JPS6230549B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は写真などの中間調を有する画像を高品
質に再現できる半導体レーザを用いた記録装置に
関する。

中間調画像記録をするためにレーザー光を強度
変調する方法としては、超音波光変調器を用い
る方法、ガスレーザの放電電流を変化させる方
法及び半導体レーザの電流を変化させる方法等
がある。第一の方法は高価な超音波光変調器が必
要になり、且つブラツク角に合わせるための変調
器の微動機構等もさらに必要となり、全体として
高価且つ複雑になる欠点がある。

第二の方法のガスレーザの放電電流変調は、変
調周波数が数百ヘルツと低い周波数域しかとれ
ず、且つ放電電流を変化させるとレーザ管の寿命
が短かくなる等の欠点がある。第三の方法の半導
体レーザの電流を変化させる方法は、半導体レー
ザが第１図に示すような光出力一電流特性である
ので、電流を少しかえるだけで光出力が大きく変
化し、電流を変化させて光出力をアナログ的に制
御し中間調の記録を行なうのは、非常に難しいと
いう欠点があつた。

本発明の目的は、中間調を高精度に再生できる
レーザ記録装置を提供することである。

本出願人は先に昭和54年12月25日付で出願した
特願昭54−168565号明細書において、サンプリン
グパルスにより入力信号をサンプリングし、該サ
ンプリングパルスより少なくとも２ケタ以上の高
周波パルスを発生し、前記入力信号に応じて各サ
ンプリング期間中に出力される該高周波パルスの
数を制御して半導体レーザに印加することにより
中間調画像を記録する方法（以下パルス数変調と
称する）開示した。

ここで言うサンプリングパルスとは入力する画
像信号を一定の時間毎にサンプリングするための
パルスであり、その周波数は適当に選ぶことがで
きるが、画像を解像度よく再現するためには画像
信号の最高画周波数よりやゝ高い周波数を選ぶこ
とが好ましい。高周波パルスとは前記のサンプリ
ングパルスよりも高周波のパルスであり、好まし
くは数百から数千倍程度のサンプリングパルスよ
りも高周波のパルスである。両パルスは互いに独
立に発生させてもよいが、実施例で説明するよう
に高周波パルスを分周してサンプリングパルスを
つくるのは好ましい方法である。

画像を構成する個々の画素の露光量は入力画像
信号のレベルに応じて各サンプリング期間中に半
導体レーザに印加される高周波パルスの数で定ま
り、例えば高周波パルスの１パルスに対して半導
体レーザが感光材料上に与える光エネルギーを△
ｅとし、成る画素に対する入力画像信号のレベル
に応じて与えられる高周波パルスの数をＮとしれ
ば、該画素に与えられるトータルの光エネルギー
即露光量Ｅは Ｅ＝Ｎ△ｅ (1)で与えられる。

ここで高周波のパルス数Ｎは入力信号に応して
入力信号に対してリニアに対応するばかりでな
く、対数変換された関係や記録材料の特性を考慮
した関数系あるいはあらかじめ記憶させた入出力
特性をも含むものである。また入力信号とはこゝ
では画像信号であり、アナログ信号であつてもデ
イジタル信号であつてもよい。

次に高周波パルスの数によつて制御される半導
体レーザによつて記録される場合のパルス数と記
録画像の濃度との関係を第２図を用いて説明す
る。

２−図は記録材料の特性曲線、即ち露光量Ｅ
の対数値対濃度の関係の一例であり、２−図は
出力される高周波パルスの数Ｎとそれにより与え
られる記録材料上での露光量Ｅの対数値との関係
の一例を表わしている。第２図において各濃度レ
ベルに対して図に示した如く矢印の方向に追つて
ゆくことにより必要な高周波パルスの数Ｎが求め
られる。第２図において低濃度部例えばＤが0.1
と0.2の間においては必要なパルスの数Ｎは９パ
ルス前後増加するだけであるが、高濃度部例えば
Ｄが1.3と1.4との間においては必要なパルスの数
Ｎは50パルス前後増加させねばならない。

上述の例からもわかるように、階調を等濃度間
隔で十分な精度で再現するにはサンプリングパル
スに比してはるかに高い周波数、例えば数百倍か
ら場合によつては数千倍の周波数の高周波パルス
を必要とする。

ここでサンプリングパルスの周波数_Sと高周
波パルスの周波数_Hと入力信号の最大レベル、
言い換えれば最も露光量を与える必要のある入力
信号のレベルに対して必要な最大パルス数Nmax
との関係は第(2)式で与えられる。

