JP2006012888A

JP2006012888A - 合波レーザ光照射方法および装置

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Publication number: JP2006012888A
Application number: JP2004183571A
Authority: JP
Inventors: Atsuko Shimizu; 敦子清水; Manabu Mizumoto; 学水本; Takayuki Uemura; 隆之植村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12
Also published as: CN1712228A; TW200606456A; KR20060048468A; US20060002270A1; TWI272405B

Abstract

【課題】合波レ−ザ光照射装置において、合波レーザ光の光出力の調節範囲を拡大する。
【解決手段】目標値入力部２５により記録媒体９０のバーコード９１を読み取って合波レーザ光Ｌｅの光出力の目標値を得る。この目標値が、予め定められた基準値未満のときに、光出力制御部３０により、複数の半導体レーザ１０ａ、１０ｂ・・・のうちの２つの半導体レーザ１０ａ、１０ｂを選択し、選択された半導体レーザ１０ａ、１０ｂのそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかった半導体レーザ１０ｃ、１０ｄ・・・の駆動を停止させ、半導体レーザ１０ａ、１０ｂから射出され合波部１５を通して合波させた合波レーザ光Ｌｅの光出力を上記目標値にする。そして、上記合波レーザ光Ｌｅを合波レーザ光照射部２０に通して記録媒体９０へ照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のレーザ光源から射出されたレーザ光を合波した合波レーザ光を照射する合波レーザ光照射方法および装置に関するものである。

従来より、複数の半導体レーザから射出された各レーザ光を合波させた合波レーザ光を用いて感光材料等からなる記録媒体に画像情報の記録を行う合波レーザ光照射装置が知られている。このような装置には、複数の特性の揃った半導体レーザを使用し、各半導体レーザから射出された各レーザ光を合波させた合波レーザ光の光出力の測定値が目標光出力の値に一致するように、各半導体レーザに供給する駆動電流を均等に増加あるいは減少させて上記合波レーザ光の光出力を調節するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、上記合波レーザ光の光出力の調節範囲は、各半導体レーザから誘導放出光が射出される範囲であり、より具体的には各半導体レーザを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動したときに得られるレーザ光の光出力の範囲である。

一方、上記合波レーザ光の照射を受けて画像情報が記録される記録媒体には様々な光感度のものがあり、種々の光感度を持つ記録媒体への画像情報の記録を実施するためには、上記合波レーザ光の光出力を各記録媒体の光感度に応じて調節することが求められる。
特開２０００−１９０５６３号公報

ところで、光感度が低い記録媒体に対して適正な光出力となるように合波レーザ光の光出力の最大値を大きく設定すると、光感度が非常に高い記録媒体に対する適正な光出力が上記合波レーザ光の光出力調節範囲の下限を下回ってしまうことがある。すなわち、各半導体レーザのそれぞれを発振閾値電流で駆動しても、合波された合波レーザ光の光出力が上記高感度の記録媒体へ照射すべき適正な光出力を超えてしまうことがある。記録媒体に対してこのような不適切な光出力の合波レーザ光を照射するとこの記録媒体に記録される画像情報の品質が低下してしまうという問題がある。

なお、半導体レーザを発振閾値以下の駆動電流で駆動し、半導体レーザから自然放出光が射出される状態で合波レーザ光の光出力を低減しようとすると、この合波レーザ光の波長領域が広がって記録媒体に所定波長以外の波長の光が照射されてしまう。さらに、駆動電流が発振閾値電流以下の場合には、駆動電流に対するレーザ光の光出力の変化が急峻になるため光出力の調節が難しくなる。したがって、半導体レーザを発振閾値以下の駆動電流で駆動して使用することは現実的ではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、合波レーザ光の光出力の調節範囲を拡大することができる合波レ−ザ光照射方法および装置を提供することを目的とするものである。

