JP2004118075A - レーザ露光装置及び写真処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザ素子を用いたレーザ露光装置において、射出されるレーザビームのダイナミックレンジを増大させる。
【解決手段】半導体レーザ素子を含み、赤色のレーザビームを射出するレーザ光源１０１Ｒ及びそれぞれ緑色及び青色のレーザビームを射出するＹＡＧレーザを含むレーザ光源１０１Ｇ及び１０１Ｂと、画像信号に応じて緑色及び青色のレーザビームを変調する音響光学変調素子１０２と、画像取得装置２０から入力された画像データに対して所定の画像処理を施す露光制御回路１２０と、レーザ光源１０１Ｒの射出側であって、赤色レーザビームの光路上に配設された光ファイバー１１２とを備える。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子を用いて感光材を露光するレーザ露光装置及びそのレーザ露光装置が適用される写真処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体レーザ素子により射出されたレーザビームにより印画紙を露光するレーザ露光装置が知られている。半導体レーザ素子に駆動電流を印加すると、ｐ型半導体とｎ型半導体との接合層内で電子と正孔との再結合が多量に発生する。これにより反転分布が生じ、レーザビームが射出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体レーザ素子は、駆動電流の大きさに比例した強度のレーザビームを射出するが、駆動電流が小さい場合、電子と正孔との再結合が反転分布を生じさせるほど多く発生しないため、レーザ作用を起こすことができず、ＬＥＤ（発光ダイオード）と同様、自然放出により生じた光を射出してしまう。したがって、半導体レーザ素子にレーザ作用を起こさせるためには、反転分布を十分に生成することができる所定の閾値以上の駆動電流を印加し、この閾値以上の領域（レーザ領域）で半導体レーザ素子を駆動させなければならない。つまり、半導体レーザ素子は、駆動電流を印加してもレーザ作用を起こすことができない領域（ＬＥＤ領域）が存在するため、その分、ダイナミックレンジが制限されるという問題を有している。
【０００４】
特に、レーザ露光装置を印画紙を露光する写真現像機に適用した場合においては、印画紙は、ＬＥＤ領域とレーザ領域との境界付近の強度の光に対して感度が高いため、ダイナミックレンジを増大させて、この付近の強度のレーザビームを有効に利用する必要がある。詳しくは、レーザ露光装置の駆動電流を変えて、印画紙上での露光濃度（階調）を変える直接変調である場合、ＬＥＤ領域であるインコヒーレント部分、つまりダイナミックレンジが制限される部分が写真の高画質化を阻むことになる。写真の美しさは低階調部分がいかに再現できるかにかかっている。低階調域を制限なく再現することで、全く同じ画像データから再現できるデジタル画像写真の美しさ、見た目の印象は明らかに違ったものとなる。
【０００５】
一方、半導体レーザ素子自体の性能を上げ、ダイナミックレンジを増大することも可能であるが、これでは半導体レーザ素子として高価なものを用いなければならず、コストが嵩んでしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、半導体レーザ素子を用いたレーザ露光装置において、レーザビームのダイナミックレンジを増大させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載のレーザ露光装置は、第１のレーザ光源としての半導体レーザ素子から射出されたレーザビームを画像信号に応じた強度で感光材面に導くレーザ露光装置であって、前記レーザビームの光路上に、前記レーザビームに含まれるインコヒーレント光を低減するフィルタ部材を配設したことを特徴とする。
【０００８】
本レーザ露光装置によれば、レーザビームの光路上にレーザビームに含まれるインコヒーレント光を低減し、コヒーレント光を透過するフィルタ部材を配設したため、レーザ領域での最小光量が低下され、レーザビームのダイナミックレンジが増大する。また、レーザビームの光路上にフィルタ部材を配設するという簡素な構成により、レーザビームのダイナミックレンジを増大させることができるため、低コストで、画質の向上を図ることができる。なお、本発明では、第１のレーザ光源は、それぞれ異なる色、例えば、赤、緑及び青色光を射出する複数のレーザ光源から構成されるものも含まれる。
