JPS5932771B2 - Scanning optics with halftone image forming optics - Google Patents

Scanning optics with halftone image forming optics

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JPS5932771B2
JPS5932771B2 JP51083749A JP8374976A JPS5932771B2 JP S5932771 B2 JPS5932771 B2 JP S5932771B2 JP 51083749 A JP51083749 A JP 51083749A JP 8374976 A JP8374976 A JP 8374976A JP S5932771 B2 JPS5932771 B2 JP S5932771B2
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scanning
optical system
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source section
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尚登 河村
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は像走査装置において、中間調画像を記録又は表
示媒体上に記録表示する中間調画像形成光学系を有する
走査光学系に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a scanning optical system in an image scanning device, which has a halftone image forming optical system for recording or displaying a halftone image on a display medium.

一般に回転多面鏡や振動ミラーを用いた走査光学系は走
査角度を大きく取れること、色分散の少ないこと等によ
りレーザを用いたファクシミリ装置、各種ディスプレイ
装置、印刷装置等に多く用いられている。特に回転多面
鏡を用いる場合には高速の走査装置として広く使用され
ている。斯かる走査光学系において中間調画像を記録又
は表示する方法としては従来光変調器により走査用のビ
ームに強度変調を与え、この強度変調されたビームによ
り記録又は表示する方法があり、その一実施例が第1図
に示されている。第1図においてレーザ1からの走査用
ビームは入射レンズ2により収斂し音響光学的光変調素
子3(以下AO素子と言う)へ入射する。AO素子は駆
動系5により強度変調されたAM信号により超音波を発
生し、この超音波の波面により走査用ビームはブラック
回折を起こす。この回折光の強度はAO素子に印加する
駆動系5からの信号の強度に比例するため、この信号強
度を画像の濃淡に応じて動作させることにより回折光の
強度を変化させる。この様にして強度変調された走査用
ビームは出射レンズ4で再び平行化されスリット6によ
り前記回折光のみ通過せしめビームエクスパンダー7に
よりビーム径が広げられた後回転多面鏡8で走査され結
像レンズ9を介して記録面10上に結像される。新株な
強度変調を受けた記録面10上のスポットは、第2図A
に示す様に強度の強いスポット及び第2図Bに示す如く
強度の弱いスポットとの間を前記駆動系5の制御により
連続的又は不連続的に変化を受ける。上記の如く強度変
調された走査スポットを記録面又は表示面に照射した場
合その記録面又は表示面の露光量と濃度の関係を示す特
性曲線の形状により記録或いは表示されたときの濃度分
布が異なる。
In general, scanning optical systems using rotating polygon mirrors or vibrating mirrors are widely used in laser-based facsimile machines, various display devices, printing devices, etc. because they allow a large scanning angle and have little chromatic dispersion. In particular, when a rotating polygon mirror is used, it is widely used as a high-speed scanning device. As a method of recording or displaying a halftone image in such a scanning optical system, there is a conventional method of imparting intensity modulation to a scanning beam using an optical modulator and recording or displaying with this intensity-modulated beam. An example is shown in FIG. In FIG. 1, a scanning beam from a laser 1 is converged by an entrance lens 2 and enters an acousto-optic light modulation element 3 (hereinafter referred to as AO element). The AO element generates an ultrasonic wave using an AM signal whose intensity is modulated by the drive system 5, and the scanning beam causes black diffraction due to the wavefront of this ultrasonic wave. Since the intensity of this diffracted light is proportional to the intensity of the signal from the drive system 5 applied to the AO element, the intensity of the diffracted light is changed by operating this signal intensity according to the density of the image. The scanning beam whose intensity has been modulated in this way is collimated again by the output lens 4, and only the diffracted light passes through the slit 6.The beam diameter is expanded by the beam expander 7, and then scanned by the rotating polygon mirror 8 to form an image. An image is formed on the recording surface 10 via the lens 9. The spots on the recording surface 10 that have undergone the new strain intensity modulation are shown in Figure 2A.
The driving system 5 is controlled to continuously or discontinuously change between a strong spot as shown in FIG. 2B and a weak spot as shown in FIG. 2B. When a recording surface or display surface is irradiated with an intensity-modulated scanning spot as described above, the density distribution when recorded or displayed differs depending on the shape of the characteristic curve showing the relationship between the exposure amount and density of the recording surface or display surface. .

