JPH0556715B2 - - 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
らない。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
を通して電圧−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。

上記の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
特性は、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
うな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
変化までも抑制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なわれて
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領域においては自然発光光のみが発せられ、
前述のようにその約1/2の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、その
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。第１１図は、半導体レーザ
から発せられた光ビームを上記のような開口制限
板と、偏光フイルタとして用いられたプリズム型
偏光ビームスプリツタとに通した際の、これら素
子を通過した光ビームの強度と、半導体レーザ内
蔵のピンフオトダイオードの出力電流を電圧値に
変換した値との関係の一例を示している。上記出
力電流は半導体レーザの光出力つまり上記素子に
入射する前の光ビーム強度と比例しているから、
結局この光ビーム強度と上記素子における光透過
率が非線形になつている。

また、半導体レーザから発せられた放射ビーム
は通常コリメータレンズに通されて平行ビームと
されるが、この場合レンズ径によつては、放射ビ
ーム拡がり角が大きくなるとビームがコリメータ
レンズから外れてしまう。このレンズから外れて
しまう光量（つまり該レンズに入射する光量）
は、半導体レーザ光出力が変化して放射ビーム拡
がり角が変わるにつれて変化するので、この場合
も、コリメータレンズにおける光透過率は、該レ
ンズに入射する光の強度に応じて変化する。第１
２図は半導体レーザ内蔵のピンフオトダイオード
で検出された光出力と、コリメータレンズ出射後
の光強度との関係の一例を示すものであり、図示
されるように両者の関係は非線形となつている。

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るとしても、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な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のAPC回路が、上記
光学素子を通過した後の光ビーム強度を検出し
て、この光強度に対応する帰還信号が上記発光レ
ベル指令信号にフイードバツクさせるように形成
されるとともに、 上記レーザ動作制御回路に、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、コリメータレンズ等の光学素
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APC回路および補正テーブルに
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。

（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図は本発明の第１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る。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１
７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２
０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および画像クロ
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。

なお偏光フイルタ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、鮮鋭度の高い画像を記録できるよ
うになる。

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によつて受光されるようにな
つている。この光検出器５３の出力電流は光ビー
ム４″の強度を示すものであるが、この光ビーム
４″の強度と走査ビーム４″の強度は相対応してい
るので、結局該出力電流は走査ビーム４″の強度
を示すものとなつている。該出力電流は電流−電
圧変換アンプ５４によつて電圧信号に変換され、
帰還信号Vpdとして前述の加算点２に入力され
る。すなわち本例においては、光検出器５３と、
電流電圧変換アンプ５４と、光検出器５３から加
算点２までの経路を含んでAPC回路８が構成さ
れている。このAPC回路８においては、第３図
に示したAPC回路と異なつて、開口制限板５０
および偏光フイルタ５１を通過した後の光ビーム
４′の光量を担持する帰還信号Vpdが加算点２に
入力されるようになつているので、半導体レーザ
１の駆動電流対光出力特性の非線形性のみなら
ず、上記開口制限板５０および偏光フイルタ５１
の入射光強度対光透過率特性の非線形性も該
APC回路８によりある程度補正されることにな
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、光検出器５３、電
流−電圧変換アンプ５４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やハンチン
グ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、例えば画素周波数で
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、またAPC回路８
の帰還信号Vpdがテーブル作成手段７０に入力さ
れるようになつている。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。またこのとき、帰還信
号Vpdのフイードバツク経路に設けられたスイツ
チ７１は、信号切換スイツチ１５の切換えと連動
して、あるいはマニユアル操作により開かれる。

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Ａ／
Ｄ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に変わ
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、その光出力に対応した帰還信号Vpd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、帰還信号Vpd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)と帰還信号Vpdとが一致した
とき一致信号Ｓ１１を出力する。この一致信号Ｓ
１１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ΔVの値を示す（以下、基準
信号Vg（ｎ）に対応する電圧値ΔVをΔV（ｎ）と
示す）。CPU７８は電圧値ΔV(1)を示す信号Ｓ１
２を受け、該信号Ｓ１２と基準信号Vg(1)とに基
づいて、 Ｖ(1)＝Vg(1)＋ΔV(1) なる値Ｖ(1)を求める。そして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 Ｖ(2)＝Vg(2)＋ΔV(2) なる値Ｖ(2)を求め、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、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１４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。

上述のようにして補正テーブル１４を作成した
後、信号切換スイツチ１５は画像記録時の状態に
切り換えられ、またスイツチ７１は閉じられる。

なお以上説明したように、すべの画像濃度に対
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。

次に第１３図を参照して本発明の第２実施例に
ついて説明する。なおこの第１３図において、前
記第１図中の要素と同等の要素には同番号を付
し、それらについての説明は省略する（以下同
様）。またこの第１３図はレーザ動作制御回路お
よびテーブル作成手段７０′の部分のみを示して
いるが、本装置における光ビーム走査系等の図示
しない部分は、第１図の装置におけるのと同様に
形成される。この第２実施例の装置のテーブル作
成手段７０′は、第１実施例におけるテーブル作
成手段７０に比べて、スイツチ７１が除かれてい
る点が異なつている。つまりこの第２実施例装置
においては、補正テーブル１４を作成する際に
も、APC回路８は通常と同様に作動する。した
がつてこの装置においては、一致信号Ｓ１１が入
力された時点でラツチ７５がラツチした信号Ｓ１
２は、第８図の電圧値Ｖに対応するものとなる。
そこでCPU７８は、先に述べた Ｖ（ｎ）＝Vg（ｎ）＋ΔV（ｎ） の演算を行なわずに直接Ｖ（ｎ）の値を求め、電
圧値Vg（ｎ）をＶ（ｎ）に変換するテーブルを作
成する。

