JPH0261008B2 - - Google Patents
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- JPH0261008B2 JPH0261008B2 JP55076137A JP7613780A JPH0261008B2 JP H0261008 B2 JPH0261008 B2 JP H0261008B2 JP 55076137 A JP55076137 A JP 55076137A JP 7613780 A JP7613780 A JP 7613780A JP H0261008 B2 JPH0261008 B2 JP H0261008B2
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- Japan
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- wavelength
- hologram
- coherent light
- scanning
- disk
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/106—Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K15/00—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers
- G06K15/02—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers
- G06K15/12—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using printers by photographic printing, e.g. by laser printers
- G06K15/1285—Holographic scanning
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S359/90—Methods
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はホログラムデイスクに入射する再生コ
ヒーレント光の波長をホログラム作成時のコヒー
レント光の波長と異ならせることにより長い直線
走査を可能にした光走査装置の直線走査方法に関
するものである。
ヒーレント光の波長をホログラム作成時のコヒー
レント光の波長と異ならせることにより長い直線
走査を可能にした光走査装置の直線走査方法に関
するものである。
従来、たとえば販売端末（POS）等における
商品を処理するためバーコードが用いられている
が、この場合のバーコードの光学的走査には通常
ホログラムデイスクを回転させて間欠的にほぼ直
線状の走査線を発生する光走査装置が用いられ
る。この方式にはデラウエア大学方式とIBM方
式が知られている。しかし前者は直線走査長が短
かくかつ走査線を直線にするための補正光学系を
必要とするし、後者は走査線長は長いが完全な直
線とならないため、やはり補正光学系を必要とす
る欠点がある。
商品を処理するためバーコードが用いられている
が、この場合のバーコードの光学的走査には通常
ホログラムデイスクを回転させて間欠的にほぼ直
線状の走査線を発生する光走査装置が用いられ
る。この方式にはデラウエア大学方式とIBM方
式が知られている。しかし前者は直線走査長が短
かくかつ走査線を直線にするための補正光学系を
必要とするし、後者は走査線長は長いが完全な直
線とならないため、やはり補正光学系を必要とす
る欠点がある。
本発明の目的はホログラムデイスクを用いてし
かも長い直線走査を可能とする簡単な構成の光走
査装置の直線走査方法を提供することである。
かも長い直線走査を可能とする簡単な構成の光走
査装置の直線走査方法を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明の光走査装置
の直線走査方法は、コヒーレント光による参照波
と物体波の干渉によつて作成した回折格子を備え
るデイスクと、 回折格子から光ビームを再生するための再生用
コヒーレント光を出光するコヒーレント光源と、 該コヒーレント光に対して該回折格子を円弧上
に相対的に回転させる回転手段と、 該光ビームが結像される結像平面とを有する光
走査装置の直線走査方法において、 該結像平面を該デイスクの面と光学的に平行に
配置するとともに、 前記回折格子作成時のコヒーレント光の波長λC
に対し、前記再生用コヒーレント光の波長λRを順
次増大せしめ、前記光ビームの結像点の軌跡の湾
曲方向が反転する境界の波長比λR／λCに設定し、 結像平面上で直線走査を行なわせることを特徴
とするものである。
の直線走査方法は、コヒーレント光による参照波
と物体波の干渉によつて作成した回折格子を備え
るデイスクと、 回折格子から光ビームを再生するための再生用
コヒーレント光を出光するコヒーレント光源と、 該コヒーレント光に対して該回折格子を円弧上
に相対的に回転させる回転手段と、 該光ビームが結像される結像平面とを有する光
走査装置の直線走査方法において、 該結像平面を該デイスクの面と光学的に平行に
配置するとともに、 前記回折格子作成時のコヒーレント光の波長λC
に対し、前記再生用コヒーレント光の波長λRを順
次増大せしめ、前記光ビームの結像点の軌跡の湾
曲方向が反転する境界の波長比λR／λCに設定し、 結像平面上で直線走査を行なわせることを特徴
