JPH05249404A

JPH05249404A - ホログラムスキャナ

Info

Publication number: JPH05249404A
Application number: JP8460592A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Toyoshima; 哲朗豊島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザ10の波長変動による走査面42上
での回折光L2の走査方向（ｘ方向）の位置ずれを無く
す。【構成】半導体レーザ10から発せられた再生光L1は前
置きホログラム20を通じてホログラムディスク30上のホ
ログラム31に入射する。ホログラム31により回折して偏
向された回折光L2は走査面42上に入射する。ホログラム
ディスク30が回転運動すると、ホログラム31から出た回
折光L2の偏向角が変化して光走査が行われる。ホログラ
ム31の干渉縞のｘ方向のピッチｄｘは、再生光L1の入射
点Ｐ（ｘ、ｙ）について、∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃ（≠０）の
関係を満たしており、ホログラム31から出た回折光L2の
ｘ方向の偏向角が再生光L1の波長変動に関係なく一定と
なるようになっているので、再生光L1の波長が変動した
としても、走査面42での回折光L2の走査方向（ｘ方向）
の位置ずれは生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタ等に利用
可能なホログラムスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ホログラムスキャナの概略構成を図４を
参照して説明する。図中10は光源としての半導体レーザ
である。半導体レーザ10から発せられた再生光L1は、コ
リメータレンズ11、前置きホログラム20を介してホログ
ラムディスク30’上のホログラム31’に入射する。ホロ
グラムディスク30’上にはその円周方向に沿ってホログ
ラム31’が合計６面分設けられており、ホログラムディ
スク30’の下方にはこれを回転させるためのモータ32が
設けられている。

【０００３】再生光L1がホログラム31’に入射すると、
ホログラム31’により回折して偏向され、回折光L2とし
て反射ミラー41を通じて走査面42( 感光体ドラムであ
る) に入射する。ホログラムディスク30’がモータ32の
駆動により回転すると、これに応じて回折光L2の偏向角
が変化し、走査面42上の回折光L2が図示矢印方向に移動
し、光走査が行われる。なお、走査面42もこの光走査の
方向と直角な方向に移動して、副走査が行われる。

【０００４】さて、半導体レーザはON・OFF 変調により
波長が変動し易いという特性があるのに関連して、ホロ
グラムスキャナをレーザプリンタ等に適用するに当た
り、次に述べる技術的課題がある。即ち、レーザの点滅
によりドットが形成されるので、隣接するドット間でレ
ーザの波長が変動すると、ドットピッチのエラーとなり
画質が損なわれる。例えば、300dpiの解像度のスキャナ
を考えると、隣接ドットピッチは、25.4/300≒87.4μm
であり、波長変動によるドットピッチエラーを20μm 以
下に抑える必要がある。

【０００５】ホログラムスキャナの構成部の中でも前置
きホログラム20は、ホログラムディスク30’との相互関
連で、半導体レーザ10の波長変動によるドットピッチエ
ラーを抑える目的で設けられたものである。以下、図５
〜図７を参照してより詳しく説明する。

【０００６】図５の上側はホログラムディスク30’の表
面側を示す図である。図５の下側はホログラムスキャナ
の光学系の概略を示す図であり、併せて走査中央メリジ
オナル面での各光線の挙動を示している。図６は図５に
対応する図であり、図６の下側は、走査中央サジタル面
での各光線の挙動を示した図である。図７はホログラム
31’上に形成された干渉縞のパターンを示す図である。

【０００７】なお、ホログラムディスク30’の回転中心
点Ｏを原点、光走査を行う方向（走査方向）をｘ軸、こ
れに直交する方向( 副走査方向) をｙ軸、ホログラムデ
ィスク30’の鉛直方向をｚ軸として、ｘ−ｙ−ｚ座標系
が構成されている。図中Ｈはホログラム31’の中心点、
αはホログラムディスク30’の回転角度である。

【０００８】図５及び図６に示すように前置きホログラ
ム20とホログラム31’とは互いに平行に配置されてい
る。前置きホログラム20の干渉縞は、ｙ方向に等間隔な
パターンとなっている。一方、ホログラム31’の干渉縞
は図７に示すようなパターンとなっており、ｙ方向のピ
ッチ間隔は前置きホログラム20と同じに設定されてい
る。

