JPH0556713B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像信号に基づいて変調されたレー
ザビームを感光材料上に走査させて連続調画像を
記録するレーザ記録装置、特に詳細にはレーザビ
ームの光強度をアナログ的に変調して高階調の画
像を記録できるようにしたレーザ記録装置に関す
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、半導体レーザが従来か
ら用いられている。この半導体レーザは、ガスレ
ーザ等に比べれば小型、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つて直接変調
が可能である等、数々の長所を有している。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、
第２図に示すように駆動電流に対する光出力特性
が、LED領域（自然発光領域）とレーザ発振領
域とで極端に変わるので、連続調画像の記録には
適用困難であるという問題が有る。すなわち上記
の駆動電流対光出力特性が線形であるレーザ発振
領域のみを利用して強度変調を行なうと、光出力
のダイナミツクレンジがたかだか２桁程度しかと
れない。周知のように、この程度のダイナミツク
レンジでは高品位の連続調画像を得ることは不可
能である。

そこで例えば特開昭56−115077号、同56−
152372号等に示されるように、半導体レーザの光
出力は一定とするとともに、該半導体レーザを連
続的にON−OFFさせて走査ビームをパルス光と
し、このパルスの数あるいは幅を各画素毎に制御
して走査光量を変化させることにより連続調画像
を記録する試みもなされている。

ところが上記のようなパルス数変調あるいはパ
ルス幅変調を行なう場合には、例えば画素クロツ
ク周波数が1MHzのとき、濃度スケールすなわち
走査光量の分解能を10bit（約３桁）確保しようと
すると、パルスの周波数は少なくとも1GHzと極
めて高く設定しなければならない。半導体レーザ
自体はこの程度の周波数でON−OFFすることも
可能であるが、パルス数制御あるいはパルス幅制
御のためのパルスカウント回路等はこのような高
周波数に対応して作動し得ず、結局は画素クロツ
ク周波数を上記の値よりも大幅に下げなければな
らい。したがつて装置の記録速度を大幅に下げざ
るをえない。

さらに上記の方法にあつては、各画素の記録期
間中に出力されるパルスの数あるいは幅に依存し
て半導体レーザチツプの発熱量が変化し、そのた
めに半導体レーザの駆動電流対光出力特性が変化
し、１パルス当りの露光量が変動してしまうこと
もある。こうなると記録画像の階調にズレが生
じ、高品位の連続調画像を得ることは不可能とな
る。

一方、例えば特開昭56−71374号に示されるよ
うに、上記パルス数変調あるいはパルス幅変調
と、前述した光強度変調とを組み合わせて高階調
画像を記録する方法も提案されている。しかしこ
の場合にも、上記のようにパルスの数あるいは幅
に依存して半導体レーザチツプの発熱量が変化
し、その結果１パルス当りの露光量が変動してし
まうという問題が同様に生じる。

上記のことを鑑みると、例えば濃度スケール
10bitつまり1024階調程度の高階調画像を記録す
るには、前述の第２図に示したLED領域とレー
ザ発振領域とに亘つて光強度変調を行なつて、光
出力のダイナミツクレンジを３桁程度確保可能と
することが望まれる。しかし上記２つの領域に亘
ると、半導体レーザの駆動電流対光出力特性は当
然線形ではなくなるので、高階調画像を容易かつ
精度良く記録できるように画像信号の一定量変化
に対して等濃度間隔で画像濃度を制御可能とする
ためには、上記の特性を何らかの方法で補償して
半導体レーザの発光レベル指令信号と光出力との
関係を線形に変える必要がある。

上記半導体レーザの発光レベル指令信号と光出
力との関係を線形にする回路として従来より、レ
ーザビームの光強度を検出し、この検出された光
強度に対応する帰還信号を半導体レーザの発光レ
ベル指令信号にフイードバツクさせる光出力安定
化回路（以下、APC回路と称する）が知られて
いる。第３図はこのAPC回路の一例を示すもの
であり、以下、この第３図を参照してAPC回路
について説明する。半導体レーザ１の発光強度を
指令する発光レベル指令信号Vrefは、加算点２
と通して電圧−電流変換アンプ３に入力され、該
アンプ３はこの指令信号Vrefに比例した駆動電
流を半導体レーザ１に供給する。半導体レーザ１
から前方に出射された光ビーム４は、図示しない
走査光学系を通して感光材料走査に利用される。
一方半導体レーザ１の後方側に出射された光ビー
ム５の強度は、例えば半導体レーザのケース内に
設置された光量モニタ用のピンフオトダイオード
６によつて検出される。こうして検出される光ビ
ーム５の強度は、実際に画像記録に利用される上
記光ビーム４の強度と比例関係にある。該光ビー
ム５の強度、すなわち光ビーム４の強度を示すフ
オトダイオード６の出力電流は、電流−電圧変換
アンプ７によつて帰還信号（電圧信号）Vpdに変
換され、該帰還信号Vpdは前述の加算点２に入力
される。この加算点２からは、上記発光レベル指
令信号Vrefと帰還信号Vpdとの偏差を示す偏差
信号Veが出力され、該偏差信号Veは前記電圧−
電流変換アンプ３によつて電流に変換され、半導
体レーザ１を駆動する。

