JPH0371691B2 - - Google Patents
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- JPH0371691B2 JPH0371691B2 JP58076509A JP7650983A JPH0371691B2 JP H0371691 B2 JPH0371691 B2 JP H0371691B2 JP 58076509 A JP58076509 A JP 58076509A JP 7650983 A JP7650983 A JP 7650983A JP H0371691 B2 JPH0371691 B2 JP H0371691B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conversion element
- light beam
- hologram
- wavefront conversion
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は光ビーム走査装置に係り、とくにホロ
グラムによる回折効果を用いる光ビーム走査装置
に関する。
グラムによる回折効果を用いる光ビーム走査装置
に関する。
(b) 技術の背景
近年、POS(Point−of−sale)システムにおけ
るバーコード読取装置、あるいはレーザプリンタ
等においてホログラムによる回折効果を利用した
光ビーム走査方式が用いられている。
るバーコード読取装置、あるいはレーザプリンタ
等においてホログラムによる回折効果を利用した
光ビーム走査方式が用いられている。
この方式によれば、従来の回転ミラーを用いる
光ビーム走査方式に比して高速の走査が可能であ
り、また広い走査幅を得るための光学系の構成が
比較的小型かつ簡単になる等の利点を得ることが
できる。
光ビーム走査方式に比して高速の走査が可能であ
り、また広い走査幅を得るための光学系の構成が
比較的小型かつ簡単になる等の利点を得ることが
できる。
上記のようなホログラムを利用した光ビーム走
査方式を用いる装置においては、例えばレーザプ
リンタ等に見られるように、一般に走査面におけ
る光ビームに高い解像度が要求され、走査光ビー
ム径を可及的に小さくすることが必要とされるの
であるが、広い走査幅を得るために該走査面とホ
ログラムデイスクとの間の距離を大きくすると解
像度が低下する傾向がある。
査方式を用いる装置においては、例えばレーザプ
リンタ等に見られるように、一般に走査面におけ
る光ビームに高い解像度が要求され、走査光ビー
ム径を可及的に小さくすることが必要とされるの
であるが、広い走査幅を得るために該走査面とホ
ログラムデイスクとの間の距離を大きくすると解
像度が低下する傾向がある。
(c) 従来技術と問題点
本発明者等は、ホログラムの作成時に感光面に
入射する平面波を垂直方向からずらすことによつ
て上記解像度の低下を改善可能なことを見出した
(特開昭53−75950)。さらに本発明らは、走査面
上における光ビーム結像点を点光源とする発散波
を走査用ホログラムに逆方向に照射して得られる
回折波と、別の波面との干渉によつて形成された
ホログラムを波面変換素子として用い、光ビーム
を該波面変換素子を介して走査用ホログラムに対
して入射させることによつて非点収差を低減する
方法を提案した(特願昭57−54448)。
入射する平面波を垂直方向からずらすことによつ
て上記解像度の低下を改善可能なことを見出した
(特開昭53−75950)。さらに本発明らは、走査面
上における光ビーム結像点を点光源とする発散波
を走査用ホログラムに逆方向に照射して得られる
回折波と、別の波面との干渉によつて形成された
ホログラムを波面変換素子として用い、光ビーム
を該波面変換素子を介して走査用ホログラムに対
して入射させることによつて非点収差を低減する
方法を提案した(特願昭57−54448)。
一方、光源として半導体レーザを用いた場合、
該半導体レーザ素子の温度変化によつて出力光の
波長が変動し、その結果、走査面上での光ビーム
位置が変動し、走査精度が低下する点が問題とさ
れ、その解決方法として、ホログラムデイスクに
よる光ビーム回折方向と逆傾向の方向に光ビーム
を回折する機能を付されたホログラム板を該レー
ザ光源と該ホログラムデイスクの間に定置する方
法が提案されている(特公昭56−70517)。
該半導体レーザ素子の温度変化によつて出力光の
波長が変動し、その結果、走査面上での光ビーム
位置が変動し、走査精度が低下する点が問題とさ
れ、その解決方法として、ホログラムデイスクに
よる光ビーム回折方向と逆傾向の方向に光ビーム
を回折する機能を付されたホログラム板を該レー
ザ光源と該ホログラムデイスクの間に定置する方
法が提案されている(特公昭56−70517)。
