JPH03208011A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高密度情報を高速に光処理するホログラムディスクの再
生時に光ビームを走査する光ビーム走査装置に関し、 走査幅の大きい走査線の直線性を得ることを目的とし、 ホログラムディスク上の一走査に対応するホログラムに
光ビームを照射し、該ホログラムにより回折する光ビー
ムを走査させる光ビーム走査装置において、前記一走査
に対応するホログラムを、該一走査における各所定の位
置に応じて所定数の領域に分荊するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高密度情報を高速に光処理するホログラムデ
ィスクの再生時に光ビームを走査する光ビーム走査装置
に関する。

近年、ＰＯＳ　（販売時点情報管理）用バーコードリー
ダ、レーザプリンタ用走査光学系、ヘッドアップディス
プレイなどの光学を利用した入出力機器や、光情報処理
のような従来の電子計算機に対してより２次元情報を並
列的に高速で処理することができる技術など、広く光学
技術が利用され開発がすすめられている。このような分
野において、従来のレンズ、ミラー、プリズムといった
光学素子は、厚い、重い、高い表面精度が必要であるな
ど、装置の小型化、製造性、コストの点で問題があった
。さらに、光ビックアップ用の小型非球面レンズといっ
た複雑な表面形状のものについては、高精度の加工技術
と検査技術が要求される。

そこで、これらの主に光の屈折、反射を利用した素子に
代わり、光の回折現象を利用した光学素子であるホログ
ラムが用いられる。

（従来の技術） ホログラムは通常、コヒーレント光の干渉を利用して感
光材料を露光し、化学的に現像処理をおこなうことによ
り作製される。数〜数十μ園の感光材料薄膜は、ガラス
等の表面上に作製できるため大きな空閤を占めることが
なく、また、複製により量産化が可能であり、装置の小
型化、製造性、コストの点で従来の素子に比べ、優れた
特徴をもつ。そして、複数光束の干渉により記録するホ
０グラフィは、通常の写真が物体の強度分布のみを再生
する技術として広く一般に知られている。また、再生す
る波面を制御できるため、従来の光学素子に置き換えら
れ、前述の光学式情報入出力機器にも利用されている。

第５図に従来のホログラムディスクが利用される光学系
の構成図を示す。第５図はレーザプリンタ等の光学系に
回転多面鏡に代ってホログラムディスクが使用された場
合である。第５図において、ホログラムディスク３０が
モータ３１の回転輪に固定され、矢印方向に回転する。

このホログラムディスク３０にレーザダイオード３２か
らの半導体レーザ光３３がホログラムレンズ３４を介し
て照射される。そして、半導体レーザ光３３がホログラ
ムディスク３０により透過回折して感光ドラム３５上に
スポットに照射する。ここで、ホログラムディスク３０
には、円周上に走査用ホログラム３０ａ．３０ｂ，３０
ｃ，−・・を所定数配置され、各ホログラムはそれぞれ
一本の走査線３５ａに対応する。すなわち、一の走査用
ホログラム３０ａ（３０ｂ．３０ｃ，・・・）により半
導体レーザ光３３が所定の角度で回折し、走査１１３５
ａは感光ドラム３５上で直線状軌跡を描く。

（発明が解決しようとする課題〕 しかし、感光ドラム１５上で直線上に軌跡を描く走査１
１１５ａは、第６図に示すように、その走査端〈Ｘ軸方
向〉で走査軌跡の曲率（Ｙ軸方向）が大きくなる。従っ
て、所定の大きさのホログラムディスクで直線性を保持
したまま走査幅を得ることが困難であるという問題があ
る。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、走査
幅の大きい走査線の直線性を得る光ビーム走査装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段） 第１図に本発明の原理説明図を示す。第１図は本発明の
光ビーム走査装置に使用されるホログラムディスクを示
したものである。第１図において、ホログラム１は、円
帯状に例えば４つの走査用ホＤグラム２ａ〜２ｄが設け
られており、各ホログラム２ａ〜２ｄのそれぞれが一本
の走査線に対応する。また、走査用ホログラム２ａは、
一走査における各所定の位置に応じて所定数の領域（２
ａ１〜２ａ３）に分割されている。走査用ホログラム２
ａ〜２ｄも同様に所定数の領域に分割されている。そし
て、第５図と同様の構成により、上記ホログラムディス
ク１上に光ビーム照射し、走査用ホログラム２８〜２ｄ
の各領域により回折する光ビームを走査している。例え
ば、走査用ホログラム２ａによる走査の場合、走査線の
一端部は領Ｔｉ！Ｌ　２　８　＋が担当し、走査線の中
央部は領域２ａ２が担当し、そして、走査線の他端部は
領域２ａ３が担当する。