上記APC回路において、理想的な線形補償が
なされれば、光ビーム５の強度は発光レベル指令
信号Vrefに比例する。つまり画像記録に利用さ
れる光ビーム４の強度（半導体レーザ１の光出
力）Pfが、発光レベル指令信号Vrefに比例する
ことになる。第４図の実線は、この理想的な関係
を示している。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のようなAPC回路を用いて、光強度Pfが
常に一定レベルとなるように半導体レーザを駆動
制御することは比較的容易であるが、前述のよう
に連続調画像を記録するために発光レベル指令信
号Vrefを高速でアナログ的に変化させて半導体
レーザを駆動する際に、第４図の実線で示すよう
な特性を得ることは困難である。特に、先に述べ
たように画素クロツク周波数を1MHz程度に設定
した上で、10bit程度の濃度スケールの高階調画
像を記録する場合には、非常に困難である。

以下、その理由について説明する。第３図の系
に挿入された半導体レーザ１の駆動電流対光出力
特性、第２図に示すように極端に非線形なものと
なつている。つまり半導体レーザ単体のゲインと
なる微分量子効率は、対数で表わして第５図に示
すように、LED領域とレーザ発振領域とで大き
く変化するので、第４図の実線のような特性を得
るためには、第３図の系のループゲインを非常に
大きくとる必要がある。第４図の破線で示す曲線
は、上記ループゲインに応じて変化する半導体レ
ーザの発光レベル指令信号対光出力特性の例を示
しており、図示されるように実線で示す理想特性
に近い特性を得るためには、60dB程度の高ゲイ
ンが必要となる。

また第４図に示した特性は、発光レベル指令信
号Vrefが直流に近い非常に低周波の信号である
場合のものであるが、該指令信号Vrefが高周波
信号である場合には、さらに別の問題が生じる。
以下、この点について説明する。第６図は、第２
図に示した半導体レーザの駆動電流対光出力特性
のケース温度依存性を示している。図示されるよ
うに半導体レーザの光出力は、駆動電流が一定な
らばケース温度が高い程低下する。一般に半導体
レーザをレーザ記録装置等に適用する場合には、
そのケース温度を一定に維持するための制御がな
されるが、半導体レーザに駆動電流を印加した場
合に生じるレーザダイオードチツプの過渡的温度
変化までも制御することは到底不可能である。す
なわち第７図の１に示すように半導体レーザにス
テツプ状に駆動電流が印加された際、レーザダイ
オードチツプの温度は第７図２に示すように、上
記ケース温度一定化制御により定常状態になるま
で過渡的に変化し、その結果第６図の特性に従つ
て半導体レーザの光出力が第７図３に示すように
変動する。これは半導体レーザのドループ特性と
して知られている。第３図のAPC回路において、
このドループ特性によるレーザ駆動電流対光出力
特性の非線形性を補正するには、前述のループゲ
インが10dB程度必要であることが分かつており、
したがつて、発光レベル指令信号Vrefとして低
周波から高周波（例えば1MHz）に至る信号が用
いられる際に、高い応答性を維持した上で第４図
の実線に近い発光レベル指令信号対光出力特性
（直線性）を得るには、レーザ発振領域において
前述の60dBと合わせて計70dB程度のループゲイ
ンが必要となる。現状では、このような高速、高
ゲインのAPC回路を実現するのはほとんど不可
能である。

また、半導体レーザをそのLED領域からレー
ザ発振領域に亘つて強度変調して利用する場合に
は、駆動電流対光出力特性が非線形になるという
問題に加え、走査ビームの集束性が損なわれると
いう問題も生じる。すなわち半導体レーザから発
せられた自然発光光は、レーザ発振光に比べ種々
の角度成分が混在しているので、また例えば縦マ
ルチモードの半導体レーザの場合でレーザ発振光
のスペクトル成分が約2nmの範囲であるのに対
し、約40nmに亘るスペクトル成分を有している
ので、集束レンズによつて集束した際に、レーザ
発振光ほど小さなスポツト径に集束させることが
できいない。このため、レーザ発振光が支配的な
高出力領域の光とともに、自然発光光が支配的
（LED領域では勿論100％である）な低出力領域
の光も用いた場合には、走査の空間的分解能が損
われてしまうことになる。