とするものである。
以下本発明の原理と実施例につき詳述する。
第１図はホログラムデイスクの作成方法の１例
として平面波と球面波の干渉によるホログラムを
示す。
として平面波と球面波の干渉によるホログラムを
示す。
同図において、中心軸Ｚのデイスク１の周辺上
に斜線を施したホログラム２が形成される。軸Ｚ
のデイスク面に直交して平面波３と焦点を座標
Ｆ，Ｒとする球面波４とを干渉させ、このデイス
クを軸Ｚを中心にして所定角度ずつ回転させてホ
ログラムを撮影すれば、ホログラムがデイスク面
の周辺上に環状に配列されたホログラムデイスク
が得られる。
に斜線を施したホログラム２が形成される。軸Ｚ
のデイスク面に直交して平面波３と焦点を座標
Ｆ，Ｒとする球面波４とを干渉させ、このデイス
クを軸Ｚを中心にして所定角度ずつ回転させてホ
ログラムを撮影すれば、ホログラムがデイスク面
の周辺上に環状に配列されたホログラムデイスク
が得られる。
第２図はホログラム走査装置の再生動作とスク
リーン上における走査線を示している。
リーン上における走査線を示している。
同図において、ホログラムデイスク１はホログ
ラム２内の半径ｒの点Ａに入射する再生レーザ光
Ｈに対して回転しており、所定時間後点Ａの位置
には次々に点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが到達し、それ
ぞれの再生点に対応してスクリーン５上の走査線
６がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆのように形成され
る。通常はこの走査線の形状は円弧となる。
ラム２内の半径ｒの点Ａに入射する再生レーザ光
Ｈに対して回転しており、所定時間後点Ａの位置
には次々に点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが到達し、それ
ぞれの再生点に対応してスクリーン５上の走査線
６がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆのように形成され
る。通常はこの走査線の形状は円弧となる。
本発明はこの走査線６の形状が再生レーザ光Ｈ
の波長に関連することに着目したものである。そ
こで再生波長の走査線６への影響を明らかにする
ため、デイスク１の回転に対応したスクリーン５
上での走査座標を計算する。
の波長に関連することに着目したものである。そ
こで再生波長の走査線６への影響を明らかにする
ため、デイスク１の回転に対応したスクリーン５
上での走査座標を計算する。
スクリーン上（Ｘ，Ｙ）平面における走査座標
を第２図の変数を用いて表現する。デイスクの回
転中心を原点０として平面極座標ｒ、θにより、
ホログラム上の位相分布を位相関数Φ（ｒ，θ）
で示すと、ホログラム作成時の波長をλCとし、球
面波の焦点の座標を（Ｆ，Ｒ）とすれば、 Φ（ｒ、θ）＝2π／λC（√2＋2−2
＋2− Ｆ） (1) となる。
を第２図の変数を用いて表現する。デイスクの回
転中心を原点０として平面極座標ｒ、θにより、
ホログラム上の位相分布を位相関数Φ（ｒ，θ）
で示すと、ホログラム作成時の波長をλCとし、球
面波の焦点の座標を（Ｆ，Ｒ）とすれば、 Φ（ｒ、θ）＝2π／λC（√2＋2−2
＋2− Ｆ） (1) となる。
この位相関数Φ（ｒ，θ）により（ｒ，θ）点
におけるｒ軸方向、およびθ軸方向の干渉縞の空
間周波数が計算できる。この空間周波数のｒ方向
とθ方向の成分をfr（ｒ，θ）、f〓（ｒ，θ）とすれ
ば、 このとき dr＝１／fr（ｒ，θ） (6) d〓＝１／f〓（ｒ，θ） (7) は干渉縞のｒ方向、θ方向のピツチを表わす。
におけるｒ軸方向、およびθ軸方向の干渉縞の空
間周波数が計算できる。この空間周波数のｒ方向
とθ方向の成分をfr（ｒ，θ）、f〓（ｒ，θ）とすれ
ば、 このとき dr＝１／fr（ｒ，θ） (6) d〓＝１／f〓（ｒ，θ） (7) は干渉縞のｒ方向、θ方向のピツチを表わす。
第３図はＥ点（ｒ，θ）における干渉縞の拡大
図である。図で再生用レーザ光Ｈはホログラムデ
イスク面（xy）に直交しＥ点に入射する。
図である。図で再生用レーザ光Ｈはホログラムデ
イスク面（xy）に直交しＥ点に入射する。
ホログラム２によつて回折された１次回折光は
干渉縞に直交したCE方向の偏向面内に偏向角β
の方向に進行する。
干渉縞に直交したCE方向の偏向面内に偏向角β
の方向に進行する。
その時、ｒ方向からの偏向面の傾きαと、１次
回折光の偏向角βは式(6)，(7)および式(3)，(5)より
求められる。偏向面の傾きαは、 α＝tan-1dr／d〓 (8) ＝tan-2f〓／fr (9) ＝tan-1｜Rcosθ｜／｜ｒ−Rsinθ｜ (10) 偏向角βは回折の基本式より、再生波長をλRと
すると、 と表わすことができる。
回折光の偏向角βは式(6)，(7)および式(3)，(5)より
求められる。偏向面の傾きαは、 α＝tan-1dr／d〓 (8) ＝tan-2f〓／fr (9) ＝tan-1｜Rcosθ｜／｜ｒ−Rsinθ｜ (10) 偏向角βは回折の基本式より、再生波長をλRと
すると、 と表わすことができる。
第４図はホログラムデイスク１が回転し、点Ｅ
がＡ点に到達したときの回折状態をＺ軸方向から
見たところである。
がＡ点に到達したときの回折状態をＺ軸方向から
見たところである。
いま、AE→は１次回折光方向の単位ベクトルと
する。同図におけるＹ方向（ｒ方向と一致してい
る）、Ｘ方向（θ方向）の偏向角βr、β〓が分れば
