JPS6362943B2 - - 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−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。

そこで本願出願人は、数十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、また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を
目的として昭和54年12月25日に特許願(B)「レーザ
記録装置」（特願昭54−168565号）を出願した。
この発明は、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桁以上の高周波パルスを発生し、前記
入力信号に応じて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ことを特
徴とするレーザ記録装置である。

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。

また入力信号に応じて入力信号に対してリニヤ
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。
厳密に述べると10パルス数でパルス数変調を行な
うと等濃度間隔△Ｄを用いるならば２〜３レベル
しか再現出来ないことになる。

前記発明は以上を鑑み、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
上周波数が高い高周波のパルス数を制御して、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。前記発明によれば画
像信号をサンプリングして、その信号に応じて、
一つの高周波パルスの数を制御しているため、サ
ンプリングパルスの始点からパルス印加が始ま
り、所定の数で終るため、次のサンプリングパル
スの始点まで、光がとう達しないため、微視的に
みると、露光されない部分があるため、記録され
た画像がなめらかでなく、時にはモアレを生じる
こともある。本発明の目的は二つ以上の高周波パ
ルス発生源を持ち、パルス数の大小により切り換
えて、露光がサンプリングパルスの始点にかたよ
ることを防ぎ、なめらかな画像を記録する装置を
提供するものである。

本発明によるレーザ記録装置は、前述したよう
に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桁以上高い高周波パルスを発生し、 サンプリングされた上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するように構成したレ
ーザ記録装置において、 高周波パルスとして、周波数がそれぞれf₁、
f₂、……f_o（f₁＜f₂＜……＜f_o）であるｎ種類（２
≦ｎ）の高周波パルスを発生し、 半導体レーザに印加するパルスの数を最小値か
ら最大値の間でｎ通りにクラス分けして、上記入
力信号の値に応じて制御されたパルスの数が下か
ら第ｉ番目のクラスにある場合は、周波数fiの高
周波パルスを選択して半導体レーザに印加するよ
うに構成されたことを特徴とするものである。

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。例えば最高画周波数が1kHzの
場合、1kHzでサンプリングした画像信号を1MHz
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
はたとえばフアクシミリ受信信号である。一方高
周波発振器１５からの高周波パルス１９は分周器
１２により分周されて、分周器１２からサンプリ
ングパルス２０が出力される。サンプリングパル
ス２０の周波数は画像信号９の最高画周波数より
やや高い周波数が望ましい。AD変換器１１はサ
ンプリングパルス２０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しデイジタル値
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２２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２２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２２により、第２図に示すような関係のパル
ス数のデイジタル値に変換される。このデイジタ
ル値対照回路の作用は、第２図で示すと濃度の
0.1を再現するときは１、0.5のとき３、1.0のとき
10、1.5のとき30、2.0のとき100というように出
力するものである。第２図は記録材料のγが１の
場合であり、γが異れば図の曲線は当然変化する
もので使用する記録材料により対照値を変化させ
ればよい。デイジタル値対照回路２２は、リード
オンリーメモリで構成され、入力信号の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、高周波発振器１５からの高周波パルス１
９はサンプリングパルス２０よりも100〜1000倍
ぐらい周波数が高い。この高周波パルス１９は分
周回路３０に入力する。分周回路３０は第４図
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに示すような５つの異つた周
波数のパルスを作る。図から明らかなようにａ，
ｂ，ｃ，ｄおよびｅの各周波数のパルス数は順に
半分づつになつているがパルスの幅Ｔはいずれも
一定である。高周波パルスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは
マルチプレクサー３１により選択されアンドゲー
ト１７を通し、カウンター１４のクロツク入力に
入力され、カウンター１４を歩進させる。このカ
ウンター１４は分周器１２のサンプリングパルス
２０によりクリアーされる。カウンター１４とデ
イジタル値対照回路２２の出力が一致回路１３に
より比較され、同じ値になると、一致回路１３は
一致信号２１によつてアンドゲート１７をゲート
し高周波パルス１９（分周されたもの。すなわち
前記ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅのいずれか。以下同じ）
を阻止すると共にアンドゲート１６も阻止する。
それまでアンドゲート１６からでていた高周波発
振器１５からの高周波パルス１９は、増幅器１８
を通し、半導体レーザ１に印加される。再びAD
変換器１１およびカウンター１４にサンプリング
パルス２０が入力し、AD変換器１１は入力した
信号をデイジタル値に変換しデイジタルを対照回
路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１４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１３は
不一致信号２１′を出しアンドゲート１６および
１７を開き、高周波パルス１９は増幅器１８およ
びカウンター１４へ入力する。こうして一致回路
１３が一致信号２１を出すまで高周波パルス１９
は増幅器１８を介して半導体レーザ１に印加され
る。

