JP3867097B2

JP3867097B2 - 露光装置用カラー光源

Info

Publication number: JP3867097B2
Application number: JP2005324412A
Authority: JP
Inventors: 正明松永
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP2006133789A

Description

本発明は光プリンターに用いるプリントヘッドなどの光源に係わる露光装置用カラー光源に関する。

露光装置用カラー光源を用いた露光装置として、多数の液晶画素を有する液晶シャッターアレイを用いた露光装置を例にあげて説明をする。液晶シャッターアレイの液晶画素をオン、オフして、感光紙上に複数色の変調されたカラー光を照射させ、カラー画像を書き込む方法などが知られている。（例えば、特許文献１参照。）

この方法は、図６に示すように、球面レンズ６２によって白色光源６１を線状に集光させる光学系の中に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の光を透過させる３つの列シャッターを構成要素とするカラー液晶シャッター６３を配置させ、さらに、光が線状に焦光される位置には、多数個の画素エレメントが１列に並んだ白黒の液晶シャッターアレイ６４を配置させる構成となっている。前述の構成の基で、赤、緑、青色の各液晶列シャッターの開閉に同期して、白黒の液晶シャッターアレイ内の画素エレメントを各色情報に応じて開閉させている。また、色情報に応じて開閉する液晶シャッターの、画素１ライン分の書き込み時間は感光体である感光紙６５の移動時間にほぼ一致させている。

前記方法の利点は、精度の高いカラー露光を維持しながら、かつ、感光紙を連続的に移動するため、短時間のプリントが可能であることにある。すなわち、赤、緑、青色の光を透過させる３つの列シャッターの配置が、感光紙の移動方向に対してずれているので、球面レンズによって白黒の液晶シャッターアレイ上に線状に集光された赤、緑、青色の各カラーは感光紙が移動しない時は、白黒の液晶シャッターアレイと感光紙との間に距離があるため、感光紙上でわずかに位置ずれして順次光照射されるが、実際には感光紙の連続移動により、順次選択される３つの赤、緑、青色のカラー光は感光紙上でほぼ位置ずれすることなく重なりあって多重照射されることになるためである。

特開平２−１６９２７０号公報

しかしながら、前述した公報の方法も、球面レンズを用いて集光した光をカラー液晶シャッターアレイによってカラー光に変更し、これを白黒の液晶シャッターアレイ上に線状に集光させた光が感光紙上に到達する過程で、焦点ぼけを生じる原理的欠点がある。この焦点ぼけを減少させるために、球面レンズの焦点距離を大きくしたりすると光路長が大きくなり、光学系を含んだカラー露光装置が大型化してしまい、コストも高くなってしまう。

したがって、本発明は上述の問題点を解決し、連続的に移動する感光紙上で焦点ぼけ無しに、赤、緑、青色の各カラー光を感光紙上の同一点上で精度よ重ねく露光させ、高画質で短時間のプリントを可能にさせる低コストでコンパクトなカラー露光装置を構成するカラー光源を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の露光装置用カラー光源は、赤、緑、青色のカラー光を発光する光源と、カラー光の光路を変換するアクリルロッドと、複数の画素を有する液晶シャッターアレイとを備え、画素は光源からのカラー光を画像データに基づいて透過し、透過したカラー光を感光紙へ照射する露光装置用カラー光源であって、カラー光は白色光源と、赤、緑、青色の色ごとに領域を分けるようにそれぞれ配置されたカラーフィルタを備えたカラー液晶シャッタとで構成され、アクリルロッドの一つ端面に対して、カラー光は色ごとに時間をずらして、端面の色ごとに分けられた領域から順次入射し、アクリルロッドの出射面より色ごとに時間をずらして、順次出射することを特徴とする。またアクリルロッドは点発光を線状光へ変換することを特徴とする。また、領域は、赤色と青色と緑色との色ごとに面積比率が異なることを特徴とする。

本発明の露光装置用カラー光源は露光装置に適用し、赤、緑、青色のカラー光が時間をずらして順次露光を繰り返す光源と赤、緑、青色のカラー画像に対応した少なくとも３列の画素列を有する光シャッターアレイとの間に、カラー光の光路を変換する変換手段を設ければ、カラー光を線状光に変換し、直接光シャッターアレイに入射するため、連続的に移動する感光紙上に赤、緑、青色の各色を色ずれ無しに精度よく重ね露光することができ、高画質のフルカラー画像プリントを短時間で提供できる。さらに、本発明の露光装置用カラー光源は、赤、緑、青色のカラー光が時間をずらして順次露光を繰り返す光源が、ハロゲンランプ点光源と点光源を線状光に変換するアクリルロッドの間に赤、緑青色のシャッターが付着した小型のカラー液晶シャッターを配置して構成されているため、コンパクトで低コストなカラー液晶プリントヘッドを構成できる。

本発明の露光装置用カラー光源を用いた露光装置において、光シャッターアレイ内には３列の画素列を設け、画素列内の画素は、順次照射される赤、緑、青色の光に同期して開閉する。つまり光源からのカラー光は光路を変更する変換手段を通過したのち、赤、緑、青色の光が変換手段から光シャッターアレイに直接順次照射される。つまり、それぞれのカラー光は変換手段を経て線状光となり、直接、光シャッターアレイにおける線状の画素列に照射されるので、光路を変換してからカラー光に変更されるのに比べ、赤、緑、青色の３種のカラー光は光シャッターアレイ上の各色に応じた画素列ごとに精度よく照射される。例えば、赤色の光が照射される間は赤色に対応した画素列内の画素のみが前記色信号に応じて開閉し他の緑や青色に対応する残りの２列の画素列内の画素はすべて閉じている。したがって光シャッターアレイ上で変調された赤、緑、青色の３種の画素列は各色に応じた画素列ごとに時間を隔ててセルフォックレンズアレイによって感光紙上に精度よく結像される。

この時、感光紙の移動速度に画素列ごとの画素の開閉時間を掛けた感光紙の移動距離が赤、緑、青色の３種の画素列ピッチに等しくなるように設定することにより、感光紙上の１絵素上で赤、緑、青色の光をきれいに重ね合わせることが可能となり、色ずれのない高画質のプリントを提供することができる。

また、赤、緑、青色のカラー光が時間をずらして順次露光を繰り返す発光源として、ハロゲンランプ点光源と、点光源を線状光に変換するアクリルロッドの間に赤、緑、青色のフィルターが付着した小型のカラー液晶シャッターを配置しており、また、白黒液晶シャッターアレイと感光体の間にセルフォックレンズアレイを用いて、白黒液晶シャッターアレイ上で形成された線画像を感光紙上へ結像するため、ハロゲンランプ点光源から感光紙上にカラー光を照射する光学系の小型、低コスト化が可能である。

変換手段として、点光源を線状光に変換可能なアクリルロッドを使用することができる。すなわち、ハロゲン白色光源を色分離するカラー液晶シャッターの大きさは、たかだかアクリルロッド端面を覆うサイズであればよく、感光紙上へのプリント幅に比べ格段に小
型化する。また、カラー液晶プリントヘッドの構成要素であるハロゲン光源、色分離のカラー液晶シャッター、アクリルロッド、光シャッターアレイとして白黒液晶シャッターアレイ、セルフォックレンズアレイの各エレメントはそれぞれ光の光路に沿ってほとんど密着して配置され、光の結像や集光のための特別の光路長を必要としないので、非常にコンパクトで低コストのカラー光書き込みヘッドとなる。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の露光装置用カラー光源を用いた露光装置の一実施例を表す模式説明図である。本発明のカラー光源は発光源としてハロゲンランプ点光源１１からの白色光が、シャッターであるカラー液晶シャッター１２により、赤、緑、青色の光に分離され、時間をずらして連続的に変換手段であるアクリルロッド１３の端面に照射される。前記アクリルロッドは光の出射面を除いてアルミなどが蒸着された反射箔で覆われおり、ロッド端面から入射した光を効率的に線状光に変える働きを持つ。したがって、光シャッターアレイとして白黒液晶シャッターアレイ１４には赤、緑、青色の線状光が時間をずらして連続的に照射される。

その際、白黒シャッターアレイ内には赤、緑、青色に対応した３列の画素列があるが、それぞれ、指定されたカラー光のみ透過可能であるように駆動される。例えば、赤色の線状光が照射される時には、赤色に対応した１画素列のみ透過可能で、他の２列の画素列は暗状態に維持される。そして、白黒液晶シャッターアレイで変調される赤、緑、青色の各線状光はセルフォックレンズアレイ１５によって、ポラロイド社製のスペクトラ・インスタントフィルムなどの感光紙上に結像される。この時、感光紙は白黒液晶シャッターアレイに対する相対的な移動により、赤、緑、青色の各線状光は感光紙上の同一の場所で順次露光されることになり、色ずれのない高品質のプリント画像が得られる。

なお、前述の２種の液晶シャッター（カラー液晶シャッター１２、白黒液晶シャッターアレイ１４）には、短時間のプリント時間を達成するために、１０キロヘルツ程度の交流電圧の印加によって、ミリ秒単位で高速応答するスーパーツイステッドネマチック型液晶を用いた。図２は白色光を色分離するためのカラー液晶シャッターの模式図であり、赤、緑、青色に対応する３つの領域に分割された透明電極付き上ガラス基板２３と、全面べたの透明電極付き下ガラス基板２５の間にねじれ角度が２４０度ツイストで、５．５ミクロンの液晶層２４を挟み、また、偏光軸が直交するように上偏光板２２と下偏光板２６が配置され、さらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色のカラーフィルター２１を上偏光板２２上に配置して構成されている。

赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色のカラーフィルターの面積は感光紙の色感度、液晶層の色、ハロゲン光などに合わせてその比率を調整するが、本実施例の場合赤、緑、青の順番で面積を広くして色バランスのよいプリント画像を得るようにしている。以上述べた色を分離するカラー液晶シャッターは１．２センチ角の小さな外形サイズで、３ミリ秒毎に赤、緑、青の透過光をアクリルロッドの端面に順次照射していく。

図３はアクリルロッドから３ミリ秒毎に順次出射する赤、緑、青色の線状光を色信号に応じて変調する白黒液晶シャッターアレイの画素配置を示す模式平面図であり、６４０本の信号電極３１と３本の走査電極３２との交差により、１９２０個の１４０ミクロンサイズの白黒画素が形成されている。赤色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ１上の画素のみ画像信号に応じて変調され、走査電極Ｔ２とＴ３上の画素はすべて暗状態にセットされている。次に、緑色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ２上の画素のみ変調され、走査電極Ｔ１とＴ３上の画素は暗状態にセットされている。最後に、青色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ３上の画素のみ変調され、走査電極Ｔ１とＴ２上の画素は暗状態にセットされている。

上記繰り返しが３ミリ秒毎に感光紙と相対的に移動する白黒液晶シャッターアレイ上で起こり、フルカラー画像を書き込んでいく。図４は白黒液晶シャッターアレイ上の画素を前述した動作で動かすための実際の駆動波形である。信号電極（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）には３ミリ秒毎に明状態の選択には零電圧、暗状態の選択には１２ボルト１０キロヘルツの交流波形をそれぞれ印加する。なお、３ミリ秒の選択時間内で零電圧期間と交流電圧期間との比率を変えれば中間調の選択波形となる。

一方、３本の走査電極（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）には９ミリ秒毎に２４ボルトの交流電圧と零電圧が２対１の時間比率で印加され、零電圧の期間は各走査電極の順番にしたがってって３ミリ秒ずつずれている。これは３本の走査電極上の画素列を３ミリ秒毎に順次選択するためで、信号電極を通じて印加されるが画像データは走査電極電圧が零電圧の期間の時のみ液晶画素を変調可能である。逆に、２４ボルトの交流電圧が印加されている時は信号電極にどのようなデータ信号が印加されても、液晶画素に印加される電圧が１２ボルト以上となり、暗状態にセットされる。

前述の駆動方法により、赤、緑、青色の各線状光は白黒液晶シャッターアレイ内の３つの走査電極上における画素列によって順次変調され、セルフォックレンズアレイを通して、相対的に移動している感光紙上へ色ずれすることなく結像した。なお、ポラロイド社製スペクトラインスタントフィルムを用いたプリント実験では、画素数６４０×４００で各色６４階調のフルカラーの画像プリントを約４秒で形成することができた。

なお、白黒液晶シャッターアレイの画素列数は３列以上の場合にも適用可能である。例えば、図５に示すように、４本の走査電極５２（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）と多数本の信号電極５１（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）とで形成される白黒液晶シャッターアレイにおいては、赤（Ｒ）色の線状光の変調は２本の走査電極Ｔ１、Ｔ２と各信号電極群の組み合わせで行い、緑（Ｇ）色の線状光の変調には走査電極Ｔ２、Ｔ３と信号電極群の組み合わせで行い、青（Ｂ）色の線状光には走査電極Ｔ３、Ｔ４と信号電極群の組み合わせで変調を行う。この方法は、感光紙上に各カラー線状光を露光する際に光の照射密度を高めることが可能で、光源の強度が弱い時に極めて有効である。

本発明を用いた露光装置の実施例を示す模式図である。本発明に係わるカラー液晶シャッターの実施例を示す模式図である。本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの実施例を示す模式平面図である。本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの駆動波形図である。本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの別の実施例を示す模式平面図である。従来のカラー液晶プリント装置の実施例を示す模式図である。

符号の説明

１１ハロゲンランプ
１２カラー液晶シャッター
１３アクリルロッド
１４白黒液晶シャッターアレイ
１５セルフォックレンズアレイ
１６感光紙
２１カラーフィルター
２２上偏光板
２３透明電極付き上ガラス基板
２４液晶層
２５透明電極付き下ガラス基板
２６下偏光板
３１信号電極
３２走査電極
３３白黒画素
５１信号電極
５２走査電極
６１白色光源
６２球面レンズ
６３カラー液晶シャッター
６４白黒液晶シャッター
６５感光紙

Claims

赤、緑、青色のカラー光を発光する光源と、前記カラー光の光路を変換するアクリルロッドと、複数の画素を有する液晶シャッターアレイとを備え、前記画素は前記光源からのカラー光を画像データに基づいて透過し、前記透過したカラー光を感光紙へ照射する露光装置用カラー光源であって、
前記カラー光は白色光源と、前記赤、緑、青色の色ごとに領域を分けるようにそれぞれ配置されたカラーフィルタを備えたカラー液晶シャッタとで構成され、前記アクリルロッドの一つ端面に対して、前記カラー光は色ごとに時間をずらして、前記端面の前記色ごとに分けられた領域から順次入射し、前記アクリルロッドの出射面より色ごとに時間をずらして、順次出射することを特徴とする露光装置用カラー光源。
前記アクリルロッドは点発光を線状光へ変換することを特徴とする請求項１に記載の露光装置用カラー光源。
前記領域は、前記赤色と青色と緑色との色ごとに面積比率が異なることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用カラー光源。