この走査ビームの集束性を改善するため、例え
ば本出願人による特願昭61−075077号明細書に示
されるような偏光フイルタや、同61−150227号明
細書に示されるような干渉フイルタ、さらには同
61−196352号明細書に示されるような開口制限板
等を利用することが考えられる。

すなわち半導体レーザから発せられる光のう
ち、レーザ発振光はレーザダイオードチツプの接
合面に平行な方向に直線偏光しており、これに対
して自然発光光はランダム偏光となつているの
で、半導体レーザから出射された光ビームを、レ
ーザダイオードチツプの接合面に平行な方向に偏
光した光のみを透過させる偏光フイルタに通す
と、レーザ発振光はほぼすべて透過するのに対
し、自然発光光は約1/2程度しか透過しない。し
たがつて、半導体レーザのしきい値付近すなわち
レーザ発振とLEDの性質を両方含む領域におい
て半導体レーザから発せられた光ビームを上記偏
光フイルタに通せば、走査ビーム中のレーザ発振
光の比率がより一段と高くなるので、走査ビーム
の集束性が向上する。

また半導体レーザから発せられた光ビームを、
レーザ発振光の波長領域近辺の波長の光のみを透
過させる干渉フイルタに通せば、勿論レーザ発振
光はカツトすることなく、走査ビームを、レーザ
発振光と同様の極めて狭いスペクトル成分からな
るものとすることができる。そうなれば、ビーム
走査系に配される集束レンズ等のレンズが特に高
精度に色収差補正されていなくても、走査ビーム
の集束性が向上する。

さらに、半導体レーザとコリメータレンズとの
間、コリメータレンズと集束レンズとの間等の位
置に、光ビームの一部のみを通す小さな開口を有
する開口制限板を配置すると、走査ビームの集束
性が向上することが分かつている。

以上述べたような偏光フイルタ、干渉フイルタ
あるいは開口制限板によれば、走査ビームをより
小さなスポツトに絞つて、鮮鋭度の高い画像を記
録可能となる。

ところが、以上述べた偏光フイルタ、干渉フイ
ルタや開口制限板は、入射光の強度に対して光透
過率が非線形に変化するという問題を有してい
る。このことを、偏光フイルタの場合を例に第１
０図を参照して説明する。この第１０図中、曲線
Poが半導体レーザから発せられた光ビームの強
度を示すものとする。そしてこの光ビームを上記
偏光フイルタに通すと、その出射ビームの強度
は、図中曲線Ｐで示すように変化する。すなわち
LED領域において自然発光光のみが発せられ、
前述のようにその約1/2が偏光フイルタを透過す
る（つまり光透過率は約50％である）。一方レー
ザ発振領域においても、自然発光光は上記と同様
にその約1/2が偏光フイルタを透過するが、この
領域の発光光において自然発光光よりも非常に大
きい比率を占めるレーザ発振光は、ほとんどすべ
てが偏光フイルタを透過する。したがつてこのレ
ーザ発振領域で発せられた光ビームの偏光フイル
タ透過率は、上記約50％よりも著しく高くなる。
しかもこの光透過率は、光ビームの強度が高くな
つてそこに占めるレーザ発振光の比率が高くなる
程高くなる。以上述べたことは、前述の干渉フイ
ルタを用いる場合も同様に生じる。

一方周知の通り、半導体レーザから発せられる
放射ビームの拡がり角は、その光出力変化に伴な
つて変動する。したがつて前述した開口制限板を
設けた場合、この開口制限板によつて遮られる光
量の比率、換言すれば光透過率は、半導体レーザ
の光出力すなわち該開口制限板に入射する光の強
度に応じて変化する。

以上述べたように、偏光フイルタ等の光学素子
の入射光強度対光透過率特性が非線形であると、
例え前述のAPC回路等によつて第４図の実線で
示す理想的な特性が得られたとしても、実際に感
光材料上を走査する光ビームの強度と発光レベル
指令信号との関係は線形とならず、高階調画像を
容易かつ精度良く記録することは不可能となる。