分周回路３０からの出力、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
の切換えについて説明する。最高周波パルスａだ
けでカウンター１４を歩進させると、サンプリン
グパルスの始点からパルス印加が始まるので、パ
ルス数が少ない場合には、後部に露光されない部
分があるため、画像に滑らかさに欠けたり、モア
レを生じたりする欠点がある。本発明ではデイジ
タル値対照回路２２の出力のうち上位の５ビツト
をデコーダ３２に入力させる。本実施例では10ビ
ツト即ち1024パルスで構成した。

上位１ビツト目が“１”の時はデコーダ３２に
より、マルチプレクサー３１はパルス列ａを選択
する。上位１ビツトが“０”で上位から２ビツト
目が“１”の時はパルス列ｂを選択する。上位
１、２ビツトが共に“０”で３ビツトめが“１”
の時はパルス列Ｃを選択する。上位１、２、３ビ
ツトが“０”で４ビツトめが“１”の時はｄを選
択する。上位１、２、３、４ビツトが“０”で５
ビツトめが“１”のときはｅを選択する。

以上のように構成されているマルチプレクサー
３１は、デイジタル値対照回路２２のパルス数が
少ない場合はｄやｅのような比較的周波数の低い
高周波パルスを出力し、パルス数が多い値を示し
ている時はａ，ｂのような高周波パルスを出力す
る。以上の構成によりサンプリング間のパルスの
出し方が一様になり、サンプリングパルスの始点
近傍に集まらなくなり、記録された画像が非常に
なめらかになり、又、モアレなども生じなくなつ
た。

以上のように、半導体レーザを周波数の異なる
数種の高周波パルスでON−OFFさせて光変調す
ることによつて、非常に滑らかな、中間調を出す
ことが出来た。

以上、実施例で示したように本発明によれば半
導体レーザを最高画周波数よりも２ケタあるいは
４ケタ以上周波数が高いパルスでパルス数変調を
行なうことにより第１図に示した光出力−電流特
性を利用して輝度変調する場合よりも多くの出力
レベルを安定して出すことができる。

従つて、本発明によれば記録材料に中間調を充
分に記録することができる。また本発明によれば
原画像との階調再現を正確に行うことが可能であ
る。本発明によれば安定した中間調記録をするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの電流・発光特性を示
し、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を示し、第３図は本発明
装置の一実施例のブロツク図を示し、第４図は、
本発明における信号を説明するための図。 図において、１は半導体レーザ、９は入力信
号、１９は高周波パルス、２０はサンプリングパ
ルス。

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桁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するように構成したレ
   ーザ記録装置において、 前記高周波パルスとして、周波数がそれぞれ
   f₁、f₂、……f_o（f₁＜f₂＜……＜f_o）であるｎ種類
   （２≦ｎ）の高周波パルスを発生し、 前記半導体レーザに印加するパルスの数を最小
   値から最大値の間でｎ通りにクラス分けして、前
   記入力信号の値に応じて制御されたパルスの数が
   下から第ｉ番目のクラスにある場合は、周波数fi
   の高周波パルスを選択して前記半導体レーザに印
   加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。