上記従来の方法においては、前記波面変換素子
の作成およびこれを用いた走査において特別な光
学系を用意する必要があること、あるいは前記ホ
ログラム板に対して光ビームを垂直に入射させる
ように走査装置を構成する必要があること等のた
めに、装置がコスト高になり、また、使用条件に
対する制約を生じる等、実用化上障害となる欠点
を有していた。
の作成およびこれを用いた走査において特別な光
学系を用意する必要があること、あるいは前記ホ
ログラム板に対して光ビームを垂直に入射させる
ように走査装置を構成する必要があること等のた
めに、装置がコスト高になり、また、使用条件に
対する制約を生じる等、実用化上障害となる欠点
を有していた。
(d) 発明の目的
本発明は上記従来の方法における問題点を解決
し、かつ走査面における収差の発生および半導体
レーザ光源の波長変動に基づく走査位置変動の双
方が防止された光ビーム走査装置を提供可能とす
ることを目的とする。
し、かつ走査面における収差の発生および半導体
レーザ光源の波長変動に基づく走査位置変動の双
方が防止された光ビーム走査装置を提供可能とす
ることを目的とする。
(e) 発明の構成
本発明は、ホログラムフアセツトから構成され
るホログラムデイスクを用いる光ビーム走査装置
において、該ホログラムフアセツトと同一のホロ
グラムが形成された波面変換素子を光源と該ホロ
グラムデイスクとの間に固定して設け、該波面変
換素子を介して該ホログラムデイスクに走査用光
ビームを入射させることを主たる特徴とし、この
場合、ホログラムデイスクと該波面変換素子とを
平行かつ近接させ、かつまた該波面変換素子に対
する入射ビームを該ホログラムデイスクからの出
射ビームの方向から微少角ずらして入射させるこ
とによつて、あるいは該波面変換素子に対する入
射ビームをホログラムデイスクからの出射ビーム
の照射点近傍に集束するビームとするか、あるい
はまたホログラムデイスクと該波面変換素子との
間にその透過率が入射角に対して依存性を有する
フイルタを設けることによつて、透過光(0次回
折光)を分離可能とすることを特徴とする。
るホログラムデイスクを用いる光ビーム走査装置
において、該ホログラムフアセツトと同一のホロ
グラムが形成された波面変換素子を光源と該ホロ
グラムデイスクとの間に固定して設け、該波面変
換素子を介して該ホログラムデイスクに走査用光
ビームを入射させることを主たる特徴とし、この
場合、ホログラムデイスクと該波面変換素子とを
平行かつ近接させ、かつまた該波面変換素子に対
する入射ビームを該ホログラムデイスクからの出
射ビームの方向から微少角ずらして入射させるこ
とによつて、あるいは該波面変換素子に対する入
射ビームをホログラムデイスクからの出射ビーム
の照射点近傍に集束するビームとするか、あるい
はまたホログラムデイスクと該波面変換素子との
間にその透過率が入射角に対して依存性を有する
フイルタを設けることによつて、透過光(0次回
折光)を分離可能とすることを特徴とする。
(f) 発明の実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第1図は本発明に係る光ビーム走査装置の概要
構成を示す図であつて、例えば半導体レーザ等の
光源(図示省略)から出射され、レンズ(図示省
略)によつて集束された光ビーム1が軸X−Xを
中心として矢印方向に回転するホログラムデイス
ク2に入射し、ここで走査面3、例えばレーザプ
リンタにおける静電記録用ドラム方向に回折さ
れ、符号31で示したように走査線上を移動す
る。一般に光ビーム走査装置においては、走査面
上で光ビームを高速度で反復走査する必要から、
該ホログラムデイスク2は符号21で示したよう
なフアセツトと称される部分から構成されてお
り、ホログラムデイスク2の回転にともなつて光
ビーム1の照射位置を該フアセツト21が通過す
るごとに1走査が行われる。なお、レーザプリン
タにおけるように、光ビームが走査面3上で同一
方向の直線上を反復走査される場合には、ホログ
ラムデイスク2上に同一のフアセツト21が配置
されることになる。
構成を示す図であつて、例えば半導体レーザ等の
光源(図示省略)から出射され、レンズ(図示省
略)によつて集束された光ビーム1が軸X−Xを
中心として矢印方向に回転するホログラムデイス
ク2に入射し、ここで走査面3、例えばレーザプ
リンタにおける静電記録用ドラム方向に回折さ
れ、符号31で示したように走査線上を移動す
る。一般に光ビーム走査装置においては、走査面
上で光ビームを高速度で反復走査する必要から、
該ホログラムデイスク2は符号21で示したよう
なフアセツトと称される部分から構成されてお
り、ホログラムデイスク2の回転にともなつて光
ビーム1の照射位置を該フアセツト21が通過す
るごとに1走査が行われる。なお、レーザプリン
タにおけるように、光ビームが走査面3上で同一
方向の直線上を反復走査される場合には、ホログ
ラムデイスク2上に同一のフアセツト21が配置
されることになる。
本発明の光ビーム走査装置においては、ホログ
ラムデイスク2に平行かつ近接して波面変換素子
4が設けられている。該波面変換素子4は前記フ
アセツト21と同一のホログラムが形成されてお
り、光ビーム1の光路上に固定されている。第2
図は波面変換素子4近傍を中心とした断面におけ
る光ビーム1の光路を示した図であつて、入射光
ビーム1は波面変換素子4で回折され、回折光1
1となる。該回折光11はホログラムデイスク2
上のフアセツト21に入射してさらに回折され、
回折光12となる。このように波面変換素子4が
存在することによつて、走査面上における光ビー
ムの非点収差および該光ビームの波長変動に基づ
く走査位置の変動が防止されるのである。以下に
その原理を詳細に説明する。
ラムデイスク2に平行かつ近接して波面変換素子
4が設けられている。該波面変換素子4は前記フ
アセツト21と同一のホログラムが形成されてお
り、光ビーム1の光路上に固定されている。第2
図は波面変換素子4近傍を中心とした断面におけ
る光ビーム1の光路を示した図であつて、入射光
ビーム1は波面変換素子4で回折され、回折光1
1となる。該回折光11はホログラムデイスク2
上のフアセツト21に入射してさらに回折され、
回折光12となる。このように波面変換素子4が
存在することによつて、走査面上における光ビー
ムの非点収差および該光ビームの波長変動に基づ
く走査位置の変動が防止されるのである。以下に
その原理を詳細に説明する。
第3図に示すように、一般に球面波Sをホログ
ラムデイスク2のフアセツト21に入射させる
と、走査面3上における投射ビームRには収差
DSを生じる。これを避けるためには、第4図に
示すような、その回折光が走査面上の一点Pに集
束するような波面Qをフアセツト21に入射すれ
ばよい。このような波面Qを得るには、フアセツ
ト21に対して出射光波面Rと共役な波面Rcを
入射すると、前記波面Qと共役な波面Qcが得ら
れることを利用すればよい。すなわち前記波面変
換素子4としてフアセツト21と同一のホログラ
ムを該フアセツト21の前に近接して配置し、こ
れに対して前記波面Rcの光束を入射すると、フ
アセツト21に対して前記波面Qcが入射され、
該波面Qcを波面Qに等しいと見なすと、収差の
ない波面Rが出射されるのである。なお、波面
Rcとしては通常のレンズ等により得られる集束
光を用いればよい。
ラムデイスク2のフアセツト21に入射させる
と、走査面3上における投射ビームRには収差
DSを生じる。これを避けるためには、第4図に
示すような、その回折光が走査面上の一点Pに集
束するような波面Qをフアセツト21に入射すれ
ばよい。このような波面Qを得るには、フアセツ
ト21に対して出射光波面Rと共役な波面Rcを
入射すると、前記波面Qと共役な波面Qcが得ら
れることを利用すればよい。すなわち前記波面変
換素子4としてフアセツト21と同一のホログラ
ムを該フアセツト21の前に近接して配置し、こ
れに対して前記波面Rcの光束を入射すると、フ
アセツト21に対して前記波面Qcが入射され、
該波面Qcを波面Qに等しいと見なすと、収差の
ない波面Rが出射されるのである。なお、波面
Rcとしては通常のレンズ等により得られる集束
光を用いればよい。
ところで、波面変換素子4を通過した0次回折
光Poが現れるが、フアセツト21と波面変換素
子4との間隔d、フアセツト21と波面変換素子
4の平行度、もしくは波面Rcの入射角のいずれ
かを微少量変化させることによつて走査面上にお
ける投射ビームP(通常1次回折光)と前記0次
回折光Poとを分離することができるので、第5
図に示すようにスリツト5を設けることによつて
容易にPoを除去できる。
光Poが現れるが、フアセツト21と波面変換素
子4との間隔d、フアセツト21と波面変換素子
4の平行度、もしくは波面Rcの入射角のいずれ
かを微少量変化させることによつて走査面上にお
ける投射ビームP(通常1次回折光)と前記0次
回折光Poとを分離することができるので、第5
図に示すようにスリツト5を設けることによつて
容易にPoを除去できる。
つぎに、上記波面変換素子4を設けることによ
る、半導体レーザを光源に用いた場合の出射光の
波長変動に基づく走査位置ずれ防止効果の原理を
第6図を用いて説明する。
る、半導体レーザを光源に用いた場合の出射光の
波長変動に基づく走査位置ずれ防止効果の原理を
第6図を用いて説明する。
同図において、いま簡単のためにフアセツト2
1と波面変換素子4とが平行であるとし、波面変
換素子4に対する入射光の波長をλ1および入
射角をθi、波面変換素子4による回折光の出射角
をθq1、フアセツト21に対する入射角をθj1、ま
たその回折光Rの出射角をθr1、また波面変換素
