa diodo laser acoplado a fibra optica - Google Patents

Abstract

Un convertidor de imagen de película comprende un diodo (14) láser para emitir un haz (15)láser, una fibra (20)óptica, acoplada al diodo (14) láser, para transmitir el haz (15) láser, un mecanismo de exploración para recibir el haz láser de la fibra (20)óptica y explorar el haz láser a través de la hoja de película (12), y un dispositivo (30) de recolección de luz para detectar la luz transmitida a través de la hoja (12) de película en respuesta a la exploración del haz (15) láser a través de la hoja (12) de película. Un oscilador (34) de radiofrecuencia puede proporcionarse para modular el diodo (14) láser de radiofrecuencias para aumentar una anchura espectral del haz láser emitiendo por el diodo (14) láser. La anchura espectral incrementada reduce la interferencia generada por múltiples reflexiones del haz (15) láser dentro de la hoja (12) de película.

Description

CONVERTIDOR DE IMAGEN DE PELÍCULA QUE USA DIODO LÁSER ACOPLADO A FIBRA ÓPTICA Campo de la Invención La presente invención se relaciona con convertidores -de imagen de película y, más particularmente, con óptica de haz de láser para uso en dichos convertidores.

Discusión de la Técnica Relacionada Un convertidor de imagen de película convierte una irna gen formada en una hoja de película hacia un juego de valores dj_ gitales. Cada uno de los valores digitales representa una trans^ mitancia de la película en un pixel particular en la imagen. La transmitancia proporciona una indicación de una densidad óptica asociada con el pixel en la imagen. El convertidor de película puede almacenar los valores digitales obtenidos de la película -como un archivo de imagen de matriz de pixel. Puede tenerse acceso al archivo de imagen para exhibición en un monitor o archivarse. Un tipo de convertidor de imagen de película utiliza -un láser como una fuente de luz. El láser emite un haz láser en focado que se explora a través de la película para iluminar pixe les individuales. Un dispositivo de recolección de luz colocado en un lado de la película opuesto al láser, mide el nivel de in-tensidad de luz transmitida a través de la película en respuesta ( REF: 26050) a la iluminación por el láser. El nivel de intensidad es indica^ tivo del valor de transmitancia de la película en cada pixel. Un sistema de adquisición de datos recibe del dispositivo de recolección de luz señales análogas indicativas de los valores de transmitancia medidos. El sistema de adquisición de datos convierte las señales análogas en valores digitales, y almacena los valores digitales en la dirección de pixel apropiada en el archj_ vo de imagen. El láser usado en muchos convertidores de imagen de De lícula existentes es un láser de gas de helio-neón. Desafortuna^ damente, los lásers de gas de helio-neón usados en convertidores de imagen de película adolecen de un número de desventajas. Por ejemplo, un láser de gas de helio-neón que tiene especif icacio--nes de energía y calidad de haz apropiadas para usarse en un con_ vertidor de película puede ser costoso. Además, el haz de láser emitido por estos lás-ers debe configurarse y dimensionarse cuid¿ dosa ente mediante una serie de elementos ÓDticos para ilu ina--ción precisa de ubicaciones de pixel discretas del orden de 35 a 300 micrones de diámetro. Los elementos ópticos aumentan el tamaño, costo y complejidad del convertidor, y presentan múltiples superficies que pueden introducir dispersión de luz. La estabilización de energía del láser de gas de helio neón típicamente requiere el uso de un divisor de haz y un foto-detector para retroalimentación. El divisor de haz dirige una -porción del haz de láser al fotodetector , que mide la energía del haz de láser y proporciona una señal de retroalimentación D_a ra controlar los circuitos de control asociados con el suminis— tro de energía láser que se usa para corregir las variaciones de energía de salida de láser. Como los elementos ÓDticos requeridos para configuración y dimensionamiento de haz, el divisor de haz y el fotodetector ocupan espacio adicional dentro del conver tidor de película, presentan costo y complejidad añadidos, y pue den introducir dispersión de luz adicional. El láser de gas de helio-neón y su suministro de energía asociado también pueden ser grandes y molestos. El tamaño -del láser de gas de helio-neón