JPH0442219A

JPH0442219A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0442219A
Application number: JP2150527A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Katagiri; 眞行片桐; Kengo Takahama; 高浜　健吾; Nobutoshi Gako; 宣捷賀好
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551497B2; US5309244A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、空間光変調素子及びレーザビーム走査系を用
いた画像処理装置に関する。

［従来の技術］フルカラー画像を作成、編集、複写する装置として、カ
ラー複写機が知られている。

カラー複写機には、一般に、アナログ方式のものとデジ
タル方式のものとがあり、それぞれに長所、短所が存在
する。

アナログ方式のカラー複写機は、光学像のまま露光、現
像してカラーコピーを作成するため、色補正、階調処理
等の画像処理を加えることが難しい。これに対してデジ
タル方式のカラー複写機は、原画像をイメージスキャナ
でデジタル信号に変換しこのデジタル信号に応じてプリ
ンタによってカラーコピーを作成するようにしているた
め、色補正、階調処理等の画像処理等を容易に行うこと
ができる。

作成されるカラーコピーについて比較してみると、アナ
ログ方式のカラー複写機は、画質が滑らか（解像度が８
００ＤＰＩ程度）であるが、カラーマスキング（黒色と
有彩色との分離）が容易でなく色再現性があまり良くな
い。具体的には、黒色の線画が色付いたりする。一方、
デジタル方式のカラー複写機は、カラーマスキングが容
易であり色再現性が優れているが、高精細化が困難であ
る。高精細化して読み取り画素数を増大させるとデータ
量が増え、高速処理プロセッサや大容量メモリが必要と
なることからアナログ方式に比してコストの点で大幅に
不利となる。

このような点から、アナログ方式のカラー複写機は大量
のコピー処理を行う場合に有利であり、また、デジタル
方式のカラー複写機は色再現性が重要なデザイン原稿の
作成、簡単な印刷等に有利となる。

上述したように、アナログ方式、デジタル方式にはそれ
ぞれ長所、短所があるため、画像の種類、処理目的、用
途等に応じて使い分けすることが行われる。

しかしながら、アナログ方式による優れた処理とデジタ
ル方式による優れた処理とを組み合わせて実行できる装
置が存在せず、高精細化された画質を色再現性良く作成
するためにはデジタル方式による非常に高価な装置を用
いる必要があった。

さらにまた、アナログ画像とデジタル画像とを１つの画
面中に混在させることが可能な装置が全く存在しなかっ
た。

このため、本出願人は、アナログ画像とデジタル画像と
が混在、融合した画像を扱うことのでき、しかも高解像
度で色再現性か優れている画像処理装置を既に提案して
いる（特願平１−３３５３０４号、平成１年１２月２５
日出願）。

この画像処理装置は、液晶を用いた空間光変調素子に、
原稿を光源で照射することによって得られる反射画像を
アナログ的に書き込むアナログ書き込み系、レーザビー
ムを２次元走査させることにより空間光変調素子に書き
込まれている画像をデジタル的に読み出すデジタル読み
出し系、読み出した画像データについて画像処理を行う
処理部、レーザビームを２次元走査させることにより前
述の処理を行った画像データを空間光変調素子にデジタ
ル的に書き込むデジタル書き込み系、及び空間光変調素
子に書き込まれている画像をアナログ的に読み出すアナ
ログ読み出し系を備えたものである。

レーザビームを２次元走査させる走査系としては、第７
図に示すごとき走査系が用いられている。

同図において、７０はレーザ光源を示している。

このレーザ光源７０から出射されたレーザビームは、レ
ンズ７１及び７２の働きによって空間光変調素子７３上
で焦点を結ぶように構成されている。レーザビムの光路
上には主走査用ガルバノメータ７４と副走査用ガルバノ
メータ７５とが設けられており、レザビームを空間光変
調素子７３上で２次元的に走査させる。即ち、主走査用
ガルバノメータ７４はレザビームを１行分走査させ、副
走査用ガルバノメータ７５はレーザビームを次の行へ移
行させる。

Ｆθレンズ７６は、空間光変調素子７３の中央部と周辺
部とでは光路長が異なり周辺部で合焦しないためこれを
補正するために設けられている。

空間光変調素子７３に印加されたレーザビームはここで
変調された後、レンズ７７で集光されて受光素子７８へ
印加される。

デジタル読み出し系においては、レーザ光源７０から光
強度一定のレーザビームが発生せしめられ、主査用ガル
バノメータ７４及び副走査用ガルバノメータ７５によっ
てこのレーザビームが空間光変調素子７３上で２次元的
に走査され、空間光変調素子７３で変調された光が受光
素子７８で受光される。

