JPH0483465A - 光ビーム記録装置 - 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〕 本発明は半導体レーザ等を用いて多階調のノ＼−フトー
ン画像を出力する光ビーム記録装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

デジタルで表現されたハーフトーン画像を感光性の記録
媒体上へ記録する装置として、従来から広く用いられて
いるものに光ビーム記録装置がある。これは画像濃度に
比例して強度変調されたレーザビーム等の光ビームを光
偏向器により偏向し主走査とし、フィルムやドラム等の
記録媒体を主走査方向と垂直に移動させて副走査として
、該記録媒体上に画像記録するものである。

上記のレーザビームを発生する手段として、半導体レー
ザは現在量も安価で小型であり、駆動電流によって直接
強度変調が行なえる特徴を持つ。

しかしながら半導体レーザは、第８図に示すように、駆
動電流−光出力特性が著しい温度負性特性を有しており
、温度変動によって光出力が変化してしまう欠点がある
。

そこで本願出願人はこれを解決する新規な変調方法とし
て、特願平１−２４３７７１号に示す装置を提案した。

これは半導体レーザをその光出力が時間的に漸次上昇す
るような波形で駆動し、画素濃度に応じたある設定値ま
で光出力を上昇させるか、あるいは画素濃度に応じた傾
きで光出力を上昇させるように制御して変調を行なうも
のであり、結果的に１画素内の露光量はいかなる温度で
も等しくなる。

ここでフィルム面上の光強度分布について考えると、前
記提案の装置においては半導体レーザ駆動電流として鋸
波を使用しているために若干の配慮を要する。

まず、ハーフトーン画像の画質を評価するための第１の
方法として、−様な濃度の画像、いわゆるフラットフィ
ールド画像が良好な画像である尺度として、主走査方向
の画素境界のコントラストを考える。半導体レーザ駆動
電流として鋸波を使用すると、半導体レーザは実質的に
は１画素毎に点灯、消灯を繰り返すため、主走査方向の
画素間に区切れが生じ、結果的にモザイク状の画素が目
立つ良好でない画像が得られることがある。さらに主走
査方向にジッターが生じた場合には、ジッターの目立つ
劣化した画像になることがある。

この問題を解決するため本願出願人は、主走査方向にお
いて画素サイズより大きなスポット径を設定することに
よって、主走査方向のジッターの目立たない良好な画像
を得ることができる装置を提案した。これは特に画素サ
イズの１．７倍程度のスポット径を用いると、画素間の
区切れも目立たなくなり好適である。なお、主走査方向
のスポット径とは、主走査方向においてスポットの中心
強度に対して１／ｅ２強度となる部分の直径（ｄ　ｌ／
ＩＩ”）を意味するもの定義する。以後、主走査方向の
スポット径は単にスポット径と呼び、同様に主走査方向
の画素（サイズ）は単に画素（サイズ）と呼ぶことにす
る。

このときの様子を表わしたのが第２図であり、この場合
、縦軸コントラストｃｒはフラットフィールド内での最
大濃度をＤ　ＦＭｌＩＸ％最小濃度をＤＦＭＩｎとする
とき、次式で定義されるものとする。

又、横軸スポット径ｄｓはスポット径ｄ　Ｉ／ａ’と画
素サイズｄｐとの比で定義される。

ｄ　ｓ　＝ｄ　Ｉ／＠’／　ｄ　ｐ 同図において破線１１はガウシアンビームであるレーザ
スポットを用い、半導体レーザの光出力に第４図に示す
鋸波を用いたときの、スポット径ｄ５とコントラストｃ
ｒの関係を示すものである。この関係は前記ガウシアン
ビームと鋸波のコンボリューションによって得られるも
のである。

同図を見て明らかなようにスポット径ｄｓが大きくなる
程コントラストＣ６は低下しており、特にｄ、≧１．７
の領域においてはＣＰ≦５％となるため、主走査方向の
ジッター及び画素間の区切れが視Ｕできない良好なフラ
ットフィールド画像を得ることができる。

一方、ハーフトーン画像の画質の第２の評価方法として
、１画素毎に濃淡が交互する画像、いわゆるテストチャ
ート画像に注目すると、テストチャートのコントラスト
が高い程解像力の高い良好な画像と言うことができる。

