JPH0311447B2 - - Google Patents
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- JPH0311447B2 JPH0311447B2 JP59048076A JP4807684A JPH0311447B2 JP H0311447 B2 JPH0311447 B2 JP H0311447B2 JP 59048076 A JP59048076 A JP 59048076A JP 4807684 A JP4807684 A JP 4807684A JP H0311447 B2 JPH0311447 B2 JP H0311447B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- hologram
- scanning device
- reproduction
- beam scanning
- Prior art date
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、ホログラムを用いた光ビーム走査装
置に関する。
置に関する。
技術の背景
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用いられつつ
ある。以下では簡単のため、ホログラム形状は、
円板として説明するが、勿論、球面、円筒、円
錐、角錐状の形状でも以下のことは全く同様にな
りたつ。
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用いられつつ
ある。以下では簡単のため、ホログラム形状は、
円板として説明するが、勿論、球面、円筒、円
錐、角錐状の形状でも以下のことは全く同様にな
りたつ。
第１図には、ホログラムを用いた光ビーム走査
装置の従来例の概略の構成図が示される。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２上に所定のパターンのホログ
ラムフアセツト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がホログラムフアセツトに照射され、このホロ
グラムフアセツト内に形成されている干渉縞によ
つて回折された出射光ビーム７が走査ビームにな
つてスクリーン８上を走査する。
装置の従来例の概略の構成図が示される。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２上に所定のパターンのホログ
ラムフアセツト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がホログラムフアセツトに照射され、このホロ
グラムフアセツト内に形成されている干渉縞によ
つて回折された出射光ビーム７が走査ビームにな
つてスクリーン８上を走査する。
従来技術と問題点
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、一
般に副走査方向に対するレーザ光の投射角度変動
を±10数秒以下とすることが要求される。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
面ぶ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）によつて生じ、回転
円板の機械的な精度を上げてこれを減少させるこ
とは非常に困難であり、問題点であつた。又、ホ
ログラムスキヤナの光使用効率も低いものであつ
た。
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、一
般に副走査方向に対するレーザ光の投射角度変動
を±10数秒以下とすることが要求される。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
面ぶ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）によつて生じ、回転
円板の機械的な精度を上げてこれを減少させるこ
とは非常に困難であり、問題点であつた。又、ホ
ログラムスキヤナの光使用効率も低いものであつ
た。
前述の従来形の光ビーム走査方法については特
願昭58−066145号の明細書および図面に記載され
ている。
願昭58−066145号の明細書および図面に記載され
ている。
発明の目的
本発明の目的は、前述の従来形における問題点
にかんがみ、物体波と参照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し、かつ前記物体波お
よび参照波としては発散球面波を用いるという構
想に基づき、ホログラムを作成した回転物体の面
ぶれおよび軸ずれの許容値が大きくなるようにし
かつ、光使用効率の高いホログラムスキヤナが得
られ、それにより高精度な走査を可能にすること
にある。
にかんがみ、物体波と参照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し、かつ前記物体波お
よび参照波としては発散球面波を用いるという構
想に基づき、ホログラムを作成した回転物体の面
ぶれおよび軸ずれの許容値が大きくなるようにし
かつ、光使用効率の高いホログラムスキヤナが得