そこで本発明は、前述のような高ゲインの
APC回路を用いなくても、またビーム走査系に
上記偏光フイルタ、干渉フイルタあるいは開口制
限板等の光学素子が配置されていても、半導体レ
ーザの発光レベル指令信号対走査ビーム強度特性
をそのLED領域からレーザ発振領域に亘つて線
形にすることができ、よつて光強度変調により高
階調画像を高速で記録することができるレーザ記
録装置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のレーザ記録装置は、半導体レーザと、
前記偏光フイルタ等のように入射光強度対光透過
率の関係が非線形な光学素子を含み、上記半導体
レーザから射出された光ビームを感光材料上に走
査させるビーム走査系と、画像信号に対応した発
光レベル指令信号を生成し、該信号に基づいて前
記半導体レーザの駆動電流を制御してレーザビー
ムの光強度を変調するレーザ動作制御回路とを備
えたレーザ記録装置において、 上記レーザ動作制御回路が、前述したAPC回
路と、半導体レーザの駆動電流対光出力特性の非
線形性、および上記光学素子の入射光強度対光透
過率特性の非線形性を補償するように発光レベル
指令信号を補正して、該補正後の信号に基づく走
査ビームの強度と、補正前の発光レベル指令信号
の関係を線形にする補正テーブルを備えるととも
に、レベルが変化するテスト信号をレーザ駆動回
路に入力し、その際の走査ビーム強度とテスト信
号との関係に基づいて上記補正テーブルを作成す
るテーブル作成手段が設けられたことを特徴とす
るものである。

（作用） 上記のような補正テーブルによつて半導体レー
ザの発光レベル指令信号を補正すれば、APC回
路のゲインが低くても、補正前の発光レベル指令
信号と半導体レーザ光出力に関しては、第４図の
実線で示す理想特性に近い光出力特性を得ること
ができる。また前述した偏光フイルタ、干渉フイ
ルタ、開口制限板等の光学素子の入射光強度対光
透過率特性が非線形であつても、それも上記補正
テーブルによつて補償して、結局発光レベル指令
信号の一定量変化に対して等濃度間隔で画像濃度
を制御できるようになる。

そして上記の補正テーブル作成手段が設けられ
ていれば、随時補正テーブルを新たに作成し直す
ことができるから、例えば半導体レーザの性能が
経時変化する等しても、そのような変化を補償し
て常に補正テーブルを適正なものにしておくこと
ができる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。

第１図は本発明の一実施例によるレーザ記録装
置を示すものである。画像信号発生器１０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１０は後述するラインクロツクＳ２に
基づいて１主走査ライン分の信号を切り換え、ま
た画素クロツク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ツク周
波数は1MHz、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はマルチプレクサ１１を通
し、RAMからなる補正テーブル４０において後
述する補正を受けて、例えば16bit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１６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
Vrefに変換される。この発光レベル指令信号
Vrefは、後述する信号切換スイツチ１５を介し
てAPC回路８の加算点２に入力される。APC回
路８の加算点２、電圧−電流変換アンプ３、半導
体レーザ１、フオトダイオード６、電流−電圧変
換アンプ７は、先に説明した第３図の回路におけ
るものと同等のものであり、したがつて半導体レ
ーザ１からは発光レベル指令信号Vref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４が発せられる。この光ビーム４はコリメー
タレンズ１７に通されて平行ビームとされ、前述
したような開口制限板５０、偏光フイルタ５１に
通されて光ビーム４′とされる。この光ビーム
４′はハーフミラー５２に通され、次に例えばポ
リゴンミラー等の光偏向器１８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
４′は、通常fθレンズからなる集束レンズ１９に
通されて感光材料２０上において微小なスポツト
に集束し、該感光材料２０上をＸ方向に走査（主
走査）する。感光材料２０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、それによつて光ビーム４′の副走査がな
される。こうして感光材料２０は光ビーム４′に
よつて２次元的に走査され、感光する。前述した
ように光ビーム４（すなわち光ビーム４′）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２０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。なお
上記のように光ビーム４′が感光材料２０上を走
査するとき、主走査の始点を該ビーム４′が通過
したことが光検出器２１によつて検出され、該光
検出器２１が出力する始点検出信号Ｓ６がクロツ
クジエネレータ３６に入力される。クロツクジエ
ネレータ３６はこの始点検出信号Ｓ６の入力タイ
ミングに同期させて、前述のラインクロツクＳ２
および画素クロツクＳを出力する。

次に感光材料２０は現像機２２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２０
上には、上記連続調画像が可視像として記録され
る。

なお偏向フイルタ５１は、半導体レーザ１のレ
ーザダイオードチツプの接合面に平行な方向に偏
光した光のみを透過させるものである。光ビーム
４をこのような偏光フイルタ５１および開口制限
板５０に通すことにより、これらを通過した光ビ
ーム（走査ビーム）４′は前述の通り極めて微小
なスポツトに集束しうるようになる。このように
集束された走査ビーム４′によつて感光材料２０
を走査すれば、新鋭度の高い画像を記録できるよ
うになる。

ここで、前述の補正テーブル４０における画像
信号Ｓ１の補正について説明する。該補正テーブ
ル４０は階調補正テーブル１２、逆log変換テー
ブル１３、および半導体レーザ１の発光レベル指
令信号対光出力特性を線形に補正する補正テーブ
ル（以下、Ｖ−Ｐ特性補正テーブルと称する）１
４からなる。上記階調補正テーブル１２は、感光
材料２０およびその現像処理系の階調特性を補正
する公知のものである。この階調補正テーブル１
２は、補正特性が固定のものが用いられてもよい
が、本実施例においては、感光材料２０の階調特
性がロツト毎に変化したり、あるいは現像機２２
中の現像液特性が経時変化すること等を考慮し
て、実際の階調特性に対応して補正特性を適宜修
正可能に構成されている。すなわちテストパター
ン発生回路２６からは、感光材料２０上における
何段階か（例えば16段階）の画像濃度を担持する
テストパターン信号Ｓ４が出力され、該信号Ｓ４
はマルチプレクサ１１に入力される。この際マル
チプレクサ１１は、前述のように画像信号Ｓ１を
補正テーブル４０に入力させる画像記録時の状態
から切り換えられて、上記テストパターン信号Ｓ
４を補正テーブル４０に入力させる状態とされ
る。半導体レーザ１はこのテストパターン信号Ｓ
４に基づいて前述のように駆動され、したがつて
光ビーム４′が強度変調される。それにより感光
材料２０上には、段階的に濃度が変化する例えば
16個のステツプウエツジ（テストパターン）が写
真潜像として記録される。この感光材料２０は現
像機２２に送られ、上記ステツプウエツジが現像
される。現像後この感光材料２０は濃度計２３に
セツトされ、上記ステツプウエツジの各々の光学
濃度が測定される。こうして測定された光学濃度
は、各ステツプウエツジと対応付けて濃度値入力
手段２４に入力され、該濃度値入力手段２４から
は各ステツプウエツジの光学濃度を示す濃度信号
Ｓ７が出力される。この濃度信号Ｓ７はテーブル
作成手段３７に入力され、該テーブル作成手段３
７はこの濃度信号Ｓ７と前記テストパターン信号
Ｓ４とに基づいて、所定の画像信号Ｓ１の値によ
つて所定の画像濃度が得られる階調補正テーブル
を作成する。この階調補正テーブルは前述のよう
に16段階程度の画像信号値をそれぞれ所定の画像
濃度値に対応させるものである。この階調補正テ
ーブルを示すデータＳ８はデータ補間手段３８に
入力され、ここで補間処理がなされて、1024段階
（＝10bit）の画像信号Ｓ１に対応できる階調補正
テーブルが得られる。この階調補正テーブルを示
すデータＳ９に基づいて、前述の階調補正テーブ
ル１２が形成される。

画像信号Ｓ１に基づく画像記録時には、マルチ
プレクサ１１を介して階調補正テーブル１２に入
力された画像信号Ｓ１が、この階調補正テーブル
１２によつて信号Ｓ１′に変換され、次いで逆log
変換テーブル１３により発光レベル指令信号Ｓ
１″に変換される。

次にＶ−Ｐ特性補正テーブル１４について説明
する。先に述べた通り、APC回路８において帰
還信号Vpdを加算点２にフイードバツクさせて
も、発光レベル指令信号と光ビーム４の強度との
関係を理想的なもの（第４図の実線表示の関係）
とすることは困難である。そのことに加え、開口
制限板５０と偏光フイルタ５１の入射光強度対光
透過率特性も、先に述べたように非線形であるの
で、発光レベル指令信号と走査ビーム４′の光強
度との関係を線形にすることは一層困難である。
上記Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４は、走査ビーム
強度と発光レベル指令信号との関係を線形にする
ために設けられている。すなわち、発光レベル指
令信号Vrefと走査ビーム４′の光強度Psとの理想
的な関係を第８図にａで示す直線とし、実際の関
係を同じく第８図にｂで示す曲線とすると、Ｖ−
Ｐ特性補正テーブル１４は、発光レベル指令信号
Ｓ１″がそのままＤ／Ａ変換された場合の電圧値
がVinであつたと仮定すると、この電圧値Vinを
Ｖなる値に変換するように形成されている。つま
り発光レベル指令信号Vrefの値がVinであつたと
すると、P′の光強度しか得られないが、上記の変
換がなされていれば、電圧値Vinに対してPoの光
強度が得られる。すなわち発光レベル指令信号Ｓ
１″に対応する電圧値Vinと走査ビーム強度Psと
の関係は、線形なものとなる。