デジタル書き込み系においては、レーザ変調回路７９に
よってレーザ光源７０から出射されたレーザビームが強
度変調され、主走査用ガルバノメータ７４及び副走査用
ガルバノメータ７５によってこのレーザビームが空間光
変調素子７３上で２次元的に走査される。

主走査用ガルバノメータ７４及び副走査用ガルバノメー
タ７５の駆動は、走査制御部８０からの制御信号によっ
て制御される。

［発明が解決しようとする課題］この種の画像処理装置においては、レーザビムを２次元
的に走査するために、主走査用機構と副走査用機構とが
必要であり、走査系を含む光学系の構成か非常に複雑と
なる。このため、画像処理装置の生産性及び信頼性が低
下する恐れがあり、しかも装置全体が大形化する。特に
、デジタル読み出し系とデジタル書き込み系とを別個に
設ける必要がある場合は、主走査用機構と副走査用機構
とを２組ずつ要するためさらに複雑となる。

従って本発明の目的は、レーザビーム走査系を簡素化し
て生産性及び信頼性の向上、装置の小形化を図ることの
できる画像処理装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上述の目的を達成する本発明の要旨は、画像書き込み平
面を有する空間光変調素子と、空間光変調素子上でレー
ザビームを２次元走査させることにより空間光変調素子
に書き込まれている画像をデジタル的に読み出すデジタ
ル読み出し系と、読み出した画像データについて画像処
理を行う処理部と、レーザビームを２次元走査させるこ
とにより上述の処理を行った画像データに基づいて画像
を空間光変調素子にデジタル的に書き込むデジタル書き
込み系とを備えており、デジタル読み出し系及びデジタ
ル書き込み系の少なくとも一方がホログラムレンズを同
心状に多重に配したホログラムディスクを備えており、
ホログラムディスクによってレーザビームを２次元走査
させるべく構成されていることにある。

なお、本発明における同心状に多重に配するとは、らせ
ん状又は同心円状に多重に配することを意味している。

［作用］原稿に光を照射することにより、その原稿の画像が空間
光変調素子の画像書き込み平面に結像されてアナログ的
に書き込まれる。このようにして空間光変調素子に書き
込まれた画像は、らせん状又は同心円状に多重にホログ
ラムレンズを配したホログラムディスクにより２次元走
査されるレーザビームによって各画素毎にデジタル的に
読み出される。そして、読み出された画像データは、所
望の画像処理をされた後、上述のものと同様のホログラ
ムディスクにより２次元走査されるレーザビームによっ
て空間光変調素子にデジタル的に再び書き込まれる。そ
して最終的に空間光変調素子から画像がアナログ的に読
み出される。

［実施例］以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例としてカラー画像編集・出力
装置全体の基本構造を概略的に示す構成図である。

同図において、１０は画像書き込み平面を有する空間光
変調素子、１１は空間光変調素子１０への画像のアナロ
グ書き込み系、１２はアナログ読み出し系、１３はデジ
タル読み出し系、１４はデジタル書き込み系をそれぞれ
示している。

デジタル読み出し系１３及びデジタル書き込み系１４は
、種々の画像処理を行う処理部１５に電気的に接続され
ている。処理部１５には、デイスプレィ１６と制御部１
７とが接続されている。

制御部１７は、主としてコンピュータで構成されており
、上述のアナログ書き込み系１１、アナログ読み出し系
１２、デジタル読み出し系１３、及びデジタル書き込み
系１４に電気的に接続されている。なお第２図において
、白矢印はアナログによる光学像、黒矢印はデジタルに
よる光学像を表しており、破線は電気的信号を表してい
る。

空間光変調素子１０は、透過率分布、反射率分布、又は
位相分布が、入力される空間的な光の強度分布（光画像
）に応じて変化することからその光の強度分布、即ち画
像を一時的に記憶させることができる。画像を記憶させ
た空間光変調素子に他の光を照射すると、その記憶され
た２次元（空間）画像情報に応じて透過光、反射光、又
は散乱光が変調を受ける。この変調された透過光、反射
光、又は散乱光を検出又は露光することによって、書き
込まれている画像が読み出されることとなる。

空間光変調素子１０に入力される空間的な光の強度分布
は、光学像であるアナログ画像であってもよいし、変調
したレーザビームを２次元走査させて得られるデジタル
画像であってもよい。また、空間光変調素子１０からの
読み出しも、−様な光をこの空間光変調素子ＩＯに照射
してアナログ画像を得てもよいし、一定の強さのレーザ
ビームを２次元走査させて照射することにより得られる
デジタル画像であってもよい。

アナログ書き込み系１１は、原稿１８上の原画の光学像
を空間光変調素子１０に書き込む機能を有しており、原
稿１８を照明する光源とこれによって得られる原画の光
学像を空間光変調素子１０上に結像させる光学系とから
主として構成されている。