本発明の合波レーザ光照射方法は、複数のレーザ光源から射出された各レーザ光を合波した合波レーザ光を記録媒体に照射する合波レーザ光照射方法であって、記録媒体の光感度に応じて定められた合波レーザ光の光出力の目標値が、予め定められた基準値未満のときに、複数のレーザ光源のうちの一部分のレーザ光源を選択し、前記選択されたレーザ光源のそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかったレーザ光源の駆動を停止して合波レーザ光の光出力を前記目標値にすることを特徴とするものである。

本発明の合波レーザ光照射装置は、複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から射出された各レーザ光を合波する合波手段と、この合波手段により合波した合波レーザ光を記録媒体に照射する合波レーザ光照射手段とを備えた合波レーザ光照射装置であって、記録媒体の光感度に応じて定められた前記合波レーザ光の光出力の目標値を入力する目標値入力手段と、目標値入力手段が入力した前記目標値が、予め定められた基準値未満のときに、複数のレーザ光源のうちの一部分のレーザ光源を選択し、前記選択されたレーザ光源のそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかったレーザ光源の駆動を停止して、合波レーザ光の光出力が前記目標値となるように制御する光出力制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

前記発振閾値電流は、レーザ光源から誘導放出光を射出させるのに必要な最小の駆動電流を意味する。

前記「予め定められた基準値」は、複数のレーザ光源の全てを発振閾値電流で駆動したときに得られる合波レーザ光の光出力の値以上、かつ、この値の近傍に定められるものである。

前記レーザ光源の駆動を停止するとは、レーザ光源をこのレーザ光源から光が発せられない状態にする場合、あるいはレーザ光源を発振閾値電流未満で駆動してこのレーザ光源から自然放出光が発せられる状態であっても、実質的にこの自然放出光が発せられていない状態と同等とみなせる場合を意味するものである。

前記レーザ光源は、どのような形式のものであってもよく、半導体レーザのほか、固体レーザ、あるいはガスレーザ等であってもよい。

本発明の合波レーザ光照射方法および装置によれば、記録媒体の光感度に応じて定められた合波レーザ光の光出力の目標値が、予め定められた基準値未満のときに、複数のレーザ光源のうちの一部分のレーザ光源を選択し、選択されたレーザ光源を発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかったレーザ光源の駆動を停止して合波レーザ光の光出力を目標値に一致させるようにしたので、合波レーザ光の光出力の最大値を低下させることなく、合波レーザ光の光出力の最小値をより小さな値とすることができ、合波レーザ光の光出力の調節範囲を拡大することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態による合波レーザ光照射方法を実施する合波レーザ光照射装置の概略構成を示す図、図２は、横軸を各半導体レーザを駆動する駆動電流、縦軸を各半導体レーザからのレーザ光の光出力として駆動電流と光出力との関係（基本データ）を示した図、図３は、横軸を各半導体レーザを駆動する駆動電流、縦軸を合波レーザ光の光出力として駆動電流と光出力との関係を示した図である。

図１に示すように、合波レーザ光照射装置１００は、複数（ｋ個）の半導体レーザ１０ａ、１０ｂ・・・（以後、まとめて半導体レーザ１０ともいう）と、上記複数の半導体レーザ１０から射出された各レーザ光を合波させる合波部１５と、合波部１５により合波させた合波レーザ光Ｌｅを感光材料からなる記録媒体９０に照射する合波レーザ光照射部２０とを備えている。

この合波レーザ光照射装置１００は、さらに、記録媒体９０の光感度に応じて定められた、上記合波レーザ光Ｌｅの光出力の目標値を入力する目標値入力部２５と、目標値入力部２５が入力した上記目標値が、予め定められた基準値未満のときに、複数の半導体レーザ１０のうちの一部分の半導体レーザ１０ａ、１０ｂ（以後、まとめて半導体レーザ１０Ｅともいう）を選択し、この選択された半導体レーザ１０Ｅのそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかった半導体レーザ１０ｃ、１０ｄ・・・（以後、まとめて半導体レーザ１０Ｆともいう）の駆動を停止させて合波レーザ光Ｌｅの光出力が上記目標値となるように制御する光出力制御部３０とを備えている。