このようになつていれば、画像信号Ｓ１を所定
量変化させることにより、感光材料２０における
濃度を等間隔で制御できる。また第８図の特性曲
線ｂは、前述したように半導体レーザ１をその
LED領域とレーザ発振領域に亘つて駆動させた
場合のものであり、このようにすれば３桁程度の
光出力ダイナミツクレンジが確保されるから、前
述のように1024段階程度の高階調画像を、容易に
かつ高精度で記録できるようになる。

以上述べたように、半導体レーザ１の駆動電流
対光出力特性が非線形であること、および開口制
限板５０と偏光フイルタ５１の入射光強度対光透
過率特性が非線形であることに起因する発光レベ
ル指令信号対走査ビーム強度特性の非線形性を、
Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４によつて線形に補正
すれば、APC回路８の加算点２、電圧−電流変
換アンプ３、半導体レーザ１、フオトダイオード
６、電流−電圧変換アンプ７から加算点２に戻る
系のループゲインには、上記非線形性を補正する
のに必要なゲインを含まなくても済むようにな
る。すなわちこのループゲインは、半導体レーザ
１の動作中に生じる過渡的温度変化、あるいは半
導体レーザ１のケース温度一定化制御の誤差によ
る半導体レーザ１の駆動電流対光出力特性からの
ズレを補正するため、さらにはアンプ等のドリフ
トを補正するために必要なだけ確保されていれば
よい。具体的には、例えば画素クロツク周波数が
1MHzで、半導体レーザ１が光出力3mWで作動し
ている状態において、上記ループゲインは30dB
程度確保されていれば十分である。この程度のル
ープゲインは、現在の技術水準で容易に確保可能
である。

次に上記Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４の作成に
ついて説明する。第１図の装置にはテーブル作成
手段７０が設けられ、該テーブル作成手段７０が
発するテスト信号Ｓ１０が信号切換スイツチ１５
を介して加算点２に入力されるようになつてい
る。また光ビーム４′の一部を分岐させるハーフ
ミラー５２が反射した光ビーム４″は、フオトダ
イオード等の光検出器５３につて受光されるよう
になつている。この光検出器５３の出力を電圧信
号に変換する電流−電圧変換アンプ５４が出力す
る走査ビーム強度信号Vsは、テーブル作成手段
７０に入力される。補正テーブル作成時に信号切
換スイツチ１５は、前述のように発光レベル指令
信号Vrefを加算点２に送る画像記録時の状態か
ら切り換えて、上記テスト信号Ｓ１０を加算点２
に送る状態とされる。

上記テスト信号Ｓ１０は、時間経過に従つてレ
ベルが段階的に増大するようになつている。すな
わちPROM７２には、対数軸上で等差的となる
数列が記憶されており、これらの数列がクロツク
CLKにより順次アクセスされる。それにより
PROM７２から読み出されたデジタル値をＤ／
Ａ変換器７３においてアナログ化し、アンプ７４
で増幅すると、第９図に示すように上記クロツク
CLKの数、すなわち時間経過にともなつて電圧
値Ｖが段階的に増大するテスト信号Ｓ１０が得ら
れる。このテスト信号Ｓ１０は信号切換スイツチ
１５を介して、発光レベル指令信号Vrefに代わ
るものとして加算点２に入力される。なお上記
PROM７２は、前述の濃度スケール（つまり半
導体レーザ１の発光レベル分解能）の10bitより
も十分に高い例えば14bitの数列を記憶したもの
が使用される。

加算点２に上記のようなテスト信号Ｓ１０が入
力されることにより、半導体レーザ１が光ビーム
４を発し、その際の走査ビーム４′の強度を示す
信号Vsがコンパレータ７７に入力される。この
コンパレータ７７には、CPU７８から発せられ
Ｄ／Ａ変換器７６によつてアナログ化された基準
信号Vgが入力され、走査ビーム強度信号Vsと該
基準信号Vgとが比較されるようになつている。
この際CPU７８は、最初に半導体レーザ１の最
低発光レベルに対応する基準信号Vg(1)を出力し、
コンパレータ７７はこの基準信号Vg(1)と走査ビ
ーム強度信号Vsとが一致したとき一致信号Ｓ１
１を出力する。この一致信号Ｓ１１はラツチ７５
に入力される。ラツチ７５はPROM７２からの
出力を受けており、上記一致信号Ｓ１１が入力さ
れた時点のPROM７２の出力をラツチする。こ
のラツチされた信号Ｓ１２は、第８図で説明すれ
ば、基準信号Vgの値がVinであつたときのＶの
値を示す（以下、基準信号Vg(n)に対応する電圧
値ＶをＶ(n)と示す）。CPU７８は、基準信号Vg
(1)を電圧値Ｖ(1)の信号に変換するテーブルを
RAM７９に形成する。

前記一致信号Ｓ１１はCPU７８にも入力され、
CPU７８はこの一致信号Ｓ１１を受けると、基
準信号Vg(1)をVg(2)すなわち半導体レーザ１の下
から２番目の発光レベルに対応するものに切り換
え、それとともにコンパレータ７７をリセツトす
る。そしてこの場合にもCPU７８は、基準信号
Vg(2)を電圧値Ｖ(2)の信号に変換するテーブルを
RAM７９に形成する。

以上の操作は基準信号Vg（1024）、つまり半導
体レーザ１の最大発光レベルに対応する基準信号
についてまで順次行なわれ、その結果RAM７９
には、1024通りの信号値Vin(n)をそれぞれＶ(n)に
変換するテーブルが作成される。このテーブルは
さらに補間されて16bitのテーブルとなり、デー
タライン８０を介して補正テーブル４０を構成す
るRAMに送られ、Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４
として設定される。以上述べた通りこの補正テー
ブル１４は、第８図における電圧値VinをＶに変
換するように形成されているから、該テーブル１
４を通す前の発光レベル指令信号Ｓ１″と走査ビ
ーム強度Psとの関係は線形となる。

なお以上説明したように、すべての画像濃度に
対応する電圧値VinとＶとの関係を逐一求める
他、先に説明した階調補正テーブル１２の作成の
場合と同様に、電圧値VinとＶとの関係を主要な
いくつかの場合のみについて求め、そのデータを
補間してＶ−Ｐ特性補正テーブル１４を作成する
ようにしてもよい。また階調補正テーブル１２、
逆log変換テーブル１３、および上記Ｖ−Ｐ特性
補正テーブル１４はそれぞれの変換特性をすべて
含ませて１個の補正テーブルとして形成されても
よいし、あるいはそれぞれ別個の形に構成されて
もよい。

また上記実施例においては、時間経過に従つて
レベルが段階的に増大するテスト信号Ｓ１０が用
いられているが、これとは反対に、時間経過に従
つてレベルが段階的あるいは連続的に低下するテ
スト信号を用いることもできる。

また以上説明した実施例においては、走査ビー
ム４′の集束性を高めるために、開口制限板５０
および偏向フイルタ５１が設けられているが、こ
れらのうちの一方のみを使用してもいし、あるい
はこれらの光学素子に代えて前述の干渉フイルタ
を使用してもよいし、さらにはこれら３つの光学
素子のうちの２つあるいはすべてを適当に組み合
わせて使用してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明のレーザ記録装
置においては、半導体レーザの駆動電流対光出力
特性が非線形であること、および走査ビームの集
束性向上のために設けられる偏向フイルタ等の光
学素子の入射光強度対光透過率特性が非線形であ
ることに起因する発光レベル指令信号対走査ビー
ム強度特性の非線形性を、半導体レーザ光出力安
定化回路とは別に設けた補正テーブルによつて補
正するようにしているので、上記光出力安定化回
路により構成される閉ループのループゲインを現
在の技術水準で十分実現可能な低い値に設定して
も、高い応答性を維持した上で発光レベル指令信
号と走査ビーム強度との関係を、そのLED領域
とレーザ発振領域に亘つて線形にすることができ
る。したがつて本発明装置によれば、画像信号を
所定量変化させることにより等濃度間隔で画像濃
度を制御でき、また半導体レーザの光出力ダイナ
ミツクレンジつまり感光材料の露光量を３桁程度
の広範囲に亘つて確保できるので、例えば濃度分
解能が10bit程度の極めて高階調の連続調画像を
高速かつ精密に記録可能となる。

また本発明のレーザ記録装置においては、上述
の通り画像濃度制御上何ら問題なく偏光フイルタ
や干渉フイルタ、開口制限板等の光学素子をビー
ム走査系に配置可能であるので、このような光学
素子によつて走査ビームを微小なスポツトに集束
させ、鮮鋭度の高い画像を記録可能とする。