アナログ読み出し系１２は、空間光変調素子１０に書き
込まれている光学像を例えば感光紙等の記録紙１９に投
影する機能を有しており、空間光変調素子１０を照明す
る光源とこれによって得られる空間光変調素子１０の像
を記録紙１９上に結像させる光学系とから主として構成
されている。

デジタル読み出し系１３は、空間光変調素子１ｏに書き
込まれている像をレーザビームを２次元走査して照射す
ることにより画像信号として時系列的に読み出す機能を
有しており、レーザ光源とレザビーム走査系と受光系と
から主として構成されている。

デジタル書き込み系１４は、処理部１５から与えられる
画像信号に基づいてデジタル画像を空間光変調素子１０
に書き込む機能を有しており、レーザ光源とレーザビー
ム走査系とレーザビーム変調部とから主として構成され
ている。

処理部１５は、デジタル読み出し系１３から印加される
画像信号についてデジタル画像処理を施し、処理後の画
像信号をデジタル書き込み系１４へ出力する。この処理
部１５で処理された結果は、デイスプレィ１６に表示さ
れる。

上述した構成を全て組み合わせることにより画像編集・
出力機能が得られる。さらに、空間光変調素子１０、デ
ジタル読み出し系１３、処理部１５、及びデジタル書き
込み系１４を組み合わせることによって画像編集機能が
得られる。また、アナログ書き込み系１１、空間光変調
素子１０．及びデジタル読み出し系１３を組み合わせる
ことによってイメージスキャナ機能が得られる。またさ
らに、デジタル書き込み系１４、空間光変調素子１０、
及びアナログ読み出し系１２を組み合わせることによっ
てプリンタ機能が得られる。そして、アナログ書き込み
系１１、空間光変調素子１０、及びアナログ読み出し系
１２を組み合わせることによってアナログ複写機能が得
られる。これらの各機能モードは、制御部１７のコンピ
ュータによって実現される。

第３図は、第２図の実施例の構成をより詳細に表したも
のである。

第２図に示したアナログ書き込み系１１は、Ｒ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの光源（例えば蛍光ランプ）
　ｌｌａ　、　Ｉｌｂ　、　ｔｉｃとレンズｌｌｄで示
された光学系とによって表されている。原稿１８が光源
１１ａ　Ｎ　ｌｌｂ　％　ＩＩＣからの−様な光で順次
照明されることにより、その原画の光学像がレンズｌｉ
ｄによって空間光変調素子１０の書き込み平面上に縮小
投影される。

カラー画像を色分解するには面順次で処理する。

１つの原画に対してまずＲの光源１１ａを点灯してその
光学像を空間光変調素子１０に書き込み、その像の読み
出し処理を行った後、Ｇの光源１１ｂを点灯してその光
学像を空間光変調素子１０に書き込み、その像の読み出
し処理を行った後、同様な処理をＢの光源１１ｃについ
ても行う。

色分解画像を得るには、上述の光源切換え方式の他に、
カラーフィルタ方式かある。

このカラーフィルタ方式は、レンズｌｉｄと空間光変調
素子１０との間にＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタを設けこ
れらを順次切換えて色分解画像を得る方式である。具体
的には、Ｒ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタを例えば回転体に
貼着してこれを回転させて順次切換える。カラーフィル
タ方式においては光源としてハロゲン電球のような白色
光源を用いる。

なお、光源切換え方式及びカラーフィルタ方式において
、Ｒ，Ｇ、Ｂの３色の代りにシアン、イエロー、マゼン
タの３色を用いてもよい。

デジタル読み出し系１３は、レーザ光源１３ａル−ザビ
ーム走査系１３ｂ１集光レンズ１３ｃ１及び受光素子１
３ｄとを有している。レーザ光源１３ａから出射された
光強度一定のレーザビームがレーザビム走査系１３ｂに
印加されて上下左右方向に偏向される。これにより、レ
ーザビームが空間光変調素子１０上を２次元的に走査さ
れることとなる。レザビームスポットに対応した画素の
画像情報に応じて変調された透過光、反射光、又は散乱
光がレンズ１３ｃを介して受光素子＋３ｄに印加され光
電変換される。このようにして、空間光変調素子１０上
に書き込まれている画像情報を時系列的に読み出すこと
ができる。カラー画像情報を得るには、このような読み
出し動作をＲ，Ｇ、Ｂの各色分解画像について行う。読
み出された画像情報は、処理部１５に送り込まれる。

レーザ光源Ｈａは、半導体レーザ、又はＨｅＮｅ（ヘリ
ウム−ネオン）等のガスレーザが用いられる。半導体レ
ーザは、小型であるため装置全体をコンパクトに構成す
ることができる。またガスレーザは、可干渉性が良いた
めレーザビームのスポット径を小さくすることができ、
これによって読み出しの解像度をより高めることができ
る。

