DE68921395T2

DE68921395T2 - Laseraufzeichnungsgerät und Laserbestrahlungsgerät dafür.

Info

Publication number: DE68921395T2
Application number: DE68921395T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Kawasaki; Shinichi Ota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: EP0359248A2; DE68921395D1; JP2774521B2; JPH0278577A; EP0359248A3; US4987426A; EP0359248B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Laseraufzeichnungsgerät und ein Laserbestrahlungsgerät zur Durchführung einer optischen Abtastung auf einem Objekt, wie beispielsweise einem Silbersalz-Film und dergleichen, unter Verwendung des von einem Halbleiterlaser abgegebenen Lichts, um ein Grauwert-Bild aufzuzeichnen.
Bisher wurden bei einem, beispielsweise bei einer medizinischen Behandlung, zum Aufzeichnen eines Grauwert-Bildes auf einem Silbersalz-Film und dergleichen verwendeten Bildaufzeichnungsgerät ein Gaslaser wie beispielsweise ein He-Ne-Laser und dergleichen als eine Laserlichtquelle verwendet. Da von einem Gaslaser abgegebenes Licht nicht direkt moduliert werden kann, ist es jedoch notwendig, einen separaten Lichtmodulator, wie beispielsweise einen akustooptischen Modulator (AOM) und dergleichen vorzusehen. Kürzlich fand jedoch ein preiswerter Halbleiterlaser (eine Laserdiode) weitverbreitete Verwendung, hauptsächlich daher, weil der Gaslaser und-der AOM teuer sind.
Der Halbleiterlaser hat den Vorteil, daß sein Lichtausgang durch Modulieren seines Ansteuerstromes direkt moduliert werden kann, und ein separater Lichtmodulator wie der AOM nicht erforderlich ist. Jedoch bedingt der begrenzte Dynamikbereich des Halbleiterlasers seine eigenen Probleme.
Fig. 4 stellt den Zusammenhang zwischen dem Ansteuerstrom und dem Lichtausgang des Halbleiterlasers dar. Der Halbleiterlaser erzeugt eine LED-Emission, ohne Erzeugen einer Laser- Emission, wenn der Ansteuerstrom zwischen 0 bis zum Schwellen-Strom ITH liegt, und erzeugt schließlich eine Laser-Emission, wenn der Ansteuerstrom ITH übersteigt. Der Zusammenhang zwischen dem Ansteuerstrom und dem Lichtausgang des Halbleiterlasers zeigt eine nahezu lineare Kennlinie in jedem, dem LED-Emissionsbereich und dem Laser-Emissionsbereich, jedoch ist die Steigung jedes Bereichs sehr unterschiedlich von der des anderen. Die Beziehung hat ebenso einen scharfen Wendepunkt bei ITH. Das Verhältnis von PMAX zu PTH ist bestenfalls zwischen 10 und 100 zu 1, wobei PTH der Lichtausgang bei ITH ist. Somit besteht das Problem, daß, wenn ein Bild auf einem Silbersalzfilm aufgezeichnet wird, wenn der Halbleiterlaser in dem Laser-Emissionsbereich betrieben wird, das heißt, von PTH bis PMAX, ein gewünschter Dichtebereich manchmal nicht erhalten werden kann.
Diese Tatsache wird mit Bezug auf Fig. 5(A) erklärt. Der erste Quadrant I von Fig. 5(A) zeigt die Eingangskennlinie eines aufgezeichneten Bildes, wobei die Abszisse das Eingangssignal I und die ordinate die aufgezeichnete Dichte D darstellen. In diesem Fall ist angenommen, daß der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers proportional zu dem Eingangssignal ist. Somit ist das Eingangssignal äquivalent zu dem Ansteuerstrom. Der Ansteuerstrom, das heißt, das Eingangssignal, wird durch die in dem vierten Quadranten IV gezeigte Kennlinie des Halbleiterlasers in einen Lichtausgang P umgewandelt, wobei die Ordinate den Lichtausgang P wiedergibt. Der Belichtungsbetrag E ist ein Produkt des Lichtausgangs P und einer Belichtungszeit T, und wird
E = T x P .... (1) = T&sub0; x P .... (2)
wenn die Belichtungszeit T einen konstanten Wert T&sub0; hat. Somit sind E und P einander äquivalent.
Der Belichtungsbetrag E wird durch die Beziehung zwischen dem Belichtungsbetrag und der aufgezeichneten Dichte, der sogenannten HD-Kurve, die im zweiten Quadranten II gezeigt ist, in die aufgezeichnete Dichte umgewandelt. Da die Dichte durch den Logarithmus zur Basis 10 des Transmissionsfaktors oder des Reflektionsvermögens definiert ist, wird auch der Belichtungsbetrag E herkömmlicherweise durch den Logarithmus zur Basis 10 ausgedrückt. Demzufolge wird im dritten Quadranten III eine logarithmische Transformation zur Basis 10 durchgeführt. Wenn die Abszisse des zweiten Quadranten durch einen normalen Maßstab bzw. eine normale Skalierung dargestellt ist, anstatt durch eine logarithmische Skalierung, wird das Diagramm der logarithmischen Transformation im dritten Quadranten unnötig.
Wie aus der vorhergehenden Erklärung deutlich wird, ist die im ersten Quadranten gezeigte Kennlinie selbst eine zusammengesetzte Kennlinie der Kennlinie des Halbleiterlasers und der Kennlinie des Silbersalz-Filmes, da auf das Signal bezogen keine Funktion durchgeführt wird.
