JPH03216363A

JPH03216363A - 半導体レーザの駆動装置

Info

Publication number: JPH03216363A
Application number: JP2013026A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Okino; 美晴沖野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1991-09-24
Also published as: US5144631A

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］本発明はフイルム等を露光記録する際に用いられる半導
体レーザの出力光量を制御するための信号が得られる半
導体レーザの駆動装置に関する。

［従来の技術］一般に、半導体レーザから出力される発光光量の変調方
式としてはそれに供給される電流の大きさを変化するパ
ルス振幅変調方式と、電流を供給する時間を変化するパ
ルス幅変調方式とが用いられている。

半導体レーザを振幅変調方式のみによって制御して多階
調を得るためには、自然発光領域を使用する必要がある
ので、露光記録されるフイルム上の結像ビーム形状が変
化する欠点がある。

一方、パルス幅変調方式のみによって多階調を得るため
にはネガ感材におけるハイライト部を多階調に再生する
必要性があることから、発光光量の低光景領域での安定
な制御が要求される。換言すれば、半導体レーザに供給
される電流に係る狭パルスの安定制御が要求される。然
しなから、この安定制御を実現しようとすると半導体レ
ーザの駆動装置に採用される回路を構成する部品が高価
となり、実用的ではない。

本出願人はこれらの技術に鑑みて多階調を得る技術とし
て特開昭第５９−１１９９６０号公報に開示された技術
を提案している。この技術はパルス振幅変調方式と、パ
ルス幅変調方式とを併用することにより多階調の光量の
変調を可能とするものである。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、このような技術に鑑みてなされたものであっ
て、パルス振幅変調方式とパルス幅変調方式とを用い、
且つ半導体レーザの自然発光領域を利用することなくレ
ーザ発光領域のみを利用することにより、ネガ感材に形
成される結像ビーム形状が安定になるとともにネガ感材
におけるハイライト部の階調連続性が良好となる半導体
レーザの出力光を制御する信号を出力可能な半導体レー
ザの駆動装置を提供することを目的さする。

「課題を解決するための手段コ前記の目的を達成するために、本発明は、第１の画像信
号に応じて第１階調数のパルス幅変調信号を出力するパ
ルス幅変調回路と、第２の画像信号に応じて半導体レー
ザが非発光状態にあるときに振幅が零値となり、半導体
レーザが発光状態にあるときに振幅がレーザ発光を維持
する値となる第２階調数のパルス振幅変調信号を出力す
るパルス振幅変調回路と、前記第１階調数のパルス幅変
調信号と第２階調数のパルス振幅変調信号とを合成して
少なくとも第１階調数と第２階調数の積からなる階調数
を有する信号を出力して半導体レーザに供給する合成回
路と、を備えることを特徴とする。

［作用］上記のように構成される半導体レーザの駆動装置では、
パルス幅変調方式と、パルス振幅変調方式を併用して多
階調を実現するとともに、レーザ発光領域のみを使用す
ることにより、ネガ感材に形成される結像ビーム形状が
安定となり、且つネガ感材におけるハイライト部の階調
連続性が良好となる半導体レーザの制御信号を出力する
ことが出来る。

？実施例コ次に、本発明に係る半導体レーザの駆動装置について実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

第１図において、参照符号１０は本発明の一実施例に係
る半導体レーザの駆動装置を組み込む露光装置である。

この露光装置１０は、補正後のデジタル画像信号である
第１信号Ｓ１　（第１の画像信号）を人力してパルス幅
変調された幅変調信号ｓｐを出力するパルス幅変調回路
１２と、同じく補正後のデジタル画像信号である第２信
号Ｓａ　　（第２の画像信号）を人力して振幅変調信号
Ｓ，と振幅変調信号Ｓ．。１とを出力するパルス振幅変
調回路１４と、前記幅変調信号Ｓｐと振幅変調信号Ｓ。

