JPH02111568A - 波長変換を伴なう光記録における光変調方法 - Google Patents

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） 本発明は光記録、特に詳細には記録光源として半導体レ
ーザーを用い、そこから発せられたレーザービームを波
長変換して感光材料に照射するようにした光記録におけ
る光変調方法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、半導体レーザーが従来から用いられ
ている。この半導体レーザーは、ガスレーザー等に比べ
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。

一方従来より、非線形光学材料を利用して、レーザー光
を第２高調波等に波長変換（短波長化）する試みが種々
なされている。このようにして波長変換を行なう光波長
変換素子として具体的には、例えば「光エレクトロニク
スの基礎ＪＡ、ＹＡＲＩＶ著、多田邦雄、神谷武志訳（
丸善株式会社）のｐ２００〜２０４に示されるようなバ
ルク結晶型のものがよく知られている。ところがこの光
波長変換素子は、位相整合条件を満たすために結晶の複
屈折を利用するので、非線形性が大きくても複屈折性が
無い材料あるいは小さい材料は利用できない、という問
題があった。

上記のような問題を解決できる光波長変換素子として、
いわゆるファイバー型のものが提案されている。この光
波長変換素子は、クラッド内に非線形光学材料からなる
コアが充てんされた光ファイバーであり、応用物理学会
懇話会微小光学研究グループ機関誌ＶＯＬ、３．Ｎａ２
．ｐ２８〜３２にはその一例か示されている。このファ
イバー型の光波長変換素子は、基本波と波長変換波との
間の位相整合をとることも容易であるので、最近ではこ
のファイバー型光波長変換素子についての研究が盛んに
なされている。また、例えば本出願人による特開昭６３
−１５２３４号、同６Ｂ−１５２３３号公報に示される
ように、クラッド層となる２枚の基板の間に非線形光学
材料からなるスラブ状先導波路を形成した、２次元光導
波路型の光波長変換素子も知られている。さらには、ク
ラッド層となる１枚の基板内に非線形光学材料からなる
３次元光導波路を埋め込んだ、３次元光導波路型の光波
長変換素子も知られている。この光導波路型の光波長変
換素子も、上述のような特長を有している。

ところで、以上述べたファイバー型、光導波路型の光波
長変換素子を前述の光走査記録装置に組み込んで、記録
光としてのレーザー光を短波長化することが考えられる
。すなわち、比較的短波長領域の光に対して感度の高い
感光材料を用いるとともに、記録光源として比較的長波
長のレーザー光を発する半導体レーザーを用いる場合は
、この記録光を波長変換して短波長化すれば記録感度の
点で有利となる。またカラー記録の場合には、上述のよ
うな波長変換を行なえば、比較的長波長のレーザー光を
発する半導体レーザーを記録光源として用いて、４色の
記録ビームを得ることも可能となる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記のように半導体レーザーを記録光源とし
て用い、そこから発せられたレーザー光を波長変換して
画像記録に用いる場合には、高階調画像の記録が困難に
なるという問題が生じる。

すなわち、ＡＯＭ　（、音響光学光変調′ｒ１）やＲＯ
Ｍ（電気光学光変調器）等にレーザー光を通して強度変
調する場合は、レーザー光がこのような光変調器に加え
てさらに光波長変換素子に通されるために大きく減衰し
やすく、したがって所定の強度変調間隔を確保しようと
すると、記録光強度のダイナミックレンジか狭くなって
しまうのである。

またＡ　ＯＭやＥＯＭ等では高周波数帯域（例えば５０
ＭＨｚ）の光変調を高速で実現することは不可能である
。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、記録光源として半導体レーザーを用い、また前述した
ファイバー型あるいは光導波路型の光波長変換素子によ
る記録光の波長変換を伴なって光記録を行なう場合に、
高階調画像の記録を高速に可能とする光変調方法を提供
することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による、波長変換を伴なう光記録における光変調
方法は、半導体レーザーから発せられた光ビームをファ
イバー型あるいは光導波路型の光波長変換素子に通し、
さらに波長変換されない光をカットするフィルターを通
すことによって得られた波長変換された光ビームを感光
材料に照射して記録を行なう場合に、最小駆動電流をし
きい電流よりもやや大きい値に設定して、半導体レーザ
ーを直接変調することを特徴とするものである。

（作　　用） 最小駆動電流を上述のように設定すると、半導体レーザ
ーから光波長変換素子に入射する光ビームは、強度変調
の全範囲に亘って自然発光光とレーザー光が混合したも
のとなる。両者の光のうち、レーザー光のみが光波長変
換素子によって波長変換される。その結果光波長変換素
子からは、基本波であるレーザー光、自然発光光、波長
変換波の３つの光が出力される。ここで波長変換波は、
基本波であるレーザー光、自然発光光とは大きく波長が
異るので波長変換波のみを通過させるバンドパスフィル
ターによって前記２者の光（すなわち、波長変換されな
い光）を完全にカットする事が可能となる。したがって
光波長変換素子からは実質的に、レーザー光のみの強度
に対応した強度の波長変換波が出射することになる。

このようにして、光波長変換素子から出射する波長変換
波の強度が基本的にレーザー光のみの強度に対応するの
であれば、最小駆動電流を上述のように設定すると、波
長変換波の最小光量はほぼ０（ゼロ）に近い値となるか
ら、そのダイナミックレンジを広くとることが可能とな
る。また半導体レーザーの直接変調を用いるので高速光
変調が可能となる。

（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、本発明の方法を実施するレーザー記録装置の
一例を示すものである。画像信号発生器ＩＯ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ＩＯ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ＩＭＨｚ、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ＲＡＭからなる変換テーブルＩ２
において、例えば１８ｂ　ｉ　ｔ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Ｓ５はＤ／
Ａ変換器１３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Ｖｒｅ「に変換される。この
発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｒは、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍ
ａｔｉｃ　　Ｐｏｗｅｒ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１４
の加算点１５を通して電圧〜電流変換アンプ１６に人力
され、該アンプ１１５はこの指令信号Ｖ　ｒｅｒに比例
した駆動電流を半導体レーザーＩ７に供給する。

半導体レーザー１７から前方に出射された光ビーム１８
は、後述するようにして感光材料上を走査する。

−万事導体レーザー１７の後方側に出射された光ビーム
１９の強度は、例えば半導体レーザーのケース内に設置
された光量モニタ用のピンフォトダイオード２０によっ
て検出される。こうして検出される光ビーム１９の強度
は、実際に画像記録に利用される上記光ビーム１８の強
度と比例関係にある。該光ビーム１９の強度、すなわち
光ビーム二８の強度を示すフォトダイオード２０の出力
電流は、電流−電圧変換アンプ２１によって帰還信号（
電圧信号）ｖｐａに変換され、該帰還信号Ｖｐｄは前述
の加算点１５に人力される。この加算点１５からは、上
記発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｆと帰還信号Ｖｐｄとの
偏差を示す偏差信号ＶＱが出力され、該偏差信号Ｖｅは
前記電圧−電流変換アンプ１６によって電流に変換され
、半導体レーザー１７を駆動する。

以上のようにして半導体レーザー１７からは、発光レベ
ル指令信号Ｖ　ｒｅｆに対応した（つまり画像信号Ｓ１
に対応した）強度の光ビーム１８が発せられる。この半
導体レーザー１７の光出力対駆動電流特性は、第２図に
実線で示すように非線形のものとなる。上記光ビーム１
８はコリメーターレンズ２２および対物レンズ２３に通
された後、光波長変換素子３０に通されて波長変換され
る。

以下、この波長変換について、第３図と第４図を参照し
て詳しく説明する。この光波長変換素子３０は、第４図
に分かりやすく示す通り、クラッド３２の中心の中空部
分内に、非線形光学材料からなるコア３１が充てんされ
た光ファイバーである。上記非線形光学材料としては、
波長変換効率が高い有機非線形光学材料を用いるのが好
ましい。本例では特に本願出願人による特開昭６２−２
１０４３２号公報に示される３、５−ジメチル−１−（
４−ニトロフェニル）ピラゾール（以下、ＰＲＡと称す
る）によってコア３１を形成し、クラッド３２を５ＦＳ
３ガラスから形成している。

第３図に示されるように、半導体レーザー１７から射出
された発散ビームである波長８７０ｎｍのレーザー光（
基本波）　１８は、コリメーターレンズ２２によって平
行ビームとされ、さらに対物レンズ２３で集光された上
で、素子端面３０ａ上に照射される。このレーザー光１
８は、コア３１の端面上においてそれと同径（本例では
２μｍ）の小さなスポットに収束する。それにより該レ
ーザー光１８が、コア３１内に入射する。この基本波１
８は、コア３１を構成するＰＲＡにより、波長が１／２
（＝４３５ｎｍ）の第２高調波１８°に変換される。こ
の第２高調波１８°はクラッド３２中に放射し、その外
表面の間で全反射を繰り返して素子３０内を端面側に進
行する。位相整合は、基本波１８のコア部での導波モー
ドと、第２高調波１８’　のクラッド部への放射モトと
の間で取られる（いわゆるチェレンコフ放射の場合）。

光波長変換素子３０の出射端面３０ｂからは、上記第２
高調波１８°を含むビーム１８”が出射する。この出射
ビーム１８”は主に４３５ｎｍの光を透過させるバンド
パスフィルター２４に通され、第２高調波１８°のみが
取り出される。この第２高調波１８゜は、コリメーター
レンズ２５によって平行ビームとされる。

４３５ｎｍに波長変換されたこの光ビーム１８゜は、第
１図に示されるように、例えばポリゴンミラー等の光偏
向器２６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１８゛　は、通常ｆθレンズからな
る集束レンズ２７に通されて感光材料２８上において微
小なスポットに集束し、該感光材料２８上をＸ方向に走
査（主走査）する。感光材料２８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１８°の副走査がなされる。こ
うして感光材料２８は光ビーム１８゛　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１８
（すなわち光ビーム１８°）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２８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。この感光材料２８は図示しない現像機に通され
て、そこで現像処理を受ける。

