JPS63102548A

JPS63102548A - レ−ザ記録装置

Info

Publication number: JPS63102548A
Application number: JP61248878A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ohara; 大原　祐二; Hideo Watanabe; 英夫渡辺; Takashi Shiyouji; たか志荘司
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-05-07
Also published as: JPH0556715B2

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、画像信号に基づいて変調されたレーザビーム
を感光材料上に走査させて連続調画像を記録するレーザ
記録装置、特に詳細にはレーザビームの光強度をアナロ
グ的に変調して高階調の画像を記録できるようにしたレ
ーザ記録装置に関するものである。

（従来の技術）従来より、光ビームを光偏向器により偏向して感光材料
上に走査させ、該感光材料に画像を記録する光走査記録
装置が広く実用に供されている。

このような光走査記録装置において光ビームを発生する
手段の１つとして、半導体レーザが従来から用いられて
いる。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べれば小
型、安価で消費電力も少なく、また駆動電流を変えるこ
とによって直接変調が可能である等、数々の長所を有し
ている。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、第２図に
示すように駆動電流に対する光出力特性が、ＬＥＤ領域
（自然発光領域）とレーザ発振領域とで極端に変わるの
で、連続調画像の記録には適用困難であるという問題が
有る。すなわち上記の駆動電流灯光出力特性が線形であ
るレーザ発振領域のみを利用して強度変調を行なうと、
光出力のダイナミックレンジがたかだか２桁程度しかと
れない。周知のように、この程度のダイナミックレンジ
では高品位の連続調画像を得ることは不可能である。

そこで例えば特開昭５６−１１５０７７号、同５６−１
５２３７２号等に示されるように、半導体レーザの光出
力は一定とするとともに、該半導体レーザを連続的に０
Ｎ−ＯＦＦさせて走査ビームをパルス光とし、このパル
スの数あるいは幅を各画素毎に制御して走査光量を変化
させることにより連続調画像を記録する試みもなされて
いる。

ところが上記のようなパルス数変調あるいはパルス幅変
調を行なう場合には、例えば画素クロック周波数が１Ｍ
Ｈｚのとき、濃度スケールすなわち走査光ｍの分解能を
１０ｂｉｔ（約３桁）確保しようとすると、パルスの周
波数は少なくとも１ＧＨ２と極めて高く設定しなければ
ならない。半導体レーザ自体はこの程度の周波数で０Ｎ
−ＯＦＦすることも可能であるが、パルス数制御あるい
はパルス幅制御のためのパルスカウント回路等はこのよ
うな高周波数に対応して作動し得ず、結局は画素クロッ
ク周波数を上記の値よりも大幅に下げなければならない
。したがって装置の記録速度を大幅に下げざるをえない
。

さらに上記の方法にあっては、各画素の記録期間中に出
力されるパルスの数あるいは幅に依存して半導体レーザ
チップの発熱口が変化し、そのために半導体レーザの駆
動電流灯光出力特性が変化し、１パルス当りの露光量が
変動してしまうこともある。こうなると記録画像の階調
にズレが生じ、高品位の連続調画像を得ることは不可能
となる。

一方、例えば特開昭５６−７１３７４号に示されるよう
に、上記パルス数変調あるいはパルス幅変調と、前述し
た光強度変調とを組み合わせて高階調画像を記録する方
法も提案されている。しかしこの場合にも、上記のよう
にパルスの数あるいは幅に依存して半導体レーザチップ
の発熱量が変化し、その結果１パルス当りの露光量が変
動してしまうという問題が同様に生じる。

上記のことを鑑みると、例えば濃度スケール１Ｑｂｉｔ
つまり１０２４階調程度の高階調画像を記録するには、
前述の第２図に示したＬＥＤ領域とレーザ発振領域とに
亘って光強度変調を行なって、光出力のダイナミックレ
ンジを３桁程度確保可能とすることが望まれる。しかし
上記２つの領域に亘ると、半導体レーザの駆動電流灯光
出力特性は当然線形ではなくなるので、高階調画像を容
易かつ精度良く記録できるように画像信号の一定量変化
に対して等濃度間隔で画像濃度を制御可能とするために
は、上記の特性を何らかの方法で補償して半導体レーザ
の発光レベル指令信号と光出力との関係を線形に変える
必要がある。

上記半導体レーザの発光レベル指令信号と光出力との関
係を線形にする回路として従来より、レーザビームの光
強度を検出し、この検出された光強度に対応する帰還信
号を半導体レーザの発光レベル指令信号にフィードバッ
クさせる光出力安定化回路〈以下、ＡＰＣ回路と称する
）が知られている。第３図はこのＡＰＣ回路の一例を示
すものであり、以下、この第３図を参照してＡＰＣ回路
について説明する。半導体レーザ１の発光強度を指令す
る発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｆは、加算点２を通して
電圧−電流変換アンプ３に入力され、該アンプ３はこの
指令信号Ｖ　ｒｅｆに比例した駆動電流を半導体レーザ
１に供給する。半導体レーザ１から前方に出射された光
ビーム４は、図示しない走査光学系を通して感光材料走
査に利用される。

一方半導体レーザ１の後方側に出射された光ビーム５の
強度は、例えば半導体レーザのケース内に設置された光
量モニタ用のビンフォトダイオード６によって検出され
る。こうして検出される光ビーム５の強度は、実際に画
像記録に利用される上記光ビーム４の強度と比例関係に
ある。該光ビーム５の強度、すなわち光ビーム４の強度
を示すフォトダイオード６の出力電流は、電流−電圧変
換アンプ７によって帰還信号（電圧信号）Ｖｐｄに変換
され、該帰還信号Ｖｐｄは前述の加算点２に入力される
。この加算点２からは、上記発光レベル指令信号ｖ　ｒ
ｅｒと帰還信号Ｖｐｄとの偏差を示す偏差信号Ｖｅが出
力され、該偏差信号Ｖｅは前記電圧−電流変換アンプ３
によって電流に変換され、半導体レーザ１を駆動する。