【０００９】まず、図５に示すメリジオナル面（ｙｚ
面）について考える。半導体レーザ10から発せられた再
生光L1の波長がλからλ＋Δに変化すると、前置きホロ
グラム20から出た再生光L1のｙ方向の偏向角が変化する
結果、再生光L1及び回折光L2の経路が実線から点線にｙ
方向に移動し、ホログラム31’上での再生光L1の入射点
がＰからＰ’に移動する。しかし、前置きホログラム20
及びホログラム31’でのメリジオナル面の回折方向が互
いに逆であることから、走査面42上での回折光L2の副走
査方向（ｙ方向）の位置ずれは、前置きホログラム20が
ない場合を比較すると、かなり小さいものとなる。

【００１０】次に、図６に示すサジタル面（ｘｚ面）に
ついて考える。メリジオナル面の場合と異なるのは、前
置きホログラム20の再生光L1の波長がλからλ＋Δに変
化しても、前置きホログラム20の干渉縞がｙ方向に等間
隔なパターンであることから、前置きホログラム20から
出た再生光L1のｘ方向の偏向角に変化はなく、ホログラ
ム31’から出た回折光L2の経路が実線から点線に変化す
る点である。その結果、走査面42上での回折光L2の走査
方向（ｘ方向）に位置ずれが生ずる。

【００１１】つまり前置きホログラム20は走査面42上で
の副走査方向（ｙ方向）の位置ずれを補正するのみで、
走査方向（ｘ方向）の位置ずれは補正することはできな
い。それ故、ホログラムスキャナを高解像度が要求され
るレーザプリンタ等に適用するに当たり、走査面42上で
の走査方向の位置ずれは許容できない程度の大きさであ
るので、これを防ぐため波長変動の非常に小さい半導体
レーザを使う必要がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長変
動の非常に小さい半導体レーザは高価であり、ホログラ
ムスキャナのコストダウンを推進することができない。

【００１３】本発明は上記した背景の下に創作されたも
のであり、再生光の波長変動に伴う、走査面上での回折
光の走査方向の位置ずれをなくすことができるホログラ
ムスキャナを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムスキ
ャナは、光源から発せられた再生光を前置きホログラム
を通じてホログラムディスク上のホログラムに入射さ
せ、ホログラムにより回折して偏向された回折光を走査
面上に入射させ、ホログラムディスクの回転により回折
光の偏向角を変化せしめて光走査するホログラムスキャ
ナにおいて、ホログラムディスクの回転中心点Ｏを原
点、光走査を行う方向をｘ軸、これに直交する方向をｙ
軸としてｘ−ｙ座標系を構成するとき、ホログラムディ
スク上のホログラムから出た回折光の走査方向の偏向角
が再生光の波長変動に関係なく一定となるように、当該
ホログラムの干渉縞の走査方向のピッチｄｘが、再生光
の入射点Ｐ(x、y)について、∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃ（≠０）
の関係を満たしていることを特徴とする。

【００１５】

【作用】ホログラムディスク上のホログラムの干渉縞
は、当該ホログラムから出た回折光の走査方向の偏向角
が再生光の波長変動に関係なく一定となるようなパター
ンとなっているので、再生光の波長が変動したとして
も、走査面での回折光の走査方向の位置ずれは生じな
い。

【００１６】

【実施例】以下、本発明にかかるホログラムスキャナの
一実施例について図面を参照して説明する。図１の上側
はホログラムディスクの表面側を示す図であり、図１の
下側は走査中央サジタル面から見たホログラムスキャナ
の光学系の概略を示す図である図４はホログラムスキ
ャナの概略構成を示す図である。

【００１７】ホログラムスキャナは図４に示すような基
本構成となっており、ホログラムディスク30上のホログ
ラム31に形成された干渉縞のパターンを除いては、従来
技術で説明したものと異なるところがない。共通する構
成部等については同じ番号等を付して表すことにする。

【００１８】光源としての半導体レーザ10から発せられ
た再生光L1は、コリメータレンズ11、前置きホログラム
20を介してホログラムディスク30上のホログラム31に入
射する。ホログラム31に予め形成された干渉縞のパター
ンについては後述する。再生光L1がホログラム31に入射
すると、ホログラム31により回折して偏向され、回折光
L2として反射ミラー41を通じて走査面42( 感光体ドラム
である) に入射する。ホログラムディスク30がモータ32
の駆動により回転すると、これに応じて回折光L2の偏向
角が変化し、走査面42上の回折光L2が図示矢印方向に移
動し、光走査(主走査）が行われる。一方、走査面42も
この光走査の方向と直角な方向に移動して、副走査が行
われる。

【００１９】図２はホログラム31上に形成された干渉縞
のパターンの詳細を示す図である。この図からも判るよ
うにホログラム31の干渉縞のｘ方向（走査方向）のピッ
チｄｘは、再生光の入射点Ｐ（ｘ、ｙ）について、∂ｄ
ｘ／∂ｙ＝Ｃ（≠０）の関係を満たしている。ここでＣ
の値は、ホログラム31から出た回折光L2のｘ方向（走査
方向）の偏向角θｘが再生光L1の波長変動に関係なく一
定となるような値に設定されている。一方、ホログラム
31の干渉縞のｙ方向（副走査方向）のピッチｄｙは従来
のものと同じく等間隔であって、前置きホログラム20上
に形成された干渉縞のピッチと全く同じである。

【００２０】但し、本実施例では半導体レーザ10に対す
る前置きホログラム10とホログラムディスク30との位置
関係が図５に示す通りであり、ホログラム31での回折光
L2の回折方向の関係上、Ｃ＜０の関係を満たす必要があ
る。

【００２１】次に、ホログラム31の干渉縞のｘ方向のピ
ッチｄｘが∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃの関係を満たすようにした
理由について、従来技術の説明で用いた図６を参照して
説明する。

【００２２】ホログラム31’から出た回折光L2のｘ方向
の偏向角θx は、数１の式で表され、入射点Ｐ（ｘ、
ｙ）について、ピッチｄｘとホログラム31’に入射する
再生光L1の波長λによって決定される。

【００２３】

【数１】θx ＝ｓｉｎ^-1（λ／ｄｘ）

【００２４】従来、ホログラム31’に形成された干渉縞
のパターンは図７に示す通りであって、入射点Ｐ、入射
点Ｐ’とではピッチｄｘに変化がなく、ホログラム31’
の干渉縞のピッチｄｘは、入射点Ｐ（ｘ、ｙ）につい
て、∂ｄｘ／∂ｙ＝０を満たす関係となっていた。それ
故、再生光L1の波長がλからλ＋Δλに変化すると、偏
向角θx は数２の式で表される偏向角θx ’に変化する
（図６参照）。

【００２５】

【数２】 θx ’＝ｓｉｎ^-1〔（λ＋Δλ）／ｄｘ’〕

【００２６】再生光L1の波長がλからλ＋Δλに変化し
ても、偏向角θx が変化しないようにするには、数１、
数２の計算式上、再生光L1の波長変動に関係なく、数３
の関係式が成立すれば良い。

【００２７】

【数３】λ／ｄｘ≒（λ＋Δλ）／ｄｘ’

【００２８】本案ホログラムスキャナでは、図２に示す
ように、入射点Ｐについてのピッチｄｘと入射点Ｐ’に
ついてのピッチｄｘ’との値を異なるようにして、数３
に示す関係式を満たすようにしている。このとき、ホロ
グラム31上に形成された干渉縞のピッチｄｘは、入射点
Ｐ（ｘ、ｙ）について、∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃ＜０の関係を
満たす。

【００２９】つまり再生光L1の波長がλからλ＋Δλに
変化すると、入射点がＰからＰ’に移動し、ピッチｄｘ
がピッチｄｘ’に変化するが、偏向角θx に変化はない
（図１の下側、図６の下側参照）。言い換えると、再生
光L1の波長が変動しても、偏向角θx に変化はないゆ
え、走査面43での回折光L2の走査方向（ｘ方向）の位置
ずれはなくなる。ホログラム31の干渉縞のｘ方向のピッ
チｄｘが∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃの関係を満たすようにしてい
るのは、上記の理由に基づく。なお、走査面43での回折
光L2の副走査方向（ｙ方向）の位置ずれが前置きホログ
ラム20の機能により補正されるのは、従来の場合と全く
同じである。

【００３０】次に、ホログラムにピッチｄｘが∂ｄｘ／
∂ｙ＝Ｃ＜０の関係を満たす干渉縞を作成する方法につ
いて説明する。ここでは球面波の干渉により作成する方
法の例をあげる。

【００３１】ｘ−ｙ−ｚ座標系の下、ガスレーザ等の発
散点を点Ｏ（０、ｙ₀、ｚ₀) 、点Ｒ（０、ｙ_r、
ｚ_r) に設定する。このとき、入射点Ｐ（ｘ、ｙ、α）
についての、干渉縞のｘ方向の空間周波数ｆｘは、数４
の関係式で表される。但し、λ１はホログラム作成波
長、αはホログラムディスクの回転角である。

【００３２】

【数４】ｆｘ（ｘ、ｙ、α）＝｜（１／λ１）・∂/ ∂
x 〔√〔（ｘ−ｙ₀・ｓｉｎα）²＋（ｙ−ｙ₀・ｃｏ
ｓα）²＋Ｚ₀ ²〕−〔√〔（ｘ−ｙ_r・ｓｉｎα）²
＋（ｙ−ｙ_r・ｃｏｓα）²＋Ｚ_r ²〕〕｜

【００３３】ホログラムを下記の条件で作成すると、ピ
ッチｄｘが∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃ＜０の関係を満たす干渉縞
が作成され（ｄｘのｙ方向の変化率は、∂ｄｘ（ｘ、
ｙ、α）／∂ｙを計算することで得られる）、良好な光
学特性が得られることが実験により確かめられている。

【００３４】Ｐ（０，３０，０）ｙ₀（０，１５０，２６０）ｚ₀（０，−６０，３８０）（但し、以上、単位はｍｍ
である） λ＝３６３．８（ｎｍ） α＝８．２（°）

【００３５】また変形例として、半導体レーザ10に対す
る前置きホログラム10とホログラムディスク30との位置
関係が図３の下側に示す形態を採る場合、ホログラム31
での回折方向が本実施例とは逆であることから（図５参
照）、ホログラム31の干渉縞のｘ方向のピッチｄｘは、
∂ｄｘ／∂ｙ＝Ｃ＞０の関係式を満たすようにすると
（図３の上側参照）、上記例の場合と同様の効果が得ら
れる。

【００３６】なお、本発明にかかるホログラムスキャナ
は上記例に限定されず、例えば、前置きホログラムとホ
ログラムディスクとが平行でない形態を採ってもよい。
この場合、ホログラムディスク上のホログラムに形成さ
れる干渉縞のパターンは本実施例の場合に比較して複雑
となるが、当該干渉縞のピッチは、走査面上での回折光
の走査方向及び副走査方向の位置ずれを補正するに適し
た値に設定する必要がある以上、本実施例の場合と基本
的に相違するところはない。

【００３７】

【発明の効果】以上、本発明のホログラムスキャナによ
る場合には、再生光の波長変動に関係なく、ホログラム
ディスク上のホログラムから出た回折光の偏向角が一定
となるような構成となっているので、再生光が波長変動
しても走査面上の回折光の走査方向の位置ずれが生じな
い。それ故、ホログラムスキャナの低コスト化を推進す
る上で非常に大きなメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための図であって、
ホログラムディスク上のホログラムの表面及び走査中央
サジタル面から見たホログラムスキャナの光学系の概略
を示す図である。

【図２】ホログラムディスク上のホログラムに形成され
た干渉縞のパターンの詳細を示す図である。

【図３】本発明の変形例を説明するための図であって、
ホログラムディスク上のホログラムに形成された干渉縞
のパターンの詳細を示す図及び走査査中央メリジオナル
面から見たホログラムスキャナの光学系の概略を示す図
である。

【図４】ホログラムスキャナの概略構成を示す図であ
る。

【図５】従来のホログラムスキャナを説明するための図
であって、ホログラムディスク上のホログラムの表面及
びホログラムスキャナの光学系の概略を示し、併せて走
査中央メリジオナル面での各光線の挙動を示す図であ
る。

【図６】図１に対応する図であって、ホログラムディス
ク上のホログラムの表面及びホログラムスキャナの光学
系の概略を示し、併せて走査中央サジタル面での各光線
の挙動を示す図である。

【図７】図４に対応する図であって、ホログラムディス
ク上のホログラムに形成された干渉縞のパターンの詳細
を示す図である。

【符号の説明】

10 半導体レーザ 20 前置きホログラム 30 ホログラムディスク 31 ホログラム 40 走査面 L1 再生光 L2 回折光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から発せられた再生光を前置きホロ
グラムを通じてホログラムディスク上のホログラムに入
射させ、ホログラムにより回折して偏向された回折光を
走査面上に入射させ、ホログラムディスクの回転により
回折光の偏向角を変化せしめて光走査するホログラムス
キャナにおいて、ホログラムディスクの回転中心点Ｏを原点、光走査を行
う方向をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸としてｘ−ｙ
座標系を構成するとき、ホログラムディスク上のホログラムから出た回折光の走
査方向の偏向角が再生光の波長変動に関係なく一定とな
るように、当該ホログラムの干渉縞の走査方向のピッチ
ｄｘが、再生光の入射点Ｐ(x、y)について、∂ｄｘ／∂
ｙ＝Ｃ（≠０）の関係を満たしていることを特徴とする
ホログラムスキャナ。