スクリーン上の走査座標Ｘ，Ｙは Ｘ＝Ltanβ〓 （14） Ｙ＝Ltanβr＋ｒ （15） と表わすことができる。
する。同図におけるＹ方向（ｒ方向と一致してい
る）、Ｘ方向（θ方向）の偏向角βr、β〓が分れば
スクリーン上の走査座標Ｘ，Ｙは Ｘ＝Ltanβ〓 （14） Ｙ＝Ltanβr＋ｒ （15） と表わすことができる。
β〓、βrは第４図よりα、βと次式で関係付けら
れているため、 tanβr＝tanβcosα （16） tanβ〓＝tanβsinα （17） 式（14）、（15）および式(10)、（13）より走査座
標Ｘ，Ｙが求められる。
れているため、 tanβr＝tanβcosα （16） tanβ〓＝tanβsinα （17） 式（14）、（15）および式(10)、（13）より走査座
標Ｘ，Ｙが求められる。
Ｘ＝Ltanβsinα （18）
Ｙ＝Ltanβcosα＋ｒ （19）
α＝tan-1｜Rcosθ／ｒ−Rsinθ｜ （20）
以上により、走査座標とホログラムの作成、再
生条件との関係が明らかとなつた。すなわち式
（20）、（21）より走査座標は次の３要素に依存し
ていることがわかる。
生条件との関係が明らかとなつた。すなわち式
（20）、（21）より走査座標は次の３要素に依存し
ていることがわかる。
(1) ホログラムの作成、再生波長比（λR／λC）
(2) ホログラムデイスク半径（ｒ）
(3) ホログラム作成変数（R.F）
この中のR.Fはデイスク半径の位置（Ａ点）に
おけるホログラムの球面波と平面波との交角δを
与える。
おけるホログラムの球面波と平面波との交角δを
与える。
δ＝tan-1（Ｒ−ｒ／Ｆ） （22）
以上の３つの要素が相互に関連して走査軌跡が
決定されることになる。従つて、半径ｒ、および
R.Fの値が決まつていれば走査軌跡はホログラム
の再生波長λRと作成波長λCとの比に依存して変化
することを示している。
決定されることになる。従つて、半径ｒ、および
R.Fの値が決まつていれば走査軌跡はホログラム
の再生波長λRと作成波長λCとの比に依存して変化
することを示している。
上述の理論式に基づき次の各数値を適用した実
施例につき計算を行ないかつ実験により確認を行
なつた。
施例につき計算を行ないかつ実験により確認を行
なつた。
第５図は本発明の実施例による特性図である。
すなわち、第２図に示したホログラムデイスク１
とスクリーン５を用い、デイスク半径ｒ＝65mm、
球面波焦点座標Ｆ＝100mm、Ｒ＝106.8mm、スクリ
ーン距離Ｌ＝300mmとする。そして、波長比Ｍ＝
λR／λCを1.0、1.066、1.382、1.790と変化させた時、 スクリーン上の座標Ｘ，Ｙを前式（18）〜（21）
を用いて算出した結果をプロツトしたものであ
る。これはホログラム作成波長λCを457.9nm（ナ
ノ米）とし、再生波長λRを457.9nm、488nm、
632.8nm、820nmと変化させたことに相当する。
すなわち、第２図に示したホログラムデイスク１
とスクリーン５を用い、デイスク半径ｒ＝65mm、
球面波焦点座標Ｆ＝100mm、Ｒ＝106.8mm、スクリ
ーン距離Ｌ＝300mmとする。そして、波長比Ｍ＝
λR／λCを1.0、1.066、1.382、1.790と変化させた時、 スクリーン上の座標Ｘ，Ｙを前式（18）〜（21）
を用いて算出した結果をプロツトしたものであ
る。これはホログラム作成波長λCを457.9nm（ナ
ノ米）とし、再生波長λRを457.9nm、488nm、
632.8nm、820nmと変化させたことに相当する。
同図によれば、ホログラムの作成波長λCと再生
波長λRの比を増大させることにより走査軌跡を直
接化させる効果があることを示している。
波長λRの比を増大させることにより走査軌跡を直
接化させる効果があることを示している。
また走査線の長さに関しては、たとえば半導体
レーザを用い波長820nmで再生した場合、走査線
は従来の約３倍の300mmにも達する。
レーザを用い波長820nmで再生した場合、走査線
は従来の約３倍の300mmにも達する。
以上説明したように、本発明によれば、ホログ
ラムデイスクの作成時のコヒーレント光の波長と
再生時のコヒーレント光の波長を異ならせること
により、走査線の軌跡を変化でき、所定の平面に
あつては直線性を改善することができ長い走査線
が得られる。従つてその利用分野において、外部
補正光学系を用いることなく高精度直線走査を行
なうことができ、走査装置の小形化、低価格化に
役立つものである。
ラムデイスクの作成時のコヒーレント光の波長と
再生時のコヒーレント光の波長を異ならせること
により、走査線の軌跡を変化でき、所定の平面に
あつては直線性を改善することができ長い走査線
が得られる。従つてその利用分野において、外部
補正光学系を用いることなく高精度直線走査を行
なうことができ、走査装置の小形化、低価格化に
役立つものである。
また、実施例では平面波をホログラム作成時の
参照波として使用したが、同じ効果は平面波を傾
けた場合、球面波を参照波として用いた場合、シ
リンドリカル特性をもたせた場合にも同様に適用
することができる。
参照波として使用したが、同じ効果は平面波を傾
けた場合、球面波を参照波として用いた場合、シ
リンドリカル特性をもたせた場合にも同様に適用
することができる。
また、たとえば走査平面が円柱、円錐面であつ
ても波長比を異ならせれば、任意の直線性のある
走査線も得られることは言うまでもない。
ても波長比を異ならせれば、任意の直線性のある
走査線も得られることは言うまでもない。
第１図、第２図はホログラムの作成、再生方法
の一般説明図、第３図、第４図は本発明の原理説