【０００９】
また、半導体レーザ素子とは異なるレーザ発光素子により構成された第２のレーザ光源を備えることが好ましい。
【００１０】
この場合、第１のレーザ光源に、半導体レーザ素子により安定した発光を行うことができる赤色のレーザビームを射出させ、第２のレーザ光源を、緑及び青色のレーザビームを安定して発光することができる、例えばＹＡＧレーザからなる２個のレーザ光源を採用することにより、鮮明なカラー画像を得ることができる。なお、本発明では、第１のレーザ光源として青又は緑を用いても良い。また、第１のレーザ光源を、それぞれ、赤、緑及び青のいずれか２つの色のレーザビームを射出する２個のレーザ光源で構成してもよい。同様に、第２のレーザ光源を赤、緑及び青のいずれか１つのレーザビームを射出するレーザ光源で構成してもよいし、それぞれ赤、緑及び青のいずれか２つのレーザビームを射出する２個のレーザ光源で構成してもよい。
【００１１】
また、前記フィルタ部材は、所定長を有する光ファイバーであることが好ましい。
【００１２】
この場合、光ファイバーをフィルタ部材として採用したため、装置を大型化することなく、ダイナミックレンジを増大させることができる。
【００１３】
また、前記光ファイバは、第１のレーザ光源に接続されてなることが好ましい。
【００１４】
また、前記フィルタは、偏向板であることが好ましい。
【００１５】
この場合、フィルタとして偏向板を採用したため、低コストでレーザビームのダイナミックレンジを増大させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る写真処理装置は、前記変調されたレーザ光をポリゴンミラーに導いて感光材面上を主走査させる請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ露光装置と、前記感光材を副走査方向に搬送する搬送機構と、感光材面上に形成された画像を顕在化する現像部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この場合、写真処理装置の露光エンジンとして、請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ露光装置を採用したため、印画紙上に露光される画像のダイナミックレンジが増大され、鮮明な写真プリントを行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る写真処理装置の一実施形態を示す外観構成図である。図１において、写真処理装置は、ディジタルカメラやスキャナの撮像素子の各画素に対応する印画紙上の微小領域をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三原色の光で露光し、露光された印画紙を現像処理することによって画像を形成する画像形成装置１０と、写真フィルム上に形成された画像をスキャナで読み取り、あるいは、メモリカードなどから直接画像データを読み出し、入力されたディジタル画像データを画像形成装置１０に出力する画像取得装置２０とで構成されている。
【００１９】
画像形成装置１０は、それぞれ幅の異なる複数種類（例えば２種類）の長尺印画紙を巻回収納したマガジン１０Ａ，１０Ｂと、マガジン１０Ａ又は１０Ｂから引き出された印画紙上に画像取得装置２０から送信された画像を露光するレーザ露光装置１００と、露光された印画紙を現像、漂白、定着及び安定化処理する現像処理装置４０と、現像された印画紙を乾燥する乾燥部５０と、乾燥された印画紙片を例えばフィルム単位に仕分けるソータ部６０等で構成されている。
【００２０】
画像取得装置２０は、メモリカードやＣＤ−Ｒ等の記録媒体に記録されている画像データを読み出すためのデータ読出装置２１と、フィルムや印画紙上に形成された画像を読み取るためのスキャナ２２と、読み込んだ画像をモニタ表示するためのディスプレイ２３と、所定の画像処理やプリント処理の指示を入力するためのキーボード２４と、画像取得装置２０の全体を制御する制御回路（図示せず）等で構成されている。
【００２１】
