动态聚焦技术

动态聚焦技术技术领域本发明主要应用在属于光-机-电一体化技术领域的数字化直接制版机 上。该设备应用于印刷行业，属于印前设备，是传统印刷工艺技术向数字化印 刷工艺技术转变的必备技术。本发明的实现降低了数字化直接制版机滚筒的加 工难度，提高了整体设备的性能。背景技术现有的数字化直接制版机聚焦技术：现有的数字化直接制版机聚焦技术是静态聚焦，所谓静态聚焦是指在滚筒 不转的情况下通过调整使物距和像距达到最佳位置，在设备正常运行时物距和像距都保持不变。其结构原理框图见附图l， l为滚筒、2为光学镜头、3为激 光源模块、4为物距调整机构、5为像距调整机构，具体调节方法是先调节物 距，通过调整物距调节机构使激光源模块的出光面和光学镜头的入光面之间的 距离达到规定值，锁紧调节机构；再调节像距，通过调整像距调节机构使光学 镜头的出光面和滚筒水平半圆母线之间的距离达到规定值，锁紧调节机构，调 节完毕。光学镜头的焦深是一个很窄的范围，大概在土15um以内，所以要准确成 像必须保证滚筒在运转过程中的径向圆周跳动量在± 15um以内，而滚筒的结构 比较复杂，要保证上述指标需要很复杂的加工工艺和装配工艺。由于现有加工 工艺的局限使得设备成品率不高，设备价格昂贵。发明内容本发明的目的是用动态聚焦技术取代静态聚焦技术，从而降低滚筒加工难

度，提高设备的成品率，降低设备的成本，提高设备的精度。本发明的结构原理框图见附图2， l为滚筒、2为光学镜头、3为激光源模 块和光学检测系统、4为电调节物距调整机构、5为像距调整机构。本发明的 重点是3激光源模块和光学检测系统，它的光学原理图见附图3， 1为聚焦物 镜0L (Object Lens)、 2为激光反射镜LM(Laser Mirror) 、 3为LDHU (Laser Diode Hologram Unit)，称LD模块。本发明的工作原理是，通过光学检测系统把滚筒成像面的圆周跳动量转换 成电信号，把电信号经过一定的处理变换成电调节物距调整机构的驱动信号， 使像距在设备工作过程中一直保持最佳位置。其工作原理示意图见附图4，、 1 为物镜、2为准直镜、3为全息板、4为三等分光检出器PD、 5为激光器LD、 6 为三等分光检出器PD示意图、7为在三等分光检出器上的光斑、8为激光器出 光点，9为模拟成像面。1#、 2#、 3#、 4#、 5#、 6tt为两块三等分光检出器的6 个小单元，设定1#单元的输出光强用FE，表示，依次类推其它单元光强依次 用FE2ft、 FE3#、 FE4#、 FE5#、 FE6tf表示。当焦点属于正焦时FE1#+FE2#+FE3#= FE1#+FE2#+FE3#，设定光强检测信号为FE，其表达式为FE= (FE1#+FE2#+FE3#) - （FE4#+FE5#+FE6#)，则当处于正焦时FE-O，电调节物距调整机构不动作；当成像面远离焦点是FE〉0， FE信号经过处理变成驱动信号，驱动电调节物距 调整机构向成像面方向移动直到变成正焦即到FE=0为止；当成像面靠近焦点 是FE〈0， FE信号经过处理变成驱动信号，驱动电调节物距调整机构原离成像 面方向移动直到变成正焦即到FE=0为止；本发明使聚焦动作由静态变成动态使数字化直接制版机的技术更加完善，主要表现如下：1 、 滚筒加工工艺技术要求大大降低2、 整机的装配技术要求降低3、 设备成像精度提高4、 设备成品率提高5、 设备的制造成本降低 附图说明图l为现有技术结构原理框图；图2为发明技术结构原理框图；图3为激光源模块和光学检测系统的光学原理图；图4为发明技术工作原理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例做进一步详细说明： 实施例1:一种用于数字化直接制版机的动态聚焦技术，其特征在于它是由，滚筒1、 光学镜头2、激光源模块和光学检测系统3、电调节物距调整机构4、像距调整机构5组成，其中激光源模块和光学检测系统是由聚焦物镜0L (Object Lens)l、激光反射镜LM (Laser Mirror) 2、 LDHU (Laser Diode Hologram Unit)， 称LD模块3组成，它是本发明的关键。 实施例2:把本发明原理用于数字化直接制版机，其激光源为830nm的红外光， 采用SSD (Spot Size Detection)法进行聚焦误差信号检测。如附图4所示， 从LD发出的激光经过物镜聚焦在滚筒上，反射光经过全息板发生折射，分成 两束光分别照射到两个三等分PD上，根据PD上光斑尺寸大小(光强不同）可以

检测出聚焦误差信号。从而调整聚焦驱动电机，完成动态焦距补偿。1、 动态聚焦频率的确定：动态聚焦的精度为1个激光点直径的大小D=15 um; 滚筒的圆周长L二810ram;滚筒的转速为N-10转/秒；步进电机的响应频率为1000KHZ;则动态聚焦频率为F二L/D X 1000 X N=810/15 X 1000 X 10=540KHZ; 聚焦频率小于步进电机的响应频率，故此聚焦频率能满足使用要求。2、 动态聚焦精度和范围的确定； 光学镜头的焦深在士15mn以内，所以聚焦的精度要小于这个范围； 选用三相步进电机步距焦为1.8。，驱动器为8细分； 丝杠的导程为2mm;聚焦精度为2/ (360/1. 8 X 8) =0. 00125腿=1. 25um 远远大于光学镜头焦 深，故动态聚焦的精度能够得到保障。现在滚筒成熟的加工工艺能够保证滚筒的圆周跳动量为士50um，留出一定 的余量把动态聚焦的范围设定为土100um，以保证其正常工作。 总之，经过大量的验证，把本发明原理用在数字化直接制版机上，实现动 态聚焦功能，能达到预期的效果。