(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからの出力光を光導波路型波長変換素子に導入し、第２高調波を発生させる可視光光源であって、前記半導体レーザと前記光導波路型波長変換素子との間に前記出力光を分岐するための光スイッチ素子を設け、前記光導波路型波長変換素子は、それぞれ第２高調波変換効率のピーク波長が異なる複数の光導波路を有し、光スイッチ素子は、前記半導体レーザの温度に応じて前記出力光を導入する光導波路を選択するものであることを特徴とする可視光光源。
【請求項２】
所定の第１方向に搬送される被露光媒体に対して、前記第１方向に直交する第２方向にビームを走査させて前記被露光媒体を露光する光走査装置であって、請求項１に記載の可視光光源を前記ビームの光源とすることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２記載の光走査装置を露光装置とすることを特徴とするディジタル写真処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル写真処理装置の露光装置などに用いられる可視光光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタルカメラなどにより撮影されたディジタル画像データを用いて、印画紙上にカラー画像を形成するディジタル写真処理装置が実用化されている。ディジタル写真処理装置の露光装置は、色の三原色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）用のＲ光源、Ｇ光源及びＢ光源と、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のビームを印画紙上に走査させるためのポリゴンミラー及びｆθレンズなどを含む走査機構などで構成されている。ディジタル写真処理装置では、印画紙は所定の一定速度で所定の方向に搬送され（以下、この方向を「副走査方向」と称する）、各色のビームは、印画紙の感光面上を副走査方向に直交する主走査方向に走査される。各色のビームの強度は、スキャナにより写真やフィルムを読み込んだ画像データ又はディジタルカメラなどにより直接取り込まれた画像データに応じてそれぞれ変調される。その結果、印画紙上にはＲ、Ｇ、Ｂ各色の潜像が形成され、所定の現像処理を経ることにより写真が形成される。
【０００３】
従来のディジタル写真処理装置の露光装置では、Ｒ光源として、波長６８０ｎｍの赤色レーザビームを出力する半導体レーザを用い、Ｇ光源として、例えば波長１０６４ｎｍの半導体レーザと、そのレーザから出力されたレーザビームを波長５３２ｎｍの緑色ビームに変換する波長変換素子で構成された光源を用いている。同様に、Ｂ光源として、波長９４６ｎｍのレーザと、その半導体レーザから出力されたレーザビームを波長４７３ｎｍの青色ビームに変換する波長変換素子で構成された光源を用いている。
【０００４】
これらＧ光源及びＢ光源は、それぞれＳＨＧレーザ(second harmonic generation from laser)と呼ばれている。また、光情報処理機器用光源として用いるため、このようなＳＨＧレーザには小型化及び低コスト化が要求されており、半導体レーザからのレーザビーム（赤外光）を直接波長変換素子に導入し、可視光を出力する光導波路型ＳＨＧレーザの実用化が推められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体レーザの基本発振波長は温度によりばらつきがあり、発振波長を一定に維持するには１／１００℃程度の高精度に温度を制御しなければならない。
【０００６】
温度変化と半導体レーザの発振波長のばらつきの一例を図６に示す。なお、温度と発振波長の関係は半導体レーザの種類により異なるため、一般化して表示している（Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3）。また、Ｔ1とＴ2の温度差及びＴ2とＴ3の温度差はそれぞれ０．１℃程度である。図６に示すように、ごくわずかな温度変化でも半導体レーザの基本発振波長が変化する（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）。発信周波数ｆ１とｆ２の差及びｆ２とｆ３の差は、それぞれ１ｎｍ程度である。