明図、第５図は本発明の効果を示す特性図であ
り、図中、１はホログラムデイスク、２はホログ
ラム、３は平面波、４は球面波、５はスクリー
ン、６は走査装を示す。
の一般説明図、第３図、第４図は本発明の原理説
明図、第５図は本発明の効果を示す特性図であ
り、図中、１はホログラムデイスク、２はホログ
ラム、３は平面波、４は球面波、５はスクリー
ン、６は走査装を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コヒーレント光による参照波と物体波の干渉
によつて作成した回折格子を備えるデイスクと、 回折格子から光ビームを再生するための再生用
コヒーレント光を出光するコヒーレント光源と、 該コヒーレント光に対して該回折格子を円弧上
に相対的に回転させる回転手段と、 該光ビームが結像される結像平面とを有する光
走査装置の直線走査方法において、 該結像平面を該デイスクの面と光学的に平行に
配置するとともに、 前記回折格子作成時のコヒーレント光の波長λC
に対し、前記再生用コヒーレント光の波長λRを順
次増大せしめ、前記光ビームの結像点の軌跡の湾
曲方向が反転する境界の波長比λR／λCに設定し、 結像平面上で直線走査を行なわせることを特徴
とする光走査装置の直線走査方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7613780A JPS572018A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Light scanner |
| DE8181302503T DE3163853D1 (en) | 1980-06-06 | 1981-06-05 | Light scanning apparatus |
| EP81302503A EP0041845B1 (en) | 1980-06-06 | 1981-06-05 | Light scanning apparatus |
| US06/833,579 US4639071A (en) | 1980-06-06 | 1986-02-26 | Light scanning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7613780A JPS572018A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Light scanner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS572018A JPS572018A (en) | 1982-01-07 |
| JPH0261008B2 true JPH0261008B2 (ja) | 1990-12-18 |
Family
ID=13596574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7613780A Granted JPS572018A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Light scanner |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4639071A (ja) |
| EP (1) | EP0041845B1 (ja) |
| JP (1) | JPS572018A (ja) |
| DE (1) | DE3163853D1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111620A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-27 | Nec Corp | 光ビ−ム走査装置 |
| JPS59191007A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-30 | Fujitsu Ltd | 光ビ−ム走査方法 |
| JPS59180714U (ja) * | 1983-04-15 | 1984-12-03 | 長野 義男 | 浴槽湯保温清浄器 |
| JPS6042733A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-07 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
| JPS60108802A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光ビ−ム合成方法及び装置 |
| JPS60156525U (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-18 | 横河電機株式会社 | 光走査装置 |
| JPS6228708A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-06 | Fujitsu Ltd | 光ビ−ム走査装置及びその製造方法 |
| CA1320855C (en) * | 1985-07-31 | 1993-08-03 | Shin-Ya Hasegawa | Laser beam scanner and its fabricating method |
| DE3855226T2 (de) * | 1987-02-03 | 1996-09-05 | Fujitsu Ltd | Holographische Ablenkungsvorrichtung |
| US4848863A (en) * | 1987-12-21 | 1989-07-18 | Halotek Ltd. | Multi-wavelength scanning system |
| US5155605A (en) * | 1988-12-15 | 1992-10-13 | Hughes Aircraft Company | Rotating disk with spatially stabilized images |
| US5504595A (en) * | 1992-05-26 | 1996-04-02 | Symbol Technologies, Inc. | Holographic scanning |
| US5900954A (en) * | 1992-06-01 | 1999-05-04 | Symbol Technologies, Inc. | Machine readable record carrier with hologram |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3619033A (en) * | 1968-09-25 | 1971-11-09 | Sperry Rand Corp | Three-dimensional light beam scanner utilizing tandemly arranged diffraction gratings |
| US3951509A (en) * | 1973-04-17 | 1976-04-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Apparatus for deflecting light and scanning line conversion system |
| JPS5845003B2 (ja) * | 1973-09-07 | 1983-10-06 | 富士写真フイルム株式会社 | レ−ザコウヘンコウコウカクソウチ |
| JPS5820406B2 (ja) * | 1975-06-10 | 1983-04-22 | 富士通株式会社 | ヒカリソウサソウチ |
| US4026630A (en) * | 1975-12-23 | 1977-05-31 | International Business Machines Corporation | Scanning apparatus using holographic beam deflector |
| FR2346735A1 (fr) * | 1976-04-02 | 1977-10-28 | Ibm | Dispositif de balayage optique a lignes droites utilisant des hologrammes rotatifs |
| US4121882A (en) * | 1976-12-29 | 1978-10-24 | International Business Machines Corporation | Flat scan holographic laser beam deflector |
| US4113343A (en) * | 1977-05-18 | 1978-09-12 | International Business Machines Corporation | Holographic opaque document scanner |
| JPS5468647A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-01 | Nec Corp | Light beam scanner |
| US4243293A (en) * | 1978-07-03 | 1981-01-06 | Xerox Corporation | Holographic scanner insensitive to mechanical wobble |
| JPS5647019A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-28 | Nec Corp | Aberration correcting method of hologram scanner |
-
1980
- 1980-06-06 JP JP7613780A patent/JPS572018A/ja active Granted
-
1981
- 1981-06-05 DE DE8181302503T patent/DE3163853D1/de not_active Expired
- 1981-06-05 EP EP81302503A patent/EP0041845B1/en not_active Expired
-
1986
- 1986-02-26 US US06/833,579 patent/US4639071A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3163853D1 (en) | 1984-07-05 |
| JPS572018A (en) | 1982-01-07 |
| EP0041845B1 (en) | 1984-05-30 |
| US4639071A (en) | 1987-01-27 |
| EP0041845A1 (en) | 1981-12-16 |
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