レーザビーム走査系１３ｂは、レーザ光源１３ａから出
射されるレーザビームを空間光変調素子１０上で２次元
的に走査せしめる。

受光素子１３ｄは、高速のホトダイオードで構成できる
。数行骨（副走査方向）の画像情報を１度に読み出すた
めにレーザビームを副走査方向に伸びるスリット状とし
た場合は、受光素子としてダイオードアレイ又はＣＣＤ
　（電荷結合素子）を用いることがある。

デジタル書き込み系１４は、レーザ光源１４ａルザビー
ム走査系１４ｂ１及びレーザ変調回路１４ｃとを有して
いる。

レーザ変調回路１４ｃには処理部１５から信号が印加さ
れ、この信号に応じてレーザ光源１４ａから発生するレ
ーザビームの強度が変調せしめられる。

レーザ光源１４ａとして半導体レーザを用いた場合は、
その駆動電流を変調することにより直接変調できるが、
ガスレーザを用いた場合は、出射されたレーザビームを
外部で変調する変調器（図示なし）が必要である。

変調されたレーザビームは、レーザビーム走査系１４ｂ
に印加されて上下左右方向に偏向される。

これにより、レーザビームが空間光変調素子ｌＯ上を２
次元的に走査することとなる。このレーザビム走査系１
４ｂの構成は、前述のレーザビーム走査系１３ｂの場合
と同じである。空間光変調素子１０上のレーザビームス
ポットが１画素に対応し、その光強度が画素の階調を表
している。

レーザ変調回路１４ｃとレーザビーム走査系１４ｂとは
互いに同期して動作し、処理部１５から与えられた信号
に基づいてデジタル画像を空間光変調素子１０に書き込
む。カラー画像情報について扱うには、このような書き
込み動作をＲ，Ｇ、Ｂの各色について行う。

アナログ読み出し系１２は、Ｒ，Ｇ、Ｂの３つの光源（
例えば蛍光ランプ）　１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ
とレンズ１２ｄで示される光学系とを有している。空間
光変調素子１０に書き込まれている像が光源１２ａ　％
１２ｂ　、　１２ｃからの−様な光で順次照明されるこ
とにより、レンズ１２ｄによって記録紙１９上に拡大投
影される。

Ｒの画像が空間光変調素子１０に書き込まれているとき
に、Ｒの光源１２ａを点灯して空間光変調素子１０を照
射し、その反射光で記録紙１９を露光する。

同様の処理をＧ、Ｂの色分解画像についても順次繰り返
して行う。このようにしてＲ，Ｇ、、Ｈの画像が露光さ
れた記録紙１９が、現像処理されることによってカラー
ハードコピーか得られる。

アナログ読み出し系１２も、アナログ書き込み系１１と
同様に光源切換え方式の他にカラーフィルタ方式を用い
ることがある。また、ＲＸＧｌＢの代りにシアン、イエ
ロー、マゼンタの３色を用いてもよい。

処理部１５は、マイクロプロセッサ、メモリ等を含むコ
ンピュータから主として構成されており、受光素子１３
ｄで光電変換された画像信号を受は取って画像処理、即
ち、階調処理（ガンマ補正、シェーディング補正）、鮮
鋭化（シャープネス強調）、エリア指定（トリミング、
マスキング）、色処理（色再現、ペイント機能、色によ
る切り出し）、移動（回転）、編集処理（はめ込み合成
、文字合成）等のデジタル処理を行う。処理結果はデイ
スプレィ１６に表示され、結果を確認しながら対話的に
処理を行うことができる。処理後の画像信号は、レーザ
変調回路１４ｃへ出力される。

なお、第３図においては、第２図に示した制御部１７の
図示が省略されている。

第４図は第２図の実施例におけるレーザビーム走査系１
３ｂ及び１４ｂの構成例を示す図である。

同図に示すように、レーザビーム走査系は、主としてホ
ログラムレンズをらせん状に配したホログラムディスク
２０とレーザ光源ヘッド２１とから構成されている。レ
ーザ光源ヘッド２１は、ホログラムディスク２０に対向
した状態を維持しつつ直線状又は円弧状に移動する。第
４図の例では、レーザ光源ヘッド２１は送りネジ２２に
よって支持されておりホログラムディスク２０の半径方
向へ直線的に移動する。送りネジ２２は、モータ２４の
回転駆動力を例えばベルト２５を介して受取ることによ
って回転する。ガイドシャフト２３は、送りネジ２２と
平行に取り付けられており、レーザ光源ヘッド２１とホ
ログラムディスク２０とが常に一定の角度で対向するよ
うにレーザ光源ヘッド２１を案内する。なお、レーザ光
源ヘッド２１をリニアモータで移動するように構成して
もよい。

第１図はホログラムディスク２ｏの一例を示す平面図で
ある。

同図に示すように、ホログラムディスク２ｏは、細長い
帯状のホログラムレンズ２０ａを複数らせん状に配設す
ることにより構成されている。各ホログラムレンズ２０
ａは、空間光変調素子１ｏ上の１本の走査線をそれぞれ
形成するために設けられている。各走査線は空間光変調
素子１ｏ上で上下に互いに異なる位置に形成される。こ
のため、各ホログラムレンズ２０ａは互いに異なる寸法
及び形状となっている。

ホログラムディスク２０の外径が２２０ｍｍであり内径
が７０ｍｍであるとすると、ホログラムディスク２０の
外周部から内周部までにピッチ３ｍｍ（ホログラムレン
ズ上のレーザスポット径は約２ｍｍである）の間隔で長
さ２５ｍｍのホログラムレンズを約７００枚貼着するこ
とができる。換言すれば、この種のホログラムディスク
２ｏを１枚設けることにより、７００本の走査線を走査
することができるのである。この場合、ホログラムレン
ズのの長さを全て同じとする必要はない。

空間光変調素子１０上でのレーザビームの走査速度は一
定であることが望ましい。

即ち、受光素子１３ｄのサンプリング周波数とレーザ変
調回路１４ｃの変調周波数とをレーザビームの空間光変
調素子１０上での走査速度に同期させる必要があり、走
査速度をその度に検知して周波数制御することは容易で
はないためである。

空間光変調素子１０上でのレーザビームの走査速度は、
一般に、ホログラム面上でのレーザビームの移動速度と
ホログラムレンズの光学特性とに依存している。しかし
ながら、本実施例の如くホログラムレンズをらせん状に
配置した場合、ホログラムディスクの回転速度を一定に
してもホログラム面上でのレーザビームの移動速度は一
定とはならない。ホログラムレンズの光学特性を変えて
これを補正しようとすると、ホログラムレンズの設計に
大きな制約を与え、設計を非常に困難とする。

このため、本実施例では、ホログラム面上でのレーザビ
ームの移動速度が一定となるようにホログラムディスク
の回転速度を可変制御している。

ホログラムディスク２０の回転速度を正確に制御するた
め、マーカ２０ｂがこのホログラムディスク２０に設け
られている。マーカ２０ｂは、反射率の異なる部分を等
間隔で交互に設けることによって形成される。このマー
カ２０ｂは、ホログラムディスク２０の回転速度を検知
するためのみならず、ホログラムレンズとレーザビーム
との相対的位置（トラッキング）を検知するためにも用
いられる。

ホログラムディスク２０は、第１図に示した如くホログ
ラムレンズ２０ａをらせん状に配置する他に、ホログラ
ムレンズを多重の同心円状に配置して構成してもよい。

この場合、レーザビームは、ある半径位置のホログラム
レンズ上を１周するとその内側のホログラムレンズに移
り、その半径位置のホログラムレンズ上を１周するよう
に移動する。

従ってこの場合、レーザ光源ヘッドはステップ状に動き
、また、ホログラムディスクの回転速度もステップ状に
可変制御される。

第５図はホログラムディスク２０及びレーザ光源ヘッド
２１の構造を示す断面図である。

同図に示すように、レーザビーム光学系は、ブタの読み
出し及び書き込みを行うための主光学系と、ホログラム
ディスク２０の回転速度検知及びトラッキング検知のた
めの副光学系とからなっている。

主光学系としては、レーザ光源１３ａ　　（１４ａ　）
とビームスプリッタ２１ｂとコリメータレンズ２１ａと
受光素子１３ｄとが設けられている。副光学系としては
、レーザ光源２１ｃと回折格子２１ｅとビームスプリッ
タ２１１とコリメータレンズ２１ｇと対物レンズ２１ｈ
と受光素子２１ｄとが設けられている。

主光学系の動作を以下に説明する。

レーザ光源１３ａ　　（１４ａ　）から出射されたレー
ザビームは、ビームスプリッタ２１ｂを介してコリメー
タレンズ２１ａに印加され、平行光となってホログラム
レンズ２０ａへ照射される。回転している１つのホログ
ラムレンズ２０ａの働きによって、空間光変調素子ＩＯ
上に１本の走査線が引かれ、次のホログラムレンズ２０
ａによって次の走査線が引かれる。

このように、ホログラムディスク２０上の各ホログラム
レンズ２０ａをレーザビームが追っていくことにより、
レーザビームが空間光変調素子１０上を２次元走査する
こととなる。

各ホログラムレンズ２０ａは、作成時の露光光の波長、
再生光、即ちレーザ光源１３ａ　　（１４ａ　）の波長
、ホログラムレンズと空間光変調素子との距離、ホログ
ラム面へのビームの入射位置と回転軸との距離、ホログ
ラム面上でのビーム径、露光光の球面波の焦点、再生光
の球面波の焦点等をパラメータとして設計される。本実
施例においては、ホログラム面へのビームの入射位置と
回転軸との距離が各ホログラムレンズ２０ａ毎に異なる
ため、ホログラムレンズ２０ａ毎に異なるせっけいを行
う必要がある。１枚の原盤ができた後はそれを複製すれ
ば量産可能である。

次に副光学系の動作を説明する。

レーザ光源２１ｃから出射されたレーザビームは、トラ
ッキング用の副ビームを形成するために回折格子２１ｅ
で３分割される。３分割されたビームは、ビームスプリ
ッタ２１１、コリメータレンズ２１ｇ１対物レンズ２１
ｈを介してホログラムディスク２０面上のマーカ２０ｂ
の部分に印加される。ホログラムディスク２０面上のマ
ーカ２０ｂ部分で反射された光は、照射時と逆の経路を
辿って受光素子２１（ｌへ導かれる。受光素子２１ｄは
３分割されたホトダイオドで構成されており、両側のホ
トダイオードの出力の差からトラッキング誤差信号が得
られ、中央のホトダイオードの出力からホログラムディ
スク２０の回転サーボ信号が得られる。

トラッキング誤差信号に応じて、送りネジ２２と結合し
ているモータ２４の回転数が制御される。

なお、トラッキング誤差信号の検出方法として、この他
に、光揺動法、プッシュプル法等が適用可能である。ま
た、マーカより幅の広いビームを照射してその反射光を
２分割の受光素子で検出し、これらの信号出力の差から
トラッキング誤差信号を得てもよい。

回転サーボ信号に応じて、ホログラムディスク２０駆動
用のモータ２０ｃの回転速度が制御される。

マーカ２０ｂが一定のピッチで刻まれているとすると、
この信号か一定の周波数となるようにモータ２０ｃの回
転速度を制御することにより、ホログラムレンズ２Ｏａ
上のレーザビームの線速度は一定となる。

このように、マーカ２０ｂから回転サーボ信号及びトラ
ッキング誤差信号が得られる。

低解像度の走査を行う場合には、トラッキングサーボを
掛けずに、レーザ光源ヘッド２１をあらかじめ定めた通
りに動かしてもよい。また、ホログラムディスクの回転
サーボもを掛けずに、最初のホログラムレンズ２０ａを
検知し、このホログラムディスクの回転速度を時間的に
変化させるように制御してもよい。

第６図は、空間光変調素子ＩＯの一構成例を示す断面図
である。

同図において、１０ｇ　、　１０ｂは両側端に配置した
ガラス板であり、一方のガラス板１０ａの内側の全面に
は電極１０ｃが積層され、さらにこの電極１０ｃの内側
には光伝導体１０ｄ及び遮光膜ｔｏｅが順次積層されて
いる。他方のガラス板１０ｂの内側の全面には電極１０
［が積層されている。

電極１０１と遮光膜１０ｅとの間にはスペーサＩＯｇが
挿入されており、電極］、　Ｏｅと遮光膜１０ｅとスペ
サ１０ｇとによって形成される空間に液晶１０ｈが注入
され封止されている。

電極１０ｃ及び１０ｆには、電源１０ｉが接続されてい
る。

電極１０ｃ及び１０１は、透明電極であり、インジウム
・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）膜で構成することが好ま
しい。

光伝導体１０ｄとしては、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、
テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、セレン（Ｓｅ）、硫
化亜鉛（ＺｎＳ）、ケイ酸ビスマス結晶（ＢＳＯ）、ア
モルファスシリコン、又は有機光伝導体等が用いられる
。なおりラー画像を扱う場合、光伝導体としてアモルフ
ァスシリコンを用いることが最良である。これは、アモ
ルファスシリコンの波長感度が可視光全体で平坦なため
である。

光伝導体１０ｄは入力された光によって液晶の分子配向
を変化させるもので、光によって抵抗が変化する光伝導
体の他の材料を使うことができる。

例えば、光によって電圧を発生させる材料（例えば太陽
電池）、光によって熱を発生させる材料、光によって構
造が変化する材料（例えばホトクロミック化合物）等で
ある。光によって熱を発生させる材料及び光によって構
造が変化する材料は、電気を介さずに直接液晶の分子配
向を変える働きがある。

遮光膜１０ｅは、空間光変調素子１０から画像情報を読
み出すときにレーザ光又は白色光が光伝導体１０ｄまで
入り込まないようにするために設けられている。即ち、
レーザ光又は白色光が光伝導体ｌＯｄまで到達すると、
書き込まれていた情報がその光によって消去されてしま
うからである。遮光膜１０ｅとしては、電気絶縁性を有
する不透明膜、例えば−酸化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｏ）等の
誘電体ミラーが用いられる。

ガラス板１０ａ　、　１０ｂは、透明でありかつ液晶１
０ｈを封止するための基板となるように機能する。

このため、ガラス板の代りに、透明プラスチック板又は
透明セラミックス板を用いてもよい。

液晶１０ｈとして本実施例では、ハイブリッド電界効果
を有する液晶が用いられる。この液晶は記憶作用を有し
ていない。

電極１０ｃ及び１０１の間に電源１０ｉから直流電圧を
印加して、電極１０ｃ及び１０］間に電荷を帯電させる
。その後、電極１０ｃ及び１０１と電源１０ｉとの間を
遮断する。この状態で光伝導体１０ｄへ平面画像光の投
影又は強度変調されたレーザビームの照射により光画像
を入射する。これにより、光強度分布に応じて光伝導体
ｌＯｄに抵抗の分布が生じる。

即ち、光の当たった部分の光伝導体１０ｄの抵抗が下が
り、光の当たらなかった部分の光伝導体１０ｄは高抵抗
のままとなる。その結果、光強度分布に応じた電圧が液
晶１０ｈに印加され、液晶分子の配向が変り、入力光画
像が書き込まれる。

液晶分子の配向の程度を決定する要因は、各点の液晶に
印加される電圧にある。この電圧は、光伝導体１０ｄに
入射される光強度と電源１０ｉから供給される電圧とに
依存している。

空間光変調素子ＩＯに書き込まれた画像を消去するには
、−様な光を光伝導体１０ｄに入射させるか又は電極Ｉ
ｎｃ及びＩＧｅ間を短絡すればよい。

液晶１０ｈとして、記憶作用（蓄積作用）のある液晶を
用いてもよい。記憶作用のある液晶として、例えば、動
的散乱型（ＤＳ）液晶、相移転型液晶、スメクチックＡ
液晶、強誘電性液晶等がある。

以下−例として、動的散乱型（ＤＳ）液晶を用いた空間
光変調素子の書き込み及び読み出し動作について説明す
る。

動的散乱型液晶に直流電圧又は約１００Ｈｚの低周波の
交流電圧を印加すると、この液晶は動的散乱を起し、白
濁状態となる。この状態は電圧を取り除いても維持、記
憶される。そしてカットオフ周波数以上の高周波（例え
ば７００Ｈｚ）の電圧と−様な比較的強い光とを印加す
ると、記憶されていた像が消去される。この現象を空間
光変調素子に応用する。

空間光変調素子１０への書き込みは、電極１０ｃ及び１
０１の間に電源１０ｉから直流電圧又は約１００Ｈｚの
低周波の交流電圧を印加すると同時に画像書き込み平面
を構成する光伝導体ＩＱｄへ平面画像光の投影又は強度
変調されたレーザビームの照射により光画像を入射する
。これにより、光強度分布に応じて光伝導体１０ｄに抵
抗の分布が生じる。

即ち、光の当たった部分の光伝導体１０ｄの抵抗が下が
り、光の当たらなかった部分の光伝導体１０ｄは高抵抗
のままとなる。その結果、光強度分布に応じた電圧が液
晶１０ｇに印加され、電圧が印加された部分の液晶が散
乱現象を起こす。

空間光変調素子１０からの読み出しは、−様な光をこの
空間光変調素子１０の全面に照射すると、各点に書き込
まれている情報に応じて変調された散乱光又は反射光が
得られ、これをレンズで結像させることによりアナログ
画像を読み出すことができる。また、レーザビーム等の
スポット光を照射すると、そのスポットの画素情報を読
み出すことができる。

なお、空間光変調素子ｌＯに書き込まれた画像を全面消
去するには、電極１０ｃ及び１０１間に高周波の交流電
圧を印加した状態で光伝導体１０ｄ全面に−様な比較的
強い光を照射すればよい。

液晶ＩＱｈとして、記憶作用を有する液晶を用いた場合
、光伝導体に光と電圧の両方を同時に印加しない限り書
き込みは行われない。即ち、読み出し用のレーザビーム
又は−様な光が光伝導体１０ｄに照射されても書き込ま
れた像が変化することはない。このため、液晶１０ｈと
光伝導体１０ｄとの間に前述の如き遮光膜１０ｅを設け
て読み出し時に光伝導体ｌ０ｔｌに光が印加されないよ
うにする必要はなくなり、読み出し光学系を透過型とす
ることができる。しかも、読み出し用のレーザビームは
ガラス板１０ａ側から印加しても、又はガラス板１０ｂ
側から印加してもよい。また、遮光膜ＩＱｅを設けて反
射型としてもよい。

