JPS6194022A - 変調された放射ビームの発生方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射ビームを発生するための方法および装置に
関し、特に、レーザーグラビア印刷システムに使用する
レーザービーム発生装置に関する。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕普
通のカラー走査装置において、グラビアシリンダのよう
な記録媒体はレーザービームによって露光される。該レ
ーザービームは成る原画における１つの特別な色の明暗
度を表わすビデオ信号に従って変調される。さらに、該
レーザービームは周期的にスイッチオンおよびスイッチ
オンを行って制御され、その結果、記録媒体のそれぞれ
分離したスクリン目が露光される。これに関して、「オ
フ」とはその送られたレーザービームが該記録媒体を彫
刻するのに不十分な強さしか持たないことを意味する。

従来、レーザービームの変調は、電気−光変調器を使用
して実行されている。しかし、極く最近では出力パワー
と変調速度において大きな利点を有する音響−光（Ａ／
Ｏ　）変調器が電気−光変調器に代わって使用されてい
る。ＶＯ変調器を具備しているカラー走査装置の１例が
英国特許第２，０５４，８８８号明細書に示されている
。

しかし、Ａ　／　Ｏ変調器は１つの重大な欠点を有して
いる。それは、該変調器に使用している変換制御機能（
代表的には電圧）と、レーザービームに達してレーザー
ビームを変調している音波との間に、およそ１〜２マイ
クロ秒のトランシット遅れが存在することである。該変
調器で構成した装置では、この遅れを縮少することは大
変困難であシ、不可能であるかも知れない。普通のルー
プの内部にちるこの時間の遅れは、約８０ｋＨ２よりも
大きい閉ループ帯或幅の達成を不可能としている。

レーザーグラビア印刷においては、普通の装置では達成
することができない適正な波形のＩＱＯｋＨｚの方形波
を再生することが必要とされている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した問題点にかんがみてなされ、新規な変
調された放射ビームの発生方法および装置を提供するも
のである。本発明の第１の形態において、変調された放
射ビームの発生方法は、コヒーレントな放射ビームを発
生すること、一方が基準レベルである２つのレベルの間
においてさい断を行うさい断制御機能に応じて第１の位
置で該放射ビームを変調すること、該第１の位置の下流
にあるサンプリング位置において該放射ビームをサンプ
リングし該サンプリングされた放射ビームのパワーに関
連した帰還機能を発生すること、および、該さい断制御
機能が該基準レベルであるとき該サンプリングされた放
射ビームのパワーを実質的に一定レベルに維持するため
に該帰還機能に応じて該サンプリング位置の上流にある
第２の位置において該放射ビームを変調すること、を具
備する。

本発明の第２の形態において、放射ビームの発生装置は
、コヒーレントな放射の源、使用時に該放射ビームが通
過する１対のＡ／Ｏ変調器、さい断制御機能をその一方
の変調器に適用するための第１の制御手段、そのレベル
の一方が基準レベルである２つのレベルの間においてさ
い断を行う該さい断制御機能、該サンプリングされた放
射ビームのパワーに比例する帰還機能を発生するために
該変調器の下流にある放射ビームサンプリング手段、お
よび、該さい断制御機能が該基準レベルであるとき該サ
ンプリングされた放射ビームのパワーヲ実質的に一定レ
ベルに維持するために該帰還機能に応じて利得制御機能
をその他方の変調器に適用する第２の制御手段、を具備
する。

我々は閉ループ帰還システムを使用する目的についてか
なシ詳組に考察し、その閉ループ帰還システムを使用す
る理由を結論づけた。

該理由は、 ａ）低い周波数におけるパワーの絶対的な安定度を確実
にすること、および ｂ）入力電圧と出力パワーの総合的な転送曲線を線状に
することである。

２つの大きな事項がパワー安定度の原因となっている。

該事項は、 １）空胴長の変化によるレーザー発振器の出力パワーの
変動（代表的には、およそ／Ｏ０サイクル毎時に至るま
での周波数につき±３０％）、および １１）、ｆスの混合と圧力変動、並びに飽和効果による
レーザー増幅利得の変化である。該飽和効果は／Ｏ０マ
イクロ秒と１ミリ秒の間の応答時間で出力パワーによる
レーザー利得の変化を生じるものである。