本実施形態におけるレーザ露光装置１００のブロック構成を図２に示す。レーザ露光装置１００には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三原色のレーザビームを出力する３つのレーザ光源１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂと、レーザ光源１０１Ｇ及びレーザ光源１０１Ｂから射出されるレーザビームの強度を変調する音響光学変調素子１０２（レーザ光源１０１は、駆動電流によりレーザビームの強度を変調する直接変調方式により階調を調整するものが採用されている。）と、レーザ光源１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂから射出されるレーザビームのビーム径を調整するためのビームエキスパンダ１０３及びシリンドリカルレンズ１０４と、Ｒ、Ｇ及びＢレーザビームの３本のレーザビームの光軸を１本の光軸に合波させるプリズム１０５と、レーザビームを走査するためのポリゴンミラー１０６と、ｆ−θレンズなどを含む結像レンズ群１１１とを具備している。
【００２２】
レーザ光源１０１Ｒは、波長６８０ｎｍの赤色レーザビームを出力する半導体レーザ素子３０１を含む。レーザ光源１０１Ｇは、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザの第２高調波として波長５３２ｎｍの緑色レーザビームを出力するＳＨＧレーザ（ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｌａｓｅｒ）を含む。同様に、レーザ光源１０１Ｂは、波長４７３ｎｍの青色レーザビームを出力するＳＨＧレーザを含む。
【００２３】
さらに、レーザビームの光路上には、レーザビームの光路を屈曲させるミラー１０７と、プリズム１０５に入射する光を規制するアパーチャ１０８とが配設されている。さらに、結像レンズ群１１１の射出側には、赤、緑及び青色レーザビームの同期を取るためのフォトセンサなどの同期センサ１１０と、結像レンズ群１１１から射出されたレーザビームを反射して同期センサ１１０に導くミラー１０９とが配設されている。
【００２４】
さらに、レーザビームの光路上であって、レーザ光源１０１Ｒのレーザビーム射出側には、所定長の光ファイバー１１２が配設されている。光ファイバー１１２は、コア及びクラッドなどから構成される周知の光ファイバーであり、グレーテッド型、ステップ型、または、波長選択性を有する光ファイバ回折格子を用いて構成しても良い。この光ファイバー１１２を配設したことによる効果については後述する。
【００２５】
露光制御回路１２０は、画像取得装置２０から入力された画像データをレーザ露光装置１００の露光特性を考慮した画像データに補正演算する画像処理部１２１と、画像処理部１２１で算出された画像データを赤、緑及び青の色成分毎に記憶する画像メモリ１２２と、赤、緑及び青の色成分毎に備えられ、画像メモリ１２２に記憶された画像データをアナログの画像信号に変換するＤ／Ａコンバータ１２３と、Ｇ及Ｂ成分の画像データの階調に応じてＧ及びＢレーザビームの振幅を変調するための制御信号を音響光学変調素子１０２に出力するＡＯＭ駆動回路１２４と、Ｄ／Ａコンバータ１２３から出力される画像信号の送出タイミングを制御するタイミング制御回路１２５とを具備している。
【００２６】
タイミング制御回路１２５は、同期センサ１１０から出力された同期信号に基づいて、画像メモリ１２２及びＤ／Ａコンバータ１２３に出力するクロック信号のタイミングを決定する。
【００２７】
画像取得装置２０から入力された露光用画像データは、画像処理部１２１によって例えばγ補正やホワイトバランス補正などの画像処理が施され、画像メモリ１２２に１画素単位で順次書き込まれる。画像メモリ１２２に書き込まれた画像データは、タイミング制御回路１２５から出力されたクロック信号と同期して１画素単位でＤ／Ａコンバータ１２３に出力され、アナログの画像信号に変換される。赤色成分の画像信号は、直接レーザ光源１０１Ｒに入力されるが、緑及び青色成分の画像信号は、ＡＯＭ駆動回路１２４に入力される。すなわち、レーザ光源１０１Ｇ及び１０１Ｂに音響光学変調素子１０２を用いた外部変調方式が採用されているのに対して、レーザ光源１０１Ｒは、音響光学変調素子を用いない直接変調方式が採用されている。画像信号を受信したレーザ光源１０１Ｒは、その画像信号に応じて射出する赤色レーザビームの強度を変化させる。また、画像信号を受信した音響光学変調素子１０２は、その画像信号に応じて、レーザ光源１０１Ｇ及び１０１Ｂから射出された緑色及び青色レーザビームに画像信号を重畳させ、緑色及び青色レーザビームを変調させる。
【００２８】
レーザ光源１０１Ｒは、半導体レーザ素子３０１、半導体レーザ素子３０１から射出されたレーザビームのビーム径を変更するコリメータレンズ３０２及び画像信号に応じて射出するレーザビームの強度を制御するレーザ光源制御部３０３などを備えている。
【００２９】
レーザ光源制御部３０３は、露光制御回路１２０から出力された画像信号Ｘに対応した強度のレーザビームが半導体レーザ素子３０１から出力されるように、入力された画像信号Ｘに対して、Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ（Ａは予め定められた係数値、Ｂは予め定められた定数）の演算を施して半導体レーザ素子３００を駆動するための駆動電流Ｙを生成する。ここで、定数Ｂの値を半導体レーザ素子３０１の閾値ＳＨを超える値に設定することで、半導体レーザ素子３０１をレーザ領域で駆動させることが可能となる。
【００３０】
図３は、本レーザ露光装置１００において、レーザビームの光路上に光ファイバー１１２を配設したことによる効果を説明するためのグラフであり、縦軸はレーザビームの光量を示し、横軸は半導体レーザ素子３０１に印加する駆動電流を示している。図３中、直線Ｌ１は光ファイバー１１２を配設した場合の光量と駆動電流との関係を示したグラフであり、この場合の光量は光ファイバー１１２から射出されるレーザビームの光量を示している。また、直線Ｌ２は光ファイバー１１２を配設しない場合の光量と駆動電流との関係を示したグラフであり、光量はレーザ光源１０１Ｒから射出されるレーザビームの光量を示している。駆動電流が閾値ＳＨを超える領域がレーザ領域であり、駆動電流が閾値ＳＨ以下の領域がＬＥＤ領域である。
【００３１】
半導体レーザ素子から出力されるレーザビームには、自然放出により生成されたインコヒーレント光と反転分布により生成されたコヒーレント光とが含まれているが、駆動電流を増大させると反転分布が多く発生するため、射出されるレーザビームに含まれるコヒーレント光は多くなる。ＬＥＤ領域とレーザ領域の境界付近では、反転分布が多く発生していないため、半導体レーザ素子から射出されるレーザビームには、多くのインコヒーレント光が含まれている。そこで、本レーザ露光装置１００では、レーザ光源１０１Ｒの射出側に、インコヒーレントな光を低減させ、コヒーレントな光を透過させる光ファイバー１１２を配設した。これにより、ＬＥＤ領域とレーザ領域の境界付近において、インコヒーレント光は低減され、多くのコヒーレント光が透過される。その結果、レーザ領域の最小光量ＳＢの値がＳＢ１まで減少し、ダイナミックレンジが増大されることとなる。
【００３２】
図３に基づいて、光ファイバー１１２を配設しない場合及び光ファイバー１１２を配設した場合のコントラストをそれぞれ算出する。コントラストはレーザ領域の最大光量ＨＢ／レーザ領域の最小光量ＳＢで定義されるため、光ファイバー１１２を配設しない場合のコントラストは、１００／５＝２０である。一方、光ファイバー１１２を配設した場合のコントラストは、（１００−３）／２＝４８．５となる。ここで、光ファイバー１１２を配設した場合のコントラスト値の分子が１００−３となっているのは、レーザビームが光ファイバー１１２を通過することによりインコヒーレント光が低減されてレーザビームの光量が全体的に低下するためである。
【００３３】
この計算結果が示すように、光ファイバー１１２を配設した場合のコントラストは４８．５であるのに対して、光ファイバー１１２を配設しない場合のコントラストは２０であり、光ファイバー１１２を配設した場合、コントラストがおよそ２．５倍に上昇している。すなわち、レーザ光源１０１Ｒの射出側に光ファイバー１１２を配設したことにより、レーザビームのダイナミックレンジが大幅に増大されることとなる。
【００３４】
なお、本発明は、以下の態様を採ることができる。
【００３５】
（１）上記実施形態では、インコヒーレント光を低減させるためにレーザ光源１０１Ｒの射出側に光ファイバー１１２を配設したが、これに限定されず、光ファイバー１１２に代えて偏向板を用いてもよい。レーザ出力が光軸に垂直な面上で偏った特性を有する場合、そのレーザビーム透過するように偏向板を配置することで、上述したＬＥＤ領域のインコヒーレント光の効果を抑え、ダイナミックレンジの改善を図ることができる。
【００３６】
（２）上記実施形態では、赤色のレーザビームを射出するレーザ光源１０１Ｒのみ半導体レーザ素子を採用しているが、これに限定されず、レーザ光源１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂのいずれか１つ、いずれか２つ、または、全てのレーザ光源に対しても半導体レーザ素子を採用する構成であっても良い。この場合、半導体レーザ素子を用いたレーザ光源の射出側に光ファイバーを配設すれば、レーザビームのダイナミックレンジを増大させることができる。