Eine Kennlinie wie die in Fig. 5(A) gezeigte kann verwendet werden, um die Bilddichte D zu bestimmen, die aus einem gegebenen Eingang I resultieren wird. Um die Kennlinie zu verwenden, wird ein Eingang I ausgewählt und eine sich ergebende Laser-Leistung P wird im Quadranten IV bestimmt. Da die Leistung P äquivalent zu dem Belichtungsbetrag E ist, wird als nächstes der Logarithmus zur Basis 10 in Quadrant III bestimmt. Schließlich wird in Quadrant II aus der HD-Kurve die Bilddichte D bestimmt.
Durch Wiederholen diese Zyklus durch die Quadranten IV, III und II für eine Anzahl verschiedener Eingangsleistungen I kann die in Quadrant I gezeigte zusammengesetzte Kennlinie, die die Eingangsdichte D direkt als eine Funktion der Eingangsleistung I darstellt, konstruiert werden. Für eine Eingangsleistung ITH beispielsweise erhält man in Quadrant III den Logarithmus zur Basis 10 der Belichtung, wie durch die durchgezogene Linie darstellt ist. Verwenden der Kurve (b) bin Quadrant II ergibt die Dichte für diese Belichtung als DF. Zurückkehrend zu Quadrant I kann somit ein Punkt an den Schnittpunkt von beiden, DF und ITH gesetzt werden, um direkt anzuzeigen, daß für eine Eingangsleistung ITH eine Dichte DF resultiert, wenn die Kurve (b) in Quadrant II verwendet wird.
Wenn angenommen wird, daß die HD-Kurve des Silbersalz-Filmes eine Kennlinie mit einem sehr schmalen Belichtungsspielraum hat, wie durch (a) im zweiten Quadranten darstellt ist, kann das Aufzeichnen von der Basis-Dichte DB des Silbersalz-Filmes bei einem gewünschten Laser-Emissionsbereich bis hin zur Maximaldichte DMAX durchgeführt werden, wie durch (a) im ersten Quadranten darstellt ist. Da jedoch der Belichtungsspielraum eines normalen Silbersalz-Filmes zumindest zwischen 100 und 1000 zu 1 liegt, wird die wie durch (b) in dem zweiten Quadranten gezeigte Kennlinie erhalten. In diesem Fall ergibt sich die aufgezeichnete Kennlinie wie durch (b) in dem ersten Quadranten gezeigt, und wenn angenommen ist, daß der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers nur bis herab zu ITH verwendet wird, wird ein Schleier mit einer Dichte von DF erzeugt. Die Kurve bzw. Kennlinie (b) ist für den Fall des Einstellens auf die Maximaldichte DMAX. Wenn der Belichtungsbetrag unter Verwendung eines Niedrigleistungs-Halbleiterlasers oder eines optischen Filters verringert wird, so daß kein Schleier erzeugt wird, wird die Kennlinie (b) im zweiten Quadranten nach links versetzt, um zur Kurve (c) zu werden. In diesem Fall verringert sich die erhaltene Maximaldichte von DMAX zu DM, obwohl kein Schleier erzeugt wird, und der gewünschte Dichtebereich kann nicht erhalten werden.
Als ein herkömmliches Beispiel zum Behandeln des vorstehend beschriebenen Nachteils gibt es die Japanische Patentveröffentlichung (Kokai) JP-A-63102552 (1988). Dies ist ein Verfahren, in dem der gesamte Bereich des LED-Emissionsbereiches und des Laser-Emissionsbereiches eines Halbleiterlasers verwendet wird, und eine Nachschlagetabelle wird zum Korrigieren seiner nichtlinearen Eigenschaft verwendet, wie allgemein bei einer nichtlinearen Korrektur.
Eine durch dieses Verfahren erhaltene Kennlinie ist in Fig. 5(B) darstellt. Der erste Quadrant in Fig. 5(B) entspricht dem ersten Quadranten in Fig. 5(A). In diesem Fall gibt die Abszisse jedoch das Eingangssignal N wieder, da das Eingangssignal in den Ansteuerstrom umgewandelt wird, nachdem es durch die Nachschlagetabelle korrigiert wurde. Der zweite Quadrant zeigt eine zusammengesetzte Kennlinie aus der Kennlinie des Halbleiterlasers und der Kennlinie eines Silbersalz-Filmes, und ist identisch mit der durch (b) in dem ersten Quadranten in Fig. 5(A) gezeigten. Der dritte Quadrant zeigt eine Korrektur-Kennlinie. Bei diesem Beispiel wird sie zu einer Kennlinie, die symmetrisch zu der des zweiten Quadranten ist, da der erste Quadrant eine lineare Kennlinie hat. Dieser Transformationsprozeß ist beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 61-81075 (1986) ausführlich beschrieben, und eine ausführliche Erklärung desselben ist ausgelassen.
Es ist äußerst schwierig und daher unpraktikabel, die Korrektur in dem dritten Quadranten durch eine analoge Schaltung durchzuführen, und herkömmlicherweise ist eine Nachschlagetabelle einer Digitalschaltung verwendet. Da der Ausgang der Nachschlagetabelle proportional zu dem Ansteuerstrom des Halbleiterlasers ist, sind sie einander äquivalent, und eine Transformation derselben ist ausgelassen. Da bei dem vorliegenden herkömmlichen Beispiel der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers von 0 bis IMAX verwendet wird und der Lichtausgang von 0 bis PMAX verwendet werden kann, ist es möglich, einen Silbersalz-Film abzutasten, der einen großen Belichtungsspielraum hat. Da die zu korrigierende nichtlineare