【０００７】
上記光導波路型波長変換素子は、半導体レーザの特定の波長光を、例えばその１／２の波長の光に変調するように設計されているため、半導体レーザの基本発振波長が波長変換素子の位相整合波長（第２高調波変換効率のピーク波長）からずれると、波長の整合性がとれず第２高調波の変換効率が低下し、所望するパワーを出力することができないという問題点を有していた。逆に、所望するパワーを出力するには、上記のように高精度に温度制御が可能な環境を用意しなければならず、ディジタル写真処理装置などの民生用機器に搭載するには困難であるという問題点を有していた。
【０００８】
また、半導体レーザ及び光導波路型波長変換素子は、それぞれ半導体製造プロセスを利用して量産可能であるが、量産された個々の半導体レーザ及び光導波路型波長変換素子の特性にばらつき（個体差）が生じる。量産された半導体レーザと光導波路型波長変換素子とをランダムに組み合わせると、波長の整合性がとれず所望するパワーが出力できないＳＨＧレーザが発生し、ＳＨＧレーザの歩留まりが悪くなるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、比較的緩やかな温度制御環境でも所定のパワーを出力することができ、かつ歩留まりを向上させた可視光光源、それを用いた光走査装置及びディジタル写真処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の可視光光源は、半導体レーザからの出力光を光導波路型波長変換素子に導入し、第２高調波を発生させる可視光光源であって、前記半導体レーザと前記光導波路型波長変換素子との間に前記出力光を分岐するための光スイッチ素子を設け、前記光導波路型波長変換素子は、それぞれ第２高調波変換効率のピーク波長が異なる複数の光導波路を有し、光スイッチ素子は、前記半導体レーザの温度に応じて前記出力光を導入する光導波路を選択するものであることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、前記半導体レーザからの出力光を、前記光導波路型波長変換素子の複数の光導波路に同時に導入し、前記各光導波路により変換された第２高調波を同時に出力することが好ましい。
【００１２】
一方、本発明の光走査装置は、所定の第１方向に搬送される被露光媒体に対して、前記第１方向に直交する第２方向にビームを走査させて前記被露光媒体を露光する光走査装置であって、上記いずれかの可視光光源を前記ビームの光源とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のディジタル写真処理装置は、上記光走査装置を露光装置とすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る可視光光源、それを用いた光走査装置及び写真処理装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態に係る写真処理装置の外観を図１に示す。この写真処理装置は、印画紙に露光するための露光ユニット２０と、印画紙に対して現像、定着、漂白及び安定化処理を施す現像ユニット３０と、現像された印画紙を乾燥する乾燥ユニット４０を具備する。現像ユニット３０の上部には、排出口４１から排出された現像処理された写真を、注文（例えばフィルム１本分のコマ数）ごとに積み重ねるための第１搬送ベルト４２と、第１搬送ベルト４２から移し換えられたフィルム１本分ごとの写真の束を整列させるための第２搬送ベルト４３が設けられている。
【００１６】
露光ユニット２０の内部は暗箱であり、レーザビーム走査ユニット（光走査装置）１００と、ロール状に巻回された印画紙を収納したマガジン２１と、印画紙を所定サイズの印画紙片に切断するカッタと、マガジン２１からカッタまで印画紙を引き出し、切断された印画紙片を露光部を経て現像ユニット３０に搬送する搬送機構等を含む。
【００１７】
レーザビーム走査ユニット１００の詳細な構成を図２に示す。レーザビーム走査ユニット１００は、色の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）にそれぞれ対応する３つの光源、すなわちＲ光源１０４Ｒ、Ｇ光源１０４Ｇ及びＢ光源１０４Ｂを具備する。
【００１８】
