JPH02199421A - 光ビーム走査装置 - Google Patents
光ビーム走査装置Info
- Publication number
- JPH02199421A JPH02199421A JP1018559A JP1855989A JPH02199421A JP H02199421 A JPH02199421 A JP H02199421A JP 1018559 A JP1018559 A JP 1018559A JP 1855989 A JP1855989 A JP 1855989A JP H02199421 A JPH02199421 A JP H02199421A
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- wave
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ホログラムディスクを用いた光ビーム走査装置に関し、
ホログラムディスクの回転中心を中心とする面ぷれに起
因する走査位置のずれを防止することを目的とし、 複数個に分割された回転体面上の部分に再生点を設定し
、該再生点を通る法線面に対して、Ｒ／ ｌ °ｃｏｓ
”θｄ＝ ｃｏｓｏＨ−ｃｏｓθｄ但し、ｓｉｎ θ
、 −３−ＵＪＥ’Ｐ〒”’ＦＩＦＴ上式中、Ｒ−再
生点の入射半径、！＝結像距離、θ、−人射角、θ４＝
出射角、Ｓ＝λ２ （再生波波長）／λ１ （作成波波
長）、Ｆ１一回転体面から参照波点光源までの法線距離
、 を満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を
照射して該部分にホログラムを作成し、かつ上式を満足
する入射する入射角で入射し該ホログラムが作成された
回転体を回転し、直線走査を行う出射光ビームを得るよ
うに構成する。
因する走査位置のずれを防止することを目的とし、 複数個に分割された回転体面上の部分に再生点を設定し
、該再生点を通る法線面に対して、Ｒ／ ｌ °ｃｏｓ
”θｄ＝ ｃｏｓｏＨ−ｃｏｓθｄ但し、ｓｉｎ θ
、 −３−ＵＪＥ’Ｐ〒”’ＦＩＦＴ上式中、Ｒ−再
生点の入射半径、！＝結像距離、θ、−人射角、θ４＝
出射角、Ｓ＝λ２ （再生波波長）／λ１ （作成波波
長）、Ｆ１一回転体面から参照波点光源までの法線距離
、 を満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を
照射して該部分にホログラムを作成し、かつ上式を満足
する入射する入射角で入射し該ホログラムが作成された
回転体を回転し、直線走査を行う出射光ビームを得るよ
うに構成する。
〔産業上の利用分野］
本発明はホログラムディスクを用いて、直線走査を行う
光ビーム走査装置に関する。
光ビーム走査装置に関する。
最近バーコードの読み取りや、レーザプリンタにおける
レーザ光の走査等に複雑で高価な回転多面鏡の代わりに
、構造が簡単で製造が容易なホログラムを用いた光ビー
ム走査装置が検討されている。
レーザ光の走査等に複雑で高価な回転多面鏡の代わりに
、構造が簡単で製造が容易なホログラムを用いた光ビー
ム走査装置が検討されている。
第２図に、ホログラムを用いた光ビーム走査装置の基本
構成を示す。図示されたように、回転軸１の回りに高速
に回転する透明な光学回転円板（ホログラムディスク）
１０上に所定のパターンのホログラムファセット３が形
成されており、レーザ光源４よりレンズ５を介して照射
された再生光ビーム６がホログラムファセットに照射さ
れ、このホログラムファセット内に形成されている干渉
縞によって回折された出射光ビーム７が走査ビームにな
ってスクリーン８上を走査する。
構成を示す。図示されたように、回転軸１の回りに高速
に回転する透明な光学回転円板（ホログラムディスク）
１０上に所定のパターンのホログラムファセット３が形
成されており、レーザ光源４よりレンズ５を介して照射
された再生光ビーム６がホログラムファセットに照射さ