子4およびフアセツト21のホログラムの空間周
波数をそれぞれfiおよびfjとすると、これらの間
には次式の関係がある。
1と波面変換素子4とが平行であるとし、波面変
換素子4に対する入射光の波長をλ1および入
射角をθi、波面変換素子4による回折光の出射角
をθq1、フアセツト21に対する入射角をθj1、ま
たその回折光Rの出射角をθr1、また波面変換素
子4およびフアセツト21のホログラムの空間周
波数をそれぞれfiおよびfjとすると、これらの間
には次式の関係がある。
sinθq1=fiλ1−sinθi ……(1)
sinθr1=fjλ1−sinθj1 ……(2)
波面変換素子4とフアセツト21とは平行であ
るから、 sinθq1=sinθj1 ……(3) したがつて、 sinθr1=(fi−fj)λ1+sinθi ……(4) 入射光の波長がλ2となつた場合に、それぞ
れの添字を2で表すとすると、上記と同様にし
て、 sinθr2=(fi−fj)λ2+sinθi ……(5) 式(4)および(5)から、 sinθr2=sin θr1=(fi−fj)(λ2−λ1) ≡Δf・Δλ ……(6) 波面変換素子4とフアセツト21とは同一のホ
ログラムであるからΔfは極めて小さい。したが
つて、 θr2≒θr1 ……(7) を得る。すなわち、光源として半導体レーザを用
いた場合にその出射光に波長変動Δλが生じても、
フアセツト21からの光ビームRの出射方向の変
動(θr1〜θr2)は極めて小さく、走査面上におけ
る走査位置ずれを低減できることになる。
るから、 sinθq1=sinθj1 ……(3) したがつて、 sinθr1=(fi−fj)λ1+sinθi ……(4) 入射光の波長がλ2となつた場合に、それぞ
れの添字を2で表すとすると、上記と同様にし
て、 sinθr2=(fi−fj)λ2+sinθi ……(5) 式(4)および(5)から、 sinθr2=sin θr1=(fi−fj)(λ2−λ1) ≡Δf・Δλ ……(6) 波面変換素子4とフアセツト21とは同一のホ
ログラムであるからΔfは極めて小さい。したが
つて、 θr2≒θr1 ……(7) を得る。すなわち、光源として半導体レーザを用
いた場合にその出射光に波長変動Δλが生じても、
フアセツト21からの光ビームRの出射方向の変
動(θr1〜θr2)は極めて小さく、走査面上におけ
る走査位置ずれを低減できることになる。
第4図の説明において波面Qと波面Qcとがほ
ぼ等しいと見なしており、第6図における波面変
換素子4とフアセツト21との間の距離dが小さ
いほど本発明の効果が大きくなることを意味す
る。
ぼ等しいと見なしており、第6図における波面変
換素子4とフアセツト21との間の距離dが小さ
いほど本発明の効果が大きくなることを意味す
る。
第7図は本発明の他の実施例を示し、波面変換
素子4とフアセツト21との間に第8図に示すよ
うな透過率−入射角特性を有するフイルタ6を設
けることにより、波面変換素子4の透過光(0次
回折光)を減衰させる方法であり、フイルタ6は
図示のように波面変換素子4の出射側に接着され
た構造としてもよい。また、該フイルタ6として
は干渉フイルタの適当なものを用いることができ
る。
素子4とフアセツト21との間に第8図に示すよ
うな透過率−入射角特性を有するフイルタ6を設
けることにより、波面変換素子4の透過光(0次
回折光)を減衰させる方法であり、フイルタ6は
図示のように波面変換素子4の出射側に接着され
た構造としてもよい。また、該フイルタ6として
は干渉フイルタの適当なものを用いることができ
る。
本発明の従来の方法に対する主な利点は、ホロ
グラムを用いた光ビーム走査装置における非点収
差ならびに光源波長の変動に基づく走査精度の低
下をともに減少させることが可能であること、波
面変換素子4として、フアセツト21とまつたく
同一のホログラムを用いるのでその製造が容易で
あること、光ビームは波面変換素子4に対して垂
直に入射させる必要はなく、かつ波面変換素子4
とフアセツト21とをほぼ平行に設けるために光
ビーム走査系を小型できかつ構成が容易になるこ
と、さらに以上により光ビーム走査装置の製造コ
ストを低減できること等である。
グラムを用いた光ビーム走査装置における非点収
差ならびに光源波長の変動に基づく走査精度の低
下をともに減少させることが可能であること、波
面変換素子4として、フアセツト21とまつたく
同一のホログラムを用いるのでその製造が容易で
あること、光ビームは波面変換素子4に対して垂
直に入射させる必要はなく、かつ波面変換素子4
とフアセツト21とをほぼ平行に設けるために光
ビーム走査系を小型できかつ構成が容易になるこ
と、さらに以上により光ビーム走査装置の製造コ
ストを低減できること等である。
(g) 発明の効果
本発明によれば、高走査精度ならびに高品質の