られ、それにより高精度な走査を可能にすること
にある。
発明の構成
本発明は、回転軸、該回転軸に対しホログラム
形成面が直交するように取り付けられ、該ホログ
ラム形成面には複数個のホログラムフアセツトが
前記回転軸を中心とする同心円上に配置されてい
る回転物体、再生光ビームを前記ホログラムフア
セツトの再生点へ照射する再生光ビーム照射光源
を具備し、前記再生光ビームの照射と前記回転物
体の回転により、前記ホログラムフアセツトにお
いて回折された出射光ビームが走査をするように
した光ビーム走査装置であつて、前記ホログラム
フアセツトの各々が、同心円上に位置する各々の
フアセツト再生点を通る面法線に対して、対称又
はほぼ対称の位置から２つの発散球面波を照射し
て作成されたホログラムからなることを特徴とし
た光ビーム走査装置を提供するものである。
形成面が直交するように取り付けられ、該ホログ
ラム形成面には複数個のホログラムフアセツトが
前記回転軸を中心とする同心円上に配置されてい
る回転物体、再生光ビームを前記ホログラムフア
セツトの再生点へ照射する再生光ビーム照射光源
を具備し、前記再生光ビームの照射と前記回転物
体の回転により、前記ホログラムフアセツトにお
いて回折された出射光ビームが走査をするように
した光ビーム走査装置であつて、前記ホログラム
フアセツトの各々が、同心円上に位置する各々の
フアセツト再生点を通る面法線に対して、対称又
はほぼ対称の位置から２つの発散球面波を照射し
て作成されたホログラムからなることを特徴とし
た光ビーム走査装置を提供するものである。
発明の実施例
本発明の実施例の説明に先立ち、前述した回転
円板（デイスク）の面ぶれおよび軸ずれの許容値
が大きくなる条件について第２図および第３図を
用いて説明する。第２図には、ホログラムを用い
た光ビーム走査装置の側面から見た再生光学系の
光路図が示される。ここでデイスクの面ぶれdφ
に伴う回折された出射光ビーム７の投射角度変動
をdθdとすると、次の一次近似式が成立する。
円板（デイスク）の面ぶれおよび軸ずれの許容値
が大きくなる条件について第２図および第３図を
用いて説明する。第２図には、ホログラムを用い
た光ビーム走査装置の側面から見た再生光学系の
光路図が示される。ここでデイスクの面ぶれdφ
に伴う回折された出射光ビーム７の投射角度変動
をdθdとすると、次の一次近似式が成立する。
dθd＝±（cosθi／COSθd−１）dφ ……(1)
ここにθiはホログラムに入射する入射角、θdは
ホログラムによる回折角である。(1)式からデイス
クの面ぶれの許容値を高めるためには、入射角と
回折角が等しいように設定すればよいことがわか
る。
ホログラムによる回折角である。(1)式からデイス
クの面ぶれの許容値を高めるためには、入射角と
回折角が等しいように設定すればよいことがわか
る。
またデイスクの軸ずれdrに伴う投射角度変動を
dθdとすると、次の一次近似式が成立する。
dθdとすると、次の一次近似式が成立する。
dθd＝±′（Ｒ）λdr／COSθd ……(2)
ここにλはホログラムを用いた光ビーム走査装
置における再生光ビームの波長であり、′（Ｒ）
はホログラムの空間周波数分布（ｒ）（単位当り
の干渉縞の数）の半径Ｒでの微分値である。(2)式
より、デイスクの軸ずれの許容値を高めるために
は、′（Ｒ）＝０、すなわち半径Ｒで空間周波数分
布（ｒ）が極値をもてばよいことがわかる。
置における再生光ビームの波長であり、′（Ｒ）
はホログラムの空間周波数分布（ｒ）（単位当り
の干渉縞の数）の半径Ｒでの微分値である。(2)式
より、デイスクの軸ずれの許容値を高めるために
は、′（Ｒ）＝０、すなわち半径Ｒで空間周波数分
布（ｒ）が極値をもてばよいことがわかる。
第３図にはデイスク上にホログラムを作成する
時の照射条件を求めるための第２図と同様な図が
示される。本図においては再生光ビームの光路は
省略してあるがＰ点が再生点を示す。デイスクは
ｙ軸に垂直にｒ軸に沿つて配置される。物体波の
光源１１からは再生点Ｐに対して物体波１２が照
射され、参照波の光源１３からは再生点Ｐに対し
て参照波１４が照射される。この２つの光源から
の照射を受けてデイスク上にホログラムが作成さ
れる。この時の（Ｒ）は２つの光源が発散球面
波である場合次式で与えられる。
時の照射条件を求めるための第２図と同様な図が
示される。本図においては再生光ビームの光路は
省略してあるがＰ点が再生点を示す。デイスクは
ｙ軸に垂直にｒ軸に沿つて配置される。物体波の
光源１１からは再生点Ｐに対して物体波１２が照
射され、参照波の光源１３からは再生点Ｐに対し
て参照波１４が照射される。この２つの光源から
の照射を受けてデイスク上にホログラムが作成さ
れる。この時の（Ｒ）は２つの光源が発散球面
波である場合次式で与えられる。
ここにλ1は作成波（物体波および参照波）の波
長であり、Ｒは再生点のｒ座標値、参照波光源は
ｒ座標が０、ｙ座標がA、物体波光源はｒ座標が
y2、ｙ座標がBであるとする。′（Ｒ）＝０となる
条件は(3)式を微分し変形して、次に示す(4)式で表
わされる。A 2 ｛B 2＋（y2−Ｒ）2｝3/2＝B 2｛A 2＋R2｝3/2
……(4) すなわち、(4)式を満足するような（A，B，
y2，Ｒ）の条件の時、軸ずれ許容値は最大とな
る。
長であり、Ｒは再生点のｒ座標値、参照波光源は