合波部１５は、各半導体レーザ１０から射出された各レーザ光を１点に集光する集光レンズ１６と、集光レンズ１６で集光された各レーザ光を入射し合波させ、この合波された合波レーザ光Ｌｅを射出する光ファイバ１７とを有している。

合波レーザ光照射部２０は、光ファイバ１７から射出された合波レーザ光Ｌｅを、平行光束にするコリメートレンズ２１と、コリメートレンズ２１を通った平行光束を反射する後述するＤＭＤ２２と、ＤＭＤ２２を制御するＤＭＤ制御部２３と、ＤＭＤ２２で反射した光、すなわちＤＭＤ２２で空間光変調された情報（反射パターン）を担持した光をこの合波レーザ光照射装置１００の搬送テーブル５０上に配置した記録媒体９０上に結像させる結像レンズ２４とを有している。

ＤＭＤ２２は、１画素を構成する反射角度可変の微小ミラーを多数格子状（例えば１０２４個×７６８個等）に配列して構成したものであり、各微小ミラーが個別に制御されレーザ光を反射してこのレーザ光を空間光変調するものである。

目標値入力部２５は、記録媒体９０上に配置された上記目標値を示すバーコード９１を読み取る読取部２６と、読取部２６で読み取ったバーコード９１が示す目標値を記憶する記憶部２７を有している。

光出力制御部３０は、目標値入力部２５の記憶部２７から目標値を入力し、この目標値に基づいて、駆動する半導体レーザを選択してその駆動電流を定めるとともに、選択されなかった半導体レーザの駆動を停止させる制御部３１と、制御部３１により制御され上記定められた駆動電流で各半導体レーザを駆動するドライバ３２ａ、３２ｂ・・・（以後、まとめてドライバ３２ともいう）とを有している。

より具体的には、予め測定された、各半導体レーザ１０を駆動する駆動電流とこの駆動電流によって各半導体レーザ１０から射出されるレーザ光の光出力との関係（図２参照）を示す基本データを上記制御部３１は記憶している。ここでは、各半導体レーザの特性が揃っており、各半導体レーザそれぞれの上記駆動電流とこの駆動電流の駆動によるレーザ光の光出力との関係は等しいものとする。図２に示すように、駆動電流が発振閾値電流Ｔｈ未満では半導体レーザから自然放出光が射出され、発振閾値電流Ｔｈ以上、最大定格電流Ｔｍａｘ以下では半導体レーザから誘導放出光が射出される。

さらに、この制御部３１は、上記駆動電流と光出力との関係に基づいて求められる参照データを記憶している。この参照データは、複数の半導体レーザ１０のうちの全部、あるいは一部分を選択したときに、上記全部あるいは選択された一部分の半導体レーザのそれぞれを同じ駆動電流で駆動して得られる合波レーザ光の光出力の値とその駆動電流の値との関係を示すものである。

例えば、上記ｋ個の半導体レーザ１０の全てを駆動する場合の参照データは、図３における線Ｒｏで示され、２つの半導体レーザ１０Ｅ（半導体レーザ１０ａ、１０ｂ）のみを駆動する場合の参照データは、図３における線Ｒｅで示される。また、上記と同様に、各半導体レーザの駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｔｈ未満では半導体レーザから自然放出光が射出され、発振閾値電流Ｔｈ以上、最大定格電流Ｔｍａｘ以下では各半導体レーザから誘導放出光が射出される。なお、この合波レーザ光照射装置１００は誘導放出光のみを用いて記録媒体９０に記録を行うものである。

また、上記予め定められ、制御部３１に記憶された基準値は、全てのレーザ光源１０のそれぞれを発振閾値電流Ｔｈで駆動したときに得られる合波レーザ光の光出力の値Ｑ１以上で、上記選択された２つのレーザ光源１０Ｅのみを最大定格電流Ｔｍａｘで駆動したときに得られる合波レーザ光の光出力の値Ｐ２以下の範囲（図中矢印Ｓで示す）に定められる。

上記図３から解るように、全ての半導体レーザ１０を発振閾値電流Ｔｈ以上、最大定格電流Ｔｍａｘ以下の範囲で駆動して得られる合波レーザ光の光出力の範囲は、光出力Ｑ１〜Ｑ２の範囲となり、選択された２つの半導体レーザ１０Ｅのみを発振閾値電流Ｔｈ以上、最大定格電流Ｔｍａｘ以下の範囲で駆動して得られる合波レーザ光の光出力の範囲は、光出力Ｐ１〜Ｐ２の範囲となる。そして、上記光出力の目標値が基準値未満（ここでは基準値をＳ１とする）の場合には、２つの半導体レーザ１０Ｅを駆動し残りの半導体レーザ１０Ｆの駆動を停止させて、光出力値Ｐ１以上、光出力値Ｓ１未満の範囲における合波レーザ光の光出力の調節を行う。一方、上記光出力の目標値が基準値Ｓ１以上の場合には、全ての半導体レーザ１０を駆動して、光出力値Ｓ１以上、光出力値Ｑ２以下の範囲における合波レーザ光の光出力の調節を行う。これにより、全ての半導体レーザ１０を駆動して得られる合波レーザ光の光出力の範囲より小さい光出力の範囲をもカバーすることができる。

次に、上記合波レーザ光照射装置１００で、光感度が低い記録媒体９０ａに画像情報を記録する場合について説明する。

合波レーザ光照射装置１００の搬送テーブル５０上に記録媒体９０ａを配置すると、読取部２６が記録媒体９０ａ上のバーコード９１ａを読み取って、このバーコード９１ａが示す合波レーザ光の光出力の目標値Ｍａが記憶部２７に記憶される。

光出力制御部３０の制御部３１は、記憶部２７から目標値Ｍａを読み取って、基準値Ｓ１と比較する。ここで、目標値Ｍａが基準値Ｓ１以上なので（Ｍａ≧Ｓ１）、制御部３１の制御により、各ドライバ３２が全ての半導体レーザ１０をそれぞれ発振閾値電流以上、最大定格電流以下の範囲で駆動して合波レーザ光の光出力の値を目標値Ｍａにする。

全ての半導体レーザ１０のそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下の範囲で駆動して合波レーザ光の光出力を目標値Ｍａにするには、制御部３１が、上記参照データの合波レーザ光の出力特性を示す線Ｒｏを参照して、光出力の目標値Ｍａに対応する各半導体レーザの駆動電流Ｔ１を定め、各ドライバ３２ａ、３２ｂ・・・が各半導体レーザ１０ａ、１０ｂ・・・を上記駆動電流Ｔ１で駆動するように制御する。

上記光出力制御部３０により駆動電流Ｔ１で駆動されるｋ個の各半導体レーザ１０のそれぞれからは、上記半導体レーザ１０の総数ｋで上記目標値Ｍａを除算した値Ｍａ/ｋの光出力のレーザ光が射出され（図２参照）、合波部１５で合波された合波レーザ光の光出力がＭａとなる。

上記合波レーザ光は、合波レーザ光照射部２０の、コリメートレンズ２１、ＤＭＤ２２、および結像レンズ２４を介して記録媒体９０ａに照射され、これとともに、この記録媒体９０ａが搬送テーブル５０により搬送されて、記録媒体９０ａ中に上記ＤＭＤ２２によって空間光変調された画像情報が記録される。

次に、上記合波レーザ光照射装置１００により、光感度が高い記録媒体９０ｂに画像情報を記録する場合について説明する。

記録媒体９０ｂを合波レーザ光照射装置１００の搬送テーブル５０上に配置すると、読取部２６が記録媒体９０ａ上のバーコード９１ｂを読み取って、このバーコード９１ｂが示す目標値Ｍｂが記憶部２７に記憶される。

制御部３１は、記憶部２７から目標値Ｍｂを読み取って、基準値Ｓ１と比較する。ここで、目標値Ｍｂが基準値Ｓ１未満なので（Ｍａ＜Ｓ１）、制御部３１は、ｋ個の半導体レーザ１０のうちの一部分である２つの半導体レーザ１０Ｅを選択し、各ドライバ３２がこの選択された２つの半導体レーザ１０Ｅのそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかった残りの半導体レーザ１０Ｆの駆動を停止させて合波レーザ光Ｌｅの光出力が目標値Ｍｂとなるようにする。