【００３７】
（３）上記実施形態では、光ファイバー１１２をレーザビームの光路上の一部に採用したが、これに限定されず、レーザビームの全光路に亘って光ファイバー１１２を配設してもよい。
【００３８】
（４）上記実施形態では、光ファイバー１１２をレーザ光源１０１Ｒとミラー１０７との間に配設したが、これに限定されず、レーザビームの光路上であればどの場所に配設してもよい。
【００３９】
（５）上記実施形態では、レーザ光源１０１Ｒの変調方式として直接変調方式を採用したが、これに限定されず、レーザビームの光路上に音響光学変調素子を配設して間接変調方式によりレーザビームを変調してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、レーザビームの光路上にインコヒーレント光を低下し、コヒーレント光を透過するフィルタを配設したため、レーザビームのダイナミックレンジを増大させることができる。また、レーザビームの光路上にフィルタ部材を配設するという簡素な構成で、レーザビームのダイナミックレンジを増大させることができるため、低コストで画質の向上を図ることができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、鮮明なカラー画像を感光材上に形成することができる。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、装置を大型化することなく、ダイナミックレンジを増大させることができる。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、第１のレーザ光源から射出されるレーザビームのダイナミックレンジを増大させることができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、低コストでダイナミックレンジを増大させることができる。
【００４５】
請求項６記載の発明によれば、鮮明な写真プリントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ露光装置が適用される写真処理装置の外観構成を示した図である。
【図２】レーザ露光装置のブロック構成を示す図である。
【図３】レーザビームの光路上に光ファイバーを配設したときの効果を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１００　レーザ露光装置
１０１Ｒ　１０１Ｇ　１０１Ｂ　レーザ光源
１０２　音響光学変調素子
１１０　同期センサ
１１１　結像レンズ群
１１２　光ファイバー
１２０　露光制御回路
１２２　画像処理部
１２３　画像メモリ
１２４　コンバータ
１２５　ＡＯＭ駆動回路
１２６　タイミング制御回路

Claims (6)

1. 第１のレーザ光源としての半導体レーザ素子から射出されたレーザビームを画像信号に応じた強度で感光材面に導くレーザ露光装置であって、前記レーザビームの光路上に、前記レーザビームに含まれるインコヒーレント光を低減するフィルタ部材を配設したことを特徴とするレーザ露光装置。
2. 半導体レーザ素子とは異なるレーザ発光素子により構成された第２のレーザ光源を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ露光装置。
3. 前記フィルタ部材は、所定長を有する光ファイバーであることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ露光装置。
4. 前記光ファイバは、第１のレーザ光源に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のレーザ露光装置。
5. 前記フィルタ部材は、偏向板であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ露光装置。
6. 前記変調されたレーザ光をポリゴンミラーに導いて感光材面上を主走査させる請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ露光装置と、前記感光材を副走査方向に搬送する搬送機構と、感光材面上に形成された画像を顕在化する現像部とを備えることを特徴とする写真処理装置。

Images