特に、書き込み用と同じ側から読み出し用のレザビーム
を印加するように構成すれば、デジタル書き込み系とデ
ジタル読み出し系とで大部分の光学系を共用することが
できる。

［発明の効果コ以上詳細に説明したように本発明によれば、画像書き込
み平面を有する空間光変調素子と、空間光変調素子上で
レーザビームを２次元走査させることにより空間光変調
素子に書き込まれている画像をデジタル的に読み出すデ
ジタル読み出し系と、読み出した画像データについて画
像処理を行う処理部と、レーザビームを２次元走査させ
ることにより上述の処理を行った画像データに基づいて
画像を空間光変調素子にデジタル的に書き込むデジタル
書き込み系とを備えており、デジタル読み出し系及びデ
ジタル書き込み系の少な（とも一方がホログラムレンズ
を同心状に多重に配したホログラムディスクを備えてお
り、ホログラムディスクによってレーザビームを２次元
走査させるべく構成されているため、レーザビーム走査
系を非常に簡素化することができる。その結果、光走査
系の調整が簡単となり、また生産性及び信頼性の向上を
図ることができ、しかも装置の小形化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるホログラムディスク
の一例を示す平面図、第２図は本発明の一実施例におけ
るカラー画像編集・出力装置の構成を概略的に表したブ
ロック図、第３図は第２図の装置をより詳細に示す構成
図、第４図は第２図の装置のレーザビーム走査系を示す
構成図、第５図はホログラムディスク及びレーザ光源へ
・ンドの構造を示す断面図、第６図は空間光変調素子の
一構成例を示す断面図、第７図は従来のレーザビーム走
査系を示す構成図である。１０・・・・・・空間光変調素子、ｌｏａ　、　ｌｏｂ
　　・・・・ガラス板、１０ｃ　、１０ｆ・・・・・・
電極、１０ｄ・・・・・・光伝導体、１０ｅ・・・・・
・遮光膜、１０ｇ・・・・・・スペーサ、１０ｈ・・・
・・・液晶、１０１・・・・・・電源、１１・・・・・
・アナログ書き込み系、Ｉｌａ　％１１ｂ　、　ｌｉｅ
　ｚ　１２ａ　％　１２ｂ　ｚ　１２ｃｍ−−−−・光
源、ｌｌｄ　。１２ｄ　、　１３ｂ　）　ＩＨ，１４ｈ　、　２０ｂ　
、・・・・・・レンズ、Ｎ２・・・・・・アナログ読み
出し系、１３・・・・・・デジタル読み出し系、１３ａ
　Ｎ　１４ａ　％　２１ｃ・・・・・・レーザ光源、１
３ｃ・・・・・・穴あきミラー、１３ｄ１１４ｃ・・・
・・・ホログラフィックスキャナ、１３ｅ　％　１４ｄ
・・・・・・ガルバノミラ−１１３ｇ　、　２１ｄ・・
・・・・受光素子、１４・・・・・・デジタル書き込み
系、１４ｅ・・・・・・レーザ変調回路、１５・・・・
・・処理部、１６・・・・・・デイスプレィ、１７・・
・・・・制御部、１８・・・・・・原稿、１９・・・・
・・記録紙、２０・・・・・・ホログラムディスク、２
０ａ・・・・・・ホログラムレンズ、２０ｂ・・・・・
・マーカ、２０ｃ　。２４・・・・・・モータ、２１・・・・・・レーザ光源
ヘッド、２１ａ　Ｎ２１ｇ・・・・・・コリメータレン
ズ、２１ｂ　、　２１１・・・・・・ビームスプリッタ
、２１ｅ・・・・・・回折格子、２１ｈ・・・・・・対
物レンズ、２２・・・・・・送りネジ、２３・・・・・
・ガイドシャフト。

Claims

【特許請求の範囲】

画像書き込み平面を有する空間光変調素子と、該空間光
変調素子上でレーザビームを２次元走査させることによ
り該空間光変調素子に書き込まれている画像をデジタル
的に読み出すデジタル読み出し系と、読み出した画像デ
ータについて画像処理を行う処理部と、レーザビームを
２次元走査させることにより前記処理を行った画像デー
タに基づいて画像を該空間光変調素子にデジタル的に書
き込むデジタル書き込み系とを備えており、前記デジタ
ル読み出し系及びデジタル書き込み系の少なくとも一方
がホログラムレンズを同心状に多重に配したホログラム
ディスクを備えており、該ホログラムディスクによって
レーザビームを２次元走査させるべく構成されているこ
とを特徴とする画像処理装置。