光纤密排阵列成像的校正方法以及激光成像装置

【技术领域】

本发明涉及一种光纤密排阵列成像的校正方法，更具体涉及一种基于FPGA 的光纤密排阵列成像的校正方法以及使用该方法的激光成像装置。

【背景技术】

目前所广泛使用的激光照排机的激光成像装置分为氦氖激光成像和半导体 激光成像两种。在半导体激光成像系统中，一般采用半导体激光器作为光源， 利用光纤密排阵列将半导体激光器所发出的光通过光学透镜成像在像平面(胶 片表面)上。如图1所示，在标题为“实现光纤密排线阵列中光点密接的方法 及装置”的中国发明专利申请200410028158.6中，为了克服光纤外皮所导致的 光纤产生的光点间距过大，将光纤密排阵列1放置成与照排机鼓轴向A成一定 角度，以便在平行于照排机鼓轴向A的水平线上实现光点12的密排，由此提高 排照质量。但是此时需要对本应同步输出的各光点(光栅数据)进行不同的延 时处理(校正)，以使同步接收的光栅数据在不同时刻作用于相应半导体激光器 并配合照排机鼓的转动打在胶片的同一水平线上，以保证整个成像与所接收图 像信号一样。上述专利申请中，通过单稳型延迟计数器、D触发器、位分频器 以及先进先出队列存储器(FIFO)分别对各路数据进行延时输出，其中多个延 迟计数器串行级联以产生一连串不同延时长度的脉冲延迟，在配合D触发器、 位分频器产生控制FIFO中的数据流移位输出的异步读信号，由此完成校正过程。 但是这种延时机制具有结构复杂、集成度低、运行速度慢等缺点。

【发明内容】

为了解决现有技术中用于光纤密排阵列校正的延时机制结构复杂、集成度 低、运行速度慢等技术问题，本发明提出了一种基于现场可编程门电路阵列 (FPGA)的光纤密排阵列成像的校正方法以及使用该方法的激光成像装置。

本发明解决现有技术中用于光纤密排阵列校正的延时机制结构复杂、集成 度低、运行速度慢等技术问题所采用的技术方案是：提供一种光纤密排阵列成 像的校正方法，该光纤密排阵列包括沿直线排列的多路光纤并相对像平面的预 定方向倾斜一定角度，该校正方法包括：a.接收分别对应于光纤密排阵列中各 路光纤的图像信号；b.将图像信号分别在FPGA的移位寄存器中进行延时；c.利 用各延时图像信号驱动与各路光纤对应的激光光源以便经光纤密排阵列将同步 接收的图像信号以预定时间间隔顺序成像于像平面上。

根据本发明一优选实施例，步骤c进一步包括：相对光纤密排阵列移动像 平面，以使同步接收的图像信号在像平面内成像于平行预定方向的同一直线上。

根据本发明一优选实施例，步骤b包括：b1.在FPGA中定义与各路光纤 对应的具有相应长度的信号数组；b2.响应同步时钟信号将与各路光纤对应的 图像信号分别存入对应信号数组中；b3.响应同步时钟信号对信号数组进行移 位；b4.响应同步时钟信号输出位于数组末尾的图像信号。

根据本发明一优选实施例，步骤b1包括：信号数组的长度取决于对应光纤 相对于光纤密排阵列的端部第一根光纤的距离。

根据本发明一优选实施例，步骤b1包括：同步时钟信号的频率取决于像平 面的移动速度。

根据本发明一优选实施例，该校正方法进一步包括：利用单片机向FPGA 传输配置数据。

本发明解决现有技术中用于光纤密排阵列校正的延时机制结构复杂、集成 度低、运行速度慢等技术问题所采用的技术方案是：一种激光成像装置，激光 成像装置包括：用于固定胶片并可绕轴线转动的鼓；相对鼓的轴线倾斜一定角 度的光纤密排阵列；与光纤密排阵列中的各路光纤对应的激光光源；用于接收 分别对应于各路光纤的图像信号的数据接口，其特征在于：激光成像装置进一 步包括与数据接口相连接的FPGA，数据接口接收的各图像信号在FPGA的移位 寄存器中进行延时，各延时图像信号驱动各激光光源以便将同步接收的图像信 号成像在平行于鼓的轴线的直线上。

根据本发明一优选实施例，FPGA在其内定义分别与各路光纤对应的具有 相应长度的信号数组，响应同步时钟信号将与各路光纤对应的图像信号分别存 入对应信号数组中，响应同步时钟信号对信号数组进行移位并输出位于数组末 尾的图像信号。

根据本发明一优选实施例，该激光成像装置进一步包括用于向FPGA传输 配置数据的单片机。

根据本发明一优选实施例，该激光成像装置进一步包括用于同步鼓的转动 的旋转编码器和与旋转编码器相连接并基于旋转编码器所提供的同步信号向 FPGA发送同步时钟信号的同步信号处理模块。

通过采用上述方法和结构，利用FPGA对同步接收的图像信号进行延时使 图像信号以预定时间间隔顺序输出并配合像平面的移动而成像于同一水平线 上，由此实现校正过程，同时具有集成度高、实现容易、结构简单、速度快、 操作稳定、故障率低等优点。

【附图说明】

图1是现有技术倾斜光纤密排阵列成像的示意图；

图2是本发明的激光照排机的示意框图；

图3是本发明的激光照排机中FPGA的延时过程的流程框图；

图4是本发明的激光照排机中单片机对FPGA的配置过程的流程框图。

【具体实施方式】

下面结合附图并以具有32路光纤密排阵列的激光照排机为例对本发明进行 详细说明，但本领域技术人员显而易见本发明同样适用于其它使用倾斜光纤密 排阵列的激光成像装置。

如图2所示，图2是本发明的激光照排机的示意框图。在本实施例的激光 照排机中包括用于固定胶片并可绕轴线转动的鼓21；相对鼓21的轴线倾斜一定 角度的光纤密排阵列22，光纤密排阵列22包括成直线排列的32路光纤；与光 纤密排阵列22中的各路光纤对应的激光光源23；用于接收分别对应于各路光纤 的图像信号的数据接口24。此时，由于光纤密排阵列22相对鼓21的轴线A成 一定角度。为了使从计算机原本同步接收的图像信号能够成像在胶片的同一水 平线上，需要配合鼓21的转动对各图像信号进行顺序延时，以使各图像信号以 预定时间间隔顺序输出。

为此，本实施例的激光照排机进一步包括与数据接口24相连接的FPGA 25。 数据接口24同步接收的图像信号在FPGA 25的移位寄存器中分别进行延时。随 后，利用各延时图像信号顺序驱动激光光源23，激光光源23所发出的激光信号 经对应光纤传递后经过聚焦系统(如果需要)成像在像平面(鼓21上方的胶片 面)上。此时，配合鼓21的转动，可以将原本同步接收的图像信号以预定时间 间隔顺序成像在像平面内平行鼓21的轴线A的直线上，由此完成校正过程。激 光照排机还包括用于向FPGA 25传输配置数据的单片机26。此外，激光照排机 进一步包括用于同步鼓21的转动的旋转编码器27和根据旋转编码器27所提供 的同步信号向FPGA 25发送同步时钟信号的同步信号处理模块28。

如图3所示，图3是本发明的激光照排机中FPGA运行过程的流程框图。 在本实施例中FPGA 25采用EP1C3T114C8芯片。FPGA 25主要运行以下步骤：

A.定义对应于32路光纤的I/O端口、同步时钟端口和复位端口；

B.定义31个不同长度的信号数组并将第一路图像信号直接输出到输出端 口，相当于与第一路光纤对应的信号数组为0；

C.响应同步时钟信号将各路图像信号分别存入对应的信号数组；

D.响应同步时钟信号对所述信号数组进行移位；

E.响应同步时钟信号输出位于数组末尾的图像信号。

其中，由于需要使各路光纤的图像信号以预定时间间隔顺序输出，则需要 各路图像信号的延时时间依次增加，因而需要根据对应光纤相对于光纤密排阵 列22的端部第一根光纤的距离设定对应信号数组的长度。距离第一根光纤越远 的光纤所对应的信号数组长度越大。此外，还需要设定用于同步移位的同步时 钟信号，以实现输出图像信号输出与鼓21的转动的同步。

同步时钟信号可以采用多种方式提供。在本实施例中，利用旋转编码器27 同步鼓21的转动并利用同步信号处理模块28对旋转编码器27的转速信号进行 信号处理后为FPGA 25提供同步时钟信号，由此实现鼓21的转动与光纤密排阵 列成像的同步进行。

参见图4，图4是本发明的激光照排机中单片机对FPGA的配置过程的流 程框图。在整个系统的上电过程中，需要利用单片机26对FPGA 25进行数据配 置，其中FPGA 25的NCONFIG、DCLK、DATA0、CONF_DONE、NSTATUS 等端口分别连接到单片机26的对应I/O端口，该单片机的工作过程包括：

a.定义I/O端口和数据数组，将FPGA配置数据放入数据数组；

b.当NCONFIG产生负脉冲时启动配置过程；

c.等待NSTATUS变为高电平；

d.在DCLK上升沿，将数据数组中的配置数据经DATA0移入FPGA 25；

e.配置数据全部正确地移入目标芯片内部后，CONF_DONE信号跳变为 高，配置完成。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员 在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出 各种实施方式。