Kennlinie bei diesem Beispiel jedoch eine steile Steigung und einen scharfen Wendepunkt hat und durch die Nachschlagetabelle der Digitalschaltung korrigiert wird, treten verschiedene Unzulänglichkeiten auf. Ein Betrag von weniger als einem Bit kann nicht durch die Digitalschaltung ausgedrückt werden, und die Dichtedifferenz, die dargestellt werden kann, ist durch den Ausgang der Nachschlagetabelle begrenzt, das heißt, 1 LSB auf der I-Achse, und wird ΔD, wie in Fig. 5(B) gezeigt. ΔD ist proportional zu der Steigung der Kennlinie des zweiten Quadranten. Wenn ΔD groß ist, erscheint in einem aufgezeichneten Bild eine sogenannte Pseudokontur. Um ΔD auf einen kleinen Wert zu unterdrücken, muß die Anzahl von Bits der Nachschlagetabelle groß sein. Wie vorstehend beschrieben ist zudem ein scharfer Wendepunkt in der Kennlinie, und eine Abstufungs-Verzerrung erscheint in einem aufgezeichneten Bild, wenn der Wendepunkt exakt korrigiert wird. Tatsächlich ist es jedoch schwierig, den scharfen Wendepunkt exakt zu korrigieren.
Als ein weiteres herkömmliches Beispiel gibt es die Japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) JP-A-61124921 (1986) (US-A-4679057). Dies ist ein Verfahren, bei dem eine begrenzte Anzahl von Lichtausgängen innerhalb des Laser-Emissionsbereiches eines Halbleiterlasers verwendet werden, und der Belichtungsbetrag verändert wird, indem eine Pulsweitenmodulation der Lichtausgänge durchgeführt wird, um den Dynamikbereich zu erweitern, in gewisser Weise einem mehrwertigen Dither-Verfahren ähnlich. Dieses Verfahren beruht auf dem Reziprozitäts-Gesetz, daß Dichte durch den Belichtungsbetrag bestimmt ist, der das Produkt der Lichtintensität und Belichtungszeit ist. Das heißt, in der vorstehend beschriebenen Formel (I) ist die Dichte konstant, wenn E konstant ist, ob P verändert wird, während T konstant gehalten wird, oder T verändert wird, während P konstant gehalten wird. Demzufolge wird bei dem vorliegenden herkömmlichen Beispiel der Dynamikbereich des Belichtungsbetrages groß, während der Dynamikbereich des Lichtausgangs des Halbleiterlasers schmal belassen wird, und der Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal und dem Belichtungsbetrag kann auch eine nahezu lineare Kennlinie haben. Dieses Beispiel hat jedoch die folgenden Probleme.
Fig. 7 zeigt Verteilungen des Belichtungsbetrages, wenn optisches Abtasten durch Einschalten und Ausschalten von Laserlicht durchgeführt wird. In Fig. 7(A), 7(B) und 7(C) bezeichnet das Symbol a die Intensitätsverteilung des Laserlichts, die nahezu eine Gaußverteilung zeigt. Das Symbol b zeigt das Steuersignal des Laserlichts an, und die Abszisse stellt die Zeitachse dar. Wenn das Laserlicht mit einer konstanten Geschwindigkeit V&sub0; abtastet, beträgt eine Entfernung L
L = V&sub0; T ...(3)
und L und T sind einander äquivalent. Das Symbol c gibt die Verteilung des Belichtungsbetrages an, die das Überlagerungsintegral von a und b ist, wobei das Verfahren dafür beispielsweise in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) JP-A-62104268 konkret beschrieben ist. Fig. 7(A) ist ein Fall, in dem der Halbleiterlaser auf maximalen Lichtausgang eingestellt ist, und das Einschalten für ein Bildelement und Ausschalten für ein Bildelement wiederholt werden. Die Form der Verteilung c des Belichtungsbetrages ist entsprechend dem Strahldurchmesser des Laserlichts verschieden, aber der Ein-Abschnitt und der Aus-Abschnitt sind stets symmetrisch zueinander und das Betriebsdauerverhältnis ist 1:1. Das heißt, das Verhältnis der Zeilenweite eines Abschnitts hoher Dichte zu dem eines Abschnitts geringer Dichte eines aufgezeichneten Bildes beträgt eins. Fig. 7(B) zeigt einen Fall einer analogen Modulation, bei der der Lichtausgang des Halbleiterlasers verringert wird, und das Einschalten für ein Bildelement und das Ausschalten für ein Bildelement wie im Fall von Fig. 7(A) wiederholt wird, und stellt einen Fall dar, in dem der Belichtungsbetrag zu einem Viertel gemacht wird, indem der Lichtausgang zu ungefähr einem Viertel von dem im Fall von Fig. 7(A) gemacht wird. Auch in diesem Fall ist der Ein-Abschnitt und der Aus-Abschnitt in c symmetrisch zueinander und das Betriebsdauerverhältnis ist 1:1. Das heißt, wie aus dem Beispiel in Fig. 7(B) entnommen werden kann, wenn der Lichtausgang unter Beibehaltung des Betriebsdauerverhältnisses der Ein-Aus-Steuerung des Halbleiterlasers bei 1:1 verändert wird, wird auch das Betriebsdauerverhältnis der Verteilung des Belichtungsbetrages bei 1:1 beibehalten. Das heißt, wenn der Kontrast eines aufgezeichneten Bildes verändert wird, wird das Verhältnis der Zeilenweite eines Abschnitts hoher Dichte zu dem eines Abschnitts geringer Dichte bei 1 gehalten. Dies ist eine wünschenswerte