Ｒ光源１０４Ｒとしては、基本的に波長６８０ｎｍの赤色レーザビームを出力する半導体レーザをそのまま用いている。一方、Ｇ光源１０４Ｇとして、例えば波長１０６４ｎｍの半導体レーザと、その半導体レーザから出力されたレーザビームを波長５３２ｎｍの緑色ＳＨＧ光に変換する波長変換素子で構成されたＳＨＧレーザを用い、Ｂ光源１０４Ｂとして、波長９４６ｎｍの半導体レーザと、その半導体レーザから出力されたレーザビームを波長４７３ｎｍの青色ＳＨＧ光に変換する波長変換素子で構成されたＳＨＧレーザを用いている。Ｇ光源１０４Ｇ及びＢ光源１０４Ｂの詳細については後述する。
【００１９】
なお、ＳＨＧレーザはレーザを光源としているけれども、波長変換の際に光共振を利用していないのでレーザ光源ではない。また、Ｇ光源１０４Ｇ及びＢ光源１０４Ｂからそれぞれ出力される緑色ＳＨＧ光及び青色ＳＨＧ光も厳密にはレーザビームではない。しかしながら、便宜上、以下の説明においてレーザ光源及びレーザビームと称する。
【００２０】
３組のコリメータレンズ１０６及び音響光学変調素子１０８は、各レーザ光源１０４Ｒ、１０４Ｇ及び１０４Ｂのレーザビーム出射面の前方に配置されている。各レーザ光源１０４Ｒ、１０４Ｇ及び１０４Ｂから出射されたレーザビームの光路上には、レーザビームをポリゴンミラー１２０の方向に反射するための調節可能ミラー１１０がそれぞれ設けられている。ポリゴンミラー１２０は、レーザビームを所定方向に反射するために、例えば矢印Ａで示す方向に所定の一定速度で回転されている。ポリゴンミラー１２０の前方には、ｆθレンズ１２１、シリンドリカルレンズ１２２、１組のミラー１２４及び１２６が順に配置されている。レーザビームは、ポリゴンミラー１２０、ｆθレンズ１２１及びシリンドリカルレンズ１２２により矢印Ｂで示す主走査方向に偏向され、ミラー１２４及び１２６により矢印Ｃで示す副走査方向に反射される。
【００２１】
次に、本実施形態におけるＧ光源１０４Ｇ及びＢ光源１０４Ｂ（ＳＨＧレーザ）について説明する。本実施形態におけるＳＨＧレーザの第１構成例を図３に示す。
【００２２】
第１構成例では、例えば赤外光を出力するＤＢＲ(distributed Bragg reflector)半導体レーザ２０１と、半導体レーザ２０１から出力されるレーザビームを導入するためのコリメータレンズなどを含むレーザビーム導入素子２０２と、半導体レーザ２０１の温度に応じて、導入されたレーザビームの進行方向を分岐させるための光スイッチ素子２０３と、光スイッチ素子２０３により分岐されたレーザビームに対応して設けられ、それぞれ位相整合波長（第２高調波変換効率のピーク波長）が異なる複数（例えば３つ）の光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃと、各光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃにより第２高調波変換されたＳＨＧ光を同じ方向に出力するように光導波路が形成された光導波路素子２０５と、半導体レーザ２０１の温度を検出するための温度センサ（ＴＳ）２０６と、半導体レーザ２０１の温度に応じて、光スイッチ素子２０３の電極２０３Ａ及び２０３Ｂのオン／オフを制御するための制御部（制御回路）２０７などで構成されている。
【００２３】
例えば波長４７０ｎｍの青色ＳＨＧ光を出力させようとする場合、半導体レーザ２０１として、基本発振周波数９４０ｎｍのＤＢＲ半導体レーザを用いる。図６に示したように、一般的に半導体レーザは±１ｎｍ程度の範囲で基本発振波長が変化するので、光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃの位相整合波長（第２高調波変換効率のピーク波長）をそれぞれ９３９ｎｍ、９４０ｎｍ及び９４１ｎｍとする。図６に対応させると、ｆ１＝９３９ｎｍ、ｆ２＝９４０ｎｍ、ｆ３＝９４１ｎｍとなる。
【００２４】
なお、光スイッチ素子２０３によるレーザビームの分岐数は上記３つに限定されず２つ以上であればよい。また、光スイッチ素子２０３の分岐数に応じて同数の光導波路型波長変換素子２０４Ａ・・・を用意し、各光導波路型波長変換素子２０４Ａ・・・の位相整合波長（第２高調波変換効率のピーク波長）を適宜変化させればよい、その際、光スイッチ素子２０３の分岐数を多くすればするほど半導体レーザ２０１の基本発振波長の変化に対応が容易になり、温度管理（制御）条件を緩和することができる。
【００２５】
光スイッチ素子２０３は、例えばＬｉＮｂＯ3などの半導体基板上にＰＬＺＴなどの強誘電体材料で光導波路を形成し、光導波路の分岐部分に電界を加えるなどして屈折率を変化させ、光の進行方向を切り替えるものである。第１構成例の場合、半導体レーザ２０１の温度に応じて２つの電極２０３Ａと２０３Ｂのオン／オフを制御し、レーザビームを導入する光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ又は２０４Ｃを選択する。なお、光スイッチ素子２０３はこの構成に限定されず、他の構成のものであっても良い。
【００２６】
光導波路型波長変換素子２０４Ａ・・・は、例えば図４に示すように、ＬｉＮｂＯ3基板上に周期的分極反転領域とそれに直交する方向の光導波路を形成したものである。光導波路の幅を変化させることにより、第２高調波変換効率のピーク波長を微調整することができる。また、分極反転領域の周期を変化させることにより、第２高調波変換効率のピーク波長を大きく変化させることができる（例えば、特開平11-160747号公報参照）。
【００２７】
光導波路素子２０５は、例えばＬｉＮｂＯ3などの半導体基板上にＰＬＺＴなどの強誘電体材料で光導波路を形成したものであり、光スイッチ機能は有していない。各光導波路型波長変換素子２０４Ａ・・・により第２高調波変換されたＳＨＧ光は、光導波路素子２０５により同じ場所から同じ方向に出力される。
【００２８】
このように、第１構成例によれば、半導体レーザ２０１の温度を温度センサ２０６で検出し、その温度における半導体レーザ２０１の基本発振波長に対応する光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ及び２０４Ｃのいずれかにレーザビームを導入するべく、光スイッチ２０３の電極２０３Ａ及び２０３Ｂのオン／オフを制御部２０７により制御するので、半導体レーザ２０１の基本発振波長のばらつきにかかわらず、高効率で第２高調波変換されたＳＨＧ光を出力することができる。なお、半導体レーザ２０１の基本発振波長のばらつきにより、出力されるＳＨＧ光の波長もばらつくが、上記ディジタル写真処理装置において印画紙を感光させる用途の場合、若干の波長のばらつきは特に問題にはならない。
【００２９】
次に、本実施形態におけるＳＨＧレーザの第２構成例を図５に示す。第２構成例では、光スイッチ素子２０３の代わりに光導波路素子２０８を用い、半導体レーザ２０１から出力されたレーザビームをほぼ均等に３つの光路に分離し、光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ及び２０４Ｃにそれぞれ同時に導入する。この第２構成例によれば、半導体レーザ２０１の基本発振波長がばらついても、そのときの基本発振波長に対応するいずれかの光導波路型波長変換素子２０４Ａ、２０４Ｂ又は２０４Ｃにより、高効率で第２高調波変換され、ＳＨＧ光が出力される。なお、第２構成例では、半導体レーザ２０１から出力されるレーザビームのうち約１／３しか第２高調波変換に使用されないため、半導体レーザ２０１のパワーが大きい場合か、出力光であるＳＨＧ光に要求されるパワーが小さい場合に適する。
【００３０】
なお、上記実施形態では、半導体レーザの温度変化による基本発振波長のばらつきに対応してそれぞれ位相整合波長の異なる複数の光導波路型波長変換素子を用意し、温度変化に応じて最適な光導波路型波長変換素子を選択することにより、一定のパワーを有するＳＨＧ光を出力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、量産された半導体レーザや光導波路型波長変換素子の個体差に起因するＳＨＧ光のパワー低下を矯正する場合にも適用することができる。
【００３１】
例えば、ある特定温度における半導体レーザの基本発振波長を９４０ｎｍとする。実際には、半導体レーザの個体差により当該特定温度における基本発振波長が９３９ｎｍのものや９４１ｎｍのものが含まれる可能性がある。このような場合に、それぞれ位相整合波長の異なる複数の光導波路型波長変換素子を用意しておき、光スイッチ素子を操作してＳＨＧ光のパワーが最も大きくなる条件を選択すればよい。あるいは、半導体レーザと光導波路型波長変換素子の最適な組み合わせを選択してＳＨＧレーザを組み立てるようにしても良い。光導波路型波長変換素子の個体差に関しても同様である。
【００３２】
また、上記実施形態では、それぞれ位相整合波長（第２高調波変換効率のピーク波長）の異なる複数の光導波路型波長変換素子を用意したが、１つの素子上にそれぞれ位相整合波長の異なる複数の光導波路を形成しても良い。なお、上記請求項１では「前記光導波路型波長変換素子は、それぞれ第２高調波変換効率のピーク波長が異なる複数の光導波路を有することを特徴とする」と記載しているが、これは、それぞれ位相整合波長の異なる複数の光導波路型波長変換素子を用意する場合と１つの素子上にそれぞれ位相整合波長の異なる複数の光導波路を形成する場合の両方の場合を含むことは言うまでもない。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、レーザビーム走査ユニットを写真処理装置に用いたが、これに限定されるものではなく、カラーレーザ処理装置等の露光装置としても使用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の可視光光源は、温度変化により半導体レーザから出力されるレーザビームの基本発振波長がばらついても、ばらついた基本発振波長に対応する光導波路型波長変換素子の導波路を選択することにより、光効率で第２高調波変換されたＳＨＧ光を出力することができる。
【００３５】
また、半導体レーザの温度に関してある程度の温度変化を許容しうるので、例えば従来±０．１℃程度に管理しなければならなかった温度条件を±０．５℃程度まで緩和することも可能である。その結果、この可視光光源の用途範囲を拡大することができると共に、この可視光光源を用いた装置のコストを低減することも可能である。
【００３６】
しかも、光スイッチ素子で前記半導体レーザの温度に応じて前記出力光を導入する光導波路を選択することにより、温度センサや制御回路が必要になるものの、半導体レーザから出力されるレーザビームの利用効率を低下させることなく、常に一定のパワーを有するＳＨＧ光を出力することができる。
【００３７】
一方、本発明の光走査装置は、所定の第１方向に搬送される被露光媒体に対して、前記第１方向に直交する第２方向にビームを走査させて前記被露光媒体を露光する光走査装置であって、上記いずれかに記載の可視光光源を前記ビームの光源とするので、可視光光源の温度変化をある程度許容しつつ、一定のパワーで被露光媒体（例えば印画紙や感光体ドラムなど）を露光することができる。
【００３８】
さらに、本発明のディジタル写真処理装置は、上記光走査装置を露光装置とするので、例えば色の三原色であるＲ、Ｇ及びＢの各光源のうち、Ｇ光源及びＢ光源として上記可視光光源を用いることができ、各色のビームを安定したパワーで出力し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るディジタル写真処理装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】  本発明の一実施形態におけるレーザビーム走査ユニット（光走査装置）の構成を示す斜視図である。
【図３】  上記実施形態におけるＳＨＧレーザの第１構成例の構成を示す平面図である。
【図４】  上記実施形態におけるＳＨＧレーザのうち、特に光導波路型波長変換素子の構成を示す斜視図である。
【図５】  上記実施形態におけるＳＨＧレーザの第２構成例の構成を示す平面図である。
【図６】  温度変化と半導体レーザの発振波長のばらつきの一例を示す図である。
【符号の説明】
１００  ：レーザビーム走査ユニット（光走査装置）
１０４Ｒ：Ｒ光源
１０４Ｇ：Ｇ光源
１０４Ｂ：Ｂ光源
２０１  ：半導体レーザ
２０２  ：レーザビーム導入素子
２０３  ：光スイッチ素子
２０４Ａ：光導波路型波長変換素子
２０４Ｂ：光導波路型波長変換素子
２０４Ｃ：光導波路型波長変換素子
２０５  ：光導波路素子
２０６  ：温度センサ
２０７  ：制御部（制御回路）
２０８  ：光導波路素子
【図１】
0003925194.tif 000002
【図２】
0003925194.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003925194.tif 000005
【図５】
0003925194.tif 000006
【図６】
0003925194.tif 000007