JP2008209430A - レーザ露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印画紙に露光される画像に濃度ムラが生じるのを抑制する。
【解決手段】写真プリントシステムＤＰは、レーザ光を出射するレーザダイオードと、画像データに含まれる各画素に対応した階調値に応じて変調されたレーザ光が出射されるようにレーザダイオードに供給される駆動電流を制御するデータ処理部４１、Ｄ／Ａコンバータ４３及びＬＤ制御回路４５とを備えている。そして、データ処理部４１は、レーザダイオードから出射されたレーザ光によって連続的に露光される画素Ａ及びＢのそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合には、Ｄ／Ａコンバータ４３から出力される画像信号のレベルが画素Ａの階調値に対応したレベルから画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化するように、出力データを生成する。これにより、ＬＤ制御回路４５から、画素Ａの階調値に対応したレベルが画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化する駆動電流がレーザダイオードに供給される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ露光装置に関し、特に、画像データが示す階調値に応じた強度に直接変調されたレーザ光で写真感光材料を露光するレーザ露光装置に関する。

写真感光材料を露光するレーザ露光装置においては、半導体レーザ素子であるレーザダイオードの駆動電流の大きさを一定に保ち、このレーザダイオードから出射されるレーザ光を画像データが示す階調値に応じてＡＯＭ素子（音響光学変調素子）を用いて変調することが広く行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、レーザダイオードの駆動電流の大きさを画像データが示す階調値に応じて変化させることで、レーザ素子から出射されるレーザ光の強度を変調する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。このように駆動電流の大きさを変化させることでレーザ光の強度を直接変調すれば、ＡＯＭ素子を用いることなく、装置構成を簡略化することができる。

特開２００５−５８５５７号公報 特開２００３−１９８０５２号公報

ところで、上記特許文献２に記載の駆動電流の大きさを変化させることでレーザ光の強度を直接変調させる場合では、レーザ光によって連続的に露光される画素のそれぞれの階調値の差が大きいときに、レーザ光を出射するレーザ素子に供給される駆動信号（図６（ａ）参照）のレベルを急激に変化させる必要がある。この駆動信号がレーザ素子に供給されれば、図６（ｂ）に示すように、当該レーザ素子から出射されるレーザ光の出射波形にリンギングやフレアが生じる。なお、リンギングとは、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも短い時間においてレーザ光の出射波形のレベルが激しく変動する現象をいい、フレアとは、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも長い時間においてレーザ光の出射波形のレベルが目的の階調値に対応するレベルになだらかに収束する現象をいう。

本願発明者の実験によると、出射波形にリンギングやフレアを含むレーザ光で写真感光材料を露光した場合には、写真感光材料に露光される画像に濃度ムラが発生することが確認された。そして、本願発明者は、この濃度ムラの主たる原因が、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも短い時間において変動するリンギングではなく、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも長い時間において変動するフレアであること見い出した。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、写真感光材料に露光される画像に濃度ムラが生じるのを抑制することが可能なレーザ露光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明のレーザ露光装置は、写真感光材料を露光するためのレーザ光を出射するレーザ素子と、画像データに含まれる各画素に対応した階調値に応じて変調されたレーザ光がレーザ素子から出射されるようにレーザ素子に供給される駆動電流を制御する制御手段とを備えている。そして、制御手段は、レーザ素子から出射されたレーザ光によって連続的に露光される第１画素及び第２画素のそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合には、第１画素の階調値に対応した駆動電流が第２画素の階調値に対応した駆動電流に段階的に変化するようにレーザ素子に供給される駆動電流を制御する。

本願発明者の実験によると、駆動電流のレベルを急激に変化させる場合に比べて、駆動電流のレベルを段階的に変化させた方が、レーザ素子から出射されるレーザ光の出射波形にフレアが生じにくいということが確認された。そのため、上記構成によれば、レーザ光によって連続的に露光される第１画素及び第２画素のそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合に、レーザ素子に供給される駆動電流が第１画素の階調値に対応した駆動電流から第２画素の階調値に対応した駆動電流に段階的に変化されるので、第１画素の階調値に対応した駆動電流から第２画素の階調値に対応した駆動電流に急激に変化させる場合に比べて、レーザ光の出射波形にフレアが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、写真感光材料に露光される画像に濃度ムラが生じてしまうのを抑制することができる。

上記レーザ露光装置において、好ましくは、制御手段は、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも短い時間において、第１画素の階調値に対応した駆動電流が第２画素の階調値に対応した駆動電流に変化するようにレーザ素子に供給される駆動電流を制御する。