Eigenschaft. Wie in Fig. 7(C) gezeigt, ist jedoch in diesem Fall einer Pulsweitenmodulation, in dem der Belichtungsbetrag zu einem Viertel gemacht wird, indem die Einschaltzeit des Lasers zu einem Viertel gemacht wird, ähnlich b, wobei der Lichtausgang des Halbleiterlasers bei dem Maximalwert belassen wird, ähnlich a, werden der Ein-Abschnitt und der Aus-Abschnitt unsymmetrisch, wie in c darstellt, und der Ein-Abschnitt wird kürzer und der Aus-Abschnitt wird länger. Wenn durch eine Pulsweitenmodulationssteuerung bei diesem herkömmlichen Beispiel der Kontrast für einen Silbersalz-Negativfilm verringert wird, tritt demzufolge der Nachteil auf, daß die Weite des Ein-Abschnittes schmaler wird und schwarze Zeilen dünner werden. Da in den herkömmlichen Fällen Pulsweitenmodulation bei einem hohen Lichtausgang durchgeführt wird, tritt dieses Phänomen ziemlich deutlich hervor. Somit war es unmöglich, ein ausgezeichnetes Bild zu erhalten.
Bei dem herkömmlichen Beispiel, in dem der gesamte Emissionsbereich der LED-Emission und der Laser-Emission eines Halbleiterlasers korrigiert wird, besteht, wie vorstehend erklärt, der Nachteil, daß es tatsächlich schwierig ist, seine extrem nichtlineare Kennlinie zu korrigieren. In einem anderen herkömmlichen Beispiel, in dem eine mehrwertige Pulsweitenmodulation in dem Laser-Emissionsbereich durchgeführt wird, besteht der Nachteil, daß Veränderungen in der aufgezeichneten Zeilenweite sich aufgrund des Kontrastes eines aufgezeichneten Bildes manifestieren, und einen schlechten Einfluß auf die Qualität eines Bildes ausüben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl von Abstufungen in einem Laseraufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen eines Bildes mit vielen Abstufungen durch Intensitätsmodulation eines Halbleiterlasers zu erhöhen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, den Dynamikbereich bei einer Halbleiterlaser-Modulation zu erweitern, indem ein instabiler Betriebsbereich (ein LED-Bereich) eines Halbleiterlasers, der zuvor nicht verwendet werden konnte, verwendbar gemacht wird.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Laseraufzeichnungsgerät zu schaffen, bei dem unter Verwendung einer Dreieckwelle ein qualitativ gutes Bild erhalten werden kann, während eine Pulsweitenmodulation dürchgeführt wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Laseraufzeichnungsgerät zu schaffen, bei dem ein Bild guter Qualität erhalten werden kann, indem mehrfach Pulsweitenmodulationen für ein Bildelement durchgeführt werden, während die Pulsweitenmodulation durchgeführt wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zu schaffen, das eine Nachschlagetabelle zum Korrigieren nichtlinearer Kennlinien eines Halbleiterlasers und eines Silbersalz-Filmes mit einer geringen Anzahl von Bits bilden kann.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Laserbestrahlungsgerät gelöst, mit einem durch ein Modulationssignal direkt modulierbaren Laser, in dem die Laserschwingung instabil wird, wenn die Amplitude des Modulationssignals kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, und in dem die Laserschwingung stabil wird, wenn die Amplitude des Modulationssignals größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert; einer Einrichtung zum Vergleichen der Amplitude des Modulationssignals mit einem vorbestimmten Wert in der Nähe des vorbestimmten Schwellenwerts; Einrichtungen zum Modulieren einer Emissionsintensität des Lasers, wenn die Amplitude des Modulationssignals größer ist als der vorbestimmte Wert; und Einrichtungen zum Modulieren einer Emissionsdauer des Lasers, wenn die Amplitude des Modulationssignals kleiner ist als der vorbestimmte Wert.
Mit Bezug auf die folgende Beschreibung, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung zur Verfügung gestellt ist, werden die Vorteile der Erfindung für Fachleute auf dem Gebiet klar und deutlich werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2, die die Fig. 2(a) bis 2(g) umfaßt, Darstellungen von Signalverläufen bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1;
Fig. 3, die die Fig. 3(a) bis 3(g) umfaßt, Darstellungen von Signalverläufen in einem anderen Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Kennlinie zwischen Ansteuerstrom und Lichtausgang eines Halbleiterlasers;
Fig. 5, die aus Fig. 5(A) und 5(B) zusammengesetzt ist, Kennlinien von aufgezeichneten Bildern bei herkömmlichen Beispielen;
Fig. 6, die aus Fig. 6(A) und 6(B) zusammengesetzt ist, Kennlinien von aufgezeichneten Bildern gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 Signalverläufe des Einflusses durch die Pulsweitenmodulation; und
Fig. 8 einen Signalverlauf der Verbesserung des Einflusses durch die Pulsweitenmodulation gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 wird ein Ausgang eines Taktgenerators 1 von einem Taktteiler 2 frequenzgeteilt, und steuert einen Adreßzähler 3 an. Bilddaten wurden durch eine (nicht gezeigte) getrennte Einrichtung in einem Bildspeicher 4 aufgezeichnet, und in einer durch den Adreßzähler 3 bezeichneten Adresse gespeicherte Bilddaten werden beim Bildaufzeichnen ausgegeben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen Bilddaten aus 12 Bits und haben Werte 0 bis 4095. Aus dem Bildspeicher 4 ausgelesene Bilddaten werden durch eine Nachschlagetabelle 5 umgewandelt und einem Multiplexer 6 zugeführt. Die Datenumwandlung durch die Nachschlagetabelle 5 wird später beschrieben. Wenn Bilddaten größer als ein vorbestimmter Wert sind, wählt der Multiplexer 6 einzugebende Bilddaten aus und gibt die Daten durch eine Operation aus, die später beschrieben wird. Die Daten werden dann durch einen D/A-Umwandler bzw. Konverter 7 in ein- analoges Signal umgewandelt, und das analoge Signal wird in einem Stromverstärker 8 zu einem Stromsignal, um einen Halbleiterlaser 9 anzutreiben. Ein von dem Halbleiterlaser 9 abgegebenes Licht führt aufgrund eines rotierenden Polygonspiegels 10 über ein (nicht dargestelltes) optisches System eine Hauptabtastung auf einem Silbersalz- Film 11 durch. Der Silbersalz-Film 11 wird relativ in der Richtung des Pfeiles in Fig. 1 durch ein anderes (nicht gezeigtes) Ansteuersystem bewegt, um einer Unterabtastung unterzogen zu werden. Das Laserlicht führt eine Rasterabtastung auf dem Silbersalz-Film 11 durch, um ein latentes Bild auszubilden.
Ein synchronisierendes Signal für jedes Abtasten durch den rotierenden Polygonspiegel 10 wird herkömmlicherweise von einem (nicht dargestellten) Photodetektor erfaßt und steuert den Adreßzähler 3. Da der Lichtausgang des Halbleiterlasers aufgrund der Temperatur variiert, wird herkömmlicherweise zudem eine automatische Leistungssteuerschaltung (APC) zum Durchführen der Rückkopplung eines Signals des Photodetektors, der den Lichtausgang empfängt, zum Ansteuerstrom verwendet, jedoch ist das Schaltbild der Schaltung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgelassen.
Ein vorbestimmter Wert 12, ein in Übereinstimmung mit der Kennlinie des zu verwendenden Halbleiterlasers eingestellter digitaler Wert, verbindet den Pegel des Digitalsignals mit einer Energieversorgung oder der Masse. Es ist auch möglich, den vorbestimmten Wert 12 unter Verwendung eines variablen Schalters veränderlich zu machen. Bei der vorliegenden Erfindung ist der vorbestimmte Wert auf 255 eingestellt. Dieser Wert ist 1/16 des Maximalwerts von Bilddaten, und der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers in diesem Fall ist IMIN in Fig. 4, und der Lichtausgang ist PMIN in dem Laser-Emissionsbereich. Der vorbestimmte Wert 12 ist nicht auf 255 begrenzt, sondern kann jeden Wert annehmen, vorausgesetzt daß der Lichtausgang PMIN bei dem Ansteuerstrom IMIN innerhalb des Laser-Emissionsbereiches liegt. Es ist jedoch vorzuziehen, daß PMIN nahe dem Schwellenwert PTH liegt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt PMIN 1/16 von PMAX. Da IMIN sehr viel größer als 1/16 von IMAX ist, ist es andererseits vorgesehen, daß ein Bias-Strom in dem Stromverstärker 8 fließt, so daß der Strom zu IMIN wird, wenn der Eingang des D/A-Konverters 255 ist. Ein Digital-Vergleicher 13 vergleicht den Ausgang der Nachschlagetabelle 5 mit dem vorbestimmten Wert 12, und gibt ein Signal eines hohen Pegels ab, wenn der Ausgang der Nachschlagetabelle 5 größer als der vorbestimmte Wert 12 ist, das heißt 255. Dieser Ausgang steuert die Ausgangsauswahl des Multiplexers 6 und gibt den Eingang der Nachschlagetabelle 5 im Fall eines hohen Pegels aus. Wenn im Gegensatz dazu der Ausgang der Nachschlagetabelle 5 nicht größer ist als der vorbestimmte Wert 12, das heißt, nicht größer als 255, gibt der Digital-Vergleicher 13 einen niedrigen Pegel ab, und der Multiplexer 6 gibt 255 aus, was der vorbestimmte Wert ist. Wenn Bilddaten, nachdem sie durch die Nachschlagetabelle 5 umgewandelt wurden, nicht größer als 255 sind, wird der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers demzufolge immer zu dem konstanten Wert IMIN. Die niedrigeren 8 Bit des Ausgangs der Nachschlagetabelle 5 werden einem Vergleicher 15 zugeführt, nachdem sie durch einen D/A-Konverter 14 zu einem Analogsignal gewandelt wurden, und werden mit einem Ausgang eines Dreieckwellensignalgenerators 16 verglichen, der synchron mit einem Ausgang des Taktgenerators 1 eine Dreieckwelle erzeugt. Wenn der Ausgang des Dreieckwellensignalgenerators 16 größer als der Ausgang des D/A-Konverters 14 ist, nimmt der Ausgang des Vergleichers einen hohen Pegel an, und schaltet eine Schalteinrichtung 17, wie beispielsweise einen Transistor und dergleichen ein. Wenn der Transistor 17 eingeschaltet bzw. leitend ist, wird der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 9 Null. Jedoch ist der Wert der niedrigeren 8 Bits für den D/A-Konverter 14 manchmal kleiner als 255, selbst wenn Bilddaten nach der Umwandlung größer als 255 sind. Deshalb steuert der Ausgang des Digital-Vergleichers 13 eine Schalteinrichtung 18, wie beispielsweise einen Transistor und dergleichen, und schaltet den Transistor 18 ein, um zu verhindern, daß der Transistor 17 eingeschaltet wird, wenn die umgewandelten Bilddaten größer als 255 sind.
Ein Beispiel von derartig gesteuerten Signalen ist in Fig. 2 dargestellt. Die Signale in den Fig. 2(a) bis 2(g) entsprechen jeweils Signalen, die in Fig. 1 durch (a) bis (g) dargestellt sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Fall dargestellt, in dem das Frequenzteilungsverhältnis des Taktteilers 2, der in Fig. 1 dargestellt ist, 1 ist, das heißt, ein Beispiel in dem keine Frequenzteilung durchgeführt wird, und die Periode von Bilddaten, die gelesen werden, gleich der Periode der Dreieckwelle ist. Fig. 2(b) zeigt den Wert von Bilddaten nach der Umwandlung. Wenn beispielsweise der Wert 383 beträgt, nimmt das Signal (f) teilweise einen hohen Pegel an, da die niedrigeren 8 Bit kleiner als 255 sind, aber das Signal (c) ist auf einem hohen Pegel. Daher wird der Transistor 18 eingeschaltet, aber der Transistor 17 wird nicht eingeschaltet, und der Ansteuerstrom (g) des Halbleiterlasers 9 wird keiner Pulsweitenmodulation unterzogen.
Wenn eine Sägezahnwelle anstatt der Dreieckwelle als ein Vergleichssignal verwendet wird, wird, während die Pulsweitenmodulation durchgeführt wird, die Pulsweitenmodulation vom linken Ende oder dem rechten Ende eines Bildelements mit einer Weite in Übereinstimmung mit der Dichte eines Bildelements durchgeführt. In diesem Fall gibt es das Problem, daß beim Zeichnen einer geraden Linie in der Nebenabtastrichtung, wenn die Dichten jedes Bildelements auf der Linie unterschiedlich voneinander sind, der Mittelpunkt jedes Bildelements entsprechend der Dichte versetzt ist, und die gezeichnete gerade Linie nicht als gerade Linie erscheint. Wenn, wie in der vorliegenden Erfindung, eine Dreieckwelle verwendet wird, ist im Gegensatz dazu der Mittelpunkt jedes Bildelements stets aufgereiht, selbst wenn die Dichten der Bildelemente auf der Limie sich ändern, wenn eine gerade Linie in der Nebenabtastrichtung gezeichnet wird, da die Modulation derart durchgeführt wird, daß die Pulsweite von der Mittenposition eines Bildelements aus erweitert wird, und eine ausgezeichnete gerade Linie kann erhalten werden. Demzufolge kann, verglichen mit dem Fall, in dem eine Sägezahnwelle verwendet wird, ein Bild besserer Qualität erhalten werden.
Wenn Bilddaten, nachdem sie durch die Nachschlagetabelle 5 umgewandelt wurden, größer als 255 sind, wird der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers 9 somit einer analogen Modulation unterzogen, und wenn die Bilddaten nicht größer als 255 sind, wird eine Pulsweitenmodulation durchgeführt, wobei der Ansteuerstrom auf einem konstanten Wert gehalten wird. Die Pulsweite ist proportional zu dem Datenwert 0 bis 255, und es ist aus der vorstehend beschriebenen Formel (1) ersichtlich, daß der Datenwert proportional zum Belichtungsbetrag ist.
Fig. 6 stellt Diagramme dar, die Aufzeichnungskennlinien entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellen; Fig. 6(A) und 6(B) entsprechen jeweils Fig. 5(A) und 5(B). In Fig. 5(A) sind Bilddaten und der Ansteuerstrom des Halbleiterlasers proportional und äquivalent zueinander, während in Fig. 6(A), aufgrund der Pulsweitenmodulation, Bilddaten N und Ansteuerstrom zwischen IMIN und IMAX entsprechenden Werten einander äquivalent sind, aber nicht bei Werten äquivalent sind, die nicht größer als der IMIN entsprechende Wert sind. Die Ordinate des vierten Quadranten stellt den Belichtungsbetrag E dar. Die Einschaltzeit für ein Bildelement ist zwischen IMIN und IMAX entsprechenden Werten konstant, und der Zusammenhang zwischen Bilddaten und dem Belichtungsbetrag ist identisch zu der Beziehung zwischen dem Ansteuerstrom und von dem Halbleiterlaser abgegebenen Licht und zeigt ein nahezu lineares Verhalten. Der Zusammenhang zwischen Bilddaten und dem Belichtungsbetrag zeigt bei Werten, die nicht größer als der IMIN entsprechende Wert sind, ein lineares Verhalten, wie vorstehend beschrieben. In diesem Fall ist das Verhältnis des Eingangs zum Ausgang der Nachschlagetabelle 5 in Fig. 1 1:1, und eingegebene Bilddaten werden ausgegeben wie sie sind. Wenn eine Grauskala von 0 bis 4095 als Bilddaten gespeichert ist, kann die Kennlinie wie im ersten Quadranten gezeigt erhalten werden. Die Nachschlagetabelle 5 besteht herkömmlicherweise aus einem Speicher wahlfreien Zugriffs bzw. einem RAM, und ihr Inhalt kann mittels eines Mikrocomputers und dergleichen frei neu geschrieben werden. Wie beim Vergleichen von Fig. 6 mit Fig. 5 deutlich wird, hat die Kennlinie, die bei der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, eine weniger steile Steigung und keinen scharfen Wendepunkt, verglichen mit denen der herkömmlichen Beispiele. Wenn die in dem dritten Quadranten in Fig. 6(B) dargestellte Kennlinie in die Nachschlagetabelle 5 geschrieben wird und die Kennlinie eines aufgezeichneten Bildes in eine lineare Kennlinie korrigiert wird, ist demzufolge die Differenz ΔD der Dichte pro 1 LSB kleiner als die der herkömmlichen Beispiele, da die Steigung weniger steil ist, und die Anzahl von Bits der Nachschlagetabelle wird kleiner. Zudem existiert keine Schwierigkeit bei der Korrektur, da es keinen scharfen Wendepunkt gibt. Wie in Fig. 6(B) gezeigt, kann zudem die Verarbeitung bei der der nichtlinearen Korrektur vorhergehenden Stufe, das heißt, eine Kennlinie, die der dem vierten Quadranten von Fig. 6(B) entsprechenden Kennlinie äquivalent ist, in dem ersten Quadranten erhalten werden, wenn eine nichtlineare Korrektur einmal durchgeführt ist, und es ist möglich, die Kennlinie eines aufgezeichneten Bildes frei einzustellen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Pulsweitenmodulation in Abschnitten mit geringer Dichte durchgeführt, deren Dichten nicht größer sind als DA. Somit tritt das Phänomen, daß schwarze Zeilen dünn werden, nur in Bereichen sehr geringer Dichte auf, und vom Gesichtspunkt der praktischen Verwendung stellt sich kein merkliches Problem.
Obwohl der Pulsweitenmodulator, der aus durch Bezugszeichen 14, 15 und 16 in Fig. 1 bezeichneten Komponenten besteht, als analoge Schaltung dargestellt ist, kann die selbe Funktion auch durch Lesen eines Speichers geschaffen werden, in dem der Schwellenwert im Zyklus eines Bildelements geschrieben wurde, und durch Vergleichen der gelesenen Daten mit 8-Bit- Bilddaten in einem Digital-Vergleicher. In diesem Fall wird der Takt zum Lesen des Speichers zum 256-fachen des Taktes eines Bildelements in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Somit ist ein sehr schneller Takt erforderlich.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dies ist ein Beispiel, bei dem die Frequenz des Taktgenerators 1 in Fig. 1 auf das zweifache der Lesefrequenz der Bilddaten eingestellt ist, das Frequenzteilungsverhältnis des Taktteilers ist auf 2 eingestellt, und Pulsweitenmodulation wird zweimal innerhalb des Zeitintervalls von einem Bildelement durchgeführt. Die Signale in Fig. 3(a) bis 3(g) entsprechen jeweils (a) bis (g) in Fig. 2. Die Verteilung des Belichtungsbetrags in diesem Fall ist in Fig. 8 dargestellt. Symbole a bis c in Fig. 8 entsprechen Symbolen a bis c in Fig. 7. In diesem Beispiel, ist die Einschaltzeit für ein Viertel Bildelement in Fig. 7(c) in zwei Abschnitte für ein Achtel Bildelement unterteilt. Obwohl das Integral des Belichtungsbetrags gleich ist, ist es verständlich, daß das Betriebsdauerverhältnis des Ein-Abschnittes zu dem Aus-Abschnitt bei der Verteilung des Belichtungsbetrages verbessert ist. In Fig. 8 ist der Lichtausgang zum Zweck des Erlaubens eines deutlichen Vergleiches mit Fig. 7 als PMAX wiedergegeben; tatsächlich jedoch ist es PMIN bei der vorliegenden Erfindung, und das vorstehend beschriebene Phänomen tritt lediglich bei Abschnitten mit geringem Kontrast auf.
Wenn die Frequenz des Taktgenerators 1 und das Frequenzteilungsverhältnis des Taktteilers 2 weiter vergrößert wird, ist es möglich, noch mehr Pulsweitenmodulationen innerhalb des Zeitintervalls von einem Bildelement durchzuführen, und das Betriebsdauerverhältnis der Verteilung des Belichtungsbetrages nahezu 1:1 zu machen. In diesem Fall sind jedoch der Dreieckwellensignalgenerator 16 und der Vergleicher 15 mit hoher Genauigkeit erforderlich. Für den praktischen Gebrauch sind zwei Modulationen innerhalb des Zeitintervalls von einem Bildelement, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, zufriedenstellend.
Obwohl die vorstehende Erklärung für die Ausführungsbeispiele vorgesehen wurde, die einen Halbleiterlaser verwenden, kann die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Lichtquelle angewendet werden, die von einem Halbleiterlaser verschieden ist, vorausgesetzt, daß sie direkt modulierbar ist und die Eigenschaft hat, daß Lichtschwingung in einen stabilen Bereich und in einen instabilen Bereich durch einen vorbestimmten Schwellenwert unterteilt ist, und "Laser" ist deshalb in diesem Sinn generell verwendet.

Claims

1. Laserbestrahlungsgerät mit: einem durch ein Modulationssignal (b) direkt modulierbaren Laser (9), in dem die Laserschwingung instabil wird, wenn die Amplitude des Modulationssignals (b) kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (Pth), und in dem die Laserschwingung stabil wird, wenn die Amplitude des Modulationssignals (b) größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert (Pth);

einer Einrichtung (13) zum Vergleichen der Amplitude des Modulationssignals (b) mit einem vorbestimmten Wert (12) in der Nähe des vorbestimmten Schwellenwerts (Pth); Einrichtungen (6, 7, 8) zum Modulieren einer Emissionsintensität des Lasers (9), wenn die Amplitude des Modulationssignals (b) größer ist als der vorbestimmte Wert (12); und Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer des Lasers (9), wenn die Amplitude des Modulationssignals (b) kleiner ist als der vorbestimmte Wert (12).

2. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 1, bei dem eine nichtlineare Kennlinie, die sich aus einer Laser (9) - Kennlinie und einer Aufzeichnungsmedium (11) - Kennlinie zusammensetzt, in eine im wesentlichen lineare Kennlinie korrigiert wird, indem Bezug auf eine Nachschlagetabelle (5) genommen wird.

3. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer eine Modulation einmal innerhalb des Zeitintervalls eines Bildelements durchführen.

4. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer derart modulieren, daß die Emissionsdauer von dem Mittenabschnitt eines Bildelements ausgehend erweitert wird.

5. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 4, bei dem die Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer eine Zeitmodulation durchführen, indem ein Dreieckwellensignal (e), das eine Periode von einem Bildelement hat, mit einem aus dem Modulationssignal (b) abgeleiteten Aufzeichnungssignal (d) verglichen wird.

6. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer eine Modulation mehrmals innerhalb einer einem Bildelement entsprechenden Zeitperiode durchführen.

7. Laserbestrahlungsgerät nach Anspruch 6, bei dem die Einrichtungen (14, 15, 16) zum Modulieren einer Emissionsdauer eine Zeitmodulation durchführen, indem ein Dreieckwellensignal (e), das eine Periode von einem ganzzahligen Vielfachen eines Bildelements hat, mit einem aus dem Modulationssignal (b) abgeleiteten Aufzeichnungssignal (d) verglichen wird.

8. Laseraufzeichnungsgerät mit: dem Laserbestrahlungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, und einer Einrichtung (10) zum Bestrahlen eines Aufzeichnungsmediums (11) mit dem modulierten Laserlicht.

9. Laseraufzeichnungsgerät nach Anspruch 8, bei dem das Aufzeichnungsmedium (11) ein Aufzeichnungsblatt ist, und das Aufzeichnen zweidimensional durchgeführt wird, indem das Laserlicht und das Aufzeichnungsblatt relativ zueinander bewegt werden.

10. Laseraufzeichnungsgerät nach Anspruch 9, bei dem das Aufzeichnungsmedium (11) ein photoempfindlicher Silbersalz- Film ist.

11. Laseraufzeichnungsgerät mit: dem Laserbestrahlungsgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, einer Einrichtung zum Durchführen einer Hauptabtastung des Aufzeichnungsmediums (11) mit dem modulierten Laserlicht, und einer Einrichtung zum Durchführen einer Nebenabtastung des Aufzeichnungsmediums (11) in einer die Hauptabtastrichtung kreuzenden Richtung.