次に第１４図を参照して本発明の第３実施例に
ついて説明する。この第３実施例の装置において
は、逆log変換テーブル１３から出力された発光
レベル指令信号Ｓ１″がそのままＤ／Ａ変換器１
６に入力される。その一方上記画像信号Ｓ１″は
分岐されてＶ−Ｐ特性補正テーブル４４に入力さ
れる。このＶ−Ｐ特性補正テーブル４４は第１図
の装置のＶ−Ｐ特性補正テーブル１４とはやや異
なり、第８図における電圧値ＶとVinとの差ΔV
を求めるように形成されている。この電圧値ΔV
を示すデジタル信号Ｓ５′はＤ／Ａ変換器４５に
通されてアナログ化され、加算点２において電圧
値Vin（発光レベル指令信号Ｓ１″に対応するもの
である）と加算される。このようにすることによ
り結局は、第１図の装置におけるように加算点２
に発光レベル指令信号Vrefとして電圧値Ｖの信
号を入力させるのと同じこととなり、前述と同様
の効果が得られる。

この第３実施例装置のＶ−Ｐ補正テーブル４４
は上記の通り電圧差ΔVを求めるように形成され
ねばならないから、本例においては第１３図に示
されるテーブル作成手段７０′を用いることは不
可能であり、第１図に示されるテーブル作成手段
７０と同様のテーブル作成手段７０が用いられ
る。そしてこの場合テーブル作成手段７０は、前
述の演算 Ｖ（ｎ）＝Vg（ｎ）＋ΔV（ｎ） は行なわず、基準信号Vg（ｎ）に対して、信号Ｓ
１２が示すΔV（ｎ）の値を出力する補正テーブ
ル４４を作成するように形成される。

次に第１５図を参照して本発明の第４実施例に
ついて説明する。この第１５図の装置において
は、発光レベル指令信号Ｓ１″を分岐させてＶ−
Ｐ特性補正テーブル４４に入力させ、そこで前述
した通りの補正を行ない、得られた信号Ｓ５′を
Ｄ／Ａ変換器４５においてアナログ化するところ
までは、第１４図の装置と同様に形成されてい
る。しかし上記Ｄ／Ａ変換器４５から出力される
電圧信号ΔVは加算点２には入力されず、電圧−
電流変換アンプ４６に通されて電流Δiとされる。
この電流Δiは、APC回路８の電圧−電流変換ア
ンプ３の後段の加算点４７において、偏差信号
Veを変換した駆動電流に加算されるようになつ
ている。この第４実施例装置においては、電圧信
号ΔVをそのままAPC回路８に入力させず、電流
Δiに変換した上でAPC回路８に入力させる点が
第３実施例装置と異なるだけであり、したがつて
この場合も、第１実施例装置におけるのと同様の
効果が得られる。

この第４実施例装置のテーブル作成手段７０″
は、第１図のテーブル作成手段７０に比べて、テ
スト信号Ｓ１０が加算点４７に入力させる点のみ
が異なつているが、この場合もCPU７８には第
８図の電圧値ΔVを示す信号Ｓ１２が入力される
ので、該信号Ｓ１２と基準信号Vg（ｎ）とに基づ
いて、基準信号Vg（ｎ）に対してΔV（ｎ）の値を
出力する補正テーブル４４を作成するように
CPU７８を形成すればよい。

なお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
および偏光フイルタ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よいし、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
定化回路によつて補正するとともに、該回路とは
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、レーザ駆動回路において上記光出
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なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１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、第１１図は偏光フイ
ルタと開口制限板の組合せにおける入射光強度対
出射光強度特性の一例を示すグラフ、第１２図は
コリメータレンズにおける入射光強度対出射光強
度特性の一例を示すグラフ、第１３図は本発明の
第２実施例におけるレーザ記録装置の半導体レー
ザ動作制御回路とテーブル作成手段を示すブロツ
ク図、第１４図は本発明の第３実施例によるレー
ザ記録装置の半導体レーザ動作制御回路とテーブ
ル作成手段を示すブロツク図、第１５図は本発明
の第４実施例によるレーザ記録装置の半導体レー
ザ動作制御回路とテーブル作成手段を示すブロツ
ク図である。 １……半導体レーザ、２，４７……加算点、
３，４６……電圧−電流変換アンプ、４，４′，
４″……光ビーム、７，５４……電流−電圧変換
アンプ、８……APC回路、１０……画像信号発
生器、１４，４４……Ｖ−Ｐ特性補正テーブル、
１６，４５，７３，７６……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、７０，７０′，７０″……テーブル作成手
段、７１……スイツチ、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。

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、前記光学素子を通
   過した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
   ことを特徴とするレーザ記録装置。 ２ 前記補正テーブルが、前記光出力安定化回路
   の前段に配置されてい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。 ３ 前記補正テーブルが、前記発光レベル指令信
   号の経路を分岐した経路に配置されて、該発光レ
   ベル指令信号の補正量を求めるように構成され、 該補正量を示す補正信号が発光レベル指令信号
   に加算されるようになつてい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。 ４ 前記補正テーブルが、前記発光レベル指令信
   号の経路を分岐した経路に配置されて、該発光レ
   ベル指令信号の補正量を求めた上でこの補正量に
   対応する電流を出力するように構成され、 該電流が前記半導体レーザ駆動電流に加算され
   るようになつてい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。