２つの半導体レーザ１０Ｅのそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動して合波レーザ光Ｌｅの光出力を目標値Ｍｂにするには、制御部３１が、上記参照データの合波レーザ光の出力特性を示す線Ｒｅを参照して、光出力の目標値Ｍｂに対応する各半導体レーザ１０Ｅの駆動電流Ｔ２を定め、ドライバ３２ａ、３２ｂが各半導体レーザ１０ａ、１０ｂを上記駆動電流Ｔ２で駆動するように制御する。

光出力制御部３０により駆動電流Ｔ２で駆動される２つの半導体レーザ１０ａ、１０ｂのそれぞれからは、上記駆動対象となる半導体レーザ１０の総数２で上記目標値Ｍｂを除算した値Ｍｂ/２の光出力のレーザ光が射出され（図２参照）、合波部１５で合波された合波レーザ光Ｌｅの光出力が値Ｍｂとなる。

上記のようにして、記録媒体に合波レーザ光を照射することにより、より広い光感度範囲の記録媒体に対して、適正な光出力で画像情報を記録することができる。すなわち、合波レーザ光の光出力の調節範囲を拡大することができる。

る。

上記合波レーザ光の光出力の調節では、各半導体レーザの特性が揃っており、各半導体レーザそれぞれの、駆動電流とこの駆動電流の駆動によるレーザ光の光出力との関係が等しいことを前提としているが、このような場合に限らず以下のように合波レーザ光の光出力の調節を行ってもよい。

すなわち、各半導体レーザの特性が揃っておらず、各半導体レーザ毎に発振閾値電流の値、および最大定格電流の値が異なる場合には、駆動電流比率を制御して上記光出力の調節を行うことにより、より容易にこの光出力の調節を実施することができる。なお、上記駆動電流比率は以下の式で示されるものである。

駆動電流比率＝〔（Ｉ−Ｉｔｈ）／（Ｉｍａｘ−Ｉｔｈ）〕
ここで、
Ｉ：実際の駆動電流の値
Ｉｔｈ：発振閾値電流の値
Ｉｍａｘ：最大定格電流の値
である。

上記式からわかるように、実際の駆動電流の値が発振閾値電流の値に一致したときに駆動電流比率が０（０％）となり、実際の駆動電流の値が最大定格電流の値に一致したときに駆動電流比率が１（１００％）となる。

なお、最大定格電流の値は、半導体レーザの光出力が最大定格光量となったときの駆動電流の値を意味するものである。

以下、駆動電流比率を制御して合波レーザ光の光出力を調節する場合について詳しく説明する。図４は合波レーザ光の光出力を駆動電流比率を制御して調節する際のフローチャート、図５は、横軸を各半導体レーザを駆動する際の駆動電流比率、縦軸を各半導体レーザから射出され合波された合波レーザ光の総光出力Ｐとして両者の関係を示す図、図６は、上記図５の一部分を拡大した図であって後述するデータテーブルから得た値を直線補間して合波レーザ光の光出力が目標値となるように駆動電流比率を求めるプロセスを示す図である。

上記合波レーザ光の光出力の調節について図４のフローチャートを参照して説明する。

なお、この光出力の調節では、各半導体レーザを駆動する際の各駆動電流比率を同一値とするように制御するものである。

１）駆動する半導体レーザ（以後、発光素子ともいう）の個数を２種類（ｍ個、ｎ個（ｍ＞ｎ））定める。上記発光素子の個数ｍは低感度感光材料の適正露光光量に基づいて決定し、上記発光素子の個数ｎは高感度感光材料の適正露光光量に基づいて決定する。