ここでコントラストＣアはテストチャート画像内での最
大濃度をＤ　ＴＭａｘ、最小濃度をＤＴＭＩｎとすると
き、次式で定義されるものとする。

第２図の点線２１はレーザスポットとしてガウシアンビ
ームを、半導体レーザの光出力として鋸波を用いたとき
′の、スポット径ｄｓとコントラス８０丁の関係を示す
ものである。この関係はやはり前記ガウシアンビームと
鋸波のコンボリューションによって得られるものである
が、鋸波は第５図に示すように１画素毎に最淡画素と最
淡画素が交互するものである。第２図を見て明らかなよ
うにスポット径ｄｓが大きくなる程コントラストＣアは
低下しており、特にｄ５≧２，０の領域においては０１
５５０％となるため、解像力の低いキレの悪いテストチ
ャート画像が得られることになる。

以上から明らかなように、スポット径はフラットフィー
ルド画像とテストチャート画像に関し一律背反の関係が
あり、両者を満足するスポット径を選択するのは容易で
はない。

この原因の１つは、レーザビームが一般にガウシアンビ
ームであるためである。ガウシアンビームはレーザによ
って容易に得られ、レンズによる変換を経ても分布を変
えることはなく、また微細なスポットを形成するの、に
有用なものであるが、反面走査形プリンタのスポットと
しては必ずしもｆｊｔＡなものではない。特に裾部の広
がりが広いために画素領域からのはみ出しが起こり、テ
ストチャート画像のコントラストを悪化させる大きな原
因となるだけでなく、フラットフィールド画像において
も隣りの画素との重なり部分の強度が強いために重ね合
わせ部が強調され画素間の境界が目立ち、結果としてフ
ラットフィールド画像もジッター及び画素間の区切れの
目立つ良好でない画像になることがある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明では半導体レーザから発振したレーザビー
ムの太さを制限する開口絞りを光路上に設け、感光材面
上でのスポットの強度分布を制御することにより、フラ
ットフィールド画像とテストチャート画像の両者を満足
させるものである。なお、半導体レーザには限らず、同
様の特性を有する光源であれば使用可能である。

一般にガウシアンビームが開口絞りで制限された後にス
ポット結像した場合、その分布はガウス分布からはずれ
ることは良く知られでいる。第３図はこの様子を表わし
たもので、点線３１はガウス分布、実線３２は円形開口
で制限されたガウシアンビームによるスポットの強度分
布を示すものである。但し比較のため両者は中心強度と
半値幅を同一にして描かれている。第３図を見て明らか
なように、実線３２は点線３１に比べ裾部の広がりが少
なくなると同時に頭部が広がり斜面部が急峻になってい
る。このため開口絞りで制限されたガウシアンビームに
よるスポットを、鋸波で半導体レーザも駆動する走査形
プリンタに適用した場合、好適な画像を得ることができ
る。

第２図は第３図の実線３２に示したスポットを鋸波を用
いて描画した様子を示すものであり、実線１２はフラッ
トフィールド画像のコントラストＣ１を示し、−点鎖線
２２はテストチャート画像のコントラストＣＴを示すも
のである。第２図を見て明らかなように、フラットフィ
ールド画像のコントラストＣ１に関しては、ｄｓ≧１．
４の領域においてガウシアンビームを使用した破線１１
よりも小さくなっており、同一のスポット径を用いたと
きには、ガウシアンビームを用いたときよりも主走査方
向のジッター及び画素間の区切れの目立たない良好なフ
ラットフィールド画像を得られることがわかる。テスト
チャート画像ＣＴに関しては、ｃｔｓ≧１．０の領域に
おいてガウシアンビームを使用した点線２１よりも大き
くなっており、同一のスポット径を用いたときは、ガウ
シアンビームを用いたときよりも主走査方向の解像力が
高い良好なテストチャート画像を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の光ビーム記録装置の全体構成
図であり、同図において１は光源であるところの半導体
レーザ、４７は半導体レーザ１５の駆動を行なう半導体
レーザコントローラ、３はレーザビームの太さを制限す
る開口絞り、４はレーザビームを分割するビームスブリ
ツタ、７はレーザビームの光強度を検知するフォトデイ
クタ、４０はレーザビームを走査するポリゴンミラー　
４６はレーザビームとフィルム４３上に結像するｆθレ
ンズである。

半導体レーザ１より発振したレーザビームはコリメータ
レンズ２によって略平行光となり開口絞り３に至る。開
口絞り３はレーザビームの太さを制限する素子であり、
ここで前記レーザビームは所望の形状・太さに変換され
る。開口絞り３を通過した前記レーザビームはビームス
プリッタ４によって２光路に分割され、一方は前記レー
ザビームの光強度を検知するフォトデイチクタフに導か
れる。フォトディテクタ７は検知した光強度に応じた信
号を半導体レーザコントローラ４７に出力する。半導体
レーザコントローラ４７は該信号と画像データとを比較
することによって前記レーザビームの光強度を制御する
帰還回路、いわゆるＡ２０回路を構成する。前記ビーム
スプリッタ４で分割されたもう一方のレーザビームはシ
リンドリカルレンズ５によってポリゴン・ミラー４０の
略ミラー面上に線状に結像し、ポリゴンミラー４０の回
転によって走査され、ｆθレンズ４６、折り返しミラー
４１を経てフィルム４３の感光材面上に結像し主走査さ
れる。このときシリンドリカルミラー５及びｆθレンズ
４６によって、ポリゴンミラー４０の各面毎の副走査方
向の角度ズレ、いわゆる面倒れが補正される。５３は主
走査毎の同期をとるために主走査の始まりを検知（ビー
ム検知）するフォトダイオードである。レーザビームが
フォトダイオード５３に入射する際には、ビーム検知を
より確実にするために、半導体レーザコントローラ４７
によって半導体レーザ１からのレーザビームが一定出力
となるように駆動される。フィルム４３は副走査モータ
４２及びローラ５２によって前記走査方向と略直角に搬
送されることによって副走査され、フィルム４３面上に
画像が記録される。

ここで半導体レーザコントローラ４７により半導体レー
ザ１を駆動する電流は、特願平１−２４３７７１号に示
されているような鋸波である。該提案に依れば、半導体
レーザの駆動電流に鋸波を使用し、発振したレーザビー
ムの強度を逐時検知し画像データと比較し制御すること
によって、温度の影響を受けず、しかも広いダイナミッ
クレンジを持つ半導体レーザ駆動装置を実現できること
が示されている。本実施例も該提案と同様の構成を使用
することによって良好な光信号を得ている。

ここで開口絞り３は、コリメータレンズ２より出射した
前記レーザビームをＴＲ−０，９の等直線で裁断する開
口絞りである。但しＴＲ（裁断比）はガウシアンビーム
の】７０２強度の直径をｄ　Ｉ／ｅ　、開口の直径を６
１とするとき次式で定義される。

Ｔ　Ｒ＝　ｄ　ｌｙａ　”／　ｄ　ａ ここでコリメータレンズ２より出射した前記レーザビー
ムは楕円形状をしている′ため、開口絞り３の形状もま
た楕円形状となす。ＴＲ＝０．９で裁断されたガウシア
ンビームがスポットとして結像したとき、その強度分布
はほぼ第３図実線３２の通りであり、ガウシアンビーム
に比べ裾部の広がりが少なく、頭部が広がり斜面部が急
峻となっている。このために該強度分布と鋸波のコンボ
リューションである画像は、フラットフィールド画像に
おいてはジッター及び画素の区切れの目立たない良好な
画像を得られたと同時に、テストチャート画像において
はテストチャートのコントラストが高（解像力の高い良
好な画像を得ることができた。

但し本実施例におけるスポット径ｄＳは１．７程度、画
素密度は３２０ｄｐｉ程度であり、撮影した銀塩フィル
ムを明視の距１［［（２５ｃｍ）より観察した。

〔他の実施例〕

本実施例においてはガウシアンビームを裁断する開口絞
りとして第６図に示すように円形間口６１とスリット６
２を組み合わせたものを用いる。

ガウシアンビームは長袖がスリット６２と平行になる楕
円形状を成しており、ＴＲは長袖方向には１．５程度で
ある。短軸方向のＴＲはスリット６２の間隔を開口の直
径ｄ１に代用すれば１５程度となる。尚長軸方向は主走
査方向に、短軸方向は副走査方向に対応している。