その上、本発明のレーザ記録装置は上記の補正
テーブルを作成する手段を備えているので、随時
補正テーブルを作成し直すことができる。したが
つて本発明装置においては、例えば半導体レーザ
の性能が経時変化する等しても、そのような変化
を補償して常に補正テーブルを適正なものとして
おくことができ、精密記録が可能な状態を長期に
亘つて維持可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレーザ記録装
置を示す概略図、第２図は半導体レーザの駆動電
流対光出力特性を示すグラフ、第３図は半導体レ
ーザ光出力安定化回路の一例を示すブロツク図、
第４図は発光レベル指令信号と半導体レーザ光出
力との関係を示すグラフ、第５図は半導体レーザ
の光出力と微分量子効率との関係を示すグラフ、
第６図は半導体レーザの駆動電流対光出力特性の
温度依存性を示すグラフ、第７図は半導体レーザ
のドループ特性を説明するグラフ、第８図は本発
明装置におけるＶ−Ｐ特性補正テーブルの作用を
説明するグラフ、第９図は上記実施例の装置のテ
ーブル作成手段が発するテスト信号の波形を示す
グラフ、第１０図は本発明に係る偏光フイルタの
作用を説明するグラフである。 １……半導体レーザ、２……加算点、３……電
圧−電流変換アンプ、４，４′，５……光ビーム、
６……フオトダイオード、７，５４……電流−電
圧変換アンプ、９……APC回路、１０……画像
信号発生器、１４……Ｖ−Ｐ特性補正テーブル、
１６，７３、７６……Ｄ／Ａ変換器、１７……コ
リメータレンズ、１８……光偏向器、１９……集
束レンズ、２０……感光材料、４０……補正テー
ブル、５０……開口制限板、５１……偏光フイル
タ、５２……ハーフミラー、５３……光検出器、
７０……テーブル作成手段、７２……PROM、
７５……ラツチ、７７……コンパレータ、７８…
…CPU、７９……RAM、Ｓ１……画像信号、Ｓ
１″……補正前の発光レベル指令信号、Vref……
発光レベル指令信号、Vpd……帰還信号、Ve…
…偏差信号、Vs……走査ビーム強度信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光ビームを発する半導体レーザと、 入射光強度対光透過率の関係が非線形な光学素
   子を含み、前記光ビームを感光材料上に走査させ
   るビーム走査系と、 画像信号に対応した発光レベル指令信号を生成
   し、該信号に基づいて前記半導体レーザの駆動電
   流を制御して前記光ビームの強度を変調するレー
   ザ動作制御回路とを有するレーザ記録装置におい
   て、 前記レーザ動作制御回路が、前記光ビームの強
   度を検出し、この検出された光強度に対応する帰
   還信号を前記発光レベル指令信号にフイードバツ
   クさせる光出力安定化回路と、 前記半導体レーザの駆動電流対光出力特性の非
   線形性、および前記光学素子の入射光強度対光透
   過率特性の非線形性を補償するように前記発光レ
   ベル指令信号を補正して、該補正後の信号に基づ
   く走査ビームの強度と、補正前の発光レベル指令
   信号の関係を線形にする補正テーブルとを有する
   とともに、 レベルが変化するテスト信号を前記レーザ動作
   制御回路に入力し、その際の前記走査ビームの強
   度と該テスト信号との関係に基づいて前記補正テ
   ーブルを作成するテーブル作成手段とが設けられ
   ていることを特徴とするレーザ記録装置。 ２ 前記テーブル作成手段が、前記走査ビームの
   強度を検出して走査ビーム強度信号を出力する光
   検出手段と、 時間経過にともなつてレベルが変化するテスト
   信号を発生するテスト信号発生部と、 前記発光レベル指令信号に対応する基準信号を
   段階的に順次レベルを変えて出力する基準信号発
   生部と、 レベルが異なる各基準信号と前記走査ビーム強
   度信号とを比較し、これら両信号のレベルが一致
   したとき一致信号を出力するコンパレータと、 該コンパレータと前記テスト信号発生部とに接
   続され、前記一致信号が入力された時点の前記テ
   スト信号のレベルを保持する信号保持手段と、 この信号保持手段が出力する保持テスト信号と
   前記基準信号とに基づいて、この基準信号を前記
   保持テスト信号に変換する特性のテーブルを作成
   し、これを前記補正テーブルとして設定するテー
   ブル作成部とからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のレーザ記録装置。