また、上記領域２ａ＋〜２８３間の境界では、式 ・・・（１） （ここで、Ｓはホログラム２ａ＋〜２ａ３の再生波長と
記録波長の比、θｉ．θ２はホログラムディスク１の回
転角、θＣｌ　，θＣ２は条件設定される該一走査の所
定点におけるホログラムディスク１の回転角）の直線走
査の条件を満足させている。この場合の走査用ホログラ
ム２８〜２ｄも同様である。

〔作用〕

第１図に示すように、走査用のホログラムのうちの一走
査に対応する走査用ホログラム２ａ〜２ｄのそれぞれを
３つの領域２ａ＋〜２ａｇ（２ａ〜２ｄも同様）に分割
している。また、該領域２ａ＋〜２ａ３間では上記０）
式の直線走査の条件を満たしている。

この場合の領域２ａによる一走査線を第２図に示す。第
２図におけるＸ軸は走査位置を示しており、Ｙ軸は直線
的走査線からのずれを示している。

走査線３ａの一端部３ａ＋は走査用のホログラム２ａの
領域２ａ＋により走査され、中央部３ａｚは領域２ａｚ
により走査され、他端部３ａ３は領Ｎ　２　ａ　３によ
り走査される。なお、破線部は従来の走査ホログラムに
よる走査線３ｂである。

このように、本発明による走査線３ａと従来の走査線３
ｂとを比較すると、従来の走査暢Ａでは走査線３ａの方
が直線性が良好であり、走査端による走査線３ｂは曲率
の大きさの影響が表われている。一方、従来の走査線３
ｂの走査端のずれが許容範囲（例えば、±０．　１ａｍ
　）であれば、本発明の走査線３ａは、走査幅Ｂまで拡
大させることができる。

従って、所定の大きさのホログラムディスクで走査線の
直線性を維持したままで、走査線の走査幅を拡大するこ
とが可能となる。

〔実施例〕

第３図に本発明の一実施例を示す。第３図（Ａ）はホロ
グラムディスク１の走査用ホＯグラム２ａ〜２ｄ（第１
図参照）を記録する場合の露光率を示したものである。

すなわち、２つの点光ｍ（参照光源４及び物体光源５〉
がホログラム中心に対して対称（距離Ｒ）に配置されて
グラフィック露光を行い、これらの球面波の干渉によっ
て記録が行なわれる。この記録《記録内容は後述する）
は、４つの走査用ホログラム２ａ〜２ｄのそれぞれに設
けられた３つの領ｖＬ２ａ１〜２ａ３　（２ｂ〜２ｄに
おいて同じ）に行われる（第１図）。

また、第３図（Ｂ）は記録した上記走査用ホログラム２
ａ〜２ｄの再生を示した走査光学系である。再生におけ
る構成は第５図と同様である。すなわち、ホログラムデ
ィスク１に所定波長の再生光６を照射し、走査用ホログ
ラム２８〜２ｄ（領域２ａ＋〜２ａ３）により回折して
、その回折光７がホログラムディスク１から距離Ｌ上（
第５図における感光ドラム３５上）で走査される。

ここで、走査軌跡（主走査方向Ｘ，副走査方向Ｙ）と、
ホログラムディスク１の回転角θ及び露光系の設定値θ
Ｃｓ　　（所定点でのホログラムディスク１の回転角）
との関係は、式 Ｘ＝ ・・・■ Ｙ一 十Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　・・・０によって表わされ
る。この場合、Ｓは再生光６の波長と記録における参照
光源４の波長との比であり、Ｌは再生時のホログラムデ
ィスク１と走査線（第５図感光ドラム上）との距離であ
り、Ｒはホログラムディスク１の中心と当該ホログラム
の中心までの距離である。