高いＴＲで、裁断されたガウシアンビームによるスポッ
トの強度分布はガウス分布から大きくはずれる。図７は
この様子を示したもので実線７２は高いＴＲで裁断され
たガウスビームによるスポットの強度分布を示す。図７
を見て明らかなように実線７２は頭部が広く斜面部が急
峻であるため、走査形プリンタのスポットには好適であ
ることがわかる。ところが裾部において裁断によるサイ
ドローブが生じており、このスポットを銀塩フィルムプ
リンタ適用した場合には、該サイドローブが隣接画素に
影響を与えるため解像力が低下する等、画質に著しく悪
影響を及ぼすことがある。

種々のＴＲについて実験した結果、最大ガンマ値が約２
．５．である銀塩フィルムに対してはＴＲ≦１．６が限
界であることがわかった。これ以上のＴＲに対して前記
サイドローブの影響のために特にテストチャート画像の
画質が悪化し解像力が低下したことが確かめられている
。逆にＴＲ＜０．５のときには感光材面上でのスポット
の強度分布はほぼガウス分布に等しいため、開口絞りを
設けるメリットが無いことも確かめられている。

本実施例においてはＴＲは１．５程度のため感光材面上
でのスポットの強度分布はガウス分布から充分にはずれ
ると共に、サイドローブの画質に対する影響はほとんど
無視できる程度であり、良好な画像を得ることができる
。

なお上記実施例は半導体レーザ駆動電流及び光出力とし
て鋸歯状波を用いたが、三角状波を用いても同根の効果
が得られることは自明である。

又、本発明は半導体レーザに限らず、同様の特性を有す
る光源（例えばＳＬＤ等）であれば使用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の光ビーム記録装置によれば
、主走査方向のビーム径を光ビームを開口絞りを用いて
制限し、感光材面上での光強度分布を制御することによ
り良好な画質を得ることができる。更に記録媒体上に照
射される光ビームの主走査方向のスポット径を画素ピッ
チ以上とすることによってジッターの目立ちの少ない更
に良好な画質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した光ビーム記録装置の概略図、 第２図はスポット径とコントラストの関係を表わすグラ
フ図、 第３図及び第７図は感光材面上でのスポットの光強度分
布を表わすグラフ図、 第４図及び第５図は半導体レーザの駆動の様子を表わす
グラフ図、 第６図は第２の実施例における開口絞りの形状を表わす
図、 第８図は半導体レーザの駆動電流−光出力特性のグラフ
図、 であり、図中の主な符号は、 １・・・・半導体レーザ、 ２・・・・コリメーターレンズ、 ３・・・・開口絞り、 ４・・・・ビームスプリッタ、 ５・・・・シリンドリカルレンズ、 ６・・・・凸レンズ、 ７・・・・フォトディテクタ、 ４０・・・・ポリゴンミラー ４２・・・・副走査モータ、 ４３・・・・フィルム、 ４７・・・・半導体レーザコントローラスポ°ット径 ｄ６ θ ψ／αν゛らの妊１慝 光 払 カ メｈ− め 図 第７ 図 中ｒｔからの距離 丸 獣カ 光呂カー順電うＬ′Ｎ−性 ノ１１乏ｄ社Ｅ流ＩＦ（７？１Ａ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを発生する光源と、 記録画素濃度に基づいて光出力の設定値を設定する手段
   と、 各画素に対し光ビームの光出力が時間と共に漸次上昇す
   るように所定入力波形で変調を行なう手段と、 光出力が前記設定値に達する時点まで、光ビームの光出
   力を前記所定入力波形で形成させる手段と、 変調光ビームを記録媒体上に走査して画像を記録する手
   段と、 光源と記録媒体の間の光路中に設けられ、 記録媒体に照射される光ビームスポットを所定の強度分
   布に設定するための開口絞り を有することを特徴とする光ビーム記録装置。
2. （２）記録媒体上に照射される光ビームの主走査方向の
   スポット径を画素ピッチ以上とする請求項（１）記載の
   光ビーム記録装置。
3. （３）前記光源はガウシアンビームを発生するレーザ光
   源である請求項（１）記載の光ビーム記録装置。
4. （４）前記開口絞りは、主走査方向においてガウシアン
   ビームの１／ｅ＾２強度幅の２倍以下の幅である請求項
   （３）記載の光ビーム記録装置。