aumenta el tamaño del convertidor de película y complica la colocación del láser y los elementos -ópticos dentro del convertidor. Además, la durabilidad y vida -de servicio del láser de gas de helio-neón puede ser menor que -el deseable. El tubo láser es susceptible a fractura y/o fuga, haciendo al láser menos eficiente o totalmente inoperable. Finalmente, los lásers de gas de helio-neón producen un haz de láser que tiene un espectro de longitud de onda estrecho y una 1 ojn gitud larga de coherencia. Estos haces de láser se han observado que producen franjas de interferencia visible en la imagen convertida debido a la reflexión múltiple del haz láser dentro -de las capas de la película. Las franjas de interferencia pueden producir artefactos notorios en la imagen convertida, restají do la utilidad de diagnóstico. Como una alternativa al láser de helio-neón, algunos -convertidores de imagen de película existentes emplean un diodo láser. El diodo láser supera diversos de los problemas asociados con el uso de un láser de helio-neón. Por ejemplo, el diodo láser es mucho menor y menos costoso que el láser de helio-neón. Además, el diodo láser generalmente es más durable que el láser de helio-neón. Adicionalmente, el diodo láser incluye un monitor de faceta posterior integrado que permite que la energía de haz de láser se mida sin necesidad de un divisor de haz. Como el láser de helio-neón, sin embargo, el diodo láser requiere una serie de elementos ópticos para dimensionar y -configurar de manera precisa el haz de láser para resolución espacial elevada. Los elementos ópticos se añaden al costo y complejidad del convertidor de imagen de película y pueden introducir dispersión. Adicionalmente, los diodos láser de modo longitudinal sencillo producen luz con un espectro estrecho de longitud de onda y longitud larga de coherencia. De esta manera, los diodos láser son capaces de producir franjas de interferencia en la imagen convertida. En vista de las desventajas anteriores asociadas tanto con lásers de gas de helio-neón como con diodos láser, existe la necesidad de una fuente de luz mejorada para usarse en convertidores de imagen de película.

Compendio de la Invención La presente invención, en una primera modalidad, está dirigida a un aparato para convertir una imagen formada en una -hoja de película. De conformidad con la primera modalidad de la presente invención, el aparato comprende un diodo láser para enu tir un haz láser, una fibra óptica, acoplada al diodo láser, para transmitir el haz láser, un mecanismo de exploración para recibir el haz láser de la fibra óptica y explorar el haz láser a través de la hoja de película, y un dispositivo de recolección -de luz para detectar luz transmitida a través de la hoja de peH cula en respuesta a la exploración del haz láser a través de la hoja de película. En una segunda modalidad, la presente invención propo ciona un aparato para explorar una hoja de película para conversión de una imagen formada en la hoja de la película. De confor midad con la segunda modalidad de la presente invención, el aparato comprende un diodo láser para emitir un haz láser, una fibra óptica, acoplada al diodo láser, para transmitir el haz láser, y un mecanismo de exploración para recibir el haz láser de la fibra óptica y explorar el haz láser a través de la hoja de -peí ícula. En una tercera modalidad, la presente invención propor ciona una aparato para convertir una imagen formada en una hoja de película, el aparato comprendiendo un diodo láser para emitir un haz láser, un mecanismo de exploración para explorar el haz láser a través de la hoja de película, y un dispositivo de recolección de luz para detectar la luz transmitida a través de la -hoja de película en respuesta a la exploración del haz láser a -través de la hoja de película, y un oscilador de radiofrecuencia para modular el diodo láser a frecuencias de radio para aumentar una anchura espectral del haz láser emitido por el diodo láser, reduciendo de esta manera la i interferencia generada por múlti- -pies reflexiones del haz láser dentro de la hoja de película.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato para convertir una imagen formada en una hoja de película, de conformidad con la presente invención.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas La Figura 1 muestra un aparato 10 para convertir una -imagen formada en una hoja 12 de película. El aparato 10 com- -prende un diodo 14 láser que emite un haz 15 láser desde una faceta 18 frontal. Una fibra 20 óptica tiene un extremo 22 de entrada acoplada a la faceta 18 frontal del diodo 14 láser. La fj_ bra 20 óptica recibe haz 15 láser desde la faceta 18 frontal del diodo 14 láser y transmite el haz láser a lo largo de la longitud de la fibra óptica a un extremo 24 de salida. Un módulo 26 óptico, colocado adyacente al extremo 24 de salida de la fibra -20 óptica, enfoca el haz 15 láser transmitido de la fibra óptica para producir un haz 16 enfocado. Un mecanismo 28 de exploración recibe el haz 16 enfocado desde la fibra 20 óptica a través del módulo 26 óptico y produce un haz 17 que explora la hoja 12 de -peí ícula . Un dispositivo 30 de recolección de luz detecta la luz transmitida a través de la hoja 12 de película en respuesta a la exploración del haz 17 láser a través de la hoja de película. El dispositivo 30 de recolección de luz mide el nivel de intens_ dad de la luz transmitida a través de la hoja 12 de película a -cada pixel y genera señales análogas indicativas de los niveles de intensidad medidos. Los niveles de intensidad medidos son i n dicativos del valor de transmitancia de la hoja 12 de película -en cada pixel. El dispositivo 30 de recolección de luz puede i n cluir una disposición de fotodiodos de silicón dentro de un compartimento de recolección de luz orientado para recibir la luz -transmitida a través de la hoja 12 de película. Un sistema 32 -de adquisición de datos recibe las señales análogas del dispositivo 30 de recolección de luz y convierte las señales análogas -en valores digitales. El sistema 32 de adquisición de datos entonces almacena los valores digitales en la dirección de pixel - apropiada en un archivo de imagen. Como se muestra adicionalmente en la Figura 1, un oscj_ lador 34 de radiofrecuencia (RF) proporciona energía al diodo 14 láser, como se indica mediante la línea 36. Un controlador 38 -de diodo láser recibe retroal imentación .del monitor 40 de faceta posterior del diodo 14 láser, como se indica medinte la línea 42, La retroalimentación es una señal análoga que representa la ener gía de salida de haz láser del diodo 14 láser, como se mide mediante un fotodiodo integrado asociado con el monitor 40 de face ta posterior. La retroalimentación permite que el controlador -38 de diodo láser estabilice la energía de salida de haz láser -del diodo 14 láser. Específicamente, el controlador 38 de diodo láser genera una señal de impulsión como una función de la señal de retroalimentación recibida del monitor 38 de faceta posterior para controlar la energía de salida de haz láser. La señal de -impulsión generada por el controlador 38 de diodo láser se suma con la señal de energía generada por el oscilador 34 de RF, como se indica mediante el elemento 44 sumador. La amplitud de la se nal generada por el oscilador 34 de RF es fija de modo que, en la energía de salida promedio seleccionada, el diodo láser es im pulsado por debajo del umbral una vez cada ciclo por el oscilador. La señal de retroalimentación proporcionada al controlador 38 de diodo láser desde el monitor 40 de faceta posterior elimina la necesidad de un elemento divisor de haz en la trayectoria óptica principal del haz láser y un fotodetector discreto acornó^ ñante para medición del haz dividido. El aparato 10 convertidor de película utiliza solamente una sola longitud de onda para permitir la transmitancia de -luz de película y, así es diferente de las condiciones de visión humana normales en las que se usa una caja de luz para iluminar la película con luz blanca. Esta diferencia es de improtancia -cuando se selecciona una longitud de onda de láser para uso en -el aparato 10 de conversión. En particular, puede ser deseable seleccionar una longitud de onda láser a la cual la transmitan— cia de película está cercana a la transmitancia de película promedio a través del espector de longitud de onda visible. Las -longitudes de or.da láser de aproximadamente 780 nanómetros son -apropiadas para película convencional de rayos X de haluro de plata. Consecuentemente, el diodo 14 láser puede comprender un diodo láser comercialmente disponible capaz de emitir un haz 15 láser con una longitud de onda de aproximadamente 780 nanómetros. Alternativamente, un diodo láser capaz de emitir un haz 15 láser con una longitud de onda en la escala de aproximadamente 630-690 nanómetros puede utilizarse. El uso del oscilador 34 de RF es deseable para evitar la aparición de franjas de interferencia visibles en la imagen -convertida. Específicamente, el oscilador 34 de RF se usa para modular el diodo 14 láser a frecuencias elevadas, v.gr., 300 a -1000 egahertz, para ensanchar el espectro del haz 15 láser. El espectro amplio resultante explorado del haz 17 láser produce me nos inteferencia de luz láser que se suscita de múltiples reflexiones dentro de las capas de hoja de película 12. La ocurrencia reducida de inteferencia reduce o elimina la aparición de franjas de inteferencia visibles y otros artefactos en la imagen convertida, convervando de esta manera la calidad de imagen. La fibra 20 óptica utilizada para transmitir el haz 15 láser es de preferencia una fibra de un solo modo. Además, la -fibra 20 óptica de preferencia está enrollada en espiral con el diodo 14 láser para eficiencia de acoplamiento- mejorada y energía superior de plano de película. En otras palabras, se prefie re que el diodo 14 láser y la fibra 20 óptica estén empacados -juntos como un diodo láser de conexión enrollada con fibra. Los paquetes de diodo láser apropiados que tienen conexiones enrol das de fibra óptica de modo sencillo con ópticas de colimación -se encuentran comercialmente disponibles, por ejemplo, de Seastar Optics, de Sidney, Britich Columbia, Canadá, y Melles Griot, de Boulder, Colorado. La eficiencia de acoplamiento para diodos l_á ser de 780 nanómetros con conexiones enrolladas de fibra óptica actualmente se especifica en la escala de aproximadamente cuare ta a ciencuenta por ciento. Los diodos láser con longitudes de onda de 630-690 nanómetros actualmente tienen una eficiencia de acoplamiento especificada en la escala de aproximadamente veinte cinco por ciento. El uso de una fibra 20 óptica no conectada epi rollada puede ser aceptable si se obtiene eficiencia de acoplamiento para un juego determinado de requisitos. El uso de la fibra 20 óptica para transmitir el haz 15 láser proporciona un número de ventajas. La fibra 20 óptica no solamente transmite el haz 15 láser, sino también conf iguracio— nes y tamaños del haz. En particular , el perfil del haz 16 láser en el extremo 22 de salida de la fibra 20 óptica se determina me diante la fibra y está libre del astigmatismo presente en la faceta 18 frontal del diodo 14 láser. El perfil del haz 16 láser es aproximadamente circular gaussiano, y puede enfocarse fácilmejp te en el plano de formación de imagen para conversión de hoja 12 de película. Además, el tamaño del haz 16 láser se determina r?e diante el diámetro de la fibra 20 óptica. De esta manera, la H bra 20 óptica realiza las funciones de configuración y dimensionamiento del haz 16 láser, eliminando de esta manera la necesidad de colocar una serie de elementos ópticos en la trayectoria de haz principal. La eliminación de los elementos ópticos reduce el tamaño, costo y complejidad del aparato 10 de conversión -total, y reduce el número de superficies capaces de introducir -dispersión de luz. Además, la fibra 20 óptica puede manejarse -fácilmente y colocarse flexiblemente dentro del alojamiento del aparato 10 de conversión. Aún cuando la fibra 20 óptica elimina la serie de elementos ópticos anteriormente necesarios para configuración y dimensionamiento de haz, la incorporación del módulo 26 óptico es deseable para enfocar el haz 16 láser en la hoja 12 de película. El módulo 26 óptico puede incluir tanto un lente acromático (doblete, f = 25.4 milímetros) como un lente plano-convexo (f = 250.0 milímetros). El lente acromático y el lente plano-convexo reciben el láser 16 láser configurado gaussiano casi ideal del -extremo 22 de salida de la fibra 20 óptica de modo sencillo y en_ focan el haz para aplicación a cada ubicación en la hoja 12 de -película. El mecanismo 28 de exploración recibe luego el haz de láser enfocado del módulo 26 óptico, y dirige el haz hacia la ho ja de película 12 como haz 17 explorado. El mecanismo 28 de exploración puede comprender, por ejemplo, un explorador polígono que se hace girar para explorar el haz 17 láser a través de la -hoja 12 de película. El siguiente ejemplo no limitativo se proporciona para ilustrar adicionalmente la presente invención.

EJEMPLO 1 Se construyó un convertidor de imagen de película usají do una fuente de luz en la forma de un diodo láser que emite una longitud de onda de aproximadamente 780 nanómetros. El diodo l_á ser incluyó un servicio de conexión enrollada de fibra óptica de modo sencillo, y se obtuvo de Seastar Optcis. Se dispusieron un lente acromático (doblete, f = 25.4 milímetros) y un lente plano convexo (f = 250.0 milímetros en la salida de la fibra óptica. El diámetro de haz láser nominal medido a la mitad del valor de intensidad máxima para anchura completa a la mitad del máximo (F HM) en el plano de película fue aproximadamente 85 micrones. La energía de diodo láser se midió como aproximadamente 30 i- livatios, con una energía de haz láser de aproximadamente 13.5 -milivatios medida en el extremo de salida de la fibra óptica. El haz láser se exploró a través de una hoja de 35.56 centímetrox por 43.18 centímetros de película de rayos X de haluro de plata con un explorador polígono, y se midió para tener una energía de plano de película de aproximadamente 8 milivatios. El explorador polígono obtenido de Copal, de Santa Clara, California, exhibió una salida de haz total en el centro del ángulo de exploración -de aproximadamente 600 milímetros. El alcance de haz grande en su distancia creó una profundidad relativamente larga de enfo— que, eliminando la necesidad de un lente de aplanamiento de campo. Habiendo descrito las modalidades ejemplarias de la ijn vención, ventajas y modificaciones adicionales se ocurrirán fácilmente a aquellos experimentados en la técnica a partir de la consideración de la especificación y práctica de la invención descrita en la presente. Por lo tanto, la especificación y ejem píos deben cosniderarse ejemplarios solamente, con el verdadero alcance y espíritu de la invención estando indicado por las siguientes reivindicaciones

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES: 1.- Un aparato para convertir o digitalizar una imagen formada en una hoja de película, el aparato caracterizado por: un diodo láser para emitir un haz láser; una fibra óptica, acoplada al diodo láser, para transmitir el haz láser; un mecanismo de exploración para recibir el haz láser de la fibra óptica y explorar el haz láser a través de la hoja -de peí ícula ; y un dispositivo de recolección de luz para detectar la luz transmitida a través de la hoja de película en respuesta a -la exploración del haz láser a través de la hoja de película.
2. 2.- El aparato de la reivindicación 1, caracterizado en que la fibra óptica es una fibra óptica de modo sencillo.
3. 3.- El aparato de la reivindicación 2, caracterizado porque la fibra óptica configura el haz láser para producir un -perfil de haz substancialmente circular.
4. 4.- El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque la fibra óptica está en conexión enrollada con el diodo -láser.
5. 5.- El aparato de la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende cuando menos un elemento de enfoque ópt_i^ co dispuesto entre la salida de la fibra óptica y el mecanismo -de exploración.
6. 6.- El aparato de la reivindicación 1, caracterizado poruqe comprende además un oscilador de radiofrecuencia para modular el diodo láser a radiofrecuencias para aumentar una anchura espectral del haz láser emitido por el diodo láser, reduciendo de esta manera la interferencia generada por múltiples reflexiones del haz láser dentro de la hoja de película.
7. 7.- El aparato de la reivindicación 6, caracterizado porque las radiofrecuencias comprenden frecuencias en una escala de aproximadamente 300 a 1000 megahertzios.
8. 8.- El aparato de la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de exploración comprende un espejo polígono.
9. 9.- Un aparato para explorar una hoja de película para conversión de una imagen formada en la hoja de película, el -aparato caracterizado porque comprende: un diodo láser para emitir un haz láser; una fibra óptica, acoplada al diodo láser, para transmitir el haz láser; y un mecanismo de exploración para recibir el haz láser de la fibra óptica y explorar el haz láser a través de la hoja -de película.
10. 10.- El aparato de la reivindicación 9, caracterizado porque la fibra óptica es una fibra óptica de modo sencillo.
11. 11.- El aparato de la reivindicación 10, caracterizado porque la fibra óotica de modo sencillo configura el haz láser para producir un perfil de haz substancialmente circular.
12. 12.- El aparato de la reivindicación 9, caracterizado porque la fibra óptica está conectada enrollada del diodo láser.
13. 13.- El aparato de la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además cuando menos un elemento de enfoque óptú co dispuesto entre la salida de la fibra óptica y el mecanismo -de exploración.
14. 14.- El aparato de la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además un oscilador de radiofrecuencia para modular el diodo láser a radiofrecuencias para aumentar una anchura espectral del haz láser emitido por el diodo láser, reducien-do de esta manera la interferencia generada por múltiples reflexiones del haz láser dentro de la hoja de película.
15. 15.- El aparato de la reivindicación 14, caracterizado porque las radiofrecuencias comprenden frecuencias en una escala de aproximadamente 300 a 1000 megahertzios.
16. 16.- El aparato de la reivindicación 9, caracterizado porque el mecanismo de exploración comprende un espejo polígono.
17. 17.- Un método para convertir una imagen formado en -una hoja de película, el método caracterizado porque comprende -los pasos de: emitir un haz láser de un diodo láser; transmitir el haz láser a través de una fibra óptica; explorar el haz láser transmitido por la fibra óptica a través de una hoja de película; y detectar la luz transmitida a través de la hoja de pe-lícula en respuesta a la exploración del haz láser a través de -de la hoja de película.
18. 18.- Un método para explorar una hoja de película para conversión de una imagen formada en la hoja de película, el -método caracterizado porque comprende los pasos de: emitir un haz láser de un diodo láser; transmitir el haz láser a través de una fibra óptica; y explorar el haz láser transmitido por la fibra óptica a través de una hoja de película.
19. 19.- Un aparato para convertir una imagen formada en una hoja de película, el aparato caracterizado proque comprende: un diodo láser para emitir un haz láser; un mecanismo de exploración para explorar el haz láser a través de la hoja de película; y un dispositivo de recolección de luz para detectar la luz transmitida a través de la hoja de película en respuesta a -la exploración del haz láser a través de la hoja de película; y un oscilador de radiofrecuencia para modular el diodo láser a radiofrecuencias para aumentar una anchura espectral del ha'z láser emitido por el diodo láser, reduciendo de esta manera la interferencia generada por múltiples reflexiones del haz láser dentro de la hoja de película.
20. 20.- Un método para convertir una imagen formada en -una hoja de película, el método caracterizado porque comprende -los pasos de: emitir un haz láser de un diodo láser; explorar el haz láser a través de la hoja de película; detectar la luz transmitida a través de la hoja de película en respuesta a la exploración del haz láser a través de -la hoja de película; y modular el diodo láser a radiofrecuencias para incre-i-mentar la anchura espectral del haz láser emitido por el diodo -láser, reduciendo de esta manera la interferencia generada por -múltiples reflexiones del haz láser dentro de la hoja de película.