したがって、約ｌ　Ｑ　ＫＨｚに至るまでだけ、閉ルー
プ動作は利得安定度の前記理由を要求されることは明ら
かである。

その予め定められた基準レベルは、最大値または最小値
とすることができる。例えばさい断制御機能が１つのさ
い断されたビデオ信号でおる場合、該ビデオ信号がゼロ
のとき基準レベルが最大値となる。逆にいうと、例えば
ビデオ信号が陰画の像を露光するとき、該基準レベルは
最大値となる。

前記制御機能が成るビデオ信号である位置において、サ
ンプリング手段は帰還機能が発生される前に該ビデオ変
調を転送するために１つのサンプル・ホールド回路を含
むことが好ましい。第２の制御手段は最小のパワー状態
を一定に維持するように動作し、そして第２の制御手段
は該帰還機能を他の変調器に適用される利得制御機能と
比較することによって、都合よくこれを遂行する。した
がって、この内部帰還ループは低レベルの出力パワーが
さい断制御機能の既知の最小値に制御されることを確保
する。そして、該内部帰還ループはその完全な放射ビー
ムの発生装置の利得を決定する。該装置はこのループの
帯域より低い周波数、通常はおよそ３０　ｋＨｚ　（サ
ンプリング比により制限される）での妨害に対して出力
パワーを安定して保持するものである。

「オン」の間中、前記さい断制御機能は成る新しいレベ
ルを生じ、そのために該発生装置の利得は（カラー走査
装置の場合において、少なくとも１つのスクリン目の存
続時間（はぼ／Ｏマイクロ秒））安定している。該出力
パワーは転送に関する知識からその一方の変調器の特徴
を示すことが予想される。

一般的に、この帰還システムを実行することは困難であ
る。なぜなら広帯域での使用において、該利得は可変利
得素子の入力と出力に結合された比検出器によってのみ
測定されることができるからであシ、さらに、この後者
の技術は該入力および出力パワーが両方ともゼロのとき
は、その条件で対処することはできないからである。カ
ラー走査装置の特別な環境「ゼロ」において、パワーは
単に記録媒体が彫刻されるであろうよりも低いパワーで
しかない。

好ましくは、前記サンプリング手段は、サンプルに配列
されるが、該サンプルはその基準レベルにおいて該さい
断制御機能で変調されている放射ビームのそれぞれの周
期の間に２回またはそれ以上、該放射ビームをサンプル
することで配列される。そのサングル比を２倍にするこ
とは、はぼその有効な帯域幅を２倍にする。これを援助
するために該基準信号が最小値のとき、さい断制御機能
の「オンｊ周期は、それぞれのサイクルにおいて、「オ
フ」周期よりも小さいことが好ましい。

該変調器の配列は特別な環境に適合させて選ぶことがで
きる。都合のよいことにその一方の変調器はその他方の
変調器の上流に位置されている。

〔実施例〕

本発明に係る方法を実施するための放射ビームの発生装
置を併合しているカラー走査装置の１例は、添付図面を
参照して述べられている。

該装置は、コヒーレントなビーム２を発生するための普
通のレーザー発振器１（例えば、フエランチＭＢＬＡ　
２００　Ｗ　Ｃｏ２レーザー（発振器部分））を具備し
、該レーザービームは第１のＡ／Ｏ変調器３（例えば、
インターラクション　コーポレーションＡＧＭ４０４Ｂ
　）に衝突する。該変調器３からの変調された出力は第
２のＡ　／　Ｏ変調器４（例えば、インターラクション
　コーポレーションＡＧＭ４０２）へ導かれる。該変調
器４で変調された出力は普通のレーザー増幅器５（例え
ば、フエランチＭＢＬＡ２００ＷＣＯ２レーザー（増幅
部分））に供給される。便宜上、該装置の構成要素間に
あるレーザービームの進路は直線で示されているが、該
変調器３．４は選択的に分散した放射ビームを発生する
。

レーザー増幅器５からの出力は、部分的に伝達ミラー６
に衝突し、該放射ビームの反射されなかった部分はプラ
スチック・コーティングのような普通の記録媒体を載せ
ている回転グラビアシリンダ７に突崩る。該放射ビーム
の反射された部分はフォトダイオードのような検出器８
に衝突し、該検出器はその衝突する光ビームの強さに比
例した出力電圧を発生する。

前記Ａ／Ｏ変調器４は普通の変調器駆動回路９によって
制御されている。ビデオ信号は該駆動回路９の中へ供給
されるが、該ビデオ信号は普通の方法で成る原画（図示
しない）における特別な色の強さを表わしている。該ビ
デオ信号の源は２３で示され、そして、該ビデオ信号の
源は代表的にマイクロコンピュータによって制御されて
いる。

その上、電圧源１４からの固定された最小電圧ｖｌｏｗ
は該駆動回路９に供給される。該駆動回路は該変調器４
に供給するための出力を発生する。該変調器４は、該ビ
デオ信号と該最小電圧ｖ１゜７との間において規則的に
さい断を行うものである。

第２図Ａは該ビデオ信号を示している。

第２図Ｂは該ミラー６に衝突する該放射ビームの波形を
示している。該ビデオ信号は継時パルスの分離した波形
に復元され、該パルスは該グラビアシリンダー７にその
パルス出力による様々な大きさのスクリーン目として選
択的に像を描き出す。

その基準電圧ｖ１ｏｗは、送出されたレーザービームの
相当する出力レベル１５が該シリンダー被覆物を彫刻す
るには不十分であるように選択されている。第２図Ｂの
直線１６はゼロｗカレベルの位置金示している。

高周波クロック１７は１対のディパイダ１８゜１９に供
給される高周波のクロック信号を発生するために設けら
れている。総計は成る演算子によってプリセットされる
が、該総計によりデイノ々イダ１８，１９は入シ込む該
クロック信号全分割する。これは、制御された記載空間
変成比のさい断信号が該変調駆動回路９に供給されるこ
とを認めるものである。このさい断信号は第２図りに示
されている。

該変調駆動回路９に供給された該さい断信号は、その送
出されたレーザービームにおける相当する位置よりもわ
ずかの時間（およそ１マイクロ秒）だけ早くなることは
、第２図Ｂと第２図Ｄｉ比較することで注意されなげれ
ばならない。これは、主として該変調器４のトランシッ
ト時間の遅れによっている。これは、その時間を決定す
るとき、該時間でサンプリングパルスが発生された（以
下に述べられるように）ことが考慮されなげればならな
い。

該検出器８からの電圧出力はバッファ／Ｏを経てサンプ
ル・ホールド回路１１へ供給される。該サンプル・ホー
ルド回路は該入力電圧信号から該ビデオ変調を転送し、
そしてディバイダ１９からのさい断信号（第２図Ｃ）に
よって操作される。

該さい断信号が該サンプルに適用されることは、第２図
Ｂと第２図Ｃの比較により示されるが、該レーザービー
ムがｖｌｏｗの適用に相当する最小のパワーレベル１５
に期待されるとき、該サンプル・ホールド回路は該変調
器４で起こる変調時間に合わされる。該さい断信号の記
載空間変成比は、該ディパイダ１９によって決定される
サンプル・ホールド回路１１に適用される。

ここで、検出器８およびサンプル・ホールド回路１１は
放射ビームサンプリング手段を構成する。

前記ディパイダ１８．１９の演算は第２図におげるＸ線
とＹ線の間で決定されると考えられる周期により、十分
に理解されるであろう。この周期は、該高周波クロック
１７０１８個のパルスに相当する。そして、該さい断信
号は該ドライバー９に供給され、回路１１はそれぞれ次
のように決められる。

パルス　１−７　レーザー　オン パルス　８−１９　レーザー　オフ ノヤルス　８−９　−９−ンゾルパルス　２０パルス　
１７−１８　　サンプルパルス　２１該レープ−パワー
はそれぞれの最小レベル周期で２回サンプリングされる
。しかし、該サンプリング・り胃ツク信号の該記載空間
変成比は一定な該回路１１に供給される。それぞれの最
小のレベル周期で２回サンプリングを行う理由は、合理
的な制御帯域幅を達成するためである。

電圧は、該サンプリングされたパワーに相当する該サン
プル・ホールド回路１１によって発生され、そして、誤
差増幅器１２に供給される。該誤差増幅器１２は、該電
圧と電圧源２２からの基準電圧ｖｒ０ｆとを比較して、
該変調器３に使用される適当な利得補正を行うものであ
る。

ここで、増幅器１２および電圧源２２は第２の制御手段
を構成する。

該帰還回路は該変調器３を制御しているので、一定の大
きさで該レーデ−ビームの最小の出力パワーＰＩＯｗを
維持するために試み、そして該装置の利得は実質上一定
に維持される。

該帰還システムが該装置の光学的利得を一定に維持する
ことを述べたが、この帰還路の電気的利得はかなり変化
することができる。これは、該ループ利得が伝いとき、
その条件下で十分な帯域幅の達成から該ループを妨げる
ものである。該レーザー増幅器５における利得変化の結
合と、該変調器３の作動状態の変化は、ｂ　／　ｔａｎ
　ａｘのように変化する該電気的ループ利得を生じる。

ここでＸは該変調器３に適用される該ドライブ電圧、そ
してａ、ｂはパラメータである。この利得変化は相反す
る特色を有する等化器によって補正される。しかし、Ｘ
の変化の範囲は実際問題として、第１図における特性曲
線ｙ＝＝＝Ｘ２でほとんど完全に均似できる簡単な等化
器１３で制限されることになる。

【図面の簡単な説明】

第４図は本発明に係る放射発生装置のブロック図、第２
図は第１図の装置における各部の信号波形を示す波形図
である。 ｌ・・・Ｖ−ｆ−発［ｆ７．２・・・コヒーレントｆｘ
放ｍ、３・・・第１のＡ／Ｏ変調器、４・・・第２のＡ
／Ｏ変調器、８・・・検出器、９・・・変調器駆動回路
、１１・・・サンプル・ホールド回路、１２・・・誤差
増幅器、１３・・・等化器、２２・・・電圧源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変調された放射ビームの発生方法であって、該方法
   は、コヒーレントな放射（２）のビームを発生すること
   、一方が基準レベル（Ｖ＿ｌ＿ｏ＿ｗ）である２つのレ
   ベルの間においてさい断を行うさい断制御機能に応じて
   第１の位置（４）で該放射ビームを変調すること、該第
   １の位置（４）の下流にあるサンプリング位置（８）に
   おいて該放射ビームをサンプリングし該サンプリングさ
   れた放射ビームのパワーに関連した帰還機能を発生する
   こと、および該さい断制御機能が該基準レベル（Ｖ＿ｌ
   ＿ｏ＿ｗ）であるとき該サンプリングされた放射ビーム
   のパワーを実質的に一定レベル（Ｐ＿ｌ＿ｏ＿ｗ）に維
   持するために該帰還機能に応じて該サンプリング位置（
   ８）の上流にある第２の位置（３）において該放射ビー
   ムを変調すること、を具備する変調された放射ビームの
   発生方法。 ２、該さい断制御機能がさい断されたビデオ信号の使用
   を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、該さい断制御機能で変調された該放射ビームのため
   の各周期の間に、その基準レベルにおいて該放射ビーム
   が２回サンプリングされる特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の方法。 ４、該基準信号が最小値のとき、各サイクルにおいて該
   さい断制御機能の「オン」周期が「オフ」周期より短い
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の方法
   。 ５、コヒーレントな放射（２）の源（１）、使用時に該
   放射ビームが通過する１対のＡ／Ｏ変調器（３、４）、
   さい断制御機能をその一方の変調器（４）に適用するた
   めの第１の制御手段（９）、そのレベルの一方が基準レ
   ベル（Ｖ＿ｌ＿ｏ＿ｗ）である２つのレベルの間におい
   てさい断を行う該さい断制御機能、該サンプリングされ
   た放射ビームのパワーに比例する帰還機能を発生させる
   ために、該変調器（３、４）の下流にある放射ビームサ
   ンプリング手段（８、１１）、および、該さい断制御機
   能が該基準レベルであるとき該サンプリングされた放射
   ビームのパワーを実質的に一定レベルに維持するために
   該帰還機能に応じて利得制御機能をその他方の変調器（
   ３）に適用する第２の制御手段（１２、２２）、を具備
   する変調された放射ビームの発生装置。 ６、帰還路の電気的利得を実質的に一定に維持するため
   に、該第２の制御手段が等化回路（１３）をさらに具備
   する特許請求の範囲第５項記載の装置。