，Ｓ■１とを合成して、パルス幅変調とパルス振幅変調
とが同時になされた合成信号Ｓｓを出力する合成′回路
ｌ６からなる半導体レ一ザの駆動装置１８を有する。

前記半導体レーザの駆動装置１８の入力側には、８ビッ
トの画像信号Ｓ。が入力されて、６ビットの第１信号Ｓ
１および第２信号Ｓ２を出力するルックアップテーブル
２０　（以下、ＬＵＴという）が接続され、出力側には
、合成信号Ｓｓが入力されて、半導体レーザであるレー
ザダイオードＬＤを駆動するレーザダイオード駆動部２
２　（以下、ＬＤ駆動部という）が接続されている。前
記レーザダイオードＬＤの出力光ＬはフイルムＦに照射
される。なお、前記ＬＵＴ２０はＴ補正等のために８ビ
ットの画像信号Ｓｏを、夫々６ビットの合計１２ビット
である第１信号Ｓｌおよび第２信号Ｓ２に変換するもの
である。

前記半導体レーザの駆動装置１８を構成するパルス幅変
調回路１２はＬＵＴ２５とＤ／Ａ変換器３０とのこぎり
波発生器３２および比較器３４とから構成されている。

一方、前記パルス振幅変調回路１４はＬＵＴ２４と２個
のＤ／Ａ変換器２６、２８とから構成されている。

前記合成回路１６は、例えば、アナログスイッチから構
成され、このアナログスイッチ３６を構成する共通端子
３８が制御端子４３に供給される幅変調信号Ｓｐのハイ
レベルで端子４２側に、ローレベルで端子４０側に切り
換えられる。

前記レーザダイオードＬＤは第２図に示すような電流一
光量特性を有している。すなわち、電流値■が５０ｍＡ
未満で自然発光領域とされ、５０ｍＡ以上でレーザ発光
領域とされる特性である。そこで、この実施例では、レ
ーザ発光領域の中、出力光量Ｐが０．５ｍ．Ｗ乃至４ｍ
Ｗとなる電流値Ｉとして５５ｍＡから７０ｍＡを用いる
こととする。

レーザダイオードＬＤに供給される電流は前記合成信号
ＳｓがＬＤ駆動部２２によって増幅されることで得られ
る。この合成信号Ｓｓの振幅値は振幅変調信号Ｓ　ｍ　
、Ｓ　＋＋＋＋１によって決定される。また、振幅変調
信号Ｓ．、Ｓ．。１はＬＵＴ２４に格納されているデジ
タルデータがＤ／Ａ変換器２６、２８によってアナログ
信号とされたものである。従って、ＬＵＴ２４には、前
記電流値■に対応する振幅変調信号Ｓ．、Ｓ　ｍ＋１を
生成するためのデジタルデータが格納されている。

この振幅変調分に対応する振幅変調信号Ｓ，、Ｓ　ｆｉ
＋Ｉは、第２信号Ｓ２に対応して、第３図に示すように
、ＬＵＴ２４にパルス振幅テーブル５０として格納され
ている。すなわち、第２階調数として６４階調を有する
振幅変調信号Ｓ．、Ｓ　ｍａ＋が、第２信号Ｓ２の値、
０、１、２、・・・６３に対応して、電流値Ｉ−０、５
５、５５＋（７　０−５　５）／（６　２）　、・・・
、７０′＝．０、５５、５　５．　２　４、・・・、６
　９．　７　６、７０を出力するためのデータとして格
納されている。

一方、第１階調数として６４階調を有する幅変調信号ｓ
ｐは振幅変調信号Ｓ．によるフイルムＦの露光時間Ｔ。

、および振幅変調信号８つ＋１による露光時間Ｔ　，，
＋　ｌを決定するものであり、第１信号Ｓ１に対応して
、第４図に示すように、ＬＵＴ２０にパルス幅テーブル
５２として格納されている。

本実施例において、フイルムＦ上に形成される１画素あ
たりの全露光時間（Ｔ．　＋Ｔ，，＋Ｉ　）は４００ｎ
ｓに設定されている。この露光時間Ｔ，，、Ｔｎや．は
、第４図に示すように、第１信号Ｓ１に対応して合成回
路１６のアナログスイッチ３６を構成する共通端子３８
を端子４０側（露光時間Ｔｎに対応する）または端子４
２側（露光時間Ｔ。＋１に対応する）に切り換えるべく
、０、　（４　０　０／６　３）　　″＝．６．３、１
２．７、・・・３　９　３．　７、４００の値に設定さ
れている。

さらに、前記半導体レーザの駆動装置１８を組み込む露
光装置１０は、図示しない制御回路から出力される、所
謂、ライン同期信号および周期が４００ｎｓである画素
同期信号に基づき同期制御がなされる。

本実施例に係る半導体レーザの駆動装置を組み込む露光
装置は基本的には以上のように構成されるものであり、
次にその動作について説明する。

先ず、図示しない制御回路から８ビットの画像信号Ｓ。

がＬＵＴ２０に導入される。この８ビットの画像信号Ｓ
。はＬＵＴ２０において、フイルムＦに対するγ補正処
理が行われた後、６ビットからなる第１信号Ｓ１と第２
信号Ｓ２に分割される。この中、第１信号Ｓ１はパルス
幅変調回路１２を構成するＬＵＴ２５に導入される。Ｌ
ＵＴ２５において前記パルス幅テーブル５２（第４図参
照）によって、第１信号ＳＩの階調に応じた露光時間Ｔ
。データに変換され、Ｄ／Ａ変換器３０に導入される。

Ｄ／Ａ変換器３０では露光時間Ｔ，，データが第５図に
示すアナログ画像信号Ａに変換された後、比較器３４の
一方の人力端子に導入される。

一方、比較器３４の他方の入力端子には同じく第５図（
ａ）に示すのこぎり波信号Ｂがのこぎり波発生器３２か
ら導入される。なお、のこぎり波信号Ｂの周期は画素同
期信号（図示せず）の周期に対応している。従って、比
較器３４の出力信号である幅変調信号Ｓｐは、第５図（
ｂ）に示されるように、アナログ画像信号Ａの信号レベ
ルに応じたパルス幅を有する、所謂、パルス幅変調され
た２値信号とされる。

この２値信号であるパルス幅変調信号Ｓｐは、合成回路
１６の制御端子４３に導入され、前記したように、アナ
ログスイッチ３６の共通端子３８は制御端子４３に導入
される信号のローレベル期間中に端子４０側に接続され
、ハイレベル期間中に端子４２側に接続される。従って
、合成信号Ｓｓとしては、第５図（Ｃ）に示すように、
ローレベル期間の露光時間Ｔｈには振幅変調信号Ｓ１が
ＬＤ駆動部２２に導入され、ハイレベル期間の露光時間
Ｔ　ｎ　＋　ｌには振幅変調信号Ｓ１＋１がＬＤ駆動部
２２に導入される。

ここで、合成信号ＳｓについてのレーザダイオードＬＤ
の光量に係る量Ｓ，を式で表せば、第１式に示すように
なる。

ＳＬ　　一（Ｓ．ＸＴｎ）＋（Ｓｆｆｉ＋ｌＸＴｆｉ．
ｌ）　　　　−（１）？記合成信号Ｓｓで表現可能な階
調数は第１式の右辺第１項および第２項が夫々６４Ｘ６
４階調数となることから、２ｘ　（６４ｘ６４）階調数
となる。

なお、振幅変調信号Ｓ■１の値を常に零値としておくこ
とにより、階調数は第１階調数と第２階調数の積６４Ｘ
６４となる。この場合、Ｄ／Ａ変換器２８は不要となり
、アナログスイッチ３６を構成する端子４２を接地電位
とすればよい。

前記合成信号ＳＳに基づいたＬＤ駆動部２２の出力信号
によりレーザダイオードＬＤが駆動され、レーザダイオ
ードＬＤの出力光ＬによってフイルムＦが露光記録され
る。

この場合、本実施例によれば、第３図および第４図から
理解されるように、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の
値が零のとき、換言すれば、レーザダイオードＬＤが非
発光状態とされるよき以外は、レーザ発光域のみでレー
ザダイオードＬＤを制御しているので、フイルムＦ上に
形？される画像の結像ビーム形状が安定なものとなり、
しかも、パルス幅変調方式とパルス振幅変調方式とを採
用することにより多階調の画像が得られる。

第６図は本発明に係る半導体レーザの駆勧装置の第２の
実施例を示す回路，ブロック図である。

なお、第６図に示す半導体駆動装置１００において、第
１図に示す半導体レーザの駆動装置１８と同一の構成要
素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略す
る。

第６図は前記Ｄ／Ａ変換器２６、２８に比較して高速の
Ｄ／Ａ変換器１０２を用いるものであり、これによって
ＬＵＴ２４から出力されるデジタル信号である振幅変調
信号３　１，、Ｓ′■を電子スイッチ１０４を用いて切
り換えることにより、前記第１の実施例で出力される合
成信号Ｓｓと同一の合成儒号Ｓｓを簡単な回路接続構成
で得ることが出来る。

なお、前記第１および第２の実施例では、画素同期信号
の周期４００ｎｓと露光時間Ｔ。＋Ｔｎ＋，　＝４　０
　０　ｎ　ｓとを合致させているが、レーザダイオード
ＬＤの自己発熱に起因する、所謂、モードホッピング現
象を可及的に回避するために、第７図に示すように、露
光時間Ｔ，＋Ｔ　ｎ　＋　１の最大値が３８０ｎｓにな
るようにＬＵＴ２５にパルス幅変調テーブル１１０を設
定してもよい。

また、他の実施例として、レーザダイオードＬＤの発光
量を一定に保持するために、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御をかけ、振幅変
調信号Ｓｆｆｌに対する振幅変調信号Ｓ　ｍ＋＋の値を
更新してもよく、または、露光時間Ｔ，，、Ｔ　ｎ　＋
　１の内容を更新してもよい。

前記した第１図および第６図に示す実施例においては、
画像信号Ｓ。に対応するフイルムＦへのレーザダイオー
ドＬＤの発光量、換言すれば、露光量は、第８図に示す
濃度Ｄ一露光量Ｅ特性から理解されるように、濃度のハ
イライト部近傍（低濃度領域）において変化量が大きく
なる。これを別異のＬＵＴによって第９図に示す濃度Ｄ
゜一露光ｆｆｉＥ特性のように補正した場合について考
察すると、その変化量は小さくなるが、濃度のハイライ
ト部近傍に対応する露光量の不連続性、換言すれば、階
調の不連続性については解消されない。

一般にハイライト部近傍（低濃度領域）においては、中
乃至高濃度領域ほど高解像度（多画素数）を必要としな
いので、複数画素を用いて平均的に中間レベルを表現す
るように制御すれば階調の連続性を向上させることが出
来る。

そこで、フイルムＦが、第１０図に示すように、主走査
方向Ｘ、副走査方向Ｙに画素分割されている場合につい
ての階調の連続性を向上させることについて説明する。

第１１図は第９図に示す濃度Ｄ”　一露光量Ｅ特性の中
、ハイライト部分近傍の拡大図である。図から理解され
るように、露光量Ｅの１範囲は露光量Ｅ．である。

そこで、露光量Ｅは、第１２図に示すように、隣接する
４画素Ｐ＝（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）（第１０図参照
）について４画素単位で変化させるように前記ＬＵＴ２
０を制御することにより４倍の細かさで画像を表現する
ことが可能となる。

第１３図は、このように４画素単位で露光量Ｅを変化さ
せた場合の濃度Ｄ”一露光量Ｅ特性である。第１２図お
よび第１３図から理解されるように、第１１図に示す露
光量Ｅの１範囲である露光量Ｅ１が、Ｅ１、（Ｅｔ　十
ＥＬ　＋Ｅ＋＋２Ｅ．）／４＝１．２　５Ｅｔ、（Ｅｉ
　＋Ｅｔ　＋２Ｅ．＋２Ｅｉ　）／４＝１、５Ｅ、、（
Ｅ、＋２Ｅｉ　＋２Ｅｉ　＋２Ｅ、）／４＝１．７５Ｅ
．の４範囲に拡大されることになる。

この考え方を実現するための回路ブロック図を第１４図
に示す。図において、第１図と同一の構成要素には同一
の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。低濃度
領域判定部２０２は画像信号Ｓ。の濃度レベルに応じて
、予め定められた低濃度領域を判定して、選択信号Ｄ，
によりＬＵＴ２００が画素位置データＤ，に基づき第１
信号Ｓ　ｌ　、第２信号Ｓ２を出力する形式になるよう
にするためのものであり、画素位置データＤ，は前記隣
接する４画素Ｐ＝　（Ｐ，，Ｐ２、Ｐ．　、Ｐ．）に係
るアドレスを指定するデータである。

このように構成することにより、第１３図に示すように
、ハイライト部分近傍において露光量Ｅを細かく制御す
ることが可能となり、階調連続性が向上する。

なお、第１４図に示す回路ブロック図を、さらに一般的
に説明すると以下のようになる。同図において、第１信
号Ｓ，（第１の画像信号）および第２信号３．２　　（
第２の画像信号）はルックアップテーブル２００から出
力されるものであり、この第１信号Ｓ１および第２信号
Ｓ２は、夫々、前記ルックアップテーブル２００に入力
する画像信号Ｓ。の濃度レベルと画素位置データＤ，と
に応じて、前記ルックアップテーブル２００に格納され
ている予め定められた複数の階調レベルの中の所定の階
調レベルが選択されて出力されるようにしたものである
。前記画像信号Ｓ。の濃度レベルは低濃度領域判定部２
０２によって判定される。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、パルス幅変調方式とパル
ス振幅変調方式とを併用して半導体レーザを駆動する際
に、非発光時以外は当該半導体レーザのレーザ発光領域
を使用している。

そのため、ネガ感材に形成される結像ビーム形状が安定
となり、且つネガ感材におけるノ１イライト部の階調連
続性が良好となるような半導体レーザの出力光を制御す
る信号を出力する半導体レーザの駆動装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る半導体レーザの駆動装
置を組み込む露光装置のブロック図、第２図はレーザダ
イオードの電流対光量の特性説明図、第３図は第２信号と振幅変調信号との対応関係説明図、第４図は第１信号と露光時間との対応関係説明図、第５図は第１図に示す露光装置の動作を説明する波形図
、第６図は本発明に係る半導体レーザの駆動装置の他の実
施例の回路ブロック図、第７図は本発明のさらに他の実施例にかかる第１信号と
露光時間との対応関係説明図、第８図および第９図は濃
度対露光量の特性図、第１０図はフイルム上の画素分割
を表す説明図、第１１図は第９図に示す濃度対露光量の特性図の中、低
濃度領域部の拡大図、第１２図は４画素単位の露光状態を示す説明図、第１３図は低濃度領域部において階調数を向上させる場
合の説明図、第１４図は低濃度領域部において階調数を向上させるた
めの要部の回路ブロック図である。１０・・・露光装置１２・・・パルス幅変調回路１４・・・パルス振幅変調回路１６・・・合成回路１８・・・半導体レーザ駆動装置３４・・・比較器Ｆ・・・フイルムＬＤ・・・レーザダイオードＳｏ・・・画像信号Ｓ１、Ｓ２・・・信号Ｓｐ・・・幅変調信号Ｓ　ｍ　、Ｓ＋＋＋＋１・・・振幅変調信号Ｔ，，Ｔ．
。１・・・露光時間電流１（ｍＡ　）一− ＦＩＧ　３ＦＩＧ　４ＦＩＧ．７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の画像信号に応じて第１階調数のパルス幅変
調信号を出力するパルス幅変調回路と、第２の画像信号
に応じて半導体レーザが非発光状態にあるときに振幅が
零値となり、半導体レーザが発光状態にあるときに振幅
がレーザ発光を維持する値となる第２階調数のパルス振
幅変調信号を出力するパルス振幅変調回路と、前記第１
階調数のパルス幅変調信号と第２階調数のパルス振幅変
調信号とを合成して少なくとも第１階調数と第２階調数
の積からなる階調数を有する信号を出力して半導体レー
ザに供給する合成回路と、を備えることを特徴とする半導体レーザの駆動装置。
（２）請求項１記載の装置において、第１の画像信号お
よび第２の画像信号はルックアップテーブルから出力さ
れるものであり、この第１の画像信号および第２の画像
信号は、夫々、前記ルックアップテーブルに入力する画
像信号の濃度レベルと画素位置データとに応じて、前記
ルックアップテーブルに格納されている予め定められた
複数の階調レベルの中の所定の階調レベルが選択されて
出力されるようにしたことを特徴とする半導体レーザの
駆動装置。