_H≧Nmax×_S (2) 更に最大パルス数Nmaxは階調を再現する際の
濃度間隔を十分細かくして精度を上げたい場合
や、感材の有する特性、例えばγ（特性曲線にお
ける最大勾配）や濃度Ｄの範囲によつては第２図
に示したパルス数Ｎの数値例よりも更に大きな数
値となり、その結果(2)式により表わされる高周波
パルスの周波数_Hが非常に高くなり、前述の変
調方法を実現する回路構成に困難を来す場合も生
ずる。

一例として サンプリング周波数 _S＝100kHz 最大パルス数 Nmax＝500 とした場合に必要な高周波パルスの周波数_Hは
第(2)式より _H≧Nmax×_S ＝50MHz となる。かかる場合においては前述の変調方法を
実現する回路に用いる素子として標準のTTL
（Transistor−Transistor−Logic）では構成でき
ず、ECL（Emitter−Coupled Logic）等を用い
ざるを得ず、その結果回路が非常に高価になると
いう欠点を有していた。

更にもう一つの欠点として第３図に示す如く、
或る画素のサンプリング期間中において最大パル
ス数Nmax個の高周波パルスを出力した場合にお
いて、第３−図でハツチングを施した部分、即
ち各パルスの間は光が出力されていないので、結
果として光源の有する光量に対して光の利用効率
が低く装置に要求される光源の出力光量を高くし
ないといけなかつた。又特願昭54−168565号明細
書にも記載されている如く、高周波パルスのパル
ス数Ｎに対応したパルス巾で出力する場合（第３
−図、以下パルス巾変調と称する）には光利用
率はほぼ２倍に向上するが、１パルス当りに増加
する露光量△ｅ（第３−図参照）もパルス数変
調の場合（第３−図）に比してほぼ２倍とな
り、結果として各画素に対する露光量レベルの分
解能、言い換えると再生濃度分解能が低下せざる
を得なかつた。

本発明はかかる点に鑑み、再生濃度分解能を低
下させることなしに高周波パルスの周波数_Hを
従来の方法に対して1/2にすることができ、その
結果回路構成に要する費用を低減するとともに、
光源の光利用率もほぼ２倍に増加させることを可
能ならしめるために、前述のように半導体レーザ
等のレーザから射出された光ビームを感光材料上
に走査させるとともに、上記レーザにパルス変調
信号を印加して該レーザをON−OFF制御するこ
とにより光ビームを変調して、上記感光材料に連
続調画像を記録するレーザ記録装置において、画
像信号に基づいて、該信号の値に応じたパルス数
のパルス数変調信号を出力する第１のパルス信号
発生手段と、上記画像信号に基づいて、該信号の
値に応じたパルス巾のパルス巾変調信号を出力す
る第２のパルス信号発生手段と、上記第１および
第２のパルス信号発生手段に接続され、上記パル
ス数変調信号とパルス巾変調信号とを合成して、
この合成信号をパルス変調信号として上記レーザ
に印加させるパルス信号合成手段とを設けたこと
を特徴とするものである。

以下本発明を用いて構成されるレーザ記録装置
の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。

第４図が本発明の一実施例のブロツク図であ
り、１が半導体レーザ、２がビーム整形レンズ、
３が偏向器、４が収束レンズ、５が記録紙であ
る。記録紙５は中間調の出るたとえば銀塩写真、
電子写真等で半導体レーザ光の波長（赤または赤
外）に感度があるものが望ましい。電流パルス変
調された半導体レーザ光６はビーム整形レンズ２
によりコリメートされ、偏向器３により偏向さ
れ、収束レンズ４により所定のスポツトサイズに
結像され、記録紙５上を主走査し、走査線７を描
く。副走査は記録紙５を矢印８の向きに送ること
によりなされる。本実施例では偏向器３として、
カルバノメータを用いた。

次に本発明の特徴である半導体レーザの変調方
法について述べる。

半導体レーザの特徴は数百メガヘルツまで高周
波のパルス変調ができることであり、この高周波
のパルス変調を利用して、そのパルス数により光
量を制御しうる。そして、これにより精密な中間
調記録もできる。このようなパルス変調の一実施
例を第３図を用いて説明する。入力した画像信号
９は波形整形増幅器１０により所定のレベルまで
増幅される。こゝで画像信号９は例えばフアクシ
ミリ受信信号で原画の濃度を表わしているもので
ある。