それにより感光材料２８上には、上記連続調画像が可視
像として記録される。

なお上記のように光ビーム１８°が感光材料２８上を走
査するとき、主走査の始点を該ビーム１８°が通過した
ことが光検出器２９によって検出され、該光検出器２９
が出力する始点検出信号Ｓ６がクロックジェネレータ３
１に入力される。クロックジェネレータ３１はこの始点
検出信号Ｓ６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。

上記の感光材料２８は、例えば本出願人による特開昭６
１−１７６９２０号公報に示されるもので、波長４３５
ｎｍ近辺の光に対して最大感度を示す。

したがって、前述のように波長変換して波長４３５ｎｍ
の光ビーム１８°で記録を行なうことにより、８７０ｎ
ｍの光ビーム１８を発する半導体レーザー１７を記録光
源として用いていながら、高感度の記録が可能となる。

ここで、テーブル１２およびＤ／Ａ変換器１３による発
光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｆ’の設定について詳しく説
明する。この発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｒは、最小値
Ｖｒｅ（’ｔ　と最大値Ｖｒｅｌ’ｚとの間で等間隔に
刻まれた値のうちの１つを、画像信号Ｓ１に応じてとる
ように設定される。そしてその最小値Ｖｒｅｆ１　、つ
まり半導体レーザー１７に最小駆動電流Ｉ　ｍｉｎを与
える値は、第５図に示すように、上記の最小駆動電流Ｉ
　ｌｌ１ｉｎがしきい電流１ｔｈよりもやや大きい値を
とるように設定されている。光波長変換素子３０に入射
する光ビーム１８に自然発光光が含まれていても、前述
した通りこの自然発光光は波長変換されずフィルター２
４でカットされるから、光波長変換素子３０から出射す
る光ビーム１８”の強度は基本的に、半導体レーザー１
７が発するレーザー光の強度のみと対応する。そして光
波長変換素子３０から出射する第２高調波１ｇ’　の光
強度は、そこに入射する基本波（レーザー光）の強度の
２乗に比例するから、結局発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅ
ｆと、光波長変換素子３０から出射する第２高調波１８
゜の強度とは、第５図に鎖線Ａで追って示すような関係
となる。

このように光波長変換素子３０から出射する第２高調波
１８°の強度が、半導体レーザー１７が発するレーザー
光の強度のみと対応しているから、半導体レーザー１７
の駆動電流対先出力特性が線形の範囲のみを利用してい
ながら、第２高調波１８°の最小光量を極めて小さくす
ることができ、よってこの記録光としての第２高調波１
８°のダイナミックレンジを大きくとることが可能とな
る。それに対して、波長変換をせずに、上記特性が線形
の範囲のみを利用して同様の変調を行なう場合は、記録
光の最小光量は第２図にＰｌで示すように、上記の場合
よりもかなり大きな値となってしまう。

なお上記光変調時に、半導体レーザーの直接変調を用い
ているので、高速の光変調（例えば５０ＭＨｚの光変調
周波数帯域）も十分に可能となる。

また、光波長変換素子３０からは基本波であるレーザー
光も出射するが、この基本波であるレーザー光も自然発
光光と同様バンドパスフィルター２４によってカットさ
れる。

以上、半導体レーザーから出射したレーザー光を第２高
調波に変換して、この第２高調波を感光材料に照射する
場合の実施例について説明したが、本発明の方法はその
他、半導体レーザーから出射したレーザー光を和周波や
差周波等に変換する場合においても実施可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光変調方法によれば、
感光材料に照射する波長変換波のダイナミックレンジを
大きくとることができるから、高階調の画像を記録可能
となる。また半導体レーザーの直接変調を用いるので高
速光変調が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す概略
図、 第２図は本発明に係る半導体レーザーの駆動電流対光出
力特性を示すグラフ、 第３図は第１図の装置に用いられた光波長変換素子と、
その周辺の光学要素を示す概略側面図、第４図は上記光
波長変換素子を示す概略斜視図、第５図は第１図の装置
における発光レベル指令信号と、半導体レーザー駆動電
流と、レーザー光強度と、波長変換波強度との関係を示
すグラフである。 ＩＯ・・・画像信号発生器　　１２・・・変換テーブル
】３・・・Ｄ／Ａ変換器　　　１４・・・ＡＰＣ回路１
７・・・半導体レーザー　　１８・・・基本波！８°・
・・第２高調波　　　３ｏ・・・光波長変換素子第１図 ２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体レーザーから発せられた光ビームをファイバー
   型あるいは光導波路型の光波長変換素子に通し、さらに
   波長変換されない光をカットするフィルターを通すこと
   によって得られた波長変換された光ビームを感光材料に
   照射して記録を行なう場合に、 最小駆動電流をしきい電流よりもやや大きい値に設定し
   て半導体レーザーを直接変調することを特徴とする、波
   長変換を伴なう光記録における光変調方法。