专利名称:光扫描装置的制作方法
本发明涉及了一种光扫描装置，它包括了激光器;镜面轮或称旋转或摆动镜面，它受激光器的照射并可产生沿扫描线进行线性扫描运动的扫描光点;一接收装置，它可将接收自扫描光点的光投射到光敏接收器上;还包括与所述光敏接收器相接的电子处理电路，用于产生响应于所接收光量的视频信号。
这种光扫描装置，作为对各种光帘装置的监测或检测，可用来搜寻材料网状条纹的缺陷，或用于对各种图形及编码标记的扫描。有如3125189，2827705，2904432或2917875号联邦德国专利申请公开案中所描述的，通常是带有条形凹面镜而工作的这种光扫描装置，会有这样一种实际问题，也即即使扫描区域中所扫描的材料具有均匀的反射特性，所接收的视频信号还会变化，特别是在扫描区域的边缘会有所降低。
根据本发明的基本目的是提供一种如上所述类型的光扫描装置，其中随着所扫描材料的恒定反射特性，在电子处理电路输出端所接收的视频信号，于整个扫描区域均可维持恒定。
为达到上述目的，本发明带有作为激光器的激光二极管，由电源经亮度控制器对激光二极管予以亮度调制，它是以如下方式进行的，即由光扫描系统所引起的视频信号的变化，特别是在扫描光点位于相对扫描区域中部而言的外侧时，视频信号的衰减要予以补偿。
再有，要具备这样的装置，即使由光扫描系统所产生的视频信号的变化保留在带有读出地址的半导体存储器中，而该存储器的读出周期要与镜面轮或类似装置的扫描频率相同步;另外要将该半导体存储器的读出数据，经数字/模拟转换器加到光强控制器的控制输入端。作为这种结构的结果，响应于由所用到的光学元件而产生的视频信号衰减的若干因素，特别是位于扫描区域边缘处的，将单独且固定地存储在如RAM(随机存取存储器)一类的半导体存储器中，上述若干因素由于与扫描装置相同步而从上述存储器中予以连续读出，并用于控制激光二极管。以此方式在所扫描材料的反射特性维持不变时，即可实现所接收的视频信号也恒定不变。
功率调制激光二极管特别适用于本发明的目的。而本发明的这种补偿特别适于用作对材材网状条纹检查的扫描装置。至少有1024或特别是有4096字存储深度(字存储容量)，以及至少为8位或特别是为12位字宽(字长)的半导体存储器(RAM随机存取存储器)尤为适用于本发明的目的。
对所接收视频信号校正的检测，至少应在每一扫描中有1024或特别是有4096个图像点的分辨率情况下进行。这种视频信号的信号图形可以所要求的方式，通过对存储器中的信息，经计算机控制的迭代变化(调校检测和修正)而予以调校。
本发明还涉及了用于所述光扫描装置，对调制曲线予以判定和存储的方法。因为所用到的这种激光二极管的光强并非是线性地取决于所加的控制电压，所以这种曲线的求解是一特别的问题。尽管可对光传输和接收系统中的各种实际偏差予以补偿，但本发明还是提供了一种迭代方法，其特征在于，当使用有着均匀的反射和透射性的扫描介质时，一个扫描周期所接收的电信号首先存储在一辅助半导体存储器中，该存储器带有可对应所需分辨率的子部分;以所存储的信号即可判定出一条调制曲线并将其存储于主半导体存储器中;于是激光二极管被予以相应地调制;接下来再次将一个扫描周期所接收的电信号存储在带有对应所需分辨率的子部分的辅助半导体存储器中;以此所存储的信号即可判定出一条经修正的调制曲线并将其存于主半导体存储器中;激光二极管又予以调制;重复上述步骤直至该调制曲线在这种反复的迭代中实际上不再变化为止。
一般讲五次迭代步骤即足以达到这样一条调制曲线，该曲线对实际上的各种目的均可满足。
上述调制曲线的计算如在计算机中实现较为有利。该计算机应能够以存储在辅助半导体存储器中的信号实现对此调制曲线的计算，而其速度为，在上述辅助半导体存储器中，所能存储的一个扫描周期约为上述光扫描装置的每100次扫描。作为一个扫描周期，也即在0.3至1毫秒内所进行的连续扫描，应能使要存储在主半导体存储器中的调制曲线，在约二分之一秒内由光扫描装置本身予以判定。
本发明的这种迭代方法的显著优点是，它可在这种扫描装置工作期间的特定时间间隔内予以完成，这样就有可能通过对此调制曲线的连续利用，而注意到由于时效或污染所引起的光传送和接收系统的误差变化。一般讲通过一条经修正的调制曲线而引致这种求解的时间间隔，相对而言要长一些。
本发明将结合下文的实例，并参见附图予以说明，附图中图1是根据本发明，代表了一种光扫描装置方框电路图的示意图，图2是相对可均匀反射或透射光线的所扫描物或扫描介质，一未经校正的视频信号瞬时波形，图3是本发明功率控制的瞬时波形，也即对于激光二极管所要用到的调制曲线，它要在每一扫描周期予以重复，图4是根据图3的调制曲线，而予以校正的视频信号的瞬时波形，及图5是解释本发明迭代方法的方框电路图。