そして、異なる回転角θｃ２を設定して走査領１１！　
（　２　ａ　＋〜２ａ３〉間の走査線の連続条件を満足
するように作成し、異なる直線走査条件の回転角θＣ１
を設定する。この場合、それぞれの領域（例えば、２ａ
＋　，２ａｚ　）の回転角θ１，θ２において連続性を
満足するにはＹ座標が一致する必要がある。そこで、こ
れらをＯ式に代入すると（１）式のような直線走査の条
件式が得られる。すなわち、Ｙ座標が一致すれば、領ｔ
ｉＸ２　ａ　＋から領域２ａｚに移行する場合に走査線
が連続的に繋がり、段差を生じさせないものである。

次に、第４図に、ホログラムディスク１の再生時におけ
る走査状態を示す。第４図において、走査用ホログラム
２ａ　（２ｂ〜２ｄにおいても同じ）の領域２ａ＋〜２
ａ３のホログラムは互いの走査領域が重なるように設定
されている。これは、ホログラムディスク１の回転によ
り入射ビーム（再生光）８が当該領域２ａ＋又は２ａｚ
を外れたときに、走査線３ａ上の開口（段差）の形、大
きさが変化するのを防止するためである。すなわち、入
銅ビーム８（第５図におけるレーザダイオード３２によ
る半導体レーザ光３３）を走査線３ａ＋〜３ａ３の重な
る領域において発光状態９ａ＋から９ａｚ　．９ａ２か
ら９ａｚで制限（消灯）している。

例えば、第５図の光ビーム走査装置をレーザブリンクに
適用した場合、レーザダイオード３２が第４図のように
発光状態９　ａ　＋〜９ａｘをオン、オフさせて、重複
する走査を防止している。また、レーザプリンタでは、
印字データの出力遅延時間を有することからドット間隔
が不連続となる場合があり、領域２ａ＋〜２ａ３におけ
るホログラムは該遅延時間を考慮して走査領域の重複部
分が設定される。

このように、ホログラムディスク１の径を変えずに、よ
り広範囲の直線走査領域で走査を行うことができる。

なお、上記実施例では、一の走査用ホログラムを３つの
領域に分割した場合を示したが、走査が左右において対
称であれば２つの領域に分割してもよい。また、これら
に限らず４つ以上の領域に分割するものであってもよい
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、一走査に対応するホログ
ラムを所定数の領域に分割し、また、該＊ｔａＺで所定
の条件を満足させることにより、ホログラムディスクの
径を変えｆにより広範囲な直線走査領域で走査させるこ
とができ、これにより光ビーム走査光学系に要求される
走査系の小型化と広い直線走査幅を同時に実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は第１図における走査領域を説明するための図、 第３図は本発明の一実施例のホログラム光学系を説明す
るための図、 第４図は第３図における走査領域を説明するための図、 第５図は従来の走査用ホログラムの再生を示した構成図
、 第６図は従来の走査領域を説明するための図である。 図において、 １はホログラムディスク、 ２ａ〜２ｄは走査用ホログラム、 ２ａ＋〜２８ｚは領域、 ３ａは本発明の走査線、 ３ｂは従来の走査線 を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホログラムディスク（１）上の一走査に対応する
   ホログラム（２ａ〜２ｄ）に光ビームを照射し、該ホロ
   グラムにより回折する光ビームを走査させる光ビーム走
   査装置において、 前記一走査に対応するホログラム（２ａ〜２ｄ）を、該
   一走査における各所定の位置に応じて所定数の領域（２
   ａ＿１〜２ａ＿３）に分割することを特徴とする光ビー
   ム走査装置。
2. （２）前記一走査におけるホログラム（２ａ〜２ｄ）は
   、 前記分割された所定数の各領域間の境界で、式２ｃｏｓ
   θ＿１−１／（１−Ｓ＾２＋４ｃｏｓθ＿１（Ｓ＾２−
   １）＋２ｃｏｓθｃ＿１−Ｓ＾２））＾１＾／＾２２ｃ
   ｏｓθ＿２−１／（１−Ｓ＾２＋４ｃｏｓθ＿２（Ｓ＾
   ２−１）＋２ｃｏｓθｃ＿２−Ｓ＾２））＾１＾／＾２
   （ここで、Ｓは該ホログラムの再生波長と記録波長の比
   、θ＿１、θ＿２は前記ホログラムディスクの回転角、
   θｃ＿１、θｃ＿２は条件設定される該一走査の所定点
   における該ホログラムディスクの回転角）の直線走査の
   条件を満たすことを特徴とする請求項（１）記載の光ビ
   ーム走査装置。