上記構成によれば、駆動電流を段階的に変化させるのに所定の時間を要したとしても、その所定の時間が１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも短い時間であるため、変化途中の駆動電流のレベルが第２画素の階調値に対応した駆動電流のレベルと異なっていても、その駆動電流に起因する濃度ムラが写真感光材料に形成される画像に現れにくい。つまり、所定の時間を要して駆動電流を段階的に変化させたとしても、写真感光材料に露光される画像に濃度ムラが生じるのを抑制することができる。

上記レーザ露光装置において、好ましくは、第２画素の階調値は、写真感光材料に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度に対応している。

写真感光材料に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度は、レーザ光の出射波形のレベル（光量）の変化に対して急激に変化するので、フレアのようにレーザ光の出射波形のレベルが第２画素の階調値に対応した駆動電流に係るレーザ光の出射波形のレベルになだらかに収束する場合でも、濃度ムラが顕著に発生し易い。この場合でも、本発明のレーザ露光装置では、フレアの発生を抑制することができるので、写真感光材料に露光される画像に中間の濃度の濃度ムラが生じるのを抑制することができる。

以下、本発明の好適な一実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザ露光装置を含む写真プリントシステムＤＰのブロック構成図である。図１に示す写真プリントシステムＤＰは、いわゆるデシタルミニラボ機として知られているものである。図１に示すように、プリントシステムＤＰは、写真プリントとして出力される画像データを取込む各種の画像データ入力機器を有する画像入力装置ＩＲと、画像入力装置ＩＲにて入力された画像データに基づいて写真感光材料ＰＳの一例である印画紙２に露光処理する露光・現像装置ＥＰとを有している。

〔画像入力装置ＩＲの概略構成〕
画像入力装置ＩＲには、図１に概略的に示すように、写真フィルムの駒画像を読み取ってデジタル画像データとして出力するフィルムスキャナ３と、メモリカードリーダ，光磁気ディスクドライブ及びＣＤ−Ｒドライブ等の画像データ入力機器を有する外部入出力装置４と、パーソナルコンピュータにて構成されてフィルムスキャナ３や外部入出力装置４の制御のほか写真プリントシステムＤＰ全体の管理を実行する主制御装置５とが設けられている。さらに、主制御装置５には、仕上がりプリント画像をシミュレートしたシミュレート画像や各種の制御用の情報を表示するモニタ５ａと、露光条件の手動設定等や制御情報の入力操作をオペレータにさせるための操作卓５ｂとが接続されている。

〔露光・現像装置ＥＰの全体構成〕
露光・現像装置ＥＰの筐体内部には、印画紙２の乳剤面を露光して潜像を形成する画像露光装置ＥＸと、画像露光装置ＥＸにて露光された印画紙２を現像処理する現像処理装置ＰＰと、印画紙マガジン６から引き出された印画紙２を多数の搬送ローラ９等にて現像処理装置ＰＰへ搬送する印画紙搬送系ＰＴとが設けられている。

図示を省略するが、露光・現像装置ＥＰの筐体外部には、現像処理装置ＰＰにて現像処理及び乾燥処理された印画紙２をオーダ毎に分類するためのソータが取り付けられている。また、筐体上面には、現像処理装置ＰＰの印画紙排出口から排出された印画紙２をこのソータヘ搬送するコンベア１０が取り付けられている。

さらに、印画紙搬送系ＰＴの搬送経路の途中には、印画紙マガジン６から引き出された長尺の印画紙２を設定プリントサイズに切断するカッタ１１と、印画紙２の搬送列を複数の搬送列に振り分けるための振り分け装置１２とが設けられている。

〔画像露光装置ＥＸの構成〕
画像露光装置ＥＸは、印画紙２を露光して潜像を形成する露光ユニット１３と、露光ユニット１３を制御する露光制御装置１４とを主要部としている。

〔露光ユニット１３の構成〕
露光ユニット１３は、画像データが示す階調値に応じた強度に変調された光ビームを印画紙２上で走査して、印画紙２上に画像の潜像を形成するいわゆるレーザビーム走査露光方式を採用している。図２に、露光ユニット１３及び露光制御装置１４のブロック構成図に示す。露光ユニット１３には、赤色用光源装置２１と、緑色用光源装置２２と、青色用光源装置２３と、緑色用光源装置２２及び青色用光源装置２３から出射した光ビームを強度変調するための音響光学変調素子（以下、「ＡＯＭ素子」と略記する）２４と、光ビームの光路を屈曲させるミラー２５と、球面レンズ２６と、シリンドリカルレンズ２７と、図示を省略するモータにて自身の中心軸周りに回転駆動されるポリゴンミラー２８と、ｆ−θ特性及び面倒れ補正機能を有するレンズ群２９とが含まれている。

〔赤色用光源装置２１の構成〕
赤色用光源装置２１は、図３に概略的に示すように、光源として赤色レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）３１と、レーザダイオード３１の出射光を集光する集光レンズ３２と、レーザダイオード３１の出射光を光出力検出用の光ビーム（ここでは反射光）と露光対象物である印画紙への照射用の光ビーム（ここでは透過光）とに分岐させるビームスプリッタ３３と、ビームスプリッタ３３にて分岐した反射光の強度を検出するためのフォトダイオード（ＰＤ）３４と、レーザダイオード３１を加熱又は冷却するためのいわゆるペルチェ素子と呼ばれる熱電変換装置３５とを含んでいる。

〔露光制御装置１４の構成〕
図２に示すように、露光制御装置１４は、上記構成の露光ユニット１３を制御するために、データ処理部４１と、画像データメモリ４２と、３つのＤ／Ａコンバータ４３と、２つのＡＯＭ制御回路４４と、ＬＤ制御回路４５と、温度制御装置４６とを含んでいる。画像データメモリ４２は、フィルムスキャナ３により読み取られたデジタル画像データを格納するために設けられている。このデジタル画像データは、主走査方向に沿って露光される露光領域に対応する各画素の階調値を表すデジタル値が連続するものである。

データ処理部４１は、画像データメモリ４２に格納されるデジタル画像データを取得して、そのデジタル画像データに種々の補正を施して、赤色、緑色及び青色の色ごとに出力データとして出力する。具体的には、データ処理部４１は、図示しないルックアップテーブルを参照することにより、画像データメモリ４２から取得したデジタル画像データに、印画紙２の発色特性や露光ユニット１３の露光特性を考慮した補正を施して、出力データを生成する。そして、この出力データが、後段のＤ／Ａコンバータ４３に供給される。

また、本実施の形態では、データ処理部４１は、画像データメモリ４２に格納されるデジタル画像データを取得した際に、連続する画素（画素Ａ及び画素Ｂとする）のそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合には、Ｄ／Ａコンバータ４３から出力される画像信号のレベルが画素Ａの階調値に対応したレベルから画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化するように、出力データを生成する。なお、後述の図４では、画素Ａの階調値は、印画紙２に形成可能な画像の濃度範囲の高濃度に対応し、画素Ｂの階調値は、印画紙２に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度に対応している。

Ｄ／Ａコンバータ４３は、赤色、緑色及び青色の色ごとに設けられており、データ処理部４１から供給される出力データをＤ／Ａ変換して、画像信号を出力する。なお、Ｄ／Ａコンバータ４３は、８クロックで１画素に対応した露光領域が印画紙２上に形成されるように画像信号を出力する。そして、Ｄ／Ａコンバータ４３は、画素Ａの階調値に対応したレベルから画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化する画像信号を生成する場合には、画素Ａに対応する８クロック分の画像信号のうちの８クロック目のレベルを、画像Ａの階調値と画像Ｂの階調値との間の階調値のレベルとすることにより、画像信号のレベルを段階的に変化させる。８クロック間の画像信号が１画素に対応した露光領域を印画紙２上に形成する時間に相当するので、Ｄ／Ａコンバータ４３は、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間（８クロック間）よりも短い時間（１クロック間）で、画像Ａの階調値のレベルから画像Ｂの階調値のレベルに変化した画像信号を出力する。そして、この画像信号が、後段のＬＤ制御回路４５に供給される。

ＬＤ制御回路４５は、赤色に係るＤ／Ａコンバータ４３から供給される画像信号に応じて変調された駆動信号を、印画紙２に照射されるレーザ光を出射するレーザダイオード３１に供給する。本実施の形態では、ＬＤ制御回路４５は、画素Ａの階調値に対応したレベルから画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化する画像信号に基づいて、画素Ａの階調値に対応したレベルが画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化する駆動電流（図４（ａ）参照）をレーザダイオード３１に供給する。当該駆動電流が供給されたレーザダイオード３１は、図４（ｂ）に示すように、リンギング及びフレアの発生が抑制された出射波形のレーザ光を出射する。レーザダイオード３１から出射されるレーザ光の光量と印画紙２に発色される濃度との関係は、図５に示すように、中間の濃度付近では、レーザ光の光量の変化に対して濃度変化が大きい。そのため、レーザダイオード３１から出射されるレーザ光の出射波形のレベルに僅かな変動があるだけで、印画紙２に露光される画像に濃度ムラが生じることとなる。

図３に示すように、ＬＤ制御回路４５は、高周波発生回路５１と、電流／電圧変換回路５２と、オペアンプ５３と、重畳器５４とを含んでいる。電流／電圧変換回路５２は、フォトダイオード３４の出力電流を電圧信号に変換する。オペアンプ５３の一方の入力端子にはＤ／Ａコンバータ４３からの画像信号が入力され、他方の入力端子には電流／電圧変換回路５２からの電圧信号が入力される。オペアンプ５３は、Ｄ／Ａコンバータ４３からの画像信号が示す各画素の階調値に応じて大きさの変化する直流電流信号を生成する。この際、オペアンプ５３は、電流／電圧変換回路５２から入力される電圧信号レベルがＤ／Ａコンバータ４３から入力される画像信号レベルと一致するようなフィードバック制御によって、いわゆるＡＰＣ（オートパワーコントロール）をかけてレーザダイオード３１の出射光量を制御している。

高周波発生回路５１は、レーザダイオード３１のモードホップを抑制するために設けられたものであって、オペアンプ５３の出力端子から出力された直流信号と重畳される高周波電流信号を生成する。高周波発生回路５１の出力信号は、フォトダイオード３４及び電流／電圧変換回路５２により構成されるフィードバックループの応答周波数帯域よりも十分に高い周波数（本実施の形態では数１００ＭＨｚ）を有している。そのため、高周波発生回路５１は、オペアンプ５３によるレーザダイオード３１の出力制御に影響しない。高周波発生回路５１が生成した高周波信号は、重畳器５４にて、オペアンプ５３からの直流信号と重畳される。そして、重畳器５４における重畳によって生成された重畳信号が、駆動電流としてレーザダイオード３１に供給される。

このようにして、本実施の形態では、画像データに基づいて生成されたＤ／Ａコンバータ４３から送られてくるアナログの画像信号によって、レーザダイオード３１が直接変調される。換言すると、画像入力装置ＩＲから露光に供されるために送られてくる画像データが示す各画素の階調値に応じて、直接変調にてレーザダイオード３１の出射光強度が強度変調される。

ＡＯＭ制御回路４４は、緑色又は青色に係るＤ／Ａコンバータ４３からの画像信号に応じて変調された、ＡＯＭ素子２４の駆動信号を生成する。温度制御装置４６は、図示を省略する温度センサの検出情報に基づいて、レーザダイオード３１の動作温度を調整するための熱電変換装置３５を制御する。

本実施の形態では、レーザ光によって連続的に露光される画素Ａ及び画素Ｂのそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合に、レーザダイオード３１に供給される駆動電流が画素Ａに対応した駆動電流から画素Ｂに対応した駆動電流Ｂに段階的に変化されるので、図４及び図６に示したように、画素Ａの階調値に対応した駆動電流から画素Ｂの階調値に対応した駆動電流に急激に変化させる場合に比べて、レーザ光の出射波形にフレアが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、印画紙２に露光される画像に濃度ムラが生じてしまうのを抑制することができる。

また、本実施の形態では、駆動電流を段階的に変化させるのに所定の時間（１クロック間）を要したとしても、その所定の時間が１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間（８クロック間）よりも短い時間であるため、変化途中の駆動電流のレベルが画素Ｂの階調値に対応した駆動電流のレベルと異なっていても、その駆動電流のレベルの違いによる濃度ムラが印画紙２に形成される画像に現れにくい。つまり、所定の時間（１クロック間）を要して駆動電流を段階的に変化させたとしても、印画紙２に露光される画像に濃度ムラが生じるのを抑制することができる。

