JPS6363148B2 - - 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数10
レベル以上の濃度域で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、且つブラツグ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、電流を変化させて数10レベル以上の光出力
の変調を行なうのは、非常に難しいという欠点が
あつた。

本発明の目的は、数10レベル以上の中間調画像
記録ができるレーザ記録装置を提供することであ
る。本発明の目的は、数十段階あるいは数百段階
以上の光変調レベルを有するレーザ記録装置を提
供することである。

本発明の目的は豊富な中間調を有する画像を記
録しうるレーザ記録装置を提供することである。

本発明は、半導体レーザの高周波変調特性を利
用して数十あるいは数百段階以上の変調レベルを
出せるようにした半導体レーザを用いたレーザ記
録装置である。

本発明は先に昭和54年12月25日付けで本出願人
が出願した特開昭56−91228号において開示した
如く、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ケタ以上周波数が高い高周波パルスを発生
し、前記入力信号の値に応じて１画素書込み期間
内の該高周波パルスの数を制御して半導体レーザ
に印加するように構成したレーザ記録装置により
得られる画像の品質を更に向上せしめることを目
的とするものであり、本発明のレーザ記録装置
は、上述のように高周波パルスの数を制御して半
導体レーザに印加し、 この半導体レーザから発せられた光ビームを記
録媒体上に主、副走査させて記録を行なうように
構成したレーザ記録装置において、 前記サンプリングパルスと同じ周波数のクロツ
クパルスをカウンタに入力させ、該カウンタによ
るこのクロツクパルスの計数値に基づいて主走査
期間を制御するとともに、 上記クロツクパルスを処理して、該パルスと周
波数が等しくて互いに位相が異なる２種類のサン
プリングパルスを生成し、 これら２種類のサンプリングパルスを、上記カ
ウンタによるクロツクパルスの計数値に基づいて
１主走査期間毎に交互に切り換えて、上記入力信
号のサンプリングに供するように構成したことを
特徴とするものである。

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
ら数万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とすれ
ば、該画素に与えられるトータルの光エネルギー
即ち露光量Ｅは Ｅ＝Ｎ△ｅ で与えられる。

ここで高周波のパルス数Ｎは入力信号に応じて
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。第２図は記録材料のγ（特性曲線における勾
配）が１で最高濃度が2.0の場合である。サンプ
リングしてパルス数100ケで輝度変調した場合、
低濃度域ではパルス数が１ケか２ケかで濃度差△
Ｄが0.2程度も変化するが、高濃度域ではパルス
数が20ケ異つても濃度差△Ｄは0.1位しか変化し
ない。すなわち、これでは低濃度の階調を非常に
荒くしか再現できない。これ以上の濃度レベルを
再現するには1000パルス数以上にサンプリングし
なければならない。

上述の例からもわかるように、階調を等濃度間
隔で10レベルくらいだすには２ケタ以上のパルス
数変調をしなくてはならず、階調をさらに必要な
場合は３ケタ以上のパルス数変調が必要になる。
しかしながら半導体レーザは高速パルス変調が可
能であるという利点を有しており、本発明は以上
を鑑み、半導体レーザの高速変調できる性質を利
用し高周波でパルス数変調するもので、最高画周
波数の２ケタあるいは３ケタ以上の高周波のパル
スの数を制御して、半導体レーザの輝度変調を行
ない、記録材料に中間調記録を行なうものであ
る。