如图1所见，激光二极管14经分光镜20，还可经非必需的且未说明的光成像装置，将光照射到镜面轮13上，镜面轮13可以所示的箭头方向快速旋转。正被照射的镜面轮13的镜面将激光束21沿条形凹面镜的方向予以反射，后者配置在图1投影面的稍后侧。可反射激光束21的镜面轮的表面位于凹面镜22的焦点上。凹面镜22以与其光轴23相平行的方向，将上述激光束沿扫描线12的方向予以反射，举例讲该扫描线是位于未予说明的材料网状条纹的表面上。激光束21在与扫描线12相触的点上构成了极好的扫描光点11。由于镜面轮的旋转，上述扫描光点沿扫描线12箭头f的方向进行周期性的扫描运动，这样它可以很快的顺序在整个扫描区域17上进行扫描。
由未予说明的材料网状条纹所反射的扫描光点11的光射到分光镜20上，部分沿着与激光束21相同的光路。这一所接收的光由分光镜20反射到光敏接收器24上，一电子处理电路25与后者相接。代表了由扫描光点11所反射的光强的视频信号即产生于电子处理电路25的输出端26上。
在上述光扫描装置随透射光而工作时，可以将如光导杆28配置在所扫描的网状类物体(举例而言)之后，扫描线12即形成于该物体上。光敏接收器24′配置在光导杆28的一侧或两侧，前者则经电子处理电路25′连接至输出端26′上。光导杆28应配置成使它检拾在特定角度上由所扫描物而反射的光。这样该光扫描装置即配备了各种所需要的实际接收装置，用以接收由所扫描物反射的光或透射过该物体的光。要确保的仅是上述反射或透射光需沿着扫描线12的每一点抵达光敏接收器24，24′上。
如果一种材料位于沿扫描线12的扫描区域17中，则它将以相同方式在所有点上进行反射，或者在没有材料的情况下，则会在一个扫描周期中，也即从图1的扫描区域17的底部至顶部的单次扫描期间，于相应的电子处理电路25或25′的输出端26或26′上，出现如图2的视频信号。图2中垂直方向代表光强，水平方向表示时间。可以看出在使用有着镜面轮13，条形凹面镜22和可选择的光导杆28的特定光传送和接收系统时，其视频信号将沿负方向从最小值Imin增至最大值Imax，然后又降至较小的中间值Iz上。因此，在沿扫描线12的所有点处，即使材料网状条纹有着完全相同的反射特性，从而可于各点有着同样的反射或透射特性(除所透射光束的不规则变化)，依然会在输出端26处出现不恒定的视频信号，这是人们所不希望的，因此要对材料网状条纹的非规则反射特性予以模拟。
基于这一原因，本发明的激光二极管14经光强控制器15接至电源16上，此电源连至交流电源。控制器15有一控制输入端27，它经数模转换器19由主半导体存储器18控制。虚线28表示主半导体存储器18与镜面轮的旋转运动相同步，而后者决定了扫描频率。
根据本发明，与图2的视频信号波形成反比的控制信号，存储在主半导体存储器中，从而经模数转换器19控制上述控制器15，并于同样的扫描周期期间使激光二极管14接收有如图3的调制电压。在视频信号处于最小的起始刻，激光二极管14接收最大的能量。而在视频信号呈现无调制的最大值时，其反馈能量最小。
根据本发明，对激光二极管14光强的这种控制，其结果可在输出端26或26′处，最终得到有如图4所示的经校正的视频信号，以期在沿扫描线12于材料网状条纹不同点处具有恒定的反射或透射特性。上述视频信号，以和扫描线区域中的反射或透射特性大致相同的方式处于恒定状态。扫描光点11处的传送光束的不规则性(这是因光学系统的内在缺陷造成的)，也可以上述方式予以全部补偿。
当主半导体存储器18有至少1024，或特定在4096字的存储深度(字存储容量)，及至少8位或特定在12位的字宽(字长)时，则对于本发明的诸种用途已然足够了。其读出地址和读出周期与扫描频率相同步。
举例讲，所接收的视频信号的校正检测，应具有每次扫描至少有1024(及特定而言4096)个图像点的分辨率。视频信号的信号图形通过计算机控制的存储信息的迭代变化(校正检测及修正)，而予以校正。
图5所示的电路框图的配置，用于在主半导体存储器18中产生并存储图3的调制曲线。其相同的标号代表了前述附图中的相同部件。
为形成这一调制曲线，在扫描线12的区域中，可以配置具有均匀反射或透射特性的材料也可以不配置。