上記のＡＰＣ回路において、理想的な線形補償がなされ
れば、光ビーム５の強度は発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅ
ｆに比例する。つまり画像記録に利用される光ビーム４
の強度（半導体レーザ１の光出力）Ｐｆが、発光レベル
指令信号Ｖ　ｒｅｆに比例することになる。第４図の実
線は、この理想的な関係を示している。

（発明が解決しようとする問題点）上述のようなＡＰＣ回路を用いて、光強度Ｐｆが常に一
定レベルとなるように半導体レーザを駆動制御すること
は比較的容易であるが、前述のように連続調画像を記録
するために発光レベル指令信号Ｖｒｅｆを高速でアナロ
グ的に変化させて半導体レーザを駆動する際に、第４図
の実線で示すような特性を得ることは困難である。特に
、先に述べたように画素クロック周波数を１ＭＨｚ程度
に設定した上で、１０ｂｉｔ程度の濃度スケールの高階
調画像を記録する場合には、非常に困難である。

以下、その理由について説明する。第３図の系に挿入さ
れた半導体レーザ１の駆動電流灯光出力特性は、第２図
に示すように極端に非線形なものとなっている。つまり
半導体レーザ単体のゲインとなる微分り子効率は、対数
で表わして第５図に示すように、ＬＥＤ領域とレーザ発
振領域とで大ぎく変化するので、第４図の実線のような
特性を得るためには、第３図の系のループゲインを非常
に大きくとる必要がある。第４図の破線で示す曲線は、
上記ループゲインに応じて変化する半導体レーザの発光
レベル指令信号灯光出力特性の例を示しており、図示さ
れるように実線で示す理想特性に近い特性を得るために
は、６０ｄＢ程度の高ゲインが必要となる。

また第４図に示した特性は、発光レベル指令信号Ｖ　ｒ
ｅｆが直流に近い非常に低周波の信号である場合のもの
であるが、該指令信号Ｖｒｅｆが高周波信号である場合
には、さらに別の問題が生じる。

以下、この点について説明する。第６図は、第２図に示
した半導体レーザの駆動電流灯光出力特性のケース温度
依存性を示している。図示されるように半導体レーザの
光出力は、駆ｖＪ電流が一定ならばケース温度が高い程
低下する。一般に半導体レーザをレーザ記録装置等に適
用する場合には、そのケース温度を一定に維持するため
の制御がなされるが、半導体レーザに駆動電流を印加し
た場合に生じるレーザダイオードチップの過渡的温度変
化までも抑制することは側底不可能である。すなわち第
７図の（１）に示すように半導体レーザにステップ状に
駆動電流が印加された際、レーザダイオードチップの温
度は第７図（２）に示すように、上記ケース温度−足止
制御により定常状態になるまで過渡的に変化し、その結
果第６図の特性に従って半導体レーザの光出力が第７図
（３）に示すように変動する。これは半導体レーザのド
ループ特性として知られている。第３図のＡＰＣ回路に
おいて、このドループ特性によるレーザ駆動電流灯光出
力特性の非線形性を補正するには、前述のループゲイン
が１０ｄＢ程度必要であることが分かつており、したが
って、発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｆとして低周波から
高周波（例えば１ＭＨ２）に至る信号が用いられる際に
、高い応答性を維持した上で第４図の実線に近い発光レ
ベル指令信号灯光出力特性〈直線性）を得るには、レー
ザ発振領域において前述の６０ｄＢと合わせて計７０ｄ
Ｂ程度のループゲインが必要となる。現状では、このよ
うな高速、高ゲインのＡＰＣ回路を実現するのはほとん
ど不可能である。

また、半導体レーザをそのＬＥＤ領域からレーザ発振領
域に亘って強度変調して利用する場合には、駆動電流灯
光出力特性が非線形になるという問題に加え、走査ビー
ムの集束性が損なわれるという問題も生じる。すなわち
半導体レーザから発せられた自然発光光は、レーザ発振
光に比べ種々の角度成分が混在しているので、また例え
ば縦マルチモードの半導体レーザの場合でレーザ発振光
のスペクトル成分が約２ｎｍの範囲であるのに対し、約
４０ｎｍに亘るスペクトル成分を有しているので、集束
レンズによって集束した際に、レーザ発振光はど小さな
スポット径に集束させることができない。このため、レ
ーザ発振光が支配的な高出力領域の光とともに、自然発
光光が支配的（ＬＥＤ領域では勿論１００％である）な
低出力領域の光も用いた場合には、走査の空間的分解能
が損われてしまうことになる。

この走査ビームの集束性を改善するため、例えば本出願
人による特願昭６１−０７５０７７号明細書に示される
ような偏光フィルタや、同６１−１５０２２７号明細書
に示されるような干渉フィルタ、さらには同６１−１９
６３５２号明ＩＩＩＢに示されるような開口制限板等を
利用することが考えられる。

すなわち半導体レーザから発せられる光のうち、レーザ
発振光はレーザダイオードチップの接合面に平行な方向
に直線偏光しており、これに対して自然発光光はランダ
ム偏光となっているので、半導体レーザから出射された
光ビームを、レーザダイオードチップの接合面に平行な
方向に偏光した光のみを透過させる偏光フィルタに通す
と、レーザ発振光はほぼすべて透過するのに対し、自然
発光光は約１／２程度しか透過しない。したがって、半
導体レーザのしきい値付近すなわちレーザ発掘とＬＥＤ
の性質を両方含む領域において半導体レーザから発せら
れた光ビームを上記偏光フィルタに通せば、走査ビーム
中のレーザ発振光の比率がより一段と高くるので、走査
ビームの集束性が向上する。

また半導体レーザから発せられた光ビームを、レーザ発
振光の波長領域近辺の波長の光のみを透過させる干渉フ
ィルタに通せば、勿論レーザ発振光はカットすることな
く、走査ビームを、レーザ発振光と同様の極めて狭いス
ペクトル成分からなるものとすることができる。そうな
れば、ビーム走査系に配される集束レンズ等のレンズが
特に高精度に色収差補正されていなくても、走査ど一部
の集束性が向上する。

さらに、半導体レーザとコリメータレンズとの間、コリ
メータレンズと集束レンズとの間等の位置に、光ビーム
の一部のみを通す小さな開口を有する開口制限板を配置
すると、走査ビームの集束性が向上することが分かって
いる。

以上述べたような偏光フィルタ、干渉フィルタあるいは
開口制限板によれば、走査ビームをより小さなスポット
に絞って、鮮鋭度の高い画像を記録可能となる。

ところが、以上述べた偏光フィルタ、干渉フィルタや開
口制限板は、入射光の強度に対して光透過率が非線形に
変化するという問題を有している。

このことを、偏光フィルタの場合を例に第１０図を参照
して説明する。この第１０図中、曲線Ｐｏが半導体レー
ザから発せられた光ビームの強度を示すものとする。そ
してこの光ビームを上記偏光フィルタに通すと、その出
射ビームの強度は、図中曲線Ｐで示すように変化する。

すなわちＬＥＤ領域においては自然発光光のみが発せら
れ、前述のようにその約１／２が肩先フィルタを透過す
る（つまり光透過率は約５０％である）。一方レーザ発
振領域においても、自然発光光は上記と同様にその約１
／２が偏光フィルタを透過するが、この領域の発光光に
おいて自然発光光よりも非常に大きい比率を占めるレー
ザ発振光は、はとんどすべてが偏光フィルタを透過する
。したがってこのレーザ発振領域で発せられた光ビーム
の偏光フィルタ透過率は、上記的５０％よりも著しく高
くなる。

しかもこの光透過率は、光ビームの強度が高くなってそ
こに占めるレーザ発振光の比率が高くなる程高くなる。

以上述べたことは、前述の干渉フィルタを用いる場合も
同様に生じる。

一方周知の通り、半導体レーザから発せられる放射ビー
ムの拡がり角は、その光出力変化に伴なって変動する。

したがって前述した開口制限板を設けた場合、この開口
制限板によって遮られる光量の比率、換言すれば光透過
率は、半導体レーザの光出力すなわち該開口制限板に入
射する光の強度に応じて変化する。第１１図は、半導体
レーザから発せられた光ビームを上記のような開口制限
板と、偏光フィルタとして用いられたプリズム型偏光ビ
ームスプリッタとに通した際の、これら素子を通過した
光ビームの強度と、半導体レーザ内蔵のピンフォトダイ
オードの出力電流を電圧値に変換した値との関係の一例
を示している。上記出力電流は半導体レーザの光出力つ
まり上記素子に入射する前の光ビーム強度と比例してい
るから、結局この光ビーム強度と上記素子における光透
過率が非線形になっている。

また、半導体レーザから発せられた放射ビームは通常コ
リメータレンズに通されて平行ビームとされるが、この
場合レンズ径によっては、放射ビーム拡がり角が大きく
なるとビームがコリメータレンズから外れてしまう。こ
のレンズから外れてしまう光量（つまりは該レンズに入
射する先車）は、半導体レーザ光出力が変化して放射ビ
ーム拡がり角が変わるにつれて変化するので、この場合
も、コリメータレンズにおける光透過率は、該レンズに
入射する光の強度に応じて変化する。第１２図は半導体
レーザ内蔵のピンフォトダイオードで検出された光出力
と、コリメータレンズ出射侵の光強度との関係の一例を
示すものであり、図示されるように両者の関係は非線形
となっている。

以上述べたように、偏光フィルタ等の光学素子の入射光
強度射光透過率特性が非線形であると、例え前述のＡＰ
Ｃ回路等によって第４図の実線で示す理想的な特性が得
られたとしても、実際に感光材料上を走査する光ビーム
の強度と発光レベル指令信号との関係は線形とならず、
高階調画像を容易かつ精度良く記録することは不可能と
なる。

そこで本発明は、前述のような高ゲインのＡＰＣ回路を
用いなくても、またビーム走査系に上記偏光フィルタ、
干渉フィルタあるいは開口制限板等の光学素子が配置さ
れていても、半導体レーザの発光レベル指令信号対走査
ビーム強度特性をそのＬＥＤ領域からレーザ発振領域に
亘って線形にすることができ、よって光強度変調により
高階調画像を高速で記録することができるレーザ記録装
置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明のレーザ記録装置は、半導体レーザと、前記偏光
フィルタ等のように入射光強度灯光透過率の関係が非線
形な光学素子を含み、上記半導体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ビーム走査系と、画
像信号に対応した発光レベル指令信号を生成し、該信号
に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を制御してレー
ザビームの光強度を変調するレーザ動作制御回路とを備
えたレーザ記録装置において、上記レーザ動作制御回路のＡＰＣ回路が、上記光学素子
を通過した後の光ビーム強度を検出して、この光強度に
対応する帰還信号を上記発光レベル指令信号にフィード
バックさせるように形成されるとともに、上記レーザ動作制御回路に、半導体レーザの駆り電流灯
光出力特性の非線形性、および上記光学素子の入射光強
度射光透過率特性の非線形性を補償するように発光レベ
ル指令信号を補正して、該補正後の信号に基づく走査ビ
ームの強度と、補正前の発光レベル指令信号の関係を線
形にする補正テーブルが設けられたことを特徴とするも
のである。

（作　　用）上記のような補正テーブルによって半導体レーザの発光
レベル指令信号を補正すれば、ＡＰＣ回路のゲインが低
くても、補正前の発光レベル指令信号と半導体レーザ光
出力に関しては、第４図の実線で示す理想特性に近い光
出力特性を得ることができる。また前述した偏光フィル
タ、干渉フィルタ、開口制限板、コリメータレンズ等の
光学素子の入射光強度射光透過率特性が非線形であって
も、それも上記ＡＰＣ回路および補正テーブルによって
補償して、結局発光レベル指令信号の一定量変化に対し
て等濃度間隔で画像濃度を制御できるようになる。

（実　施　例）以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の第１実施例によるレーザ記録装置を示
すものである。画像信号発生器１０は、連続調画像を担
持する画像信号Ｓ１を発生する。この画像信号Ｓ１は一
例として１０ｂｉｔの濃度スケールの連続調画像を示す
デジタル信号である。

画像信号発生器１０は後述するラインクロックＳ２に基
づいて１主走査ライン分の信号を切り換え、また画素ク
ロックＳ３に基づいて各画素毎の画像信号Ｓ１を出力す
る。本例において画素クロック周波数は１Ｍ）（Ｚ、換
言すれば１画素記録時間は１μｓｅｃ　　（秒）に設定
される。

上述の画像信号Ｓ１はマルチプレクサ１１を通し、ＲＡ
Ｍからなる補正テーブル４０において後述する補正を受
けて、例えば１６ｂｉｔの発光レベル指令信号Ｓ５に変
換される。この発光レベル指令信号８５はＤ／Ａ変換器
１６に入力され、ここでアナログの電圧信号からなる発
光レベル指令信号Ｖｒｅｆに変換される。この発光レベ
ル指令信号Ｖｒｅｆは、後述する信号切換スイッチ１５
を介してＡＰＣ回路８の加算点２に入力される。ＡＰＣ
回路８の加算点２、電圧−電流変換アンプ３、半導体レ
ーザ１は、先に説明した第３図の回路におけるものと同
等のものである。半導体レーザ１からは発光レベル指令
信号Ｖｒｅｆに対応したくつまり画像信号Ｓ１に対応し
た）強度の光ビーム４が発せられる。この光ビーム４は
コリメータレンズ１７に通されて平行ビームとされ、前
述したような開口制限板５０、偏光フィルタ５１に通さ
れて光ビーム４′とされる。この光ビーム４′はハーフ
ミラ−５２に通され、次に例えばポリゴンミラー等の光
偏向器１８に入射してそこで反射偏向される。こうして
偏向された光ビーム４′は、通常ｆθレンズからなる集
束レンズ１９に通されて感光材料２０上において微小な
スポットに集束し、該感光材料２０上をＸ方向に走査（
主走査）する。感光材料２０は図示しない移送手段によ
り、上記主走査方向Ｘと略直角なＹ方向に移送され、そ
れによって光ビーム４′の副走査がなされる。こうして
感光材料２０は光ビーム４゛によって２次元的に走査さ
れ、感光する。前述したように光ビーム４（すなわち光
ビーム４′）は画像信号Ｓ１に基づいて強度変調されて
いるので、この感光材料２０上には、画像信号Ｓ１が担
持する連続調画像が写真潜像として記録される。なお上
記のように光ビーム４′が感光材料２０上を走査すると
き、主走査の始点を該ビーム４′が通過したことが光検
出器２１によって検出され、該光検出器２１が出力する
始点検出信号Ｓ６がクロックジェネレータ３６に入力さ
れる。クロックジェネレータ３６はこの始点検出信号Ｓ
６の入力タイミングに同期させて、前述のラインクロッ
クＳ２および画素クロックＳを出力する。

次に感光材料２０は現像機２２に通されて、そこで現像
処理を受ける。それにより感光材料２０上には、上記連
続調画像が可視像として記録される。

なお偏光フィルタ５１は、半導体レーザ１のレーザダイ
オードチップの接合面に平行な方向に偏光した光のみを
透過させるものである。光ビーム４をこのような偏光フ
ィルタ５１および開口制限板５０に通すことにより、こ
れらを通過した光ビーム（走査ビーム）４′は前述の通
り極めて微小なスポットに集束しつるようになる。この
ように集束された走査ビーム４′によって感光材料２０
を走査すれば、鮮鋭度の高い画像を記録できるようにな
る。

光ビーム４′の一部を分岐させるハーフミラ−５２が反
射した光ビーム４″は、フォトダイオード等の光検出器
５３によって受光されるようになっている。この光検出
器５３の出力電流は光ビーム４″の強度を示すものであ
るが、この光ビーム４″の強度と走査ビーム４″の強度
は相対応しているので、結局該出力電流は走査ビーム４
″の強度を示すものとなっている。該出力電流は電流−
電圧変換アンプ５４によって電圧信号に変換され、帰還
信号Ｖｐｄとして前述の加算点２に入力される。すなわ
ち本例においては、光検出器５３と、電流電圧変換アン
プ５４と、光検出器５３から加算点２までの経路を含ん
でＡＰＣ回路８が構成されている。このＡＰＣ回路８に
おいては、第３図に示したＡＰＣ回路と異なって、開口
制限板５０および偏光フィルタ５１を通過した後の光ビ
ーム４′の光量を担持する帰還信号Ｖｐｄが加算点２に
入力されるようになっているので、半導体レーザ１の駆
動電流灯光出力特性の非線形性のみならず、上記開口制
限板５゜および偏光フィルタ５１の入射光強度射光透過
率特性の非線形性も該ＡＰＣ回路８によりある程度補正
されることになる。

ここで、前述の補正テーブル４ｏにおける画像信＠Ｓ１
の補正について説明する。該補正デープル４０は階調補
正テーブル１２、逆ｌｏｇ変換テーブル１３、および半
導体レーザ１の発光レベル指令信号灯光出力特性を線形
に補正する補正テーブル（以下、■−Ｐ特性補正テーブ
ルと称する）１４からなる。

上記階調補正テーブル１２は、感光材料２ｏおよびその
現像処理系の階調特性を補正する公知のものである。こ
の階調補正テーブル１２は、補正特性が固定のものが用
いられてもよいが、本実施例においては、感光材料２０
の階調特性がロット毎に変化したり、あるいは現像機２
２中の現像液特性が経時変化すること等を考慮して、実
際の階調特性に対応して補正特性を適宜修正可能に構成
されている。

すなわちテストパターン発生回路２６からは、感光材料
２０上における何段階かく例えば１６段階）の画像濃度
を担持するテストパターン信号Ｓ４が出力され、該信号
Ｓ４はマルチプレクサ１１に入力される。この際マルチ
プレクサ１１は、前述のように画像信号Ｓ１を補正テー
ブル４０に入力させる画像記録時の状態から切り換えら
れて、上記テストパターン信号Ｓ４を補正テーブル４０
に入力させる状態とされる。半導体レーザ１はこのテス
トパターン信号Ｓ４に基づいて前述のように駆動され、
したがって光ビーム４′が強度変調される。それにより
感光材料２０上には、段階的に濃度が変化する例えば１
６個のステップウェッジ（テストパターン）が写真潜像
として記録される。この感光材料２０は現像様２２に送
られ、上記ステップウェッジが現像される。現像後この
感光材料２０は濃度計２３にセットされ、上記ステップ
ウェッジの各々の光学濃度が測定される。こうして測定
された光学濃度は、各ステップウェッジと対応付けて濃
度値入力手段２４に入力され、該濃度値入力手段２４が
らは各ステップウェッジの光学濃度を示す８１１信号Ｓ
７が出力される。この濃度信号ｓ７はテーブル作成手段
３７に入力され、該テーブル作成手段３７はこの濃度信
号Ｓ７と前記テストパターン信号Ｓ４とに基づいて、所
定の画像信号Ｓ１の値によって所定の画＠濃度が得られ
る階調補正テーブルを作成する。この階調補正テーブル
は前述のように１６段階程度の画像信号値をそれぞれ所
定の画像濃度値に対応させるものである。この階調補正
テーブルを示すデータＳ８はデータ補間手段３８に入力
され、ここで補間処理がなされて、１０２４段階（＝１
Ｑｂｉｔ）の画像信号ｓ１に対応できる階調補正テーブ
ルが得られる。この階調補正テーブルを示すデータＳ９
に基づいて、前述の階調補正テーブル１２が形成される
。

画像信号Ｓ１に基づく画像記録時には、マルチプレクサ
１１を介して階調補正テーブル１２に入力された画像信
号Ｓ１が、この階調補正テーブル１２によって信号８１
′に変換され、次いで逆ｌｏｇ変換テーブル１３により
発光レベル指令信号８１″に変換される。

次にＶ−Ｐ特性補正テーブル１４について説明する。先
に述べた通り、ＡＰＣ回路８において帰還信号Ｖｐｄを
加算点２にフィードバックさせても、発光レベル指令信
号と光ビーム４の強度との関係を理想的なもの（第４図
の実線表示の関係）とすることは困難である。そのこと
に加え、開口制限板５０と偏光フィルタ５１の入射光強
度射光透過率特性も、先に述べたように非線形であるの
で、発光レベル指令信号と走査ビーム４′の光強度との
関係を線形にすることは一層困難である。上記Ｖ−Ｐ特
性補正テーブル１４は、走査ビーム強度と発光レベル指
令信号との関係を線形にするために設けられている。す
なわち、発光レベル指令信号Ｖｒｅｆと走査ビーム４′
の光強度Ｐｓとの理想的な関係を第８図にａで示す直線
とし、実際の関係を同じく第８図にｂで示す曲線とする
と、Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４は、発光レベル指令信
号８１″がそのままＤ／Ａ変換された場合の電圧値が■
ｉｎであったと仮定すると、この電圧値Ｖ１ｎをＶなる
値に変換するように形成されている。つまり発光レベル
指令信号Ｖｒｅｒの値が■ｉｎであったとすると、Ｐ′
の光強度しか得られないが、上記の変換がなされていれ
ば、電圧値Ｖｉｎに対してＰ。の光強度が１９られる。

すなわち発光レベル指令信号８１°′に対応する電圧値
Ｖｉｎと走査ビーム強度Ｐｓとの関係は、線形なものと
なる。

このようになっていれば、画像信号Ｓ１を所定ｊ変化さ
せることにより、感光材料２０における濃度を等間隔で
制御できる。また第８図の特性曲線すは、前述したよう
に半導体レーザ１をそのＬＥＤ領域とレーザ発振領域に
亘って駆動させた場合のものであり、このようにすれば
３行程度の光出力ダイナミックレンジが確保されるから
、前述のように１０２４段階程度の高階調画像を、容易
にかつ高精度で記録できるようになる。

以上述べたように、半導体レーザ１の駆動電流灯光出力
特性が非線形であること、および開口制限板５０と偏光
フィルタ５１の入射光強度射光透過率特性が非線形であ
ることに起因する発光レベル指令信号対走査ビーム強度
特性の非線形性を、Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４によっ
て線形に補正すれば、ＡＰＣ回路８の加算点２、電圧−
電流変換７ンブ３、半導体レーザ１、光検出器５３、電
流−電圧変換アンプ５４から加算点２に戻る系のループ
ゲインには、上記非線形性を補正するのに必要なゲイン
を含まなくても済むようになる。すなわちこのループゲ
インは、半導体レーザ１の動作中に生じる過渡的温度変
化、あるいは半導体レーザ１のケース温度−足止制御の
誤差やハンチングによる半導体レーザ１の駆動電流灯光
出力特性からのズレを補正するため、ざらにはアンプ等
のドリフトを補正するために必要なだけ確保されていれ
ばよい。

具体的には、例えば画素周波数がＩＭＨ２で、半導体レ
ーザ１が光出力３ｍＷで作動している状態において、上
記ループゲインは３０ｄＢ程度確保されていれば十分で
ある。この程度のループゲインは、現在の技術水準で容
易に確保可能である。

次に上記■−Ｐ特性補正テーブル１４の作成について説
明する。第１図の装置にはテーブル作成手段７０が設け
られ、該テーブル作成手段７０が発するテスト信号３１
０が信号切換スイッチ１５を介して加算点２に入力され
、またＡＰＣ回路８の帰還信号Ｖｐｄがテーブル作成手
段１０に入力されるようになっている。補正テーブル作
成時に信号切換スイッチ１５は、前述のように発光レベ
ル指令信号Ｖｒｅｆを加算点２に送る画像記録時の状態
から切り換えて、上記テスト信号Ｓ１０を加算点２に送
る状態とされる。またこのとき、帰還信号Ｖｐｄのフィ
ードバック経路に設けられたスイッチ７１は、信号切換
スイッチ１５の切換えと連動して、あるいはマニュアル
操作により開かれる。

上記テスト信号Ｓ１０は、時間経過に従ってレベルが段
階的に増大するようになっている。すなわちＰＲＯＭ７
２には、対数軸上で等差向となる数列が記憶されており
、これらの数列がクロックＣＬＫにより順次アクセスさ
れる。それによりＰＲＯＭ７２から読み出されたデジタ
ル値をＤ／Ａ変換器７３においてアナログ化し、アンプ
７４で増幅すると、第９図に示すように上記クロックＣ
ＬＫの数、すなわら時間経過にともなって電圧１ｉｆＩ
ｖが段階的に増大するテスト信号３１０が得られる。こ
のテスト信号３１０は信号切換スイッチ１５を介して、
発光レベル指令信号ｖ　ｒｅｒに代わるものとして加算
点２に入力される。なお上記ＰＲＯ１ｖ１７２は、前述
の濃度スケール（つまり半導体レーザ１の発光レベル分
解能）の１Ｑｂｉｔよりも十分に高い例えば１４ｂｉｔ
の数列を配信したものが使用される。

加算点２に上記のようなテスト信号＄１０が入力される
ことにより、半導体レーザ１が光ビーム４を発し、その
光出力に対応した帰還信号Ｖｐｄがコンパレータ７７に
入力される。このコンパレータ７７には、ＣＰ　Ｕ　７
８から発せられＤ／Ａ変換器７６によってアナログ化さ
れた基準信号Ｖ（＋が入力され、帰還信号Ｖｐｄと該基
準信号Ｖ９とが比較されるようになっている。この際Ｃ
Ｐ　Ｕ　７ｇは、最初に半導体レーザ１の最低発光レベ
ルに対応する基準信号Ｖｇ　（１）を出力し、コンパレ
ータ７７はこの基準信号Ｖ（１（１）と帰還信号Ｖｐｄ
とが一致したとき一致信号Ｓ１１を出力する。この−数
倍号３１１はラッチ７５に入力される。ラッチ７５はＰ
ＲＯＭ７２からの出力を受けており、上記−数倍号３１
１が入力された時点のＩ〕ＲＯ〜１７２の出力をラッチ
する。このラッチされた信号３１２は、第８図で説明す
れば、基準信号ＶＣ＋の値がＶｉｎであったときのΔＶ
の値を示す（以下、基準信号Ｖｇ　（ｎ）に対応する電
圧値ΔＶをΔＶ（ｎ）と示す）。ＣＰ　Ｕ　７８は電圧
値ΔＶ（１）を示す信号３１２を受け、該信ｇ３１２と
基準信号ＶＪ＜１）とに基づいて、Ｖ（１）＝Ｖ（＋　　（１）＋ΔＶ（１）なる値ｖ（１
）を求める。そしてＣＰ　Ｌｌ　７８は、基準信号Ｖｇ
　（１）を電圧値■（１）の信号に変換するテーブルを
ＲＡ　Ｍ　７９に形成する。

前記−数倍号３１１はＣＰ　Ｕ　７８にも入力され、Ｃ
ｐ　ＩＪ　７８はこの一致信号８１１を受けると、基準
信号Ｖｑ＜１）をＶＣ＋（２＞すなわち半導体レーザ７
の下から２番目の発光レベルに対応するものに切り換え
、それとともにコンパレータ７７をリセットする。そし
てこの場合にもＣＰ　Ｕ　７８はＶ（２＞＝Ｖ（１（２
）＋ΔＶ（２）なる値Ｖ（２）を求め、基準信号Ｖｇ　（２＞を電圧値
■（２）の信号に変換するテーブルをＲＡＭ７９に形成
する。

以上の操作は基準信＠ＶＱ　　（７０２４）　、つまり
半導体レーザ１の最大発光レベルに対応する基準信号に
ついてまで順次行なわれ、その結果ＲＡ　Ｍ　７９には
、１０２４通りの信号値Ｖｉｎ（ｎ）をそれぞれＶ（ｎ
＞に変換するテーブルが作成される。このテーブルは、
データライン８０を介して補正テーブル４０を構成する
ＲＡＭに送られ、ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４として設
定される。以上述べた通りこの補正テーブル１４は、第
８図における電圧値■１ｎをＶに変換するように形成さ
れているから、該テーブル１４を通す前の発光レベル指
令信号８１″と走査ビーム強度Ｐｓとの関係は線形とな
る。

上述のようにして補正テーブル１４を作成した後、信号
切換スイッチ１５は画像記録時の状態に切り換えられ、
またスイッチ７１は閉じられる。

なお以上説明したように、すべての画像濃度に対応する
電圧値Ｖ　ｉｎ＋！：　Ｖとの関係を逐−求める俵、先
に説明した階調補正テーブル１２の作成の場合と同様に
、電圧値ＶｉｎとＶとの関係を主要ないくつかの場合の
みについて求め、そのデータを補間してＶ−Ｐ特性補正
テーブル１４を作成するようにしてもよい。また階調補
正テーブル１２、逆ｌｏｇ変換テーブル１３、および上
記Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４はそれぞれの変換特性を
すべて含ませて１個の補正テーブルとして形成されても
よいし、あるいはそれぞれ別個の形に構成されてもよい
。

また上記実施例においては、時間経過に従ってレベルが
段階的に増大するテスト信号Ｓ１０が用いられているが
、これとは反対に、時間経過に従ってレベルが段階的あ
るいは連続的に低下するテスト信号を用いることもでき
る。

次に第１３図を参照して本発明の第２実施例について説
明する。なおこの第１３図において、前記第１図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説
明は省略する（以下同様）。またこの第１３図はレーザ
動作ｉ、ＩＩ　’Ｍ回路およびテーブル作成手段７０′
の部分のみを示しているが、本装置における光ビーム走
査系等の図示しない部分は、第１図の装置におけるのと
同様に形成される。この第２実施例の装置のテーブル作
成手段７０’は、第１実施例におけるテーブル作成手段
７０と比べて、スイッチ７１が除かれている点が異なっ
ている。つまりこの第２実施例装置においては、補正テ
ーブル１４を作成する際にも、ＡＰＣ回路８は通常と同
様に作動する。したがってこの装置においては、−数倍
号Ｓ１１が入力された時点でラッチ７５がラッチした信
号Ｓ１２は、第８図の電圧値■に対応するものとなる。

そこでＣＰ　Ｕ　７８は、先に述べたＶ（ｎ＞＝Ｖｇ　
（ｎ）＋ΔＶ（ｎ）の演算を行なわずに直接Ｖ（ｎ）の値を求め、電圧値Ｖ
ｏ（ｎ）をＶ　（ｎ）に変換するテーブルを作成する。

次に第１４図を参照して本発明の第３実施例について説
明する。この第３実施例の装置においては、逆ｌｏｇ変
換テーブル１３から出力された発光レベル指令信号８１
″がそのままＤ／Ａ変換器１６に入力される。その一方
上記画像信号８１″は分岐されてＶ−Ｐ特性補正テーブ
ル４４に入力される。このＶ−Ｐ特性補正テーブル４４
は第１図の装置の−Ｐ特性補正テーブル１４とはやや異
なり、；Ｆ５８図における電圧値ＶとＶｉｎとの差ΔＶ
を求めるように形成されている。この電圧差ΔＶを示す
デジタル信号Ｓ５’はＤ／Ａ変換器４５に通されてアナ
ログ化され、加算点２において電圧値■ｉｎ（発光レベ
ル指令信号８１′′に対応するものである）と加算され
る。このようにすることにより結局は、第１図の装置に
おけるように加算点２に発光レベル指令信号ｙ　ｒｅｒ
として電圧値Ｖの信号を入力させるのと同じこととなり
、前述と同様の効果が得られる。

この第３実施例装置のＶ−Ｐ補正テーブル４４は上記の
通り電圧差ΔＶを求めるように形成されねばならないか
ら、本例においては第１３図に示されるテーブル作成手
段７０′を用いることは不可能であり、第１図に示され
るテーブル作成手段７０と同様のテーブル作成手段７０
が用いられる。そしてこの場合テーブル作成手段７０は
、前述の演算Ｖ（ｎ＞＝Ｖｇ　（ｎ）　　＋ΔＶ　　（
ｎ）は行なわず、基準信号Ｖｏ（ｎ）に対して、信号Ｓ
１２が示すΔＶ（ｎ）の値を出力する補正テーブル４４
を作成するように形成される。

次に第１５図を参照して本発明の第４実施例について説
明する。この第１５図の装置においては、発光レベル指
令信号８１″を分岐させて■−Ｐ特性補正テーブル４４
に入力させ、そこで前述した通りの補正を行ない、得ら
れた信号８５′をＤ／Ａ変換器４５においてアナログ化
するところまでは、第１４図の装置と同様に形成されて
いる。しかし上記Ｄ／Ａ変換器４５から出力される電圧
信号ΔＶは加算点２には入力されず、電圧−電流変換ア
ンプ４６に通されて電流Δｉとされる。この゛層流Δｉ
は、ＡＰＣ回路８の電圧−電流変換アンプ３の後段の加
算点４７において、偏差信号Ｖｅを変換した駆動電流に
加昇されるようになっている。この第４実施例装置にお
いては、電圧信号Δ■をそのままＡＰＣ回路８に入力さ
せず、電流Δｉに変換した上でＡＰＣ回路８に入力させ
る点が第３実施例装置と異なるだけであり、したがって
この場合も、第１実施例装置におけるのと同様の効果が
１！７られる。

この第４実施例装置のテーブル作成手段７０″は、第１
図のテーブル作成手段７０と比べて、テスト信号３１０
を加算点４７に入力させる点のみが異なっているが、こ
の場合もＣＰ　Ｕ　７８には第８図の電圧値ΔＶを示す
信号Ｓ１２が入力されるので、該信号Ｓ１２と基準信号
Ｖｖ（ｎ）とに基づいて、基準信号Ｖｇ　（ｎ）に対し
てΔＶ　（ｎ）の値を出力する補正テーブル４４を作成
するようにＣＰ　Ｕ　７８を形成すればよい。

なお以上説明した実施例においては、走査ビーム４′の
集束性を高めるために、開口制限板５０および偏光フィ
ルタ５１が設けられているが、これらのうちの一方のみ
を使用してもよいし、あるいはこれらの光学素子に代え
て前述の干渉フィルタを使用してもよいし、さらにはこ
れら３つの光学素子のうちの２つあるいはすべてを適当
に組み合わせて使用してもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り本発明のレーザ記録装置におい
ては、半導体レーザの駆動電流灯光出力特性が非線形で
あること、および走査ビームの集束性向上のために設け
られる偏光フィルタ等の光学素子の入射光強度射光透過
率特性が非線形であることに起因する発光レベル指令信
号対走査ビーム強度特性の非線形性を、半導体レーザ光
出力安定化回路によって補正するとともに、該回路とは
別に設けた補正テーブルによって補正するようにしてい
るので、レーザ駆動回路において上記光出力安定化回路
により構成される閉ループのループゲインを現在の技術
水準で十分実現可能な低い値に設定しても、高い応答性
を維持した上で発光レベル指令信号と走査ビーム強度と
の関係を、そのＬＥＤ領域とレーザ発振領域に亘って線
形にすることができる。したがって本発明装置によれば
、画像信号を所定量変化させることにより等濃度間隔で
画像濃度を制御でき、また半導体レーザの光出力ダイナ
ミックレンジつまり感光材料の露光口を３行程１宴の広
範囲に亘って確保できるので、例えば濃度分解能が１０
ｂｉｔ程度の極めて高諧調の連続調画像を高速かつ精密
に記録可能となる。

また本発明のレーザ記録装置においては、上述の通り画
像濃度制御上何ら問題なく陥光フィルタや干渉フィルタ
、開口制限板等の光学素子をビーム走査系に配置可能で
あるので、このような光学素子によって走査ビームを微
小なスポットに集束させ、鮮鋭度の高い画像を記録可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるレーザ記録装置を示
す概略図、第２図は半導体レーザの駆１ＦＪｌ電流灯光出力特性を
示すグラフ、第３図は半導体レーザ光出力安定化回路の一例を示すブ
ロック図、第４図は発光レベル指令信号と半導体レーザ光出力との
関係を示すグラフ、第５図は半導体レーザの光出力と微分吊子効率との関係
を示すグラフ、第６図は半導体レーザの駆動電流灯光出力特性の湿度依
存性を示すグラフ、第７図は半導体レーザのドループ特性を説明するグラフ
、第８図は本発明装置におけるＶ−Ｐ特性補正テーブルの
作用を説明するグラフ、第９図は上記実施例の装置のテーブル作成手段が発する
デス１〜信号の波形を示すグラフ、第１０図は本発明に
係る偏光フィルタの作用を説明するグラフ、第１１図は偏光フィルタと開口制限板の組合せにおける
入射光強度対出射光強度特性の一例を示すグラフ、第１２図はコリメータレンズにおける入射光強度対出射
光強度特性の一例を示すグラフ、第１３図は本発明の第
２実施例によるレーザ記録装置の半導体レーザ動作制御
回路とテーブル作成手段を示すブロック図、第１４図は本発明の第３実施例によるレーザ記録装置の
半導体レーザ動作制御回路とテーブル作成手段を示すブ
ロック図、第１５図は本発明の第４実施例によるレーザ記録装置の
半導体レーザ動作制御回路とテーブル作成手段を示すブ
ロック図である。１・・・半導体レーザ　　　　２．４７・・・加算点３
．４６・・・電圧−電流変換アンプ４．４’、４”・・・光ビーム７．５４・・・電流−電圧変換アンプ８・・・ＡＰＣ回路　　　　　１０・・・画像信号発生
器１４．４４・・・Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１６．４５
．７３．７６・・・Ｄ／Ａ変換器１７・・・コリメータ
レンズ　　１８・・・光偏向器１９・・・集束レンズ　
　　　　２０・・・感光材料４０・・・補正テーブル　
　　　５０・−・開口制限板５１・・・偏光フィルタ　
　　　５２・・・ハーフミラ−５３・・・光検出器７０．７０’　、７０”・・・テーブル作成手段７１・
・・スイッチ　　　　　　７２・・・ＰＲＯ〜１７５・
・・ラッチ　　　　　　　７７・・・コンパレーク７８
・・・ＣＰ　Ｕ　　　　　　　　７９・・・ＲＡＭ＄１
・・・画像信号８１″・・・補正前の発光レベル指令信号Ｖｒｅｆ・・
・発光レベル指令信号Ｖｐｄ・・・帰還信号　　　　　Ｖｅ・・・偏差信号第
５図克　あｙｙ　　　（ｍＷ）第６図噸電；屹　（ｍＡ）代　ｎ寸琺　　　　　　　　沫　　　　綜第７図一−一時間第８図 ””　　ＬＯに　Ｖｒｅｆ第９図晴間第１０図第１１図第１２図７１トタ′イ＋−ｐ’を失出・☆−１力第１５１］（自発〉手続補正書特許庁長官　殿　　　　　　　　　　昭和６１年１１月
２５日回１、事件の表示特願昭６１−２４８８７８号２、発明の名称レーザ記録装置３、補正をする者事件との関係　　　　　特許出願人任　所　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　　
　富士写真フィルム株式会社４、代理人〒１６０東京都港区六本木５−２−１６、補正により増加する発明の数　　　な　　し７、補
正の対象　　　図　面８、補正の内容　　　手書き図面を墨入れ図面に補正し
ます。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ビームを発する半導体レーザと、入射光強度灯光透過率の関係が非線形な光学素子を含み
、前記光ビームを感光材料上に走査させるビーム走査系
と、画像信号に対応した発光レベル指令信号を生成し、該信
号に基づいて前記半導体レーザの駆動電流を制御して前
記光ビームの強度を変調するレーザ動作制御回路とを有
するレーザ記録装置において、前記レーザ動作制御回路が、前記光学素子を通過した光
ビームの強度を検出し、この検出された光強度に対応す
る帰還信号を前記発光レベル指令信号にフィードバック
させる光出力安定化回路と、前記半導体レーザの駆動電
流灯光出力特性の非線形性、および前記光学素子の入射
光強度灯光透過率特性の非線形性を補償するように前記
発光レベル指令信号を補正して、該補正後の信号に基づ
く走査ビームの強度と、補正前の発光レベル指令信号の
関係を線形にする補正テーブルとを有することを特徴と
するレーザ記録装置。
（２）前記補正テーブルが、前記光出力安定化回路の前
段に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のレーザ記録装置。
（３）前記補正テーブルが、前記発光レベル指令信号の
経路を分岐した経路に配置されて、該発光レベル指令信
号の補正量を求めるように構成され、該補正量を示す補
正信号が発光レベル指令信号に加算されるようになつて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
ザ記録装置。
（４）前記補正テーブルが、前記発光レベル指令信号の
経路を分岐した経路に配置されて、該発光レベル指令信
号の補正量を求めた上でこの補正量に対応する電流を出
力するように構成され、該電流が前記半導体レーザ駆動
電流に加算されるようになつていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のレーザ記録装置。