第3図及び第4図は異なる2つの理想化された露光量と
濃度の関係を示す特性曲線を示している。第3図は特性
曲線(実線)が完全にステップ関数となつている場合、
第2図に示す光スポット(C1、C2)が記録又は表示
された場合は輪部の明瞭な面積の異なる所謂網点が得ら
れる。第4図に示す特性曲線(実線)は直線的形状をし
た場合で、第2図に示す光スポットで照射した場合得ら
れる濃度分布は、第3図に示す如く明瞭な輪部を有する
ものでなく光スポットの光量の分布に応じて濃淡の異な
るものが得られる。第3図及び第4図に示した特性曲線
は理想的なモデルを示したもので、実際の特性曲線は諸
々の要因によりこの形状からずれている。
FIGS. 3 and 4 show two different idealized characteristic curves of the relationship between exposure and density. Figure 3 shows that when the characteristic curve (solid line) is completely a step function,
When the light spots (C1, C2) shown in FIG. 2 are recorded or displayed, so-called halftone dots with clearly different areas of limbus are obtained. The characteristic curve (solid line) shown in Fig. 4 is in the case of a linear shape, and the density distribution obtained when irradiated with the light spot shown in Fig. 2 has a clear ring as shown in Fig. 3. Instead, different shades of light and shade can be obtained depending on the distribution of the light intensity of the light spot. The characteristic curves shown in FIGS. 3 and 4 represent ideal models, and actual characteristic curves deviate from this shape due to various factors.

例えば第3図において実際の特性曲線は点線で示される
様にだれたものであり従つて縁のボケた網点となる。し
かも光強度の強さがそのまま網点の大きさと比例せず、
光強度が大きくなると網点の径の変化が緩くなるため補
正系が必要であり網点の大きさにも限度がある。又第4
図に示す方法においても現実の特性曲線は点線で示す如
く直線からずれたものである。従つて特性曲線の線型部
分以外の所を用いた場合には濃度の飽和環境が生じるた
め、直線部分のみを用いることが必要である。又この直
線部分が狭い場合には多くの階調度をとることができな
い。この様に中間調画像を感光部の感光特性を利用し形
成する方法は、感光部の特性に応じてその都度走査ビー
ムの強度の変調方法を変化させなければならない。
For example, in FIG. 3, the actual characteristic curve is sloping as shown by the dotted line, resulting in halftone dots with blurred edges. Moreover, the strength of the light intensity is not directly proportional to the size of the halftone dot,
As the light intensity increases, the change in the diameter of the halftone dot becomes slower, so a correction system is required, and there is a limit to the size of the halftone dot. Also the fourth
Even in the method shown in the figure, the actual characteristic curve deviates from a straight line as shown by the dotted line. Therefore, if a portion other than the linear portion of the characteristic curve is used, a concentration saturated environment will occur, so it is necessary to use only the linear portion. Furthermore, if this straight line portion is narrow, many gradations cannot be achieved. In this method of forming a halftone image by utilizing the photosensitive characteristics of the photosensitive section, the method of modulating the intensity of the scanning beam must be changed each time depending on the characteristics of the photosensitive section.

又感光部の特性は周囲の環境の変化例えば気温、湿度等
の変化により影響を受けやすく、特に感光部に電子写真
法を用いる場合には静電気を取り扱うためこの影響が顕
著に現われる。加うるにこの方法ではレーザ等の光源部
の出力が経時的に変動するドリフト現象の影響を除去す
ることができなく長期間安定した中間調画像を得ること
は大変困難なことであつた。本発明は上述した欠点の改
良を目的とするもので、記録表示面での感光特性の変動
の影響を受けることなく、安定した中間調画像を得るこ
とが可能な光学系を提供するものである。
Furthermore, the characteristics of the photosensitive area are easily affected by changes in the surrounding environment, such as changes in temperature and humidity, and this effect is particularly noticeable when electrophotography is used in the photosensitive area because static electricity is involved. In addition, this method cannot eliminate the influence of a drift phenomenon in which the output of a light source such as a laser changes over time, making it extremely difficult to obtain a halftone image that is stable over a long period of time. The present invention aims to improve the above-mentioned drawbacks, and provides an optical system capable of obtaining stable halftone images without being affected by fluctuations in photosensitive characteristics on the recording display surface. .

本発明においては中間調画像を得るために、従来の走査
ビームの強度変化と感光部材の感光特性を利用する方式
に代えて、走査ビームの断面の面積を変化させる光学系
を用いたものである。
In order to obtain a halftone image, the present invention uses an optical system that changes the area of the cross section of the scanning beam, instead of the conventional method that uses changes in the intensity of the scanning beam and the photosensitive characteristics of the photosensitive member. .

即ち本発明においては信号に応じて出射する走査ビーム
の波長を自在に変化できる光源部を設け、該光源部に画
像の濃淡の情報を与える信号を入力させ、画像の情報を
光源部からの波長変化に変換し、走査光学系に予め与え
た色収差特性を利用し、走査面上での走査ビームのスポ
ツト径を変化させるものである。走査面である記録部材
又は感光部材は波長感度特性を有することがある。
That is, in the present invention, a light source section that can freely change the wavelength of the scanning beam emitted according to a signal is provided, a signal giving information on the shading of an image is inputted to the light source section, and the image information is converted to the wavelength from the light source section. The spot diameter of the scanning beam on the scanning surface is changed using the chromatic aberration characteristics given to the scanning optical system in advance. The recording member or photosensitive member that is the scanning surface may have wavelength sensitivity characteristics.

即ち各波長に対して記録又は感光部材の感光度が異なる
ものである。記録又は感光部材の感光度が変化する領域
に走査ビームの波長領域がある場合は、走査光学系の色
収差による走査ビームの断面積の変化は正確に記録され
ない。斯様な場合には、記録又は感光部材の感光特性が
使用する走査ビームの波長領域でほぼ一定となる様に走
査光学系内にフイルタ一を設けるもので、走査ビームの
断面積の変化が正確に記録又は感光部材上に現われる様
にする。又、光源部の特性により、波長が変化すれば発
振する走査ビームの強度が変化することがあり、斯様な
場合においても光源部からの走査ビームの強度を一定に
するフイルタ一を光学系内に設ける。以下本発明を詳述
する。第5図は本発明の走査光学系の一実施例を示す斜
視図である。
That is, the photosensitivity of the recording or photosensitive member is different for each wavelength. If the wavelength region of the scanning beam is in a region where the photosensitivity of the recording or photosensitive member changes, changes in the cross-sectional area of the scanning beam due to chromatic aberration of the scanning optical system will not be accurately recorded. In such cases, a filter is installed in the scanning optical system so that the photosensitive characteristics of the recording or photosensitive member are approximately constant in the wavelength range of the scanning beam used, and the changes in the cross-sectional area of the scanning beam are accurately controlled. to be recorded or appear on a photosensitive member. Also, depending on the characteristics of the light source, the intensity of the oscillated scanning beam may change if the wavelength changes, and even in such cases, a filter is installed in the optical system to keep the intensity of the scanning beam constant from the light source. Provided for. The present invention will be explained in detail below. FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the scanning optical system of the present invention.

第5図において11は波長可変な光源部であり、該光源
部は駆動系12からの信号に応じた波長の走査ビームを
射出する。光源部11からの走査ビームは上記走査面の
感光特性を補正するフイルタ一13を通過した後ビーム
エクスバンダ一14によりそのビーム径を拡大された後
回転多面鏡15に入射する。回転多面鏡15で平面走査
される走査ビームは結像レンズ16を介して記録又は感
光部材である走査面17上に集光される。上記ビームエ
クスパンダ一14又は結像レンズ16又はビームエクス
パンダ一と結像レンズの両方は色収差を持つ様に設計さ
れている。即ち或る基準波長の走査ビームは上記走査光
学系により走査面17上に結像されるが、基準の波長と
は異なる走査ビームは走査面17上で結像されなくなり
ボケた像となる。従つて基準波長の走査ビームが走査面
上で最も小さな断面積の走査スポツトとなり、基準波長
からずれるに従つて走査スポツトのボケ量は大きくなり
走査スポツトの断面積は大きくなる。故に光源部11か
らの波長の変化により、走査面上に集光される走査スポ
ツトの断面積の変化を予め知つた土で、画像情報に対応
した信号を駆動系12から発信し光源部からの走査ビー
ムの波長を制御する。上述した様に色収差を持たせるレ
ンズ系はビームエクスパンダ一14又は結像レンズ16
及びその両方(14,16)でも良いが、望ましくはビ
ームエクスパンダ一14に色収差を持たせることである
In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a variable wavelength light source section, which emits a scanning beam having a wavelength corresponding to a signal from the drive system 12. The scanning beam from the light source section 11 passes through a filter 13 that corrects the photosensitive characteristics of the scanning surface, is expanded in beam diameter by a beam expander 14, and then enters a rotating polygon mirror 15. A scanning beam plane-scanned by a rotating polygon mirror 15 is focused through an imaging lens 16 onto a scanning surface 17 which is a recording or photosensitive member. The beam expander 14 or the imaging lens 16 or both the beam expander and the imaging lens are designed to have chromatic aberration. That is, a scanning beam having a certain reference wavelength is imaged on the scanning surface 17 by the scanning optical system, but a scanning beam having a different wavelength from the reference wavelength is not imaged on the scanning surface 17, resulting in a blurred image. Therefore, the scanning beam of the reference wavelength becomes a scanning spot with the smallest cross-sectional area on the scanning plane, and as the beam deviates from the reference wavelength, the amount of blurring of the scanning spot increases and the cross-sectional area of the scanning spot increases. Therefore, by knowing in advance the change in the cross-sectional area of the scanning spot where light is focused on the scanning surface due to the change in wavelength from the light source section 11, a signal corresponding to the image information is transmitted from the drive system 12 and the light source section transmits a signal corresponding to the image information. Control the wavelength of the scanning beam. As mentioned above, the lens system that provides chromatic aberration is the beam expander 14 or the imaging lens 16.
Although both (14, 16) may be used, it is preferable that the beam expander 14 has chromatic aberration.

又、色収差を生じる光学系は、僅かの波長変化に対して
走差ビームが走査面上で大きくDefOcusされる様
に色分散作用の大きなガラスで構成されるものである。
又、結像レンズ16に色収差を持たせた場合、結像レン
ズは波長変化による軸外の結像特性に悪化がない様に設
計されている。波長変化により、走査面での走査スポツ
ト径が変化する場合スポツトの中心照度が変化するが、
この変化の範囲が記録又感光体の感光特性曲線の十分飽
和した領域内で起こる様に設定するものである。
Further, the optical system that causes chromatic aberration is made of glass that has a large chromatic dispersion effect so that the scanning beam is greatly DefOcused on the scanning surface due to a slight wavelength change.
Furthermore, when the imaging lens 16 has chromatic aberration, the imaging lens is designed so that off-axis imaging characteristics do not deteriorate due to wavelength changes. When the scanning spot diameter on the scanning plane changes due to a change in wavelength, the central illuminance of the spot changes, but
The range of this change is set so that it occurs within a sufficiently saturated region of the recording or photosensitive characteristic curve of the photoreceptor.

次に上記波長可変な光源部としてチユーナブル・レーザ
に関して述べる。
Next, a tunable laser will be described as the wavelength-tunable light source section.

チユーナブル・レーザとしては例えば色素レーザを用い
ることにより、走査用ビームの波長範囲を可成り変化さ
せることができる。第6図はチユーナブルな色素レーザ
を示す概略図である。
For example, by using a dye laser as a tunable laser, the wavelength range of the scanning beam can be changed considerably. FIG. 6 is a schematic diagram showing a tunable dye laser.