以下、本発明を実施例によつて説明する。

第３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。例えば最高画周波数が10kHzの
場合、10kHzでサンプリングした画像信号を10M
Hzでパルス変調し、そのパルス数を制御すること
により、画像信号の大きさに応じてパルス数０か
らパルス数1000までパルス数の変調をすることが
でき、これにより中間調変調もできる。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ある。一方
高周波発振器１１からの高周波パルス１２はサン
プリングパルス発生回路１３に印加され、サンプ
リングパルス発生回路１３からはサンプリングパ
ルス１４が出力される。サンプリングパルス発生
回路については更に後述する。本実施例において
は例えば高周波パルス１２の周波数は25MHzであ
り、サンプリングパルス１４の周波数は25kHzで
ある。尚前述のように両者の周波数は入力画像信
号９の最高画周波数及び記録紙５上で再生したい
画像濃度レベル数及び記録紙５の露光量―濃度特
性曲線に加えて記録紙５上における光ビームの主
走査のくり返し周波数等により定められる。次に
AD変換器１５はサンプリングパルス１４の立下
りでそのときの増幅器１０からの信号をサンプリ
ングするとともにデジタル値に変換し、次のサン
プリングパルスの立下りが来るまでその値を保持
する。このAD変換された信号はデイジタル値対
照回路１６に入力される。フアクシミリ送信器か
ら読まれた濃度に対応する信号はデイジタル値対
照回路１６に入力されることになる。このデイジ
タル信号はデイジタル値対照回路１６により、例
えば第２図に示すような関係の高周波パルスのパ
ルス数のデイジタル値に変換されるが本実施例に
おいては第２図を用いて説明した例よりも更に精
密なる濃度レベルの再生を可能とさせるために高
周波パルスのパルス数を前述のとうり０から1000
まで出力できるようになされている。又この対照
値は用いる記録紙の露光量―濃度特性が異なれば
当然変化するものでその場合は使用する記録紙に
より対照値を変えればよい。デイジタル値対照回
路１６は、例えばリードオンリーメモリで構成さ
れ、入力画像信号９のAD変換値の各ビツトが入
力されアドレス信号になり、そのアドレスの所に
対照パルス数に相当する値をデータとして入力さ
せておき、サンプリングパルス毎にアドレス信号
に相当するパルス数が出力される。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イジタル値対照回路に含ませ
ることが出来る。一方、高周波パルス１２はアン
ドケート１７を通し、カウンター１８のクロツク
入力に入力され、カウンター１８を歩進させる。
このカウンター１８はサンプリングパルス発生回
路１３からのサンプリングパルス１４によりクリ
アーされる。カウンター１８とデイジタル値対照
回路１６の出力が一致回路１９により比較され、
同じ値になると、一一致回路１９は一致信号２０
によつてアンドゲート１７をゲートし高周波パル
ス１２を阻止すると共にアンドゲート２１も阻止
する。それまでアンドゲート２１からでていた高
周波発振器１１からの高周波パルス１２は、増幅
器２２を通し、半導体レーザ１に印加される。再
びAD変換器１５およびカウンター１８にサンプ
リングパルス１４が入力し、AD変換器１５は入
力した信号をデイジタル値に変換しデイジタル値
対照回路１６により変換されたデイジタル値を表
示する。一方カウンター１８はクリヤーされる。
このとき入力した信号がゼロでない場合には一致
回路１９は不一致信号２０′を出しアンドゲート
２１および１７を開き、高周波パルス１２は増幅
器２２およびカウンター１８へ入力する。こうし
て一致回路１９が一致信号２０を出すまで高周波
パルス１２は増幅器２２を介して半導体レーザ１
に印加される。以上のように、半導体レーザを
ON―OFFさせて光変調することによつて、記録
紙５上にたとえば数十段階の濃度レベルで中間調
の記録がなされる。

一方、サンプリングパルス発生回路１３によつ
て発生され、サンプリングパルス１４と同じ周波
数からなるロツクパルス２３はカウンター２４の
クロツク入力に入力され、カウンタ２４を歩進さ
せる。尚サンプリングパルス１４とクロツクパル
ス２３との位相関係については後で詳述する。カ
ウンター２４はクロツクパルス２３を計数し、予
め定められた設定値に達するとカウンター自身を
クリアすると同時に切換パルス２８を出力する。
この切換パルス２８はサンプリングパルス発生回
路１３に入力される。カウンター２４の出力は
DA変換器２５に入力されており、DA変換器２
５からはノコギリ波２６が発生される。ノコギリ
波２６はガルバノメータ３を駆動するためのもの
であり、増巾器２７を介してガルバノメータ３に
印加される。その結果ガルバノメータ３は光ビー
ム６を偏向し、記録紙５上において走査線７を形
成させる。

以上に説明した一連の動作により記録紙５上に
中間調からなる画像が記録形成されるが、そこで
記録された画像の品質に関して本発明を用いる場
合の効果を説明するにあたり、それを実現するた
めの実施例としてサンプリングパルス発生回路１
３の構成及び動作につき更に詳細に説明する。