ｒ座標が０、ｙ座標がA、物体波光源はｒ座標が
y2、ｙ座標がBであるとする。′（Ｒ）＝０となる
条件は(3)式を微分し変形して、次に示す(4)式で表
わされる。A 2 ｛B 2＋（y2−Ｒ）2｝3/2＝B 2｛A 2＋R2｝3/2
……(4) すなわち、(4)式を満足するような（A，B，
y2，Ｒ）の条件の時、軸ずれ許容値は最大とな
る。
(1)式を満足する条件、すなわちホログラムに対
する入射角と回折角が等しくなるためには物体波
と参照波がＰ点を通りｙ軸に平行な直線PP′に対
し対称であればよいから、(1)式と(4)式を共に満足
するためには、A＝Bでかつy2＝2Rとなればよ
いことになる。
する入射角と回折角が等しくなるためには物体波
と参照波がＰ点を通りｙ軸に平行な直線PP′に対
し対称であればよいから、(1)式と(4)式を共に満足
するためには、A＝Bでかつy2＝2Rとなればよ
いことになる。
本発明の一実施例としての光ビーム走査方法を
行う装置のホログラム作成条件および再生光ビー
ムの照射条件が第４図に示される。第４図は第３
図と同様な図であるが再生光ビーム６および再生
光ビームのホログラムによる回折光路、すなわち
出射光ビーム７の光路が示されている。本実施例
においては、直線走査を目的として、Ｒ＝60mm、
A＝B＝180mm、y2＝120mm、ホログラム作成波長
λ1＝325mm、再生光ビームの波長λ＝760nmであ
る。作成波長と再生波長が異なるのは、直線走査
をなすためである。ホログラム作成のための光源
としては発散球面波であるHe−Cdレーザが、再
生光ビームの光源としてはレーザダイオードが用
いられる。再生光ビームのホログラムデイスクに
対する入射角は47.7度である。この時、走査幅
260mmにわたり、直線性は±0.1mm以内であり、良
好である。又、投射角動変動許容値（±10秒以
内）以内とするには、デイスクの面ぶれは約±１
分、軸ずれは±100μm以内と大きく許容されるこ
とがわかる。
行う装置のホログラム作成条件および再生光ビー
ムの照射条件が第４図に示される。第４図は第３
図と同様な図であるが再生光ビーム６および再生
光ビームのホログラムによる回折光路、すなわち
出射光ビーム７の光路が示されている。本実施例
においては、直線走査を目的として、Ｒ＝60mm、
A＝B＝180mm、y2＝120mm、ホログラム作成波長
λ1＝325mm、再生光ビームの波長λ＝760nmであ
る。作成波長と再生波長が異なるのは、直線走査
をなすためである。ホログラム作成のための光源
としては発散球面波であるHe−Cdレーザが、再
生光ビームの光源としてはレーザダイオードが用
いられる。再生光ビームのホログラムデイスクに
対する入射角は47.7度である。この時、走査幅
260mmにわたり、直線性は±0.1mm以内であり、良
好である。又、投射角動変動許容値（±10秒以
内）以内とするには、デイスクの面ぶれは約±１
分、軸ずれは±100μm以内と大きく許容されるこ
とがわかる。
本実施例においては、ブラツグ角入射であるた
め高い回折効率が得られること（〜75％）、ホロ
グラム干渉縞が垂直のため、膨潤、収縮等の影響
がないこと、等の利点を有する。
め高い回折効率が得られること（〜75％）、ホロ
グラム干渉縞が垂直のため、膨潤、収縮等の影響
がないこと、等の利点を有する。
また、本実施例においては作成波として発散球
面波を用いたが、球面収差を伴う球面波即ち球面
収差波を用いてもよい。これは、第５図の様に、
プリズム１９やレンズの様な偏向素子によつて実
現できる。この球面収差波は作成波のどちらか一
方、又は両方に用いても良い。但し、この球面収
差波を使用する場合には収差が数〜数十λ程度
の、殆ど球面波と見なせる非常に小さな収差量と
する。
面波を用いたが、球面収差を伴う球面波即ち球面
収差波を用いてもよい。これは、第５図の様に、
プリズム１９やレンズの様な偏向素子によつて実
現できる。この球面収差波は作成波のどちらか一
方、又は両方に用いても良い。但し、この球面収
差波を使用する場合には収差が数〜数十λ程度
の、殆ど球面波と見なせる非常に小さな収差量と
する。
また、図では円板としたが、ホログラムは球
面、円筒、円錐、角錐状であつても良いことは言
うまでもない。
面、円筒、円錐、角錐状であつても良いことは言
うまでもない。
発明の効果
本発明によれば、ホログラムを用いて光ビーム
の走査を行うに当つて、ホログラムを作成した回
転物体の面ぶれおよび軸ずれの許容値を大きくす
ることができ、かつ光使用効率の高いホログラム
スキヤナが得られ、それによりレーザビームによ
る高精度な走査を実現できる。
の走査を行うに当つて、ホログラムを作成した回
転物体の面ぶれおよび軸ずれの許容値を大きくす
ることができ、かつ光使用効率の高いホログラム
スキヤナが得られ、それによりレーザビームによ
る高精度な走査を実現できる。
第１図はホログラムを用いた光ビーム走査装置
の従来例の概略の構成を示す図、第２図は本発明
の経過を説明するための光ビーム走査装置の側面
から見た再生光学系の光路図、第３図は第２図と
同様なホログラム作成波の光路図、第４図は本発
明の一実施例としての光ビーム走査方法を行う装
置のホログラム作成条件および再生光ビームの照
射条条を示す光路図、および第５図は本発明の他
の実施例を示す図である。 １……回転軸、２……回転円板、３……ホログ
ラムフアセツト、４……レーザ光源、５……レン
ズ、６……再生光ビーム、７……出射光ビーム、
８……スクリーン、１１……物体波の光源、１２
……物体波、１３……参照波の光源、１４……参
照波、１９……プリズム、Ｐ……再生点。
の従来例の概略の構成を示す図、第２図は本発明
の経過を説明するための光ビーム走査装置の側面
から見た再生光学系の光路図、第３図は第２図と
同様なホログラム作成波の光路図、第４図は本発
明の一実施例としての光ビーム走査方法を行う装
置のホログラム作成条件および再生光ビームの照
射条条を示す光路図、および第５図は本発明の他
の実施例を示す図である。 １……回転軸、２……回転円板、３……ホログ
ラムフアセツト、４……レーザ光源、５……レン
ズ、６……再生光ビーム、７……出射光ビーム、
８……スクリーン、１１……物体波の光源、１２
……物体波、１３……参照波の光源、１４……参
照波、１９……プリズム、Ｐ……再生点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回転軸、 該回転軸に対しホログラム形成面が直交するよ
うに取り付けられ、該ホログラム形成面には複数
個のホログラムフアセツトが前記回転軸を中心と
する同心円上に配置されている回転物体、 再生光ビームを前記ホログラムフアセツトの再
生点へ照射する再生光ビーム照射光源を具備し、 前記再生光ビームの照射と前記回転物体の回転
により、前記ホログラムフアセツトにおいて回折
された出射光ビームが走査をするようにした光ビ
ーム走査装置であつて、 前記ホログラムフアセツトの各々が、同心円上
に位置する各々のフアセツト再生点を通る面法線
に対して、対称又はほぼ対称の位置から２つの発
散球面波を照射して作成されたホログラムからな
ることを特徴とした光ビーム走査装置。 ２ 前記再生光ビームの入射角と前記出射光ビー
ムの回折角が等しいか、又は、ほぼ等しいことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ビーム
走査装置。 ３ ホログラム作成時の前記発散球面波と前記再
生光ビーム波の波長が相互に異なることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光ビーム走査装
置。 ４ 前記発散球面波の一方又は両方が、球面収差
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光ビーム走査装置。 ５ 前記回転物体が、円板、円錐体、球面体、角
錐体、又は円筒体の何れかで形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ビー
ム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048076A JPS60194419A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 光ビーム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59048076A JPS60194419A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 光ビーム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194419A JPS60194419A (ja) | 1985-10-02 |
| JPH0311447B2 true JPH0311447B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=12793248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59048076A Granted JPS60194419A (ja) | 1984-03-15 | 1984-03-15 | 光ビーム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60194419A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68922773T2 (de) * | 1988-03-25 | 1995-09-28 | Fujitsu Ltd | Lichtbündelabtaster. |
| JP2808082B2 (ja) * | 1994-08-25 | 1998-10-08 | 天龍製鋸株式会社 | 草払い機用円板カッター |
| JP2007212575A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Ricoh Co Ltd | 光回折素子、光線走査方法、光線走査装置及び画像形成装置 |
-
1984
- 1984-03-15 JP JP59048076A patent/JPS60194419A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60194419A (ja) | 1985-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |