DD301495A7

DD301495A7 - ARRANGEMENT FOR DETERMINING GEOMETRIC PARAMETERS OF MOVING LIGHT FLAKE

Info

Publication number: DD301495A7
Application number: DD33306289A
Authority: DD
Inventors: Rainer Mueller; Gerhard Dr Ing Woldt; Marlena Dipl Ing Fleischer
Original assignee: Robotron Elektronik
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1993-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ermittlung geometrischer Parameter bewegter Lichtflecke an definierten Positionen einer Ablenkzeile optischer Aufzeichnungs- und Abtastgeräte. Es besteht die Aufgabe, mittels geeigneter Gestaltung von Blenden die Messung während der Bewegung des Lichtfleckes durchzuführen. Die Lösung besteht darin, daß an den definierten Positionen der Ablenkzeile vor den Fotoempfängern Blendenträger mit in Reihenfolge aufgebrachten drei um 45 gegeneinander verdrehten Spaltblenden bestimmter Breite zur Fleckform- und Fleckgrößenmessung und einer Blende zur Messung des Gesamtlichtstromes im Lichtfleck entweder senkrecht zur oder in Richtung der Ablenkzeile mit Hilfe eines Transportschlittens bewegbar angeordnet sind. Die hinter den Blendenträgern angeordneten Fotoempfänger sind ausgangsmäßig an einen Operationsverstärker angeschlossen, der mit einer Maximalwertspeicherschaltung, einem A/D-Wandler und einem Mikrorechner in Verbindung steht.{Messung; Lichtfleck; Fleckform; Fleckgröße; Intensität; Fotoempfänger; Blendenträger; Spaltblende; Blende; Ablenkzeile; Laserdrucker; Operationsverstärker; Maximalwertspeicherschaltung; A/D-Wandler; Mikrorechner}The invention relates to an arrangement for determining geometric parameters of moving light spots at defined positions of a deflection line of optical recording and scanning devices. The object is to carry out the measurement during the movement of the light spot by means of a suitable design of diaphragms. The solution is that at the defined positions of the deflection line in front of the photoreceptors aperture carrier with applied in order three 45 against each other twisted slit widths of Fleckform- and Fleckgrößenmessung and a diaphragm for measuring the total luminous flux in the light spot either perpendicular to or in the direction of the deflection line are arranged movable by means of a transport carriage. The photoreceptors arranged behind the diaphragm carriers are connected in output to an operational amplifier which is connected to a maximum value memory circuit, an A / D converter and a microcomputer. Light spot; Spot shape; Spot size; Intensity; Photo receiver; Screen support; Slit diaphragm; Cover; scan line; Laser printers; Operational amplifier; Maximum value memory circuit; A / D converter; Microcomputers}

Description

Fleckgröße bestimmten zeitabhängigen Bestrahlungsverlauf auf dem sich hinter der Blende befindenden Fotoempfänger. Dieser Bestrahlungsverlauf wird durch den Fotoempfänger in einen entsprechenden elektrischen Signalverlauf gewandelt. Die Auswerteelektronik ermittelt die Maximalwerte an den drei Spaltblenden und normiert diese mit dem Wert für die Gesamtintensität. Ein einmaliger Eichprozeß gestattet eine Zuordnung der normierten Signale zu den tatsächlich v-jrliegenden Fleckgrößen. Die Unterschiedlichkeit der drei Maximalwerte zeigt eine Abweichung von einem kreisrunden Lichtfleck an. Die Werte können auf einem Bildschirm zur Anzeige gebracht oder ausgedruckt werden.Spot size determined time-dependent irradiation on the located behind the aperture photoreceptor. This irradiation process is converted by the photoreceiver into a corresponding electrical signal course. The transmitter determines the maximum values at the three slit diaphragms and normalizes them with the value for the total intensity. A one-time calibration process allows an assignment of the normalized signals to the actual v-spot sizes. The difference between the three maximum values indicates a deviation from a circular light spot. The values can be displayed on a screen or printed out.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeif pieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail using a Ausführungsbeif pieles. In the accompanying drawings show

Fig. 1: Anordnung zur Ermittlung geometrischer Parameter eines bewegten Lichtfleckes,1: arrangement for determining geometric parameters of a moving light spot,

Fig.2: Blendenträger,Fig.2: Blendenträger,

Fig.3a: Kurven relativer Intensitätswerte, '3 a: curves of relative intensity values,

Fig.3b: Spalt mit ellipsenförmigem Lichtfleck,3b: gap with elliptical light spot,

Fig. 4: ellipsenförmiger Lichtfleck und zugehörige Intensitätswerte,4: Ellipse-shaped light spot and associated intensity values,

Fig. 5: kreisförmiger Lichtfleck und zugehörige Intensitätswerte.Fig. 5: circular light spot and associated intensity values.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Ermittlung der geometrischen Parameter eines entlang der Ablenkzeile bewegten Lichtfleckes für einen Laserdrucker bzw. Laserabtaster dargestellt. Die Fotoempfänger 1,2 und 3 dieser Anordnung sind auf definierten Positionen der Ablenkzeile 4 positioniert, die sich in der Aufzeichnungsebene bzw. Abtastebene befindet. Diese definierten Positionen sind z. B. die Zeilenanfangsposition 5, die Zeilenmittenposition 6 und die Zeilenendeposition 7. Die Lichtflecke werden von dem über den Polygonspiegel 8 abgelenkten Lichtbündel 9 mittels der Abbildungsoptik 10 im Bereich der Ablenkzeile 4 gebildet. Die Messung erfolgt über den in der Ablenkzeile 4 angeordneten Blendenträger 11. Die Blendenträger 11 für die Positionen 5,6 und 7 sind auf einem gemeinsamen, in Ablenkzeilenrichtung bzw. senkrecht dazu beweglichen Transportschlitten 12 befestigt. Der Transportschlitten 12 wird von einem Stellsystem 13 ständig hin-und herbewegt, so daß nach einer bestimmten Anzahl von Abtastzyklen alle vier Blendensignale vorliegen. Die Signale der feststehenden Fotoempfänger 1,2 und 3 werden zusammengeschaltet und einem schnellen Operationsverstärker 14 zur Verstärkung zugeführt. Bedingt durch die hohe Ablenkgeschwindigkeit des Lichtfleckes (ca. 500m/s) werden bei Spaltbreiten von 60pm Signale mit Ansteigzeiten von < 50ns erzeugt. Das verstärkte Signal wird einer überschreibbaren Maximalwertspeicherschaltung 15 zugeführt und mit einem 10-Bit-A-D-Wandler 16 gewandelt. Dieses Signal wird von einem Mikrorechner 17 verarbeitet. Die Ergebnisse werden auf einem Bildschirm 18 dargestellt. Während eines Lichtfleckdurchlaufes längs der Ablenkzeile werden jeweils die Signale der drei Fotoempfänger 1,2 und 3 übernommen und anschließend durch einen Ausgabebefehl an das Stellsystem 13 die nächste Blendentrpgerposition ausgewählt. Die Längen der Spaltblenden 19,20 und 21 sind dabei so gewählt, daß nur sehr geringe Forderungen an die Genauigkeit des Stellsystems 13 gestellt werden müssen. In Fig. 2 ist der Blendenträger 11 in einer speziellen Ausführungsform dargestellt. Die vier Blenden 19,20,21 und 22 sind gemeinsam in de^r Reihenfolge auf dem Blendenträger 11 angeordnet. Hinter dem Blendenträger 11 befindet sich jeweils ein Fotoempfänger 1, 2 oder 3. Der Fotoempfänger wandelt das auftreffende Lichtsignal in ein analoges elektrisches Signal. Jieses wiederum wird anschließend der Maximalwertspeicherschaltung 15 zugeführt. Durch den Transportschlitten 12 werden die vier Blenden 19,20,21 und 22 nacheinander in den Strahlengang gefahren. Die Spaltblenden 19, 20,21 sind um jeweils 45° gegeneinander geneigt (-45°, 0°, +45³). Die Blende 22 dient zur Messung des Gesamtlichtstromes des Lichtfleckes. Um den Lichtfleck an den drei verschiedenen Positionen 5, 6 und 7 der Ablenkzeile bestimmen zu können, sind drei gleichartige Blendenträger 11 längs der Ablenkzeile 4 angeordnet. Für eine einfache und schnelle Ermittlung der Lichtfleckparameter ist es von Vorteil, aus dem gesamten Spaltbild nur den Intensitätsmaximalwert herauszugreifen. Dieser Maximalwert ist in der Fig. 3 a für einen Spalt mit einer Spaltbreite von 60pm für verschiedene Orientierungswinkel φ eines ellipsenförmigen Lichtfleckes 23 mit gaußförmiger Intensitätsverteilung der ArtFIG. 1 shows the arrangement according to the invention for determining the geometric parameters of a light spot moved along the deflection line for a laser printer or laser scanner. The photoreceivers 1,2 and 3 of this arrangement are positioned at defined positions of the deflection line 4, which is located in the recording plane or scanning plane. These defined positions are z. B. The line start position 5, the line center position 6 and the line end position 7. The light spots are formed by the over the polygon mirror 8 deflected light beam 9 by means of imaging optics 10 in the deflection line 4. The measurement takes place via the diaphragm support 11 arranged in the deflection line 4. The diaphragm supports 11 for the positions 5, 6 and 7 are fastened on a common transport carriage 12 which is movable in deflection line direction or vertically. The transport carriage 12 is constantly reciprocated by an adjusting system 13, so that after a certain number of scanning cycles, all four diaphragm signals are present. The signals of the fixed photoreceptors 1, 2 and 3 are connected together and supplied to a fast operational amplifier 14 for amplification. Due to the high deflection speed of the light spot (approx. 500m / s) signals with rising times of <50ns are generated at slit widths of 60pm. The amplified signal is supplied to a rewritable maximum value storage circuit 15 and converted with a 10-bit AD converter 16. This signal is processed by a microcomputer 17. The results are displayed on a screen 18. During a light spot run along the deflection line, the signals of the three photoreceptors 1, 2 and 3 are respectively taken over and then the next masking position is selected by an output command to the positioning system 13. The lengths of the slit diaphragms 19,20 and 21 are chosen so that only very low demands on the accuracy of the control system 13 must be made. In Fig. 2, the diaphragm support 11 is shown in a specific embodiment. The four apertures 19,20,21 and 22 are arranged together in de ^r order on the diaphragm carrier. 11 Behind the diaphragm support 11 is in each case a photoreceptor 1, 2 or 3. The photoreceiver converts the incident light signal into an analog electrical signal. Jieses in turn is then supplied to the maximum value storage circuit 15. By the transport carriage 12, the four apertures are 19,20,21 and 22 consecutively driven in the beam path. The slit diaphragms 19, 20, 21 are inclined at 45 ° to each other (-45 °, 0 °, + 45 ³ ). The aperture 22 is used to measure the total luminous flux of the light spot. In order to be able to determine the light spot at the three different positions 5, 6 and 7 of the deflection line, three similar diaphragm supports 11 are arranged along the deflection line 4. For a simple and rapid determination of the light spot parameters, it is advantageous to pick out only the maximum intensity value from the entire slit image. This maximum value is shown in FIG. 3 a for a gap with a slit width of 60 pm for different orientation angles φ of an ellipsoidal light spot 23 with a Gaussian intensity distribution of the type

l(x,y) = l_oexp(-2(-i_r + -^_J-)) (I)l (x, y) = l _o exp (-2 (-i _r + - ^ _J -)) (I)

σ? oiσ? oi

dargestellt. Hierin bedeuten:shown. Herein mean:

Kx, y) die Intensität des Lichtfleckes an der Stelle (x, y), I₀ der Maximalwert der Intensität des Lichtfleckes und O₁, O₂ die Lichtfleckparameter (siohe Fig. 3b). Mit den in Fig. 3a dargestellten Kurven der relativen Intensitätswerte l,_ei = l_tei(<p) ist das Verhältnis des durch die Spaltblende 19 erfaßten Lichtstromes zum gesamten im ellipsenförmigen Lichtfleck 23 enthaltenen Lichtstrom bezeichnet. Deutlich ist der Einfluß von Fleckform und Fleckgröße (Parameter σ,/σ₂) auf die relative Intensität l„i zu erkennen. In Fig. 4 und Fig. 5 sind die aus der Licht fleckform und -größe für zwei verschiedene Fleckformen-den ellipsenförmigen Lichtfleck 23 und den kreisförmige.i Lichtfleck 24- mit den einzelnen Spaltblenden 19, 20 und 21 erhaltenen Signalverläufe der Intensitätswerte 25, 26 und 27 dargestellt.Kx, y) the intensity of the light spot at the point (x, y), I ₀ the maximum value of the intensity of the light spot and O ₁ , O ₂ the light spot parameters (see Fig. 3b). With the curves of the relative intensity values l, _e i = l _te i (<p) shown in FIG. 3 a, the ratio of the luminous flux detected by the slit diaphragm 19 to the total luminous flux contained in the ellipsoidal light spot 23 is designated. The influence of spot shape and spot size (parameter σ, / σ ₂ ) on the relative intensity l "i can be clearly seen. 4 and 5 show the signal patterns of the intensity values 25, 26 obtained from the light spot shape and size for two different spot shapes-the ellipsoidal light spot 23 and the circular light spot 24- with the individual slit apertures 19, 20, and 21. FIG and FIG. 27.

Durch die drei Spaltblenden 19,20 und 21, deren Orientierung sich jeweils um 45° voneinander unterscheidet, gibt der Vergleich aller drei Maximalwerte des relativen Intensitätsverlaufes 25, 26, 27 an, ob ein ellipsenförmiger Lichtfleck 23 oder ein kreisförmiger Lichtfleck 24 vorliegt. Nur beim Vorhandensein eines kreisförmigen Lichtfleckes 24 liegt Gleichheit der drei Maximalwerte des relativen Intensitätsverlaufes 25, 26, 27 vor.Through the three slit diaphragms 19, 20 and 21, whose orientation differs by 45 ° from one another, the comparison of all three maximum values of the relative intensity curve 25, 26, 27 indicates whether there is an elliptical light spot 23 or a circular light spot 24. Only in the presence of a circular light spot 24 is there equality of the three maximum values of the relative intensity curve 25, 26, 27.

Claims

Arrangement for determining geometric parameters of moving light spots, in particular the shape and size of a moving light spot, which contains at least one photoreceiver at defined positions of the deflection line of optical recording and scanning devices, which is connected to an evaluation circuit for determining the geometric parameters, characterized in that in front of the photoreceptors (1, 2, 3) there is in each case a diaphragm support (11), the three slit diaphragms (19, 20, 21) rotated by 45 ° for the spot shape and spot size determination and one diaphragm for the measurement of the total light spot contained in the light spot Luminous flux, which are arranged in order, containing that the diaphragm support (11) are connected to a transport carriage (12) and in front of the photoreceptors (1, 2, 3) or with the photoreceptors are arranged together movable, to the output side ei η Operational amplifier (14) is connected, which with a Maximalwertspeichersch tion (15), an A-D Wandjer (16) and a microcomputer (17) for flow and Auswertesteuerung in connection.

For this 3 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to an arrangement for determining geometrical parameters of moving light spots at defined positions of a deflection line for adjustment and adjustment purposes using photoreceivers and diaphragms in optical recording or scanners, for. B. laser printers.

Characteristic of the known state of the art

Arrangements for measuring the intensity distribution in a light spot are known which operate with moving pinholes or semiconductor arrays (CCD lines or CCD arrays).

In the case of an arrangement with pinhole apertures (Lit .: "Applied Optics and Optical Engineering", R. Kingslake, Vol.3, pp. 204-206, Academic Press New York 1965), an areal scanning of the light spot to be measured is undertaken, the aperture diameter being essential This measurement is time-consuming, but guarantees a high accuracy of measurement.The condition for carrying out the measurement is a stationary light spot. <br/> <br/> Similarly, the conditions in the known arrangements with CCD lines or CCD matrices (ref. : Jemmi, Simon Optics (1989)

2, pp. 43-46). The measurement of the intensity distribution of quiescent light spots is also performed stepwise in CCD lines. With the CCD line, in contrast to the pinhole technique, an entire section is simultaneously detected by the intensity figure. To measure the intensity figure, the CCD line is moved step by step perpendicular to the line progression, the step size being adapted to the spacing of the individual elements within the CCD line. The intensity figure contains the information about the geometrical light spot parameters.

The disadvantages of this known arrangement are that the measurements can only be made on static light spots and the measuring process requires large measuring times.

The aim of the invention is to reduce the time for the measurement of the intensity values.

Explanation of the invention

The invention has for its object to provide an arrangement for determining geometric parameters of moving light spots, with which by means of suitable combination and design of apertures, the measurements during the movement of the light spot along a deflection line can be done.

According to the invention the object is achieved in that the arrangement for determining geometric parameters of moving light spots, which contains at least one photoreceiver at defined positions of the deflection line optical recording and scanning devices, at least one diaphragm support at the defined positions in the deflection line has, either before the fixedly arranged photoreceptor by means of a transport carriage in any direction movable or in the event that a photoreceiver is firmly connected to each aperture, by means of a transport carriage is perpendicular to the deflection line movable.

According to the invention are on each screen carrier in order three by 45 ° against each other twisted slit diaphragm for Fleckform- and Fleckgrößenbestimmung and a large size in relation to the size of aperture size for measuring the total intensity of the light spot. The knowledge of the total intensity allows the normalization of the other measured values, so that the determined spot parameters are independent of absolute light fluctuations.

The evaluation circuit connected to the photoreceiver contains an operational amplifier, a maximum value memory circuit, an A-D converter and a microcomputer for sequence and evaluation control. The movement of the diaphragm carrier successively brings the three slit diaphragms and the large diaphragm into the location of the deflection line. The moving along the deflection line light spot passes over the respective aperture and generates a of spot shape and