光ビーム走査を可能な、かつ低コストの光ビーム
走査装置を提供できる効果がある。
光ビーム走査を可能な、かつ低コストの光ビーム
走査装置を提供できる効果がある。
第1図および第2図は本発明に係る光ビーム走
査装置の構成概要を示す図および部分断面におけ
る光路を示す図、第3図から第6図は本発明によ
り非点収差および光源波長変動に基づく走査位置
ずれの発生が防止される原理を説明するための
図、第7図および第8図は本発明の他の実施例を
示す図である。 図において、1は光ビーム、2はホログラムデ
イスク、3は走査面、4は波面変換素子、5はス
リツト、6はフイルタ、11および12は回折
光、21はフアセツト、31は走査線である。
査装置の構成概要を示す図および部分断面におけ
る光路を示す図、第3図から第6図は本発明によ
り非点収差および光源波長変動に基づく走査位置
ずれの発生が防止される原理を説明するための
図、第7図および第8図は本発明の他の実施例を
示す図である。 図において、1は光ビーム、2はホログラムデ
イスク、3は走査面、4は波面変換素子、5はス
リツト、6はフイルタ、11および12は回折
光、21はフアセツト、31は走査線である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ホログラムフアセツトから構成されるホログ
ラムデイスクを用いる光ビーム走査装置におい
て、該ホログラムフアセツトと同一のホログラム
が形成された波面変換素子を光源と該ホログラム
デイスクとの間に固定して設け、該波面変換素子
を介して該ホログラムデイスクに走査用光ビーム
を入射させることを特徴とする光ビーム走査装
置。 2 ホログラムデイスクと該波面変換素子とを平
行かつ近接させ、かつまた該波面変換素子に対す
る入射ビームを該ホログラムデイスクからの出射
ビームの方向から微少角ずらして入射させること
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。 3 該波面変換素子に対する入射ビームをホログ
ラムデイスクからの出射ビームの照射点近傍に集
束するビームと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。 4 ホログラムデイスクと該波面変換素子との間
にその透過率が入射角に対して依存性を有するフ
イルタを設けることを特徴とする特許請求の範囲
第1項ないし第3項記載の光ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076509A JPS59201017A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076509A JPS59201017A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201017A JPS59201017A (ja) | 1984-11-14 |
| JPH0371691B2 true JPH0371691B2 (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=13607218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58076509A Granted JPS59201017A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 光ビ−ム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59201017A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62234118A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-14 | 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 |
| JPH0617950B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1994-03-09 | 富士通株式会社 | 光ビーム走査装置 |
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-
1983
- 1983-04-30 JP JP58076509A patent/JPS59201017A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59201017A (ja) | 1984-11-14 |
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