R1 SUPER 露光ユニットの開発
The Development of the R-1 Super Exposure Head Unit

鈴木厚司＊Suzuki， Atsushi

伊藤栄治＊Ito， Eiji

中花田学＊

出口俊＊

Nakahanada， Manabu Deguchi， Takashi

The R-1 Super is a new digital minilab system which has an exposure head unit based on a dichroic prism.
The unit affords great advantages in cost and size over laser exposure units, and with a unique head drive
technique joining its advanced optical system, the R-1 Super creates high image quality prints. Presented hereis how this high performance is achieved.

１ はじめに２ 露光ユニットの概要

一般用カラーペーパーへの階調再現を目的とした、写露光ユニットの光源は、QD21 同様のアレイ光源を採

真用デジタル出力機を搭載した自動プリント作成システ用した。これは、デジタル画像データを直接露光ヘッド

ムは、デジタル証明写真システムDS1１）が発売された後、に送ることができ、機械的な稼働部とアナログ処理のなコニカは、 デジタルミニラボ QD21 ２） の発売によって、い露光制御を行うこと事でができるからである。さらに、

写真プリント市場のデジタル化を一歩リードしてきた。

プリズムによるアレイ光源の合成を行う事で、レーザーデジタルミニラボによって、フィルム上に焼き付けられのように RGB が同じ位置で露光できるようにし、搬送精た画像を様々な画像処理を施して写真プリントにするこ

度を維持する距離をレーザー並にすることができ、露光とができる事や、デジタルカメラからのプリント出力な搬送部のコンパクト化に対応できるユニットである。

ど他のメディアからの画像出力、プリント画像のコピー

Fig. １は、露光部のレイアウト図である。二対の搬送やオンライン化に対応できるなどの利点を生み出す事がローラーによってペーパーを搬送し、二つのローラー対できるので、 デジタルミニラボの普及は、さらに加速しの間で露光を行っている。 露光ユニットのペーパー搬送て行く。

方向の幅は、60mm と狭く、ミニラボの最小送り長さ

写真プリント市場のデジタル化は、 露光部が、アナロ89mm を実現するローラー間にセット出来る。

グシステム同等の画質と処理速度を実現できた事から始

また、ユニットの取付基準面をペーパー搬送面にするまった。QD21 や市販されているデジタルミニラボは、ことが容易で、ユニット取付時ピントが狂う心配がない

印画紙を搬送しながら露光する形態を取る事で、画質と事や、搬送部清掃などのメンテナンス作業に適している。

処理速度の目標を実現している。印画紙を搬送しながらさらに、RGB が同一ラインで露光する事で、搬送精度や露光する為に露光ユニットは、線上の露光を行う事が要

振動の影響による画素ズレなどの画質劣化要因を排除す求される。 線状の露光を行う方法は、 QD21 で採用される事ができている。

たＲ、Ｇ、Ｂ三色のアレイ型の光源デバイスをタンデムに今回の露光ユニットは、Fig.１に示す機械的/光学的な特配列した系と FOCRT や液晶シャッターアレイ、 光源と徴の他に、高画質化の為に幾つかの技術を盛り込んである。

してＲ、Ｇ、Ｂのレーザーを採用し、それを合波し、さら①発光制御の最適化に主走査方向にスキャンする系などがある。これらは、VFPH、LED アレイ光源の階調制御の為のビット分解デジタルミニラボの普及に貢献してきたが、 サイズ、取露光の課題を解決する新制御方法を導入した。これに扱い性、コストの点でのアナログシステムからの差は大よって、画素ドット間の相互作用と言われる発光輝度のきく、改善が望まれていた。

リニアリティが崩れる現象を無くした。

開発した露光ユニットは、QD21で採用したVFPH（蛍②安定性の改良

光表示管方式プリントヘッド）と LED アレイ光源をベーアレイ光源自身の改良とヘッドを発光させるタイミン

スに幾つかの新規技術を盛り込むことで、 画質、処理速グや、 ウォーミングアップ条件などの最適化によって、度等の基本性能の向上と、サイズ、 取扱い性、コストの毎朝の稼働前のセットアップ時のシェーディング補正の点での優位性を確立した。 そこで、露光ユニットの概要状態が、終日維持できるようにした。

を述べ、重要部品の一つであるプリズムの開発について③

シェーディング補正精度の改善
測光値のデータ処理と画像の最適化を行い、シェーポイントを報告する。

ディング補正精度を向上させた。これによって、シェー＊ CI カンパニー

CI 研究開発センター

機器開発グループ

ディング不良を認識できないレベルに高めた。

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Fig.1 露光部レイアウト図

３ プリズムによるアレイ状光源の合成露光
今回の露光ユニットのキーポイントであるプリズムについて説明する。

ム作る必要がある。 一般にレンズの焦点距離を長くすると明るさが損なわれる。 そこで、なるべく焦点距離の短い（SLA の場合 WD の短い）SLA の使用が、処理能力に直結する。従って、安易に WD を大きくするこ

アレイ型光源による露光は、結像レンズとしてセルホックレンズアレイ（以下SLA）によってプリントメディとが出来ないという制約がある。
②反射面の制約ア上に光源像を結像する事で実現している。結像レンズ

合成の為の反射面が反っている場合に透過で結像すとして SLA を使用する利点は、開口角が広く明るい事とる画素と反射で結像する画素位置が重ならない事にな物像間距離が短く軽い点などが上げられる。SLA の結像る。シミュレーションの結果、220mm の長さの両端に系の中でアレイ状光源の合成を行うプリズムを開発する

対して中央部分が0.34mm反ると中央部の画素が重なっ事に対して、幾つかの課題があった。ても、両端で約 0.08mm（=300dpi の約１画素）ずれてしまう。Ｙ、Ｍ、Ｃの画像が１画素ずれる事は致命的欠a

可能性の追求①陥を意味する。蒸着や接着時に発生すると考えられた形状の制約反り量を極小化する必要がある。

R1 SUPERの最大露光幅の仕様は、216mm幅である
のでプリズムは、この長さをカバーする大きさでなけプリズムの量産化の可能性とコスト的な見通しや他のればならない。 一方 QD21 の光源デバイスで使われて課題の抽出の為に機能試作として、 Fig. ２に示すようないたSLAのワーキングディスタンス（以下WD）は8mm断面形状プリズムを試作し評価した。ＢとＲをプリズムと短い。QD21と同じSLAを使用すると想定した場合、内で合成し、Ｇ光を空気界面で合成する構成をとった。

10mm（ガラスを入れるとWD がのびる）程度の隙間のＢとＲ光のプリズムへの入射面は、厚板ガラスを結像系中に入る、216mm 以上の細長いダイクロイックプリズの途中に斜めに置いた場合に発生する収差を最小にする

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為に、 約 12 度傾けてある。 Ｇ光を空気界面にしたのは、

①

形状の決定

この時、接合面の偏光特性をキャンセルする方法を見つ組立性を改善し光源の機械的干渉を解決する為には、ける事が出来なかったからである。 評価の結果、接着とSLA の WD を大きくし、その分の光量を UP する必要

蒸着によるよる反りの量は問題にならない事と１本のプがある。QD21 のＢ用とＧ用の光源デバイスは、同じリズムの研磨と蒸着のコストの概算ができた。 さらに、VFPH をフィルタで光を選択することで、Ｂ用とＧ用画像サンプルを評価した結果、高画質を達成できる事がの光源として使用していた。 Ｂ及びＧについては、こ確認されたが、蒸着膜の面内ばらつき（特に、Ｇ反射面）のフィルタの効率を上げる事で、光量の回復が見込めの低減が課題である事が分かった。 また、プリズムとアることが確認できた。一方Ｒは、デバイスのデータ線

レイ光源を組み立てる時に、Ｒ、Ｇ、Ｂの光源が斜め配置の本数を増加させた。アレイ光源デバイスにて階調をになる事とＲとＢの厚板ガラスの収差によるボケによっ表現する為に、画像データをビット分解して、ビットて位置調整が難しいなどの組立性に課題がある事を確認に相当する画像データの１ライン分をデバイスに送り、した。

そのビットに相当する時間だけ発光させる露光制御を行う必要がある。この時、 画像データを送る時間が発光している時間よりも長い場合に、次のビットの画像データを送り始めるのを発光が終了するまで待たなければならない。この待ち時間が、 単位時間当たりの発光時間の最大値（Duty）の制約になる。データ線を増加させる事で、画像データを送る時間を短くする事ができ、Duty を UP させる事ができる。SLA の効率と写真用ぺーパーの分光特性を考慮した結果、SLA の WDは、14mm が最大である事が確認できた。
形状決定の為に、 重要な要件は、プリズムの量産性の確保である。 Fig. ３のような形状の場合、４角形のプリズム間の接合面の面積が大きい為に、接着剤が硬化する時に、この接合面に引っ張られ、Ａ、Ｂ面に気泡が入ったりする。そこで、（株）コニカオプトプロダ

Fig.2 偏芯プリズム

クトと共に組立の順番と基準の取り方や蒸着面の作成
s場所と順番などを含めて、形状を検討した。

形状の決定と蒸着膜の最適化
Fig. ３に示すような、反射面が 45 度のプリズムを作成

Fig. ４に最終形状の概要を示す。 A 面、Ｂ面の接合する事で光源の配置と収差の問題は解決するが、Ｂ用と面を形成する３つのプリズムと A' 面、B' 面を形成する

Ｇ用の光源の間の隙間が小さくなる為に、同じレンズの２つのカバーガラスで構成されている。A' 面、B' 面の場合にＲ用の光源を配置できない。 また、Ｇ反射面が接機能は、 前述した光源デバイスの光を光選択し、それ合面になってしまう為、偏光特性をキャンセルする仕組