印画紙２に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度は、図５に示すように、レーザ光の出射波形のレベルの変化に対して急激に変化するので、フレアのようにレーザ光の出射波形のレベルが画素Ｂの階調値に対応した駆動電流に係るレーザ光の出射波形のレベルになだらかに収束する場合でも、濃度ムラが顕著に発生し易い。この場合でも、本実施の形態に係る写真プリントシステムＤＰでは、フレアの発生を抑制することができるので、印画紙２に露光される画像に中間の濃度の濃度ムラが生じるのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、画素Ａに対応する８クロック分の画像信号のうちの８クロック目のレベルを、画像Ａの階調値と画像Ｂの階調値との間の階調値のレベルとすることにより、画像信号のレベルを段階的に変化させる例について説明したが、本発明はこれに限らず、アナログ的にローパスフィルタを用いて画像信号のレベルを段階的に変化させてもよい。

また、上記実施形態では、目的の階調値（画素Ｂの階調値）が印画紙に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度に対応している場合について説明したが、本発明はこれに限らず、目的の階調値が中間の濃度に対応していない場合にも適用可能である。

また、上記実施形態では、高濃度の画素Ａの階調値に対応したレベルから、中間の濃度の画素Ｂの階調値に対応したレベルに段階的に変化するように駆動信号を制御する例について説明したが、本発明はこれに限らず、低濃度の画素の階調値に対応したレベルから、中間の濃度又は高濃度の画素の階調値に対応したレベルに段階的に変化するように駆動信号を制御してもよい。

また、上記実施形態では、赤色用光源装置２１において光源として赤色レーザ光を出射するレーザダイオード３１を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、青色用光源装置２３において光源として青色レーザ光を出射するレーザダイオードを用いることも可能である。この場合でも、上記実施形態と同様に、当該レーザダイオードから出射される青色レーザ光によって連続的に露光される画素Ａ及び画素Ｂのそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合に、レーザダイオードに供給される駆動電流を画素Ａに対応した駆動電流から画素Ｂに対応した駆動電流Ｂに段階的に変化させることにより、印画紙に露光される画像に濃度ムラが生じるのを抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係るレーザ露光装置を含む写真プリントシステムのブロック構成図である。 図１の写真プリントシステムに含まれる露光ユニット及び露光制御装置のブロック構成図である。 図２に描かれた赤色用光源装置及びＬＤ駆動回路の概略図である。 図３に描かれたレーザダイオードに供給される駆動信号と、その駆動信号によりレーザダイオードから出射されるレーザ光の出射波形とを示した図である。 図３に描かれたレーザダイオードから出射されるレーザ光の光量と、そのレーザ光によって露光される画像の濃度との関係を示したグラフである。 レーザ素子に供給される駆動信号と、その駆動信号によりレーザ素子から出射されるレーザ光の出射波形とを示した図である。

符号の説明

ＤＰ 写真プリントシステム
ＩＲ 画像入力装置
ＥＰ 露光・現像装置
ＥＸ 画像露光装置
ＰＰ 現像処理装置
ＰＴ 印画紙搬送系
２ 印画紙
１３ 露光ユニット
１４ 露光制御装置
２１ 赤色用光源装置
２２ 緑色用光源装置
２３ 青色用光源装置
２４ 音響光学変調素子（ＡＯＭ素子）
３１ レーザダイオード（ＬＤ）
３３ ビームスプリッタ
３４ フォトダイオード（ＰＤ）
３５ 熱電変換装置
４１ データ処理部
４２ 画像データメモリ
４３ Ｄ／Ａコンバータ
４４ ＡＯＭ制御回路
４５ ＬＤ駆動回路
４６ 温度制御装置
５１ 高周波発生回路
５２ 電流／電圧変換回路
５３ オペアンプ
５４ 重畳器

Claims (3)

1. 写真感光材料を露光するためのレーザ光を出射するレーザ素子と、
   画像データに含まれる各画素に対応した階調値に応じて変調されたレーザ光が前記レーザ素子から出射されるように前記レーザ素子に供給される駆動電流を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記レーザ素子から出射されたレーザ光によって連続的に露光される第１画素及び第２画素のそれぞれの階調値の差が所定値よりも大きい場合には、前記第１画素の階調値に対応した駆動電流が前記第２画素の階調値に対応した駆動電流に段階的に変化するように前記レーザ素子に供給される駆動電流を制御することを特徴とするレーザ露光装置。
2. 前記制御手段は、１画素に対応した露光領域が写真感光材料上に形成される時間よりも短い時間において、前記第１画素の階調値に対応した駆動電流が前記第２画素の階調値に対応した駆動電流に変化するように前記レーザ素子に供給される駆動電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ露光装置。
3. 前記第２画素の階調値は、写真感光材料に形成可能な画像の濃度範囲の中間の濃度に対応していることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ露光装置。

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