れ、このホログラムファセット内に形成されている干渉
縞によって回折された出射光ビーム７が走査ビームにな
ってスクリーン８上を走査する。
従来、上述のようなホログラムを用いて、レーザプリン
タ等に用いられる高精度直線走査を行う装置においては
、印字品質を良くするために、１１１Ｑに副走査方向に
対するくり返しのレーザ光の走査線の投射角度変動を±
１０数秒以下とすることか要求される。この投射角度変
動はホログラムが作成された回転円板の面ふれまたは軸
ずれ等のわずかな変動（数秒または数マイクロメートル
程度）によって生じ、回転円板の機械的な精度を」二げ
てごれを減少させることは非常に困難であり、問題点で
あった。又、ホログラムスキャナの光使用効率も低いも
のであった。
タ等に用いられる高精度直線走査を行う装置においては
、印字品質を良くするために、１１１Ｑに副走査方向に
対するくり返しのレーザ光の走査線の投射角度変動を±
１０数秒以下とすることか要求される。この投射角度変
動はホログラムが作成された回転円板の面ふれまたは軸
ずれ等のわずかな変動（数秒または数マイクロメートル
程度）によって生じ、回転円板の機械的な精度を」二げ
てごれを減少させることは非常に困難であり、問題点で
あった。又、ホログラムスキャナの光使用効率も低いも
のであった。
上記の如き問題点を解決するために、本願出願人は特開
昭６０−１９４４１．９号において、物体波と参照波（
共に発散球面波）を再生点を通る面法線に対して対称の
位置から照射してホログラムを作成し、再生光ビームを
入射角と回折角が等しくなるように該再生点に照射する
ことにより、ボログラムディスクの面ふれおよび軸ずれ
の許容値が大きくなるようにすると共に光使用効率の高
いホログラムスキャナを得る技術を開示した。
昭６０−１９４４１．９号において、物体波と参照波（
共に発散球面波）を再生点を通る面法線に対して対称の
位置から照射してホログラムを作成し、再生光ビームを
入射角と回折角が等しくなるように該再生点に照射する
ことにより、ボログラムディスクの面ふれおよび軸ずれ
の許容値が大きくなるようにすると共に光使用効率の高
いホログラムスキャナを得る技術を開示した。
即ち、第４図に示す如く、ボログラムディスク１０上の
ボログラ１、ファセットに再生点Ｐを設定し、該再生点
を通る面法線Ｘに対して対称又はほぼ対称の位置Ａ、、
Ａ２からいずれも発散球面波である参照波Ｗ、と物体波
Ｗ２を照射して該部分にホログラムを作成する。こうし
てホログラｌ、が作成された物体（ホログラムディスク
）１０を回転しながら再生光を照射することにより、結
像面Ｔ上で所定方向に走査する回折光出射光ビームが得
られる。このように従来は、面振れに対する位置の変動
を防止するために、上述の如く入射角と出射角とを等し
くしていた。しかし、これは第３図に示すようなディス
クのビーム入射位置を回転中心とした面振れに対して大
きな効果があるもののディスク回転中心に対する面振れ
（第１図）に対する走査位置の変動については十分な効
果が得られないことが判明した。
ボログラ１、ファセットに再生点Ｐを設定し、該再生点
を通る面法線Ｘに対して対称又はほぼ対称の位置Ａ、、
Ａ２からいずれも発散球面波である参照波Ｗ、と物体波
Ｗ２を照射して該部分にホログラムを作成する。こうし
てホログラｌ、が作成された物体（ホログラムディスク
）１０を回転しながら再生光を照射することにより、結
像面Ｔ上で所定方向に走査する回折光出射光ビームが得
られる。このように従来は、面振れに対する位置の変動
を防止するために、上述の如く入射角と出射角とを等し
くしていた。しかし、これは第３図に示すようなディス
クのビーム入射位置を回転中心とした面振れに対して大
きな効果があるもののディスク回転中心に対する面振れ
（第１図）に対する走査位置の変動については十分な効
果が得られないことが判明した。
本発明の目的は、特にホログラムディスクの回転中心に
対するディスク面振れに対する走査位置の変動を防止す
ることにある。
対するディスク面振れに対する走査位置の変動を防止す
ることにある。
本願発明者は２つの作成発散球面波の対称性を若干くず
すごとに着眼し、それによりホログラムディスクの回転
中心に対する而振れによる位置の変動をさらに小さくで
きる条件を見出した。即ち、本発明に係る光ビーム走査
装置によれば、複数個に分割された回転体面上の部分に
再生点を設定し、該再生点を通る法線面に対して次式を
満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を照
射して該部分にホログラムを作成するようにしたことを
特徴とする； Ｒ＃！・ｃｏｓ２θ、 ＝ ｃｏｓθｉ −ＣＯ３θｄ
・・・ （１）但し、ｓｉｎ θ１−３−Ｒ／、／−
ｍ〒１］７１η−上式中、Ｒ−再生点の入射半径、ｌ−
結像距離、θ、−人射角、θｄ＝出射角、Ｓ＝λ２ （
再生波波長）／λ、（作成波波長）、Ｆ、一回転体面か
ら参照波点光源までの法線距離。
すごとに着眼し、それによりホログラムディスクの回転
中心に対する而振れによる位置の変動をさらに小さくで
きる条件を見出した。即ち、本発明に係る光ビーム走査
装置によれば、複数個に分割された回転体面上の部分に
再生点を設定し、該再生点を通る法線面に対して次式を
満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を照
射して該部分にホログラムを作成するようにしたことを
特徴とする； Ｒ＃！・ｃｏｓ２θ、 ＝ ｃｏｓθｉ −ＣＯ３θｄ
・・・ （１）但し、ｓｉｎ θ１−３−Ｒ／、／−
ｍ〒１］７１η−上式中、Ｒ−再生点の入射半径、ｌ−
結像距離、θ、−人射角、θｄ＝出射角、Ｓ＝λ２ （
再生波波長）／λ、（作成波波長）、Ｆ、一回転体面か
ら参照波点光源までの法線距離。
第１図において、結像距離を！、ホログラムへの入射角
をＯ１、出射角（ホログラムによる回折角）をＯ４、ま
た回転中心に対する面振れをｄφとする。このとき、面
振れに対しての回折角度のずれをｄθ４とすると次の一
次近似式が成立する。
をＯ１、出射角（ホログラムによる回折角）をＯ４、ま
た回転中心に対する面振れをｄφとする。このとき、面
振れに対しての回折角度のずれをｄθ４とすると次の一
次近似式が成立する。
ｄθｄ−［ＣＯ５θ； ／ ｃｏｓ θｄ−１］ｄφ・
・・（１）一方、この回折角度のずれが次の関係を満た
せば、位置の変動は防止できる。
・・（１）一方、この回折角度のずれが次の関係を満た
せば、位置の変動は防止できる。
り
、°、ｄθａ ＝ Ｒ／ Ｃｊ２／ ｃｏｓ θ６
〕 ・ｄφ ・・・（２）したがって、（１）、
（２）式より次式（３）の関係が得られる。
〕 ・ｄφ ・・・（２）したがって、（１）、
（２）式より次式（３）の関係が得られる。
Ｒ／４２・ｃｏｓ θｄ ＝ ＣＯ５θｔ ／ ｃｏｓ
θａ−ｉ・ （ａ）（３）式を整理すると次式となる。
θａ−ｉ・ （ａ）（３）式を整理すると次式となる。
Ｒ／Ｉ！、・ｃｏｓ２θｄ ＝ＣＯ３θｉ −ＣＯ３θ
ａ ・（４）ここで、（４）式を満足し、しかもホロ
グラムディスクにより直線走査を行うことは明白ではな
い。
ａ ・（４）ここで、（４）式を満足し、しかもホロ
グラムディスクにより直線走査を行うことは明白ではな
い。
次に、このことが可能であることを以下に述べる。
ここで入射角度は次式を満足するものとする（第４図参
照）。
照）。
ｓｉｎθエ ＝ Ｓ・
・・・ （５）、ｒ［７丁「７ 但し、Ｓ＝λ２／λＩ （Ａ１ ：ホログラム作成波波
長、ス２ ；ホログラム再生波波長）Ｆ、−参照波の点
光源Ａ、とディスク１０の面との垂直距離 Ｒ−再生点Ｐの入射半径 上記入射角条件（５）は一般に回折効率が最大となるよ
うに、即ちブラッグ角に選定されるがそれには何ら限定
されない。
・・・ （５）、ｒ［７丁「７ 但し、Ｓ＝λ２／λＩ （Ａ１ ：ホログラム作成波波
長、ス２ ；ホログラム再生波波長）Ｆ、−参照波の点
光源Ａ、とディスク１０の面との垂直距離 Ｒ−再生点Ｐの入射半径 上記入射角条件（５）は一般に回折効率が最大となるよ
うに、即ちブラッグ角に選定されるがそれには何ら限定
されない。
以上より、ｃｏｓθｉ 、ＣＯ３θ６は次式（６）、（
７）％式％ 但し、Ｆ２−物体波の点光源Ａ２とディスク１０の面と
の垂直距離 Ｙ ｚ −Ａ ｒ点とＡ２点との間の垂直距離（６）、
（７）式においてＹ２＝２Ｒ，Ｆ、 −Ｆ２とした場合
が上述の従来技術、即ち、Ａ、とＡ２とを対称的に配置
した場合に相当することが理解されよう。この場合には
θ、−θ４となる。
７）％式％ 但し、Ｆ２−物体波の点光源Ａ２とディスク１０の面と
の垂直距離 Ｙ ｚ −Ａ ｒ点とＡ２点との間の垂直距離（６）、
（７）式においてＹ２＝２Ｒ，Ｆ、 −Ｆ２とした場合
が上述の従来技術、即ち、Ａ、とＡ２とを対称的に配置
した場合に相当することが理解されよう。この場合には
θ、−θ４となる。
一方、走査面Ｔで直線走査を行う条件は次式で与えられ
ることが知られている。
ることが知られている。
Ｆ２＝ ２２−・ＣＯ３ｃ ”・（
８）ここでθゎは走査軌跡が垂下状態から上昇する時の
変曲点でのホログラムディスクの回転角で直線性を決定
する重要な角度パラメータである。
８）ここでθゎは走査軌跡が垂下状態から上昇する時の
変曲点でのホログラムディスクの回転角で直線性を決定
する重要な角度パラメータである。
また、ホログラムディスクの偏心マージン（軸ずれ許容
値）を最大とする条件は次式で表される。
値）を最大とする条件は次式で表される。
Ｆｚ” ＣＦ＋” ＋Ｒ２） ”” ＝ Ｆ＋” （Ｆ
２＋ （ＲＹ２）２） ””・・・（９） 上記（９）式の導び方は前述の特開昭６０−１９４４１
９に開示されている。
２＋ （ＲＹ２）２） ””・・・（９） 上記（９）式の導び方は前述の特開昭６０−１９４４１
９に開示されている。
実際の設計に際しては、ディスク入射半径Ｒ１波長比Ｓ
、結像距離！、最適直線走査を決定するθ。をまず定め
る。残るパラメータはＦ、、Ｆ２．Ｙ。
、結像距離！、最適直線走査を決定するθ。をまず定め
る。残るパラメータはＦ、、Ｆ２．Ｙ。
となり、３つの連立方程式（４）、（８）、（９）から
、この３つのパラメータＦ Ｉ＋ Ｆ ｚ、Ｙ ｚは決
定できる。
、この３つのパラメータＦ Ｉ＋ Ｆ ｚ、Ｙ ｚは決
定できる。
以下に実施例（設計値例）を示す。
Ａ２ ： ７８７ｎｍ（半導体レーザ）、λＩ： ３
２５ｎｍ（Ｈｅ−Ｃｄ レーザ） Ｒ＝ ４０ ｍｍ、、Ｙ２ ＝８３．９６９ｍｍθｉ
＝４１．９５６° 、θ、 ＝ ４８．９０°
、ｊ２＝３４３ｍｍこの場合、２５２ｍｍにわたって
±０．１５ｍｍ以内の良好な直線走査が可能であること
を確認した。
２５ｎｍ（Ｈｅ−Ｃｄ レーザ） Ｒ＝ ４０ ｍｍ、、Ｙ２ ＝８３．９６９ｍｍθｉ
＝４１．９５６° 、θ、 ＝ ４８．９０°
、ｊ２＝３４３ｍｍこの場合、２５２ｍｍにわたって
±０．１５ｍｍ以内の良好な直線走査が可能であること
を確認した。
また、面振れは許容位置変動を２０声以内とすると従来
の対称なときには、±３０″であったものが±６０″と
大幅に緩和されることが判明した。
の対称なときには、±３０″であったものが±６０″と
大幅に緩和されることが判明した。
なお、参照波と物体波は収差補正のためにコマ収差波を
ともなったものでも上記の条件を適用できることは言う
までもない。
ともなったものでも上記の条件を適用できることは言う
までもない。
以上に記載した通り、本発明によればホログラムディス
クの回転中心を中心とする面ぶれに起因する走査位置の
ずれを確実に防止することができる。
クの回転中心を中心とする面ぶれに起因する走査位置の
ずれを確実に防止することができる。
第１図は本発明にかかるホログラムディスクによる面振
れに起因する走査位置の変動防止を説明する図、第２図
はホログラムキャナの基本原理を説明する図、第３図は
従来の面振れ対策を説明する図、第４図は従来のホログ
ラムディスクの作成方法を説明する図。 １０・・・ホログラムディスク、 Ｐ・・・再生点、 Ｘ・・・法線面。
れに起因する走査位置の変動防止を説明する図、第２図
はホログラムキャナの基本原理を説明する図、第３図は
従来の面振れ対策を説明する図、第４図は従来のホログ
ラムディスクの作成方法を説明する図。 １０・・・ホログラムディスク、 Ｐ・・・再生点、 Ｘ・・・法線面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数個に分割された回転体（１０）面上に再生点（Ｐ）
を設定し、該再生点を通る法線面（Ｘ）に対して次式を
満足する発散球面波である参照波と、発散球面波である
物体波を照射して該部分にホログラムを作成し、かつ次
式を満足する入射角で入射し該ホログラムが作成された
回転体を回転し、直線走査を行う出射光ビームを得る光
ビーム走査装置： （Ｒ／ｌ）・ｃｏｓ＾２θ＿ｄ＝ｃｏｓθ＿ｉ−ｃｏｓ
θ＿ｄ但し、ｓｉｎθ＿ｉ＝Ｓ・Ｒ／√（Ｆ＿１＾２＋
Ｒ＾２）上式中、Ｒ＝再生点の回転体入射半径、ｌ＝結
像距離、θ＿ｉ＝入射角、θ＿ｄ＝出射角、Ｓ＝λ＿２
（再生波波長）／λ＿１（作成波波長）、Ｆ＿１＝回転
体面から参照波点光源までの法線距離。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1855989A JP2663948B2 (ja) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | 光ビーム走査装置 |
| DE68922773T DE68922773T2 (de) | 1988-03-25 | 1989-03-22 | Lichtbündelabtaster. |
| EP89302835A EP0334631B1 (en) | 1988-03-25 | 1989-03-22 | Beam scanner |
| KR1019890003776A KR920009190B1 (ko) | 1988-03-25 | 1989-03-25 | 비임스캐너 |
| US07/329,327 US4948213A (en) | 1988-03-25 | 1989-03-27 | Beam scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1855989A JP2663948B2 (ja) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | 光ビーム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199421A true JPH02199421A (ja) | 1990-08-07 |
| JP2663948B2 JP2663948B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=11974983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1855989A Expired - Fee Related JP2663948B2 (ja) | 1988-03-25 | 1989-01-28 | 光ビーム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663948B2 (ja) |
-
1989
- 1989-01-28 JP JP1855989A patent/JP2663948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2663948B2 (ja) | 1997-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |