计算机直接制版机的光头装置

摘要

本发明公开了一种计算机直接制版机的光头装置，它具有一个镜头，在镜头中设置有用于扫描的光纤，光纤固定在硅片上，在硅片上刻有V形槽阵列，在每个V形槽中放置一根光纤，光纤的直径略小于V形槽的间距，在每个光纤的尾部独立连接激光二极管。本发明中，V形槽阵列中的光纤构成了多路光源，每一个光源都根据图像信号独立调制，多路光合并成一个阵列同时进行扫描，当设置每一次的扫描间隔正好等于阵列宽度，连续的扫描就构成了完整的图像。

权利要求

1.一种计算机直接制版机的光头装置，它具有一个镜头，在镜头中设置有用于扫描的光纤，光纤固定在硅片上，其特征在于：在硅片上刻有V形槽阵列，在每个V形槽中放置一根光纤，光纤的直径小于V形槽的间距，在每个光纤的尾部独立连接激光二极管。

2.根据权利要求1所述的计算机直接制版机的光头装置，其特征在于：所述的V形槽阵列的平面与扫描方向具有夹角。

说明书

计算机直接制版机的光头装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及计算机直接制版机的技术领域，尤其是它的扫描光头。

背景技术

[0002] 传统的图文输出设备，例如激光照排机，其激光像素输出方式大致有三种，绞盘式、外鼓式和内鼓式。在介质材料是基于银盐技术的高感光度材料时，这三种技术都同时被广泛应用。每一种都各有优缺点。今天印刷产业的介质材料发展到了利用聚合物的光分解或光聚合效应的低敏感度材料(如热敏版)时，传统的图像扫描技术遇到了挑战。

[0003] 基于银盐技术的胶片、光敏版曝光能量非常小，仅仅需要功率为1mW的激光功率就可以，所以可以采用内鼓式和绞盘式照排机等使用单束激光高速扫描的方式。而热敏版的曝光能量高达150mJ每平方厘米，需曝光功率高达30W以上才能得到可接受的曝光速度。如果对单束30W的激光束采用声光调制器调制，则晶体将无法承受如此的功率密度而导致光损伤。所以对于热敏版等低敏感度的介质材料，外鼓式扫描方式是最容易实现的方式。

[0004] 外鼓式照排机将胶片用真空吸附在旋转的外圆滚筒上，然后装有激光扫描光头的小车慢慢移动，在胶片上象刻螺纹那样扫描出图文。外鼓式照排机的激光到胶片的距离非常近且处处相等，而且胶片相对于滚筒来说保持不动也不会承受张力的影响，所以精度远高于绞盘式照排机。但沉重的外鼓不可能转的很快，扫描的速度较慢，要提高速度需要使用多路光并行扫描。传统的多路扫描采用声光调制器(AOM)频分调制。对于声光调制器而言，偏转角正比于超声波的频率，故改变超声波的频率(实际是改变换能器上电信号的频率)即可改变光束的出射方向。同样，如果超声波包含几个不同的频率分量，则产生几束不同偏转角的衍射光。利用这个原理可以通过声光调制器将一束入射光调制成几束衍射光以实现多路扫描的目的。有些公司生产的照排机和光绘机就是使用这种原理实现了4-8路激光同时扫描，但由于声光调制器的渡越时间和调制频率的关系，由这种方法最多能达到可分辨的8路光同时扫描，且无法实现大功率。因此8路光的扫描速度仍然较慢。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种计算机直接制版机的光头装置，它能够实现多路扫描，提高扫描速度。

[0006] 为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种计算机直接制版机的光头装置，它具有一个镜头，在镜头中设置有用于扫描的光纤，光纤固定在硅片上，在硅片上刻有V形槽阵列，在每个V形槽中放置一根光纤，光纤的直径略小于V形槽的间距，在每个光纤的尾部独立连接激光二极管。

[0007] 作为技术方案的进一步改进，V形槽阵列的平面与扫描方向具有夹角。

[0008] 本发明中，V形槽阵列中的光纤构成了多路光源，每一个光源都根据图像信号独立调制，多路光合并成一个阵列同时进行扫描。当设置每一次的扫描间隔正好等于阵列宽度，连续的扫描就构成了完整的图像。在改进的技术方案中，V形槽阵列的平面倾斜于扫描方向形成一定的夹角，这是为了消除阵列中光点和光点的间距。另外，为了补偿阵列的倾斜，可以对阵列中每一路光源进行固定的延时。

[0009] 本发明采用多个独立调制的尾纤输出的大功率激光二极管通过V型槽和并在一起，功率可达每一支激光二极管超过2瓦，路数可达64路。很好的解决了功率和通道数问题，而且易于独立更换。

附图说明

[0010] 图1是本发明带尾纤输出的激光二极管阵列；

[0011] 图2是V形槽光纤阵列的横截面示意图；

[0012] 图3是V形槽光纤阵列和透镜组的剖面示意图；

[0013] 图4是64路光点的倾斜排列示意图；

[0014] 图5是由于V形槽倾斜导致的扫描图像倾斜的示意图；

[0015] 图6是激光光点的扫描补偿的原理图；

[0016] 图7是V形槽光纤阵列倾斜角度合适时的扫描示意图；

[0017] 图8是V形槽光纤阵列倾斜角度偏大时的扫描示意图；

[0018] 图9是V形槽光纤阵列倾斜角度偏小时的扫描示意图。

具体实施方式

[0019] 本发明是一种计算机直接制版机的光头装置，它具有一个镜头，在镜头中设置有用于扫描的光纤，光纤固定在硅片上，在硅片上刻有V形槽阵列，在每个V形槽中放置一根光纤，光纤的直径略小于V形槽的间距，在每个光纤的尾部独立连接激光二极管。V形槽阵列的平面与扫描方向具有一定的夹角θ。

[0020] 图1表示了一个32个独立的尾纤输出的激光二极管以及调制电路、光纤、V槽和镜头。

[0021] 图2表示了一个光纤V槽阵列的例子。V型槽可以采用硅片曝光后进行湿法蚀刻得到。利用硅的111面蚀刻速度慢得到自然的V型槽。也可以采用金刚石刀片的划片机切割而成。图中光纤的外径为125um，芯径为60um，V槽的间隔为127um。采用这些尺寸只是为了便于说明，本发明不限于这些尺寸。通过将V槽光纤阵列输出的光通过透镜组成像到介质上可得到一排光点。图3表示了一个包含V槽光纤和透镜组部件的剖面图。

[0022] 假如说镜头的倍率为4∶1的话，介质上的光点直径为60um/4＝15um，间距为127um/4＝31.75um。光点和光点不是紧挨着的。如果希望得到的分辨率是2400dpi，也就是光点和光点之间的距离是2540um/2400＝10.5833um。为了能够达到这个分辨率，光纤的线阵需要和快扫描方向倾斜排列。图4示出了64路光点的倾斜排列示意图。

[0023] Sinθ＝像素大小/光点距离

[0024] 分辨率在2400dpi的时候，θ角为arcsin(10.58333/31.75)＝19.4712度[0025] V槽倾斜以后，分辨率达到了2400dpi，但是每一次扫描出来的图像也产生如图5所示的倾斜，整个图像则形成锯齿形的边缘。为了补偿这个倾斜，我们需要对曝光的数据事先进行移位。

[0026] 而当x方向和y方向的分辨率相同的时候，相邻的像素之间的延时归一化到像素的脉冲延时应该为tgθ＝0.3535534。所以32个通道的延时值可以用下表表示：

[0027]通道 延时值(单位为像素)
数
0 0
1 2.828
2 5.657
3 8.485
4 11.314
5 14.142
6 16.971
7 19.799
8 22.627
9 25.456
10 28.284
11 31.113
12 33.941
13 36.770
14 39.598
15 42.426
16 45.255
17 48.083
18 50.912
19 53.740
20 56.569
21 59.397
22 62.225
23 65.054
24 67.882
25 70.711
26 73.539
27 76.368
28 79.196
29 82.024
30 84.853
31 87.681

[0028] 由表可见，延时值是个无理数。为了尽可能减少误差，延时值可以根据需要来决定小数点后面的位数。通常来说使用软件移位就可以很容易的实现整数部分的延时值，小数点后面的位数只能用硬件实现。要求不高可以忽略。

[0029] 另外除了完成延时，还需要完成光点的补偿。由于激光的光点是圆形的，所以扫描一个像素时将造成失真，理想的一个像素是个正方形，面积是1。但由于光点是圆形的，所以一个像素是个扁圆。归一化处理后面积是1.7854。如果通过修改曝光时间的长短。例如采用校准时间为N-0.75，则两个像素的面积为2.0354，而一个像素则为1.0354，非常接近于理想状况，如图6所示。

[0030] V槽光纤的倾斜通过旋转镜头来实现，实际上不能用量角器来校准这个角度。只能用量角器来大致调到这个角度，然后根据曝光的图案来仔细调整。

[0031] 图7的这个图案表明角度完全正确，每一次扫描的最后一行和下一次扫描的第一行之间的距离和每一次扫描的内部行间距一样，都是1/2400英寸，非常均匀一致。

[0032] 图8则表明这个角度太大了，从图案来看，每一次扫描的最后一行和下一次扫描的第一行之间的距离太近，甚至都重叠上了，需要调小角度。

[0033] 图9则表明角度太小了，从图案来看，每一次扫描的最后一行和下一次扫描的第一行之间的距离太远了，比每一次扫描内的行间距要大。