外部より励起された色素セル20はその色素のエネルギ
ー準位による遷移を行ない、回折格子21とハーフミラ
ー22とで作られた共振器によりレーザ発振を行なうも
ので、回折格子21の傾斜角により選択波長を変化させ
ることができる。この回折格子21の変位を得ようとす
る光情報に応じて変化させれば、波長による信号変調(
FM変調)ができる。この回折格子21の代りに反射タ
イプの音響光学的変調素子を用い該素子に加える超音波
の波長ピツチを変化させることにより、音響光学的変調
素子の回折格子としてのピツチを変化させることができ
、波長選択が可能となる。色素としては用いる波長近傍
においてなるべく多くのエネルギー準位を有するものを
用いることが望ましい。又、波長を変化させる方法とし
ては光パラメトリツク発振、ラマンレーザによるスピン
フリツブ型・ポラリトン型及び半導体レーザ・高圧気体
レーザ等のよく知られた波調可変レーザによる方法も可
能である。
The dye cell 20 excited from the outside undergoes a transition depending on the energy level of the dye, and laser oscillation is performed by a resonator made of a diffraction grating 21 and a half mirror 22, which is selected by the inclination angle of the diffraction grating 21. The wavelength can be changed. If the displacement of this diffraction grating 21 is changed according to the optical information to be obtained, signal modulation (
FM modulation). By using a reflection type acousto-optic modulation element instead of this diffraction grating 21 and changing the wavelength pitch of the ultrasonic waves applied to the element, the pitch of the acousto-optic modulation element as a diffraction grating can be changed, Wavelength selection becomes possible. It is desirable to use a dye that has as many energy levels as possible near the wavelength used. Further, as a method for changing the wavelength, methods using optical parametric oscillation, a spin-flip type or polariton type using a Raman laser, a well-known tunable laser such as a semiconductor laser, a high-pressure gas laser, etc. are also possible.

以上本発明における中間調画像を形成する光学系を有す
る走査光学系は、発振する走査ビームの波長を自由に変
えることができる光源部と、色収差を有する走査光学系
により、走査面上に集光される走査ビームのスポツトの
断面積を変化させるものであり、安定した中間調画像を
高速で得られるものである。
As described above, the scanning optical system having an optical system for forming a halftone image according to the present invention uses a light source section that can freely change the wavelength of the oscillated scanning beam and a scanning optical system that has chromatic aberration to focus light onto a scanning surface. This method changes the cross-sectional area of the spot of the scanning beam, and it is possible to obtain stable halftone images at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の中間調画像形成光学系を有する走査光学
系の一実施例を示す斜視図、第2図A,B、第3図及び
第4図は感光部材の感光特性により中間調画像を形成す
る様子を説明するための図、第5図は本発明に係る中間
調画像形成光学系を有する走査光学系の一実施例を示す
斜視図、第6図は色素を用いたチユーナブル・レーザを
説明するための図。 11・・・・・・光源部、12・・・・・・駆動系、1
3・・・・・・フイルタ一、14・・・・・・ビームエ
クスパンダ一 16・・・・・・結像レンズ、17・・
・・・・走査面。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a scanning optical system having a conventional halftone image forming optical system, and FIGS. 5 is a perspective view showing an embodiment of a scanning optical system having a halftone image forming optical system according to the present invention, and FIG. 6 is a tunable laser using a dye. Diagram for explaining. 11... Light source section, 12... Drive system, 1
3...Filter 1, 14...Beam expander 16...Imaging lens, 17...
...Scanning surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 光源部、該光源部からの走査ビームを走査する走査
手段、前記走査手段からの走査ビームにより走査される
走査面より成る走査光学系において、前記光源部は該光
源部に入力する信号に応じた波長の走査ビームを射出し
、前記光源部と走査面の間に設けられた光学系の色収差
特性により、前記走査面上の走査ビームのスポット径を
変化させる中間調画像形成光学系を有することを特徴と
する走査光学系。
1. In a scanning optical system comprising a light source section, a scanning means for scanning a scanning beam from the light source section, and a scanning surface scanned by the scanning beam from the scanning means, the light source section scans a scanning beam according to a signal input to the light source section. and a halftone image forming optical system that emits a scanning beam having a wavelength of 100 nm and changes the spot diameter of the scanning beam on the scanning surface based on the chromatic aberration characteristics of an optical system provided between the light source section and the scanning surface. A scanning optical system featuring:
JP51083749A 1976-07-14 1976-07-14 Scanning optics with halftone image forming optics Expired JPS5932771B2 (en)

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