第４図、第５図及び第６図はサンプリングパル
ス発生回路１３の構成図及び動作説明のためのタ
イムチヤートである。第４図において高周波発振
器１１からの高周波パルス１２は分周回路２９に
おいて分周され、分周回路２９よりはロツクパル
ス２３が出力される。ここで分周回路２９の分周
比は本実施例においては前述の如く高周波パルス
の周波数を25MHz、そしてサンプリングパルス１
４の周波数を25kHzとしたので1000：１である。
クロツクパルス２３は前述の如くカウンター２４
に印加されてノコギリ波２６を発生するのに用い
られるとともに単安定マルチバイブレータ３０及
び３２に入力される。単安定マルチバイブレータ
３０はクロツクパルス２３の立下りでトリガされ
て第１のサンプリングパルス３１を発生する。
又、単安定マルチバイブレータ３２はクロツクパ
ルス２３の立上りでトリガされて第２のサンプリ
ングパルス３３を発生する。第１及び第２のサン
プリングパルスは位相のみが異なり、本実施例で
は位相差を180゜とした。第５図は以上の動作をタ
イムチヤートに表わしたものである。第１及び第
２のサンプリングパルスは共に切換回路３４に入
力されており、そのいづれかがサンプリングパル
ス１４として出力される。この切換はカウンター
２４で発生された切換パルス２８によつて制御さ
れる。この切換パルス２８は前述の如くカウンタ
ー２４のクリア動作と同時に発生されるので切換
回路３４における第１のサンプリングパルス３１
と第２のサンプリングパルス３３の切換は各回の
主走査毎に行なわれる。第６図は以上の動作をタ
イムチヤートで表わしたものである。

尚、半導体レーザ１に印加される信号について
は第７図のタイムチヤートによつて容易に理解さ
れよう。第７図においては高周波パルス１２とサ
ンプリングパルス１４とゲート２１の状態ａ及び
ゲート２１を通つて半導体レーザに印加される高
周波パルスｂの関係が示されている。

さて記録された画像の品質に関して本発明を用
いる場合の効果につき第８図を用いて説明する。

第８図は記録された画像の全体の様子を示し
ており、〜はにおける中間濃度部分を拡大
したものであり、記録された各画素の様子をわか
りやすく説明するために各画素の濃度の状態を模
式的に斜線のドツトとして表わしているが、もち
ろん実際には各画素が入力画像信号に応じた濃淡
を有したものであることは言うまでもない。

さて第８図及びは本発明を用いない場合、
すなわち各主走査において前述のサンプリングパ
ルス１４の位相を常に一定の状態にして記録した
場合であり、各ドツトは主走査方向においてはも
ちろんであるが副走査方向についても整然と配置
されている。ところで光ビームにより中間調画像
を高品質に記録する場合には走査線構造を見えに
くくするために通常各走査線を少しづつ重ねて記
録したり、或いは副走査方向に長い楕円形の光ビ
ームを用いる等の事が行なわれる。第８図は前
者の場合の例でありは後者の場合の例である。
これらの場合、今度は中間濃度を有する絵柄の部
分において副走査方向のドツトのつながりが目立
ち二次的な障害を生む結果を生じている。第８図
(iv)及びは本発明を用いた場合の例であり、及
びの場合と比較して各ドツトの配列の様子にお
いてドツトのつながりによる二次的な障害が大巾
に除去され、画像全体として非常になめらかな調
子が得られることが理解されよう。

以上で説明したように本発明を用いることによ
り、半導体レーザを高周波パルスでパルス数変調
して中間調画像の記録を行なう様に得られる画像
の品質を大巾に改善することが可能である。

尚、本発明は実施例中に一例として掲げた数値
等により限定されるものでなく、種々の場合に適
用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの電流・発光特性図、第
２図は半導体レーザを制御するパルス数と記録画
像の濃度との関係図、第３図および第４図は本発
明装置の一実施例のブロツク図、第５図ないし第
７図は本発明装置における各信号のタイムチヤー
ト、第８図は本発明装置によつて記録された画像
を説明するための図。 図において、１はレーザ、６はレーザ光、１２
は高周波パルス、１４，３１，３３はサンプリン
グパルス、３４は切換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サンプリングパルスにより入力信号をサンプ
   リングするとともに、 該サンプリングパルスより周波数が少なくとも
   ２ケタ以上高い高周波パルスを発生し、 サンプリングされた前記入力信号の値に応じて
   １画素書込み期間内の前記高周波パルスの数を制
   御して半導体レーザに印加し、 この半導体レーザから発せられた光ビームを記
   録媒体上に主、副走査させて記録を行なうように
   構成したレーザ記録装置において、 前記サンプリングパルスと同じ周波数のクロツ
   クパルスをカウンタに入力させ、該カウンタによ
   るこのクロツクパルスの計数値に基づいて主走査
   期間を制御するとともに、 前記クロツクパルスを処理して、該パルスと周
   波数が等しくて互いに位相が異なる２種類のサン
   プリングパルスを生成し、 これら２種類のサンプリングパルスを、前記カ
   ウンタによるクロツクパルスの計数値に基づいて
   １主走査期間毎に交互に切り換えて、前記入力信
   号のサンプリングに供するように構成されたこと
   を特徴とするレーザ記録装置。