波形整形された入力信号はAD変換器１１に入
力され一例として５ビツトで量子化されたデジタ
ル信号１２に変換されるが、このAD変換器１１
の動作はタイミング処理回路１３よりのサンプリ
ングパルス１４により制御されており、次のサン
プリングパルスが入力されるまでデジタル信号を
保持する。量子化されたデジタル信号１２はデジ
タル値対照回路１５に入力される。ここでデジタ
ル値対照回路１５は第２図で説明した如く、入力
信号のレベル、即ち濃度レベルＤに対して必要と
される高周波パルスの数Ｎを出力するものであ
り、例えばPROM（プログラマブル・リードオン
リーメモリ）で構成されており、量子化された入
力信号１２の各ビツトがアドレス信号として入力
され、そのアドレスの所に予め記憶させておいた
必要とされる高周波パルスの数Ｎをデータとして
出力するものである。

本例ではフアクシミリ送信器からの信号を濃度
に対応する信号として表現して、対数変換された
信号としているが、対数変換していない信号の場
合は、この対数変換も計算によりデジタル値対照
回路に含ませることが出来る。

本実施例においてはデジタル値対照回路１５の
１ビツトから５ビツト目までのアドレス入力には
量子化された入力信号１２の各ビツトが対応して
入力されているが、更に６ビツト目のアドレス入
力にはタイミング処理回路１３からのアドレス切
換信号１６が入力されている。サンプリングパル
ス１４とアドレス切換信号１６とは第５図に示す
如く、各サンプリング期間中にアドレス切換信号
１６は“Ｌ”の状態と“Ｈ”の状態に切り換わる
ようになされている。従つてデジタル値対照回路
１５は量子化された５ビツトの入力信号１２に加
えてアドレス切換信号１６により指定された種類
のアドレス入力に対して２種類のデータを順次出
力する。アドレス切換信号１６が“Ｌ”の状態に
おいてデジタル値対照回路１５から出力される第
１のデータ１７は第１のラツチ回路１８に入力さ
れ、タイミング処理回路１３より第１のタイミン
グパルス１９によりラツチされる。一方アドレス
切換信号１６が“Ｈ”の状態においてデジタル値
対照回路１５から出力される第２のデータ２０は
第２のラツチ回路２１に入力されタイミング処理
回路１３よりの第２のタイミングパルス２２によ
りラツチされる。それと同時にラツチ回路１８に
ラツチされていた第１のデータ１７は更に第３の
ラツチ回路２３に入力されており、第２のタイミ
ングパルス２２によりラツチされる。第３のラツ
チ回路２３にラツチされた第１のデータ１７は第
１の比較回路２４の一方の入力端子に、第２のラ
ツチ回路２１にラツチされていた第２のデータ２
０は第２の比較回路２５の一方の入力端子に入力
されている。

尚、第１のタイミングパルス１９は第５図に示
す如く、アドレス切換信号１６が“Ｌ”になり、
デジタル値対照回路１５より出力される第１のデ
ータ１７が安定した状態で出力される。第２のタ
イミングパルス２２も同様にアドレス切換信号１
６が“Ｈ”になり、デジタル値対照回路１５より
出力される第２のデータ２０が安定した状態で出
力される。

次に第１の比較回路２４の他方の入力端子及び
第２の比較回路２５の他方の入力端子には共に、
高周波パルス発生器２６で発生された高周波パル
ス２７の数を計数するためのカウンタ回路２８よ
り出力された計数値２９が接続されている。一
方、カウンタ回路２８よりの計数値２９は又、タ
イミング処理回路１３にも入力されており、タイ
ミング処理回路１３においては計数値２９の各値
に従つて前述のサンプリングパルス１４、アドレ
ス切換信号１６、第１のタイミングパルス１９及
び第２のタイミングパルス２２を発生するもので
一般的な論理素子で容易に構成される。又、第２
のタイミングパルス２２はカウンタ回路２８のク
リアー端子にも入力されており、カウンタ回路２
８をクリアーするのに用いられると共に、第１の
フリツプフロツプ３０のセツト端子及び第２のフ
リツプフロツプのセツト端子に入力されており、
両方のフリツプフロツプをセツトするのに用いら
れる。

さて、第１の比較回路２４においては一方の入
力端子に入力されている第１のデータ１７とカウ
ンタ回路２８の計数値２９とが一致したときに第
１の一致信号３２を出力し、第１のフリツプフロ
ツプ３０をリセツトする。又第２の比較回路２５
においては一方の入力端子に入力されている第２
のデータ２０とカウンタ回路２８の計数値２９と
が一致したときに第２の一致信号３３を出力し、
第２のフリツプフロツプ３１をリセツトする。第
１のフリツプフロツプ３０より出力されたゲート
信号３４はAND回路３５の一方の入力端子に入
力されており、他方の入力端子には高周波パルス
発生器２６で発生された高周波パルス２７が入力
されている。そして、AND回路３５からはゲー
ト信号３４が“Ｈ”のときにのみパルス数変調信
号３６が出力され、パルス信号合成手段としての
OR回路３７の一方の入力端子に入力される。又
OR回路３７の他方の入力端子には第２のフリツ
プフロツプ３１より出力されたパルス巾変調信号
３８が入力される。そしてOR回路３７より出力
されたパルス数／パルス巾合成変調信号３９は半
導体レーザ駆動回路４０に入力されており、半導
体レーザ１の光出力をON／OFF制御する。

次に第６図を用いて本発明の特徴であるパルス
数／パルス巾／合成変調信号３９について更に詳
細に説明する。

第６―図は第２のタイミングパルス２２であ
り、第３のラツチ回路２３に第１のデータ１７を
第２のラツチ回路２１に第２のデータ２０をラツ
チするのに用いられるのとともに第１のフリツプ
フロツプ３０、第２のフリツプフロツプ３１をセ
ツトし、又カウンター回路２８をクリアーする。
ゲート信号３４（第６−図及び第６−図）は
サンプリング期間中、即ち第２のタイミングパル
ス２２の期間中において出力される高周波パルス
２７（第６−図）のパルス数Ｎを制御するもの
でAND回路３５からパルス数変調信号３６（第
６−図及び第６−図）として出力される。
尚、サンプリング期間というのは第５図に示した
サンプリングパルス１４の周期をさすのではなく
第６−図に示した第２のタイミングパルス２２
の周期をさすことになる。一方、第２のフリツプ
フロツプ３１より出力されたパルス巾変調信号３
８（第６−図）はOR回路３７にてパルス数変
調信号３６（第６−図）と論理和をとられるこ
とにより第６−図に示すようにパルス数変調信
号３６（第６−図）の間をうめる（第６−図
でハツチングを施した部分）のに用いられる。こ
のようにして得られた信号が第６−図に示され
ているパルス数／パルス巾合成変調信号である。
尚本実施例においては、パルス数変調信号３６の
パルス数Ｎがサンプリング期間中に出力できる最
大パルス数Nmaxを越える露光レベルに対してパ
ルス巾変調信号３８が出力されるように構成され
ており、これは入力信号９の各レベルに対してデ
ジタル値対照回路１５にて与える第１のデータ１
７及び第２のデータ２０により制御される。従つ
て第２図において低濃度部分の再生に対してはパ
ルス数変調にて露光量が制御され、パルス数
Nmaxを越える高濃度部分の再生に対してはパル
ス数／パルス巾変調にて露光量が制御されること
になる。

以上の説明から本発明を用いることにより、従
来のパルス数のみの変調方法に比べて実質的にほ
ぼ２倍の変調比（１パルス当りの露光量対最大露
光量の比）がとれるので同じ変調比を得るために
は第(2)式で定まる高周波パルスの周波数_Hを半
分にすることができ、回路を構成するのに用いる
素子を標準のTTLのような安価なものにできる
とともに、光源の有する光量に対して光の利用効
率を各画素に対する露光量レベルの分解能、言い
換えると再生濃度分解能を低下させることなしに
ほぼ２倍にすることができるので光源に対して要
求される出力光量を低くできるという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの電流対光出力の特性を
説明するためのものであり、第２図及び第３図は
パルス数変調及び巾変調の原理を説明するための
ものであり、第４図は本発明の一実施例を説明す
るためのブロツク図であり、第５図及び第６図は
第４図に示したブロツク図の動作を説明するため
のものである。 図において、１は半導体レーザ、５が記録紙、
９は入力画像信号、１２はデジタル信号、１４は
サンプリングパルス、１５はデジタル値対照回
路、２４，２５は比較回路、２７は高周波パル
ス、３６はパルス数変調信号、３８はパルス巾変
調信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザ等のレーザから射出された光ビ
   ームを感光材料上に走査させるとともに、前記レ
   ーザにパルス変調信号を印加して該レーザをON
   −OFF制御することにより前記光ビームを変調
   して、前記感光材料に連続調画像を記録するレー
   ザ記録装置において、 画像信号に基づいて、該信号の値に応じたパル
   ス数のパルス数変調信号を出力する第１のパルス
   信号発生手段と、 前記画像信号に基づいて、該信号の値に応じた
   パルス巾のパルス巾変調信号を出力する第２のパ
   ルス信号発生手段と、 前記第１および第２のパルス信号発生手段に接
   続され、前記パルス数変調信号とパルス巾変調信
   号とを合成して、この合成信号を前記パルス変調
   信号として前記レーザに印加させるパルス信号合
   成手段とが設けられたことを特徴とするレーザ記
   録装置。