ぞれＢ光、Ｇ光にしたてる為の光選択面である。また、みが必要である。

Ｂ面は、Ｒ光とＢ光の合成を行い、A 面で RGB の合成を行う構成となっている。 接着の問題から、Ｐ２とＰ３の接合部分をなるべく小さくした事とプリズムのエッジと接合面のエッジ部分が、SLA の開口角の外側になるようにし、 エッジ部分の散乱光が、プリント画質に影響しないように考慮した。さらに、 一つのプリズムに蒸着膜を２面以上形成させると、２面目の蒸着工程の時に１面目の蒸着膜の特性が変化してしまう事があるので、A' 面と B' 面をカバーガラス上に設け、プリズムに接着させる構成を取った。 最終的に、部分気泡の大きさと位置の影響をシミュレーションし、外観規格を決め、量産化可能な形状を決定した。

Fig.3 光学系

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度と総合的な生産性を考慮したテストバッチを作成し、得られた蒸着膜特性を長波と短波にシフトさせ、写真特性をシミュレーションするといった作業を繰り返し最適化を行った。
Fig. ５は、プリズムの各光選択面の分光透過率分布を示す。 接合面である A 及び B 面のＳ及びＰは、偏光を示す。このＳとＰの平均が実際の透過率を示している。
最終的に強度、ヒートショック、亜硫酸ガス耐性な

Fig.4 プリズムの断面形状どの確認を行い、 問題のない事を確認した。光量の問②

題は、レンズ込みの光量比で QD21 の 10％UP を実現す

蒸着膜の最適化
蒸着膜の課題は、効率（透過率、反射率）の UP と安る事ができ目標を達成している。 また、その他の生産定生産である。例えば、Ａ面（Ｇ反射、BR 透過）の効上の課題をクリアする事ができ、安定性能を維持でき率を上げる為には、Ｂ光とＧ光の境目である 500nm 付ている。

近の透過率のスロープを急峻なものにする必要がある、
一方、 分光特性を急峻にすると、スロープの位置の変化は、光源の明るさの変化になるから、 スロープ位置の公差を厳しくする必要がある。また、45 度反射の接合面の分光特性は、偏光特性の影響をキャンセルする事が難しく、接合面の分光特性に急峻なスロープを形成させる事は、生産上の課題も大きかった。
偏光特性に関しては、写真用ペーパーとアレイ光源の分光特性の最適化によって解決した。Ｒに用いているアレイ光源は、650nm 付近にピークを持ち反値幅が10nm 程のスパイク状の輝度分布を有している。一方、Ｂ用、Ｇ用に用いているアレイ光源の分光輝度分布は、500nm付近を中心に400nmから600nmにかけての正規分布の形状をしている。写真の分光感度分布の特徴
は、Ｂ感度＞Ｇ感度＞Ｒ感度のように、短波長の方が、感度が高く、それぞれの中心波長は、およそ 4 5 0 、550,700nmである。ＲとＧ（ＲとＢ）の合成については、

Fig.5 分光透過率分布

600nm から 640nmの間の波長域に使われていない領域があり、ここにスロープのなだらかな部分が来るように設計した。 ＧとＢの合成については、Ｂ感度が高い４ まとめという特性を利用した、スロープのなだらかな部分を高画質且つコンパクトで取扱い性に優れた露光ユニッＢ側にする事で、光源と感材の光源光の利用効率を色トを開発した。この露光ユニットを搭載した R1SUPER間で最適化した。

は、高画質・ 高信頼性と操作性の向上の為に、 露光ユ生産性の課題は、生産可能な蒸着膜特性で目的とすニット以外のハード、ソフト両面から従来技術を大きくる安定性能を維持できるかというものである。今回の向上させている、画質と使いやすさを含めた総合品質のプリズムの場合、前述のスロープ位置のばらつきの許点で他システムを越えるものである。必ずやお客様の満容範囲は、当初10nm程度と予測され、蒸着膜の量産性足を勝ち取るものと確信している。

が確保できないと思われていた。しかし、Ｂ光に関しては、Ｂ '、Ｂ、Ａ面の特性が、関与するといった、複● 参考文献数の分光特性の組み合わせが、 性能を決める。この組

１）鈴木厚司・栗本哲也・横溝清吉 ,KONICA TECHNICAL RE-み合わせを最適化することで、量産性確保を達成した。
例えば、接合面よりも製作し易い A' 面、B' 面の精度がPORT VOL.11 61 (1998)
２）栗本哲也・今村潤一、KONICA TECHNICAL REPORT VOL.12137 (1999)

良ければ良い程、接合面の蒸着仕様を甘くする事ができ、製作に時間のかかるＰ１〜Ｐ３のプリズムの歩留まりを上げる。 このように、各面の蒸着膜製作の難易30

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