２）上記発光素子の個数ｍ、ｎそれぞれの場合における、駆動電流比率と総光出力との関係を示すデータを取得し、これらをデータテーブルとして保存する。ここで、総光出力は合波レーザ光の光出力を意味する。上記データの例を図５に示す。図中の線Ｒｍは、発光素子の個数ｍの場合における発光素子の駆動電流比率に対する総光出力を示し、図中の線Ｒｎは、発光素子の個数ｎの場合における発光素子の駆動電流比率に対する総光出力を示している。なお、発光素子の個数ｍの場合において各発光素子の駆動電流比率を１（１００％）にしたときの総光出力がこの総光出力の最大値Ｐｍmaxに対応し、発光素子の個数ｎの場合において各発光素子の駆動電流比率を１（１００％）にしたときの総光出力がこの総光出力の最大値Ｐｎmaxに対応する。

３）合波レーザ光の照射対象となる記録媒体の光感度特性に応じて目標値Ｐｔ（合波レーザ光の目標光出力値）を設定する。

４）上記目標値Ｐｔに基づいて上記発光素子の個数ｍ、ｎのいずれかを選択し、対応するデータを参照する（図５参照）。すなわち、目標値がＰｎmax以上のときには個数ｍに対応するデータＲｍを参照し、目標値がＰｎmax未満のときには個数ｎに対応するデータＲｎを参照する。すなわち、Ｐｎmaxが予め定められた基準値となる。

５）ここでは、目標値Ｐｔが基準値Ｐｎmax以上なので、データＲｍを参照し、目標値Ｐｔに最も近くこの目標値を間に挟む、目標値Ｐｔの近傍の２点Ｕ１（Ｐｍ１、Ｉｍ１）とＵ２（Ｐｍ２、Ｉｍ２）を示すデータをデータテーブルから抽出する。

６）上記２点Ｕ１、Ｕ２を通る直線Ｌ１を求めて、上記目標値Ｐｔに対応する駆動電流比率の値Ｉｔを求める（図６参照）。

なお、上記駆動する発光素子の個数の種類は３種類以上としてもよい。

また、上記データの全体が直線近似可能な場合にはその情報をデータテーブルとして保存する代わりに近似直線式の形式で保存してもよい。

本発明の実施の形態による合波レーザ光照射装置の概略構成を示す図各半導体レーザの駆動電流と各半導体レーザの光出力との関係を示す図各半導体レーザの駆動電流と合波レーザ光の光出力との関係を示す図合波レーザ光の記録媒体への照射を実施する際のフローチャート駆動電流比率と合波レーザ光の光出力の関係を示す図データテーブルから得たデータを直線補間して駆動電流比率を求める様子を示す図

符号の説明

１０半導体レーザ
１５合波部
２０合波レーザ光照射部
２５目標値入力部
３０光出力制御部
９０記録媒体
１００合波レーザ光照射装置
Ｌｅレーザ光

Claims

複数のレーザ光源から射出された各レーザ光を合波した合波レーザ光を記録媒体に照射する合波レーザ光照射方法であって、
前記記録媒体の光感度に応じて定められた前記合波レーザ光の光出力の目標値が、予め定められた基準値未満のときに、前記複数のレーザ光源のうちの一部分のレーザ光源を選択し、
前記選択されたレーザ光源のそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかったレーザ光源の駆動を停止して前記合波レーザ光の光出力を前記目標値にすることを特徴とする合波レーザ光照射方法。
複数のレーザ光源と、該複数のレーザ光源から射出された各レーザ光を合波する合波手段と、前記合波手段により合波した合波レーザ光を記録媒体に照射する合波レーザ光照射手段とを備えた合波レーザ光照射装置であって、
前記記録媒体の光感度に応じて定められた、前記合波レーザ光の光出力の目標値を入力する目標値入力手段と、
前記目標値入力手段が入力した前記目標値が、予め定められた基準値未満のときに、前記複数のレーザ光源のうちの一部分のレーザ光源を選択し、前記選択されたレーザ光源のそれぞれを発振閾値電流以上、最大定格電流以下で駆動し、選択されなかったレーザ光源の駆動を停止して、前記合波レーザ光の光出力が前記目標値となるように制御する光出力制御手段とを備えたことを特徴とする合波レーザ光照射装置。