现在将该光扫描装置置于工作状态，也即接通激光二极管14，使镜面轮13旋转。输出端26或26′接至模-数转换器29，该转换器连有接至其输出端的辅助半导体存储器30(以RAM Ⅱ的形式，随机存取存储器)。一个信号扫描周期的若干信号现存于辅助半导体存储器30中。之后与半导体存储器18，30相接的计算机将计算上述的调制曲线，该曲线是由存储在辅助半导体存储器30中的若干信号所导出的，接着计算机将此曲线读入主半导体存储器18中(RAMⅠ)。主半导体存储器18将根据所存储的调制曲线，对激光二极管14予以调制。由于所加电压和由激光二极管14传送的光之间存在着非线性，所以正在进行的激光二极管14的光强调制，并不可能对光学传送和接收系统的全部缺陷予以补偿。有鉴于此，在辅助半导体存储器30中要再次存储一个扫描周期或称一次扫描，然而因已进行了光强调制，所以所接收的信号与要求的恒值间的偏差明显减小。计算机31接着将上述偏差从辅助半导体存储器30中读出，并适当地修正存储于主半导体存储器18中的调制曲线。
随着存储于辅助半导体存储器30中的接收信号，上述的迭代可接续性地在几次步骤中连续进行，直至上述接收信号最后实际上完全相同。至此迭代过程可予停止，而存储于主半导体存储器18中的调制曲线完全补偿了所用到的光学系统的全部缺陷。
在上述扫描装置工作过程中，会发生机构的光学缺陷有所变化，如因时效或污染等引起的，而主半导体存储器18中的调制曲线可在任何时刻通过重复上述迭代过程而予以修正。
最后应指出，光学系统的各种缺陷所带来的视频信号的改变应归因于下述原因1.随着对全部反射镜面的照射，对应扫描端部光强的减弱，基本上是由于激光二极管14的高斯光分布造成的。
2.光的损耗是因光导杆中的传送损耗(可参见联邦德国2508366号公开专利申请案)。
3.光强的损耗是由于各种光学元件的不同一性。
4.光强的损耗是由于各光学元件上入射角的不同，特别是分光镜上的。
另外还应指出，视频信号可以如下方式予以滤波，也即对应扫描频率的低通滤波，而高频的材料误差对光强控制没有任何影响。
权利要求
1.光扫描装置，包括了激光器，镜面轮或称旋转及摆动镜面，它由激光器予以照射并产生扫描光点，该光点沿扫描线进行线性扫描运动；接收机构，它可将由扫描光点产生的光投射到光敏接收器上；还包括与所述光敏接收器相接的电子处理电路，该电路用于产生视频信号，此视频信号对应由所述扫描光点所接收的光量，其特征在于激光二极管(14)用作激光器，此激光二极管，通过电源(16)经光强控制器(15)，根据一条调制曲线(图3)以下述方式对其光强进行调制，即对光扫描系统和/或接收系统所产生的视频信号的各种变化，特别是当扫描光点(11)接近扫描区域(17)边缘时的视频信号的衰减进行补偿。
2.根据权利要求
1的光扫描装置，其特征在于由光扫描系统产生的视频信号中的变化，作为一条调制曲线保存在一个主半导体存储器(18)中，该存储器的读出地址和读出周期与镜面轮(13)或类似装置的扫描频率相同步;上述半导体存储器(18)的读出数据经数-模转换器(19)加到光强控制器(15)的控制输入端。
3.判定并存储权利要求
2光扫描装置的调制曲线的方法，其特征为在使用具有均匀反射或透射特性的扫描介质时，一个扫描周期所接收的电信号首先存储于一辅助半导体存储器(30)中，该存储器有着与所要求分辨率相对应的子部分;之后根据所存储的信号判定出一条调制曲线并将其存储于主存储器(18)中;所述激光二极管(14)予以相应的调制;接着再次将一个扫描周期所接收的电信号，存储于带有与所要求分辨率相对应的子部分的辅助半导体存储器(30)中;于是由所存储的信号可判定出一条经修正的调制曲线并将其存储于主半导体存储器(18)中;所述激光二极管(14)又进行相应的调制;重复上述步骤直至所述调制曲线在所重复的迭代中实际上不再变化为止。
4.根据权利要求
2的光扫描装置或根据权利要求
3的方法，其特征在于所述的主半导体存储器(18)和所述的辅助半导体存储器(30)具有的存储单元在1024和8192个之间，特定而言约为4000个存储单元。
专利摘要
一种光扫描装置，具有激光二极管(14)，它照射一反射装置(13，22)。光接收装置(20，28)拾取由所扫描物反射或透射的光，并将其导引到光敏接收器(24，24′)上，电子处理电路(25，25′)与所述光敏接收器相接。电子处理电路传送响应于所接收光量的视频信号。所用的激光二极管(14)经光强控制器(15)予以光强调制。以此方式在扫描和接收系统中，因与系统相关的无规律变化所引起的，在扫描方向中视频信号的衰减可予以补偿。
文档编号G01N21/88GK87100617SQ87100617
公开日1987年8月19日 申请日期1987年2月5日
发明者福尔科·米克洛韦特, 克劳斯·奥斯特塔格 申请人:欧文·西克电子光学仪器公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan